DE112011102802T5

DE112011102802T5 - Geschmiedete Kegelzahnräder mit Evolventenabschnitt und reguliertem relativem Krümmungsradius

Info

Publication number: DE112011102802T5
Application number: DE201111102802
Authority: DE
Inventors: Dale K. Benedict; Yevsey Gutman
Original assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Current assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Priority date: 2010-08-24
Filing date: 2011-07-13
Publication date: 2013-06-27
Also published as: US20120048048A1; US20160160987A1; WO2012027027A3; US9267594B2; US10161495B2; WO2012027027A2

Abstract

Kämmende Kegelzahnräder beinhalten im Allgemeinen ein Ritzel mit einem Körper, das um eine Achse rotiert, und ein Seitenrad mit einem Körper, das um eine Achse rotiert, die die Achse des Ritzels schneidet. Ritzelzähne des Ritzels haben eine Seite, die eine Krümmung mit einem Evolventenabschnitt definiert, durch den eine Teilungslinie verläuft, und eine Parabolform zwischen den Ritzelzähnen. Seitenradzähne des Seitenrades haben eine Seite, die eine Krümmung mit einem Evolventenabschnitt definiert, durch den eine Teilungslinie verläuft, und eine Parabolform zwischen den Seitenradzähnen. Die Krümmungen an den Ritzel- und den Seitenradzähnen definieren kooperativ einen Abschnitt mit reguliertem relativem Krümmungsradius, ausgenommen dort, wo sich der Evolventenabschnitt befindet. Der Abschnitt mit reguliertem relativem Krümmungsradius definiert eine Summe von Krümmungsradiuswerten an einem Kontaktpunkt zwischen den Krümmungen der Ritzelzähne und der Seitenradzähne. Die Summe hat einen konstanten oder abnehmenden Wert.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 15. Juni 2011 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 13/160,801 und den Vorteil der am 24. August 2010 eingereichten provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 61/376,444 mit dem Titel „Controlled Relative Radius of Curvature Forged Bevel Gears With Involute Section”, deren Offenbarungen hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen sind.
GEBIET
Die vorliegenden Lehren beziehen sich auf geschmiedete kämmende Kegelzahnräder mit einem Abschnitt mit reguliertem relativem Krümmungsradius und einem Evolventenabschnitt.
HINTERGRUND
Stirnradzähne mit Evolventenprofil auf einem typischen Paar Parallelachsen-Antriebszahnräder haben eine reduzierte Empfindlichkeit gegenüber dem Zentrierabstand zwischen den parallelen Achsen. Die Kontaktbelastung der Stirnradzähne nimmt jedoch vom Teilkreis zum oberen und unteren Steg hin zu. Stirnradzähne am typischen Paar Parallelachsenzahnräder mit einem Abschnitt mit konstantem relativem Krümmungsradius haben eine relativ konstante Kontaktbelastung vom Teilkreis zum oberen Steg und zum unteren Steg hin, aber eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber dem Zentrierabstand der parallelen Achsen.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieser Abschnitt enthält eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und ist keine umfassende Offenbarung des vollen Umfangs oder aller Merkmale.
Die vorliegenden Lehren beinhalten allgemein kämmende Kegelzahnräder. Die kämmenden Kegelzahnräder beinhalten ein Ritzel mit einem Körper, das um eine Achse rotiert, und ein Seitenrad mit einem Körper, das um eine Achse rotiert, die die Achse des Ritzels schneidet. Ritzelzähne des Ritzels haben eine Seite, die eine Krümmung mit einem Evolventenabschnitt, durch den eine Teilungslinie verläuft, und eine Parabolform zwischen den Ritzelzähnen definiert. Seitenradzähne des Seitenrades haben eine Seite, die eine Krümmung mit einem Evolventenabschnitt, durch den eine Teilungslinie verläuft, und eine Parabolform zwischen den Seitenradzähnen definiert. Die Krümmungen an den Ritzel- und den Seitenradzähnen definieren kooperativ einen Abschnitt mit reguliertem relativem Krümmungsradius, ausgenommen dort, wo sich die Evolventenabschnitte befinden. Der Abschnitt mit reguliertem relativem Krümmungsradius definiert eine Summe von Krümmungsradiuswerten an einem Kontaktpunkt zwischen den Krümmungen der Ritzelzähne und der Seitenradzähne. Die Summe hat einen konstanten oder abnehmenden Wert.
Weitere mögliche Anwendungsbereiche gehen aus der hierin gegebenen Beschreibung hervor. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen lediglich zur Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Lehren nicht begrenzen.
ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm eines beispielhaften Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsstrang mit mehreren Differentialbaugruppen einschließlich kämmender Kegelzahnräder gemäß den vorliegenden Lehren.
2 ist ein Diagramm der kämmenden Kegelzahnräder mit Kontaktflächen mit einem Evolventenabschnitt innerhalb eines Abschnitts mit reguliertem relativem Krümmungsradius gemäß den vorliegenden Lehren.
3 ist ein Diagramm von kämmenden Zahnradzähnen an den Kegelzahnrädern von 2 gemäß den vorliegenden Lehren.
4 ist ein Diagramm einer Seite der Seitenradzähne von 2 mit dem Evolventenabschnitt entlang einer Teilungslinie innerhalb des Abschnitts mit reguliertem relativem Krümmungsradius gemäß den vorliegenden Lehren.
5 ist ein Diagramm einer zwischen den Seitenradzähnen von 2 ausgebildeten Parabolform gemäß den vorliegenden Lehren.
6 ist ein Diagramm einer Seite der Ritzelzähne mit dem Evolventenabschnitt entlang einer Teilungslinie innerhalb des Abschnitts mit reguliertem relativem Krümmungsradius gemäß den vorliegenden Lehren.
7 ist 5 ähnlich und zeigt eine Parabolform zwischen den Ritzelzähnen gemäß den vorliegenden Lehren.
8 ist ein Diagramm einer Querschnittsform der Krümmung des Ritzelzahns von 6.
9 ist ein Diagramm der Krümmungsradiuswerte, die den Orten auf der Form der Krümmung auf dem in 8 illustrierten Ritzelzahn entspricht.
10 ist ein Diagramm einer Querschnittsform der Krümmung des Seitenradzahns von 4.
11 ist ein Diagramm der Krümmungsradiuswerte, die den Orten auf der Form der Krümmung auf dem in 10 illustrierten Seitenradzahn entsprechen.
12 ist ein Diagramm einer Summe der Krümmungsradiuswerte in dem Abschnitt mit reguliertem relativem Krümmungsradius und in dem Evolventenabschnitt der kämmenden Kegelzahnräder in 2.
13 ist ein Diagramm eines Ritzels, das mit einem Schmiedegesenk gemäß den vorliegenden Lehren gebildet wurde.
14 ist ein Diagramm eines Seitenrads, das mit einem Schmiedegesenk gemäß den vorliegenden Lehren gebildet wurde.
15 ist ein Diagramm eines Schneidsystems, das ein Schneidprogramm zum Herstellen der Schmiedegesenke gemäß den vorliegenden Lehren bereitstellt.
16 ist ein Diagramm einer Querschnittsansicht durch einen oberen Steg der Seitenradzähne von 4 mit einer Kornstruktur, die durch den Schmiedevorgang gemäß den vorliegenden Lehren entsteht.
17 ist ein Diagramm einer Querschnittsansicht ähnlich 16 durch einen unteren Steg des Seitenrads von 4 gemäß den vorliegenden Lehren.
18 ist ein Diagramm einer Querschnittsansicht durch einen oberen Steg der Ritzelzähne von 6 mit einer Kornstruktur, die durch den Schmiedevorgang gemäß den vorliegenden Lehren entsteht.
19 ist ein Diagramm einer Querschnittsansicht ähnlich 18 durch einen unteren Steg der Ritzelzähne von 6 gemäß den vorliegenden Lehren.
