DE10360363A1 - Winkelgetriebe - Google Patents
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Abstract
Winkelgetriebe mit zwei antriebsgekoppelten Wellen 12, 15, deren Achsen A1, A2 sich unter einem Winkel schneiden, wobei auf jeder der Wellen 12, 15 jeweils zumindest ein Zahnrad 19, 20, 21 fest angeordnet ist und ein Hohlrad 17 mit einer Drehachse A3 vorgesehen ist und wobei die Zahnräder 19, 20, 21 mit dem Hohlrad 17 in Eingriff sind.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Winkelgetriebe mit zwei antriebsgekoppelten Wellen, deren Achsen sich unter einem Winkel schneiden ebenso wie ein Winkelgetriebe mit zwei antriebsgekoppelten Wellen, deren Achsen sich mit Abstand kreuzen.
- Bei bekannten Winkelgetrieben kommen die unterschiedlichsten Verzahnungstypen zum Einsatz. Im allgemeinen Maschinenbau wird ein Großteil der Winkelgetriebe mit zwei kegelig ausgeführten außenschrägverzahnten Zahnrädern realisiert. Auch Kronenradgetriebe, bei denen eines der Zahnräder eine Stirnverzahnung trägt, finden zunehmend Verwendung im allgemeinen Maschinenbau.
- Im Automobilbau werden bei Achsgetrieben von Fahrzeugen mit Heckantrieb und bei Winkelgetrieben im Abtrieb von der angetriebenen Vorderachse zur Hinterachse bei Fahrzeugen mit vorne quer eingebautem Motor meist Hypoidverzahnungen, d. h. kegelige außenschrägverzahnte Zahnradpaare mit sich mit Abstand kreuzenden Achsen verwendet, d. h. also Zahnradpaare mit Achs- bzw. Hypoidversatz.
- Die oben beschriebenen Winkelgetriebe haben geräuschtechnisch, fertigungstechnisch und bezüglich des Wirkungsgrades bereits ein sehr hohes Niveau erreicht. Die Drehmomentkapazität dieser Winkelgetriebe ist trotz Schrägverzahnung und Ausführung als Hypoidgetriebe aufgrund der Paarung zweier außenverzahnter Zahnräder infolge der daraus resultierenden geringen Zahnüberdeckung begrenzt. Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Winkelgetriebe vorzuschlagen, die eine erhöhte Drehmomentkapazität bei vergleichbaren Abmessungen der Zahnräder ermöglichen.
- Eine erste Lösung besteht in einem Winkelgetriebe mit zwei antriebsgekoppelten Wellen, deren Achsen A1, A2 sich unter einem Winkel schneiden, wobei auf der Antriebswelle und der Abtriebswelle jeweils zumindest ein Zahnrad fest angeordnet ist und ein Hohlrad mit einer Drehachse A3 vorgesehen ist, wobei die Zahnräder mit dem Hohlrad im Eingriff sind. Hierbei kann die Drehachse A3 in der durch die Achsen A1, A2 der Wellen aufgespannten Ebene liegen. Sie kann dabei insbesondere senkrecht auf der Winkelhalbierenden W des durch die Achsen A1, A2 der Wellen aufgespannten Winkels stehen.
- Eine hierzu ähnliche Lösung besteht in einem Winkelgetriebe mit einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle, deren Achsen A1, A2 sich windschief kreuzen, wobei auf der Antriebswelle und auf der Abtriebswelle jeweils zumindest ein Zahnrad fest angeordnet ist und ein Hohlrad mit einer Drehachse A3 vorgesehen ist, Hierbei kann die Drehachse A3 zwischen den sich kreuzenden Achsen A1, A2 senkrecht zur Abstandslinie V zwischen den Achsen A1, A2 verlaufen. Sie kann insbesondere senkrecht zu einer Winkelhalbierenden W einer senkrechten Projektion der Achsen A1, A2 der Wellen auf eine die Drehachse A3 enthaltende zur Abstandslinie V senkrechten Ebene E stehen, wobei die Zahnräder mit dem Hohlrad im Eingriff sind.
- Vorzugsweise schneiden bzw. kreuzen sich die Achsen der beiden Wellen hierbei unter einem rechten Winkel. Bei sich schneidenden Achsen weist bevorzugt eine der Wellen zwei Zahnräder auf; bei sich kreuzenden Achsen können beide Wellen als auch die Abtriebswelle mit jeweils zwei Zahnrädern versehen werden. Bezüglich der Verzahnungsform im einzelnen wird auf die weiteren Unteransprüche sowie auf die später folgende Beschreibung der Zeichnungen verwiesen.
