DE2425861A1

DE2425861A1 - Self aligning toothed gearing - has gear linked to hub by toothed coupling allowing tilting for correct mesh

Info

Publication number: DE2425861A1
Application number: DE19742425861
Authority: DE
Inventors: Reinhard Rieger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1974-05-28
Filing date: 1974-05-28
Publication date: 1975-12-04

Abstract

The gear is supported in rolling element bearings mounted in a body itself supported in a spherical self-aligning bearing in a housing. The gear meshes with a second gear supported in the housing for rotation about a fixed axis, meshing errors between the gears being taken up by tilting of the first gear in the self-aligning bearing. Connection between the first gear and a shaft therefore is by means of a toothed coupling adapted to accommodate the tilting of the first gear. Pref. the coupling is arranged within a base in the first gear medially between the ends.

Description

Zahnrädergetriebe mit einem Ausgleichsmittel für Achsrichtungs- und Flankenrichtungsfehler Die Erfindung betrifft ein Zahnrädergetriebe zum übertragen einer Drehbewegung mit einem Ausgleichsmittel für durch elastische Verformungen und Fertigungsungenauigkeiten bedingte Achsrichtungs- und Flankenrichtungsfehler. Gear transmission with a compensating means for axis direction and Edge direction error The invention relates to a gear transmission for transmission a rotary movement with a compensation means for elastic deformations and axis direction and flank direction errors caused by manufacturing inaccuracies.

Derartige Abweichungen können im Leichtgetriebebau, insbesondere bei Luftfahrtgetrieben, selbst bei hoher Herstellgenauigkeit, infolge der im Leichtbau stärker auftretenden elastischen Verformungen an Gehäusen, Wellen und Zahnflanken bedeutend sein.Such deviations can occur in light gear construction, especially in Aviation drives, even with high manufacturing accuracy, due to the lightweight construction stronger elastic deformations on housings, shafts and tooth flanks be significant.

Stand der Technik: In vielen Fällen ist es üblich, hohe Kantenbelastungen in Kauf zu nehmen und durch größere Dimensionierung auszugleichen. Dieser Weg ist mit einer bei Luftfahrt- und Hochleistungsgetrieben unerträglichen Gewichtszunahme verbunden. State of the art: In many cases it is common to have high edge loads to be accepted and compensated for by larger dimensions. This way is with an unbearable weight gain in aerospace and high-performance gearboxes tied together.

In den Fällen, wo die Ritzel- bzw. Zahnraddeformationen infolge Biegung und Torsion bekannt oder abschätzbar sind, wird vielfach ein Ausgleich über Zahnflankenlängskorrekturen angestrebt. Ein solcher Ausgleich kann jedoch nur innerhalb einer bestimmten Laststufe befriedigend sein und auch nur in bezug auf diejenigen Deformationen, die durch innere, vom Getriebe abhängige Kräfte hervorgerufen werden. In cases where the pinion or gear wheel deformations due to bending and torsion are known or can be estimated, compensation is often provided by means of longitudinal tooth flank corrections strived for. However, such compensation can only be achieved within a certain load level be satisfactory and only with regard to those deformations caused by internal forces that are dependent on the transmission are produced.

Wenn auf das Getriebe oder dessen Bauteile stärkere äußere Kräfte einwirken, was z. B. bei einem Hubschraubergetriebe durch die starken dynamischen Kräfte des Rotors der Fall sein kann, so sind zusätzliche Ausgleichsmaßnahmen notwendig. If stronger external forces act on the gear unit or its components act what z. B. in a helicopter transmission through the strong dynamic Forces of the rotor can be the case, additional compensation measures are necessary.

Durch DT-OS 2 103 190 ist eine Zahnradbefestigung mit winkelbeweglicher Einstellbarkeit des Zahnrades bekannt. Ein hiernach gebautes Getriebe hat zwangsläufig bei nicht fluchtenden Achsen eine Taumelbewegung des ringförmigen Zahnrades um den Nabenkörper bei jeder Umdrehung, mit Gleiten der sphärischen Führungsflächen aufeinander. Eine Übertragung dieser für einen Portalkran vorgesehenen Lösung auch hochtourige Getriebe ist hinsichtlich der Laufruhe und dynamischen Beanspruchung nicht ideal. DT-OS 2 103 190 is a gear attachment with angularly movable Known adjustability of the gear. A gearbox built according to this inevitably has if the axes are not aligned, the ring-shaped gear will wobble around the Hub body with each revolution, with sliding of the spherical guide surfaces on each other. A transfer of this solution intended for a gantry crane is also high-speed Gearbox is not ideal in terms of running smoothness and dynamic stress.

