DE1625123C - Schneckengetriebe mit zylinder oder kegelförmiger Hohlflankenschnecke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieh! sich auf ein Schnecken- festgelegten Grenzen gewühlt ist, wobei //, die ZaImgeiriehe mil zylindrischer oder kegelförmiger Hohl- flankenhohe der Schnecke bezeichnet und der zugellaiikensclineeU·, deren Gewindegänge im Norniiil- hörige Flankenwinkel \.v 23 I -" netragt, und dall .schnitt ein konkaves llankenprolil mit einem mitt- die Prolilversehiehung für die Verzahnung des Schnek-

leren Krümniungsrailiiis aufweisen, dessen Mittel- 5 kenrades das (1,5 | (),25)-rac|ie d-.-s Zahnmoduls A/

punkt außerhalb der Wälzehene des Getriebes liegt. im Längsmiltelschniit der Schnecke ist.

die sich ihrerseits außerhalb des Außendurchmessers Die Fielastbarkeil eines Schneckengetriebes Ιιϋηρ,ι

der Schnecke erstreckt. einerseits von der Tragfähigkeit der ZahnfUuiken ab.

Schneckengetriebe mit konkavem Flankenprofil also von der Widerstandsfähigkeit der Hanken gegen der Schnecke werden als Ilohlllanken-Schnecken- m die auftretende Fläeheiipressung, und andererseits getriebe bezeichnel. Hei einem bekannten Hohlllanken- ist die Belastbarkeit auch durch die im Betrieb auf-Schncckengeiriehe (deutsche Patentschrift 005 444) tretende Erwärmung begrenzt, die bei gegebene; ist der mittlere Krümmungsradius des Flankenprolils, Belastung, Baugrölk und Schmierung des Getriebe·, dessen Mittelpunkt außerhalb der Wälzebene des ebenso wie die Hankentrugfähigkeit von den ge.i-(ietriehcs liegt, im Achsschnitt ungefähr gleich dem 15 metrischen Verhältnissen der zusammenwirkende!, mittleren Schneckenhalhmesser; der mittlere Hanken- Verzahnungen abhängt; man spricht daher auch von winkel soll unabhängig vom Steigungswinkel der einer Grenztemperaturtragfähigkeit eines Getriebes Schnecke etwa 20 bis 25" betragen. Die Wälzehene Schon bei bekannten Hnhlflanken-Schncckengetriebt.-n des Getriebes liegt außerhalb der gemeinsamen Zahn- sind Hankentragfähigkeit und Grenztemperaturfähigmitte von Schnecke und Schneckenrad, vorzugsweise 20 keit erheblich größer als bei den herkömmlichen am Kopfkreis der Schnecke (deutsche Patentschrift Schneckengetrieben, bei denen die Schnecke ein 855 927). Der Bemessung des mittleren Krümmungs- konvexes Flankenprolil aufweist. Daher haben Hohlradius des Schneckenprofils liegt bei dem bekannten flanken-Schneckengetriebe schon bald nach ihrem Getriebe schon die Aufgabe zugrunle, günstige Ver- Bekanntwerden (deutsche Patentschritten 855 927 hältnisse hinsichtlich Verlustleistung und Tragfähig- 25 und 905 444) einen beachtlichen Marktanteil erreicht, keit zu schaffen. Alle Bemühungen, die Belastbarkeit von Hohlflanken-

