DE2603597C2

DE2603597C2 - Globoidschneckengetriebe und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2603597C2
Application number: DE19762603597
Authority: DE
Inventors: Walentin A. Moskva Popow
Original assignee: CENTRAL'NYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT TECHNOLOGII MASINOSTROENIJA MOSKVA SU
Current assignee: CENTRAL'NYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT TECHNOLOGII MASINOSTROENIJA MOSKVA SU
Priority date: 1976-01-30
Filing date: 1976-01-30
Publication date: 1982-07-22
Also published as: DE2603597A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Globoidschneckengetriebe, in dem die Flanken der Windungen der Globoidschnekke und die Flanken der Zähne des mit ihr im Eingriff befindlichen globoidförmigen Schneckenrades über Berührungslinien miteinander gekoppelt sind.

Die Erfindung ist insbesondere dort einsetzbar, wo hohe Belastungen übertragen werden, d. h. große Drehmomente bei verhältnismäßig geringen Abmessungen des Getriebes gefordert sind und wo eine hohe Arbeitsgenauigkeit über längere Zeiträume gewährleistet sein muß.

Ein derartiges Globoidschneckengetriebe ist aus dem Prospekt Nr. 121 der Maschinenfabrik Pekrun Getriebebau GmbH »Hochleistungs-Globoidschnecken-Getriebe« bekannt. Bei diesen bekannten Globoidschnekken-Getrieben haben sowohl Schnecken als auch Schneckenrad Globoidform, wodurch die Zahl der tragenden Zähne gegenüber Zylinderschnecken wesentlich erhöht ist, da mehrere Zähne mit dem Schneckenrad im Eingriff stehen. Die Berührungslinien zwischen Schneckenflanke und Radflanke stehen senkrecht zur Drehrichtung der Schnecke und begünstigen die hydrodynamische Schmierung.

Aus der DE-AS 12 88 861 ist ein modifiziertes Globoidschneckengetriebe bekannt, bei dem ein globoidförmiges Schneckenrad verwendet wird, das mit Hilfe eines Globoidfräsers hergestellt ist. Die Windungsflanken dieser bekannten Globoidschnecke weisen eine fortlaufende gekrümmte Modifikationskurve auf, die in einem Extrempunkt endet. Die Berührungslinien erstrecken sich, wie auch in allen anderen bisher bekannten modifizierten Globoidschneckengetrieben

ίο nur über etwa 30% der Flankenfläche eier Zähne des Schneckenrades, während die restlichen 70% als Einlaufteil der Schnecke unterschnitten sind und nicht an der Kraftübertragung teilnehmen. Dadurch, sowie auch dadurch, daß der Umschmiegungswinkel des Schneckenrades durch die Globoidschnecke um 25% verringert ist, kann das Getriebe nicht sehr hoch belastet werden.

Aus der DE-OS 21 08 508 ist ein Schneckengetriebe mit doppelter Berandung des Kämmbereichs eines Schneckenrades und einer Schnecke bekann;., wobei die Schnecke innerhalb des Kämmbereichs mit dem Schneckenrad eingeschnürt ist, dessen Zähne eine Einkehlung aufweisen und dessen Teilkreisradius gleich dem Radius des mittleren Umrandungsbogens des

2"> Einschnürungsbereichs der Schnecke ist. Hierbei weist die Schnecke ein Gewinde mit Evolventenprofil und die Zähne des Schneckenrades jeweils ein dazu passendes Evolventenprofil auf, wobei die Erzeugende des BerandungszylindLTS der Schnecke tangential zum Formelkreis des Schneckenrades verläuft.

Bei diesem Getriebe sind zur Erhöhung der Belastung eine doppelte Berandung und Evolventen-Zahnprofile vorgesehen, was die Herstellung dieser Getriebe kompliziert macht und auch wesentlich verteuert.

