DE102017211803A1

DE102017211803A1 - High-ratio bevel gearbox

Info

Publication number: DE102017211803A1
Application number: DE102017211803.2A
Authority: DE
Inventors: Torsten Hesse; Jörg BÖRNER; Jörg Buhl; Sebastian Baumgart
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2019-01-17

Abstract

Es wird ein Winkelgetriebe vorgeschlagen, welches als Kronenradgetriebe mit einem Antriebsritzel (1) und einem Abtriebsrad (2) ausgeführt ist, wobei das Abtriebsrad als Kunststoffspritzgussteil ausgeführt ist.

It is proposed a bevel gear, which is designed as a crown gear with a drive pinion (1) and a driven wheel (2), wherein the output gear is designed as a plastic injection molded part.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hochübersetzendes Winkelgetriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.The present invention relates to a high-ratio bevel gear according to the preamble of claim 1 more defined type.

Aus der Fahrzeugtechnik ist es allgemein bekannt, dass hochübersetzende Getriebe beispielsweise durch Stirnradgetriebe realisierbar sind, bei denen das Antriebsritzel eine geringe Zähnezahl aufweist. Bei der Verwendung von Stirnradgetrieben ist jedoch eine parallele Achsanordnung von Antriebsritzel und Abtriebsrad vorgesehen, welches zum Beispiel aus Bauraumgründen gegebenenfalls unerwünscht ist. Ferner sind Taumelgetriebe als hochübersetzende Getriebe einsetzbar, die in nachteiliger Weise jedoch eine koaxiale Achsanordnung erfordern. Darüber hinaus sind auch Kegelrad- oder Hypoidgetriebe mit kleiner Ritzelzähnezahl bekannt. Hierbei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass die Fertigung aufwändig und kostenintensiv ist. Darüber hinaus sind auch Schraubrad- oder Schneckengetriebe bekannt, die jedoch einen geringen Wirkungsgrad aufweisen.From vehicle technology, it is well known that high-ratio gearboxes can be realized for example by spur gear, in which the drive pinion has a small number of teeth. When using spur gears, however, a parallel axle arrangement of drive pinion and output gear is provided, which may be undesirable, for example, for space reasons. Furthermore, wobble gear can be used as a high-ratio gear, but disadvantageously require a coaxial axle assembly. In addition, bevel or hypoid gear with small pinion gear number are known. However, this has the disadvantage that the production is complex and costly. In addition, Schraubrad- or worm gear are known, but have a low efficiency.

Ausgehend von dem Bedarf eines hochübersetzenden Getriebes liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Winkelgetriebe vorzuschlagen, welches einen möglichst hohen Wirkungsgrad aufweist und besonders einfach und kostengünstig fertigbar ist.Based on the need of a high-ratio transmission, the present invention seeks to propose an angular gear, which has the highest possible efficiency and is particularly easy and inexpensive manufacturable.

Diese Aufgabe wird gemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie der Zeichnung ergeben.This object is achieved by the features of claim 1, wherein advantageous embodiments of the dependent claims and the description and the drawings.

Somit wird ein hochübersetzendes Winkelgetriebe als Kronenradgetriebe vorgeschlagen, welches ein Antriebsritzel und ein Abtriebsrad aufweist. Um insbesondere ein besonders einfach herzustellen Kronenradgetriebe vorzusehen, ist das Abtriebsrad bzw. Tellerrad des Kronenradgetriebes als Kunststoffspritzgussteil ausgeführt.Thus, a high-ratio bevel gear is proposed as a crown gear, which has a drive pinion and a driven wheel. In particular, to provide a particularly easy to produce crown gear, the output gear or crown gear of the crown gear is designed as a plastic injection molded part.

Vorteilhafterweise kann das Winkelgetriebe eine Übersetzung größer gleich 20 aufweisen. Damit ist das Winkelgetriebe ein hochübersetzendes Winkelgetriebe.Advantageously, the angular gear can have a translation greater than or equal to 20. Thus, the angle gear is a high-ratio angle gear.

