DE1623171B2

DE1623171B2 - Gerät zum kinematischen Prüfen und Messen von Profilabweichungen der konjugierten Zahnflanken zweier Zahnräder

Info

Publication number: DE1623171B2
Application number: DE1623171A
Authority: DE
Inventors: Earl J. Heights Tishler; Glen A. Detroit Weinert
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1966-04-25
Filing date: 1967-04-04
Publication date: 1980-07-31
Also published as: GB1180127A; DE1623171C3; DE1623171A1; US3496490A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum kinematischen Prüfen und Messen von Profilabweichungen der konjugierten Zahnflanken zweier im Zahneingriff stehender, für ein konstantes Übersetzungsverhältnis ausgebildeter Zahnräder, wie der beiden auf sich kreuzenden Wellen angeordneten Hypoidräder eines Hinterachs-Ausgleichsgetriebes von Kraftfahrzeugen.

Für das Prüfen und Messen der Verzahnung von Zahnrädern sind bis heute in der Regel sogenannte Einund Zweiflankenprüfgeräte verwendet, bei denen jeweils zwei Zahnräder miteinander abrollen, von denen das eine Zahnrad ein Meisterprofil der Zähne aufweisen kann oder alternativ beide Zahnräder genau die Zahnräder sind, die auch in dem späteren Getriebe zusammenlaufen. Gemeinsam mit diesen Zahnrädern wird ein Vergleichsgetriebe aus zwei unter einem bestimmten Druck gegeneinander angepreßten Wälzscheiben angetrieben, deren Durchmesser unter Berücksichtigung des Abstandes der Drehachsen genau dem Teilkreisdurchmesser der Zahnräder entsprechen, so daß es damit möglich ist, alle im Zahneingriff der beiden Zahnräder auftretenden Abweichungen von solchen vorgegebenen Berührungsverhältnissen der beiden Wälzscheiben des Vergleichsgetriebes mittels entsprechender Meßgeräte als Summenfehler zu messen. Beispiele solcher Flankenprüfgeräte, die sowohl für das Prüfen von Stirnrädern, schrägverzahnten Zahnrädern und Zahnrädern mit Pfeilzähnen und mit Bogenzähnen in einer Anordnung an parallelen Wellen als auch zum Prüfen von Schrauben- und Schneckenrädern sowie Hypoidrädern in einer Anordnung an sich kreuzenden Wellen geeignet sind, sind beispielsweise in der DE-PS 8 78 280 sowie in den US-PS 17 01 184, 14 63 580,16 42 077 und 16 63 085 näher beschrieben.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu Grunde, ein zum kinematischen Prüfen und Messen von Profilabweichung en der. konjugierten Zahnflanken zweier im Zahneingriff stehender, für ein konstantes Übersetzungsverhältnis ausgebildeter Zahnräder geeignetes Gerät bereitzustellen, das solche Profilabweichungen unmittelbar aus dem Zahneingriff der Zahnräder zur Erzielung sowohl eines relativen, dabei für beide Zahnräder maßgeblichen Meßergebnisses als auch zur Erzielung eines absoluten, dabei also nur für das eine

iü oder das andere Zahnrad maßgeblichen Meßergebnisses erfassen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Gerät der eingangs genannten Art auf der Lagerwelle des einen Zahnrades ein gegen dieses austauschbares und auf einen für den Zahneingriff mit dem anderen Zahnrad einzustellenden Kontakt-Bezugspunkt räumlich einstellbares Universallager für einen das gesamte Zahnflankenprofil oder einen Profilausschnitt der Zähne dieses einen Zahnrades aufweisenden Ersatzzahn und eine das Zahnflanken-Meisterprofil aufweisende Kurvenscheibe drehfest angeordnet sind, an der der Taster eines Differential-Meßgerätes anliegt, das auf einem linear beweglichen Schlitten angeordnet ist, dessen Linearantrieb mit dem Wälzantrieb zweier im < ι Zahneingriff stehender Zähne der beiden Zahnräder bzw. des Ersatzzahnes mit einem Zahn des anderen Zahnrades gekoppelt ist, und daß die Lagerteile des Universallagers für die räumliche Einstellung des Ersatzzahnes auf den Kontakt-Bezugspunkt einzeln einstellbar sind.

