CH653754A5

CH653754A5 - GEAR GEAR GEARBOX.

Info

Publication number: CH653754A5
Application number: CH377681A
Authority: CH
Inventors: Horst Langer
Original assignee: Voith Getriebe Kg
Priority date: 1980-06-12
Filing date: 1981-06-10
Publication date: 1986-01-15
Also published as: GB2078332A; DE3022020C2; FR2484585B1; DE3022020A1; GB2078332B; FR2484585A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Stirnzahnradgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Solche Getriebe sind bekannt aus den folgenden Literaturstellen: The invention relates to a spur gear transmission according to the preamble of claim 1. Such transmissions are known from the following references:

1. Dubbel, «Taschenbuch für den Maschinenbau» 1. Band, 1953, Seite 681, Bild 239. 1. Dubbel, “Taschenbuch für den Maschinenbau” 1. Volume, 1953, page 681, picture 239.

2. Zeitschrift «KEM» (Konstruktion, Elemente, Methoden), 1977, Juni SI, Seite 66, linke Spalte unten. 2. Magazine «KEM» (construction, elements, methods), 1977, June SI, page 66, left column below.

Die bekannten Getriebe weisen einen Druckring oder zwei Druckringe auf (auch «Druckkamm» genannt), die neben dem kleineren Zahnrad auf der Zahnradwelle befestigt sind. Die Zahnräder können eine Geradeverzahnung oder eine Einfach-Schrägverzahnung aufweisen. Mit Hilfe des Druckringes bzw. der Druckringe kann eine Axialkraft von dem einen auf das andere Zahnrad übertragen werden. Insbesondere kann die in einer Einfach-Schrägverzahnung entstehende Axialkraft kompensiert werden. The known gears have a pressure ring or two pressure rings (also called “pressure comb”), which are attached to the gear shaft next to the smaller gear. The gears can have a straight toothing or a single helical toothing. With the help of the pressure ring or the pressure rings, an axial force can be transmitted from one gear to the other. In particular, the axial force generated in a single helical toothing can be compensated.

Im allgemeinen muss man damit rechnen, dass Axialkräfte in beiden Richtungen auftreten können. Deshalb ist es meistens erforderlich, zwei Druckringe vorzusehen. Schwierigkeiten bereitet ausserdem das Sichern der Druckringe gegen axiales Verschieben unter der Axialkraft. Hierzu sind in der Regel zusätzliche Sicherungsringe erforderlich. Insgesamt ergibt sich hieraus ein grosser Platzbedarf für die Druckringe. Die Folge ist ein grosser Abstand zwischen den Lagern derjenigen Zahnradwelle, welche die Druckringe trägt. Dadurch besteht die Gefahr, dass diese Zahnradwelle eine unzulässige Durchbiegung erleidet und/oder dass eine biegekritische Drehzahl zu nahe an die Betriebsdrehzahl herankommt. Unter Umständen muss man für einen bestimmten Anwendungsfall nur zur Vermeidung der genannten Nachteile ein grösseres Getriebe vorsehen. In general, one must expect that axial forces can occur in both directions. Therefore, it is usually necessary to provide two pressure rings. Difficulties also arise in securing the pressure rings against axial displacement under the axial force. This usually requires additional circlips. Overall, this results in a large space requirement for the pressure rings. The result is a large distance between the bearings of the gear shaft that carries the pressure rings. As a result, there is a risk that this gear shaft will suffer an impermissible deflection and / or that a speed critical to bending will come too close to the operating speed. Under certain circumstances, it is only necessary to provide a larger gear for a specific application in order to avoid the disadvantages mentioned.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Getriebe mit Druckring dahingehend zu verbessern, dass an der mit einem Druckring versehenen Zahnradwelle ein möglichst geringer Abstand zwischen den Lagern vorgesehen werden kann und dass dennoch eine ausreichende Sicherung gegen axiales Verschieben des Druckringes vorhanden ist. The invention has for its object to improve the known transmission with pressure ring in such a way that the smallest possible distance between the bearings can be provided on the gear shaft provided with a pressure ring and that there is nevertheless sufficient security against axial displacement of the pressure ring.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Stirnzahnradgetriebe gelöst. Durch die Erfindung wird, auch wenn Axialkräfte in beiden Richtungen auftreten, nur ein einziger Druckring benötigt. Der Druckring wird nämlich im mittleren Bereich des einen Zahnrades in einer Umfangsnut angeordnet. Dadurch stützt sich der Druckring unter der Axialkraft seitlich an die Umfangsnut ab, die von den vollständig bleibenden Zähnen begrenzt wird. Die Axialkraft kann somit vollständig formschlüssig übertragen werden. Zusätzliche Sicherungsringe können entfallen. Darüberhinaus kann der Druckring schmaler gebaut sein als in bekannten Getrieben. Insgesamt kann somit der Lagerabstand gegenüber bisher wesentlich reduziert werden. This object is achieved by the spur gear transmission specified in claim 1. The invention requires only a single pressure ring, even if axial forces occur in both directions. The pressure ring is namely arranged in the central region of a gear in a circumferential groove. As a result, the pressure ring is laterally supported under the axial force on the circumferential groove, which is delimited by the fully permanent teeth. The axial force can thus be transmitted in a completely positive manner. Additional circlips can be omitted. In addition, the pressure ring can be made narrower than in known transmissions. Overall, the bearing distance can thus be significantly reduced compared to previously.

