DE2452895C3 - Verfahren zur Herstellung eines Getriebeelements - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Getriebeelemer.tes. das einen geschlossen umlaufenden, von einem theoretischen Verlauf abweichenden Trochoiden-Kurvenzug aufweist.

Ein solches Getriebeelement steht im allgemeinen mit zylindrischen Elemente*;, in der Xegel Rollen, eines Zentralrades im Eingriff: unlor dem theoretischen Verlauf • eines Trochoiden-Kurvenzuges /ird der Verlauf verstanden, der sich unter der theoretischen Vorstellung eines spielfreien Eingriffes zwischen Zentralrad und Planetenrad ergibt (DE-PS 4 64 992).

Um ein bestimmtes Umkehrspiel zu Verfügung zu stellen, wird der theoretische Trochoiden-Kurvenzug eines Getriebeelementes der in Frage siehenden Art. beispielsweise eines Planctcnradcs in einem Planeten-Untersetzungsgetriebe, abgewandelt. Die Abwandlung dieses Profils wird bei bekannten Getrieben durch Abtragen eines theoretischen Trochoiden-Kurven/.uges erreicht, und /war in Normalrichtung um einen bestimmten Abstand, der von der gewünschten Größe des Umkehrspieles abhängt. Die auf diese Weise gewonnenen, abgewandelten Kurvenzüge zeigen also nicht mehr den theoretischen Trochoiden-Kurvenverlauf. was zwangsläufig den Eingriff zwischen den Rollen des Zcntralrades und den Flanken des Kurvenzuges des Planctenradcs beeinträchtigt. Wie später noch genauer aufgezeigt werden wird, greifen die Rollen nur über einen sehr beschränkten Bereich der Flanke an dem Kurvenzug an. was gleichbedeutend mit der Tatsache ist. daß nur ein oder allenfalls zwei Rollen gleichzeitig in tragendem Eingriff mit dem Kurvenzug stehen; beim Einlaufen der Rollen in den Eingriffsbereich mit den Kurvenflanken treten Stöße auf. es ergibt sich ein entsprechend verschleißbeluifteier. lautstarker Lauf des Getriebes.

Mit der vorliegenden Erfindung sollen zur Vermeidung der vorerwähnten Nachteile die Eingriffsvcrhä'ltnisse /wischen ilen zylindrischen Elementen des /en iralrades und den Flanken des Trochoidal! Km venverlaufcs des zugeordneten Geiriebeelcmenies verbessert werden.

Dies wird crfindungsgemäß durch das Verfahren ge

maß Patentanspruch erreicht.

Bei erfindungsgemäßer Herstellung des Getriebeelementes bleiben also die Zahnflanken in ihrer Gestaltung zumindest über einen bestimmten Bereich hinweg voll nach Maßgabe des theoretischen Verlaufs erhalten, sie sind lediglich hinsichtlich der theoretischen Ausgangskurve in Umfangsrichtung um einen bestimmten Phasenwinkel um den Mittelpunkt herum verdreht, und zwar derart, daß jede Flanke von dem thec ^retischen Kurvenverlauf aus gesehen, in die zugehörige Erhebung hinein verlagert wird. Die Erhebungen werden demnach etwas schmaler. Man kann sich die abgewandelte Trochoiden-Kurve auch derart vorstellen, daß zwei theoretische Trochoiden-Kurfen gleichen Flankenverlaufes in is Umfangsrichtung gesehen phasenverschoben angeordnet sind, die Flanken dieser beiden theoretischen Trochoiden-Kurvcn bestimmen dann — zumindest über einen Großteil ihres Verlaufes — den in die Erhebungen hinein verschobenen Verlauf der Flanken des abgewanjo clelten Kuvenverlaufes.

Folg! man dem von dem theoretischen Kurvenverlauf abgeleiteten Flankenverlauf vom Tal bis zum Scheitel, so ergeben sich im Bereich der Täler und Scheitel Übergänge, die einen diskontinuierlichen Verlauf aufweisen. Diese Übergänge kann man auf verschiedene Weise derart abtragen, daß sich ein kontinuierlicher Kurvenverlauf von jeder Flanke zur nächst oenachbarten ergibt.

