DE2653334A1

DE2653334A1 - Innenzahnring fuer das hohlrad eines epizyklischen getriebes

Info

Publication number: DE2653334A1
Application number: DE19762653334
Authority: DE
Inventors: Hans-Erik Dipl Ing Hansson
Original assignee: Stal Laval Turbin AB
Current assignee: ABB Stal AB
Priority date: 1975-12-09
Filing date: 1976-11-24
Publication date: 1977-06-23
Also published as: US4074583A; SE395524B; SE7513832L; GB1561486A

Description

Innenzahnring für das Hohlrad eines epizyklischen Getriebes

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Innenzahnring für das Hohlrad eines epizyklischen Getriebes (z.B. eines Planetengetriebes). Die Steifigkeit des Innenzahnringes des Hohlrades eines epizyklischen Getriebes addiert sich zu der Steifigkeit der Zähne des Ringes, so daß Abweichungen von der ideellen Zahngeometrie im wesentlichen einen Belastungszuschuß ergeben, welcher der Steifigkeit des Ringes proportional ist. Bei bekannten Innnenzahnringen ist die Steifigkeit des Ringes nach unten durch die maximal zulässige Materialbeanspruchung begrenzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Innenzahnring der eingangs genannten Art zu entwickeln, der ohne Überschreitung der maximal zulässigen Materialbeanspruchung eine grössere Weichheit als die bekannten Innenzahnringe hat.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Innenzahnring für das Hohlrad eines epizyklischen Getriebes vorgeschlagen,· der gemäß der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

7 09825/0256

2.11.76 20 266

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Dank der größeren Weichheit des Ringes gemäß der Erfindung kann dieser größere radiale Verformungen aufnehmen, so daß der Belastungszuschuß infolge einer nicht ideellen Zahngeometrie verkleinert wird.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1, 1a, 2 und 2a die der Erfindung zugrundeliegende Theorie,

die Figuren 3, 3a, 4 u. 5 die Herstellungsschritte einer Ausführungsform eines Innenzahnringes nach der Erfindung.

Mit guter Näherung kann der Innenzahnring des Hohlrades eines epizyklischen Getriebes als ein Träger 11 betrachtet werden, der gemäß Fig. 1 eingespannt ist und Querschnittsabmessungen gemäß Fig. 1a hat.

Der Träger 11 wird durch eine Kraft K belastet, die der radialen Kraftkomponente an der Zahneingriffsstelle entspricht. Der Träger 11 ruht auf zwei Stützen 12 und 13, die im Abstande L voneinander aufgestellt sind, wobei die Länge L gleich der Zahnteilung

70982 5/02 5 6 _/3

2.11.76 20 266

der Planetenräder, gemessen am Umfang des Zahnringes, ist.
Durch die Kraft K entsteht die Verformung / . Der Querschnitt
des Trägers 11 (also des Ringes) hat die Maße h χ b.

Die maximale Ringspannung S ergibt sich aus folgender Gleichung:

(1)

wobei y = |, I= ^|- (Flächenträgheitsmoment) und M = K-- ist. Die Ringspannung kann dabei wie folgt dargestellt werden:

s = K.-4-.α, ₍₂₎

wo Cy, eine Konstante ist.

Für dasselbe Getriebe, d.h. für konstante Kraft K und Länge L,
läßt sich die Ringspannung dann wie folgt darstellen:

S = ^₂- . C₂ (3)

wo C₂ eine Konstante ist.

Venn dagegen gemäß der Erfindung der Innenzahnring aus zwei oder mehreren Ringen zusammengesetzt ist, die einen einheitlichen Innenzahnring bilden, so kann eine entsprechende Gleichung gewonnen werden.

7 09825/0256

2.11.76 20

In.Fig. 2 ist angenommen, daß zwei konzentrische Ringe einen Innenzahnring bilden. Die beiden konzentrischen Ringe werden wieder durch zwei parallel angeordnete Träger 14 und 15 dargestellt, auf die wie in Fig. 1 die Kraft K wirkt.