Die Anordnung des Druckringes im mittleren Bereich des einen Zahnrades gelingt dank dem Merkmal b) des Anspruches 1 auch dann, wenn dieses Zahnrad einteilig ausgeführt ist. D.h. es ist nicht erforderlich, einen zunächst separaten Zahnkranz auf den Zahnradkörper aufzuschrumpfen. Somit ist die Erfindung auch anwendbar bei Ritzeln mit sehr kleinen Zähnezahlen, bei denen der Fusskreisdurchmesser oft nur geringfügig grösser als der Wellendurchmesser ist. The arrangement of the pressure ring in the central region of a gear is possible thanks to the feature b) of claim 1 even if this gear is made in one piece. I.e. it is not necessary to shrink a separate ring gear onto the gear body. Thus, the invention is also applicable to pinions with very small number of teeth, in which the root diameter is often only slightly larger than the shaft diameter.

Vorzugsweise wird man den Druckring in der Mitte zwischen den Lagern anordnen. Dadurch erzielt man den Vorteil, dass sich der Druckring, wenn sich die Zahnradwelle durchbiegt, nicht schief stellt. Hierdurch bleibt im Gegensatz zu den bekannten Lösungen, die Geometrie des Eingriffes zwischen dem Druckring und dem anderen Zahnrad unverändert. Dadurch wird Kantenpressung vermieden und die Gefahr von Verschleiss vermindert. The pressure ring will preferably be arranged in the middle between the bearings. This has the advantage that the pressure ring does not tilt when the gear shaft bends. In contrast to the known solutions, the geometry of the engagement between the pressure ring and the other gear remains unchanged. This avoids edge pressure and reduces the risk of wear.

Die erfindungsgemässe Bauweise ist ferner, im Vergleich zu den bekannten Getrieben, unempfindlicher gegen Ferti-gungsungenauigkeiten oder gegen Änderungen der Axialkräfte. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Unterbrechung der Zahnflanken durch die Umfangsnuten: Hierdurch wird die thermische Belastung des Schmieröles im Zahneingriff gemindert. The design according to the invention is also, compared to the known gears, less sensitive to manufacturing inaccuracies or changes in the axial forces. Another advantage results from the interruption of the tooth flanks by the circumferential grooves: This reduces the thermal load on the lubricating oil in the tooth mesh.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im abhängigen Anspruch 2 angegeben. Sie betrifft die Ausführung der Umfangsnut mit kegeligen Übergangsflächen zwischen den Nutflanken und dem Nutgrund. Wird nämlich der Druckring in erwärmten Zustand über die Verzahnung geschoben und in die Nut eingedreht, so kommen die genannten kegeligen Übergangsflächen mit entsprechenden Kegelflächen des Druckringes bei Abkühlung in Berührung. Der Druckring zentriert sich somit selbst in einer Lage, in der An advantageous embodiment of the invention is specified in dependent claim 2. It relates to the design of the circumferential groove with tapered transition surfaces between the groove flanks and the groove base. If, in the heated state, the pressure ring is pushed over the toothing and screwed into the groove, the conical transition surfaces mentioned come into contact with corresponding conical surfaces of the pressure ring when they cool down. The pressure ring thus centers itself in a position in which

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

eine Verschiebung unter grosser Axialkraft innerhalb der Breitentoleranz der Umfangsnut nicht möglich ist. Dadurch wird die Verzahnung besonders geeignet zur Übertragung hoher Axialkräfte durch das Getriebe hindurch. a displacement under large axial force within the width tolerance of the circumferential groove is not possible. This makes the toothing particularly suitable for transmitting high axial forces through the gear.

Die Erfindung betrifft ferner das im Anspruch 3 umschriebene Verfahren. The invention further relates to the method described in claim 3.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt: Embodiments of the invention are described below with reference to the drawing. It shows:

Fig. 1 die beiden Zahnräder eines Stirnzahnradgetriebes, teils in Ansicht, teils im Schnitt; Figure 1 shows the two gears of a spur gear, partly in view, partly in section.

Fig. 2a einen Querschnitt entlang der Linie II der Fig. 1 beim Einführen des Druckringes; Fig. 2a shows a cross section along the line II of Figure 1 when inserting the pressure ring.

Fig. 2b einen Querschnitt entlang der Linie II der Fig. 1 mit fertig montiertem Druckring; 2b shows a cross section along the line II of FIG. 1 with the pressure ring fully assembled;

Fig. 3 einen Teilschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung. Fig. 3 shows a partial section through another embodiment of the invention.

Die Figuren 2a und 2b weisen einen gegenüber der Figur 1 grösseren Massstab auf. Figures 2a and 2b have a larger scale than Figure 1.

In Figur 1 erkennt man von einem Stirnzahnradgetriebe zwei ineinander kämmende Zahnräder 10 und 20. Das eine Zahnrad 10, das sogenannte Ritzel, ist einteilig ausgeführt und weist einen kleineren Wälzkreisdurchmesser auf als das andere Zahnrad, das sogenannte Grossrad 20. Die Welle 11 des Ritzels 10 ist in Lagern 12 gelagert, desgleichen die Welle 21 des Grossrades 20 in Lagern 22 und 23. In FIG. 1, two spur gears 10 and 20 mesh with one another from a spur gear transmission. One gear 10, the so-called pinion, is made in one piece and has a smaller pitch circle diameter than the other gear, the so-called large gear 20. The shaft 11 of the pinion 10 is mounted in bearings 12, as is the shaft 21 of the large wheel 20 in bearings 22 and 23.

In der Mitte des Ritzels 10 ist ein Druckring 13 angeordnet. Dieser greift in eine entsprechende Umfangsnut 24 des Grossrades 20 ein. Die Seitenflächen des Druckringes 13, die sogenannten Anlaufflächen 14, sind Kegelflächen mit einem sehr grossen Kegelwinkel, der nur wenig kleiner als 180 Grad ist. Mit einer dieser Anlaufflächen 14 kann sich das Ritzel 10 in Achsrichtung gegen das Grossrad 20 abstützen. Dessen Umfangsnut 24 hat zu diesem Zweck entsprechende kegelige Seitenflächen (Anlaufflächen 25). A pressure ring 13 is arranged in the center of the pinion 10. This engages in a corresponding circumferential groove 24 of the large wheel 20. The side surfaces of the pressure ring 13, the so-called contact surfaces 14, are conical surfaces with a very large cone angle, which is only slightly less than 180 degrees. With one of these contact surfaces 14, the pinion 10 can be supported in the axial direction against the large wheel 20. For this purpose, the circumferential groove 24 has corresponding conical side surfaces (contact surfaces 25).