So kann man beispielsweise den Kurvenverlauf in den jo Schcitelbercichen und/oder Talbereichen nach Maßgabe eines Kreisbogenabschnittes ausbilden. Der Kurvenverlauf in den Scheitel- und/oder Talbereichen kann aber auch die Form eines mittig gelegenen Kreisbogenabschnittes mit beidseitig anschließenden Geradenabschnitlcn aufweisen. Weiterhin lassen sich die Talberciche derart ausbilden, daß der Kurvenverlauf dort die Form eines mittig gelegenen Kreisbogenabschniues mit beidseitig anschließenden Kreisbogenabschnitten mit entgegengesetzter Wölbungsrichuing und gegebenenfalls abweichendem Radius aufweist. Schließlich kann der Kurvenverlauf in den Scheittibereichen die Form eines niittig gelegenen Gcradenabschnittes mit beidseitig daran anschließenden Kreisbogenabschnitten umfassen. Weiterhin kann im Scheitelbereich der Kurvenverlauf aus einem mittig gelegenen Kreisbogenabschnitt mit beidseitig daran anschließenden Kreisbogenabschnitten mit abweichendem, insbesondere kleinerem I lalbmesser gebildet sein.

Insgesamt ist die erfindungsgemäße Herstellung eines Getriebeelemenies der in Frage stehenden Art erheblich erleichtert. Beeinträchtigungen des Eingriffes durch Herstcllungstoleranzen und elastische Verformungen können völlig ausgeschaltet werden.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung wiedergegebenen Beispiele im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. I und 3 .schematische Darstellungen von Ausschnitten aus einem Kurven/ug zur Verdeutlichung der herkömmlichen Herstellung und der dabei erzielten Eingriff s Verhältnisse.

Fig. 2 und 4 schcmatischc Darstellungen von Ausschnitten aus einem Kurven/ug zur Erläuterung der I lerstcllung und der dabei erzielten Eingriffsverhältnisse.

I i g. ι bis 7 schcmatischc Darstellungen von Ausgestaltungen der Verbindung /wischen zwei l'lankcnabschniiion im Talbereich.

I- i g. 8 bis I I schenialische Darstellungen von Verbin-

düngen zwischen Flankenabschnitten im Scheiielbcreich.

In Fig. 1 stellt eine gestrichelte Linie 2 das theoretische Trochoiden-Kurvenprofil eines Planetengetrieberades 1 dar, das in einem Planeten-Untersetzungsgetriebe Anwendung findet. Die Bezugsziffer 3 bezeichnet Rollen eines Zentralrades, die sich im Eingriff mit dem Pianetenrad 1 befindet. Das bekannte Kurvenprofil, das durch eine durchgezogene Linie 2' veranschaulicht wird, ist innerhalb Jes theoretischen Profils 2 ausgebildet und von diesem Profil 2 in einer Entfernung rfin Normalrichtung beabstandet angeordnet, wodurch das Umkehrspiel erreicht wird. Wie deutlich aus F i g. 1 ersichtlich, stellt das so erhaltene Kurvenprofil 2' nicht das theoretische Profil dar, so daß der optimale, völlige Eingriff zwischen den Rollen 3 und den Kurvenflanken des Planetenrades 1 nicht erzielt werden kann, was natürlich einen unvollständigen bzw. unregelmäßigen, nicht optimalen Eingriff zwischen den Rollen und dem Kürvenzugelement zur Folge hat.

Gemäß Fig.2 wird das theoretische Profil 2 (gestrichelt angegeben) um das Zentrum Üdes Pianetenrädes 1 um jeweils einen Phasenwinkel Αφ'ιη beioen Umlaüfrichtungen — im Uhrzeiger- wie im Gegercuhrzeigersinn — gedreht, so daß man zwei theoretische Kurvenprofile 2" und 2'" erhält, die demnach um Αφ = 2 ■ Αφ phasenverschoben sind. Die beiden Kurvenprofile 2" und 2'" sind theoretische Trochoiden-Kurvenprofile, die sich an Punkten in den Bereichen der Scheitel und Täler in spitzen Winkeln (unsteter Verlauf) überschneiden. Um einen gleichmäßigen getrieblichen Ablauf zu gewährleisten, werden die beiden Kurvenprofile 2" und 2'" miteinander durch gleichmäßig verlaufende Kurvenlinian — in Fig.2 durch eine gestrichelte Linie wiedergegeben — zwischen den benachbarten Scheiteln und Tälern verbunden. Somit besieht das derart gewonnene Kurvenprofil aus den Trochoidenabschnitten A mit Ausnahme der Scheitel- und Talbereiche. — wie in Fig.2 veranschaulicht —,sodaß ein vollständiger,nach den theoretischen Voraussetzungen optimaler Eingriff zwischen den Rollen und dem Planetenrad erreicht wird.