Es sind außerdem Ergebnisse von Untersuchungen Schneckengetrieben noch weiter zu erhöhen, hatten an einem Getriebe der eingangs beschriebenen Galtung aber nur bescheidene Erfolge, da regelmäßig eine bekannt, also an einem Hohlflanken-Schneckcnge- Verminderung der Grenztemperaturtragfähigkeit in triebe, hei dem die Wälzebeae, au^crhalb derer der 30 Kauf genommen werden mußte, wenn es gelungen Mittelpunkt des FlanketiprolH.s liegt, sich ihrerseits war, die Flankentragfähigkeit zu erhöhen,
außerhalb des Aulkndurchmessers der Schnecke Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß erstreckt (Schriftenreihe Antriebstechnik, Bd. 7, 1956, die Art, in der die einzelnen Kenngrößen eines Hoh!- Verlag Vieweg & Sohn, Braunschweig). Bei diesem flanken-Schneckengetriebes bei der Beeinflussung der bekannten Getriebe ist die Profilform durch den 35 Flanken- und Gronztemperaturtragfähigkeit zusammiltleren 1 lankenwinkcl im Mittclschnitt und das menwirken, bisher nicht richtig rx urteilt worden ist. Verhältnis des Krümmungsradius zum Abstand des Wenn jedoch der Krümmungsradius des Flanken-Prolil-Krümmungsmittelpunkts von der Schnecken- profils der Schnecke in der eriinüungsgcmäßcn Weise achse, ebenfalls im Mittelschnitt, bestimmt. Hierbei außer vom Flar.kenwinkel auch von der Zahnkopfsoll tier Hankenwinkti im Mittelschnitt 20" betragen, 40 höhe und somit vom Zahnmodul abhängig gemacht und der Krümmungsradius im Mittelschnitt soll sich wird, ergibt sich ein Hohlflanken-Schneckengetriebe, zum Abstand des Prolil-Kriimmiingsmiltclpunkts von das im Vergleich mit bekannten Getrieben dieser der Schneckenachse wie 1 : 1,2 bis I : 1,4 verhalten. GattungbeigegebenerBaugröße,Werkstoffauswahl und Die bei dem bekannten gattungsgemäßen Getriebe Schmierung eine größere Belastbarkeit und einen gerinuntersuchte I agc der Wälzebene des Getriebes außer- 45 geren Leistungsverlust durch Zahnreibung aufweist, halb des Aultendurehmesscrs der Schnecke hat sich Der im vorstehenden angegebene Zusammenhang bei der beschriebenen Festlegung der Profilform nicht zwischen den Größen im Normalschnitt läßt sich besonders bewährt, da sie zwar zu günstigen, steilen auf Grund bekannter Beziehungen (N ic mann, Berühriingslinicn führt, aber eine starke Verkleinerung »Maschinenelemente II«, 1960, Springer-Verlag. S. 161 des I ingriffsfeldes mit sieh bringt. Als bester Korn- 50 bis 183) in einen Zusammenhang zwischencntsprechenpromiß wurde daher bei dem untersuchten Getriebe den Größen im Achsschnitt (Mittclschnitt) umrechnen, eine Wälzachse angesehen, die durch den andersten Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer l'uiikl des Zahnfeldes gelegt ist. was einem Profil- schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeiseischicbungsf.iklor von 1.0, also einer Profilvcr- spiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Schiebung um den Betrag des Zahnmoduls ent- 55 F i g. 1 eine teilweise als Schnitt in einer die spricht. Schneckenachse enthaltenden, zur Radachse senk-

Dcr Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei rechten Ebene gezeichnete Ansicht eines erfindungs-

ciiieni Getriebe der eingangs beschriebenen Gattung gemäßen Getriebes,

die Tragfähigkeit noch weiter zu steigern und die Fig. 2 einen Schnitt durch dasselbe Getriebe in

Verlustleistung noch weiter zu vermindern. 60 einer die Radachse enthaltenden, zur Schncckcnachse

Diese Aufgabe ist erfindungsgcmäß dadurch gelöst, senkrechten Ebene und

dall der initiiere Krümmungsradius Λ_Λ des Flanken- F i g. 3 einen vergrößerten Normalschnitt durch

piohls im Normalschnitl der Schiieckenverzahnung die Schnecke längs der Linie III-III in Fig. 1.

am minieren Schneckendiirchnicsser /J₁₁₁₁ innerhalb Das dargestellte Getriebe umfaßt eine Schnecke 1,

der durch die Gleichung 65 die mit einem Schneckenrad 2 kämmt. Die Zahn-

. ,., liunkcit der Schnecke 1 haben ein konkaves Profil,

/<\ (0.72 1 0,1)//,/ \ tliis in Fig. I im Längsmittelschnitt und in F i g. 3

\ sin \, ' im Normalschnitl der Schnecke dargestellt ist.

Unter Normalschnitt ist hier ähnlich wie hei Hihrägverzahnten Stirnrädern ein Schnitt im rechten Winkel zu den Zahnllanken der betrachtenden Verzinnung, im vorliegenden Fall also der Schnecke, SU verstellen. Wenn der Steigungswinkel der Schnekfcengänge mit γ,,, bezeichnet wird, dann schließt die fhene des Normalschnills (Ubene lll-lll in Fig. I) Riil der Achse 1 der Schnecke i ebenfalls den Win- |el ;■„, ein.

Mit 3 ist eine zur Achse Γ der Schnecke 1 und zur Achse 2' des Schneckenrades 2 parallele Ebene bezeichnet, die bei einem Getriebe ohne Prolilverichiebung die Wälzebene darstellen würde; der Schnittpunkt 3' dieser Ebene 3 mit der gemeinsamen Normalen, der Achsen Γ und 2' wird im folgenden ils Protilmittclpunkt bezeichnet. Der Prolilmittelpunkt 3' hat von der Achsel' der Schnecke I den

Abstand D_mi und vt,n der Achse 2' des Schneckenrades den Abstand D₁₁₁₂. Hierbei wird D„_n als

mittlerer Verzahnungsdurchmesser der Schnecke 1 bezeichnet und D_n,., als mittlerer Vcrzahnungsdur-hmciiser des Schneckenrades 2. Der Abstand A zwischen den Achsen Γ und 2' ist die Summe von D,_ni

und D_m2.