Aus Maschinenbautechnik 21 (1972)4, S. 155—162, ist ein neues Globoidschneckengetriebe mit korrekturfreier und exakt schleifbarer Schnecke bekannt. Hiernach werden die Windungen der Schnecke eines Globoidgetriebes durch Abwälzen auf einem schrägvenahnten

■to Evolventenstirnrad gebildet. Diese derart erzeugten Flankenflächen der SchneckenwL düngen werden dann als Erzeugende der Flanken "des mit dieser Schnecke gepaarten Globoidschneckenrades verwendet.

Die Windungen der Globoidschnecke weisen im

■>5 Achsschnitt ein konkaves Profil auf, das überall gleich ist (Evolventenprofil), und die Dicke und die Höhe aller Windungen der Schnecke sind einheitlich. Da die Flankenfläche der Schneckenwindungen von einem schrägverzahnten Evolventenstirnrad erzeugt wurde, ist es unmöglich, diese Schnecke mit einem Globoidrad eines zylindrischen Schneckengetriebes zu paaren.

In diesem Getriebe sind die Radzähne unterschnitten und nur ein sehr unbedeutender Teil ihrer Flankenfläche nimmt an der Kraftübertragung teil. Etwa 80% der Flankenfläche der Zähne des Schneckenrades hat keinerlei Wirkkontakt mit den Schneckenwindungen. Das ist die Folge davon, daß durch die Schneidkanten der verwendeten Globoidfräse die Eingangs- und Ausgangsteile der Flanken der Zähne des Schneckenra-

w> des unterschnitten sind.

Die betriebstechnischen Eigenschaften des Globoidgetriebes sind infolge der ausgedehnten Unterschnittzonen sogar schlechter als die bekannter modifizierter Globoidgetriebe, und die im Effekt beobachtete Erhöhung der Belastbarkeit ist auf die Verwendung von Material großer Härte zurückzuführen.

Bei langdauernden Betriebsversuchen entsteht auf den Flanken der Schneckenwindungen ein Fehler, der

zu Vibrationen und dynamischen Beanspruchungen der gesamten Maschine führt Die Bildung der Fehler erklärt sich aus der Anwesenheit von Unterschnittzonen und der damit verbundenen Unbeständigkeit der Ausgangsgeometrie des entgegengehaltenen Getriebes.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Globoidschneckengetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dahingehend zu verbessern, daß die Belastbarkeit bei geringen Abmessungen erhöht, die Vibrationsneigung verringert sowie eine hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer rewährleistet wird.

Gleichzeitig ist es auch Aufgabe der Erfindung ein Herstellungsverfahren für derartige Getriebe anzugeben, das arbeitstechnisch und arbeitsaufwendig einfacher und materialsparender ist als die bekannten Verfahren und es dennoch erlaubt. Getriebe mit höherer Qualität und Zuverlässigkeit herzustellen.

Diese Aufgabe wird durch ein Globoidschneckengetriebe, in dem die Flanken der Windungen der Globoidschnecke und die Flanken der Zähne des mit ihr im Eingriff befindlichen globoidförmigen Schneckenrades über Berührungslinien miteinander gekoppelt sind, dadurch gelöst, daß als Schneckenrad ein Globoidrad eines zylindrischen Schneckengetriebes verwendet wird, und daß sich die Zahnflanken der Globoidschnekke auf den Zahnflanken des Globoidrades derart abwälzen, daß beim aufeinanderfolgenden Eingriff der miteinander kämmenden Zahnflanken sich die Beriihrungslinien über die gesamte Fläche der Zahnflanken des Globoidrades erstrecken.

Dadurch ist es möglich, die Belastbarkeit des Globoidschneckengetriebes dank der Ausdehnung der Abwälzzone auf die gesamte jeweilige Zahnflanke zu erhöhen. Es vergrößert sich die Eingriffsfläche des Globoidschneckengetriebes und es vermindern sich die spezifischen Drücke auf die sich aufeinander abwälzenden Flanken der Radzähne, wodurch das erfindungsgemäße Globoidschneckengetriebe bei denselben Außenabmessungen gegenüber den bekannten bedeutend größere Drehmomente übertragen kann.

