EP4182580A1 - Gear pair for a gearbox and method for dimensioning tooth thicknesses on gears of a gear pair - Google Patents

Gear pair for a gearbox and method for dimensioning tooth thicknesses on gears of a gear pair

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Publication number
EP4182580A1
EP4182580A1 EP21740022.5A EP21740022A EP4182580A1 EP 4182580 A1 EP4182580 A1 EP 4182580A1 EP 21740022 A EP21740022 A EP 21740022A EP 4182580 A1 EP4182580 A1 EP 4182580A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tooth
gear
tangent
contact
point
Prior art date
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Pending
Application number
EP21740022.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gabor SZEMERSZKY
Philipp Jung
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4182580A1 publication Critical patent/EP4182580A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H2055/086—Silent gear profiles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/08—Profiling
    • F16H2055/0893—Profiling for parallel shaft arrangement of toothed members

Definitions

  • the invention relates to a gear pair for a transmission according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a transmission and a drive unit having the features of the independent claims.
  • the invention further relates to a method for dimensioning tooth thicknesses on gear wheels of a gear wheel pair according to the preamble of the further independent claim.
  • a main reason for the vibration excitation in the meshing is the elastic deformation of the meshing teeth. Due to the forces on the tooth flanks, the teeth deform elastically when they mesh. This leads to brief pitch errors (changes in the tooth spacing) on the meshing teeth.
  • a pitch error means that the pair of teeth just entering the mesh does not come into optimal contact, but comes into contact too early when the tooth spacing is reduced or too late when the tooth spacing is increased. Analogue in addition, the pair of teeth leaving the engagement leaves the engagement too early or too late.
  • the toothing is subjected to an impact with each pair of teeth that is newly engaged or is about to be disengaged, which impedes a uniform rotational movement of the two gears. This creates a vibration that is superimposed on the rotational movement of the gears.
  • this vibration is audible and thus represents a quality defect in modern toothing and transmissions, e.g. in vehicle transmissions.
  • DE 102004037540 B4 discloses a gear ring for a stress wave gear, wherein it is disclosed that at least one tooth space is provided with at least one undercut extending into the base body of the gear ring. As a result, deformations of the gear or the gear ring can be accommodated.
  • EP 2 813733 B1 discloses a gear wheel with an involute tooth flank with a special geometry.
  • a gear pair for a transmission which has a first gear and a second gear, the gears being set up and intended to mesh with one another.
  • the gear wheels each have a toothing in which (along the circumferential direction) alternately a tooth and a tooth gap follow one another.
  • a rounded tooth base is provided in the area of the interdental space.
  • the tooth has a point of contact with a 30° tangent on both tooth flanks, with the 30° tangent at an angle of 30° is oriented to a tooth center axis and touches the root fillet at the point of contact.
  • the length of a chord (tooth thickness chord) connecting the contact points on the tooth flanks of the tooth (one and the same tooth) (at the contact point of the 30° tangent) defines a tooth thickness at the contact point of the 30° tangent.
  • the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the gears are coordinated in such a way that the ratio of the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the first gear to the second gear is in the range of 2.3 : 1.7 (larger tooth thickness at the point of contact of the 30° tangent on the first gear) to 1.7: 2.3 (larger tooth thickness at the contact point of the 30° tangent on the second gear).
  • the geometric optimum for reducing the vibration excitation can be achieved. This is achieved through an optimized tooth geometry on the first gear and second gear, which maximizes the meshing stiffness and leads to a coordinated deformation of the gear pairs. This can reduce the running noise of meshing gears to a considerable extent and therefore leads to a gain in comfort.
  • the first gear wheel and the second gear wheel can be a wheel and a pinion, respectively.
  • the number of teeth on a gear and the tooth thickness are, at least to a certain extent, independent of one another. This means that, for example, a gear wheel with a smaller number of teeth (pinion) can have a larger or smaller tooth thickness than a gear wheel with a larger number of teeth than the pinion.
  • the first gear wheel and the second gear wheel are in particular designed in such a way that they each have a circumferential toothing on the front side. If the gears are arranged in relation to one another in such a way that the toothing engages with one another, the gears mesh with one another at the front.
  • the first gear and the second gear are each designed as a spur gear, in particular with involute gearing.
  • the tooth center axis is in particular an axis of symmetry of a tooth.
  • the tooth central axis is an axis to which the tooth profile of the tooth in question is axisymmetric.
  • the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the gears can be matched to one another in such a way that the ratio of the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the first gear to the second gear is in the range of 2.1:1.9 (larger tooth thickness at the contact point of the 30° tangent on the first gear) to 1.9: 2.1 (larger tooth thickness at the contact point of the 30° tangent on the second gear).
  • This contributes to improved engagement rigidity, so that vibration excitation can be further reduced.
  • the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the gear wheels can be matched to one another in such a way that the first gear wheel and the second gear wheel have identical tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent or an identical tooth thickness at the point of contact of the 30° tangent .
  • the ratio of the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the first gear wheel to the second gear wheel can be 2:2 or 1:1. In this way, the optimum engagement stiffness can be achieved, which leads to a minimization of the vibration excitation.
  • the 30° tangent is a tangent to the fillet of the tooth root, which is at an angle of 30° to the central axis of the tooth.
  • the 30° tangent can be drawn on either side of a tooth (both tooth flanks), giving a tangent point to the 30° tangent on either side of the tooth.
  • the length of the chord (tooth thickness chord) between the two Contact points of the 30° tangent describes the tooth thickness at the contact point of the 30° tangent.
  • the tooth thickness chord at the 30° tangent represents the above-mentioned basis on which the tooth (bending beam) rests. Consequently, the length of the tooth thickness chord at the 30° tangent is a measure of the bending stiffness of a tooth.
  • pinion one gear
  • wheel wheel and pinion mesh with each other.
  • Two meshing teeth (each of the two teeth with its individual bending stiffness k pinion or k wheel ) represent a series connection of the two bending beams or bending stiffnesses.
  • the meshing stiffness is therefore as follows:
  • I pinion and I wheel in turn result from: with the wheel widths b Ritzei and b Rad as well as the tooth thickness chords at the 30° tangent s nf, 30, Ritzei and s nt, 30, Rad
  • the engagement stiffness can thus be formulated as:
  • the meshing stiffness depends on the third power of the lengths of the tooth thickness chord at the 30° tangents of the two gears.
  • the engagement stiffness reaches its maximum when the lengths of the chords at the 30° tangents of the wheel and pinion are equal. This is illustrated in FIG.
  • the object mentioned at the outset is also achieved by a transmission having the features of the independent claim.
  • the transmission has at least one gear pair as described above.
  • the transmission can have a transmission housing on and/or in which the components of the transmission are arranged.
  • the first gear wheel and the second gear wheel can each be rotatably mounted on or in the gear housing, for example by means of corresponding shafts.
  • the transmission can have such a gear pair or several such gear pairs.
