DE311856C - - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kegelräder mit schrägen Zähnen und insbesondere auf Zahnräder dieser Art, bei welchen die Schnittlinien der Zahnseiten mit dem Teilkegel doppelt gekrümmt sind.

Die gewöhnlichsten Kegelräder dieser Art

. sind diejenigen mit sog. spiralgeschnittenen Zähnen, bei welchen die Schnittlinien der Zahnseiten mit dem Teilkegel Krummlinien bilden, die, genügend verlängert, durch die Spitze des Teilkegels gehen.

Die Herstellung eines derartigen Zahnrades kann als ein Abrollen eines Kegels auf einem ebenen Erzeugungsrad gedacht werden, bei welchem die Schnittlinien der Erzeugungszähne mit dem Teilkegel (der Teilebene) Kreisbogen bilden, die, verlängert, durch den Mittelpunkt der Teilebene gehen. ,Es ist klar, daß bei einem derart erzeugten Zahnrad sowohl die Zahnseiten wie die Begrenzungslinien der Zahnlückenböden gegen das Gipfelende des Rades konvergieren. Infolgedessen nimmt der Querschnitt des Zahnes", wie bei gewöhnlichen Kegelrädern mit geraden Zähnen, proportional dem Quadrat des Querschnittabstandes von der Spitze des Teilkegels zu. Γη diesem Falle muß jede Zahnlücke in zwei verschiedenen Arbeitsvorgängen und durch zwei verschiedene Werkzeuge geschnit-. 30 ten werden. Diese. Zahnräder bieten aber unter anderem den Vorteil, daß sie für eine gewisse Teilung (oder Modul) durch ein gemeinsames Erzeugungsrad erzeugt werden können, d. h. sämtliche durch Abrollen auf ein und demselben Erzeugungsrad entstandene Zahnräder haben eine solche Form der Zähne und der Zahnlücken, daß sie miteinander zusammen arbeiten können.

Um die Herstellung solcher Zahnräder, zu vereinfachen, ist vorgeschlagen worden, unter Beibehaltung der Kreisbogenform des erwähnten -Schnittes der Zähne des Erzeugungsrades, entweder die Zahnlücken oder die Zähne gleich breit zu machen.

Im ersten Falle wird jede Zahnlücke in einem Arbeitsvorgang durch ein und dasselbe Werkzeug geschnitten, welches zum Schwenken um einen festen Punkt gebracht wird. Es leuchtet aber.ein, daß eine derartige Erweiterung der Zahnlücke gegen das Gipfelende des Rades eine entsprechende Schwächung des Zahnquerschnittes in derselben Richtung ver'-ursacht. Hierzu kommt noch der erhebliche Nachteil, daß zwei in dieser Weise hergestellte Zahnräder nicht miteinander zusammen arbeiten können, da ein Zahn mit abnehmendem Querschnitt offenbar nicht in einer der ganzen Länge nach gleich breiten Zähnlücke arbeiten kann. . ■ : .

Im letzteren Falle wird das ganze Zahnprofil durch ein ebenfalls um einen festen Punkt, schwenkbares Werkzeug geschnitten. Hierdurch wird zwar ein gleich breiter Zahn erzielt, aber, da hierbei eine entsprechende

Verminderung der Zahnlückenbreite in der Richtung nach dem Gipfelende des Rades verursacht wird, ist ohne weiteres ersichtlich, daß auch nicht zwei in dieser Weise hergestellte Zahnräder miteinander zusammen arbeiten können.

Dagegen kann ein Zahnrad, welches in der ersterwähnten Weise hergestellt ist, unter Umständen mit einem' in der letzterwähnten

ίο Weise hergestellten Zahnrad zusammenarbeiten. Dies bedingt aber, daß man, um ein Paar von Zahnrädern oder ein Zahnradgetriebe herzustellen, zwei verschiedene Herstellungsverfahren und zwei verschiedene Werkzeuge verwenden muß, und außerdem entsteht der erhebliche Übelstand, daß die Widerstandsfähigkeit des Zahnradgetriebes auf die Widerstandsfähigkeit desjenigen Rades des Paares beschränkt wird, welches, wie oben gezeigt,

ao die wesentlich geschwächten Zähne besitzt.

Von Festigkeitsrücksichten aus wird somit nichts dadurch gewonnen, die Zähne des einen Rades des Paares gleich breit zu machen, . sondern es wird hierdurch nur eine Schwächung des Zahnradgetriebes herbeigeführt. Gemäß vorliegender Erfindung werden sämtliche oben angegebenen Übelstände sowohl der normalen spiralgeschnittenen Zahnräder als auch der abnormalen dadurch vermieden, daß die Schnittlinien der Zahnseiten mit dem Teilkegel in einer Ebene entwickelt, die Form von Kreisevolventen haben, deren Kreismittelpunkt mit der Spitze des Teilkegels zusammenfällt. Hierdurch wird nämlieh der wesentliche Vorteil erzielt, daß sowohl die Zähne als auch die Zahnlücken ihrer ganzen Länge nach gleich breit werden (längs des Teilkegels gerechnet), d.'h. gleichzeitig mit der Erzielung eines der ganzen Länge nach gleich breiten Zahnes wird die Herstellung einer ganzen Zahnlücke in einem einzigen Arbeitsvorgang mittels eines einzigen Werkzeuges ermöglicht. Hierzu kommt,noch, daß mit ein und demselben Erzeugungsrad, ' 45 d. h. mit demselben Werkzeug und in derselben Weise, verschiedene Reihen von Zahnrädern mit demselben Modul erzeugt werden können, die alle fähig sind, miteinander zusammenzuarbeiten.

