CH619292A5

CH619292A5 -

Info

Publication number: CH619292A5
Application number: CH66177A
Authority: CH
Inventors: Erich John; Albert Oesterle; Erich Pollak-Banda
Original assignee: Renk Ag Zahnraeder
Priority date: 1976-02-25
Filing date: 1977-01-19
Publication date: 1980-09-15
Also published as: DE2607636A1; JPS52102957A; DE2607636C3; DE2607636B2; GB1574047A; JPS562630B2; US4108018A

Description

Die Erfindung betrifft ein Stirnradgetriebe mit einfachschrägverzahnten Rädern.

Bei raschlaufenden Getrieben (mit Wälzkreis-Geschwindigkeiten über ca. 100 m/s) für hohe Leistungen (ca. 5 ... 30 100 MW), die relativ breite Zahnräder mit einem Verhältnis Radbreite zu Raddurchmesser grösser als 0,8 erfordern, entstehen in den Verzahnungen durch die Reibung der Zähne aufeinander erhebliche Wärmemengen, die nicht wesentlich von der Last, sondern fast ausschliesslich von der Umfangs- 35 geschwindigkeit abhängig sind.

Zur Abfuhr der entstehenden Wärmemengen aus den Verzahnungen hat das Schmieröl zu seiner Aufgabe der Schmierung und Verringerung der Zahnreibung auch die weitere wichtige Aufgabe der Kühlung der Verzahnungen zu 40 erfüllen. Das Öl, das z. B. durch eine sogenannte Zahnbrause in den Eingriff zweier einfachschrägverzahnter Zahnräder flutet und durch das Eintauchen der Zähne des einen Rades in die Lücken des Gegenrades aus den Zahnzwischenräumen wieder verdrängt wird, und dabei durch die Schrägverzah- 45 nung eine die Ölbewegung aus der Verdrängung überlagernde Axialkomponente erfährt, ergibt an den Rädern über die Zahnbreite eine Temperaturverteilung, nach der die Temperatur über einen anfänglichen Breitenabschnitt nur wenig,

dann aber stark ansteigt und am anderen Zahnbreitenende 50 wieder stark abfällt.

Diese über die Zahnbreite sehr unterschiedlichen Temperaturen, die dazuhin noch unsymmetrisch auftreten, ergeben nun grosse unsymmetrische Verformungen der Räder bzw. ihrer Verzahnungen, die einen einwandfreien Zusam- 55 menlauf der Räder unmöglich machen.

Es ist bis heute keine Massnahme bekannt, die das Auftreten der eben genannten Temperaturverteilung und damit Verformung der Räder und der Verzahnungen verhindert.

Um trotz der auftretenden Temperaturen und Verfor- 60 mungen ein einigermassen brauchbares Tragen der Verzahnungen zu erreichen, ist es bekannt, den Temperaturen und zu erwartenden Verformungen entsprechende Zahn-Längskorrekturen vorzunehmen. Diese komplizierten Zahnkorrekturen erfordern teure Sonderverzahnungs-Maschinen und er- 65 geben damit teure Zahnräder und Getriebe. Ausserdem ergibt eine solche Korrektur ein brauchbares Zusammenlaufen der Räder nur für einen bestimmten Laufzustand, bei anderen

Betriebszuständen werden die Verformungen durch die Zahnkorrekturen nicht ausgeglichen.

Aus den Nachteilen der bekannten Getriebe ergab sich die erfindungsgemässe Aufgabe, grundsätzlich andere, einfache und billige Mittel und Wege zu finden, die eine ungleichförmige Temperaturverteilung und damit Verformung an den Zahnrädern verhindern und keine komplizierten Zahnkorrekturen erfordern.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Zahnkränze beider Zahnräder eine oder mehrere umlaufende an beiden Rädern in gleicher seitlicher Lage befindliche Umfangsrillen besitzen, deren Tiefe gleich oder grösser als die Zahnhöhe ist.

In weiterer Ausbildung nach der Erfindung ist ein Ölabweiser in der gemeinsamen Rille beider Zahnräder im Bereich des Zahneingriffs angeordnet. Bei Getrieben mit immer gleicher Drehrichtung befindet sich der Ölabscheider vorzugsweise ausserhalb der Rillenmitte mit geringem Abstand vor dem abzuschirmenden Verzahnungsbereich. Nach einer erfindungsgemässen Ausgestaltung ist die Tiefe der Rille des mit dem Ritzel in Eingriff stehenden Getrieberades sehr viel grösser als die Zahnhöhe. Schliesslich ist nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das mit Ritzel im Eingriff befindliche Getrieberad aus zwei oder mehr Zahnradteilen unter Bildung der genannten Nut zusammengesetzt ist.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen, die die Erfindung schematisch und beispielsweise darstellen, näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Temperaturverteilungsdiagramm bekannter Zahnräder,

Fig. 2 ein Zahnrad eines Räderpaares mit der erfindungsgemässen Rille,

Fig. 3 ein Temperaturdiagramm, das mit der erfindungsgemässen Gestaltung erzielt wird,

Fig. 4 ein Zahnräderpaar mit einem Ölabweiser nach der Erfindung, und

Fig. 5 ein Zahnräderpaar mit einer weiteren erfindungsgemässen Gestaltung.

In Fig. 1 ist für ein Zahnradpaar bekannter Gestaltung die Temperatur T als Ordinate über der Radbreite B als Abszisse aufgetragen.

Literaturhinweis: «Mechanism and Machine Theory», Jahrgang 1973, Band 8, Seiten 293—303. Vortrag, gehalten beim Internationalen Symposium über Zahnräder und Getriebe — San Francisco, Kalifornien, USA, 11. bis 13. Oktober 1972.