Auf den Prnfilmittelpunkt 3' ist gemäß F i g. 3 die Zahnkopfhöhe //, der Schnecke 1 und gemäß F i g. 2 die Zahnkopfhöhe H₂ des Sehneckenrades bezogen. H₂ ist zweckmäßigerweise ebenso groß wie iler im Längsmittelschnitt der Schnecke I gemessene Modul Λ/ der beiden miteinander kämmenden Verzahnungen; bei der weiteren Festlegung der Verzahnung ist es zweckmäßig, das Verhältnis der beiden Zahnkopfhöhen HJH₂ ----- 0,9 · 0,05 zu wählen. Für HJH₂ ---- 0,9 und H_% ■-- Λ/ ergibt sich //, -- 0,9 Λ/. Diese Festlegung hat sich im Hinblick auf günstige Sclinittbcdingungen beim Verzahnen des Schneckenrades 2 als zweckmäßig erwiesen.

Aus dem gleichen Grund soll der in F i g. 3 eingezeichnete Flankenwinkel \κ\ am Zahnkopf der Schnecke 1, gemessen im Normalschnitt, 12 i I⁵ betragen. Der ebenfalls in F i g. 3 eingezeichnete mittlere Hankenwinkel \.% der Schnecke 1 beträgt zweckmäßigerweise 23°.

Der Scheitelpunkt 4 der beiden Winkel \.x und λ κ .v ist der Mittelpunkt des mittleren Krümmurg,-radius R₁, des Flankenprolils der Schnecke 1 im Normalschnitt. Die Größe dieses Krümmungsradius Rv und die durch den mittleren Flankenwinkel w mitbestimmte Lage seines Mittelpunkts 4 haben einen entscheidenden Einfluß auf die Tragfähigkeit der Verzahnung.

Von wesentlicher Bedeutung ist ferner das Merkmal, dall die Wälzebene IK₀, in der sich die Schnecke I am Schneckenrad 2 abwälzt, gegen die l.hene 3 um der Achse Γ der Schnecke weg parallel verschoben ist, und zwar um den in F i g. 3 mil .V · M bezeichneten Betrug, wobei ,Vein dimensionsloi.er Faktor von der Größe 1,5 I 0,25 ist und als PrnliKersenieluiniisfaktor bezeichnet wird, llei der dargestellten Prnlilverschiebung um 1,5 ■ Λ/ liegt die Wäl/.ebene H₁,

ίο außerhalb der Verzahnung der Schnecke I; der Mittelpunkt 4 des mittleren Krümmungsradius Ii \ der Schnecke liegt jedoch, wie aus der F i g. 3 ersichtlich, noch weiter außerhalb. Der Wäl/.kreisdurehmesser der Schnecke 1 hat die Größe /J₀₁. und der Wälzkreisdurchmesser des Schneckenrades 2 ist /)„.,. Zwischen den angegebenen Durchmessern und der Proiilversehiebung besteht der folgende, aus der Zeichnung ersichtliche Zusammenhang:

XM

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schneckengetriebe mit zylindrischer oder kegelförmiger llohlflankenschnecke, deren Gewindegänge im Normalschnitt ein konkaves Flankenprofil mit einem mittleren Krümmungsradius aufweisen, dessen Mittelpunkt außerhalb der Wälzebene des Getriebes liegt, die sich ihrerseits außerhalb des Außendurchmessers der Schnecke erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Krümmungsradius Rx des I iankenprofils im Normalschnitt der Schneckemerzahnung am mittleren Schneckendurchmesser /J₁₁₁₁ innerhalb der durch die Gleichung

Ä.v = (0,72 tO.l)//,

I sin \_Λ·

2,2

festgelegten Grenzen gewählt ist, wobei //, die Zahnkopfhöhe der Schnecke bezeichnet und der zugehörige Flankenwinkel \.v 23 L 2 beträgt, und daß die Profilverschiebimg für die Verzahnung des Schneckenrades das (1,5 ± 0,25)-fachc des Zahnmoduls Λ/im Längsmittelschnitt der Schnecke ist.

2. Schneckengetriebe nach Anspruch I, dadurch geke inzeichnet, daß das Verhältnis der Zahnkopfhöhe //, der Schnecke zur Zahnkopfhöhe H₂ des Rades //,///, 0,9 L 0,05 beträgt.

3. Schneckengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Normalschnitt N der Schnecke der Flankenwinkel \«.v am Zahnkopf der Schnecke x_K\ ~ \2' 1. Γ beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen