DE1180596B - Device for adjusting the backlash in gearboxes - Google Patents
Device for adjusting the backlash in gearboxesInfo
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Description
Vorrichtung zum Einstellen des Zahnspiels bei Getrieben Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einstellen des Zahnspiels bei Getrieben mit zur Änderung des Zahnspiels leicht kegelig ausgebildeten Zahnrädern, von denen eins axial gegenüber dem anderen verschiebbar ist, um bei niedriger Drehzahl das Zahnspiel klein und bei hoher Drehzahl das Zahnspiel größer zu gestalten. An Stelle der Drehzahl kann das Zahnspiel auch in Abhängigkeit von einer anderen Betriebsgröße, z. B. der Temperatur oder der Belastung, einstellbar sein. Das Zahnspiel zwischen den einzelnen Rädern des Getriebes soll verändert und dem jeweils herrschenden Betriebszustand angepaßt werden.Device for adjusting the backlash in gearboxes The invention relates to a device for adjusting the backlash in gearboxes with to change the backlash slightly conical gear wheels, one of which is axially displaceable relative to the other to reduce the backlash at low speed small and at high speed to make the backlash larger. Instead of the speed the backlash can also be dependent on another operating size, e.g. B. the Temperature or load. The backlash between the individual teeth Wheels of the transmission should be changed and the respectively prevailing operating condition be adjusted.
Es sind verschiedene Ausführungen bekannt, die diese Möglichkeit bieten, z. B. mittels einer exzentrischen Lagerung eines Rades oder mittels gegeneinander versetzter Zahnräder. So ist beispielsweise ein Zahnrädergetriebe bekannt, bei dem mindestens einem Zahnrad während des Betriebes eine zusätzliche axiale Bewegung in der Weise erteilt wird daß durch sie immer andere Stellen der Zahnflanken in Eingriff gebracht werden. Bei dieser Vorrichtung wird eine Zwischenwelle während des Betriebs ständig axial um einen geringen Hub hin- und herbewegt, so daß niemals die gleichen Stellen der miteinander kämmenden Zahnräder in Eingriff gelangen. Dadurch soll ein einseitiger Verschleiß vermieden werden.Various designs are known that offer this possibility z. B. by means of an eccentric bearing of a wheel or by means of one another offset gears. For example, a gear transmission is known in which at least one gearwheel an additional axial movement during operation is granted in such a way that through them always other places of the tooth flanks in Intervention. In this device, an intermediate shaft is during of operation constantly moved axially back and forth by a small stroke, so that never the same places of the meshing gears come into engagement. Through this one-sided wear should be avoided.
Es sind auch schon mehrfach Anordnungen zur Regelung der Leistungsverteilung auf die einzelnen Verzweigungen eines mechanischen Getriebes bekannt. Dabei wird den Zahnrädern der Zwischenwellen eine Axialverschiebung entsprechend den im Getriebe auftretenden Unregelmäßigkeiten bezüglich der Lastverteilung entweder mit Hilfe eines hydraulieh betätigten Getriebes oder auf rein mechanischem Wege mittels Schraubkeilwellen, Axiallagern und einer Wippe aufgezwungen. Eine Verschiebung eines Zahnrades gegenüber dem anderen Zahnrad eines Zahnradpaares ist hierbei nicht vorgesehen.There are already several arrangements for regulating the power distribution known to the individual branches of a mechanical transmission. It will the gears of the intermediate shafts have an axial displacement corresponding to that in the gearbox occurring irregularities regarding the load distribution either with the help a hydraulically operated gearbox or purely mechanically by means of screw spline shafts, Axial bearings and a seesaw imposed. A shift of a gear opposite the other gear of a gear pair is not provided here.
Bei einer bekannten, nach dem Abwälzverfahren hergestellten Stirnwand-Evolventenverzahnung wird der Achsabstand der beiden im Eingriff befindlichen Zahnräder vergrößert und das sich dabei ergebende Flankenspiel durch Verschieben eines Zahnrades ausgeglichen. Dadurch wird aber die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, bei einer Vorrichtung zum Einstellen des Zahnspiels bei Getrieben mit zur Änderung des Zahnspiels leicht kegelig ausgebildeten Zahnrädern, von denen eins axial gegenüber dem anderen verschiebbar ist, das Zahnspiel jederzeit dem augenblicklichen Betriebszustand anpassen zu können, d. h. sowohl während des Betriebs als auch im Stillstand des Getriebes, nicht gelöst, weil eine Verschiebung des einstellbaren Zahnrades durch Verdrehen eines Gewinderinges nur bei Stillstand des Getriebes, d. h. bei stillstehender Welle, möglich ist. Der Gewindering ist nämlich axial unverschieblich auf der Welle gehaltert, so daß er mit der Welle umläuft. Eine kontrollierte axiale Einstellung des axial verschiebbaren Zahnrades bei umlaufender Welle ist deshalb nicht möglich.In a known end-wall involute toothing produced by the hobbing process, the center distance of the two meshing gears is increased and the resulting backlash is compensated for by moving a gear. This, however, the object underlying the invention, in a device for adjusting the backlash in gears with slightly conical gear wheels to change the backlash, one of which is axially displaceable relative to the other, to be able to adjust the backlash at any time to the current operating state, i.e. . H. both during operation and when the gearbox is at a standstill, not solved because a shifting of the adjustable gearwheel by turning a threaded ring only occurs when the gearbox is at a standstill, i. H. when the shaft is at a standstill, is possible. The threaded ring is in fact held axially immovable on the shaft so that it rotates with the shaft. A controlled axial setting of the axially displaceable gearwheel while the shaft is rotating is therefore not possible.
Bekannt ist ferner ein Geschwindigkeitswechselgetriebe mit zwei Schraubenrädern, von denen das eine auf einer Welle axial verschiebbar gelagert ist. Da dieses Schraubenrad außerdem schmaler ist als das andere und mittels eines Freilaufs auf der Welle in nur einer Drehrichtung beweglich gelagert ist, kann mit diesem Getriebe eine oszillierende Bewegung in eine Drehbewegung übertragen werden. An die Einstellung des Zahnspiels ist hierbei nicht gedacht.Also known is a speed change transmission with two helical gears, one of which is axially displaceable on a shaft. Because this helical gear is also narrower than the other and by means of a freewheel on the shaft in is mounted movably in only one direction of rotation, an oscillating gear can be used with this gear Movement can be transferred into a rotary movement. The setting of the tooth play is not intended here.
An einen bekannten hydraulischen Antrieb mit offenem Flüssigkeitskreislauf sind eine Flüssigkeitspumpe, ein Flüssigkeitsmotor, ein Hauptsteuerschieber und ein Vorsteuerschieber angeschlossen. Der Vorsteuerschieber wird elektromagnetisch betätigt, wobei die Steuerimpuls e von Endschaltern ausgehen, die von dem Flüssigkeitsmotor geschaltet werden.To a known hydraulic drive with an open fluid circuit are a liquid pump, a liquid motor, a main control valve and a pilot valve connected. The pilot valve becomes electromagnetic actuated, the control pulses e from limit switches emanating from the liquid motor be switched.
Eine andere bekannte hydraulische Steuerung, die eine Servowirkung zur Unterstuzung eines von Hand zu betätigenden Hebels ausübt, besteht aus einer Flüssigkeitspumpe, einem Flüssigkeitsmotor und einem Hauptsteuerschieber, die mittels Flüssigkeitsleitungen miteinander verbunden und an ein Flüssigkeitsreservoir angeschlossen sind, so daß sich ein offener Flüssigkeitskreislauf ergibt. Beim Betätigen eines Handhebels wird ein Kolben in gleicher Richtung mittels des von der Pumpe geförderten Druckmittels bewegt. Beim Anh-alten des Handhebels bleibt auch der Kolben stehen, und beim Bewegen des Handhebels in umgekehrter Richtung bewegt sich der Kolben in gleicher Weise. Derartige hydraulische Servosteuerungen dienen zum Verstellen von Maschinenteilen, wenn die Handkraft nicht mehr ausreicht.Another known hydraulic control that has a servo action in support of a manually operated lever, consists of one Liquid pump, a liquid motor and a main control slide, which by means of Liquid lines interconnected and connected to a liquid reservoir are, so that there is an open fluid circuit. When pressing a Hand lever turns a piston in the same direction by means of the pump fed Moving pressure medium. When the hand lever is stopped, the piston also stops, and when you move the hand lever in the opposite direction, the piston moves in same way. Such hydraulic Servo controls are used to Adjustment of machine parts when hand strength is no longer sufficient.