Da außerdem die Zahnflanken des Schneckenrades konkav gegenüber der konvexen Zahnflanke der Globoidschnecke in Richtung ihrer Schraubenlinie sind und keine Unterschnittzonen auf der ganzen Länge der Zähne besitzen, wird eine Verminderung der Vibration des Getriebes gewährleistet, die Stabilität der geometrischen Formen der Flanken der Windungen der Globoidschnecke und der Flanken der Zähne des Schneckenrades erhöht sowie die Ursache der Bildung eines Fehlers an der Globoidschnecke beim Dauerbetrieb des Getriebes beseitigt. Alles zusammen gewährleistet eine hohe kinematische Genauigkeit des Getriebes. Beim erfindungsgemäßen Getriebe kommt es zu einer volLtändigen Trennung der im Eingriff befindlichen Flanken der Globoidschneckenwindungen und des Schneckenrades durch das Schmieröl, da bei genügend kleinem Radialspalt zwischen der Fläche des Windungsscheitels der Globoidschnecke und der Fläche der Zahnlücke des Schneckenrades während des Eingriffs der Schneckenwindung ein fast geschlossenes ölvolumen zwischen den Arbeitsflächen der Schneckenwindungen und denen der Schneckenradzähne entsteht, das während des Eingriffs nicht allein durch den Radialspalt, sondern auch unter die Beriihrungslinien gedrückt wird und dadurch die Reibflächen trennt.

Vorzugsweise ist die Länge der Zähne des Globoidrades eines zylindrischen Schneckengetriebes in etwa gleich dem Durchmesser der Lücke zwischen den Windungen im Hals der Globoidschnecke.

Die Lösung gestattet es, die Breite des Globoidrades ungefähr um 30% zu vermindern sowie die Anzahl der gleichzeitig mit der Globoidschnecke im Eingriff befindlicnen Radzähne gegenüber den bekannten Globoidschneckengetrieben wesentlich zu vergrößern, was die Belastbarkeit des Globoidschneckengetriebes ebenfalls erhöht.

Ein Verfahren zur Herstellung der Globoidschnecke in eines Globoidschneckengetriebes durch Abwälzen eines Globoidschneckenrohlings und eines rotierenden Fräser mit einem entsprechenden Bezugsprofil aufeinander und mit anschließender Endbearbeitung der Windungsflanken der Globoidschnecke ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß beim Fräsen die Schneidkanten der Zähne auf einer Erzeugungsfläche angeordnet sind, die die Form der Flanken der Zähne des Globoidrades eines zylindrischen Schneckengetriebes aufweist, und daß die Endbearbeitung mit einer Honahle durchgeführt wird, deren Zahnflanken ebenfalls den Flanken der Zähne des Globoidrades eines zylindrischen Schneckengetriebes p-tsprechen.

Beim vorgeschlagenen ' lahren zur Herstellung einer Globoidschnecke können alle technologischen Operationen zur Modifizierung der Globoidschnecke entfallen, weil die Erzeugungsfläche zur Herstei.jng der Schneckenwindunger den Zahnflecken des Globoidrades entspricht und vor- Unterschniitzonen frei ist.

Durch das Honen der Flanken der Globoidschnekkenwindungen werden Globoidschnecken von hoher Qualität hergestellt; die Flanken ihrer Windungen haben ungefähr die zehnte bis zwölfte Rauheitskiasse.

Vorzugsweise besitzen der Fräser und die Honahle —

vorzugsweise aus Schleifmittel mit Vulkanitbinder —

α eine größere Breite als die Breite des Globoidrades.

Dies gestattet die Störanfälligkeit des Getriebes bei seiner Herstellung und Montage herabzusetzen.

Derartige Honahlen sind einfach in der Herstellung und gestatten es, Globoidschnecken mit hoher Genauigkeit und Bearbeitungsgüte der Zahnflanken ihrer Windungen herzustellen.

