DE102022121288A1 - spur gear - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stirnrad (10) mit
- einer einen radialen Innenbereich einnehmenden Nabe (100),
- einem einen radialen Außenbereich einnehmenden, ersten stirnverzahnten Zahnkranz (200) und
- einem sich radial zwischen der Nabe (100) und dem ersten Zahnkranz (200) erstreckenden Radkörper (300), der eine ebene Scheibe (310) und einstückig verbunden mit dieser eine Mehrzahl sich radial von der Nabe (100) zum ersten Zahnkranz (200) erstreckender, einseitig aus der Scheibenebene vorspringender Rippen (320) aufweist,
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Rippen (320), ausgehend von ihrem jeweiligen radial äußeren Ansatz (322) am ersten Zahnkranz (200) nach radial innen bis zu einer Taille (323) verjüngen, sich sodann bis zu einem Bauch (324) kontinuierlich verbreitern und sich danach bis zu ihrem jeweiligen radial inneren Ansatz (321) an der Nabe (100) zumindest nicht mehr verjüngen.

The invention relates to a spur gear (10).
- a hub (100) occupying a radial inner area,
- A first face-toothed ring gear (200) occupying a radial outer area and
- a wheel body (300) extending radially between the hub (100) and the first ring gear (200) and having a flat disc (310) and integrally connected thereto a plurality of parts extending radially from the hub (100) to the first ring gear (200 ) extending ribs (320) protruding from the plane of the pane on one side,
The invention is characterized in that the ribs (320), starting from their respective radially outer projection (322) on the first ring gear (200), taper radially inward to a waist (323), then to a belly ( 324) widen continuously and then at least no longer taper up to their respective radially inner projection (321) on the hub (100).

Description

Gebiet der Erfindungfield of invention

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stirnrad mit

• - einer einen radialen Innenbereich einnehmenden Nabe,
• - einem einen radialen Außenbereich einnehmenden, ersten stirnverzahnten Zahnkranz und
• - einem sich radial zwischen der Nabe und dem ersten Zahnkranz erstreckenden Radkörper, der eine ebene Scheibe und einstückig verbunden mit dieser eine Mehrzahl sich radial von der Nabe zum ersten Zahnkranz erstreckender, einseitig aus der Scheibenebene vorspringender Rippen aufweist.

The invention relates to a spur gear with

• - a hub occupying a radial inner area,
• - A first face-toothed ring gear occupying a radial outer area and
• - A wheel body extending radially between the hub and the first sprocket, which has a flat disk and integrally connected thereto a plurality of ribs extending radially from the hub to the first sprocket and projecting on one side from the plane of the disk.

Stand der TechnikState of the art

Ein derartiges Stirnrad ist bekannt aus der DE 10 2013 220 800 B3 .Such a spur gear is known from DE 10 2013 220 800 B3 .

Stirnräder, d.h. stirnverzahnte Zahnräder, finden insbesondere in der Getriebetechnik verbreitet Anwendung. Insbesondere in Kraftfahrzeuggetrieben sind sie dabei zum Teil sehr hohen Drehzahlen ausgesetzt. Selbst bei theoretisch perfekter Lagerung der beteiligten Wellen kommt es aufgrund des Zahneingriffs am eigenen Zahnkranz oder bei benachbarten Zahnrädern unvermeidlich zu einer Schwingungsanregung der einzelnen Räder. Die Hauptfrequenzkomponente solcher Anregungen liegt etwa im Bereich der aktuellen Drehzahl. Liegen die Eigenfrequenzen des Zahnrades bzw. deren Oberschwingungen in diesem Anregungsbereich, kommt es zu einer entsprechend starken Vibration, was mit nachteiliger Geräuschentwicklung verbunden sein kann. Man ist daher bestrebt, die Eigenfrequenzen durch entsprechende Strukturierungen des Radkörpers möglichst weit nach oben zu verschieben, sodass die tatsächliche Schwingungsanregung deutlich unter der Rad-Eigenfrequenz erfolgt und entsprechend heftige Vibrationen nicht anzuregen in der Lage ist. Auf einfache Weise lässt sich dies durch eine massive Formgebung der Getrieberäder erreichen. Dies ist jedoch im Hinblick auf die damit verbundene Massenträgheit, das Getriebe-Gesamtgewicht und den Materialeinsatz nachteilig. Im Gegenteil ist die Fahrzeugindustrie bestrebt, durch Leichtbaumaßnahmen Gewicht und Materialeinsatz sowie den Kraftstoffverbrauch und damit auch die Emission von Treibhausgasen zu minimieren. Hier tut sich allerdings ein Zielkonflikt mit der oben skizzierten Schwingungsproblematik und dem damit verbundenen akustischen Diskomfort auf.Spur gears, i.e. spur-toothed gears, are used particularly widely in transmission technology. In motor vehicle transmissions in particular, they are sometimes exposed to very high speeds. Even if the bearings of the shafts involved are theoretically perfect, the individual wheels will inevitably be excited to vibrate due to the meshing of the teeth on their own ring gear or on neighboring gears. The main frequency component of such excitations is approximately in the range of the current speed. If the natural frequencies of the gear wheel or its harmonics are in this excitation range, there will be a correspondingly strong vibration, which can be associated with disadvantageous noise development. Efforts are therefore made to shift the natural frequencies as far up as possible by appropriate structuring of the wheel body, so that the actual vibration excitation occurs well below the wheel natural frequency and correspondingly violent vibrations are not able to be excited. This can be achieved in a simple way by giving the gear wheels a solid shape. However, this is disadvantageous with regard to the associated mass inertia, the overall weight of the transmission and the use of materials. On the contrary, the vehicle industry is striving to minimize weight and the use of materials as well as fuel consumption and thus the emission of greenhouse gases through lightweight construction measures. Here, however, there is a conflict of objectives with the vibration problems outlined above and the associated acoustic discomfort.