Aus dem in Fig. 2a gezeigten Querschnitt durch die beiden Träger 14 und 15 geht hervor, daß deren Querschnittsabmessung jeweils h¹ χ b ist.

Die Belastung der Träger wird nun auf beide aufgeteilt, so daß die maximale Ringspannuhg - ρ p~~ c„ (4)

' V ' C₀ (5)

Geht man von derselben maximalen Ringspannung in den beiden Fällen gem. Fig. 1 und 2 aus, so gilt

h²

709825/0258

2.11.76 20 266

Für die Verformung S gilt, daß

C _M ■ ⁰ - 48

- ^K 3 * ^C

48 EI " ^Λ _h3 ' °3 (7)

wobei C^ eine Konstante und E der Elastizitätsmodul ist. Für dasselbe Getriebe, d.h. bei gegebener Kraft K und Länge L gilt:

^S 'E * % (8)

wobei C/ eine Konstante ist.

■v.

Mit h¹ = ——₇ergibt sich:

(9)

Entsprechend gilt für einen Innenzahnring, der aus n-Teilringen aufgebaut ist, bei konstanter maximaler Ringspannung S

h* = ^h

ι _

(10)

Man erkennt also, daß es sehr vorteilhaft ist, einen Innenzahnring aus mehreren konzentrischen Teilringen aufzubauen, da ein solcher Innenzahnring eine größere Elastizität hat, wodurch die Zuschußbelastungen im Getriebe herabgesetzt werden.

709825/025S ^/6

2.11.76 20 266

In den Figuren 3> 3a, 4 und 5 sind verschiedene Augenblicke des Aufbaus eines Innenzahnringes 16 gezeigt, der aus zwei konzentrischen Teilringen 17 und 18 besteht.

Der in Fig. 3a gezeigte Teilring 18 mit dem größeren Durchmesser wird auf den anderen Teilring 17 mit kleinerem Durchmesser aufgeschrumpft.

Am Teilring 17 wird zwischen den Wülsten 19 eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 20 gebildet, in welche unter Druck eine Masse 21 mit großer Elastizität, wie z.B. Gummi oder härtbarer Kunststoff,

/wird

eingegossen, bis diese Masse an den Wülsten 19 herausquillt. Danach läßt man die Masse 21 unter Abkühlung oder Aushärtung erstarren. Vorzugsweise wird daran anschließend die Bearbeitung der Zähne 22 in dem inneren Teilring 17 vorgenommen, da dieser in diesem Zustand bedeutend steifer ist als in dem späteren Zustand, in welchem auch der Wulst 19 abgedreht worden ist.

Um den Einfluß der Ringspannung auf die Zahnspannungen im Innenzahnring zu verringern, wird der innere Ring vorzugsweise etwas dünner ausgeführt. Das Verhältnis . ist somit nur eine von vielen Anwendungsmöglichkeiten im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens.

/7 709825/0256

L..Ä..I.

Claims

Patentansprüche ;

[i. 'Innenzahnring für das Hohlrad eines epizyklischen Getriebes, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenzahnring aus zwei oder mehreren übereinander und zueinander nur radial eingespannten konzentrischen Ringelementen (17,13) besteht.
2. Innenzahnring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittfläche eines jeden Ringelements gleich

ψί¹

ist,

wobei die Anzahl Ringelemente ist ,und h die radiale Höhe und b die axiale Breite eines gedachten Innenzahnringes ist, der aus einem einzigen Ringelement besteht, das für dasselbe Getriebe bestimmt ist und für dieselbe Ringspannung bernessen ist wie der Innenzahnring nach der Erfindung.
3. Innenzahnring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das innere (17) der konzentrischen Ringelemente eine geringere radiale Höhe hat als irgendeines der darüber angeordneten Ringelemente.
4. Innenzahnring nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Ringelementen (17,18) eine Schicht (21) aus einem Material guter Elastizität angeordnet ist.

709825/0256