Schraubenradgetriebe mit parallelen Achsen. ' Vorliegende Erfindung betrifft ein Schraubenradgetriebe mit parallelen Achsen, bei welchem die zusammenarbeitenden Zahn flankenprofile auf ihrer ganzen aktiven Länge bei dem einen Rad einen einzigen konvexen und beim andern Rad einen ein zigen konkaven Kreisbogen bilden.
Die kreisbogenförmigen Zahnflanken profile können zum Beispiel im Schnitt nor mal zum Zahn oder im Schnitt normal zur Achse des Rades sein.
Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in verschiedenen Ausführungs beispielen dargestellt; es zeigt: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel in einem Schnitt normal zu den Zähnen, Fig. 2 zwei zusammenarbeitende Zahnrad flankenprofile einer Zahnstange und eines Zahnrades in verschiedenen Lagen, Fig. 3 und 4 zwei Varianten von Verzahnungen, Fig. 5 ein einzelnes Schraubenrad eines Ge triebes in Seitenansicht, und Fig. 6 einen Teil desselben in schaubildlicher Dar stellung.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 liegen die Mittelpunkte der Kreisbogen der Zahnflankenprofile bei dem einen Rad je weils in der Mitte des Nachbarzahnes und beim andern Rad jeweils in der Mitte der benachbarten Zahnlücke. Die Zahnflanken 16 des untern Rades sind konvex und die Zahnflanken 17 des obern Rades konkav. Die Profile sind Kreisbogen von gleichem Radius, deren Mittelpunkte 22 bezw. 26 auf dem Teilzylinder 20 bezw. 21 des zugehöri gen Rades liegen. Der aktive Teil der Zahn flanken liegt beim untern Rad ganz ausser halb und beim obern ganz innerhalb des Teilzylinders des betreffenden Rades.
Vorteilhafterweise sind jeweils die Zahn flanken des grossen Rades (Zahnstange) konkav. Wenn die Mittelpunkte zweier Profile 16 und 17 im Punkt 19 zusammen treffen, so findet Berührung der entspre chenden Zahnflanken längs dieser Profile statt.
Die Mittelpunkte der kreisbogenförmigen Profile zweier zusammenarbeitender Zahn flanken setzen sich auf jedem der zwei Teil zylinder zu einer Schraubenlinie zusammen, welche beide den gleichen Steigungswinkel aufweisen und deren gemeinsamer Schnitt punkt 19 mit der Berührungsmantellinie der zwei Teilzylinder dem Mittelpunkt des jenigen Kreisprofils entspricht, längs wel chem augenblicklich Berührung der zwei Zahnflanken stattfindet. Beim Drehen der Räder rollen die beiden Schraubenlinien aufeinander ab und wandert der Punkt 19 auf der Berührungsmantellinie der zwei Teilzylinder, so dass sich die zwei Zahnflanken längs immer neuen Kreis profilen berühren, bis der betreffende Zahn ausser Eingriff tritt.
Der Steigungswinkel der Schraubenlinien, also die Neigung der Zähne und die Breite der Schraubenräder, wird so gewählt, dass stets mindestens ein Zahn in Eingriff ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist vorgesehen, dass stets je zwei Zähne in Eingriff stehen, und es sind demnach stets je zwei Punkte 19 und zwei Berührungs kreisprofile 33 und 34 vorhanden. Infolge der innigen Anschmiegung der zusammen arbeitenden Zahnflanken und der Elastizität des Zahnmaterials findet die Berührung je doch nicht nur auf den Linien 33 und 34 statt, sondern in beidseitig derselben liegen den Zonen 35 bis 36 und 37 bis 38, so dass die einzelnen Zähne wesentlich grössere Zahn drücke auszuhalten vermögen, als dies zum Beispiel bei Evolventenverzahnungen der Fall ist, bei welchen diese Berührungszonen bei Bleichgrossem Zahndrucke viel schmäler ausfallen.
Statt in Ebenen 11, 12 (Fig. 5) normal zur Zahnrichtung können die Zahnflanken profile auch in Ebenen 13, 14 normal zur Radachse oder in einer andern Ebene als Kreise erscheinen.
Aus der Fig. 2 ist die Anschmiegung zweier zusammenarbeitender Zahnflanken in verschiedenen normal zur Zahnrichtung gelegten Schnitten ersichtlich. Die eigent liche Berührung der zwei Zahnflanken fin det statt, wenn beide Kreisbogen 30 zusam menfallen. Praktisch sind aber die Zahn flanken 31 und 31' bezw. 32 und 32' in je einen vor bezw, hinter der Lage des die Kreisbogen 30 ergebenden Parallelschnittes einander so nahe, dass eine Berührung der selben stattfindet. Das Gleiche gilt, wenn die Zahnstange durch ein Zahnrad (mit Innen- oder Aussenverzahnung) ersetzt ist.
In der Fig. 3 ist eine Verzahnung dar gestellt, bei welcher die Mittelpunkte der Profilkreisbogen nicht in der Mitte des be nachbarten Zahnes mit konvexen Zahn flanken bezw. nicht in der Mitte der benach barten Zahnlücke des Zahnrades mit kon kaven Zahnflanken liegen. Es soll hier ge zeigt werden, dass die Grösse des Profil radius innerhalb gewisser Grenzen, das heisst vorteilhafterweise innerhalb der Hälfte bis dem Anderthalbfachen der normal zur Zahn richtung gemessenen Teilung, für jeden Satz von zusammenarbeitenden Rädern beliebig gewählt werden kann. Zweckmässig sind die Radien der Profilkreise grösser als die Dicke des konvexen Zahnes an seiner Basis.
