DE2408785C3 - Vorrichtung zum Ausgleichen von Flankenparallelitätsfehlern zwischen dem Abtriebsritzel eines Getriebes und einem damit kämmenden Gegenzahnrad - Google Patents

Description

Die Festigkeit, Lebensdauer und Funktionssk herheit kämmender Zahnräder hängen weitgehend von der Form der Tragbilder ihrer Zahnflanken ab. Im Idealfall stehen zwei Zahnflanken in linienförmiger Beiührung und die Berührungslinie verläuft parallel zu den Drehachsen der kämmenden Zahnräder über die Bieite ih- 4s rer Flanken. Dabei walzen sich die beiden Zahn flanken im Betrieb ohne gleitende Bewegung aufeinarder ab, wobei die Berührungslinie in radialer Richtung parallel zu sich selbst über die Zahnflanken wandert Die Fläche, die die Berührungslinie dabei beschreibt, dann als Tragbild angesehen werden. Das ideale Tragltild hat bei Stirnrädern die Form eines Rechtecks.

Die Voraussetzungen für solche Tragbilder sind vollständig achsparallel verlaufende Zahnflanken sowie genau parallel zueinander angeordnete Drehachsen. Diese Forderungen können in der Praxis aber nicht erfüllt werden, so daß die Zahnflanken je nach Fertigungs- und Montageaufwand mehr oder weniger stark von der Idealstellung abweichen. Die Berührungslinien erstrecken sich infolgedessen meist nur über einen geringen Teil der Zahnflankenbreite. Die tatsächlichen Tragbilder haben daher die Form von Dreiecken.

Dadurch ergeben sich ungleichmäßige Belastungen der Zahnflanken, die auf mehr als das Doppelte des Normalwerts bei gleichmäßigem Tragen der Flanken ansteigen können. Als besonders nachteilig wirkt sich dabei die auftretende extrem hohe Kantenpressung der Zahnflanken aus.

Es ist bekannt, die Zahnflanken ballig zu schleifen, so daß hohe Kantenpressungen vermieden werden. Dabei verringert sich aber zwangläufig die Länge der Berührungslinie bzw. die Breite der theoretisch nutzbaren tragenden Fläche der Flanke. Darüber hinaus nimmt die Flächenpressung im mittleren Bereich der tragenden Fläche zu. Durch das Balligschleifen von Zahnflanken wird daher lediglich die unerv-ünschte Kantenpressung in eine nachteilig hoho Flächenpressung umgewandelt

In der Praxis wird oft auf eine gleichmäßige Belastung der Zahnflanken geschlos; en, weil die z. B. beim Durchlaufenlassen von Papierstreifen erhaltenen Abdruckbilder ein Trapez oder gar ein Rechteck bilden, das dann als Tragbild der Zahnflanken gewertet wird. Die Toleranz solcher Ergebnisse liegt aber offensichtlich in der Größenordnung der Papierdicke und ist damit sehr groß. Vergleichsmessungen mit Dehnungsmeßstreifen an den Stirnflächen der Zähne zeigen Spannungen an, die bei gleichmäßigem Tragen nicht auftreten dürften. Somit ist zu folgern, daß auch dann dreieckige Tragflächen vorliegen, wenn die Abdruckbilder eine Trapez- oder Rechteckform aufweisen.

Zum Augleichen der oben erläuterten Parallelitätsfehler an den Zahnflanken eines Gegenzahnrads ist ein anpassendes Pendeln des mit ihm kämmenden Ritzels grundsätzlich bekannt So kennt man einen Zahntrieb nach dem Ausgangspunkt der Erfindung (DT-OS 22 46 315) mit einem schwenkbaren, in das Gegenzahn rad eingreifenden Ritzel, wobei das Zahnrad-Lagergehäuse über ein zylindrisches Gelenk abgestützt ist, dessen Gelenkachse orthogonal zur Achse des Lagers und zur Eingriffsnormalen verläuft. Hier ist das zylindrische Gelenk als ein Gelenk mit zweiarmiger Gabel ausgeführt, dessen Achse in der Mittenebene des Ritzels liegt. Die Flankenparallelitätsfehler werden also durch kippbare Lagerung des Ritzels ausgeglichen, wobei die Abstützung in Richtung der Eingriffsnormalen liegt.