Auf den beiliegenden Zeichnungen sind einige Ausführungsformen der Erfindung ver^ anschaulicht.

Fig. ι zeigt einen Schnitt eines Erzeugungsrades und eines Kegelrades gemäß der Erfindung während des Abrollens.

Fig. 2 ist eine Oberansicht der Räder nach

Fig. i, wobei, der Einfachheit halber, sowohl , das Erzeugungsrad wie das erzeugte Rad durch die zugehörigen Teilkegel repräsentiert sind.

■ Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie A-B der Fig.'2,

Fig. 4 zeigt einen teilweisen Schnitt eines Kegelrades gemäß der Erfindung.

Fig. 5 ist eine Oberansicht desselben. Zahnrades. ■ ' ·

Fig. 6 und 7 zeigen schematisch einige vorkommende Zahnformen.

. Fig. & zeigt ein Pfeilrad gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt nach der Linie E-F der Fig. 9.

Fig. 9 ist eine Oberansicht des letzterwähnten Rades.

In Fig. ι und 2 bezeichnet 1 das ebene Erzeugungsrad und 2 das durch Abrollen auf demselben erzeugte Kegelrad. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Zähne des Erzeugungsrades gleich hoch und von geradem Profil, d. h. sie haben im Querschnitt die Form eines abgestumpften Keiles mit geraden Seiten, λνϊε aus Fig. .3 klar hervorgeht. In Fig. 2 bezeichnet 3 die Schnittlinien der Teilebene des Erzeugungsrades mit den Erzeugungszähnen. Diese Schnittlinien sind bei der gezeigten Ausführungsform als Evolventen des Kreises 4. ausgeführt. Da nun bekanntlich der rechtwinklige Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Evolventen stets derselbe und gleich der Teilung des Grundkreises 4 ist, so folgt hieraus unmittelbar, daß sowohl der Zahn wie die Zahnlücke gleich breit wird, wo . sie auch nur durch rechtwinklig zu den Evolventen gelegene Ebenen geschnitten werden. Die Zähne des Erzeugungsrades sind also gleich hoch und gleich breit, und gleichzeitig sind auch die Zahnlücken gleich breit. Hierbei ist jedoch zu bemerken, daß, wenn ein Zahn durch eine Reihe von konzentrisch um die Achse des Erzeugungsrades gelegenen i Zylinderflächen geschnitten wird, der Querschnitt in gewöhnlicher Weise mit dem Abstand des Querschnittes von dem Mittelpunkt der Teilebene zunimmt. Dieses Verhältnis gilt natürlich auch betreffend der Zahnlücke.

Es ist nun ohne, weiteres ersichtlich, daß, wenn man mittels eines derartigen Erzeugungsrades nach dem Abwälzverfahren ein Kegelrad erzeugt, sowohl die Zähne wie die Zahnlücken des erzeugten Zahnrades gleich breit Werden. Dies wird in Fig. 2 veranschaulicht, wo die Kreisevolventen'3 des Erzeuzungsrades auf dem Teilkegel des Rades 2 aufgerollt gezeigt sind. Die in dieser Weise aufgerollten Linien 5 stellen hierbei, wie die Kreisevolventen 3 des Erzeugungsrades, die Schnittlinien der Zahnseiten mit dem Teilkegel dar. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Linien 5 (längs des Teilkegels gerechnet) stets derselbe und gleich dem ent-

Claims (4)