  • the object mentioned at the outset is also achieved by a drive unit for a vehicle having the features of the independent claim.
  • the drive unit has an electric machine and a transmission coupled thereto, as described above.
  • the advantages that can be achieved with the drive unit reference is made to the relevant statements on the pair of gears.
  • the measures described in connection with the pair of gears and/or with the transmission can be used to further refine the drive unit.
  • the electrical machine drives the transmission (for example the output shaft of the electrical machine is coupled in a torque-proof manner to an input shaft of the transmission).
  • the drive unit can, for example, be designed as an e-axle or form part of an e-axle.
  • the method is used to design tooth thicknesses on gears of a gear pair, in particular a gear pair as described above.
  • the gear pair includes a first gear and a second gear, the gears being configured and intended to mesh with one another.
  • the gearwheels each have a toothing in which (along the circumferential direction) alternately a tooth and a tooth space follow one another, with a tooth root rounding being provided in the region of the tooth space.
  • the tooth has a point of contact to a 30° tangent on both tooth flanks, the 30° tangent being oriented at an angle of 30° to a central tooth axis and touching the rounded tooth base at the point of contact.
  • the length of a chord connecting the contact points on the tooth flanks of the tooth defines (at the contact point of the 30° tangent) a tooth thickness.
  • the tooth thickness at the point of contact of the 30° tangent on the first gear and on the second gear is adjusted in such a way that the ratio of the tooth thickness at the point of contact of the 30° tangent of the first gear to the second gear is in the range of 2.3 : 1.7 ( larger tooth thickness on the first gear) to 1.7: 2.3 (larger tooth thickness on the second gear).
  • the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the gears can be matched to one another in such a way that the ratio of the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the first gear to the second gear is in the range of 2.1 : 1.9 (larger tooth thickness on the first gear) to 1.9: 2.1 (larger tooth thickness on the second gear). This contributes to improved engagement rigidity, so that vibration excitation can be further reduced.
  • the tooth thicknesses at the contact point of the 30° tangent of the gear wheels can be matched to one another in such a way that the first gear wheel and the second gear wheel have identical tooth thicknesses at the contact point of the 30° tangent, ie an identical tooth thickness at the contact point of the 30° tangent. exhibit.
  • the ratio of the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the first gear wheel to the second gear wheel can be 2:2 or 1:1. In this way, the optimum engagement stiffness can be achieved, which leads to a minimization of the vibration excitation.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view through a gear pair
  • Figure 2 is a schematic diagram showing meshing rigidity versus tooth thickness ratio of the first gear and the second gear.
  • the pair of gears for a transmission bears the reference numeral 10 overall in FIG.
  • the first gear 12 can be a pinion and the second gear 14 can be a driven gear.
  • the gears 12,14 are arranged and intended to mesh with each other.
  • the gears 12, 14 can be installed in a transmission and rotatably mounted on or in a transmission housing (not shown).
  • the gears 12, 14 each have a toothing 16, 18, in which along the circumferential direction alternately a tooth 20, 22 and a tooth gap 24, 26 consecutive. In the area of the interdental spaces 24, 26, a rounded tooth base 28, 30 is provided.
  • the tooth 20, 22 has on both of its tooth flanks a point of contact 32, 34 to a 30° tangent 36, 38, the 30° tangent being oriented at an angle of 30° to a tooth center axis 40, 42 and the tooth root fillet 28, 30 at the point of contact 32, 34 is touched.
  • the length of a chord 44, 46 (tooth thickness chord 44, 46), which connects the contact points 32, 34 on the tooth flanks of the relevant (one and the same) tooth 20, 22, defines (at the contact point of the 30° tangent) a tooth thickness in each case .
  • the ratio of the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the first gear 12 to the second gear 14 can range from 2.3:1.7 (larger tooth thickness on the first gear) to 1.7:2.3 (larger tooth thickness on the second Gear) lie (see. Fig.2).
  • the example shows the geometric optimum for reducing the vibration excitation (see Fig. 1).
  • the tooth thicknesses at the contact point of the 30° tangent of the gears 12, 14 are matched to one another in such a way that the first gear 12 and the second gear 14 have identical tooth thicknesses at the contact point of the 30° tangent, i.e. an identical tooth thickness (tooth thickness chord 44, 46 at the point of contact of the 30° tangent have the same length).
  • the ratio of the tooth thickness at the point of contact of the 30° tangent of the first gear wheel 12 to the second gear wheel 14 is 2:2 or 1:1.
  • Figure 2 shows a schematic diagram showing the engagement stiffness as a function of the ratio of the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the first gear wheel 12 and the second gear wheel 14.
  • Gear 14 have an identical tooth thickness at the point of contact of the 30° tangent, ie the ratio of the tooth thickness at the point of contact of the 30° tangent of the first gear 12 to the second gear 14 is 2:2 or 1:1, the maximum achievable engagement rigidity can be achieved (see point C).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The invention relates to a gear pair (10) for a gearbox, comprising a first gear (12) and a second gear (14), wherein: - the gears (12, 14) are designed and intended for meshing with each other; - the gears (12, 14) each have toothing (16, 18), in which a tooth (20, 22) and a tooth space (24, 26) follow each other in alternation; - a tooth root fillet (28, 30) is provided in the region of each tooth space (24, 26). According to the invention, the tooth (20, 22) has, on each of its two tooth flanks, a contact point (32, 34) at which the tooth contacts a 30° tangent (36, 38), the 30° tangent (36, 38) being oriented at an angle of 30° to a tooth center axis (40, 42) and contacting the tooth root fillet (28, 30) at the contact point (32, 34). The length of a chord (44, 46) which connects the contact points (32, 34) to one another at the tooth flanks of the tooth (20, 22) defines a tooth thickness at the contact point of the 30° tangent. The ratio of the tooth thickness at the contact point of the 30° tangent of the first gear (12) to the tooth thickness at the contact point of the 30° tangent of the second gear (14) lies in the range of 2.3 : 1.7 to 1.7 : 2.3.

Description

Beschreibung description
Titel title
Zahnradpaar für ein Getriebe und Verfahren zum Auslegen von Zahndicken anPair of gears for a gear and method for designing tooth thicknesses
Zahnrädern eines Zahnradpaars gears of a gear pair
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft ein Zahnradpaar für ein Getriebe gemäß Oberbegriff von Anspruch 1. Zudem betrifft die Erfindung ein Getriebe und eine Antriebseinheit mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Auslegen von Zahndicken an Zahnrädern eines Zahnradpaars gemäß Oberbegriff des weiter nebengeordneten Anspruchs. The invention relates to a gear pair for a transmission according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a transmission and a drive unit having the features of the independent claims. The invention further relates to a method for dimensioning tooth thicknesses on gear wheels of a gear wheel pair according to the preamble of the further independent claim.