Es wird damit ein Gerät zum kinematischen Prüfen und Messen von Profilabweichungen der konjugierten Zahnflanken zweier Zahnräder erhalten, bei dem allfällige Profilabweichungen eine Relativbewegung des Tasters verursachen, womit an dem Differential-Meßgerät sofort ein entsprechendes relatives Meßergebnis über die betreffende Profilabweichung an den konju-' gierten Zahnflanken der im Eingriff stehenden Zähne erhalten wird. Ein Ausschlag des Tasters des Differential-Meßgerätes wird auch dann erhalten, wenn die beiden überprüften Zahnräder ein von einem vorgegebenen Wert abweichendes Übersetzungsverhältnis aufweisen, wobei dieser vorgegebene Wert mit dem einstellbaren Übersetzungsverhältnis zwischen dem Wälzantrieb und dem Linearantrieb auf einfachste, Weise an dem Gerät reproduzierbar ist. Wenn ν andererseits das eine der beiden Zahnräder insbesondere nach einem festgestellten relativen Meßfehler unter Verwendung des räumlich einstellbaren Universallagers gegen den das gesamte Zahnflankenprofil oder nur einen Profilausschnitt der Zähne des ersetzten Zahnrades aufweisenden Ersatzzahn ausgetauscht wird, dann können damit auf ebenso einfache Art und Weise auch absolute Meßergebnisse für solche Profilabweichungen erhalten werden, da es dafür nur erforderlich ist, nach dem vorgenommenen Zahneingriff dieses Ersatzzahnes mit dem im Gerät verbliebenen Zahnrad die Lageveränderungen der einzelnen Lagerteile des Universallagers bezüglich der Grundeinstellung zu erfassen, die für die

ω) räumliche Einstellung des Ersatzzahnes auf den Kontakt-Bezugspunkt Gültigkeit hat.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

*>5 Fig. 1 eine Perspektivansicht von zwei im Zahneingriff stehenden Hypoidrädern eines Hinterachs-Ausgleichsgetriebes in der Anordnung zum Prüfen und Messen von Profilabweichungen der Zahnflanken mit

dem Gerät nach der Erfindung,

Fig.2 eine der Fig. 1 entsprechende Perspektivansicht zur Darstellung weiterer Einzelheiten dieses Gerätes, wobei in Abweichung das zum Austausch des einen Zahnrades vorgesehene Universallager für einen ^r> Ersatzzahn dargestellt ist,

F i g. 3 eine Schemadarstellung der Antriebsmittel, die bei dem Gerät nach den Fig. 1 und 2 ein konstantes Übersetzungsverhältnis zwischen den beiden Zahnrädern resp. zwischen dem einen Zahnrad und einem ι ο Ersatzzahn für das andere Zahnrad ergeben,

Fig.4 eine Perspektivansicht eines Teils dieser Antriebsmittel in der Darstellung ihres Einbaus bei dem Gerät nach den F i g. 1 und 2,

Fig.5 eine Perspektivansicht in vergrößertem r> Maßstab des in F i g. 2 gezeigten Universallagers sowie des Ersatzzahnes und

F i g. 6 eine Seitenansicht dieses Universallagers.

Das generell zum kinematischen Prüfen und Messen von Profilabweichungen der konjugierten Zahnflanken zweier im Zahneingriff stehender und für ein konstantes Übersetzungsverhältnis ausgebildeter Zahnräder 10 und 12 konzipierte Gerät umfaßt für die speziellen Verhältnisse des Prüfens und Messens der beiden auf sich kreuzenden Wellen angeordneten Hypoidräder eines Hinterachs-Ausgleichsgetriebes von Kraftfahrzeugen zwei sich entsprechend kreuzende Lagerwellen 14 und 20, so daß das dem Antriebsritzel bei einem solchen Hinterachs-Ausgleichsgetriebe entsprechende eine Zahnrad 10 mit den Zähnen 16 des dem Tellerrad entsprechenden anderen Zahnrades 12 in Zahneingriff gebracht werden kann. Die um die Achse 18 drehbare Lagerwelle 20 des Zahnrades 12 ist in einem zylindrischen Gehäuseteil 22 eines Lagergestell 24 angeordnet, das mittels zweier Lagerständer 26, 28 an J^r> einer Grundplatte 30 des Lägergestells 24 abgestützt ist.