Auf diese Weise erfüllt das erfindungsgemäße Winkelgetriebe die Voraussetzungen einer hohen Übersetzung und eines hohen Wirkungsgrades. Zudem ist das Kronenradgetriebe vorteilhaft einfach fertigbar, da das Abtriebsrad bzw. das Tellerrad des Kronenradgetriebes als Spritzgussteil aufgrund der freien Ausformbarkeit ohne Aufwand herstellbar ist. Der hohe Wirkungsgrad wird dadurch erreicht, dass nahezu kein axiales Gleiten vorliegt. Die Herstellung des Tellerrades als Spritzgussteil vermeidet den hohen Herstellungsaufwand, der bei einer spanbildenden Herstellung auftritt, welches sich durch Stoßen mit einem Schneidrad ergibt. Das Schneidrad weist die gleiche Zähnezahl auf wie das Antriebsritzel.In this way, the angle gear according to the invention meets the requirements of a high gear ratio and high efficiency. In addition, the crown gear is advantageous easily manufacturable, since the output gear and the crown gear of the crown gear as an injection molded part due to the free formability can be produced easily. The high efficiency is achieved in that there is almost no axial sliding. The production of the ring gear as an injection molded part avoids the high production cost that occurs in a chip-forming production, which results from impact with a cutting wheel. The cutting wheel has the same number of teeth as the drive pinion.

Bevorzugt kann das Antriebsritzel mit zwei Zähnen ausgeführt sein. Auf diese Weise kann die Kronenverzahnung bei vorhandenen Anwendungen ohne Veränderungen an dem Antriebsritzel eingesetzt werden, da lediglich das Abtriebsrad bzw. Tellerrad fertigungstechnisch modifiziert wird. Es ist jedoch denkbar, dass bei Bedarf die Zähnezahl des Antriebsritzels auch variiert wird, vorzugsweise zwischen 2 bis 5 Zähnen.Preferably, the drive pinion can be designed with two teeth. In this way, the crown teeth can be used in existing applications without changes to the drive pinion, since only the output gear or ring gear is modified manufacturing technology. However, it is conceivable that if necessary, the number of teeth of the drive pinion is also varied, preferably between 2 to 5 teeth.

Gemäß einer nächsten Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Winkel zwischen den Achsen von Antriebsritzel und Abtriebsrad im Bereich von 80 bis 100° gewählt wird. Beispielsweise durch eine geringfügige Neigung der Ritzelachse kann ein sonst erforderlicher Hinterschnitt in vorteilhafter Weise vermieden werden. Dadurch wird die Herstellung des erfindungsgemäßen Kronenradgetriebes weiter vereinfacht.According to a further development, it can be provided that the angle between the axes of the drive pinion and the output gear is selected in the range of 80 to 100 °. For example, by a slight inclination of the pinion axis an otherwise required undercut can be avoided in an advantageous manner. As a result, the production of the crown gear according to the invention is further simplified.

Des Weiteren ist denkbar, dass bei der erfindungsgemäßen Kronenradanordnung ein möglicher Achsversatz vorgesehen wird, um die Zahngeometrie des Tellerrades zu ändern.Furthermore, it is conceivable that in the crown gear assembly according to the invention a possible axial offset is provided in order to change the tooth geometry of the ring gear.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene hochübersetzende Winkelgetriebe als Kronenradgetriebe kann bevorzugt als Stellantrieb in einem Fahrzeuggetriebe oder dergleichen eingesetzt werden. Somit kann das Winkelgetriebe zum Übertragen der Stellbewegung eines Aktuators oder dergleichen eingesetzt werden. Der Einsatz als Stellgetriebe erfordert in der Regel eine bauraumsparende Anordnung, die durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Winkelgetriebe ohne weiteres realisierbar ist.The inventively proposed highly translatable bevel gear as a crown gear can be preferably used as an actuator in a vehicle transmission or the like. Thus, the angle gear can be used for transmitting the adjusting movement of an actuator or the like. The use as a control gear usually requires a space-saving arrangement, which is readily feasible by the invention proposed angular gear.