Die Anforderungen an geräuscharme Verzahnungen und Getriebe nehmen stetig zu, wodurch die Erfüllung von NVH-Zielen (Ziele hinsichtlich "Noise, Vibration, Harshness", d.h. hinsichtlich Geräusch, Vibration, Rauhigkeit) eine wachsende Herausforderung in der Auslegung von Getriebe-Verzahnungen darstellt. Verzahnungsgeräusche stellen ein Schwingungsphänomen dar. Eine zentrale Rolle in der Geräuschoptimierung von Verzahnungen spielt daher die Reduktion der Schwingungsanregung während des Zahneingriffs. The requirements for low-noise gears and gears are constantly increasing, which means that meeting NVH targets (targets with regard to "noise, vibration, harshness", i.e. with regard to noise, vibration, roughness) represents a growing challenge in the design of gear gears. Gearing noise is a vibration phenomenon. The reduction of vibration excitation during gear meshing therefore plays a central role in noise optimization of gearing.
Eine Hauptursache für die Schwingungsanregung im Zahneingriff ist die elastische Verformung der sich im Eingriff befindlichen Zähne. Durch die Kräfte auf die Zahnflanken verformen sich die Zähne im Eingriff elastisch. Dadurch kommt es zu kurzzeitigen Teilungsfehlern (Änderungen in den Zahnabständen) an den im Eingriff befindlichen Zähnen. A main reason for the vibration excitation in the meshing is the elastic deformation of the meshing teeth. Due to the forces on the tooth flanks, the teeth deform elastically when they mesh. This leads to brief pitch errors (changes in the tooth spacing) on the meshing teeth.
Ein Teilungsfehler führt dazu, dass das gerade in den Eingriff einlaufende Zahnpaar nicht optimal, sondern bei Verkleinerung des Zahnabstandes zu früh bzw. bei Vergrößerung des Zahnabstandes zu spät in Kontakt kommt. Analog dazu verlässt das gerade aus dem Eingriff auslaufende Zahnpaar den Eingriff zu früh bzw. zu spät. A pitch error means that the pair of teeth just entering the mesh does not come into optimal contact, but comes into contact too early when the tooth spacing is reduced or too late when the tooth spacing is increased. Analogue in addition, the pair of teeth leaving the engagement leaves the engagement too early or too late.
In beiden Fällen erfährt die Verzahnung mit jedem neu in den Eingriff einlaufenden oder gerade aus dem Eingriff auslaufenden Zahnpaar einen Stoß, der eine gleichförmige Rotationsbewegung der beiden Zahnräder behindert. Dadurch entsteht eine Schwingung, die sich der Rotationsbewegung der Zahnräder überlagert. In both cases, the toothing is subjected to an impact with each pair of teeth that is newly engaged or is about to be disengaged, which impedes a uniform rotational movement of the two gears. This creates a vibration that is superimposed on the rotational movement of the gears.
Je nach Frequenz (Drehzahl) und Amplitude (Stärke des Stoßes) ist diese Schwingung hörbar und stellt damit einen Qualitätsmangel in modernen Verzahnungen und Getrieben, bspw. in Fahrzeuggetrieben, dar. Depending on the frequency (speed) and amplitude (strength of the impact), this vibration is audible and thus represents a quality defect in modern toothing and transmissions, e.g. in vehicle transmissions.
DE 102004037540 B4 offenbart einen Getriebering für ein Spannungswellengetriebe, wobei offenbart wird, in wenigstens einer Zahnlücke mindestens eine sich in den Grundkörper des Getrieberings erstreckende Hinterschneidung vorzusehen. Hierdurch können Deformationen des Zahnrades bzw. des Getrieberings aufgenommen werden. DE 102004037540 B4 discloses a gear ring for a stress wave gear, wherein it is disclosed that at least one tooth space is provided with at least one undercut extending into the base body of the gear ring. As a result, deformations of the gear or the gear ring can be accommodated.
EP 2 813733 B1 offenbart ein Zahnrad mit einer Evolventenzahnflanke mit besonderer Geometrie. EP 2 813733 B1 discloses a gear wheel with an involute tooth flank with a special geometry.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Zahnradpaar mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt. The problem on which the invention is based is solved by a gear pair having the features of claim 1 . Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird ein Zahnradpaar für ein Getriebe vorgeschlagen, welches ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad aufweist, wobei die Zahnräder eingerichtet und bestimmt sind, um miteinander zu kämmen. Die Zahnräder weisen jeweils eine Verzahnung auf, in der (entlang der Umfangsrichtung) abwechselnd ein Zahn und ein Zahnzwischenraum aufeinander folgen. Im Bereich des Zahnzwischenraums ist jeweils eine Zahnfußausrundung vorgesehen. Der Zahn weist an beiden Zahnflanken jeweils einen Berührpunkt zu einer 30°-Tangente auf, wobei die 30°-Tangente unter einem Winkel von 30° zu einer Zahnmittelachse orientiert ist und die Zahnfußausrundung am Berührpunkt berührt. Die Länge einer Sehne (Zahndickensehne), die die Berührpunkte an den Zahnflanken des Zahns (ein und derselbe Zahn) miteinander verbindet, (am Berührpunkt der 30°-Tangente) definiert eine Zahndicke am Berührpunkt der 30°- Tangente. Die Zahndicken am Berührpunkt der 30°-Tangente der Zahnräder sind derart aufeinander abgestimmt, dass das Verhältnis der Zahndicken am Berührpunkt der 30°-Tangente des ersten Zahnrads zum zweiten Zahnrad im Bereich von 2,3 : 1,7 (größere Zahndicke am Berührpunkt der 30°-Tangente am ersten Zahnrad) bis 1,7: 2,3 (größere Zahndicke am Berührpunkt der 30°- Tangente am zweiten Zahnrad) liegt. According to the invention, a gear pair for a transmission is proposed, which has a first gear and a second gear, the gears being set up and intended to mesh with one another. The gear wheels each have a toothing in which (along the circumferential direction) alternately a tooth and a tooth gap follow one another. A rounded tooth base is provided in the area of the interdental space. The tooth has a point of contact with a 30° tangent on both tooth flanks, with the 30° tangent at an angle of 30° is oriented to a tooth center axis and touches the root fillet at the point of contact. The length of a chord (tooth thickness chord) connecting the contact points on the tooth flanks of the tooth (one and the same tooth) (at the contact point of the 30° tangent) defines a tooth thickness at the contact point of the 30° tangent. The tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the gears are coordinated in such a way that the ratio of the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the first gear to the second gear is in the range of 2.3 : 1.7 (larger tooth thickness at the point of contact of the 30° tangent on the first gear) to 1.7: 2.3 (larger tooth thickness at the contact point of the 30° tangent on the second gear).
Durch eine solche Ausgestaltung kann das geometrische Optimum zur Reduktion der Schwingungsanregung erzielt werden. Dies wird erreicht durch eine optimierte Zahngeometrie an erstem Zahnrad und zweitem Zahnrad, welche die Eingriffssteifigkeit maximiert und zu einer aufeinander abgestimmten Verformung der Zahnradpaare führt. Dies kann das Laufgeräusch von miteinander in Eingriff befindlichen Zahnrädern in erheblichem Maße reduzieren und führt daher zu einem Komfortgewinn. With such a configuration, the geometric optimum for reducing the vibration excitation can be achieved. This is achieved through an optimized tooth geometry on the first gear and second gear, which maximizes the meshing stiffness and leads to a coordinated deformation of the gear pairs. This can reduce the running noise of meshing gears to a considerable extent and therefore leads to a gain in comfort.
Bei dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad kann es sich jeweils um ein Rad und um ein Ritzel handeln. Es sei angemerkt, dass die Zähnezahl eines Zahnrades und die Zahndicke, jedenfalls in einem gewissen Umfang, voneinander unabhängig sind. Dies bedeutet, dass bspw. ein Zahnrad mit geringerer Zähnezahl (Ritzel) eine größere oder eine geringere Zahndicke aufweisen kann als ein Zahnrad mit größerer Zähnezahl als das Ritzel. The first gear wheel and the second gear wheel can be a wheel and a pinion, respectively. It should be noted that the number of teeth on a gear and the tooth thickness are, at least to a certain extent, independent of one another. This means that, for example, a gear wheel with a smaller number of teeth (pinion) can have a larger or smaller tooth thickness than a gear wheel with a larger number of teeth than the pinion.
Das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad sind insbesondere derart ausgebildet, dass diese stirnseitig jeweils eine umlaufende Verzahnung aufweisen. Sind die Zahnräder derart zueinander angeordnet, dass die Verzahnung miteinander eingreifen, kämmen die Zahnräder stirnseitig miteinander. The first gear wheel and the second gear wheel are in particular designed in such a way that they each have a circumferential toothing on the front side. If the gears are arranged in relation to one another in such a way that the toothing engages with one another, the gears mesh with one another at the front.
Das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad sind jeweils als Stirnrad ausgebildet, insbesondere mit einer Evolventenverzahnung. Bei der Zahnmittelachse handelt es sich insbesondere um eine Symmetrieachse eines Zahns. Insbesondere handelt es sich bei der Zahnmittelachse um eine Achse, zu der das Zahnprofil des betreffenden Zahns achsensymmetrisch ist. The first gear and the second gear are each designed as a spur gear, in particular with involute gearing. The tooth center axis is in particular an axis of symmetry of a tooth. In particular the tooth central axis is an axis to which the tooth profile of the tooth in question is axisymmetric.
Gemäß einer Weiterbildung können die Zahndicken am Berührpunkt der 30°- Tangente der Zahnräder derart aufeinander abgestimmt sein, dass das Verhältnis der Zahndicken am Berührpunkt der 30°-Tangente des ersten Zahnrads zum zweiten Zahnrad im Bereich von 2,1 : 1,9 (größere Zahndicke am Berührpunkt der 30°-Tangente am ersten Zahnrad) bis 1,9: 2,1 (größere Zahndicke am Berührpunkt der 30°-Tangente am zweiten Zahnrad) liegt. Dies trägt zu einer verbesserten Eingriffssteifigkeit bei, so dass die Schwingungsanregung weiter reduziert werden kann. According to a further development, the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the gears can be matched to one another in such a way that the ratio of the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the first gear to the second gear is in the range of 2.1:1.9 (larger tooth thickness at the contact point of the 30° tangent on the first gear) to 1.9: 2.1 (larger tooth thickness at the contact point of the 30° tangent on the second gear). This contributes to improved engagement rigidity, so that vibration excitation can be further reduced.
Gemäß einer Weiterbildung können die Zahndicken am Berührpunkt der 30°- Tangente der Zahnräder derart aufeinander abgestimmt sein, dass das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad am Berührpunkt der 30°-Tangente identische Zahndicken bzw. eine identische Zahndicke am Berührpunkt der 30°-Tangente aufweisen. Mit anderen Worten kann das Verhältnis der Zahndicken am Berührpunkt der 30°-Tangente des ersten Zahnrads zum zweiten Zahnrad 2:2 bzw. 1:1 betragen. Hiermit kann das Optimum der Eingriffssteifigkeit erreicht werden, was zu einer Miminierung der Schwingungsanregung führt. According to a further development, the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the gear wheels can be matched to one another in such a way that the first gear wheel and the second gear wheel have identical tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent or an identical tooth thickness at the point of contact of the 30° tangent . In other words, the ratio of the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the first gear wheel to the second gear wheel can be 2:2 or 1:1. In this way, the optimum engagement stiffness can be achieved, which leads to a minimization of the vibration excitation.
Der Grundgedanke der Erfindung wird nachfolgend genauer erläutert. Bei einem Zahneingriff von miteinander kämmenden Zahnrädern belasten sich die in Kontakt befindlichen Zähne gegenseitig mit einer Biegebelastung. Jeder Zahn kann dabei als ein Biegebalken angesehen werden, der sich um seine Basis biegt. Die Steifigkeit dieser Basis ist somit entscheidend für die Biegesteifigkeit eines Zahns. The basic idea of the invention is explained in more detail below. When meshing gears meshing with each other, the teeth in contact load each other with a bending load. Each tooth can be thought of as a cantilever bending about its base. The rigidity of this base is therefore decisive for the flexural rigidity of a tooth.
Aus der Literatur (ISO 6336) ist bekannt, dass bei Evolventenverzahnungen (welche bspw. im Automotive-Bereich Anwendung finden) unter Last die größte Biege-Dehnung an der 30°-Tangente im Bereich des Zahnfußes auftreten kann. Wie erläutert, ist die 30°-Tangente eine Tangente an die Zahnfußausrundung, die unter einem Winkel von 30° zur Zahnmittelachse steht. Die 30°-Tangente kann zu beiden Seiten eines Zahns (an beiden Zahnflanken) gezogen werden, wodurch sich auf beiden Seiten des Zahns ein Berührpunkt zur 30°-Tangente ergibt. Die Länge der Sehne (Zahndickensehne) zwischen den beiden Berührpunkten der 30°-Tangenten beschreibt die Zahndicke am Berührpunkt der 30°-Tangente. It is known from the literature (ISO 6336) that in the case of involute gearing (which is used, for example, in the automotive sector) under load, the greatest flexural strain can occur at the 30° tangent in the area of the tooth base. As explained, the 30° tangent is a tangent to the fillet of the tooth root, which is at an angle of 30° to the central axis of the tooth. The 30° tangent can be drawn on either side of a tooth (both tooth flanks), giving a tangent point to the 30° tangent on either side of the tooth. The length of the chord (tooth thickness chord) between the two Contact points of the 30° tangent describes the tooth thickness at the contact point of the 30° tangent.
Übertragen auf das Biegebalkenmodell stellt die Zahndickensehne an der 30°- Tangente die oben genannte Basis dar, auf welcher der Zahn (Biegebalken) fußt. Folglich ist die Länge der Zahndickensehne an der 30°-Tangente ein Maß für die Biegesteifigkeit eines Zahnes. Nachfolgend wird ein Zahnrad als "Ritzel" und das andere Zahnrad als "Rad" bezeichnet (Rad und Ritzel kämmen miteinander). Transferred to the bending beam model, the tooth thickness chord at the 30° tangent represents the above-mentioned basis on which the tooth (bending beam) rests. Consequently, the length of the tooth thickness chord at the 30° tangent is a measure of the bending stiffness of a tooth. Hereinafter, one gear is referred to as "pinion" and the other gear as "wheel" (wheel and pinion mesh with each other).
Zwei im Eingriff befindliche Zähne (jeder der beiden Zähne mit seiner individuellen Biegesteifigkeit kRitzei bzw. kRad) stellen eine Reihenschaltung der beiden Biegebalken bzw. Biegesteifigkeiten dar. Somit ergibt sich die Eingriffssteifigkeit wie folgt: Two meshing teeth (each of the two teeth with its individual bending stiffness k pinion or k wheel ) represent a series connection of the two bending beams or bending stiffnesses. The meshing stiffness is therefore as follows:
Mit den Biegesteifigkeiten der Zähne kRitzei bzw. kRad : k-Ritzel — E Ritzel I Ritzel und k.Raci — ERUCI lRUd With the bending stiffnesses of the teeth k pinion and k wheel : k pinion — E pinion I pinion and kR aci — ER UC I lR U d
Mit den werkstoffabhängigen E-Moduli ER^I und ERad sowie den für die Biegung relevanten, axialen Flächenträgheitsmomenten tzei und iRad, die sich aus der Zahngeometrie ergeben. With the material-dependent moduli of elasticity E R ^ I and E Rad as well as the axial area moments of inertia tzei and i Rad that are relevant for bending and result from the tooth geometry.
I Ritzei und IRad wiederum ergeben sich aus: mit den Radbreiten bRitzei und bRad sowie den Zahndickensehnen an der 30°- Tangente snf, 30, Ritzei und snt, 30, Rad- I pinion and I wheel in turn result from: with the wheel widths b Ritzei and b Rad as well as the tooth thickness chords at the 30° tangent s nf, 30, Ritzei and s nt, 30, Rad
Damit lässt sich die Eingriffssteifigkeit formulieren als: The engagement stiffness can thus be formulated as:
1 1
E Ritzel b Ritzel snf ,30, Ritzel ERad bRad s nf, 30, Rad wobei die E-Moduli und die Radbreiten weder von der Geometrie des Zahnprofils beeinflusst werden, noch dieses selbst beeinflussen. Sie spielen also bei der Auslegung des Zahnprofils keine oder zumindest eine vernachlässigbare Rolle und können als Konstante zusammengefasst werden: E pinion b pinion s nf ,30, pinion ERad bRad s n f, 30, wheel The moduli of elasticity and the wheel widths are neither influenced by the geometry of the tooth profile nor do they affect it itself. They therefore play no or at least a negligible role in the design of the tooth profile and can be summarized as a constant:
1 k-Einqriff ~ ~ 1 k intervention ~ ~
Lr ~r Ritzel , L Rad L r ~r pinion , L wheel
3 3 snf, 30, Ritzel Snf, 30, Rad 3 3 snf, 30, pinion S nf, 30, wheel
So wird ersichtlich, dass die Eingriffssteifigkeit in dritter Potenz von den Längen der Zahndickensehne an den 30°-Tangenten der beiden Zahnräder abhängt. Ihr Maximum erreicht die Eingriffssteifigkeit dann, wenn die Längen der Sehnen an den 30°-Tangenten von Rad und Ritzel gleich groß sind. Dies ist in Figur 2 veranschaulicht. It can be seen that the meshing stiffness depends on the third power of the lengths of the tooth thickness chord at the 30° tangents of the two gears. The engagement stiffness reaches its maximum when the lengths of the chords at the 30° tangents of the wheel and pinion are equal. This is illustrated in FIG.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch ein Getriebe mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs gelöst. Das Getriebe weist mindestens ein Zahnradpaar wie voranstehend beschrieben auf. The object mentioned at the outset is also achieved by a transmission having the features of the independent claim. The transmission has at least one gear pair as described above.
Hinsichtlich der mit dem Getriebe erzielbaren Vorteile sei auf die diesbezüglichen Ausführungen zum Zahnradpaar verwiesen. Zur weiteren Ausgestaltung des Getriebes können die im Zusammenhang mit dem Zahnradpaar beschriebenen Maßnahmen dienen. With regard to the advantages that can be achieved with the transmission, reference is made to the relevant statements on the gear pair. The measures described in connection with the pair of gears can serve to further refine the transmission.
Das Getriebe kann ein Getriebegehäuse aufweisen, an und/oder in dem die Komponenten des Getriebes angeordnet sind. Das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad können jeweils drehbar am oder im Getriebegehäuse gelagert sein, bspw. mittels entsprechender Wellen. Das Getriebe kann ein solches Zahnradpaar oder mehrere solcher Zahnradpaare aufweisen. The transmission can have a transmission housing on and/or in which the components of the transmission are arranged. The first gear wheel and the second gear wheel can each be rotatably mounted on or in the gear housing, for example by means of corresponding shafts. The transmission can have such a gear pair or several such gear pairs.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des weiter nebengeordneten Anspruchs gelöst. Die Antriebseinheit weist eine elektrische Maschine und ein damit gekoppeltes Getriebe wie voranstehend beschrieben auf. Hinsichtlich der mit der Antriebseinheit erzielbaren Vorteile sei auf die diesbezüglichen Ausführungen zum Zahnradpaar verwiesen. Zur weiteren Ausgestaltung der Antriebseinheit können die im Zusammenhang mit dem Zahnradpaar und/oder mit dem Getriebe beschriebenen Maßnahmen dienen. The object mentioned at the outset is also achieved by a drive unit for a vehicle having the features of the independent claim. The drive unit has an electric machine and a transmission coupled thereto, as described above. With regard to the advantages that can be achieved with the drive unit, reference is made to the relevant statements on the pair of gears. The measures described in connection with the pair of gears and/or with the transmission can be used to further refine the drive unit.
Bei der Antriebseinheit kann vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine das Getriebe antreibt (bspw. ist die Ausgangswelle der elektrischen Maschine mit einer Eingangswelle des Getriebes drehfest gekoppelt). Die Antriebseinheit kann bspw. als E-Achse ausgebildet sein oder Bestandteil einer E-Achse bilden. In the case of the drive unit, it can be provided that the electrical machine drives the transmission (for example the output shaft of the electrical machine is coupled in a torque-proof manner to an input shaft of the transmission). The drive unit can, for example, be designed as an e-axle or form part of an e-axle.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Auslegen von Zahndicken an Zahnrädern mit den Merkmalen des nebengeordneten Verfahrensanspruchs gelöst. The object mentioned at the outset is also achieved by a method for designing tooth thicknesses on gear wheels with the features of the independent method claim.
Das Verfahren dient zum Auslegen von Zahndicken an Zahnrädern eines Zahnradpaars, insbesondere eines Zahnradpaars wie oben beschrieben. Das Zahnradpaar weist ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad auf, wobei die Zahnräder eingerichtet und bestimmt sind, um miteinander zu kämmen. Die Zahnräder weisen jeweils eine Verzahnung auf, in der (entlang der Umfangsrichtung) abwechselnd ein Zahn und ein Zahnzwischenraum aufeinander folgen, wobei im Bereich des Zahnzwischenraums jeweils eine Zahnfußausrundung vorgesehen ist. Der Zahn weist an beiden Zahnflanken jeweils einen Berührpunkt zu einer 30°-Tangente auf, wobei die 30°-Tangente unter einem Winkel von 30° zu einer Zahnmittelachse orientiert ist und die Zahnfußausrundung am Berührpunkt berührt. Die Länge einer Sehne, die die Berührpunkte an den Zahnflanken des Zahns miteinander verbindet, definiert (am Berührpunkt der 30°-Tangente) eine Zahndicke. Die Zahndicke am Berührpunkt der 30°-Tangente am ersten Zahnrad und am zweiten Zahnrad wird jeweils derart abgestimmt, dass das Verhältnis der Zahndicke am Berührpunkt der 30°-Tangente des ersten Zahnrads zum zweiten Zahnrad im Bereich von 2,3 : 1,7 (größere Zahndicke am ersten Zahnrad) bis 1,7: 2,3 (größere Zahndicke am zweiten Zahnrad) liegt. The method is used to design tooth thicknesses on gears of a gear pair, in particular a gear pair as described above. The gear pair includes a first gear and a second gear, the gears being configured and intended to mesh with one another. The gearwheels each have a toothing in which (along the circumferential direction) alternately a tooth and a tooth space follow one another, with a tooth root rounding being provided in the region of the tooth space. The tooth has a point of contact to a 30° tangent on both tooth flanks, the 30° tangent being oriented at an angle of 30° to a central tooth axis and touching the rounded tooth base at the point of contact. The length of a chord connecting the contact points on the tooth flanks of the tooth defines (at the contact point of the 30° tangent) a tooth thickness. The tooth thickness at the point of contact of the 30° tangent on the first gear and on the second gear is adjusted in such a way that the ratio of the tooth thickness at the point of contact of the 30° tangent of the first gear to the second gear is in the range of 2.3 : 1.7 ( larger tooth thickness on the first gear) to 1.7: 2.3 (larger tooth thickness on the second gear).
Hinsichtlich der damit erzielbaren Vorteile sei auf die diesbezüglichen Ausführungen zum Zahnradpaar verwiesen. Gemäß einer Weiterbildung können die Zahndicken am Berührpunkt der 30°- Tangente der Zahnräder derart aufeinander abgestimmt werden, dass das Verhältnis der Zahndicken am Berührpunkt der 30°-Tangente des ersten Zahnrads zum zweiten Zahnrad im Bereich von 2,1 : 1,9 (größere Zahndicke am ersten Zahnrad) bis 1,9: 2,1 (größere Zahndicke am zweiten Zahnrad) liegt. Dies trägt zu einer verbesserten Eingriffssteifigkeit bei, so dass die Schwingungsanregung weiter reduziert werden kann. With regard to the advantages that can be achieved in this way, reference is made to the relevant statements on the pair of gears. According to a further development, the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the gears can be matched to one another in such a way that the ratio of the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the first gear to the second gear is in the range of 2.1 : 1.9 (larger tooth thickness on the first gear) to 1.9: 2.1 (larger tooth thickness on the second gear). This contributes to improved engagement rigidity, so that vibration excitation can be further reduced.
Gemäß einer Weiterbildung können die Zahndicken am Berührpunkt der 30°- Tangente der Zahnräder derart aufeinander abgestimmt werden, dass das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad am Berührpunkt der 30°-Tangente identische Zahndicken, d.h. eine identische Zahndicke am Berührpunkt der 30°-Tangente, aufweisen. Mit anderen Worten kann das Verhältnis der Zahndicken am Berührpunkt der 30°-Tangente des ersten Zahnrads zum zweiten Zahnrad 2:2 bzw. 1:1 betragen. Hiermit kann das Optimum der Eingriffssteifigkeit erreicht werden, was zu einer Miminierung der Schwingungsanregung führt. According to a further development, the tooth thicknesses at the contact point of the 30° tangent of the gear wheels can be matched to one another in such a way that the first gear wheel and the second gear wheel have identical tooth thicknesses at the contact point of the 30° tangent, ie an identical tooth thickness at the contact point of the 30° tangent. exhibit. In other words, the ratio of the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the first gear wheel to the second gear wheel can be 2:2 or 1:1. In this way, the optimum engagement stiffness can be achieved, which leads to a minimization of the vibration excitation.
Nachfolgend werden mögliche Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Possible embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht durch ein Zahnradpaar; und FIG. 1 shows a schematic sectional view through a gear pair; and
Figur 2 ein schematisches Diagramm mit Darstellung der Eingriffssteifigkeit in Abhängigkeit des Verhältnisses der Zahndicken des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads. Figure 2 is a schematic diagram showing meshing rigidity versus tooth thickness ratio of the first gear and the second gear.
Das Zahnradpaar für ein Getriebe trägt in Figur 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Das Zahnradpaar 10 weist ein erstes Zahnrad 12 und ein zweites Zahnrad 14 auf. Bei dem ersten Zahnrad 12 kann es sich um ein Ritzel und bei dem zweiten Zahnrad 14 um ein angetriebenes Zahnrad handeln. Die Zahnräder 12,14 sind eingerichtet und bestimmt, um miteinander zu kämmen. Bspw. können die Zahnräder 12, 14 in einem Getriebe eingebaut und drehbar an oder in einem Getriebegehäuse gelagert sein (nicht dargestellt). The pair of gears for a transmission bears the reference numeral 10 overall in FIG. The first gear 12 can be a pinion and the second gear 14 can be a driven gear. The gears 12,14 are arranged and intended to mesh with each other. For example, the gears 12, 14 can be installed in a transmission and rotatably mounted on or in a transmission housing (not shown).
Die Zahnräder 12, 14 weisen jeweils eine Verzahnung 16, 18 auf, in der entlang der Umfangsrichtung abwechselnd ein Zahn 20, 22 und ein Zahnzwischenraum 24, 26 aufeinander folgen. Im Bereich des Zahnzwischenraums 24, 26 ist jeweils eine Zahnfußausrundung 28, 30 vorgesehen. The gears 12, 14 each have a toothing 16, 18, in which along the circumferential direction alternately a tooth 20, 22 and a tooth gap 24, 26 consecutive. In the area of the interdental spaces 24, 26, a rounded tooth base 28, 30 is provided.
Der Zahn 20, 22 weist an beiden seiner Zahnflanken jeweils einen Berührpunkt 32, 34 zu einer 30°-Tangente 36, 38 auf, wobei die 30°-Tangente unter einem Winkel von 30° zu einer Zahnmittelachse 40, 42 orientiert ist und die Zahnfußausrundung 28, 30 am Berührpunkt 32, 34 berührt. The tooth 20, 22 has on both of its tooth flanks a point of contact 32, 34 to a 30° tangent 36, 38, the 30° tangent being oriented at an angle of 30° to a tooth center axis 40, 42 and the tooth root fillet 28, 30 at the point of contact 32, 34 is touched.
Die Länge einer Sehne 44, 46 (Zahndickensehne 44, 46), die die Berührpunkte 32, 34 an den Zahnflanken des betreffenden (ein und desselben) Zahns 20, 22 miteinander verbindet, definiert (am Berührpunkt der 30°-Tangente) jeweils eine Zahndicke. Das Verhältnis der Zahndicken am Berührpunkt der 30°-Tangente des ersten Zahnrads 12 zum zweiten Zahnrad 14 kann im Bereich von 2,3 : 1,7 (größere Zahndicke am ersten Zahnrad) bis 1,7: 2,3 (größere Zahndicke am zweiten Zahnrad) liegen (vgl. Fig.2). The length of a chord 44, 46 (tooth thickness chord 44, 46), which connects the contact points 32, 34 on the tooth flanks of the relevant (one and the same) tooth 20, 22, defines (at the contact point of the 30° tangent) a tooth thickness in each case . The ratio of the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the first gear 12 to the second gear 14 can range from 2.3:1.7 (larger tooth thickness on the first gear) to 1.7:2.3 (larger tooth thickness on the second Gear) lie (see. Fig.2).
Im Beispiel ist das geometrische Optimum zur Reduktion der Schwingungsanregung dargestellt (vgl. Fig.1). Die Zahndicken am Berührpunkt der 30°-Tangente der Zahnräder 12, 14 sind derart aufeinander abgestimmt, dass das erste Zahnrad 12 und das zweite Zahnrad 14 identische Zahndicken am Berührpunkt der 30°-Tangente, d.h. eine identische Zahndicke, aufweisen (Zahndickensehne 44, 46 am Berührpunkt der 30°-Tangente weisen die gleiche Länge auf). Mit anderen Worten beträgt das Verhältnis der Zahndicke am Berührpunkt der 30°-Tangente des ersten Zahnrads 12 zum zweiten Zahnrad 14 2:2 bzw. 1:1. The example shows the geometric optimum for reducing the vibration excitation (see Fig. 1). The tooth thicknesses at the contact point of the 30° tangent of the gears 12, 14 are matched to one another in such a way that the first gear 12 and the second gear 14 have identical tooth thicknesses at the contact point of the 30° tangent, i.e. an identical tooth thickness (tooth thickness chord 44, 46 at the point of contact of the 30° tangent have the same length). In other words, the ratio of the tooth thickness at the point of contact of the 30° tangent of the first gear wheel 12 to the second gear wheel 14 is 2:2 or 1:1.
Figur 2 zeigt ein schematisches Diagramm mit Darstellung der Eingriffssteifigkeit in Abhängigkeit des Verhältnisses der Zahndicken am Berührpunkt der 30°- Tangente des ersten Zahnrads 12 und des zweiten Zahnrads 14. Figure 2 shows a schematic diagram showing the engagement stiffness as a function of the ratio of the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the first gear wheel 12 and the second gear wheel 14.
Sind die Zahndicken am Berührpunkt der 30°-Tangente der Zahnräder 12, 14 derart aufeinander abgestimmt, dass das Verhältnis der Zahndicken am Berührpunkt der 30°-Tangente des ersten Zahnrads 12 zum zweiten Zahnrad 14 im Bereich von 2,3 : 1,7 (größere Zahndicke am ersten Zahnrad 12) bis 1,7: 2,3 (größere Zahndicke am zweiten Zahnrad 14) liegt, können 80% und mehr der maximal erreichbaren Eingriffssteifigkeit erzielt werden (vgl. Linie A). Sind die Zahndicken am Berührpunkt der 30°-Tangente der Zahnräder 12, 14 derart aufeinander abgestimmt, dass das Verhältnis der Zahndicken am Berührpunkt der 30°-Tangente des ersten Zahnrads 12 zum zweiten Zahnrad 14 im Bereich von 2,1 : 1,9 (größere Zahndicke am ersten Zahnrad) bis 1,9: 2,1Are the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the gears 12, 14 matched to one another in such a way that the ratio of the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the first gear 12 to the second gear 14 is in the range of 2.3:1.7 ( larger tooth thickness on the first gear 12) to 1.7: 2.3 (larger tooth thickness on the second gear 14), 80% and more of the maximum achievable engagement stiffness can be achieved (see line A). Are the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the gears 12, 14 matched to one another in such a way that the ratio of the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the first gear 12 to the second gear 14 is in the range of 2.1:1.9 ( larger tooth thickness on the first gear) to 1.9: 2.1
(größere Zahndicke am zweiten Zahnrad) liegt, können über 90% und mehr der maximal erreichbaren Eingriffssteifigkeit erzielt werden (vgl. Linie B). (larger tooth thickness on the second gear wheel), over 90% and more of the maximum achievable engagement stiffness can be achieved (see line B).
Sind die Zahndicken am Berührpunkt der 30°-Tangente der Zahnräder 12, 14 derart aufeinander abgestimmt, dass das erste Zahnrad 12 und das zweiteAre the tooth thicknesses at the point of contact of the 30 ° tangent of the gears 12, 14 so coordinated that the first gear 12 and the second
Zahnrad 14 eine identische Zahndicke am Berührpunkt der 30°-Tangente aufweisen, d.h. das Verhältnis der Zahndicke am Berührpunkt der 30°-Tangente des ersten Zahnrads 12 zum zweiten Zahnrad 14 beträgt 2:2 bzw. 1:1, kann die maximal erreichbare Eingriffssteifigkeit erreicht werden (vgl. Punkt C). Gear 14 have an identical tooth thickness at the point of contact of the 30° tangent, ie the ratio of the tooth thickness at the point of contact of the 30° tangent of the first gear 12 to the second gear 14 is 2:2 or 1:1, the maximum achievable engagement rigidity can be achieved (see point C).