Das Lagergestell 24 resp. dessen Grundplatte 30 ist auf einer Plattform 32 für eine Relativbewegung in Richtung des Doppelpfeiles 34 beweglich angeordnet. Für seine Geradführung sind an der Plattform 32 einen entsprechenden Führungskanal für die Grundplatte 30 ergebende Führungsschienen 36 angeordnet. Für den Antrieb ist ein Spindelantrieb 38 mit einer Schraubenspindel 40 vorgesehen, die in einem an der Plattform 32 befestigten I agerbock 44 für eine Drehung mittels eines 4^r> Handrades 46 gelagert und mit einem an der Grundplatte 30 des Lagergestells 24 befestigten Schraubmutternteil 42 zusammenwirkt.

Die gesamte Lageranordnung für die Lagerwelle 20 ist auf einem Schlitten 48 verwirklicht, der außer für die ^r>i> vorbeschriebene Horizontalbewegung der Lagerwelle 20 resp. des Zahnrades 12 mittels des Spindelantriebes 38 auch noch für eine nicht näher dargestellte Kippbewegung der Plattform 32 um eine oder mehrere Kippachsen ausgebildet sein kann neben einer zu der ^r>^r> Drehachse 18 parallelen Längsbewegung in Richtung des Doppelpfeiles 54, wofür eine entsprechende Geradführung 50 für den Schlitten 48 an einem Support 52 vorgesehen ist. Für die Längsbewegung des Schlittens 48 kann ein dem Spindelantrieb 38 entspre- <i< > chender Antrieb verwirklicht sein, um so die für das Prüfen und Messen der konjugierten Zahnflanken maßgebliche Startposition im Zahneingriff des Zahnrades 12 mit dem Zahnrad 10 präzise einstellen zu können. Bei den beiden Hypoidrädern eines Hinterachs-Aus- f>^r> gleichsgetriebes wird diese Einstellung für eine Berührung der konjugierten Zahnflanken in einem einzigen Raumpunkt reproduziert, der folglich für die Sicherstellung eines konstanten Übersetzungsverhältnisses bei den beiden einander jeweils zugeordneten Zahnrädern andauernd beibehalten bleiben muß. In F i g. 1 sind die beiden Zahnräder 10 und 12 in der Einstellung auf diese Startposition gezeigt, von der aus der Zahneingriff dieser Zahnräder auf evtl. Profilabweichungen der konjugierten Zahnflanken überprüft wird.

Der für diese Überprüfung bei dem einen Zahnrad 10 verwirklichte Primärantrieb ist als ein Wälzantrieb ausgebildet, der eine an einem Support 56 für die Lagerwelle 14 dieses Zahnrades 10 koaxial befestigte Scheibe 58 und eine damit in Reibberührung gehaltene Stange 60 umfaßt. Die Stange 60 ist an einem wie der Schlitten 48 in Richtung des Doppelpfeiles 54 linear beweglichen Schlitten 62 befestigt, für den eine Geradführung 66 an einem Support 68 vorgesehen ist sowie ein ebenfalls dem Spindelantrieb 38 entsprechender Spindelantrieb mit einem Handrad 70, so daß durch dessen Drehen in der einen Richtung der Schlitten 62 beispielsweise in Richtung des Pfeiles 64 bewegt werden kann und damit dann die Scheibe 58 durch die Stange 60 bei der Darstellung gemäß Fig.3 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Auf dem Schlitten 62 ist ein Sinuslineal 72 befestigt, mit dem ein zur Abstützung des Supports 52 angeordneter Schlitten 76 über einen Vorsprung 74 unter der Wirkung eines nicht näher gezeigten pendelartig aufgehängten Gewichts in einer ständigen Berührungsstellung gehalten ist. Durch eine Veränderung der Relativlage des Sinuslineals 72 zu dem Schlitten 62 kann mithin die Übersetzung zu dem Schlitten 76 für eine Anpassung an das jeweilige Übersetzungsverhältnis der beiden Zahnräder geändert werden, die gerade auf Profilabweichungen der konjugierten Zahnflanken überprüft werden. Wenn folglich durch Bewegung des Schlittens 62 in Richtung des Pfeiles 64 die Scheibe 58 des Wälzantriebes 58,60 in der Darstellung gemäß F i g. 3 im Uhrzeigersinn gedreht wird, dann wird in derselben Richtung auch das mit einem Zahn 78 verdeutlichte Zahnrad 10 gedreht, während das mit einem Zahn 88 verdeutlichte Zahnrad 12 dann im Uhrzeigergegensinn gedreht wird.