20 ist ein Diagramm eines Verfahrens zur Herstellung von Schmiedegesenken mit einem Schneidprogramm zum Erzeugen von kämmenden Kegelzahnrädern mit dem Abschnitt mit reguliertem relativem Krümmungsradius und dem Evolventenabschnitt gemäß den vorliegenden Lehren.
21 ist ein Diagramm eines Verfahrens zum Schmieden der kämmenden Kegelzahnräder mit dem Abschnitt mit reguliertem relativem Krümmungsradius und dem Evolventenabschnitt gemäß den vorliegenden Lehren.
Entsprechende Bezugsziffern bezeichnen entsprechende Teile in den mehreren Zeichnungsansichten.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es werden nun beispielhafte Aspekte der vorliegenden Lehren ausführlicher mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen beschrieben.
Die zahlreichen Aspekte der vorliegenden Lehren betreffen Zahnradzahnprofile, die auf den Zahnradzähnen von kämmenden Kegelzahnrädern 10 implementiert werden können. Mit Bezug auf die 1, 2 und 3, können die kämmenden Kegelzahnräder 10 wenigstens ein Ritzel 12 und ein Seitenrad 14 beinhalten. Das Ritzel 12 hat Ritzelzähne 16 und das Seitenrad 14 hat Seitenradzähne 18. Die kämmenden Kegelzahnräder 10 können z. B. in einer oder mehreren Differentialbaugruppen 20 verwendet werden, die im Antriebsstrang 22 eines Kraftfahrzeugs 24 wie in 1 gezeigt verwendet werden können. Die kämmenden Kegelzahnräder 10 können z. B. auch in einem oder mehreren Getrieben eingesetzt werden, die ggf. im Antriebsstrang 22 zum Einsatz kommen können. Man wird im Hinblick auf die Offenbarung verstehen, dass die kämmenden Kegelzahnräder 10 in vielen Anwendungen eingesetzt werden können, wo die Drehkräfte durch sich schneidende Achsen übertragen werden.
Die Ritzelzähne 16 und die Seitenradzähne 18 können gerade Kegelzahnräder sein. In anderen Beispielen können die Ritzelzähne 16 und die Seitenradzähne 18 verschiedene Zahnradtypen mit sich schneidenden Achsen haben, z. B. spiralförmige Kegelzahnräder oder Zerol^® Kegelzahnräder, je nach deren Anwendung. Die Ritzel- und Seitenradzähne 16, 18 können auch Kreuzachsenzahnräder wie Hypoidkegelzahnräder haben. In den verschiedenen Anwendungen kann das Ritzel 12 auf einer Achse 26 rotieren, die eine Achse 28 schneidet, auf der das Seitenrad 14 rotiert. In anderen Beispielen können mehrere Ritzel oder mehrere Seitenräder oder beide verwendet werden. Die Beschreibung der kämmenden Zahnprofile und relativen Formen und Krümmungen der Ritzelzähne 16 oder der Seitenradzähne 18 oder beiden hierin kann auf alle Zahnradzähne 16, 18 am Ritzel 12 bzw. am Seitenrad 14 anwendbar sein, wenn nichts anderes angegeben ist.
Mit Bezug auf die 2, 3, 6 und 7 können die Ritzelzähne 16 am Ritzel 12 jeweils an einem unteren Steg 30 eines Ritzelkörpers 32 beginnen und an einem oberen Steg 34 enden. Mit Bezug auf einen Ritzelzahn 16 als Beispiel für alle, kann ein Ausgangsabschnitt 36 des Ritzelzahns 16 einen Rundungsabschnitt 38 und eine Parabolform aufweisen, die vom Rundungsabschnitt 38 zum nächsten konsekutiven Ritzelzahn 16a verläuft. Ein Flächenabschnitt 40 und ein Flankenabschnitt 42 können durch eine Teilungslinie 50 eines Teilungskegels 52 unterteilt werden, definierbar durch das Ritzel 12 und dadurch, wie es mit dem Seitenrad 14 kämmt.
Mit Bezug auf 3 kann ein Abstand 56 zwischen der Teilungslinie 50 und dem unteren Steg 30 einen Fußhöhenabschnitt 58 des Ritzelzahns 16 definieren. Ein Abstand 60 zwischen der Teilungslinie 50 und dem oberen Steg 34 kann einen Kopfhöhenabschnitt 62 des Ritzelzahns 16 definieren. Ein Abstand 64 kann eine Kreisteilung zwischen dem Punkt, an dem die Teilungslinie 50 auf der Seite 54 des Ritzelzahns 16 schneidet, und dem Punkt definieren, an dem die Teilungslinie 50 auf derselben Seite 54a des nächsten konsekutiven Ritzelzahns 16a schneidet. Ein Abstand 66 kann eine Kreisdicke definieren, wo die Teilungslinie 50 eine der Seiten 54b der Ritzelzähne 16 und ihre gegenüberliegende Seite 68 schneidet.
Mit Bezug auf die 2–5 können die Seitenradzähne 18 am Seitenrad 14 jeweils an einem unteren Steg 70 eines Seitenradkörpers 72 beginnen und an einem oberen Steg 74 enden. Mit Bezug auf einen Seitenradzahn 18 als Beispiel für alle, kann ein Ausgangsabschnitt 76 des Seitenradzahns 18 einen Rundungsabschnitt 78 und eine Parabolform aufweisen, die vom Rundungsabschnitt 78 zum nächsten konsekutiven Ritzelzahn 18a verläuft. Ein Flächenabschnitt 80 und ein Flankenabschnitt 82 können durch eine Teilungslinie 90 eines Teilungskegels 92 unterteilt werden, definierbar durch das Seitenrad 14 und dadurch, wie es mit dem Ritzel 12 kämmt.
Mit Bezug auf 3, kann ein Abstand 100 zwischen der Teilungslinie 90 und dem unteren Steg 70 einen Fußhöhenabschnitt 102 definieren und ein Abstand 104 zwischen der Teilungslinie 90 und dem oberen Steg 74 kann 'einen Kopfhöhenabschnitt 106 des Seitenradzahns 18 definieren. Ebenso kann ein Abstand 108 eine Kreisteilung des Seitenrads 14 zwischen dem Punkt, an dem die Teilungslinie 90 die Seite 94 der Seitenradzähne 18 schneidet, und dem Punkt definieren, an dem sie dieselbe Seite 94a auf dem nächsten konsekutiven Seitenradzahn 18a schneidet. Ein Abstand 110 kann eine Kreisdicke definieren, wo die Teilungslinie 90 des Teilungskegels 92 die Seite 94 des Seitenradzahns 18 und seine gegenüberliegende Seite 96 schneidet. Man wird im Hinblick auf die Offenbarung verstehen, dass die kämmenden Kegelzahnräder 10 mit einem relativ kurzen Kopfhöhenabschnitt 106 auf dem Seitenrad 14 und einem relativ langen Kopfhöhenabschnitt 62 auf dem Ritzel 12 verwendet werden kann, was sich in Kraftfahrzeuganwendungen als nützlich erweist, um beispielsweise die Haltbarkeit der Antriebsstrangkomponenten zu verbessern. Die kämmenden Kegelzahnräder 10 können auch mit gleichgroßen Kopfhöhenabschnitten 62, 106 oder mit anderen spezifischen Kombinationen von Kopf- und Fußhöhenabschnittsmaßen verwendet werden.