Vorteilhafterweise können die Zähne des Abtriebsrades bogenförmig ausgestaltet sein. Die Form der Zähne des Anbtriebsrades ergibt sich dabei als konjugiertes Profil zum Antriebsritzel. Insbesondere können die Zähne gegenüber der Außenkante des Abtriebsrades einen Winkel aufweisen. Das heißt, dass die Zähne nicht senkrecht auf dem Rand des Abtriebsrades stehen sondern winkelig.Advantageously, the teeth of the output gear can be designed arcuate. The shape of the teeth of the Anbtriebsrades results here as a conjugate profile to the drive pinion. In particular, the teeth may have an angle relative to the outer edge of the driven wheel. This means that the teeth are not perpendicular to the edge of the driven wheel but angular.

Vorteilhafterweise können die Zähne des Abtriebsrades auf einem Ringsegment angeordnet sein. Sie belegen damit lediglich eine Teilfläche des Abtriebsrades. Vorzugsweise befindet sich das Ringsegment am Rand des Abtriebsrades. Das heißt, dass radial außerhalb der Verzahnung des Abtriebsrades die Seitenfläche endet, also keinerlei plane oder sonst wie ausgestaltete Fläche folgt.Advantageously, the teeth of the output gear can be arranged on a ring segment. They thus occupy only a partial area of the driven wheel. Preferably, the ring segment is located at the edge of the driven wheel. This means that the side surface ends radially outside the toothing of the output gear, that is to say that no plane or otherwise configured surface follows.

Vorzugsweise können die Zähne des Abtriebsrades eine Länge zwischen 10 mm und 30 mm aufweisen. Diese Länge ist ausreichend, um bei einem Zusammenwirken mit dem Antriebsritzel das erforderliche Moment zu übertragen. Preferably, the teeth of the output gear may have a length between 10 mm and 30 mm. This length is sufficient to transmit the required torque when interacting with the drive pinion.

Vorteilhafterweise kann das Abtriebsritzel eine Schrägverzahnung aufweisen. Grundsätzlich kann das Ritzel auch eine Geradverzahnung aufweisen, die als eine Art Zahnrad am Ende einer Motorwelle darstellbar ist. Dieses Zahnrad weist allerdings einen beträchtlichen Umfang auf. Es ist daher bevorzugt, wenn die Verzahnung des Antriebsritzels als Schrägverzahnung ausgebildet ist.Advantageously, the output pinion can have a helical toothing. Basically, the pinion can also have a straight toothing, which can be displayed as a kind of gear at the end of a motor shaft. However, this gear has a considerable extent. It is therefore preferred if the toothing of the drive pinion is formed as a helical toothing.

Dabei kann der Schrägungswinkel vorteilhafterweise größer als 25 Grad sein. Dadurch erhält man eine starke Schrägverzahnung, wodurch sich ein vorteilhaftes Profil der Zähne des Abtriebsrades ergibt. Insbesondere ist es dann ebenfalls möglich, das gleiche Antriebsritzel bei einer Kronenradverzahnung und einer Stirnradverzahnung zu verwenden, wodurch sich die vorzuhaltenen Ersatzteile und Produktionsmaschinen gering halten lassen, was zu niedrigeren Kosten führt.In this case, the helix angle can advantageously be greater than 25 degrees. This gives a strong helical toothing, resulting in an advantageous profile of the teeth of the driven wheel. In particular, it is then also possible to use the same drive pinion in a crown gear and a spur gear teeth, which can keep the reserved spare parts and production machines low, resulting in lower costs.

Vorzugsweise kann die Länge des Antriebsritzels größer oder gleich einer Steigungshöhe sein. Die Steigungshöhe ist die Länge, bei der eine Schrägverzahnung einmal umgelaufen ist. Weiterhin kann die Länge des Antriebsritzels kleiner als drei Steigungshöhen sein. Die Schrägverzahnung umläuft das Antriebsritzel also ein bis dreimal.Preferably, the length of the drive pinion can be greater than or equal to a pitch height. The pitch height is the length at which a helical toothing has once circulated. Furthermore, the length of the drive pinion can be less than three pitch heights. The helical gear rotates the drive pinion so one to three times.

Vorteilhafterweise kann das Antriebsritzel als schräg verzahntes evolventisches Stirnrad ausgebildet sein.Advantageously, the drive pinion can be formed as a helical involute spur gear.