Auf der Lagerwelle 20 des Zahnrades 12 ist weiterhin noch eine das Zahnflanken-Meisterprofil 82 aufweisende Kurvenscheibe 80 drehfest angeordnet. An dieser Kurvenscheibe 80 liegt der Taster 84 eines Differential-Meßgerätes 86 an, das auf dem linear beweglichen Schlitten 76 angeordnet ist. Solange mithin im Antrieb der beiden Zahnräder 10 und 12 keine Abweichungen der konjugierten Zahnflanken an den dabei aufeinanderfolgend in Eingriff kommenden Zähnen 78 und 88 von dem Zahnklanken-Meisterprofil 82 der Kurvenscheibe 80 auftreten und solange das Übersetzungsverhältnis konstant beibehalten wird, wird daher der Taster 84 des Differential-Meßgerätes 86 keine Relativbewegung erfahren. Wenn dagegen bei den beiden Zahnrädern 10 und 12 eine Profilabweichung der konjugierten Zahnflanken oder eine Veränderung des konstanten Übersetzungsverhältnisses auftritt, dann erfährt der Taster 84 des Differential-Meßgerätes 86 eine entsprechende Relativbewegung, die mithin ein konformes Meßergebnis über den konjugierten Fehler der beiden Zahnräder 10 und 12 liefert.

Soll ein solches für ein überprüftes Zahnradpaar erhaltenes Meßergebnis über damit also festgestellte relative Profilabweichungen von dessen konjugierten Zahnflanken noch weitergehend dahin analysiert werden, wie groß diese Profilabweichungen beispielsweise allein bei dem einen Zahnrad 10 sind, dann wird

unter Verwendung eines Ersatzzahnes 90 für das andere Zahnrad 12 eine Einstellung auf den Raumpunkt vorgenommen, der als Bezugspunkt für den Kontakt mit den Zahnflanken des Zahnrades 10 gelten soll. Der Ersatzzahn 90 weist mithin das gesamte Zahnflankenprofil oder nur einen Profilausschnitt der Zähne des durch ihn ersetzten Zahnrades 12 auf und wird für diese absolute Messung einer Profilabweichung an den Zahnflanken des Zahnrades 10 mittels eines Universallagers 94 auf der Lagerwelle 20 drehfest angeordnet.