Mit Bezug auf 6 kann ein Zehenabschnitt 120 am Ritzelzahn 16 eine konturierte Kante 122 haben. Ein Fersenabschnitt 124 am Ritzelzahn 16 kann ebenfalls eine konturierte Kante 126 haben. In diesem Beispiel kann die konturierte Kante 126 zwei nicht parallele Flächen zwischen dem oberen Steg 34 und dem unteren Steg 30 aufweisen. In dieser Anordnung kann ein Abstand 128 zwischen dem Zehenabschnitt 120 und dem Fersenabschnitt 124 in der Nähe des oberen Stegs 34 kürzer sein als ein Abstand 130 in der Nähe des unteren Stegs 30. Gemäß 4 kann ein Zehenabschnitt 132 am Seitenradzahn 18 eine konturierte Kante 134 haben. Ein Fersenabschnitt 136 am Seitenradzahn 18 kann ebenfalls eine konturierte Kante 138 haben, so dass ein Abstand 140 zwischen dem Zehenabschnitt 132 und dem Fersenabschnitt 136 in der Nähe des oberen Stegs 74 kürzer sein kann als ein Abschnitt 142 in der Nähe des unteren Stegs 70. Die Ritzelzähne 16 und die Seitenradzähne 18 können eine trapezartige Form haben.
Mit Bezug auf die 3 und 6, kann der Ausgangsabschnitt 36 des Ritzelzahns 16 einen Zehenkernabschnitt 144 definieren. Die konturierte Kante 122 kann zwischen dem oberen Steg 34 und dem Zehenkernabschnitt 144 angeordnet sein. Am Fersenabschnitt 124 kann der Ausgangsabschnitt 36 des Ritzelzahns 16 einen Fersenkernabschnitt 146 definieren, der zwischen dem oberen Steg 34 und dem unteren Steg 30 angeordnet sein kann. Der Zehenkernabschnitt 144 und der Fersenkernabschnitt 146 können jeweils eine flache Außendurchmesserfläche auf dem Körper 32 des Ritzels 12 bilden. Am Zehenabschnitt 132 kann der Ausgangsabschnitt 36 des Seitenradzahns 18 einen Zehenkernabschnitt 148 zwischen dem oberen Steg 74 und dem unteren Steg 70 definieren. Am Fersenabschnitt 136 kann der Ausgangsabschnitt 36 einen Fersenkernabschnitt definieren, der zwischen dem oberen Steg 74 und dem unteren Steg 70 angeordnet ist. Der Zehenkernabschnitt 148 und der Fersenkernabschnitt 150 können jeweils eine flache Außendurchmesserfläche auf dem Körper 72 des Seitenrads 14 bilden. In einigen Beispielen kann die Form der Ritzelzähne 16 und der Seitenradzähne 18 so konfiguriert sein, dass sie in ein Gehäuse bestimmter Antriebsstrangkomponenten passen.
Gemäß den 4 und 6 können ein oder mehrere der konturierten Kanten 122, 126, 134, 138 eine allgemein planare Fläche bilden, die transversal zum oberen Steg 34, 74 angeordnet sein kann. In anderen Beispielen können ein oder mehrere der konturierten Kanten 122, 126, 134, 138 wenigstens mit einer kreisförmigen oder kegelförmigen Fläche konfiguriert sein. Jede der konturierten Kanten 122, 126, 134, 138 kann auch so konfiguriert sein, dass sie jeweils einen Winkel 152, 154, 156, 158 mit den oberen Stegen 34, 74 bilden. Ein oder mehrere der Winkel 152, 154, 156, 158 können einen Wert von weniger als 90 Grad haben.
Mit Bezug auf die 6–9, kann die Seite 54 des Ritzelzahns 16 eine Kontaktfläche 160 mit einer Krümmung 162 definieren. Die Kontaktfläche 160 kann entlang der durch das Ritzel 12 definierten Teilungslinie 50 in den Flächenabschnitt 40 und den Flankenabschnitt 42 verlaufen. Die Seite 54 des Ritzelzahns 16 kann auch eine mittlere Höhe 164 (d. h. eine Mittenhöhe) definieren. In diesem Beispiel kann die mittlere Höhe 164 über der Teilungslinie 50 und somit zwischen der Teilungslinie 50 und dem oberen Steg 34 liegen.
Die Krümmung 162 in der Kontaktfläche 160 kann ein Abschnitt 166 mit reguliertem relativem Krümmungsradius definieren. Innerhalb des Abschnitts 166 mit reguliertem relativem Krümmungsradius kann die Krümmung 162 einen Krümmungsradius-Mindestwert am nächsten an der Teilungslinie 50 definieren, aber der Wert des Krümmungsradius kann zum oberen Steg 34 hin und durch die mittlere Höhe 164 des Ritzelzahns 16 zunehmen. Der Wert des Krümmungsradius kann auch zum unteren Steg 30 hin zunehmen. Man wird im Hinblick auf die Offenbarung verstehen, dass die Kontaktfläche 160 auf dem Ritzelzahn 16 den Abschnitt 166 mit reguliertem relativem Krümmungsradius beim Kämmen mit dem Seitenradzahn 18 mit einem ähnlichen hierin beschriebenen Abschnitt mit reguliertem relativem Krümmungsradius (d. h. ein Konjugat) herstellen kann.
Die Kontaktfläche 160 auf der Seite 54 der Ritzelzähne 16 kann auch ein Evolventenabschnitt 170 aufweisen. Innerhalb eines Abschnitts der Krümmung 162, der den Evolventenabschnitt 170 definiert, kann die Krümmung 162 einen Krümmungsradius-Mindestwert am nächsten am unteren Steg 30 definieren. Der Krümmungsradiuswert kann zum oberen Steg 34 hin zunehmen, wo der Evolventenabschnitt 170 endet und der Krümmungsradiuswert auf seinem Maximum sein kann. Die Teilungslinie 50 kann durch den Evolventenabschnitt 170 auf der Kontaktfläche 160 verlaufen.
In einigen Beispielen kann der Evolventenabschnitt 170 so konfiguriert sein, dass er entlang der Teilungslinie 50 in den Flächenabschnitt 40 verläuft, er kann aber vor dem Erreichen der mittleren Höhe 164 enden. Der Evolventenabschnitt 170 kann auch jenseits der mittleren Höhe 164 oder der Teilungslinie 50 oder beiden enden. Ferner kann der Evolventenabschnitt 170 vor der mittleren Höhe 164 oder der Teilungslinie 50 oder beiden enden. Man wird im Hinblick auf die Offenbarung verstehen, dass der Evolventenabschnitt 170 auch so konfiguriert sein kann, dass er eine Form hat, die entlang der Krümmung 162 in der Richtung zwischen dem unteren Steg 30 und dem oberen Steg 34 oder zwischen dem Zehenabschnitt 120 und dem Fersenabschnitt 124 oder beiden variiert.
Gemäß den 10 und 11 kann die Seite 94 des Seitenradzahns 18 eine Kontaktfläche 180 mit einer Krümmung 182 definieren. Die Kontaktfläche 180 kann entlang der vom Seitenrad 14 definierten Teilungslinie 90 in den Flächenabschnitt 80 und den Flankenabschnitt 82 verlaufen. Die Seite 94 der Seitenradzähne 18 kann auch eine mittlere Höhe 184 (d. h. die Mittenhöhe) definieren. In diesem Beispiel kann die mittlere Höhe 164 unterhalb der Teilungslinie 90 und somit zwischen der Teilungslinie 90 und dem unteren Steg 70 liegen.
Die Krümmung 182 in der Kontaktfläche 180 kann einen Abschnitt 186 mit reguliertem relativem Krümmungsradius definieren. Innerhalb des Abschnitts 186 mit reguliertem relativem Krümmungsradius kann die Krümmung 182 einen Krümmungsradius-Mindestwert am nächsten an der Teilungslinie 90 definieren, aber der Wert des Krümmungsradius kann zum oberen Steg 74 des Seitenradzahns 18 hin zunehmen. Die Krümmung 182 kann auch eine Zunahme des Krümmungsradiuswerts zum unteren Steg 70 des Seitenradzahns 18 hin durch die mittlere Höhe 184 definieren. Man wird im Hinblick auf die Offenbarung verstehen, dass die Kontaktflächen 160, 180 einen Abschnitt 188 mit relativem Krümmungsradius erzeugen können, der sich aus den Abschnitten 166, 186 mit relativem Krümmungsradius zusammensetzt, wenn das Ritzel 12 mit dem Seitenrad 14 kämmt.