Es ist auch schon eine Bremseinrichtung für Fahrzeuge bekannt, bei welcher der Strom von einer von den Fahrzeugachsen angetriebenen Dynamomaschine oder der als Stromerzeuger wirkenden Antriebselektromotoren zur Bremsung benutzt ist, bei welcher der Bremsstrom und damit die Bremsung, sobald die Räder auf den Schienen oder der Strecke zu gleiten beginnen, selbsttätig unterbrochen und, sobald dann die Räder wieder die der augenblicklichen Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Drehzahl erreicht haben, von neuem selbsttätig geschlossen wird. Die Änderung des Zahnspiels in Abhängigkeit von einer bestimmten Betriebsgröße, z. B. der Drehzahl, der Temperatur oder Belastung axial zu verschieben, ist mit dieser Einrichtung nicht möglich.A braking device for vehicles is also known which is the current from a dynamo driven by the vehicle axles or the electric drive motors acting as power generators are used for braking is at which the braking current and thus the braking as soon as the wheels hit the Rails or the track begin to slide, automatically interrupted and, as soon as then the wheels again correspond to the current vehicle speed Speed has been reached, it will automatically close again. The change in the Backlash depending on a certain size of the company, e.g. B. the speed, Axial shifting of temperature or load is not possible with this device possible.
Bei einem als Zweiwegegetriebe ausgebildeten zweistufigen Stirnrad-Untersetzungsgetriebe ist es bekannt, den Kraftfluß auf die beiden Wege des Getriebes aufzuteilen und damit einen vollständigen Drehmomentausgleich zu erreichen. Bei dieser Aufteilung des Kraftflusses und diesem Ausgleich der Drehmomente zwischen den schrägverzahnten zylindrischen Stirnrädem werden gleichzeitig auch die axial verschiebbar angeordneten Zahnräder axial in Abhängigkeit von einer bestimmten Betriebsgröße, z. B. der Belastung, verschoben werden. Die Erfindung soll aber nicht mit einer solchen axialen Verschiebung von Zahnrädern eine Aufteilung des Kraftflusses und ein Ausgleich der Drehmomente erreicht werden, sondern das Zahnspiel soll einstellbar sein. Es soll also nicht mit zunehmender Belastung immer geringer werden, wie es bei dem bekannten Untersetzungsgetriebe der Fall zu sein scheint, sondern beispielsweise mit zunehmender Belastung ständig größer werden oder bis zu einer bestimmten Belastung größer und anschließend wieder kleiner werden. Das ist etwas anderes, als wenn bei einem Drehmomentenausgleich gleichzeitig auch das Zahnspiel in einer ganz bestimmten Weise mitbeeinflußt wird.In the case of a two-stage spur gear reduction gear designed as a two-way gear it is known to divide the power flow on the two ways of the transmission and thus to achieve a complete torque compensation. With this division of the power flow and this balancing of the torques between the helical cylindrical spur gears are also arranged axially displaceably at the same time Gears axially depending on a certain operating size, e.g. B. the load, be moved. However, the invention is not intended to deal with such an axial displacement of gears a division of the power flow and a compensation of the torques can be achieved, but the backlash should be adjustable. So it's not supposed to become less and less with increasing load, as is the case with the known reduction gear seems to be the case, but rather constantly with increasing load, for example become larger or larger up to a certain load and then again get smaller. This is something different than with a torque compensation at the same time the backlash is also influenced in a very specific way.
Im übrigen ist die Erfindung bei Getrieben mit zylindrischen Stir-nrädern, gleichgültig, ob schräg- oder stirnverzahnt, nicht anwendbar, weil sonst bei einer Relativdrehung der beiden Wellen, auf denen die Zahnräder angeordnet sind, die Zahnräder durch die axiale Verschiebung außer Eingriff kommen könnten. Die Erfindung wird deshalb durch dieses bekannte Getriebe weder vorweggenommen noch nahegelegt.In addition, the invention is applicable to gearboxes with cylindrical spur gears, irrespective of whether helical or face-toothed, not applicable, because otherwise with one Relative rotation of the two shafts on which the gears are arranged, the gears could disengage due to the axial displacement. The invention will therefore neither anticipated nor suggested by this known transmission.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung zum Einstellen des Zahnspiels bei Getrieben mit zur Änderung des Zahnspiels leicht kegelig ausgebildeten Zahnrädern, von denen eins axial gegenüber dem anderen verschiebbar ist, das Zahnspiel jederzeit dem augenblicklichen Betriebszustand anpassen zu können, d. h. sowohl während des Betriebs als auch im Stillstand des Getriebes. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß das axial verschiebbare Zahnrad, wie an sich bekannt, in Abhängigkeit von einer bestimmten Betriebsgröße, z. B. der Drehzahl, der Temperatur oder der Belastung axial verschiebbar ist. Diese Lösung hat gegenüber bereits bekannten Vorrichtungen der beanspruchten Gattung den Vorteil, daß mit ihrer Hilfe das Zahnspiel auch während des Betriebs entsprechend den auftretenden Betriebsbedingungen eingestellt werden kann. Die zahlreichen bekannten Vorrichtungen lassen auch vermuten, daß zur Schaffung des Erfindungsgegenstandes ein erfinderischer Schritt notwendig war. Trotz zahlreicher Anregungen ist es nämlich dem Durchschnittsfachmann bis zum Anmeldetag nicht gelungen, die Erfindung zu machen. Der Durchschnittsfachmann hätte, wenn überhaupt, dann erst nach geraumer Zeit bis zu der Erfindung vorstoßen können.The object of the invention is, in a device for adjusting the backlash in gears with slightly conical gear wheels to change the backlash, one of which is axially displaceable relative to the other, to be able to adjust the backlash at any time to the current operating state, d. H. both during operation and when the gearbox is at a standstill. This object is achieved by the invention in that the axially displaceable gear, as known per se, is dependent on a certain operating variable, e.g. B. the speed, the temperature or the load is axially displaceable. This solution has the advantage over already known devices of the claimed type that with its help the backlash can also be adjusted during operation according to the operating conditions occurring. The numerous known devices also suggest that an inventive step was necessary to create the subject matter of the invention. Despite numerous suggestions, the average person skilled in the art did not succeed in making the invention by the filing date. The average person skilled in the art would have taken some time to get to the invention, if at all.
Zweckmäßig ist das axial verschiebbare Zahnrad mit einem von Hand zu betätigenden Hebelgestänge mit einer Skalenteilung versehen, wobei die Skalenteilung nach dem gewünschten Betriebszustand geeicht ist, z. B. nach der Drehzahl, der Temperatur oder der Belastung. Dabei ist es z. B. auch möglich, mit Hilfe von geeignet positionierten Nocken Endschalter zu betätigen, die eine elektrische Verriegelung derart herstellen, daß bei kleinstem Zahnspiel nicht mit höchster Drehzahl gefahren werden kann.The axially displaceable gear is useful with a hand to be operated lever linkage provided with a scale division, the scale division is calibrated according to the desired operating status, e.g. B. according to the speed, the temperature or the burden. It is z. B. also possible with the help of suitably positioned Actuate cam limit switches that produce an electrical interlock in such a way that with the smallest backlash it is not possible to run at the highest speed.
In Weiterentwicklung der Erfindung kann aber auch eine Vorrichtung zur selbsttätigen Einstellung des Zahnspiels geschaffen werden, und zwar derart, daß das axial verschiebbare Zahnrad durch ein Stellglied, z. B. einen hydraulischen Arbeitskolben, selbsttätig verstellbar ist, der über ein Steuerglied, z. B. einen magnetisch betätigten Schieber, beaufschlagt ist, wobei dieses Steuerglied durch einen Geber, z. B. einen Fliehkraftregler, ein Thermoelement oder durch Dehnungsmeßstreifen verstellbar ist.In a further development of the invention, however, a device can also be used be created for the automatic adjustment of the tooth play, in such a way, that the axially displaceable gear is actuated by an actuator, e.g. B. a hydraulic Working piston is automatically adjustable, which is controlled by a control member, for. B. a magnetically operated slide is acted upon, this control member through a donor, e.g. B. a centrifugal governor, a thermocouple or strain gauges is adjustable.
Das axial verschiebbare Zahnrad kann natürlich auch mit anderen Mitteln, z. B. mittels eines Stellmotors, verstellt werden. Der Vorteil liegt dabei darin, daß das Zahnspiel selbsttätig dem jeweiligen Betriebszustand angepaßt wird, wodurch ein eventuell möglicher Verschleiß der Räder verringert und das Getriebe geräuscharmer wird.The axially displaceable gear can of course also by other means, z. B. can be adjusted by means of a servomotor. The advantage is that that the backlash is automatically adapted to the respective operating state, whereby Any possible wear on the wheels is reduced and the transmission is quieter will.
In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer elektrohydraulischen Vorrichtung zum Einstellen des Zahnspiels dargestellt, wobei als Bezugsgröße die Drehzahl des Getriebes abgegriffen wird.In the drawing, an embodiment of an electro-hydraulic is schematically Device for adjusting the backlash shown, with the reference value Speed of the transmission is tapped.
Um bei niedriger Drehzahl das Zahnspiel klein und bei hoher Drehzahl des Zahnspiel größer zu gestalten, werden in an sich bekannter Weise die Stirnräder 1 und 2 des Getriebes leicht kegelig ausgeführt, so daß man durch axiales Verschieben des Stirnrades 2 auf seiner Welle 3 das Zahnspiel einstellen kann.In order to make the backlash small at low speed and larger at high speed, the spur gears 1 and 2 of the transmission are made slightly conical in a manner known per se, so that the backlash can be adjusted by axially moving the spur gear 2 on its shaft 3 can.
Im Ruhezustand oder bei niedriger Drehzahl wird ein Arbeitskolben 4 durch eine Feder 5 mit einer bestimmten Vorspannkraft nach rechts gedrückt. Hierdurch wird das Zahnrad 2 mittels einer Schaltgabel 6, die auf einer Welle 7 gleitet, ebenfalls nach rechts gedrückt, wodurch die Zahnflanken der Stirnräder 1 und 2 in Anlage zueinander gebracht werden, so daß das Zahnspiel praktisch Null ist.At rest or at low speed, a working piston 4 is pressed to the right by a spring 5 with a certain biasing force. As a result, the gear 2 is also pushed to the right by means of a shift fork 6, which slides on a shaft 7 , whereby the tooth flanks of the spur gears 1 and 2 are brought into contact with one another, so that the backlash is practically zero.
Der Zylinder 8 des Arbeitskolbens 4 steht in Verbindung mit einem Zylinder 9 mit einem Magnetschieberkolben 10. In der geschilderten Lage bei niedriger Drehzahl befindet sich der Kolben 10 in einer Lage, bei der das öl aus dem Zylinderraum 8 a und durch den Zylinderraum 9a und über ein überdruckventil 11 in den ölvorratsbehälter 12 abfließen kann. Dieses überdruckventil 11 ist so eingestellt, daß es durch die Vorspannkraft der Feder 5 bei kleinstem Zahnspiel geöffnet werden kann.The cylinder 8 of the working piston 4 is in connection with a cylinder 9 with a magnetic slide piston 10. In the described position at low speed, the piston 10 is in a position in which the oil from the cylinder chamber 8 a and through the cylinder chamber 9 a and above a pressure relief valve 11 can flow into the oil reservoir 12. This pressure relief valve 11 is set so that it can be opened by the biasing force of the spring 5 with the smallest backlash.