Unter Bezugnahme auf die F i g. 3 und 4 wurden die Vorteile des so hergestellten Kurvenzuges gegenüber dem bekannten Kurvenprofil beschrieben. Die Γ i g. 3 und 4 zeigen die relative Bewegurg zwischen dem Pianetenrad 1 und einer Rolle 3, wenn crsiercs im Eingriff mit letztcrem bewegt wird. In F i g. 3 sind die Verhältnisse nach dem bekannten Vorgehen veranschaulicht, während F i g. 4 die Eingriffsverhältnisse bei der Herstellung nach dem Ausführungsbeispiel zeigt.

In Fi f. 3 nähert sich die Rolle 3 nicht tangential dem ersten Berührungspunkt der Kurvenflanke des Planetenrades 1. so daß die Rolle 3 gegen die Flanke des Kurvenverlaufes des Planetenrades stößt. Die Rolie 3 steht nur über einen sehr begrenzten Bereich ß(theorctisch erreicht die Rolle 3 nur eine Punktberührung) und damit unvollständig bzw. nicht theoretisch optimal im Eingriff mit der Kurvenflanke des Planetenrades I: danach weicht die Rolle 3 von der Kurvenflanke des Rades 1 in nieht-tangentialer Richtung zurück. Im Falle des Beispiels nach Fig.4 nähert sich die Rolle 3 tangential dem Punkt der ersten Berührung mit der Kurvenflanke des Planetenrades 1 an, und somit wird ein vollständiger bzw. nach den theoretischen Gegebenheiten optimaler Eingriff bzw. Kontakt mit der Kurvenfliinkc des Planetenrades 1 über einer weiten Bereich C erreicht. Darüber hinaus trennt sich die Rolle 3 von der Kurvenflanke des Planetenrades in tangentialer Richtung. Auf diese Weise stellt das Kurvenprofil einen optimalen Eingriff zwischen den Rollen des Zentralrades und den Flanl-en des Trochoiden-Planetenrades I sicher. Der Eingriffs-

5 oder Kontaktbereich C kann durch Verändern des Phasenwinkels <4y optimal vorbestimmt werden.

Zur Sicherstellung des Umkehrspieles ist somit das Kurveiiprofil derart abgewandelt, daß das tatsächlich ausgebildete Kurvenprofil im wesentlichen, im Bereich des Eingriffes mit den Rollen, aus theoretischen Trochoiden besteht. Dadurch kann der Eingriff zwischen den Rollen 3 und den Kurvenflanken des Planetenrades 1 derart optimal erreicht werden, daß ein gleichmäßiger und ruhiger Betrieb gewährleistet wird. Vibrationen und Geräusche werden beträchtlich vermindert. Dieser vollständige, derart optimierte Eingriff zwischen den Rollen 3 und den Kurvenflanken des Planetenrades 1 kann über einen weiten Bereich hin sichergestellt werden: das Berührungsverhältnis kann beträchtlich gesteigert werden — die Anzahl von Rollen 3. die im Eingriff mit den Kurvenflanken des Planetenradev χ stehen, wird entsprechend erhöht — die Pressung wirr" dadurch erheblich vermindert, wodurch die Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzungserscheinungen erhöht wird.

Wie vorstehend beschrieben, überschneiden sich die Kurv.mprofile 2" und 2'" im Bereich ihrer Scheitel und Täler.

Diese kleinen Abschnitte der Kurvenprofile im Bereich der Tal- und Scheitelpunkte dienen grundsätzlich nicht dem Eingriff der Rollen 3 mit den Kurvenflanken des Planetenrades I. Beläßt man diese Abschnitte, so kann ein gleichmäßiger getrieblicher Ablauf Schwierigkeiten bereiten bzw. nicht gewährleistet werden. Weiterhin wäre das Erzeugen — beispielsweise das Schlei-

J5 fen der Kurvenzüge — der spitz zulaufenden Enden schwierig. Daher werden die Kurvenprofile 2" und 2'" gleichmäßig durch Kurven und/oder Geradenabschnitte im Bereich ihrer Tal- und Scheitelpunkte miteinander verbunden, wie dies im folgenden anhand von Üeispielen beschrieben wird.