Die Kontaktfläche 180 auf der Seite 94 der Seitenradzähne 18 kann auch ein Evolventenabschnitt 190 beinhalten. In dem Evolventenabschnitt 190 kann die Krümmung 182 einen Krümmungsradius-Mindestwert am nächsten am unteren Steg 70 definieren, der zu einem Höchstwert am nächsten am oberen Steg 74 des Seitenradzahns 18 hin zunehmen kann. Die Teilungslinie 90 verläuft durch den Evolventenabschnitt 190 auf der Kontaktfläche 180.
Der Evolventenabschnitt 190 kann so konfiguriert sein, dass er entlang der Teilungslinie 90 in den Flankenabschnitt 82 verläuft, aber vor dem Erreichen der mittleren Höhe 184 endet. Der Evolventenabschnitt 190 kann auch jenseits der mittleren Höhe 184 oder der Teilungslinie 90 oder beiden enden. Außerdem kann der Evolventenabschnitt 190 auch vor der mittleren Höhe 184 oder der Teilungslinie 90 oder beiden enden. Man wird im Hinblick auf die Offenbarung verstehen, dass der Evolventenabschnitt 190 auch so konfiguriert sein kann, dass sie eine Form hat, die entlang der Krümmung 182 in der Richtung zwischen dem unteren Steg 70 und dem oberen Steg 74 oder zwischen dem Zehenabschnitt 132 und dem Fersenabschnitt 136 oder beiden variiert.
Gemäß den 2, 3, 4, 6 und 12 können die Kontaktflächen 160, 180 zusammenwirken, um eine Wirkungsbahn 192 zu bilden, wenn das Ritzel 12 mit dem Seitenrad 14 kämmt. An einer Teilungsstelle 194, an der die Zahnräder 12, 14 ineinander greifen können, kann der Evolventenabschnitt 170 auf der Teilungslinie 50 mit dem Evolventenabschnitt 190 auf der Teilungslinie 90 kämmen. Wenn die Zahnräder 12, 14 weiter rotieren, dann kann der Abschnitt 166 mit reguliertem relativem Krümmungsradius auf dem Ritzel 12 auf den Abschnitt 186 mit reguliertem relativem Krümmungsradius auf dem Seitenrad 14 treffen und damit in Eingriff kommen und den Abschnitt 188 mit reguliertem relativem Krümmungsradius auf den kämmenden Kegelzahnrädern 10 bilden.
Im Hinblick auf das oben Gesagte illustriert 12 den relativen Krümmungsradius (d. h. die Summe aller Krümmungen 162, 182), während die Zahnradzähne 16, 18 durch ihren Eingriff miteinander rollen. Da gezeigt werden kann, dass der relative Krümmungsradius proportional zu der von den Zahnradzähnen 16, 18 erfahrenen Kontaktbelastung ist, nimmt die Kontaktbelastung nicht zu (d. h. bleibt konstant oder nimmt ab), wenn sich der Kontakt zwischen den Zahnradzähnen 16, 18 von der Teilungslinie 50, 90 weg bewegt. Im Gegensatz dazu erfahren Zahnradzähne, die beide ein Evolventenprofil haben, erhöhte Kontaktbelastungen, wenn sich der Kontakt zwischen den Zahnradzähnen von ihren jeweiligen Teilungslinien weg bewegt.
Während sich die Zahnräder 12, 14 vom Teilungspunkt 194 an den Teilungslinien 50, 90 weg drehen, kann ein Wert des relativen Krümmungsradius an einem Kontaktpunkt (d. h. wo sich die Krümmungen 162, 182 berühren) bis zu einem Übergang 196 aus den Evolventenabschnitten 170, 190 in den Abschnitt 188 mit reguliertem relativem Krümmungsradius hinein zunehmen, wie in 12 illustriert ist. Vom Übergang 196 aus kann der Wert des relativen Krümmungsradius abnehmen.
In anderen Beispielen kann der Wert des relativen Krümmungsradius nach dem Übergang 196 nahezu konstant bleiben oder abnehmen. Man wird im Hinblick auf die Offenbarung verstehen, dass der Wert des regulierten relativen Krümmungsradius (d. h. CRRC) gleich der Summe aus dem Wert des Krümmungsradius der Ritzelzähne (d. h. 1/R_P) und dem Wert des Krümmungsradius der Seitenradzähne (d. h. 1/R_S) an einem Kontaktpunkt ist. In dieser Hinsicht kann man den Krümmungsradius als den Kehrwert der Krümmung des Zahnrades definieren. Wie in der Gleichung unten gezeigt ist, kann der Wert des regulierten relativen Krümmungsradius (d. h. CRRC) der kämmenden Kegelzahnräder 10 daher abnehmen, wenn sich der Kontaktpunkt durch die Abschnitte 166, 186 mit reguliertem relativem Krümmungsradius bewegt, und kann zunehmen, wenn sich der Kontaktpunkt wie in 12 gezeigt durch die Evolventenabschnitte 170, 190 bewegt.
Man wird im Hinblick auf die Offenbarung verstehen, dass mit Hilfe eines computergesteuerten Schneidens der Schmiedegesenke zum Herstellen des Ritzels 12 und des Seitenrades 14 die Krümmungen 162, 182 so eingestellt werden können, dass ein konstanter oder abnehmender Wert des relativen Krümmungsradius in Abschnitten 166, 186 mit relativem Krümmungsradius der kämmenden Kegelzahnräder 10 außerhalb der Evolventenabschnitte 170, 190 erzeugt wird. In dieser Hinsicht kann die Wirkungsbahn 192 der kämmenden Kegelzahnräder 10 variabel sein, im Gegensatz zu einer festen Wirkungsbahn, die durch kämmende Zahnräder definiert werden kann, die beide ein Evolventenprofil haben.
Man wird im Hinblick auf die Offenbarung verstehen, dass die Abschnitte 166, 186 mit reguliertem relativem Krümmungsradius aufgrund von Konstruktionstoleranzen der kämmenden Kegelzahnräder 10 geringfügig variieren kann. In dieser Hinsicht kann der Abschnitt 188 mit reguliertem relativem Krümmungsradius (d. h. die kämmende Kombination der Abschnitte 166, 186 mit relativem Krümmungsradius) so definiert werden, dass sie Änderungen der Wertedifferenzen der beiden Krümmungsradien aufgrund des akzeptablen Herstellungstoleranzbereichs für die Anwendung einschließen. Trotzdem kann der Wert des relativen Krümmungsradius über die Kontaktflächen 160, 180 zu den oberen Stegen 34, 74 und den unteren Stegen 30, 70 hin abnehmen, mit Ausnahme der Evolventenabschnitte 170, 190.
Man wird im Hinblick auf die Offenbarung verstehen, dass die Ritzel- und die Seitenradzähne 16, 18 mit einer oder mehreren Profilmodifikationen konfiguriert werden können, um Verformungen der Zahnradzähne 16, 18 aufzunehmen, wenn diese sich unter Last befinden. So kann beispielsweise die Krümmung 162, 182 so konfiguriert werden, dass sie auf der Seite 54, 94 der Ritzel- und Seitenradzähne 16, 18 in einer Zwischenform ausgebildet ist. Wenn sich die Zahnradzähne 16, 18 unter Last verformen, dann können die Krümmungen 162, 182 von der Zwischenform in eine gewünschte vorbestimmte Konfiguration (d. h. eine Endform) verformt werden. Darüber hinaus können Vorderkanten (z. B. die Seite 54, 94) der Ritzel- und Seitenradzähne 16, 18 speziell verkleinert werden, um das Übergreifen des unmittelbar vorhergehenden Zahnradzahns aufzunehmen, wenn sich die Zahnradzähne 16, 18 unter Last biegen. In dieser Hinsicht wird die Kreisdicke (z. B. der Abstand 66, 110) reduziert, aber nur von der Vorderkantenseite 54, 94, und daher kann eine zweckmäßige Asymmetrie in die Zahnradzähne 16, 18 eingeführt werden.