Das Universallager 94 ist für eine räumliche Einstellung des Ersatzzahnes 90 auf den vorerwähnten Kontakt-Bezugspunkt im Zahneingriff der beiden Zahnräder ausgebildet. Es umfaßt dafür ein zur Befestigung an der Lagerwelle 20 ausgebildetes Montageteil 92, das zwei radial ausgerichtete Arme 98 und 100 aufweist, von denen der eine Arm 98 ein Gegengewicht 102 für die an dem anderen Arm 100 befestigten Lagerteile % des Universallagers 94 trägt. Der mit dem Gegengewicht 102 bewirkte Gewichtsausgleich stellt sicher, daß bei jeder Unterbrechung des Antriebs des Zahnrades 10 der auf den Ersatzzahn 90 übersetzte Antrieb dann ebenfalls unterbrochen wird und also keine Weiterdrehung des Montageteils 92 resp. der Lagerwelle 20 stattfindet, die sonst zu einer Verfälschung des Meßergebnisses führen würde. An dem Montageteil 92 ist eine Geradführung 104,106 für ein linear bewegliches Lagerteil 110 ausgebildet, das zu der Geradführung 104, 106 korrespondierende Führungselemente in der Ausbildung einer Führungsnut 108 und von Führungslippen 112 aufweist. Das Lagerteil 110 ist mittels Schrauben 114 in die Relativlage an dem Arm 100 des Montageteils 92 einstellbar, die für die betreffende Messung in der Einstellung des Ersatzzahnes 90 auf den Kontakt-Bezugspunkt benötigt wird. An dem Lagerteil 110 ist eine U-förmige Aussparung 116 zwischen zwei Stegen 118 ausgebildet, auf denen die beiden gekrümmten Auflager 120 und 122 eines weiteren Lagerteils 124 aufliegen. Das in die U-förmige Aussparung 116 des Lagerteils 110 eingefügte und an seinen beiden Auflagern 120 und 122 bezüglich dessen Stege 118 einstellbar befestigte Lagerteil 124 weist eine flache Oberseite 126 und eine mit seinen beiden Auflagern übereinstimmende gekrümmte Unterseite 128 auf, die zur weiteren Abstützung des Lagerteils 124 an dem Lagerteil 110 dient. Auf die flache Oberseite 126 des Lagerteils 124 ist ein weiteres Lagerteil 130 drehbeweglich aufgesetzt, das ebenfalls eine U-förmige Aussparung 132 zwischen zwei Stegen 134 aufweist, auf denen die beiden gekrümmten Auflager 136 eines Lagerteils 138 aufliegen, an dem der Ersatzzahn 90 befestigt ist. Das Lagerteil 138 ist an seinen beiden Auflagern 136 an den Stegen 134 des drehbaren Lagerteils 130 einstellbar befestigt und faßt in die U-förmige Aussparung 132 ein, um dort mit einer mit den Auflagern 136 übereinstimmenden gekrümmten Unterseite eine zusätzliche Abstützung an dem Lagerteil 130 zu erhalten. In der flachen Oberseite des Lagerteils 138 ist eine Nut 140 ausgebildet, die das eigentliche Montageteil 142 verschieblich und bezüglich des Lagerteils 138 einstellbar aufnimmt. Durch ein Verschieben des Lagerteils 110 relativ zu dem Montageteil 92, durch ein Wiegen des Lagerteils 124 relativ zu dem Lagerteil 110, durch ein Drehen des Lagerteils 130 relativ zu dem Lagerteil 124, durch ein Wiegen des Lagerteils 138 relativ zu dem Lagerteil 130 und durch ein Verschieben des Montageteils 142 relativ zu dem Lagerteil 138 kann damit also der Ersatzzahn 90 räumlich entsprechend präzise auf den für den Zahneingriff mit dem Zahnrad 10 maßgeblichen Kontakt-Bezugspunkt 144 eingestellt werden. Dieser Kontakt-Bezugspunkt 144 ist in Fig.6 für die Ausbildung an dem Ersatzzahn 90 verdeutlicht und ist mithin hierbei so zu verstehen, daß er für den Ersatzzahn 90 bezüglich der Drehachse 18 der Lagerwelle 20 genau die räumliche Einstellung aufweist, die das durch ihn ersetzte Zahnrad resp. dessen Zähne 88 für die gewünschten Eingriffsverhältnisse mit dem Zahnrad 10 aufweisen sollte. Durch die relative Einstellung der beiden Lagerteile 110 und 124 ist mithin die Größe des Zahnfußwinkels 146, durch die relative Einstellung der beiden Lagerteile 124 und 130 die Größe des auf eine horizontale Achse 148 bezogenen Spiralwinkels 150 und durch die relative Einstellung der beiden Lagerteile 130 und 138 die Größe des Eingriffswinkels 152 festgelegt, womit es folglich nach einer vorgenommenen Eingriffstellung des Ersatzzahnes 90 mit dem Zahnrad 10 möglich ist, die absoluten Meßwerte für Abweichungen dieser drei Winkelgrößen von den entsprechenden Werten zu erhalten, die für einen Zahneingriff zum Erreichen eines konstanten

■»5 Übersetzungsverhältnisses der beiden Zahnräder 10 und 12 vorgegeben sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Gerät zum kinematischen Prüfen und Messen von Profilabweichungen der konjugierten Zahnflanken zweier im Zahneingriff stehender, für ein konstantes Übersetzungsverhältnis ausgebildeter Zahnräder, wie der beiden auf sich kreuzenden Wellen angeordneten Hypoidräder eines Hinterachs-Ausgleichsgetriebes von Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Lagerwelle (20) des einen Zahnrades (12) ein gegen dieses austauschbares und auf einen für den Zahneingriff mit dem anderen Zahnrad (10) einzustellenden Kontakt-Bezugspunkt (144) räumlich einstellbares Universallager (94) für einen das gesamte Zahnflankenprofil oder einen Profilausschnitt der Zähne dieses einen Zahnrades (12) aufweisenden Ersatzzahn (90) und eine das Zahnflanken-Meisterprofil (82) aufweisende Kurvenscheibe (80) drehfest angeordnet sind, an der der Taster (84) eines Differential-Meßgerätes (86) anliegt, das auf einem linear beweglichen Schlitten (76) angeordnet ist, dessen Linearantrieb mit dem Wälzantrieb (58, 60) zweier im Zahneingriff stehender Zähne (78, 88) der beiden Zahnräder (10, 12) bzw. des Ersatzzahnes (90) mit einem Zahn (78) des anderen Zahnrades (10) gekoppelt ist, und daß die Lagerteile (96) des Universallagers (94) für die räumliche Einstellung des Ersatzzahnes (90) auf den Kontakt-Bezugspunkt (144) einzeln einstellbar sind.