Das Globoidrad des Globoidschneckengetriebes knnn nach einem beliebigen bekannten Verfahren hergestellt sein, weshalb die Verwendung solcher Globoidräder in Globoidschneckengetrieben die Herstellungskosten stark herabsetzt.

Besonders vorteilhaft ist die Hersteilung dtr vorgeschlagenen Globoidgetriebe dort durchzuführen, wo bereits die Großserienfertigung von Schncckenradgetrieben besteht, daß in diesem Fall lediglich zusätzlich die Fertigung der Globoidschnecken erforde.lich ist.

Die Herstellung der Globoidräder bleibt dabei wie früher. Hierbei wird die Breite des Zahnkranzes der Globoidräder, die aus teuren Zinnbronzen gefertigt werden, etwa um 30% verringert, um die Belastbarkeit der Globoidschneckengetriebf; um ein Vielfaches gesteigert.

Nachstehend wird eine der möglichen Varianten der Erfindung unter Bezug auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in seht natischer Darstellung die Gesamtansicht eines Globoidschneckengetriebes (Längsschnitt):

F i g. 2 eine Ansicht des Globoidrades in Richtung des Pfeils A von Fig. 1 (die GloboidsthriecKc ist nicht b5 mitdargestellt);

F i g. 3 dasselbe wie F i g. 2 (die Flanken der Zähne des Globoidrades lieg(.r; in der Zeichenebene);

Fig. 4 einen Abschnitt der Erzeugungsfläche eines

I-Yiisers /um Schneiden der Windungen der Globoidschnecke b/w. finer llonahle zu deren Endbearbeitung. Das Globoidschneckengctricbc enthält eine Globoidschnecke I (Pig. 1), die mit einem Globoidrad 2 im Tingriff steht. Hierbei haben die Zahnflanken .3 der Windungen der Globoidschnecke 1 und die Zahnflanken

4 (Pig. 2) der Zähne 5 des Globoidrades 2 eine Kopplung über Beriihrungslinien miteinander. Die Zahnflanke!! 3 der Windungen der Globoidschnecke I walzen sich auf den Zahnflanken 4 der Zähne des Globoidsrades 2 ab.

Die Zahnflanken 4 der Zähne 5 des Globoidrades 2 sind konkav in Richtung der Schraubenlinie der Windungen der Globoidschnecke I und auf der ganzen Länge /. der Zähne 5 frei von llnterschnitt/onen. Infolgedessen erstrecken sich beim aufeinanderfolgenden Eingriff der miteinander kämmenden Zahnflanken 3, 4 die Hrührungslinicn über die gesamte (-"lache der Zithnflanken 4.

Die Windung der Globoidschnecke 1 nimmt allmählich in ihrer Höhe /ι und Dicke S vom Hals 6 zu den Stirnseiten hin ab. Dadurch kann die Vibration während der Neukopplung am (Eingang »B« und Ausgang »C« der Windungen der Globoidschnecke t mit den Zähnen

5 des Globoidrades 2 beseitigt werden.

Die Länge I. der Zahne 5 des Globoidrades 2 isi dem Durchmesser »d« der Lücke 7 im Hals 6 der Globoidschnecke I in etwa gleich.

Das Globoidschneckengetriebe arbeitet wie folgt: Reim Einschalten eines Antriebs (nicht abgebildet) zum Drehen der Globoidschnecke 1 mit einer Winkelgeschwindigkeit Wi tritt der Eingang »B« der Windung der Globoidschnecke 1 an der linken (Fig. 1) Zahnflanke 3 mit dem Ausgang ['Acs Zahns 5 des Globoidradcs 2 ehtlangdcr Berührungslinic8(F i g. J) in Kontakt.

Danach treten nacheinander die nächstfolgenden Zähne 5 des Globoidrades mit den Windungen der Globoidschnecke 1 entlang der Berührungslinien 8;». 8f>. Sc usw. in Eingriff, wodurch sich die Berührungslinien der Windungen der Globoidschnecke 1 mit den Zahnen 5 des Globoidrades 2 über die gesamte däche der Zahnradflankc 4 des jeweiligen Zahns 5 des Globoidrades 2 erstrecken.