Gemäß den 3, 5 und 7 kann eine Parabolform 200 vom Rundungsabschnitt 78 am Seitenradzahn 18 ausgehen. Die Parabolform 200 kann einen Boden 202 und Enden 204, 206 aufweisen, die zu dem Rundungsabschnitt 78 konturiert sind. Die Abstände zwischen dem Boden 202 und den Enden 204, 206 können an die Kontaktfläche 160 und einen Abstand zwischen dem oberen Steg 34 und einem Anfang der Kontaktfläche 160 an den Ritzelzähnen 16 angepasst werden. Eine Parabolform 210 kann vom Rundungsabschnitt 38 am Ritzelzahn 16 ausgehen. Die Parabolform 210 kann einen Boden 212 und Enden 214, 216 aufweisen, die zu dem Rundungsabschnitt 38 konturiert sind. Die Abstände zwischen dem Boden 212 und den Enden 214, 216 können an die Kontaktfläche 160 und einen Abstand zwischen dem oberen Steg 74 und einem Anfang der Kontaktfläche 180 an den Seitenradzähnen 18 angepasst werden. Die Böden 202, 212 der Parabolformen 200, 210 können zwischen den Enden 204, 206, 214, 216 zentriert oder zu einem entsprechenden Zahnradzahn hin abgeschrägt sein. Es kann gezeigt werden, dass die Parabolform 200, 210 den Krümmungsradius in der Nähe des Ausgangsabschnitts 36, 76 jeweils der Zahnradzähne 16, 18 an einer Stelle mit relativ hoher Biegebelastung maximiert. Es kann gezeigt werden, dass dadurch lokale Biegebelastungen relativ reduziert werden, Es kann gezeigt werden, dass, wenn die Zahnradzähne 16, 18 die Abschnitte 166, 186 mit reguliertem relativem Krümmungsradius jeweils zusammen mit den Evolventenabschnitten 170, 190 benutzen, die kämmenden Kegelzahnräder 10 eine reduzierte Empfindlichkeit gegenüber dem Abstand zwischen den sich schneidenden Achsen 26, 28 haben (2).
Da die Krümmungen 162, 182 an den Zahnradzähnen 16, 18 mit einem Schmiedevorgang implementiert werden, kann gezeigt werden, dass ein Hinterschneiden der Zahnradzähne 16, 18 entfallen kann, während die Rundungsabschnitte 38, 78 mit der Parabolform 200, 210 weiterhin implementiert werden. Durch das Entfallen des Hinterschneidens können die Zahnradzähne 16, 18 gröber und höher ausgelegt werden, so dass sich eine relativ höhere Kreisdicke und relativ höhere Kontaktverhältnisse ergeben können. Es kann gezeigt werden, dass die Abschnitte 166, 186 mit reguliertem relativem Krümmungsradius eine nahezu konstante Kontaktbelastung durch die Wirkungsbahn 192 an den Zahnradzähnen 16, 18 ergeben. Durch das Entfallen des Hinterschneidens, die Implementierung von höheren und gröberen Zahnradzähnen oder die relative Reduzierung von Biegebelastungen oder beides kann gezeigt werden, dass die kämmenden Kegelzahnräder 10 eine relativ erhöhte Leistungsdichte haben, so dass mehr Drehmoment mit weniger Getriebezähnen übertragen werden kann.
Gemäß den 13, 14 und 15 können das Ritzel 12 und das Seitenrad 14 mit einem Schmiedeverfahren 250 gefertigt werden. Das Schmiedeverfahren 250 kann ein programmierbares Steuersystem 252 beinhalten, um ein Schneidprogramm 254 zu erzeugen. Das Schneidprogramm 254 kann zum Herstellen von einem oder mehreren Schmiedegesenken 256 zum Bilden des Ritzels 12 und von einem oder mehreren Schmiedegesenken 258 zum Bilden des Seitenrads 14 konfiguriert werden.
Die Schmiedegesenke 256, 258 können mit einem oder mehreren Schneidsystemen 260 hergestellt werden. In einem Beispiel können die Schneidsysteme 260 eine oder mehrere digital gesteuerte Fräser (z. B. 260a, 260b) oder andere geeignete computergesteuerte Schneidsysteme 260 beinhalten. Die Schneidsysteme 260 können einen computergeführten Kugelfräs-Cutter verwenden, der die Schmiedegesenke 256, 258 schneiden kann. Man wird im Hinblick auf die Offenbarung verstehen, dass die Seiten 54, 94 der Zahnradzähne 16, 18 von Punkt zu Punkt per Hand, aber nicht mit einem automatisierten kontinuierlichen Schneidbetrieb wie Abwalzfräsen gebildet werden können.
Die Schneidsysteme 260 können mehrere Oberflächen 262 an den ein oder mehreren Schmiedegesenken 256 schneiden (d. h. Material davon abheben), die zum Bilden des Ritzelzahns 16 verwendet werden können. Das Schneidsystem 260 kann auch mehrere Oberflächen 264 auf den ein oder mehreren Schmiedegesenken 258 formen, die zum Erzeugen des Seitenrads 14 verwendet werden können. Die Schmiedegesenke 256, 258 können so konfiguriert werden, dass sie die Abschnitte 166, 186 mit reguliertem relativem Krümmungsradius und die Evolventenabschnitte 170, 190 in den Krümmungen 162, 182 jeweils an den Zahnradzähnen 16, 18 erzeugen, wie in den 8–11 gezeigt ist. Man wird im Hinblick auf die Offenbarung verstehen, dass die Krümmungen 162, 182 an den Zahnradzähnen 16, 18 mit manuellen Punkt-zu-Punkt-Schneidvorgängen implementiert werden können, aber dabei kann gezeigt werden, dass dies eine kontinuierliche Umpositionierung des Schneidkopfes und Hinterschneidungen erfordert. Dabei wird man aber im Hinblick auf die Offenbarung verstehen, dass gezeigt werden kann, dass der Schmiedevorgang 250 einen oder mehrere relativ effiziente Produktionsprozesse ermöglichen kann, die zum Massenproduktionsschmieden der Zahnräder 12, 14 benutzt werden können.
Die 16 und 17 zeigen eine Kornstruktur 300 in einer Querschnittsansicht der Seitenradzähne 18, die entlang der Achse 28 (2) des Seitenrads 14 geschnitten ist. Die Linien 302 der Kornstruktur 300 können in einer relativ konzentrischen Formation um die Achse 28 strahlen. Die Linien 302 können der sich ändernden Gestalt der Seitenradzähne 18 folgen, während diese in dem Schmiedevorgang geformt werden. Im Gegensatz zu einem geschnittenen Zahnrad, bei dem die Kornstruktur durch den Schneidvorgang unterbrochen wird (d. h. das Korn wird geschnitten) und bei dem Imperfektionen auf der Oberfläche der Zahnräder zurückbleiben, bewirkt der Schmiedevorgang, dass die Konturen 304 der Linien 302 der Kornstruktur 300 der Form des geschmiedeten Materials folgen.
Während des Schmiedevorgangs kann das Material entlang der Linien 302 der Kornstruktur 300 fließen, während die Kornstruktur 300 beim Schmiedevorgang komprimiert wird. In 17, wo die Querschnittsansicht am unteren Steg 70 der Seitenradzähne 18 genommen wurde, ist die Kornstruktur 300 relativ zu der Querschnittsansicht am oberen Steg 74 der Seitenradzähne 18 in 16 komprimierter, wo die Kornstruktur 300 in den Seitenradzahn 18 verläuft. Die Linien 302 der Kornstruktur 300 können jedoch trotzdem zumindest teilweise parallel zu den Oberflächen des Zahnprofils im Ausgangsabschnitt 76 und entlang dem oberen Steg 74 liegen.