Vorzugsweise können sich die Achsen des Antriebsritzels und des Abtriebsrades kreuzen. Alternativ können sich die Achsen schneiden. Die beschriebene Verzahnung sowohl des Antriebsritzels als auch des Abtriebsrades erlaubt es, dass das Antriebsritzel parallel verschoben wird. Dies bezieht sich auf die Lage der Längsachse des Antriebsritzels. Dadurch ergibt sich eine freie Positionierung des das Antriebsritzel antreibenden Elementes, insbesondere eines Elektromotores.Preferably, the axes of the drive pinion and the output gear may intersect. Alternatively, the axes can intersect. The described toothing of both the drive pinion and the output gear allows the drive pinion to be moved in parallel. This refers to the position of the longitudinal axis of the drive pinion. This results in a free positioning of the driving pinion driving element, in particular an electric motor.

Vorteilhafterweise kann das Winkelgetriebe als Stellantrieb in einem Fahrzeuggetriebe vorgesehen sein. Insbesondere kann es in einem Kupplungsaktuator angeordnet sein. Es erlaubt damit eine freiere Anpassung des Kupplungsaktuators an vorhandene Bauräume.Advantageously, the angle gear can be provided as an actuator in a vehicle transmission. In particular, it may be arranged in a clutch actuator. It thus allows a freer adaptation of the clutch actuator to existing installation spaces.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.Hereinafter, the present invention will be further explained with reference to the drawings.

1 der Erfindung zeigt beispielhaft ein erfindungsgemäßes Winkelgetriebe als Kronenverzahnung bzw. Kronenradgetriebe mit einem Antriebsritzel 1 und einem als Tellerrad ausgeführten Abtriebsrad 2. Das Antriebsritzel 1 und das Abtriebsrad 2 sind derart gestaltet, dass die resultierende Übersetzung i des Kronenradgetriebes größer gleich 20 vorgesehen ist. 1 The invention shows an example of an inventive angular gear as a crown gear or crown gear with a drive pinion 1 and a driven wheel designed as a ring gear 2 , The drive pinion 1 and the output gear 2 are designed so that the resulting translation i the crown gear is greater than or equal 20 provided.

Um ein besonders fertigungstechnisch einfaches und einen besonders hohen Wirkungsgrad aufweisendes Kronenradgetriebe zu realisieren, ist vorgesehen, dass zumindest das Abtriebsrad 2 als Kunststoffspritzgussteil ausgeführt ist. Als Werkstoffe können beliebige spritzbare Kunststoffe verwendet werden. Durch die Ausführung als Spritzgussteil wird das sonst erforderliche spanende Fertigungsverfahren deutlich vereinfacht, da eine beliebige Ausformbarkeit durch das Spritzgussverfahren bei der Herstellung des Abtriebsrades 2 ermöglicht wird.In order to realize a particularly simple production technology and a particularly high efficiency having crown gear, it is provided that at least the output gear 2 is designed as a plastic injection molded part. As materials any sprayable plastics can be used. By performing as an injection molded part, the otherwise required machining production process is significantly simplified, since any formability by the injection molding in the production of the driven wheel 2 is possible.

Aus der Zeichnung wird ersichtlich, dass die Achse I des Antriebsritzel 1 und die Achse II des Abtriebsrades 2 in einem rechten Winkel, also in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind. Diese Darstellung ist lediglich beispielhaft, da der Winkel bzw. die Neigung zwischen den Achsen I und II je nach Anwendung auch leicht modifiziert werden kann.From the drawing it can be seen that the axis I the drive pinion 1 and the axis II the driven wheel 2 are arranged at a right angle, ie at an angle of 90 ° to each other. This illustration is merely exemplary, as the angle or the inclination between the axes I and II depending on the application can also be easily modified.