Aus der oben genannten, gattungsbildenden Druckschrift ist ein strukturell interessantes, für den Einsatz in Getrieben in einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang aufgrund der Materialwahl Kunststoff allerdings untaugliches Stirnrad bekannt. Wie bei Stirnrädern grundsätzlich üblich weist es eine radial innenliegende Nabe und einen radial außen liegenden Zahnkranz auf, die über einen den Zwischenbereich zwischen Nabe und Zahnkranz bildenden Radkörper miteinander verbunden sind. Bei der bekannten Ausführungsform weist der Radkörper eine ebene Scheibe auf, aus der sich axial ausschließlich einseitig drei im Winkel von jeweils 120° zueinander stehende, radial erstreckte, speichenartige Rippen erheben. An ihren jeweiligen Ansätzen an Zahnkranz und Nabe sind diese Rippen fußartig in Umfangsrichtung verbreitert. Dazwischen erstrecken sie sich die Rippen-Hauptkörper als gerade Stege mit parallel verlaufenden Kanten. Der derart in axialer Richtung asymmetrische Radkörper sitzt insgesamt mittig in Bezug auf die axiale Höhe des Zahnkranzes. Dies bedeutet, dass seine Scheibe außermittig und insbesondere weitgehend randständig in Bezug auf die axiale Zahnkranzhöhe angeordnet ist, wobei sich die Rippen über die axiale Mitte des Zahnkranzes hinaus erstrecken. In der genannten Druckschrift werden die Rippen als Ansatzpunkte einer Drehmomentübertragung beschrieben. Insbesondere soll axial benachbart zu dem Rad ein Abtriebselement angeordnet sein, welches die Rippen mit entsprechenden Aussparungen formschlüssig umgreift. Bei dem in der Druckschrift beschriebenen Einsatzgebiet, nämlich dem Antrieb eines Schiebedachs, treten lediglich sehr geringe Drehzahlen auf. Zudem wird das Stirnrad durch die formschlüssige Umgreifung seiner Rippen mittels des Abtriebselementes zusätzlich stabilisiert. Zu den Eigenfrequenzen des isolierten Stirnrades verhält sich besagte Druckschrift nicht. Diese dürfen zwar als vergleichsweise niedrig angesehen werden, was jedoch im Kontext der nur geringen Drehzahlbelastung kein Problem in Bezug auf eine resonante Schwingungsanregung darstellt. Der Einsatz eines derart geformten Stirnrades (bei geeigneter Materialwahl) in einem Getriebe eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs würde hingegen mit Sicherheit die oben erwähnten akustischen Probleme hervorrufen.A spur gear that is structurally interesting but unsuitable for use in transmissions in a motor vehicle drive train due to the choice of plastic material is known from the generic document mentioned above. As is generally the case with spur gears, it has a radially inner hub and a radially outer ring gear, which are connected to one another via a wheel body that forms the intermediate region between the hub and the ring gear. In the known embodiment, the wheel body has a flat disk, from which three radially extending, spoke-like ribs rise axially exclusively on one side at an angle of 120° to one another. At their respective approaches to the sprocket and hub, these ribs are widened like a foot in the circumferential direction. In between, the rib main bodies extend as straight webs with parallel edges. The wheel body, which is asymmetrical in this way in the axial direction, sits overall in the middle in relation to the axial height of the ring gear. This means that its disk is located eccentrically and in particular largely marginally in relation to the axial height of the sprocket, with the ribs extending beyond the axial center of the sprocket. In the publication mentioned, the ribs are described as starting points for torque transmission. In particular, an output element should be arranged axially adjacent to the wheel, which engages around the ribs with corresponding recesses in a form-fitting manner. In the field of application described in the publication, namely the drive of a sunroof, only very low speeds occur. In addition, the spur gear is additionally stabilized by the positive engagement of its ribs by means of the output element. Said publication does not relate to the natural frequencies of the isolated spur gear. Although these can be regarded as comparatively low, this does not pose a problem in relation to resonant vibration excitation in the context of the low speed load. The use of a spur gear shaped in this way (with a suitable choice of material) in a transmission of a motor vehicle drive train, on the other hand, would certainly cause the acoustic problems mentioned above.