Die 17 und 18 zeigen eine Kornstruktur 320 in einer Querschnittsansicht der Ritzelzähne 16 im Schnitt entlang der Achse 26 (2) des Ritzels 12. Die Linien 322 der Kornstruktur 320 können in einer relativ konzentrischen Formation um die Achse 26 strahlen. Die Linien 322 können der sich ändernden Form der Ritzelzähne 16 folgen, während diese beim Schmiedevorgang geformt werden. Zu diesem Zweck bewirkt der Schmiedevorgang, dass die Konturen 324 der Linien 322 der Kornstruktur 320 der Form des geschmiedeten Materials folgen.
Während des Schmiedevorgangs kann das Material entlang den Linien 322 der Kornstruktur 320 fließen, während die Kornstruktur 320 beim Schmiedevorgang komprimiert wird. In 19, wo die Querschnittsansicht am unteren Steg 30 der Ritzelzähne 16 aufgenommen wurde, ist die Kornstruktur 320 relativ zu der Querschnittsansicht am oberen Steg 34 der Ritzelzähne 16 in 18 komprimierter, wo die Kornstruktur 320 in den Ritzelzahn 16 verläuft. Die Linien 322 der Kornstruktur 320 können jedoch trotzdem zumindest teilweise parallel zu den Oberflächen des Zahnprofils im Ausgangsabschnitt 36 und entlang dem oberen Steg 34 liegen.
Mit Bezug auf 20 beinhalten die vorliegenden Lehren ein beispielhaftes Verfahren 400 zur Herstellung der ein oder mehreren Schmiedegesenke 256, 258, um die kämmenden Kegelzahnräder 10 gemäß den vorliegenden Lehren zu erzeugen. Im Kasten 402 kann das Verfahren 400 das Programmieren des Steuersystems 252 beinhalten, das zum Erstellen des Schneidprogramms 254 verwendet werden kann. Das Schneidprogramm 254 kann beispielsweise auf einer oder mehreren computergesteuerten Schneidmaschinen abgearbeitet werden, um das Schmiedegesenk 256 herzustellen, das für das Ritzel 12 verwendet werden kann. In einem Beispiel kann der Kugelfräs-Cutter zum Schneiden des Schmiedegesenks 256 auf der Basis des Schneidprogramms 254 verwendet werden. Im Kasten 404 kann das Verfahren 400 das Programmieren des Steuersystems 252 beinhalten, um das Schneidprogramm 254 für das Schmiedegesenk 258 zu erstellen, das zum Formen des Seitenrads 14 konfiguriert ist. Das Schneidsystem 260 kann das Schneidprogramm 254 beim Einsatz von computergesteuerten Cuttern wie z. B. dem Kugelfräs-Cutter verwenden, der zum Schneiden der mehreren Flächen 262 auf dem Schmiedegesenk 258 verwendet werden kann.
Im Kasten 406 kann das Verfahren 400 das Schneiden der mehreren Flächen 262 des Schmiedegesenks 256 für das Ritzel 12 mit dem Schneidsystem 260 beinhalten. Die Flächen 262 auf dem Schmiedegesenk 256 für das Ritzel 12 können zum Formen der Krümmung 162 auf der Seite 54 der Ritzelzähne 16 konfiguriert werden. Die Krümmung 162 kann mit dem Schmiedevorgang 250 geformt werden, so dass sie den Krümmungsradius-Mindestwert am nächsten an der Teilungslinie 50 des Ritzelzahns 16 und einen zunehmenden Krümmungsradiuswert zum oberen Steg 34 und zum unteren Steg 30 des Ritzelzahns 16 hin beinhaltet.
Im Kasten 408 kann das Verfahren 400 das Schneiden der mehreren Flächen 264 am Schmiedegesenk 258 für das Seitenrad 14 mit dem Schneidprogramm 254 beinhalten. Die mehreren Flächen 264 am Schmiedegesenk 258 für das Seitenrad 14 können so konfiguriert sein, dass die Krümmung 182 auf der Seite 94 der Seitenradzähne 18 gebildet wird. Das Schmiedegesenk 258 kann den Abschnitt 166 mit reguliertem relativem Krümmungsradius bilden. Die Krümmung 182 auf der Seite 94 des Seitenradzahns 18 kann daher den Krümmungsradius-Mindestwert am nächsten an der Teilungslinie 90 des Seitenradzahns 18 und einen zunehmenden Krümmungsradiuswert zum oberen Steg 74 und zum unteren Steg 70 des Seitenradzahns 18 hin beinhalten.
Im Kasten 410 kann das Verfahren 400 das Schneiden der mehreren Flächen 262 am Schmiedegesenk 256 für das Ritzel 12 beinhalten, so dass das Schmiedegesenk 256 so konfiguriert werden kann, dass es den Evolventenabschnitt 170 an der Krümmung 162 des Ritzelzahns 16 erzeugt. Der Evolventenabschnitt 170 kann innerhalb (d. h. Unterbrechung) des Abschnitts 166 mit reguliertem relativem Krümmungsradius angeordnet sein. Innerhalb des Evolventenabschnitts 170 kann der Krümmungsradius-Mindestwert am nächsten am unteren Steg 30 sein, und der Krümmungsradiuswert kann zum oberen Steg 34 hin zunehmen.
Im Kasten 412 kann das Verfahren 400 das Schneiden der mehreren Flächen 264 auf dem Schmiedegesenk 258 für das Seitenrad 14 beinhalten. Die Flächen 264 können so konfiguriert sein, dass der Evolventenabschnitt 190 an der Krümmung 182 des Seitenradzahns 18 entsteht. Der Evolventenabschnitt 190 kann innerhalb (d. h. Unterbrechung) des Abschnitts 186 mit reguliertem relativem Krümmungsradius angeordnet sein. Innerhalb des Evolventenabschnitts 190 kann der Krümmungsradius-Mindestwert am nächsten am oberen Steg 70 sein und der Krümmungsradiuswert kann zum oberen Steg 74 hin zunehmen. Im Kasten 414 kann das Verfahren 400 das Schneiden der mehreren Flächen 262 beinhalten, so dass sie den Rundungsabschnitt 38 und die Parabolform zwischen den Ritzelzähnen 16 aufweisen. Im Kasten 416 kann das Verfahren 400 das Schneiden der mehreren Flächen 264 beinhalten, so dass sie den Rundungsabschnitt 78 und die Parabolform zwischen den Seitenradzähnen aufweisen. Am Kasten 416 endet das Verfahren 400.
Gemäß 19 beinhalten die vorliegenden Lehren allgemein ein Verfahren 450 zum Schmieden der kämmenden Kegelzahnräder 10. Im Kasten 452 beinhaltet das Verfahren 450 das Bilden des Ritzels 12 mit den Ritzelzähnen 16 mittels des Schmiedegesenks 256 zum Bewegen von Material des Ritzelkörpers 32 und zum Erzeugen der Krümmung 162 auf der Seite 54 des Ritzelzahns 16. Die Krümmung 162 kann einen Krümmungsradius-Mindestwert in der Nähe der Teilungslinie 50 des Ritzelzahns 16 und einen zunehmenden Krümmungsradiuswert zum oberen Steg 34 und zum unteren Steg 30 des Ritzelzahns 16 hin aufweisen.
Im Kasten 454 beinhaltet das Verfahren 450 auch das Bilden des Seitenrads 14 mit den Seitenradzähnen 18 mittels des Schmiedegesenks 258 zum Entfernen von Material des Seitenradkörpers 72 und zum Erzeugen der Krümmung 182 auf der Seite 94 des Seitenradzahns 18. Die Krümmung 182 kann den Krümmungsradius-Mindestwert in der Nähe der Teilungslinie 50 des Ritzelzahns 16 und einen zunehmenden Krümmungsradiuswert zum oberen Steg 74 und zum unteren Steg 70 des Seitenradzahns 18 hin aufweisen.