In der Fig. 4 ist eine Verzahnung für Räder dargestellt, bei welchen der Abstand zwischen den Achsen nur angenähert inne gehalten werden kann. Die Mittelpunkte der Profilkreisbogen liegen hier in der Nähe der Teilkreiszylinder und die Radien 40 der Kreisbogen der konvexen Zahnflanken sind etwas kleiner als die Radien 41 der Kreisbogen der konkaven Zahnflanken.
Bei Schraubenrädern gemäss vorliegen der Erfindung findet gegenüber den bisher bekannten Zahnformen eine innigere An- schmiegung der zusamenarbeitenden Zahn flanken im gleichen Flächenbereich um die theoretische Berührungsstelle herum statt. Die Verzahnung wird daher eine wesentlich hö here Oberflächenfestigkeit aufweisen.
Helical gears with parallel axes. 'The present invention relates to a helical gear transmission with parallel axes, in which the cooperating tooth flank profiles over their entire active length in one wheel form a single convex and in the other wheel a single concave arc.
The circular arc-shaped tooth flank profiles can, for example, be normal to the tooth in section or normal to the axis of the wheel in section.
The subject of the invention is shown in the drawing in various examples of execution; It shows: Fig. 1 a first embodiment in a section normal to the teeth, Fig. 2 two cooperating gear wheel flank profiles of a rack and a gear in different positions, Fig. 3 and 4 two variants of toothing, Fig. 5 a single helical gear Ge gear in side view, and Fig. 6 is a part of the same in perspective Dar position.
In the embodiment according to FIG. 1, the centers of the circular arcs of the tooth flank profiles are in the one wheel each Weil in the middle of the adjacent tooth and in the other wheel in the middle of the adjacent tooth gap. The tooth flanks 16 of the lower wheel are convex and the tooth flanks 17 of the upper wheel are concave. The profiles are arcs of the same radius, the centers of which 22 respectively. 26 respectively on the partial cylinder 20. 21 of the associated wheel lie. The active part of the tooth flanks lies completely outside of the lower wheel and completely within the partial cylinder of the wheel in question.
Advantageously, the tooth flanks of the large wheel (rack) are concave. When the centers of two profiles 16 and 17 meet at point 19, the corresponding tooth flanks are touched along these profiles.
The centers of the circular arc-shaped profiles of two cooperating tooth flanks are composed on each of the two partial cylinders to form a helical line, both of which have the same pitch angle and whose common intersection point 19 with the contact surface line of the two partial cylinders corresponds to the center of the circular profile, along wel chem instant contact of the two tooth flanks takes place. When turning the wheels, the two helical lines roll off each other and the point 19 wanders on the contact surface line of the two partial cylinders, so that the two tooth flanks touch along ever new circular profiles until the tooth in question disengages.
The pitch angle of the helical lines, i.e. the inclination of the teeth and the width of the helical gears, is chosen so that at least one tooth is always in mesh.
In the embodiment according to FIG. 5 it is provided that two teeth are always in engagement, and accordingly two points 19 and two contact circular profiles 33 and 34 are always present. As a result of the intimate hugging of the cooperating tooth flanks and the elasticity of the tooth material, the contact does not only take place on lines 33 and 34, but zones 35 to 36 and 37 to 38 on both sides of the same, so that the individual teeth are much larger Tooth pressures are able to withstand than is the case, for example, with involute teeth, in which these contact zones are much narrower with pale-sized tooth pressures.
Instead of in planes 11, 12 (Fig. 5) normal to the tooth direction, the tooth flank profiles can also appear in planes 13, 14 normal to the wheel axis or in another plane as circles.
From FIG. 2, the nestling of two cooperating tooth flanks in different sections normal to the tooth direction can be seen. The actual contact between the two tooth flanks takes place when both circular arcs 30 coincide. In practice, however, the tooth flanks 31 and 31 'respectively. 32 and 32 'are so close to one another in each case in front of and behind the position of the parallel section resulting in the circular arcs 30 that they come into contact. The same applies if the rack is replaced by a gear (with internal or external teeth).
In Fig. 3 a toothing is provided, in which the centers of the profile arc not in the middle of the adjacent tooth with convex tooth flanks BEZW respectively. do not lie in the middle of the neighboring tooth gap of the gear with concave tooth flanks. It should be shown here that the size of the profile radius within certain limits, that is advantageously within half to one and a half times the pitch measured normal to the tooth direction, can be selected as desired for each set of cooperating wheels. The radii of the profile circles are expediently larger than the thickness of the convex tooth at its base.
In Fig. 4 a toothing for wheels is shown, in which the distance between the axles can only be kept approximately. The center points of the profile circular arcs are here in the vicinity of the pitch cylinder and the radii 40 of the circular arcs of the convex tooth flanks are somewhat smaller than the radii 41 of the circular arcs of the concave tooth flanks.
In the case of helical gears according to the present invention, compared to the previously known tooth shapes, there is a closer fit of the cooperating tooth flanks in the same surface area around the theoretical point of contact. The teeth will therefore have a significantly higher surface strength.