Aufgabenstellungtask

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stirnradform anzugeben, die unter vorgegebenen Randbedingungen in Bezug auf Größe und Gewicht zu besonders hohen Eigenfrequenzen führt.It is the object of the present invention to specify a spur gear shape that leads to particularly high natural frequencies under predetermined boundary conditions with regard to size and weight.

Darlegung der ErfindungPresentation of the invention

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass sich die Rippen, ausgehend von ihrem jeweiligen radial äußeren Ansatz am ersten Zahnkranz nach radial innen bis zu einer Taille verjüngen, sich sodann bis zu einem Bauch kontinuierlich verbreitern und sich danach bis zu ihrem jeweiligen radial inneren Ansatz an der Nabe zumindest nicht mehr verbreitern.This object is achieved in connection with the features of the preamble of claim 1 in that the ribs, starting from their respective radially outer attachment on the first ring gear, radially inward to a waist taper, then widen continuously up to a belly and then at least no longer widen up to their respective radially inner approach to the hub.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfinder haben erkannt, dass eine im Wesentlichen sanduhrartige Gestaltung der Rippen zu einer Verschiebung der Eigenfrequenzen des Gesamt-Stirnrades im Vergleich zu einer geraden Rippenform in Richtung zu höheren Schwingungsfrequenzen hin führt. Eine exakte Erklärung der diesem Phänomen zugrundeliegenden physikalischen Zusammenhänge ist derzeit nicht möglich. Es ist jedoch überraschend, dass die sanduhrartige Formgebung gemäß den Erkenntnissen der Erfinder eine deutlich stärkere Auswirkung auf die resultierenden Frequenzen hat als andere Parameter, wie beispielsweise die (mittlere) Rippenbreite oder ähnliches.The inventors have recognized that an essentially hourglass-like design of the ribs leads to a shift in the natural frequencies of the entire spur gear towards higher vibration frequencies compared to a straight rib shape. An exact explanation of the physical relationships underlying this phenomenon is currently not possible. However, it is surprising that, according to the inventors' findings, the hourglass-like shape has a significantly stronger effect on the resulting frequencies than other parameters, such as the (average) rib width or the like.

Als „Bauch“ ist im Kontext der vorliegenden Erfindung derjenige Bereich einer Rippe zu verstehen, der zwischen ihrem Bereich geringster Breite, d.h. der Taille, und dem radial inneren Ansatz an der Nabe liegt, dort die maximale Rippenbreite aufweist und einem Radialabschnitt geringerer Rippenbreite unmittelbar benachbart ist. Hier sind grundsätzlich zwei Ausführungsformen denkbar. Bei einer ersten Ausführungsform setzt sich die Rippe ab dem Bauch nach radial Innen mit gleichbleibender Rippenbreite fort. Als im Hinblick auf die angestrebte Eigenfrequenzerhöhung günstiger hat sich jedoch eine zweite Ausführungsform erwiesen, die sich dadurch auszeichnet, dass sich die Rippen von ihrem jeweiligen Bauch zu ihrem jeweiligen radial inneren Ansatz an der Nabe kontinuierlich verjüngen. Mit anderen Worten ist die Rippenbreite unmittelbar am radial inneren Ansatz an der Nabe (geringfügig) geringer als die Rippenbreite am Bauch, der dann als einzige Position auf der gesamten Rippe die maximale Rippenbreite aufweist.In the context of the present invention, “belly” is that area of a rib that lies between its area of smallest width, i.e. the waist, and the radially inner shoulder on the hub, where it has the maximum rib width and is immediately adjacent to a radial section of smaller rib width is. In principle, two embodiments are conceivable here. In a first embodiment, the rib continues radially inwards from the belly with the same rib width. However, a second embodiment has proven to be more favorable with regard to the desired increase in natural frequency, which is characterized in that the ribs taper continuously from their respective belly to their respective radially inner projection on the hub. In other words, the rib width directly at the radially inner projection on the hub is (slightly) smaller than the rib width on the belly, which is then the only position on the entire rib that has the maximum rib width.