Im Kasten 456 beinhaltet das Verfahren das Formen eines Evolventenabschnitts 170 auf der Krümmung 162 der Ritzelzähne 16. Der Evolventenabschnitt 170 wird mit dem Schmiedegesenk 256 so gebildet, dass er einen Krümmungsradius-Mindestwert in dem Evolventenabschnitt 170 am nächsten am unteren Steg 30 hat. Der Wert des Krümmungsradius in dem Evolventenabschnitt 170 nimmt zum oberen Steg 34 hin zu. Im Kasten 458 beinhaltet das Verfahren das Formen des Evolventenabschnitts 190 auf der Krümmung 182 mit dem Schmiedegesenk 258 auf den Seitenradzähnen 18. Der Evolventenabschnitt 190 wird innerhalb (d. h. Unterbrechungen) des Abschnitts 186 mit reguliertem relativem Krümmungsradius geformt. Innerhalb des Evolventenabschnitts 190 ist der Krümmungsradius-Mindestwert am nächsten am unteren Steg 70, und der Krümmungsradiuswert nimmt zum oberen Steg 74 hin zu.
Im Kasten 460 beinhaltet das Verfahren das Kämmen des Ritzels 12 mit dem Seitenrad 14 zum Erzeugen einer Wirkungsbahn 192. Es kann gezeigt werden, dass der Wert des relativen Krümmungsradius an einem Kontaktpunkt entlang der Wirkungsbahn 192, wo die kämmenden Kegelzahnräder 10 ineinander greifen, für das Ritzel 12 und das Seitenrad 14 konstant ist oder abnimmt, ausgenommen an der Stelle, wo der Evolventenabschnitt 170, 190 an der Krümmung 162, 182 des Ritzels 12 oder des Seitenrads 14 oder beide enthalten sind, Am Kasten 460 endet das Verfahren 450.
Die hierin verwendete Terminologie dient nur zum Zwecke des Beschreibens besonderer beispielhafter Aspekte der vorliegenden Lehren und soll nicht beschränkend sein. Die hierin verwendeten Singularformen „ein/e/r” und „der/die/das” sollen auch die Pluralformen einschließen, wenn der Kontext nicht deutlich etwas anderes anzeigt. Die Begriffe „umfasst”, „umfassend”, „beinhaltend” und „hat” sind inklusiv und geben somit die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten an, schließen aber nicht die Anwesenheit oder den Zusatz von einem oder weiteren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon aus. Die hierin beschriebenen Verfahren, Vorgänge und Operationen sind nicht so anzusehen, dass sie unbedingt die Ausführung in einer bestimmten erörterten oder illustrierten Reihenfolge erfordern, wenn nicht speziell eine bestimmte Durchführungsreihenfolge angegeben ist. Es ist auch so zu verstehen, dass zusätzliche oder alternative Verfahren, Vorgänge und Operationen angewendet werden können.
Wenn ein Element oder eine Schicht als „auf”, „im Eingriff mit”, „verbunden mit” oder „gekoppelt mit” einem/r anderen Element oder Schicht angegeben ist, dann kann sie direkt auf, im Eingriff mit, verbunden mit oder gekoppelt mit dem/der anderen Element oder Schicht sein, oder es können dazwischen liegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Im Gegensatz dazu, wenn ein Element als „direkt auf”, „direkt im Eingriff mit”, „direkt verbunden mit” oder „direkt gekoppelt mit” einem/r anderen Element oder Schicht bezeichnet wird, dann können keine Elemente oder Schichten dazwischen liegen. Andere Worte, die zum Beschreiben der Beziehung zwischen Elementen verwendet werden, sind auf ähnliche Weise zu interpretieren (z. B. „zwischen” gegenüber „direkt zwischen”, „neben” gegenüber „direkt neben” usw.). Der hierin verwendete Begriff „und/oder” beinhaltet beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Gegenstände.
Die Begriffe erste/s/r, zweite/s/r, dritte/s/r usw. können hierin verwendet werden, um verschiedene Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, aber diese Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte sind durch diese Begriffe nicht begrenzt. Diese Begriffe sollen lediglich ein/e Element, Komponente, Region, Schicht oder Abschnitt von einer anderen Region, Schicht oder Abschnitt unterscheiden. Begriffe wie „erste/s/r” und „zweite/s/r” und andere numerische Begriffe, die hierin verwendet, werden, sollen keine Sequenz oder Reihenfolge implizieren, wenn der Kontext nicht deutlich etwas anderes anzeigt. So könnte ein/e erste/s Element, Komponente, Region, Schicht oder Abschnitt, wie nachfolgend erörtert, auch ein/e zweite/s Element, Komponente, Region, Schicht oder Abschnitt genannt werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausgestaltungen abzuweichen.
Räumlich relative Begriffe wie „innen” und „außen”, „unterhalb” und „unter”, „untere/s”, „oben” und „obere/s” und dergleichen können hierin zum Vereinfachen der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung von einem Element oder Merkmal zu (einem) anderen Element(en) oder Merkmal(en), wie in den Figuren illustriert, zu beschreiben. Räumlich relative Begriffe sollen verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung beim Gebrauch oder beim Betrieb zusätzlich zu der in den Figuren veranschaulichten Orientierung einschließen. Wenn beispielsweise die Vorrichtung in den Figuren umgedreht wird, dann würden als „unter” oder „unterhalb” von anderen Elementen oder Merkmalen beschriebene Elemente auch „über” den anderen Elementen oder Merkmalen orientiert. So kann beispielsweise der Begriff „unter” sowohl eine Orientierung darüber als auch darunter einschließen. Die Vorrichtung kann auch auf andere Weise orientiert (um 90 Grad oder in anderen Orientierungen gedreht) sein und die hierin verwendeten räumlich relativen Deskriptoren sind entsprechend zu interpretieren.
Die vorherige Beschreibung der Aspekte der vorliegenden Lehren wurde für die Zwecke des Illustrierens und Beschreibens verwendet und soll nicht erschöpfend sein oder die vorliegenden Lehren beschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale eines bestimmten Aspekts sind im Allgemeinen nicht auf diesen besonderen Aspekt begrenzt, sondern sind ggf. untereinander austauschbar und können in einem oder mehreren verwandten Aspekten verwendet werden, auch wenn dies nicht speziell gezeigt oder beschrieben ist. Diese können auch auf viele verschiedene Weisen variiert werden. Solche Variationen sind nicht als eine Abweichung von den vorliegenden Lehren anzusehen und alle solche Modifikationen sollen als in den Umfang der vorliegenden Lehren fallend angesehen werden.

Claims

Kämmende Kegelzahnräder, die Folgendes umfassen: ein Ritzel mit einem Körper, das um eine Achse rotiert; ein Seitenrad mit einem Körper, das um eine Achse rotiert, die die Achse des Ritzels schneidet; Ritzelzähne des Ritzels mit einer Seite, die eine Krümmung mit einem Evolventenabschnitt, durch den eine Teilungslinie verläuft, und eine Parabolform zwischen den Ritzelzähnen definiert; und Seitenradzähne des Seitenrads mit einer Seite, die eine Krümmung mit einem Evolventenabschnitt, durch den eine Teilungslinie verläuft, und eine Parabolform zwischen den Seitenradzähnen definiert, wobei die Krümmungen an den Ritzel- und den Seitenradzähnen zusammenwirkend einen Abschnitt mit reguliertem relativem Krümmungsradius definieren, ausgenommen dort, wo sich die Evolventenabschnitte befinden, wobei der Abschnitt mit reguliertem relativem Krümmungsradius eine Summe von Krümmungsradiuswerten an einem Kontaktpunkt zwischen den Krümmungen der Ritzelzähne und der Seitenradzähne definiert, wobei die Summe einen konstanten oder abnehmenden Wert hat.
Kämmende Kegelzahnräder nach Anspruch 1, wobei wenigstens eines von jedem der Ritzelzähne und jedem der Seitenradzähne einen Zehenabschnitt und einen Fersenabschnitt aufweist, die jeweils eine konturierte Kante aufweisen, die so konfiguriert ist, dass ein kürzerer Abstand zwischen dem Zehenabschnitt und dem Fersenabschnitt in der Nähe eines oberen Stegs entsteht als ein Abstand zwischen dem Zehenabschnitt und dem Fersenabschnitt, aber in der Nähe eines unteren Stegs.