Die Fig. 2 zeigt das Zahnrad 1 eines einfachschrägverzahnten Räderpaares, das ebenso wie sein Gegenrad die erfindungsgemässe Rille 2 besitzt, deren Tiefe t gleich oder grösser als die Zahnhöhe h ist. Die Nuttiefe t ist beim Zahnrad 1 vorzugsweise nicht wesentlich grösser als die Zahnhöhe. Durch diese Rille 2 wird die Zahnbreite B des Zahnrades 1 in zwei schmälere gleich breite Teilbereiche B1 und B2 unterteilt. Durch diese Massnahme muss das aus der linken Verzahnungshälfte 3 nach rechts abfliessende Öl nicht mehr auch noch die rechte Verzahnungshälfte 4 durchströmen und diese aufheizen, sondern kann über die Rille 2 nach aussen entweichen. Die rechte Verzahnungshälfte 4 wird dann nur von dem durch sie aufgenommenen Öl durchströmt. Als Folge davon entsteht an jeder Verzahnungshälfte nur die nahezu geradlinig und waagrecht verlaufende Temperaturverteilung der linken Hälfte des Diagramms der Fig. 1, die in der Fig. 3 dargestellt ist. Aus der Breite der linken Hälfte des Diagramms der Fig. 1 ergibt sich dann auch die maximale Breite einer durch das Einarbeiten der

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Rille entstehenden Teilverzahnung. Die aus der erfindungsgemässen Massnahme verbleibende Temperaturdifferenz AT ist hinreichend klein, so dass ohne komplizierte Zahn-Längskorrekturen eine bei jedem Lauf zustand nahezu zylindrische Verformung der Räder und ein ebensolches gleichmässiges 5 Tragen der Verzahnungen entstehen.

Die Fig. 4 zeigt ein einfachschrägverzahntes Räderpaar, dessen gesamte Verzahnungsbreite B durch zwei Einstichrillen in jedem Rad in die drei Teilbereiche Bl, B2 und B3 aufgeteilt ist. In jeder der gemeinsamen Rillen 2 befindet sich w im Bereich der Zahneingriffe ein Ölabweiser 7. Bei einem Getriebe mit gleichbleibender Drehrichtung ist es zweckmässig, dass sich der ölabweiser ausserhalb der Rillenmitte 8 mit geringem Abstand vor dem abzuschirmenden Verzahnungsbereich befindet. Der linke Ölabweiser leitet z. B. das aus dem Verzahnungsbereich Bl in die linke Rille austretende Öl aus dieser Rille heraus nach aussen und verhindert ein Eintreten in den mittleren Verzahnungsbereich B2. Der rechte Ölabweiser in den rechten Rillen hat die analoge Wirkung.

Die Fig. 4 zeigt weiter am Getrieberad 6 eine Rillentiefe ^ t, die sehr viel grösser als die Zahnhöhe h ist. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass die in den Rillen 2 weiter entstehenden Stirnflächen zur Kühlung des Zahnrades beitragen können.

Die Fig. 5 zeigt ein einfachschrägverzahntes Räderpaar, bei dem das mit dem Ritzel 9 in Eingriff befindliche Getrieberad 10 aus den zwei Zahnradteilen 10a und 10b mit dem Abstand b zusammengesetzt ist. Durch diese Massnahme werden die zur Kühlung der Räder wirksamen Stirnflächen auf ein Höchstmass vergrössert. Anstatt aus nur zwei kann das Rad 10 auch aus mehreren Einzelradteilen, die jeweils den Abstand b besitzen, zusammengesetzt sein.

Es ist bereits ein Zahnradgetriebe aus der DE-AS 1 215 463 bekannt, bei dem nur das Rad eine umlaufende Rille besitzt, während das Ritzel einen aufgeschrumpften Ring besitzt, der die volle Tiefe der Rille ausfüllt. Aufgabe der Kombination Rille—Ring ist es hier, dem Ritzel eine Axialführung zur Übertragung von grossen Axialkräften und gleichzeitig eine Radialführung zu geben. Die bei der vorliegenden Erfindimg erreichte Wirkung kann aber durch die Gestaltung nach der DAS 1 215 463 nicht eintreten, da der Ring, unter der Wirkung der Axialkraft mit seiner linken Flanke an der rechten Flanke der Rille anliegend, den durch die Richtung der Schrägverzahnung nach rechts gerichteten Ölstrom aus der linken Verzahnungshälfte während des Eingriffs am Austritt nach rechts verhindert, wodurch gerade das Gegenteil unserer Wirkung, nämlich ein Ölstau und die mit ihm verbundene Temperaturerhöhung, eintritt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Stirnradgetriebe mit einfachschrägverzahnten Rädern, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnkränze beider Zahnräder eine oder mehrere umlaufende, an beiden Rädern in gleicher seitlicher Lage befindliche Umfangsrillen (2) besit- s zen, deren Tiefe (t) gleich oder grösser als die Zahnhöhe (h) ist.
2. Stirnradgetriebe nach dem Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Ölabweisers (7) in der gemeinsamen Rille beider Zahnräder im Bereich des Zahneingriffs, io
3. Stirnradgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölabweiser ausserhalb der Rillenmitte (8) mit geringem Abstand vor dem abzuschirmenden Verzahnungsbereich angeordnet ist.
4. Stirnradgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch 15 gekennzeichnet, dass die Tiefe (t) der Rille (2) des mit dem Ritzel (5) im Eingriff befindlichen Getrieberades (6) sehr viel grösser als die Zahnhöhe (h) ist.
5. Stirnradgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Ritzel (9) im Eingriff be- 20 findliche Getrieberad (10) aus zwei oder mehr Zahnradteilen (10a und 10b) unter Bildung der genannten Nut (bei b) zusammengesetzt ist.

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