Bei einer anderen bekannten Ausführung (DT-OS 17 75 039) ist das Rit/el in einem Rahmen so gelagert, daß es sich nicht nur drehen kann, sondern auch gegenüber einer Welle, die mit ihm in Drehmoment übertragender Verbindung steht, um eine Gerade, welche die Drehachsen dieser Welle und des Zahnkranzes rechtwinklig schneidet, beschränkt drehbar ist. In diesem Fall ist also das Ritzel in der Ebene der beiden Randachsen zum Ausgleich von Flankenparallelitätsfehlern drehbar gelagert. Die Reaktionskraft aus dem Zahneingriff wird in Richtung der Eingriffsnormalen in einem Kugelgelenk aufgenommen. — Bei beiden vorbehandelten Zahntrieben können jedoch Richtungsänderungen der Eingriffsnormalen selbst nicht kompensiert werden.

Dieser Nachteil ist auch einer bekannten Vorrichtung (DT-AS 12 01644) zum Antreiben eines Zahnkranzes durch mindestens ein Antriebsrad bekannt, dessen Radträger unabhängig von dem Traggestell des Zahnkranzes beweglich ist, in tangentialer Richtung jedoch durch eine mittels Universalgelenke mit dem Radträger und einer ortsfesten Stelle des Traggestells der Vorrichtung verbundenen Kuppelstange festgehalten ist und dessen Zahneingriff mit dem Zahnkranz durch eine Haltevorrichtung gesichert ist, die den Randträger in einer durch die Achse des Antriebsrads und die Achse des Zahnkranzes führenden Ebene hält und eine etwaige Schwenkbewegung des Radträgers um die Achse des Antriebsrads zuläßt. — Auch kennt man eine Vorrichtung (DT-OS 16 50 672) zur Bewegungsübertra-

•ung auf einen Zahnkranz größeren Durehmessers durch ein treibendes Ritzel, das in ein um einen festen Punkt schwingbar gelagertes Ritzelgehäuse eingebaut ist, welches unabhängig von der Drehachse des Zahnkranzes mit mehreren Führungsrollen an zum Zahnkranz konzentrischen Führungsbahnen geführt ist und den Umfang des getriebenen Zahnkranzes nur zu einem Bruchteil umhüllt In diesem FaIt soll eine gleichbleibende Verteilung der Belastungen auf die gesamte Breite der Verzahnungen gesichert werden, wenn uas gewöhnlich vorgesehene Gehäuse weggelassen oder zumindest durch eine einfache Ummantelung umsetzt wird, die nicht mehr die Aufgabe hat, die Achsen der Antriebsorgane in ihrer Lage zu halten.

Schließlich sind für Getriebe Drehmomentabstützungen mittels elastischer Drehmomentstützen bekannt, wodurch jedoch die eingangs erläuterten Probleme nicht maßgebend beeinflußt worden sind (technica 1969, Nr. 10).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ausgleich von Parallelitätsfehlern auch bei Änderungen der Richtung der Eingriffsnormalen zu gewährleisten.

Die Erfindung geht von der bekannten Tatsache aus, daß sich bei der Herstellung von Zahnrädern unvermeidlich mehr oder weniger große Teilungsfehler ergeben, die bisher, insbesondere bei mehrstufigen Getrieben, harte Drehschläge verursachen. Durch die erfindungsgemäße federelastische Aufhängung und die