Bei Erhöhung der Drehzahl wird durch einen Fliehkraftregler 13, der sich auf der Welle 3 des Getriebes befindet, ein Widerstand 14 verändert. Hierdurch wird eine Spule 15 beaufschlagt, die den Kern 16 und damit den Kolben 10 nach links zieht, wodurch der ölabfluß zu dem überdruckventil 11 abgeschlossen wird. Gleichzeitig wird durch den Kolben 10 a die Druckleitung 17 der ölpumpe 18 mehr oder weniger geöffnet, je nach der Drehzahl der Welle 3. Das Öl, das durch die Zahnradpumpe 18 gefördert wird, fließt nun durch den Magnetschieberzylinder 9 in den Arbeitszylinder 8 und drückt den Arbeitskolben 4 und damit das, Stimrad 2 nach links und vergrößert dadurch das Zahnspiel.When the speed is increased, a resistance 14 is changed by a centrifugal governor 13, which is located on the shaft 3 of the transmission. This acts on a coil 15 which pulls the core 16 and thus the piston 10 to the left, whereby the oil drain to the pressure relief valve 11 is closed. At the same time the pressure line 17 of the oil pump 18 is opened more or less by the piston 10 a, depending on the speed of the shaft 3. The oil that is conveyed by the gear pump 18 now flows through the magnetic slide cylinder 9 into the working cylinder 8 and presses the Working piston 4 and thus the spur wheel 2 to the left and thereby increases the tooth clearance.
Wird die Drehzahl kleiner, so wird der Ölzufluß verringert bzw. ganz unterbrochen und der ursprüngliche Zustand wiederhergestellt. Das von der Zahnradpumpe weiterhin geförderte Öl fließt über das Höchstdruckventil 19 wieder in den Behälter 12 zurück. Dieses Höchstdruckventil ist dabei so eingestellt, daß es von der Vorspannkraft der Feder 5 und dem öldruck, der zur Verstellung des Stimrades 2 notwendig ist, nicht geöffnet werden kann.If the speed decreases, the oil flow is reduced or completely interrupted and the original state is restored. The oil that continues to be delivered by the gear pump flows back into the container 12 via the high pressure valve 19. This high pressure valve is set in such a way that it cannot be opened by the pretensioning force of the spring 5 and the oil pressure which is necessary to adjust the spur wheel 2.
In der elektrischen Leitung ist ein Schalter 20 vorgesehen, der lediglich die Aufgabe hat, den Stromkreis für die Anlage zu schließen. Die Feder 21 in dem Magnetschieberzylinder 9 bewirkt die Rückstellung des Kolbens 10, wenn die Spule 15 stromlos ist.In the electrical line, a switch 20 is provided, which only has the task of closing the circuit for the system. The spring 21 in the magnetic slide cylinder 9 resets the piston 10 when the coil 15 is de-energized.
Das Zahnspiel ist in dem gezeichneten Beispiel eine Funktion der Drehzahl des Getriebes. Man kann das Zahnspiel aber auch über den Magnetschieberkolben 10 durch ein Thermoelement und einen entsprechenden Verstärker beaufschlagen lassen, oder man verwendet Dehnungsmeßstreifen auf der Welle 3 oder einer Meßnabe, so daß als Bezugsgröße das Drehmoment benutzt wird.In the example shown, the backlash is a function of the speed of the gearbox. The tooth play can also be acted upon by a thermocouple and a corresponding amplifier via the magnetic slide piston 10 , or strain gauges on the shaft 3 or a measuring hub are used so that the torque is used as a reference variable.
In den Fällen, in denen der Aufwand einer selbsttätigen Regelung des Zahnspiels nicht getrieben werden kann, besteht die Möglichkeit, z. B. mittels Handverstellung durch axiales Verschieben eines auf einer Welle festgekeilten, leicht kegeligen Rades die Einstellung des Zahnspiels zu erreichen. In diesen Fällen erfolgt die Handverstellung z. B. mittels eines Hebels nach einer Skala, deren Einteilung der Darstellung eines bestimmten Zahnspiels entspricht. In diesem Fall kann durch Anordnung von Endschaltern an geeigneter Stelle verhindert werden, daß bei kleinstem Zahnspiel die höchste Drehzahl der entsprechenden Welle eingestellt wird.In those cases in which the effort of an automatic regulation of the Tooth play can not be driven, there is the possibility of z. B. by means of manual adjustment by axially moving a slightly tapered one wedged onto a shaft Wheel to achieve the setting of the tooth play. In these cases the Manual adjustment z. B. by means of a lever according to a scale, the division of which Representation of a certain tooth game corresponds. In this case, by arrangement limit switches at a suitable point prevent the smallest backlash the highest speed of the corresponding shaft is set.
Claims (3)
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