Aufgabe: Aufgabe der Erfindung ist ein Zahnrädergetriebe mit einer selbsttätigen Ausgleichseinrichtung für nicht fluchtende Achsen und Flankenrichtungsfehler sowie elastische Deformationen mit großer Laufruhe und Betriebssicherheit. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Object: The object of the invention is a gear transmission with a Automatic compensation device for misaligned axes and flank direction errors as well as elastic deformations with great smoothness and operational reliability. These The object is achieved by the invention specified in claim 1.

Vorteile: Durch allseits winkelbewegliche Führung des Lagerkörpers im Gehäuse stellt sich die Achsrichtung des betreffenden Zahnrades selbsttätig ein auf eine Grundeinstellung, die dem momentanen Lastzustand entspricht. Die darüber hinaus notwendigen Ausgleichsbewegungen durch Wechsel der äußeren Kräfte oder des Lastzustandes sind relativ gering und von geringerer Frequenz als der des umlaufenden Zahnrades, so daß die sphärischen Führungsflächen nur gering belastet sind. Das Zahnrad ist auf breiter Basis gelagert. Daher sind die Voraussetzungen für gute Laufruhe und Betriebssicherheit gegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 4 beschrieben. Bei Ausbildung der ein Zahnrad tragenden Welle nach Anspruch 2 als Hohlwelle mit innenliegender Kupplungsverzahnung kann die antreibende Zahnkupplung zwischen die Lager des ersten Zahnrades gelegt werden, was für die gleichmäßige Abstützung der dynamischen Kräfte der Kupplungswelle auf die Lager von Bedeutung ist. Advantages: Due to the angularly movable guidance of the bearing body the axial direction of the gear in question is automatically set in the housing to a basic setting that corresponds to the current load condition. The one about it In addition, necessary compensatory movements due to changes in external forces or the Load conditions are relatively low and of lower frequency than those of the rotating one Gear, so that the spherical guide surfaces are only lightly loaded. That Gear is mounted on a wide base. Hence the prerequisites for good Smooth running and operational reliability are given. Advantageous further training are in the Claims 2 to 4 described. When training the shaft carrying a gear Claim 2 as a hollow shaft with internal coupling teeth can be the driving Tooth coupling placed between the bearings of the first gear, what for the even support of the dynamic forces of the coupling shaft the camp matters.

Nach Anspruch 3 sind die kugeligen Flächen so gestaltet, daß deren Mittelpunkt mit der Mitte der Breite des Zahneingriffs in etwa übereinstimmt. Bei Geradverzahnung oder Schrägverzahnung mit geringem Schrägungswinkel ist hierdurch eine gleichmäßige Flankenanlage gegeben. According to claim 3, the spherical surfaces are designed so that their Center coincides with the center of the width of the tooth engagement approximately. at Straight teeth or helical teeth with a small helix angle is due to this given an even flank contact.

Durch die Anwendung der in Anspruch 4 angegebenen Merkmale wird bei Schrägverzahnung eine Verbesserung des Lastausgleichs erreicht. Bei Zahnrädern mit relativ zur Zahnbreite größerem Wälzkreis der Verzahnung wird das aus der Axialkraft entstehende Kippmoment dadurch kompensiert, daß der Schwenkmittelpunkt der kugeligen Flächen gegenüber der Mitte der Zahneingriffsbreite versetzt ist. Der Betrag des Versatzes läßt sich berechnen aus dem Schrägungswinkel und dem Wälzkreis des ersten Zahnrades, er kann das 0,7fache bis 2fache Produkt aus dem Wälzkreis und dem Tangens des Schrägungswinkels betragen. By applying the features specified in claim 4, at Helical gearing achieved an improvement in load balancing. For gears with Relative to the face width of the larger pitch circle of the toothing, this is derived from the axial force resulting tilting moment compensated that the pivot center of the spherical Faces is offset from the center of the tooth mesh width. The amount of the The offset can be calculated from the helix angle and the pitch circle of the first Gear, it can be 0.7 to 2 times the product of the pitch circle and the tangent of the helix angle.

Erläuterung der Erfindung: Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Explanation of the invention: An embodiment of the invention is explained with reference to the drawing.

Ein geradverzahntes Zahnrad 3 ist mit einer Hohlwelle 2 einstückig und wird von einer Antriebswelle 1 über eine winkelbewegliche Zahnkupplung 12, 13 angetrieben. Die Kupplungszähne 12 der Antriebswelle 1 sind in diesem Beispiel geradeverzahnt und die Winkelbeweglichkeit ist durch ein ausreichendes Zahnspiel gewährleistet. A straight toothed gear 3 is integral with a hollow shaft 2 and is driven by a drive shaft 1 via an angularly movable tooth coupling 12, 13 driven. The coupling teeth 12 of the drive shaft 1 are straight teeth in this example and the angular mobility is guaranteed by sufficient backlash.