Nach F i g. 5 sind die Kurvenprofile 2" und 2'" gleichmäßig durch Geradenabschnitte 5 und einen Kreisbogenabschnili 4 miteinander verbunden, so daß der im Talbcrcich verbliebene Übergang D zwischen zwei Kurvenprofilen 2" und 2'" beseitigt 'verden kann. In ähnlicher Weise sind in F i g. 6 die beiden Kurvenprofile 2" und 2'" lediglich durch einen Kreisbogenabschnitt 6 miteinander verbunden. In Fig. 7 sind die beiden Kurvenprofile 2" und 2'" Im Talbereich mittels zweier Kreisbogenabschnitte 7 und 8 unterschiedlicher Radien und Wölbungsrich Hingen verbunden.

Durch ähnlich kontinuierlichen Übergang stehen die beiden Kurvenprofiic2" und 2'" im Scheitelbereich miteinancer in Verbindung.

In F i g. 8 sind die Kurvenprofile 2" und 2'" durch nur einen Kreisbogenabschnitt 9 gleichmäßig miteinander verbunden, wozu der Übergang E im Schcitelbereich abgetragen wird. In F i g. 9 sind die beiden Profile 2" und 2'" durch "inen Geradenabschnitt 10 und zwei

M) Kreisbogenabschnitte 11 kontinuierlich miteinander verbunden. In Fig. IO sind sie durch zwei Geradenabschnitte 12 und einen Kreisbogenabschnitt 13 miteinander verbunden. In Fig. 11 dienen drei Kreisbogenabschnitte 14 und 15 dieser Verbindung, von denen die

h5 beiden äußeren ei.ifn anderen Radius aufweisen als der mittlere.

Die geschilderte Vielfalt der Verbindungen läßt erkennen, daß noch weitere Möglichkeiten bestohen um

die beiden Kurvenprofile 2" und 2'" in ihren Scheitel- und Talbcreichen ineinander übergehen zu kissen.

Die Formen der Kurvcnlinien. die an den Scheiteln und Tälern in Anwendung kommen, hiingen von der gewünschten Trochoidenlänge — durch Λ in F i g. 2 ver- ; anschaulich! — und dem I Imkehrspiel. wie sie sich in der Nornialrichtung zu den Scheiteln und Tälern auswirken, ab.

Da die Trochoiden-IKurvenprofile 2" und 2" durch die gleichmäßig verlaufenden Kurvenlinien untercinan- κι der VCi blinden sind, kann das Bearbeiten des Kurven/iiges sehr erleichtert werden. Darüber hinaus kann das Unikehrspiel unter Rücksicht auf seine Normalkomponenten frei gewühlt werden, damit eine Beeinträchtigung des Eingriffes aufgrund von Herstellungsloleran- π /en. elastischer Verformungen und dergleichen auf jeden Full ausgeschaltet werden kann. Auf diese Weise können der Wirkungsgrad und die Lebensdauer eines i 'ntersei/ungsgemebcs erheblich erhöh ι werden.

D.is Herstellungsverfahren wurde insoweil nur im .>ii Zusammenhang mit einem Planetengetriebe beschrieben, aber es soll so verstanden werden, daß es auch auf Zykloidcn- b/w. Troehoideniriebe angewendet werden kann, wie sie beispielsweise in verschiedenen hydraulischen Pumpen jnd Motoren verwendet werden. Das >■■; Verfahren läßt sich im übrigen auf alle /vkloiden-Kurven/üge und die damit erstellten Arten um Getrieben und Trieben anwenden.

Hierzu 3 Walt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung eines Geiriebeclementes. das einen geschlossen umlaufenden, von einem theoretischen Verlauf abweichenden Trochoiden-Kurvenzug aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an einem zu dem Getriebeelement zu bearbeitenden Werkstück mit Hilfe eines Werkzeuges, das einen Trochoiden-Kurvenzug mit einem bestimmten theoretischen Verlauf aufweist, dieser theoretische Trochoiden-Kurvenzug zunächst ausgebildet wird, worauf das Werkstück um seinen Mittelpunkt, der mit demjenigen des theoretischen Trochoiclen-Kurvenzuges identisch ist, um einen bestimmten Winkel Δψ relativ gegenüber dem Werkzeug verdreht wird, in welcher Verdrchlage dann mil Hilfe des Werkzeuges nur jeweils die Flanken bearbeitet werden, die in Verdrehrichtung gesehen vom Tal- zur-· Scheitelbereich aufsteigend verlaufen, woraufhin die Übergänge zwischen den jeweils benachbarten Flanken in den Tal- und Scncitelbercichen zu einem stetigen Verlauf abgetragen werden.