Dadurch vergrößert sich die Gesamtlänge der Herülirungslinien 8 bis 8c" zwischen den Zahnflanken 3 der Windungen der Globoidschnecke I und den Zahnflanken 4 der Zähne 5 des Globoidrades 2. die jeweils zur gleichen Zeit im Hingriff sind, was spezifische Drücke vermindert und die Belastbarkeit des Globoidschnekkengetriebes erhöht.

Das Verfahren zur Herstellung eines Globoidschnekkengetriebes sieht die I lerstellung einer Globoidschnek ke I und eines Globoidradcs 2 vor.
Das Herstellungsverfahren für die Windungen der Globoidschnecke I besteht im Abwälzen eines Globoul Schneckenrohlings und eines rotierenden Erasers mit einem entsprechenden Bezugsprofil aufeinander und mit anschließender Endbearbeitung der Zahnflanken 3 der Windungen der Globoidschnecke 1.

Es wird ein (raser verwendet, bei dem die Schneidkanten seiner Zähne, welche die Zahnflarikcn 3 der Windungen der zu bearbeitenden Globoidschnecke 1 profilieren, auf einer Erzeugungsflächc 9 angeordnet sind, die die Form der Zahnflanke!! 4 der Zähne 5 des Globoidrades 2 besitzt.

Die Endbearbeitung der Zahnflanken 3 der Windun gen der Globoidschnecke 1 wird mittels einer Honahle vorgenommen, deren Zahnflanken den Zahnflanken 4 der Zähne 5 des Globoidrades 2 des Globoidschneckengetriebes entsprechen.

Die Breite (K + A) (Fig. 4) des Fräsers und der Honahle wird um einen Betrag »Δ« größer als die Breite »K« des Globoidrades 2 ausgeführt, der ausgehend von der Bedingung der Lokalisierung der Berührungsfläche (des Tragbildes) im Getriebe gewählt wird.
Hierbei ist die Honahle vorzugsweise aus einem Schleifmittel mit Vulkanitbinder auszuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Globoidschneckengetriebe, in dem die Flanken der Windungen der Globoidschnecke und die Flanken der Zähne des mit ihr im Eingriff befindlichen globoidförmigen Schneckenrades über Berührungslinien miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Schneckenrad ein Globoidrad (2) eines zylindrischen Schnekkengetriebes verwendet wird, und daß sich die Zahnflanken (3) der Globoidschnecke (1) auf den Zahnflanken (4) des Globoidrades (2) derart abwälzen, daß beim aufeinanderfolgenden Eingriff der miteinander kämmenden Zahnflanken (3,4) sich die Berührungslinien über die gesamte Fläche der Zahnflanken (4) des Globoidrades (2) erstrecken.

2. Globoidschneckengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) der Zähne (5) des Globoidrades (2) eines zylindrischen Schneckengetriebes in etwa gleich dem Durchmesser (d) der Lücke (7) zwischen den Windungen im Hals(6)cfci Globoidschnecke (1) ist.

3. Verfahren zur Herstellung der Gioboidschnckke des Globoidschneckengetriebes nach Anspruch 1 durch Abwälzen eines Globoidschneckenrohlings und eines rotierenden Fräsers mit einem entsprechenden Beztigsprofil aufeinander und mit anschließender Endbearbeitung der Windungsflanken 'der Globoidschnecke, dadurch gekennzeichnet, daß beim Fräser die Schneidkanten der Zähne auf einer Erzeugungsfläche (9) angeordnet sind, die die Form der Flanken (4) der Zähne (5) des Globoidrades (2) eines zylindrischen Schneckengetriebes aufweist, und daß die Endbearbeitung mit einer Honahle durchgeführt wird, deren Zannflanken ebenfalls den Flanken (4) der Zähne (5) des Globoidrades (2) eines zylindrischen Schneckengetriebes entsprechen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser und die Honahle eine größere Breite (K + Δ) besitzen als die Breite (K) des Globoidrades (2).