Kämmende Kegelzahnräder nach Anspruch 1, wobei das Ritzel und das Seitenrad jeweils Linien einer Kornstruktur haben, die durch die Ritzelzähne und die Seitenradzähne verlaufen und nicht unterbrochen werden.
Kämmende Kegelzahnräder nach Anspruch 1, wobei die Ritzelzähne eine mittlere Höhe definieren, die zwischen der Teilungslinie und einem oberen Steg der Ritzelzähne liegt, und der Evolventenabschnitt wenigstens zwischen der Teilungslinie und der mittleren Höhe der Ritzelzähne liegt.
Kämmende Kegelzahnräder nach Anspruch 1, wobei die Teilungslinie zwischen einem oberen Steg und einer mittleren Höhe der Seitenradzähne liegt und der Evolventenabschnitt wenigstens zwischen der Teilungslinie und der mittleren Höhe der Seitenradzähne angeordnet ist.
Kämmende Kegelzahnräder nach Anspruch 1, wobei die Krümmung der Kontaktfläche auf den Ritzelzähnen in dem Abschnitt mit reguliertem relativem Krümmungsradius einen Krümmungsradius-Mindestwert am nächsten an der Teilungslinie der Ritzelzähne und einen zunehmenden Krümmungsradiuswert zum oberen Steg und zum unteren Steg der Ritzelzähne hin definiert und die Krümmung innerhalb des Evolventenabschnitts an den Ritzelzähnen einen Krümmungsradius-Mindestwert am nächsten am unteren Steg relativ zu einem zunehmenden Krümmungsradiuswert zum oberen Steg hin definiert.
Kegelzahnräder nach Anspruch 1, wobei die Krümmung der Kontaktfläche an den Seitenradzähnen innerhalb des Abschnitts mit reguliertem relativem Krümmungsradius einen Krümmungsradius-Mindestwert am nächsten an der Teilungslinie der Seitenradzähne und einen zunehmenden Krümmungsradiuswert zum oberen Steg und zum unteren Steg der Seitenradzähne hin definiert und die Krümmung innerhalb des Evolventenabschnitts an den Seitenradzähnen einen Krümmungsradius-Mindestwert am nächsten am unteren Steg relativ zu einem zunehmenden Krümmungsradiuswert zum oberen Steg hin definiert.
Verfahren zum Herstellen von Schmiedegesenken zum Schmieden von kämmenden Kegelzahnrädern, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Programmieren eines Steuersystems zum Erstellen eines Schneidprogramms für ein Schmiedegesenk, das zum Bilden eines Ritzels der kämmenden Kegelzahnräder mit Ritzelzähnen konfiguriert ist; Programmieren des Steuersystems zum Erstellen eines Schneidprogramms für ein Schmiedegesenk, das zum Bilden eines Seitenrads der kämmenden Kegelzahnräder jeweils mit Seitenradzähnen konfiguriert ist; Schneiden mehrerer Flächen auf dem Schmiedegesenk für das Ritzel mit dem Schneidprogramm, die zum Bilden einer Krümmung auf jeder der Seiten der Ritzelzähne mit einem Krümmungsradius-Mindestwert am nächsten an der Teilungslinie und einem zunehmenden Krümmungsradiuswert zum oberen Steg und zum unteren Steg der Ritzelzähne hin konfiguriert ist, die durch einen Evolventenabschnitt an der Teilungslinie mit einem Krümmungsradius-Mindestwert am nächsten am unteren Steg und einem zunehmenden Krümmungsradiuswert zum oberen Steg hin unterbrochen wird; und Schneiden mehrerer Flächen auf dem Schmiedegesenk für das Seitenrad mit dem Schneidprogramm, die so konfiguriert sind, dass eine Krümmung auf jeder der Seiten der Seitenradzähne mit einem Krümmungsradius-Mindestwert am nächsten an der Teilungslinie und einem zunehmenden Krümmungsradiuswert zum oberen Steg und zum unteren Steg der Seitenradzähne hin konfiguriert sind, die durch einen Evolventenabschnitt an der Teilungslinie mit einem Krümmungsradius-Mindestwert am nächsten am unteren Steg und einem zunehmenden Krümmungsradiuswert zum oberen Steg der Seitenradzähne hin unterbrochen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner das Schneiden von Flächen auf dem Schmiedegesenk für das Ritzel mit dem Schneidprogramm beinhaltet, die zum Bilden einer Parabolform zwischen den Ritzelzähnen konfiguriert sind.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner das Schneiden von Flächen auf dem Schmiedegesenk für das Seitenrad mit dem Schneidprogramm beinhaltet, die zum Bilden einer Parabolform zwischen den Seitenradzähnen konfiguriert sind.
Verfahren zum Schmieden von kämmenden Kegelzahnrädern, das Folgendes beinhaltet: Bewegen von Material eines Zahnradkörpers zum Bilden eines Ritzels mit Ritzelzähnen zum Erzeugen einer Krümmung auf einer Seite von jedem der Ritzelzähne; Formen der Krümmung auf den Ritzelzähnen, so dass sie einen Evolventenabschnitt aufweist, der in einem Abschnitt mit reguliertem relativem Krümmungsradius enthalten ist, der einen Krümmungsradius-Mindestwert am nächsten an einer Teilungslinie der Ritzelzähne und einen zunehmenden Krümmungsradiuswert zu einem oberen Steg und einem unteren Steg der Ritzelzähne hin definiert, ausgenommen in dem Evolventenabschnitt, wo ein Krümmungsradius-Mindestwert dem unteren Steg am nächsten liegt und ein Krümmungsradiuswert zum oberen Steg der Ritzelzähne hin zunimmt; Bewegen von Material eines Zahnradkörpers zum Formen eines Seitenrads mit Seitenradzähnen zum Erzeugen einer Krümmung auf einer Seite von jedem der Seitenradzähne; Formen der Krümmung auf den Seitenradzähnen, so dass sie einen Evolventenabschnitt aufweist, der in einem Abschnitt mit reguliertem relativem Krümmungsradius enthalten ist, der einen Krümmungsradius-Mindestwert am nächsten an einer Teilungslinie der Seitenradzähne und einen zunehmenden Krümmungsradiuswert zu einem oberen Steg und einem unteren Steg der Seitenradzähne hin definiert, ausgenommen in dem Evolventenabschnitt, wo ein Krümmungsradius-Mindestwert dem unteren Steg am nächsten liegt und ein Krümmungsradiuswert zum oberen Steg der Seitenradzähne hin zunimmt; und Ineingriffbringen des Ritzels mit dem Seitenrad, um eine Wirkungsbahn zu erzeugen, wo ein Wert eines relativen Krümmungsradius an einem Kontaktpunkt auf den Krümmungen des Ritzels und des Seitenrads in den Abschnitten mit reguliertem relativem Krümmungsradius durch die Wirkungsbahn abnimmt, ausgenommen in dem Evolventenabschnitt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Ritzelzähne eine mittlere Höhe definieren, die zwischen der Teilungslinie und einem oberen Steg der Ritzelzähne liegt, und der Evolventenabschnitt wenigstens zwischen der Teilungslinie und der mittleren Höhe der Ritzelzähne angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Teilungslinie zwischen einem oberen Steg und einer mittleren Höhe der Seitenradzähne liegt und der Evolventenabschnitt wenigstens zwischen der Teilungslinie und der mittleren Höhe der Seitenradzähne angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner das Bilden einer Parabolform umfassend, die zwischen den Ritzelzähnen und den Seitenradzähnen angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Ritzel und das Seitenrad jeweils Linien einer Kornstruktur haben, die durch die Ritzelzähne und die Seitenradzähne verläuft und darin nicht unterbrochen werden.