Der Einsatz von Bogenzähnen mit balligen Zahnflanken ist ebenso möglich, insbesondere bei größeren zu erwartenden Winkelverlagerungen. Das Zahnrad 3 ist beidseitig mittels Wälzlager in einem Lagerkörper 5 gelagert, welcher gegenüber einem Gehäuse 7 über kugelig geformte Führungsflächen winkelbeweglich gelagert ist. Der Lagerkörper 5 ist in kalottenartig ausgebildeten Ringen 6 geführt, die am Gehäuse 7 befestigt sind. Getrennte Ringe können jedoch Fertigungsvorteile bieten wie auch die Anwendung spezifischer Gleitwerkstoffe ermöglichen. Die Ringe 6 könnten auch mit dem Gehäuse 7 vereinigt sein. Der Lagerkörper 5 ist in der Lage, durch Gleiten entlang der kugelig geformten Führungsflächen der Lagerung des Zahnrades 3 ein freies Einstellen zu ermöglichen. Die Zahnkupplung 12, 13 und der Kugelmittelpunkt liegen in derselben Ebene wie die Mitte der Zahnbreitenüberdeckung beider Zahnräder, so daß die Zahnkräfte und die von den kugelig geformten Flächen übertragenden Stützkräfte sowie die dynamischen Kräfte der Zahnkupplung in einer Ebene liegen. Bei einseitiger Flankenberührung infolge elastischer Deformationen, äußerer Kräfte oder Fertigungsungenauigkeiten wird auf den Lagerkörper 5 ein Moment ausgeübt, das eine selbsttätige Korrektur der Achsrichtung des Zahnrades 3 auslöst, bis bei gleichmäßiger Anlage der Zahnflanken über die Zahnbreite ein Gleichgewicht herrscht. Eine Schraube 8, die in einem Schlitz des Lagerkörpers 5 eingreift, verhindert ein Mitlaufen des Lagerkörpers mit der Drehung des Zahnrades 3, ohne daß die Einstellbarkeit der Lagerung dadurch behindert wird. Das Zahnrad 9 als Gegenrad zum Zahnrad 3 ist winkelunbeweglich gelagert in den Wälzlagern 10 und 11.The use of curved teeth with crowned tooth flanks is also possible, especially in the case of larger angular misalignments to be expected. The gear 3 is mounted on both sides by means of roller bearings in a bearing body 5, which opposite a housing 7 is supported in an angularly movable manner by means of spherically shaped guide surfaces. The bearing body 5 is guided in dome-shaped rings 6 that are attached to the housing 7 are attached. However, separate rings can offer manufacturing advantages as well enable the use of specific sliding materials. The rings 6 could also be united with the housing 7. The bearing body 5 is able to slide by sliding along the spherically shaped guide surfaces of the bearing of the gear 3 a free Allow setting. The tooth coupling 12, 13 and the center of the sphere are located in the same plane as the center of the tooth width overlap of both Gears, so that the tooth forces and those transmitted by the spherically shaped surfaces Supporting forces and the dynamic forces of the tooth coupling lie in one plane. With one-sided flank contact due to elastic deformations, external forces or manufacturing inaccuracies is exerted on the bearing body 5 a moment that an automatic correction of the axial direction of the gear 3 triggers until at more uniform System of the tooth flanks over the face width there is an equilibrium. A screw 8, which engages in a slot in the bearing body 5, prevents the Bearing body with the rotation of the gear 3 without affecting the adjustability of the storage is hindered by it. The gear 9 as a counter gear to the gear 3 is angularly immovable stored in roller bearings 10 and 11.

Claims

Gear transmission for transmitting a rotary movement with a compensating means for axial directional changes caused by elastic deformations and manufacturing inaccuracies and flank direction errors, with a first angularly movable and a second angularly immobile mounted gear shaft, characterized in that on the first, angularly movable mounted gear shaft (2) a first gear (3) is attached and a angularly movable tooth coupling (12, 13) is driven and the bearings (4) in one Bearing body (5) are arranged with spherically shaped outer surfaces and the bearing body (5) in a housing or frame (7) directly or indirectly via a hollow sphere shaped mating surfaces is guided angularly movable on all sides.

2. Gear transmission according to claim 1, characterized in that the shaft (2) carrying the first gearwheel (3) as a hollow shaft with internal coupling teeth (13) is designed as part of the angularly movable tooth coupling (12, 13).

3. Gear transmission according to claim 1 or 2, characterized in that that the common center of the spherically shaped surfaces in the same, for The central longitudinal axis of the second gear (9) is perpendicular to the right-hand plane like the center the tooth width overlap of both gears (3, 9).

4. Gear transmission according to claim 1 or 2 with helical teeth, characterized in that the center point common to the spherically shaped surfaces is arranged offset with respect to the central axis of a second, on the second Gear shaft attached wheel (9) perpendicular and through the center of the tooth width overlap both gears (3, 9) going ends, in such a way that the axial force component the helical gearing tending to tilt the axis of rotation of the first gear Moment is balanced.