20 haben. Die in der Hohe einstellbaren Federkörper stützen das Getriebe axial yb und sind zum Vorausrichten und Nachrichten des Getriebes höhenverstellbar. Unter Anpassung der jeweiligen Zahnflanke des Abtriebsritzels an die entsprechende Zahnflanke des Gegenzahnrads können die Federkörper auch seitlich ausfedern. — Vorzugsweise ist die Gelenkstange beiderseits mittels Gelenkköpfen angelenkt. Dabei ist zweckmäßigerweise ferner vorgesehen, daß die Gelenkstange als Stellstange zur kräftemäßigen Einstellung der Drehmomentabstützung eingerichtet ist und zwischengeschaltete Federkörper aufweist. Auch in diesem Fall sind dip Federkörper vorzugsweise als Schwingungsdämpfer, z. B. Federpakete ausgebildet.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig.1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Teilschnitt mit radial durch die Mitte des Abtriebsritzels verlaufender Schnittebene,

F i g. 2 den Gegenstand nach F" i g. 1 in Frontansicht mit Teilschnittansicht durch das Kugelgelenk und

F i g. 3 ausschnittsweise eine Gelenkstange für den Gegenstand nach F i g. 1 im Bereich ihrer Federkörperanordnung.

In den Figuren ist eine Vorrichtung zum Ausgleichen Flankenparallelitätsfehlern zwischen dem Ab-

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triebsritzel 1 eines Getriebes 2 und einem damit kämmenden Gegenzahnrad dargestellt, wobei das Getriebe

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der Übertragung der Drehmomente elastisch aufgenommen. Die gleiche Dämpfung erfahren auch Stöße oder Lastschläge, die von außen auf das Getriebe einwirken. Auch in bezug auf die Drehmomentabstützung werden nachteilige Drehschwingungen zwischen Abtnebsritzel und Gegenzahnrad ausgeschalter. Ferner ist darauf hinzuweisen, daß kämmende Zahnräder je nach Qualität ein wechselndes Eingriffsspiel (Zahnluft) besitzen. Dieses Eingriffsspiel summiert sich bei mehrstufigen Getrieben. Beim Anmeldungsgegenstand gleicht die Gelenkstange durch ihre elastische Nachgiebigkeit ein solches Eingriffsspiel jedoch aus, nämlich durch

Schwenken um das Kugelgelenk in Drehrichtung. Im Ergebnis wird der Ausgleich von Flankenparallelitätsfehlern dadurch auch bei Änderungen der Richtung der Eingriffsnormalen erreicht. Darin sind die wesentlichen durch die Erfindung erreichten Vorteile zu sehen.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen des Anmeldungsgegenstands, die an sich durch den diskutierten Stand der Technik bekannt sind, sind im folgenden entsprechend den Unteransprüchen aufgeführt. Sc- erfolgt die federelastische Aufhängung erfindungsgemäß mittels festgelegter oder in der Höhe einstellbarer Federkörper mit oder ohne Amplitudenbegrenzung. Dadurch wird in besonders einfacher Weise die Anpassungsfähigkeit des Getriebes erreicht und weist dieses ein vorgegebenes Ausgleichs- und Dämpfungsvermögen derart auf, daß bei der Zahnradherstellung sowie bei der Lagerung der Getriebewellen mit im Vergleich zu den bisherigen Ausführungsformen verhältnismäßig groben Toleranzen gearbeitet werden kann. Dennoch sind selbst dann sowohl die Betriebseigenschaften als auch die Hauptlastverteilungen günstiger als bei den bekannten Ausführungsformen. — Eine ungedämpfte elastische Nachgiebigkeit der Federkörper für die Getrie- (\s beaufhängung könnte unter bestimmten Umständen Drehschwingungen zwischen Getriebe bzw. Abtriebsritzel und damit kämmendem Gegenzahnrad zur Folge