Zur Aufnahme des Druckringes 13 in der Verzahnung des Ritzels 10 weist dieses eine Umfangsnut 15 auf. Deren Tiefe t ist kleiner als die Zahnhöhe h. Vorzugsweise ist die Tiefe t etwa gleich der Hälfte der Zahnhöhe h. Die Breite der Umfangsnut 15 ist nur geringfügig grösser als die Dicke des Druckringes 13. Im Bereich der Umfangsnut 15 bleiben von den Zähnen des Ritzels 10 sogenannte Zahnstümpfe 16 übrig. To accommodate the pressure ring 13 in the toothing of the pinion 10, the pinion 10 has a circumferential groove 15. Their depth t is less than the tooth height h. The depth t is preferably approximately equal to half the tooth height h. The width of the circumferential groove 15 is only slightly larger than the thickness of the pressure ring 13. In the region of the circumferential groove 15, so-called tooth stumps 16 remain from the teeth of the pinion 10.

Der Druckring 13 weist auf seiner Innenseite Zähne 17 auf. The pressure ring 13 has teeth 17 on its inside.

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Deren Kopfkreisdurchmesser ist gleich dem Kopfkreisdurchmesser der Zahnstümpfe 16. Zum Einführen des Druckringes 13 in die Umfangsnut 15 führt man gemäss Fig. 2a die Zähne 17 des Druckringes durch die Zahnlücken des Ritzels 10. Wenn der Druckring 13 in der Ringnut 15 angekommen ist, wird er um eine halbe Zahnteilung gegenüber dem Ritzel 10 verdreht, so dass schliesslich die Zähne 17 auf den Zahnstümpfen 16 ruhen (Fig. 2b). Their tip circle diameter is equal to the tip circle diameter of the tooth stumps 16. To insert the pressure ring 13 into the circumferential groove 15, the teeth 17 of the pressure ring are guided through the tooth spaces of the pinion 10 according to FIG. 2a. When the pressure ring 13 has arrived in the ring groove 15, it becomes rotated by half a tooth pitch with respect to the pinion 10, so that finally the teeth 17 rest on the tooth stumps 16 (FIG. 2b).

Die Befestigung des Druckringes 13 in dieser Position erfolgt vorzugsweise durch Schrumpfen. Wie man aus der Zeichnung erkennt, weisen das Ritzel 10 und der Druckring 13 vorzugsweise die gleiche Zähnezahl auf. Ferner ist die Breite der Kopfflächen der Zahnstümpfe 16 und der Zähne 17 wenigstens angenähert gleich gross. Von diesen Merkmalen kann jedoch auch abgewichen werden. Die Zähne 17 können vorzugsweise ebene Zahnflanken aufweisen. Diese Zahnflanken können jedoch auch die Form einer Evolvente haben, wie bei 18 (Fig. 2a) mit strichpunktierten Linien angedeutet ist. The pressure ring 13 is preferably fastened in this position by shrinking. As can be seen from the drawing, the pinion 10 and the pressure ring 13 preferably have the same number of teeth. Furthermore, the width of the top surfaces of the tooth stumps 16 and the teeth 17 is at least approximately the same size. However, these features can also be deviated from. The teeth 17 can preferably have flat tooth flanks. However, these tooth flanks can also have the shape of an involute, as indicated by dash-dotted lines at 18 (FIG. 2a).

Zur Sicherung des Druckringes 13 gegen Verdrehen kann ein Bolzen 30 vorgesehen werden (Fig. 2b), der in eine der Zahnlücken zwischen zwei Zahnstümpfen 16 hineinragt. Oder man füllt einen der Hohlräume, die sich zwischen den Zahnstümpfen 16 und den Zähnen 17 befinden, mit einem aushärtenden Kunststoff aus, wie bei 40 (Fig. 2b) mit strichpunktierten Linien ausgedeutet worden ist. To secure the pressure ring 13 against rotation, a bolt 30 can be provided (FIG. 2b), which projects into one of the tooth gaps between two tooth stumps 16. Or one of the cavities, which are located between the tooth stumps 16 and the teeth 17, is filled with a hardening plastic, as indicated by dash-dotted lines at 40 (FIG. 2b).

Die Zahnräder 10 und 20 können eine Geradeverzahnung aufweisen (bei der sich die Zähne parallel zu den Drehachsen erstrecken) oder eine Einfach-Schrägverzahnung (wie bei 19 bzw. 29 mit gegenüber der Achsrichtung geneigten Linien angedeutet ist). The gears 10 and 20 can have a straight toothing (in which the teeth extend parallel to the axes of rotation) or a single helical toothing (as indicated at 19 and 29 with lines inclined with respect to the axial direction).

Dementsprechend ist auch die Innen Verzahnung 17 des Druckringes 13 eine Geradverzahnung oder eine Schrägverzahnung. Accordingly, the internal toothing 17 of the pressure ring 13 is a spur toothing or a helical toothing.

Während in Figur 1 die Umfangsnut 15 einen rechteckigen Querschnitt aufweist und der Druckring 13 deshalb auf dem Nutgrund oder (besser gesagt:) auf den Zahnköpfen der Zahnstümpfe 16 ruht, zeigt die Figur 3 ein hiervon abweichendes Ausführungsbeispiel: Zwischen dem Nutgrund der Umfangsnut 15a des Zahnrades 10a und ihren (etwa in Radialebenen liegenden) Seitenwänden 32 befinden sich Übergänge, die durch kegelige Flächen 31 gebildet sind. Auf diesen Kegelflächen 31 ruht der Druckring 13a, der hierzu an seinen Zähnen 17 entsprechende Kegelflächen 33 aufweist. While the circumferential groove 15 has a rectangular cross section in FIG. 1 and the pressure ring 13 therefore rests on the base of the groove or (better said :) on the tooth tips of the tooth stumps 16, FIG. 3 shows an embodiment which differs from this: Between the groove base of the circumferential groove 15a of the gear wheel 10a and their side walls 32 (lying approximately in radial planes) there are transitions which are formed by conical surfaces 31. The pressure ring 13a, which has corresponding conical surfaces 33 on its teeth 17 for this purpose, rests on these conical surfaces 31.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

3» 3 »

35 35

40 40

B B

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

653754 PATENT CLAIMS

1. Spur gear transmission with two intermeshing gears and with a pressure ring which is attached to and rotates with one gear and with which one gear is supported against the other gear for the purpose of transmitting an axial force, the one gear (10, 10a ) has a circumferential groove (15, 15a) in the central region of the toothing, in which the pressure ring is received and whose depth (t) is less than the tooth height (h), so that tooth stumps (16) are present in the region of the circumferential groove by the following features:

a) the pressure ring (13, 13a) has an internal toothing (17) designed in such a way that it could be inserted into the circumferential groove (15, 15a) along the teeth of one gear (10, 10a) and after one relative to the gear (10 , 10a) when the internal toothing (17) was shrunk onto the tooth stumps (16),

b) the other gear wheel (20) has a circumferential groove (24) into which the pressure ring (13, 13a) engages,

c) the pressure ring (13, 13a) is arranged at least approximately in the middle between the bearings (12) of the shaft (11) of the one gear (10, 10a).

2. Gear according to claim 1, characterized in that the circumferential groove (15a) has a conical transition (31) to at least one of its two side surfaces (32) and that the teeth (17) of the pressure ring (13a) have corresponding conical surfaces (33) have, so that the pressure ring rests on the conical transition (31) or on the conical transitions (31).

3. A method for producing the transmission according to one of claims 1 or 2, characterized by the following method steps:

a) a circumferential groove (15, 15a) is worked into the blank of the gearwheel (10, 10a) to be provided with the pressure ring and the toothing is then produced or vice versa;

b) the pressure ring (13, 13a) provided with the internal toothing (17) is heated and pushed in the axial direction over the toothing of the gearwheel (10, 10a) and then rotated in the circumferential groove (15, 15a) in the circumferential direction until it rests with the teeth (17) on the tooth stumps (16) and forms a firm connection when cooling due to shrinkage;

c) the pressure ring (13, 13a) is finished.