Die grundsätzlich als vorteilhaft erkannte Sanduhrform der Rippen kann insbesondere hinsichtlich des Breitenverhältnisses zwischen Bauch und Taille und hinsichtlich der radialen Position der Taille variiert werden. Auch dies hat Einfluss auf die erzielte Lage der Eigenfrequenz des Stirnrades. Als besonders günstig hat sich ein Quotient der Rippenbreiten an Bauch und Taille von 1,2 bis 1,3 erwiesen. Dies bedeutet, dass bei jeder Rippe der Quotient der Rippenbreiten an Bauch und Taille 1,2 bis 1,3 beträgt.The hourglass shape of the ribs, which is generally recognized as advantageous, can be varied in particular with regard to the width ratio between belly and waist and with regard to the radial position of the waist. This also has an influence on the achieved position of the natural frequency of the spur gear. A quotient of the rib widths on the stomach and waist of 1.2 to 1.3 has proven to be particularly favorable. This means that for each rib, the quotient of the rib widths at the stomach and waist is 1.2 to 1.3.

Der gleiche Quotient von 1,2 bis 1,3 hat sich auch als günstig für das Verhältnis der radialen Abstände ihres radial inneren Ansatzes einerseits und ihres Bauches andererseits jeweils zur Taille erwiesen. Mit anderen Worten beträgt also der Abstand zwischen innerem Ansatz und Taille das 1,2-fache bis 1,3-fache des Abstandes zwischen Bauch und Taille.The same quotient of 1.2 to 1.3 has also proven to be favorable for the ratio of the radial distances of their radially inner attachment on the one hand and their belly on the other hand to the waist. In other words, the distance between the inner base and the waist is 1.2 to 1.3 times the distance between the stomach and the waist.

Jede der beiden vorgenannten Dimensionierungen ist für sich genommen bereits vorteilhaft. Überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, dass sich eine besondere Steifigkeit, d.h. eine besondere Erhöhung der Eigenfrequenz erzielen lässt, der Quotient der Rippenbreiten an Bauch und Taille gleich dem Quotienten der radialen Abstände ihres radial inneren Ansatzes einerseits und ihres Bauches andererseits jeweils zur Taille ist. Bei der von den Erfindern derzeit als optimal angesehenen Ausführungsform betragen beide Quotienten etwa 1,25.Each of the two dimensions mentioned above is already advantageous in itself. Surprisingly, however, it has been shown that a particular rigidity, i.e. a particular increase in the natural frequency, can be achieved if the quotient of the rib widths at the belly and waist is equal to the quotient of the radial distances of their radially inner attachment on the one hand and their belly on the other hand to the waist. In the embodiment currently considered optimal by the inventors, both quotients are approximately 1.25.

Nimmt man für die Bestimmung der radialen Position der Taille nicht die Länge der Rippe als Referenz, sondern betrachtet die bestimmten Radialpositionen zugeordneten Radien ausgehend vom Radmittelpunkt, so kann eine besonders günstige Dimensionierung so formuliert werden, dass der Quotient der Radien der Radialpositionen der Taille und des radial inneren Ansatzes an der Nabe 1,5 bis 1,7, vorzugsweise etwa 1,6 beträgt.If one does not take the length of the rib as a reference for determining the radial position of the waist, but instead considers the radii assigned to certain radial positions starting from the center of the wheel, a particularly favorable dimensioning can be formulated in such a way that the quotient of the radii of the radial positions of the waist and the radially inner approach to the hub is 1.5 to 1.7, preferably about 1.6.

Die axiale Höhe der Rippen beträgt vorzugsweise mindestens 82% der axialen Höhe des ersten Zahnkranzes, wobei die axialen Rippenhöhe bevorzugt über die Länge der Rippen konstant ist. Dabei können die Rippen ein gebogenes, insbesondere kreissegmentförmiges Profil haben, was auch bevorzugt realisiert ist.The axial height of the ribs is preferably at least 82% of the axial height of the first ring gear, the axial rib height preferably being constant over the length of the ribs. The ribs can have a curved profile, in particular one in the shape of a segment of a circle, which is also preferably implemented.