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schlossen und in Richtung der Eingriffsnormalen JV angeordnet ist. Das Getriebe 2 ist federelastisch aufgehängt und mittels des Lagerarms 3 an ein ortsfestes Kugelgelenk 4 angeschlossen. Der Lagerarm 3 ist im Gelenkbereich mittels einer drehmomentaufnehmenden Gelenkstange 5 abgestützt. Das Getriebe 2 ist unter Zwischenschaltung von festgelegten bzw. unverstellbaren oder in der Höhe einstellbaren Federkörpern 6 aufgehängt, die ohne oder mit Amplitudenbegrenzung in der Getriebe- Hauptachsrichtung allein und/oder in allen drei Getriebe-Achsrichtungen entsprechend dem Koordinatensystem ausgeführt sind. Die FederKörper 6 sind als Schwingungsdämpfer, 7. B. Gummi/Metallelemente ausgebildet. — Das Kugelgelenk 4 weist eine ortsfeste Lagerwelle 7, einen darauf fixierten balligen Führungsring 8 und darauf gleitend geführten Schalenring 9 auf, wobei der Lagerarm 3 des Getriebes 2 mit dem Schalenring 9 verbunden ist. Das Kugelgelenk 4 ist in Richtung auf die Zahnflanken des Abtriebsritzels 1 einstellbar und in der Eingriffsnormalen N, d. h. in Richtung der Eingriffslinie auf Zahnmitte M für die Zahnkraftübertragung in Hauptdrehrichtung angeordnet. — Die Gelenkstange 5 ist mittels Gelenkköpfen ti, z. B. Kugelgelenklager, einerseits an dem Lagerarm 3 des Getriebes 2, andererseits an einem Festpunkt P angelenkt. Dadurch ist die Gelenkstarge in der Lage, Restmomente aus Momentenverlusten und aus Flankenreibkräften aufzunehmen oder bei Drehrichtungswechsel die Abstützkraft aus dem. Gehäusemoment des Getriebes zwischen Mitte des Kugelgelenks 4 und neuer Eingriffsnormalen N zu kompensieren. Durch die doppelgelenkige Ausbildung der Gelenkstange 5 wird die Einstellbewegung des Abtriebsritzels 1 und damit des Getriebes 2 an der jeweiligen Zahnflanke des Gegenzahnrads ermöglicht, gleichzeitig für eine wirksame Restdrehmomentabstützung gesorgt. Aus diesem Grunde ist die Gelenkstange 5 zugleich als Stellstange zur kräftemäßigen Einstellung der Drehmo-

mentabstützung eingerichtet. Dazu weist diese zwischengeschaltete Federkörper 12 auf, welche Druckunri Zugkräfte aufzunehmen in der Lage sind. Diese Federkörper 12 sind ebenfalls als Schwingungsdämpfer, z. B. Federpakete ausgebildet. Grundsätzlich kann aber auch mit einer einteiligen starren Gelenkstange 5 gearbeitet werden, wenn nämlich Schwingungsdämpfung nicht erforderlich ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

24 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Ausgleichen von Flankenparallelitätsfehlern zwischen dem Abtriebsritzel eines s Getriebes und einem damit kämmenden Gegenzahnrad, wobei das Getriebe über einen Lagerarm «n ein ortsfestes Gelenk angeschlossen und in Richtung der Eingriffsnormalen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ·ο (2) allseitig federelastisch aufgehängt ist, daß das Gelenk als Kugelgelenk (4) ausgeführt und in Richtung der Eingriffsnormalen (N) angeordnet ist und daß der Lagerarm (3) im Gelenkbereich mittels einer orthogonal zur Eingriffsnormalen und in der MitteJebene von Abtriebsritzel (1) und Gegenzahnrad nachgiebigen Gelenkstange (5) ortsfest abgestützt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch t, dadurch jrekennzeichnet, daß die federelastische Aufhängung mittels festgelegter oder in der Höhe einstellbarer Federkörper (6) mit oder ohne Amplitudenbegrenzung erfolgt

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkstange (5) beiderseits mittels Gelenkköpfen (11) angelenkt ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkste nge (5) als Stellstange zur kräftemäßigen Einstellt ng der Drehmomentabstützung eingerichtet ist und zwischengeschaltete Federkörper (12) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch j;ekennzeichnet, daß die Federkörper (12) der Gelenkstange (5) als Schwingungsdämpfer, z. B. Fede pakete ausgebildet sind.

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