- Die erfindungsgemäßen Lösungen vereinen die positiven Eigenschaften außenverzahnter Zahnräder mit dem guten Überdeckungsgrad der Verzahnungen zwischen einem Hohlrad und einem außenverzahnten Zahnrad. Die Anzahl der sich gleichzeitig im tragenden Eingriff befindlichen Zähne ist hierbei höher als bei miteinander im Eingriff befindlichen Außenverzahnungen. Durch zumindest eine erfindungsgemäße erste Verzahnungspaarung wird das Drehmoment von einer Antriebswelle auf das Hohlrad und durch zumindest eine erfindungsgemäße zweite Verzahnungspaarung das Drehmoment vom Hohlrad auf eine Abtriebswelle übertragen. Das Hohlrad kann in geeigneter Weise unmittelbar mit seinem Zahnkranz außen in einem Gehäuse gelagert sein. Hierbei kommt auch eine Wälzlagerung in Betracht. Die Achsen der antriebsgekoppelten Wellen und der Drehachse des Hohlrades können unabhängig von der ausgeführten Verzahnung unter beliebigen Winkeln in einer Ebene (Achsen schneiden sich) oder auch in unterschiedlicher Ebene (Achsen kreuzen sich) angeordnet werden.
- Unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse von sind durch Verwendung verschiedengroßer Zahnräder auf Antriebswelle und Antriebswelle möglich.
- Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend beschrieben.
-
1 zeigt ein Winkelgetriebe mit sich schneidenden Achsen in einer ersten Ausführung; -
2 zeigt ein Winkelgetriebe mit sich schneidenden Achsen in einer zweiten Ausführung; -
3 zeigt ein Winkelgetriebe mit sich schneidenden Achsen in einer dritten Ausführung; -
4 zeigt ein Winkelgetriebe mit sich schneidenden Achsen in einer vierten Ausführung; -
5 zeigt ein Winkelgetriebe mit sich schneidenden Achsen in einer fünften Ausführung; -
6a zeigt ein Winkelgetriebe mit sich mit Abstand kreuzenden Achsen in einer ersten Darstellung; -
6b zeigt das Winkelgetriebe nach5a in einer zweiten Darstellung. - In
1 ist ein Gehäuse11 symbolisch dargestellt, in dem eine Antriebswelle12 in zwei Lagern13 ,14 drehbar gelagert ist. Die Achse der Antriebswelle ist mit A1 bezeichnet. Im Gehäuse11 ist weiterhin ist eine Abtriebswelle15 in einem Lager16 gelagert, deren Achse A2 die Achse A1 der Antriebswelle senkrecht schneidet. Im Gehäuse ist weiterhin ein Hohlrad17 vorgesehen, das mit Lagermitteln18 im Gehäuse11 drehbar gelagert ist. Die Drehachse A3 des Hohlrades liegt in der durch die Achsen A1 und A2 aufgespannte Ebene, die die Zeichnungsebene ist. Die Achsen A1, A2, A3 schneiden sich jeweils paarweise in drei verschiedenen Schnittpunkten. Auf der Antriebswelle12 ist ein erstes kleineres Zahnrad19 festgelegt, das mit dem Hohlrad17 in Verzahnungseingriff ist. Weiterhin ist auf der Abtriebswelle15 ein größeres Zahnrad21 festgelegt, das ebenfalls mit dem Hohlrad17 in Eingriff ist. Das Hohlrad17 hat eine zusammengesetzte doppelt innenkonische Verzahnung27 , die Zahnräder19 ,21 haben daran jeweils angepaßte Geradverzahnungen23 ,25 , die ausschließlich mit einer Hälfte der Verzahnung27 des Hohlrades17 im Eingriff stehen, bezogen auf die Mittelebene M des Hohlrades. Das Hohlrad17 kann aus zwei Einzelringen in der Mittelebene M zusammengesetzt sein. Das Zahnrad19 und das Zahnrad21 haben jeweils Kantenbrechungen und sind dadurch mit Abstand voneinander angeordnet. - In
2 ist ein Gehäuse11 symbolisch dargestellt, in dem eine Antriebswelle12 in zwei Lagern13 ,14 drehbar gelagert ist. Die Achse der Antriebswelle ist mit A1 bezeichnet. Im Gehäuse11 ist weiterhin ist eine Antriebswelle15 in einem Lager16 gelagert, deren Achse A2 die Achse A1 der Antriebswelle senkrecht schneidet. Im Gehäuse ist weiterhin ein Hohlrad17 vorgesehen, das mit Lagermitteln18 im Gehäuse11 drehbar gelagert ist. Die Drehachse A3 des Hohlrades liegt in der durch die Achsen A1 und A2 aufgespannten Ebene, die die Zeichnungsebene ist. Sie liegt weiterhin senkrecht auf der Winkelhalbierenden W des durch die Achsen A1 und A2 aufgespannten Winkels. Auf