2 zeigt das Kronenradgetriebe in der Draufsicht. Dabei kann man erkennen, dass die Zähne 3 des Abtriebsrades 2 bogenförmig ausgestaltet sind. Der Übersichtlichkeit halber sind die Zahnköpfe als Strich dargestellt. Die Zähne 3 des Abtriebsrades 2 belegen ein ringförmiges Kreissegment 4, wobei das Kreissegment in 2 einen Winkel von 180° abdeckt, also einen Halbkreis. Das Kreissegment kann auch kleinere und größere Winkel abdecken. Die Zähne 3 des Abtriebsrades 2 weisen eine Länge zwischen 10 mm und 30 mm auf. Dementsprechend kann das Antriebsritzel 1 eine Länge größer als eine Steigungshöhe aufweisen. 2 shows the crown gear in plan view. It can be seen that the teeth 3 the driven wheel 2 arcuate designed. For the sake of clarity, the tooth heads are shown as a dash. The teeth 3 the driven wheel 2 occupy an annular circle segment 4 , where the circle segment in 2 covers an angle of 180 °, so a semicircle. The circle segment can also cover smaller and larger angles. The teeth 3 the driven wheel 2 have a length between 10 mm and 30 mm. Accordingly, the drive pinion 1 have a length greater than a pitch height.

Aus 2 ist weiterhin ersichtlich, dass das Antriebsritzel 1 als schrägverzahntes elvolventisches Stirnrad ausgebildet ist. Das Antriebsritzel hat zwei Zähne 6 und einen Schrägungswinkel von circa 33 Grad. Somit stehen immer zwei oder drei Zähne 4 des Abtriebsrades mit der Schrägverzahnung des Antriebsritzels 1 in Eingriff.Out 2 is also apparent that the drive pinion 1 is designed as a helical elvolventisches spur gear. The drive pinion has two teeth 6 and a helix angle of about 33 degrees. Thus there are always two or three teeth 4 the output gear with the helical toothing of the drive pinion 1 engaged.

Angetrieben wird das Antriebsritzel 1 mittels eines Elektromotors 5. Die Welle des Elektromotors wird als Antriebsritzel 1 verwendet. Das Antriebsritzel kann wie das Abtriebsrad 2 ein Kunststoff-Spritzgußteil sein.The drive pinion is driven 1 by means of an electric motor 5 , The shaft of the electric motor is called a drive pinion 1 used. The drive pinion can be like the output gear 2 be a plastic injection molding.

Bezugszeichen

1: Antriebsritzel
2: Tellerrad bzw. Abtriebsrad
3: Zahn
4: Ringsegment
5: Elektromotor
6: Zahn
I: Achse des Antriebsritzels
II: Achse des Abtriebsrades
i: Übersetzung
z: Zähnezahl

reference numeral

1: pinion
2: Ring gear or output gear
3: tooth
4: ring segment
5: electric motor
6: tooth
I: Axis of the drive pinion
II: Axle of the output gear
i: translation
z: number of teeth

Claims

Angular gear, which is designed as a crown gear with a drive pinion (1) and a driven wheel (2), characterized in that the output gear (2) is designed as a plastic injection molded part.

Angular gearbox after Claim 1 , characterized in that the drive pinion (1) has a number of teeth (z) of 1 to 5.

Angular gearbox after Claim 2 , characterized in that a value between 2 to 5, in particular 2, is provided as the number of teeth (z) of the drive pinion (1).

Angular gear according to one of the preceding claims, characterized in that as the angle between the axes (I, II) of the drive pinion (1) and driven gear (2) is selected in the range of 80 to 100 °.

Angular gear according to one of the preceding claims, characterized in that the teeth of the output gear are designed arcuate.

Angular gear according to one of the preceding claims, characterized in that the teeth of the output gear are arranged on a ring segment.

Angular gear according to one of the preceding claims, characterized in that the teeth of the driven gear have a length between 10 mm and 30 mm.

Angular gear according to one of the preceding claims, characterized in that the drive pinion has a helical toothing.

Angular gearbox after Claim 8 , characterized in that the helix angle is greater than 25 °.

Angular gear according to one of the preceding claims, characterized in that the length of the drive pinion is greater than or equal to a pitch height.

Angled gear according to one of the preceding claims, characterized in that the drive pinion is formed as a helical involute spur gear.

Angular gear according to one of the preceding claims, characterized in that the axes of the drive pinion and the driven wheel intersect.

Angular gear after one of Claims 1 to 11 , characterized in that the axes of the drive pinion and the driven wheel intersect.

Angular gear according to one of the preceding claims, characterized in that it is provided as an actuator in a vehicle transmission.

Angular gearbox after Claim 14 , characterized in that is present in a clutch actuator.