Wie aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, ist auch im Kontext der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die Scheibe des Radkörpers in Richtung ihrer nicht rippenbewehrten Seite außermittig in Bezug auf die axiale Höhe des ersten Zahnkranzes angeordnet ist. Dabei überragt letzterer den Radkörper in axialer Richtung vorzugsweise beidseitig, besonders bevorzugt symmetrisch.As is fundamentally known from the prior art, it is also provided in the context of the present invention that the disc of the wheel body is arranged eccentrically in relation to the axial height of the first gear rim in the direction of its side that is not reinforced with ribs. In this case, the latter protrudes beyond the wheel body in the axial direction, preferably on both sides, particularly preferably symmetrically.

Ein derart strukturiertes Stirnrad hat sich als so stabil erwiesen, dass es als Bestandteil eines Kombinationsrades nach Art eines Stufenplaneten erweitert werden kann. So ist bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Nabe auf ihrer der rippenbewehrten Seite der Scheibe entsprechenden Axialseite eine axiale Verlängerung trägt, auf der ein zweiter stirnverzahnter Zahnkranz, vorzugsweise mit geringerem Radius als der erste Zahnkranz, drehfest fixiert ist. Dabei ist der zweite Zahnkranz bevorzugt einstückig mit der Verlängerung der Nabe ausgebildet. Überhaupt ist bevorzugt eine einstückige Ausbildung von Nabe, Radkörper und erstem Zahnkranz vorgesehen. Die moderne Schmiedetechnik lässt die Herstellung von einstückigen Strukturen dieser Komplexität ohne Weiteres zu. Die einstückige Ausgestaltung hat sowohl im Hinblick auf den Montageaufwand als auch im Hinblick auf die Steifigkeit und damit die hohe Lage ihrer Eigenfrequenzen erhebliche Vorteile gegenüber Zusammenbau-Strukturen.A spur gear structured in this way has proven to be so stable that it can be expanded as part of a combination gear in the manner of a stepped planet. In a further development of the invention, the hub carries an axial extension on its axial side corresponding to the ribbed side of the disk, on which a second face-toothed ring gear, preferably with a smaller radius than the first ring gear, is non-rotatably fixed. In this case, the second ring gear is preferably formed in one piece with the extension of the hub. In general, a one-piece design of hub, wheel body and first ring gear is preferably provided. Modern forging technology allows the production of one-piece structures tures of this complexity without further ado. The one-piece configuration has considerable advantages over assembled structures, both with regard to the assembly effort and with regard to the rigidity and thus the high position of their natural frequencies.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.Further features and advantages of the invention result from the following specific description and the drawings.

Figurenlistecharacter list

Es zeigen:

• 1 eine erste perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stirnrades,
• 2 eine Draufsicht auf die rippenfreie Seite des Stirnrades von 1,
• 3 eine zweite perspektivische Darstellung des Stirnrades von 1 mit ausschnittsweiser Vergrößerung sowie
• 4 eine Draufsicht auf die rippenbewehrte Seite des Stirnrades von 1 mit ausschnittsweiser Vergrößerung.

Show it:

• 1 a first perspective view of a spur gear according to the invention,
• 2 a plan view of the rib-free side of the spur gear of 1 ,
• 3 a second perspective view of the spur gear of 1 with partial enlargement as well as
• 4 a plan view of the ribbed side of the spur gear from 1 with partial enlargement.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter AusführungsformenDetailed Description of Preferred Embodiments

Gleiche Bezugszeichen in den Figuren deuten auf gleiche oder analoge Elemente hin.The same reference symbols in the figures indicate the same or analogous elements.

Die 1 bis 4, die nachfolgend gemeinsam beschrieben werden sollen, zeigen unterschiedliche Darstellungen einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stirnrades 10. Das Stirnrad 10 ist im Wesentlichen aufgebaut aus einer Nabe 100 und einem ersten stirnverzahnten Zahnkranz 200, die über einen Radkörper 300 konzentrisch miteinander verbunden sind.The 1 until 4 , which are to be described together below, show different representations of a particularly preferred embodiment of a spur gear 10 according to the invention. The spur gear 10 is essentially composed of a hub 100 and a first spur-toothed ring gear 200, which are concentrically connected to one another via a wheel body 300.

Der Radkörper 300 umfasst eine ebene Scheibe 310, die in den 1 und 2 besonders deutlich erkennbar ist. Auf ihrer in den 1 und 2 nicht sichtbaren, aber in den 3 und 4 illustrierten Seite ist die Scheibe 310 mit radial erstreckten Rippen 320 bewehrt. Jede Rippe 320, von denen bei der gezeigten Ausführungsform sieben Stück in gleichmäßigem Winkelabstand über den Radumfang verteilt angeordnet sind, erstreckt sich von einem inneren Ansatz 321 an der Nabe 100 bis zu einem äußeren Ansatz 322 am Zahnkranz 200. Am inneren Ansatz 321 weist jede Rippe 320 eine innere Ansatzpunktbreite dAi auf, die bei der gezeigten Ausführungsform in etwa dem halben Radius der Radialposition des inneren Ansatzes 321 entspricht. In ihrem weiteren Verlauf nach radial außen verbreitert sich die Rippe 320 zunächst bis zu einem Bauch, an welchem sie eine Breite dB einnimmt. Im Verlauf ihrer weiteren Erstreckung nach radial außen verjüngt sich die Rippe 320 wieder bis zu einer Taille, an der sie die Taillenbreite dT aufweist. Von hier verbreitert sich die Rippe 320 im Verlauf ihrer weiteren Erstreckung nach radial außen erneut bis hin zum äußeren Ansatz 322, wo sie die äußere Ansatzbreite dAa aufweist. Die innere und die äußere Ansatzbreite dAi und dAa sind in etwa gleich groß.The wheel body 300 includes a flat disc 310 in the 1 and 2 is particularly evident. On her in the 1 and 2 not visible, but in the 3 and 4 Illustrated page, the disc 310 is reinforced with radially extending ribs 320. Each rib 320, seven of which are evenly spaced angularly about the circumference of the wheel in the embodiment shown, extends from an inner lug 321 on the hub 100 to an outer lug 322 on the ring gear 200. On the inner lug 321, each rib has 320 has an inner attachment point width dAi, which corresponds approximately to half the radius of the radial position of the inner attachment 321 in the embodiment shown. As it continues radially outward, the rib 320 initially widens to a bulge, at which it assumes a width dB. In the course of its further radially outward extension, the rib 320 tapers again down to a waist, at which it has the waist width dT. From here, the rib 320 widens again in the course of its further extension radially outward as far as the outer shoulder 322, where it has the outer shoulder width dAa. The inner and outer attachment widths dAi and dAa are approximately the same size.

Bei der gezeigten Ausführungsform beträgt die Bauchbreite dB in etwa das 1,25-fache der Taillenbreite dT. Hinsichtlich der Positionierung von Taille 323 und Bauch 324 ist die dargestellte Ausführungsform derart konfiguriert, dass der radiale Abstand Dta zwischen der Taille 323 und dem inneren Ansatz 321 in etwa dem 1,25-fachen des radialen Abstandes Dtb zwischen der Taille 323 und dem Bauch 324 entspricht. In nicht dargestellter Weise entspricht bei der gezeigten Ausführungsform der Radius der Radialposition der Taille 323 in etwa dem 1,6-fachen des Radius der Radialposition des inneren Ansatzes 321.In the embodiment shown, the waist width dB is approximately 1.25 times the waist width dT. Regarding the positioning of waist 323 and abdomen 324, the illustrated embodiment is configured such that the radial distance Dta between waist 323 and inner shoulder 321 is approximately 1.25 times the radial distance Dtb between waist 323 and abdomen 324 is equivalent to. In a manner that is not shown, the radius of the radial position of the waist 323 in the embodiment shown corresponds to approximately 1.6 times the radius of the radial position of the inner projection 321.

Wie durch Vergleich der 1 und 3 erkennbar, erstreckt sich der erste Zahnkranz 200 in axialer Richtung beidseitig über den Radkörper 300 hinaus. Insbesondere ist bei der gezeigten Ausführungsform der Radkörper 300 in etwa axial mittig in Bezug auf die axiale Höhe des ersten Zahnkranzes 200 positioniert. Dies bedeutet, dass die axial äußere Fläche der Scheibe 310, die in den 1 und 2 sichtbar ist, von der axialen Kante des ersten Zahnkranzes 200 in etwa genauso weit beabstandet ist, wie der Scheitelpunkt der im Profil kreissegmentförmigen Rippen 320 von der ihnen zugeordneten Kante des ersten Zahnkranzes 200, wie in 3 erkennbar. Die gewölbte Profilform der Rippen 320 sowie ihr Abstand von der ihnen zugeordneten axialen Kante des ersten Zahnkranzes 320 ist in dem Vergrößerungsausschnitt von 3 erkennbar.How by comparing the 1 and 3 As can be seen, the first ring gear 200 extends in the axial direction beyond the wheel body 300 on both sides. In particular, in the embodiment shown, the wheel body 300 is positioned approximately axially in the center with respect to the axial height of the first ring gear 200 . This means that the axially outer surface of the disc 310 in the 1 and 2 is visible, is spaced from the axial edge of the first ring gear 200 approximately the same distance as the apex of the ribs 320, which are circular segment-shaped in profile, from the associated edge of the first ring gear 200, as in FIG 3 recognizable. The arched profile shape of the ribs 320 and their distance from the axial edge of the first ring gear 320 associated with them is shown in the enlarged section of FIG 3 recognizable.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Stirnrad 10 Bestandteil eines komplexeren, vorzugsweise einstückigen Bauteils, bei welchem die Nabe 100 auf der rippenbewehrten Seite des Stirnrades 10 mit einer Nabenverlängerung 400 versehen ist, die einen zweiten Zahnkranz 410 trägt, dessen Radius deutlich kleiner ist als derjenige des ersten Zahnkranzes 200. Derart komplexe Gebilde können beispielsweise als Stufenplaneten in Getrieben von Kraftfahrzeug-Antriebssträngen dienen.In the illustrated embodiment, the spur gear 10 according to the invention is part of a more complex, preferably one-piece component, in which the hub 100 is provided on the ribbed side of the spur gear 10 with a hub extension 400 which carries a second ring gear 410, the radius of which is significantly smaller than that of the first ring gear 200. Such complex structures can serve, for example, as stepped planets in transmissions of motor vehicle drive trains.

Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere ist der Werkstoff zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Stirnrades 10 vom Fachmann weitgehend frei wählbar. Beispielsweise kann Kunststoff, z.B. als Kunststoffspritzgussprodukt, oder Metall, beispielsweise als Schmiedeprodukt, genutzt werden. Ihre besonderen Vorteile in Bezug auf die Verschiebung der Eigenfrequenzen hin zu besonders hohen Frequenzen kommt allerdings erst richtig zum Tragen, wenn die Erfindung im Kontext von Getrieben mit hohen Drehzahlen eingesetzt wird. Für derartige Getriebe werden typischerweise lediglich metallische Räder eingesetzt, weshalb Metall, insbesondere Stahl der bevorzugte Werkstoff zur Realisierung der vorliegenden Erfindung ist.Of course, the embodiments discussed in the specific description and shown in the figures only represent illustrative exemplary embodiments of the present invention tion a wide range of possible variations at hand. In particular, the material for realizing a spur gear 10 according to the invention can be largely freely selected by a person skilled in the art. For example, plastic, such as a plastic injection molded product, or metal, such as a forged product, can be used. However, its particular advantages with regard to the shifting of the natural frequencies towards particularly high frequencies only really come into play when the invention is used in the context of transmissions with high speeds. Only metallic wheels are typically used for such transmissions, which is why metal, in particular steel, is the preferred material for realizing the present invention.

BezugszeichenlisteReference List

1010

Stirnradspur gear

100100

Nabehub

200200

erster Zahnkranzfirst sprocket

300300

Radkörperwheel body

310310

Scheibedisc

320320

Ripperib

321321

innerer Ansatzinner approach

322322

äußerer Ansatzouter approach

323323

Taillewaist

324324

BauchBelly

400400

Nabenverlängerunghub extension

410410

zweiter Zahnkranzsecond sprocket

dAidAi

innere Ansatzbreiteinner base width

dAadAa

äußere Ansatzbreiteouter base width

dTdT

Taillenbreitewaist width

dBdB

Bauchbreitebelly width

Dtadata

Abstand Taille - erster AnsatzDistance waist - first approach

DtbDtb

Abstand Taille - BauchDistance waist - abdomen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

• DE 102013220800 B3 [0002]DE 102013220800 B3 [0002]

Claims (12)

Stirnrad (10) mit - einer einen radialen Innenbereich einnehmenden Nabe (100), - einem einen radialen Außenbereich einnehmenden, ersten stirnverzahnten Zahnkranz (200) und - einem sich radial zwischen der Nabe (100) und dem ersten Zahnkranz (200) erstreckenden Radkörper (300), der eine ebene Scheibe (310) und einstückig verbunden mit dieser eine Mehrzahl sich radial von der Nabe (100) zum ersten Zahnkranz (200) erstreckender, einseitig aus der Scheibenebene vorspringender Rippen (320) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rippen (320), ausgehend von ihrem jeweiligen radial äußeren Ansatz (322) am ersten Zahnkranz (200) nach radial innen bis zu einer Taille (323) verjüngen, sich sodann bis zu einem Bauch (324) kontinuierlich verbreitern und sich danach bis zu ihrem jeweiligen radial inneren Ansatz (321) an der Nabe (100) zumindest nicht mehr verbreitern.Spur gear (10) with - a hub (100) occupying a radial inner area, - a first toothed ring gear (200) occupying a radial outer area and - a wheel body ( 300), which has a flat disk (310) and integrally connected thereto a plurality of ribs (320) extending radially from the hub (100) to the first sprocket (200) and projecting on one side out of the plane of the disk, characterized in that the Ribs (320), starting from their respective radially outer projection (322) on the first ring gear (200), taper radially inward to a waist (323), then widen continuously to a belly (324) and then to their respective radially inner extension (321) on the hub (100) at least no longer widen. Stirnrad (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rippen (320) von ihrem jeweiligen Bauch (324) zu ihrem jeweiligen radial inneren Ansatz (321) an der Nabe (100) kontinuierlich verjüngen.Spur gear (10) after claim 1 , characterized in that the ribs (320) taper continuously from their respective belly (324) to their respective radially inner projection (321) on the hub (100). Stirnrad (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Rippe (320) der Quotient der Rippenbreiten an Bauch (324) und Taille (323) 1,2 bis 1,3 beträgt.Spur gear (10) according to one of the preceding claims, characterized in that for each rib (320) the quotient of the rib widths at the belly (324) and waist (323) is 1.2 to 1.3. Stirnrad (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Rippe (320) der Quotient der radialen Abstände ihres radial inneren Ansatzes (321) einerseits und ihres Bauches (324) andererseits jeweils zur Taille (323) 1,2 bis 1,3 beträgt.Spur gear (10) according to one of the preceding claims, characterized in that for each rib (320) the quotient of the radial distances of its radially inner extension (321) on the one hand and its belly (324) on the other hand to the waist (323) is 1.2 to is 1.3. Stirnrad (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Rippe (320) der Quotient der Rippenbreiten an Bauch (324) und Taille (323) gleich dem Quotienten der radialen Abstände ihres radial inneren Ansatzes (321) einerseits und ihres Bauches (324) andererseits jeweils zur Taille (323) ist.Spur gear (10) according to one of the preceding claims, characterized in that for each rib (320) the quotient of the rib widths at the belly (324) and waist (323) is equal to the quotient of the radial distances between its radially inner shoulder (321) on the one hand and its belly (324) on the other hand to the waist (323). Stirnrad (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Rippe (320) der Quotient der Radien der Radialpositionen ihrer Taille (323) und ihres radial inneren Ansatzes (321) an der Nabe (100) 1,5 bis 1,7, insbesondere 1,6 beträgt.Spur gear (10) according to one of the preceding claims, characterized in that for each rib (320) the quotient of the radii of the radial positions of its waist (323) and its radially inner shoulder (321) on the hub (100) is 1.5 to 1 .7, in particular 1.6. Stirnrad (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Höhe der Rippen (320) mindestens 82% der axialen Höhe des ersten Zahnkranzes (200) entspricht.Spur gear (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the axial height of the ribs (320) corresponds to at least 82% of the axial height of the first ring gear (200). Stirnrad (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (310) des Radkörpers (300) in Richtung ihrer nicht rippenbewehrten Seite außermittig in Bezug auf die axiale Höhe des ersten Zahnkranzes (200) angeordnet istSpur gear (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the disc (310) of the wheel body (300) is arranged eccentrically in relation to the axial height of the first ring gear (200) in the direction of its non-ribbed side Stirnrad (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zahnkranz (200) den Radkörper (300) in axialer Richtung beidseitig überragt.Spur gear (10) after claim 8 , characterized in that the first ring gear (200) protrudes beyond the wheel body (300) in the axial direction on both sides. Stirnrad (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (100) auf ihrer der rippenbewehrten Seite der Scheibe (310) entsprechenden Axialseite eine axiale Nabenverlängerung (400) trägt, auf der ein zweiter stirnverzahnter Zahnkranz (410) drehfest fixiert ist.Spur gear (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the hub (100), on its axial side corresponding to the ribbed side of the disc (310), carries an axial hub extension (400) on which a second spur-toothed ring gear (410) is fixed in a rotationally fixed manner is. Stirnrad (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zahnkranz (410) einstückig mit der Nabenverlängerung (400) ausgebildet ist.Spur gear (10) after claim 10 , characterized in that the second ring gear (410) is formed integrally with the hub extension (400). Stirnrad (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (100), der Radkörper (300) und der erste Zahnkranz (200) einstückig ausgebildet sind.Spur gear (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the hub (100), the wheel body (300) and the first ring gear (200) are formed in one piece.

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