der Antriebswelle12 ist ein erstes Zahnrad19 festgelegt, das mit dem Hohlrad17 in Verzahnungseingriff ist. Auf der Antriebswelle12 kann weiterhin ein zweites Zahnrad20 festgelegt sein, das mit gestrichelten Linien dargestellt ist und ebenfalls mit dem Hohlrad17 in einer radial entgegengesetzt zur ersten liegenden Position zum Eingriff kommen kann. Weiterhin ist auf der Abtriebswelle15 ein Zahnrad21 festgelegt, das ebenfalls mit dem Hohlrad17 in Eingriff ist. Das Hohlrad17 hat eine Geradverzahnung27 , die Zahnräder19 ,20 ,21 haben daran jeweils angepaßte Verzahnungen23 ,24 ,25 , die ausschließlich mit einer Hälfte der Verzahnung27 des Hohlrades17 im Eingriff stehen, bezogen auf die Mittelebene M des Hohlrades, die der zuvor genannten winkelhalbierenden Ebene W entspricht. Das Zahnrad19 und das Zahnrad21 sind mit Abstand voneinander angeordnet. - Wenn das gezeigte Getriebe einer Leistungsverzweigung dienen soll, kann eines der Enden der Antriebswelle
12 dem Antrieb und das gegenüberliegende Ende der Antriebswelle12 dem Abtrieb dienen, während die Abtriebswelle15 ausschließlich dem Abtrieb dient. - In
3 sind gleiche Einzelheiten wie in2 mit gleichen Ziffern belegt. Auf die Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. Ähnlich der Ausführung nach1 hat das Hohlrad17'' eine doppelt innenkonische Verzahnung22'' , wodurch die Verzahnung der Zahnräder19' ,20'' ,21 einen Kegelwinkel hat. Die Zahnräder19 ,21 haben konische Flächen29 ,31 , die einen Spalt bilden. Das Zahnrad20' hat eine konische Fläche30 , die einen Spalt mit der Fläche31 bildet. - In
4 sind gleiche Einzelheiten wie in den1 und2 mit gleichen Bezugsziffern versehen. Auf die vorangehende Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. Die Verzahnung22 des Hohlrades17 entspricht der in1 , so daß die Verzahnungen23 ,24 ,25 der Zahnräder19 ,20 ,21 zu Geradverzahnungen entarten. - In
5 sind gleiche Einzelheiten wie in den vorangehenden Figuren mit gleichen Bezugsziffern belegt. Auf die Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. Wie in2 ist wiederum eine Geradverzahnung27' für das Hohlrad17 vorgesehen. Jedoch haben die Zahnräder19 ,21 abweichend von2 anstelle von Konusflächen Zusatzverzahnungen33 ,35 , mittels derer die Zahnräder19 ,21 zusätzlich unmittelbar in Eingriff kommen. Das Zahnrad20 kann eine solche Zusatzverzahnung nicht aufweisen, da es entgegen der Drehrichtung des Zahnrades21 dreht. - In
6 , deren beide Darstellungen nachstehend gemeinsam beschrieben werden, sind in einem Gehäuse11 eine Antriebswelle12 mit einer Achse A1 sowie rechtwinklig kreuzend dazu eine Abriebswelle15 mit einer Drehachse A2 gelagert. Die auf beiden Achsen A1, A2 senkrecht stehende Abstandslinie V ist ebenfalls bezeichnet. Die Antriebswelle12 weist zwei Zahnräder19 ,20 auf, die Abtriebswelle15 zwei Zahnräder21 ,22 . Diese haben Verzahnungen23 ,24 ,25 ,26 und rückwärtige Konusflächen29 ,30 ,31 ,32 . Die Schnittebene E, die senkrecht auf der Abstandslinie V steht, enthält die Drehachse A3 eines Hohlrades17 , dessen Verzahnung27 mit derjenigen der2 im wesentlichen übereinstimmt. Die Drehachse A3 steht senkrecht auf der winkelhalbierenden Ebene W des durch die Achsen A1, A2, projeziert auf die Ebene E, gebildeten Winkels. Die Ebene E entspricht der Zeichnungsebene der Darstellung a). Wie insbesondere in der Darstellung a zu sehen ist, kämen die Zahnräder19 ,20 ,21 ,22 nicht mit radial gegenüberliegenden Stellen des Hohlrades17 , sondern in zwei verschiedenen Ebenen an jeweils einander relativ nah benachbarten Stellen. Bezogen auf die Darstellung b liegen die Zahnräder19 ,20 der Antriebswelle12 unter der Ebene E und die gestrichelt dargestellten Zahnräder21 ,22 der Abtriebswelle15 oberhalb der Ebene E. Infolge der Bestückung der beiden Wellen12 ,15 mit jeweils zwei Zahnrädern19 ,20 /21 ,22 sind diese in vorteilhafter Weise auch unter Drehmoment axialkraftfrei, da sich die Zahnkräfte symmetrisch aufheben. -
- 11
- Gehäuse
- 12
- Antriebswelle
- 13
- Lagerung
- 14
- Lagerung
- 15
- Abtriebswelle
- 16
- Lagerung
- 17
- Hohlrad
- 18
- Lagerung
- 19
- Zahnrad
- 20
- Zahnrad
- 21
- Zahnrad
- 22
- Zahnrad
- 23
- Verzahnung
- 24
- Verzahnung
- 25
- Verzahnung
- 26
- Verzahnung
- 27
- Verzahnung
(
17 ) - 28
- Lager
- 29
- Konus
- 30
- Konus
- 31
- Konus
- 32
- Konus
- 33
- Zusatzverzahnung
- 35
- Zusatzverzahnung
Claims (20)
- Winkelgetriebe mit zwei antriebsgekoppelten Wellen (
12 ,15 ), deren Achsen A1, A2 sich unter einem Winkel schneiden, wobei auf jeder der Wellen (12 ,15 ) jeweils zumindest ein Zahnrad (19 ,20 ,21 ) fest angeordnet ist und ein Hohlrad (17 ) mit einer Drehachse A3 vorgesehen ist, wobei die Zahnräder (19 ,20 ,21 ) mit dem Hohlrad (17 ) im Eingriff sind. - Winkelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse A3 des Hohlrades (
17 ) in einer durch die Achsen A1, A2 der Wellen (12 ,15 ) aufgespannten Ebene liegt. - Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse A3 des Hohlrades (
17 ) senkrecht auf einer Winkelhalbierenden W des durch die Achsen A1, A2 der Wellen (12 ,15 ) aufgespannten Winkels steht. - Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen A1, A2 der Wellen (
12 ,15 ) sich unter einem rechten Winkel schneiden. - Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer der Wellen (
12 ) zwei Zahnräder (19 ,20 ) angeordnet sind. - Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eines der Zahnräder (
19 ,21 ) auf der Antriebswelle (12 ) und auf der Abtriebswelle (15 ) nach außen dachförmig verzahnt ist und diese mit jeweils einer ihrer Verzahnungshälften (33 ,35 ) unmittelbar miteinander und mit der anderen ihrer Verzahnungshälften (23 ,25 ) mit dem Hohlrad (17 ) in Eingriff sind. (4 ) - Winkelgetriebe mit zwei antriebsgekoppelten Wellen (
12 ,15 ), deren Achsen A1, A2 sich windschief kreuzen, wobei auf jeder der Wellen (12 ,15 ) jeweils zumindest ein Zahnrad (19 ,20 ,21 ,22 ) fest angeordnet ist und ein Hohlrad (17 ) mit einer Drehachse A3 vorgesehen ist, wobei die Zahnräder (19 ,20 ,21 ,22 ) mit dem Hohlrad (17 ) im Eingriff sind. (6 ) - Winkelgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse A3 des Hohlrades (
17 ) senkrecht auf der kürzesten Verbindungslinie V zwischen den Achsen A1, A2 der Wellen (12 ,15 ) steht. - Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse A3 des Hohlrades (
17 ) auf einer Winkelhalbierenden der Projektion der Achsen A1, A2 auf eine Ebene liegt, die senkrecht zur Verbindungslinie V zwischen den Achsen A1, A2 liegt und die Drehachse A3 enthält. - Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen A1, A2 der Wellen (
12 ,15 ) sich unter einem rechten Winkel kreuzen. (6 ) - Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der Wellen (
12 ) zwei Zahnräder (19 ,20 ) aufweist. - Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die andere der Wellen (
15 ) zwei Zahnräder (21 ,22 ) aufweist. - Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (
17 ) wellenlos auf seinem Zahnkranz außen gelagert ist. - Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (
19 ,21 ) auf den beiden Wellen (12 ,15 ) unterschiedlichen Durchmesser haben. - Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (
17 ) geradverzahnt ist. (1 ,2 ,5 ) - Winkelgetriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (
19 ,20 ,21 ,22 ) kegelig verzahnt sind. - Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (
17 ) nach innen dachförmig verzahnt ist. (3 ,4 ) - Winkelgetriebe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (
19 ,20 ,21 ) geradverzahnt sind. (3 ) - Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (
17 ) aus zwei zusammengefügten Ringen besteht. - Winkelgetriebe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verzahnungen der beiden Ringe ein Ringspalt gebildet ist.
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