Claims

Ansprüche Expectations
1. Zahnradpaar (10) für ein Getriebe, mit einem ersten Zahnrad (12) und einem zweiten Zahnrad (14), wobei die Zahnräder (12, 14) eingerichtet und bestimmt sind, um miteinander zu kämmen, wobei die Zahnräder (12, 14) jeweils eine Verzahnung (16, 18) aufweisen, in der abwechselnd ein Zahn (20, 22) und ein Zahnzwischenraum (24, 26) aufeinander folgen, wobei im Bereich des Zahnzwischenraums (24, 26) jeweils eine Zahnfußausrundung (28, 30) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahn (20, 22) an beiden Zahnflanken jeweils einen Berührpunkt (32, 34) zu einer 30°- Tangente (36, 38) aufweist, wobei die 30°-Tangente (36, 38) unter einem Winkel von 30° zu einer Zahnmittelachse (40 ,42) orientiert ist und die Zahnfußausrundung (28, 30) am Berührpunkt (32, 34) berührt, wobei die Länge einer Sehne (44, 46), die die Berührpunkte (32, 34) an den Zahnflanken des Zahns (20, 22) miteinander verbindet, jeweils eine Zahndicke am Berührpunkt der 30°-Tangente definiert, wobei das Verhältnis der Zahndicken am Berührpunkt der 30°-Tangente des ersten Zahnrads (12) zum zweiten Zahnrad (14) im Bereich von 2,3 : 1,7 bis 1,7: 2,3 liegt. 1. Gear pair (10) for a transmission, with a first gear (12) and a second gear (14), the gears (12, 14) being set up and intended to mesh with one another, the gears (12, 14 ) each have a set of teeth (16, 18) in which a tooth (20, 22) and a tooth space (24, 26) follow one another alternately, with a rounded tooth base (28, 30) in the region of the tooth space (24, 26) is provided, characterized in that the tooth (20, 22) has a contact point (32, 34) to a 30° tangent (36, 38) on both tooth flanks, the 30° tangent (36, 38) below is oriented at an angle of 30° to a tooth center axis (40, 42) and touches the rounded tooth base (28, 30) at the contact point (32, 34), the length of a chord (44, 46) connecting the contact points (32, 34 ) connects to each other on the tooth flanks of the tooth (20, 22), each defining a tooth thickness at the point of contact of the 30° tangent, the ratio of the number Thickness at the point of contact of the 30 ° tangent of the first gear (12) to the second gear (14) in the range of 2.3: 1.7 to 1.7: 2.3.
2. Zahnradpaar (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Zahndicken am Berührpunkt der 30°-Tangente des ersten Zahnrads (12) zum zweiten Zahnrad (14) im Bereich von 2,1 : 1,9 bis 1,9:2. Gear pair (10) according to claim 1, characterized in that the ratio of the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the first gear (12) to the second gear (14) is in the range of 2.1: 1.9 to 1. 9:
2,1 liegt. 2.1 lies.
3. Zahnradpaar (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (12) und das zweite Zahnrad (14) am Berührpunkt der 30°-Tangente identische Zahndicken aufweisen. 3. Gear pair (10) according to claim 1 or 2, characterized in that the first gear (12) and the second gear (14) have identical tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent.
4. Getriebe mit mindestens einem Zahnradpaar (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche. 4. Transmission with at least one gear pair (10) according to any one of the preceding claims.
5. Antriebseinheit für ein Fahrzeug, mit einer elektrischen Maschine und einem damit gekoppelten Getriebe nach Anspruch 4. 5. Drive unit for a vehicle, with an electric machine and a transmission coupled thereto according to claim 4.
6. Verfahren zum Auslegen von Zahndicken an Zahnrädern (12, 14) eines Zahnradpaars (10), insbesondere eines Zahnradpaars (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einem ersten Zahnrad (12) und einem zweiten Zahnrad (14), wobei die Zahnräder (12, 14) eingerichtet und bestimmt sind, um miteinander zu kämmen, wobei die Zahnräder (12, 14) jeweils eine Verzahnung (16, 18) aufweisen, in der abwechselnd ein Zahn (20, 22) und ein Zahnzwischenraum (24, 26) aufeinander folgen, wobei im Bereich des Zahnzwischenraums (24, 26) jeweils eine Zahnfußausrundung (28, 30) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahn (20, 22) an beiden Zahnflanken jeweils einen Berührpunkt (32, 34) zu einer 30°-Tangente (36, 38) aufweist, wobei die 30°-Tangente (36, 38) unter einem Winkel von 30° zu einer Zahnmittelachse (40, 42) orientiert ist und die Zahnfußausrundung (28, 30) am Berührpunkt (32, 34) berührt, wobei die Länge einer Sehne (44, 46), die die Berührpunkte (32, 34) an den Zahnflanken des Zahns (20, 22) miteinander verbindet, jeweils eine Zahndicke am Berührpunkt der 30°- Tangente definiert, wobei die Zahndicken am ersten Zahnrad (12) und am zweiten Zahnrad (14) jeweils derart abgestimmt werden, dass das Verhältnis der Zahndicken am Berührpunkt der 30°-Tangente des ersten Zahnrads (12) zum zweiten Zahnrad (14) im Bereich von 2,3 : 1,7 bis 1,7: 2,3 liegt. 6. A method for designing tooth thicknesses on gears (12, 14) of a gear pair (10), in particular a gear pair (10) according to any one of claims 1 to 10, with a first gear (12) and a second gear (14), wherein the gear wheels (12, 14) are set up and intended to mesh with one another, the gear wheels (12, 14) each having a toothing (16, 18) in which a tooth (20, 22) and a tooth space (24 , 26) follow one another, with a rounded tooth base (28, 30) being provided in the region of the interdental space (24, 26), characterized in that the tooth (20, 22) has a contact point (32, 34) on both tooth flanks a 30° tangent (36, 38), the 30° tangent (36, 38) being oriented at an angle of 30° to a tooth center axis (40, 42) and the tooth root fillet (28, 30) at the contact point ( 32, 34), the length of a chord (44, 46) which touches the contact points (32, 34) on the tooth flanks of the tooth (20, 22) connects each other, a tooth thickness is defined at the point of contact of the 30° tangent, with the tooth thicknesses on the first gear wheel (12) and on the second gear wheel (14) being coordinated in such a way that the ratio of the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the first gear (12) to the second gear (14) is in the range of 2.3:1.7 to 1.7:2.3.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Zahndicken am Berührpunkt der 30°-Tangente des ersten Zahnrads (12) zum zweiten Zahnrad (14) im Bereich von 2,1 : 1,9 bis 1,9: 2,1 liegt. 7. The method according to claim 6, characterized in that the ratio of the tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent of the first gear (12) to the second gear (14) is in the range from 2.1: 1.9 to 1.9: 2 ,1 lies.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (12) und das zweite Zahnrad (14) am Berührpunkt der 30°- Tangente identische Zahndicken aufweisen. 8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the first gear (12) and the second gear (14) have identical tooth thicknesses at the point of contact of the 30° tangent.
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