sprechenden Abstand zwischen den Kreisevolventen 3 ist. Hieraus folgt unmittelbar, daß die Zähne und die Zähnlücken auch bei dem erzeugten Rad 2 gleich breit werden müssen. Die Zähne des Rades 2 erhalten mit anderen Worten eine den Zähnen des Erzeugungsrades entsprechende Form, d. h. sie werden gleich breit und gleich hoch, aber das Zahnprofil wird hier nicht gerade, sondern gekrümmt. ίο Wird dagegen ein Zahn mit untereinander parallelen Ebenen geschnitten, welche senkrecht zu einer Erzeugenden des Teilkegels stehen, so gilt wie beim Erzeugungsrad, daß der Querschnitt des Zahnes mit dem Abstand des Schnittes von der Spitze des Teilkegels zunimmt. Die praktische Verwendung dieses Wälzverfahrens kann mittels eines Schneidewerkzeuges erfolgen, dessen Profil dem Zahnprofil ao des Erzeugungsrades entspricht, d. h. die Form eines abgestumpften Keiles mit geraden Seiten besitzt, welchem Werkzeuge gleichzeitig eine Schneidbewegung in der Richtung einer Kreisevolvente des Erzeugungsrades und eine solche Rollbewegung im Verhältnis zum Radwerkstück erteilt wird, die ein Zahn des Erzeugungsrades beim Zusammenarbeiten mit dem zu erzeugenden Zahnrad ausführt. Ein in dieser Weise erzeugtes Kegelrad ist in Fig. 4 und 5 veranschaulicht, wobei Fig. 4 einen teilweisen Schnitt nach der. Linie C-D der Fig. 5 zeigt. Wie ersichtlich, ist der Zahn gleich hoch, und die Bodenfläche der Zahnlücke sowie die Gipfelfläche des' Zahnes ist parallel zum Teilkegel. Um die gewünschte gleich breite Form des Zahnes und der Zahnlücke zu erzielen, ist es offenbar notwendig, daß das keilförmige Schneidewerkzeug an beiden Enden der Zahnlücke gleich tief in das Radwerkstück eindringt, wodurch der Zahn die gezeigte gleich hohe Form erhält. Da ferner, wie erwähnt, der Zahn gleich breit ist, wird das Ergebnis ein der ganzen Länge nach gleich starker Zahn. Das Zahnprofil wird hierbei gekrümmt und erhält die in Fig. 6 gezeigte Form. Man kann auch ein solches Zahnrad durch Walzen in der Weise herstellen, daß das rot- ' glühende Radwerkstück unter Druck zum Rollen auf dem Erzeugungsrad gebracht wird. Es ist natürlich auch möglich, die Zähne des einen Rades eines Paares mit geradem Profil auszuführen, wie in Fig. 7 gezeigt. Dies bietet in bezug auf das eine Rad des Paares die Vereinfachung der Herstellung, .daß das keilförmige Werkzeug nur die vorher angegebene· Schneidbewegung, nicht aber eine ■ Rollbewegung im Verhältnis zum Radwerkstück auszuführen braucht. Das zweite Rad des Paares muß dagegen durch Abrollen auf dem ersterwähnten Rad, d. h. entweder durch Walzen oder durch ein keilförmiges Schneidewerkzeug mit demselben Profil wie die Zähne des letzteren Rades erzeugt werden, welches Werkzeug hierbei sowohl eine Schneidbewegung wie eine 'Rollbewegung ausführen muß. Es ist aber klar, daß der Zahneingriff theoretisch richtig wird, sei es, daß beide Räder durch ,ein gemeinsames Erzeugungsrad erzeugt werden, d. h. beide ein, gekrümmtes Zahnprofil erhalten, oder das eine Rad mit geradem - Zahnprofil ausgeführt wird und das zweite Rad des Paares erzeugt. In. Fig. 8 und 9 ist ein Pfeilrad mit Zähnen gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Zähne der beiden Radhälften bilden hierbei in bekannter Weise Winkel miteinander. Um das Schneiden der inneren Teile der Zahnlücken zu ermöglichen, ist im Radwerkstück 6 eine ringförmige Nut 7 eingedreht, in welcher die von entgegengesetzten Enden arbeitenden Schneidewerkzeuge genügenden Spielraum haben, um von entgegenstehender Kante frei zu gehen. Dieses Zahnrad kann natürlich ebenfalls mit geradem oder gekrümmtem Zahnprofil ausgeführt werden. Die Nut 7 kann durch eine der Anzahl von Zahnlücken entsprechende Anzahl von peripheriell angeordneten Löchern ersetzt werden, wodurch -der Vorteil erzielt wird, daß die Zähne der beiden Radhälften .an ihren inneren Enden zusammenhängend und somit widerstandsfähiger werden. Paten τ-An Sprüche:

1. Kegelrad mit bogenförmigen, Zähnen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinien der Zahnseiten mit -dem Teilkegel, in einer Ebene entwickelt, die Form von Evolventen eines Kreises besitzen, dessen Mittelpunkt in der Spitze des Teilkegels. liegt, zum Zwecke, daß, längs ;des Teilkegels gerechnet, sowohl die Zähne wie die Zahnlücken in jedem zur Zahnseite rechtwinkeligen Schnitt --gleich breit werden. - .

2. Kegelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne eine solche Form besitzen, welche durch Abwälzen eines Kegels auf einem Erzeugungsrad entsteht, dessen Zähne im Querschnitt die Form eines abgestumpften Keiles mit geraden Seiten haben, und bei welchem die Schnittlinien der Erzeugungszähne mit dem Teilkegel, in einer Ebene entwickelt, die Form von Kreisevolventen haben,. deren Kreismittelpunkt in der Spitze des Teilkegels liegt. ■" '

3. Kegelrad nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne ein gerades Profil besitzen-:

4. Verfahren zur Herstellung eines Kegelrades nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneiden einer, Zahnlücke in einem einzigen Arbeitsgang mittels eines Schneidewerkzeuges erfolgt, dessen Grundform diejenige eines abgestumpften Keiles mit geraden Seiten ist, welchem Werkzeuge gleichzeitig eine schneidende Bewegung in der Richtung einer Kreisevolvente mit dem Mittelpvtnkt in der Spitze des Teilkegels und eine solche Rollbewegung im Verhältnis zum Radwerkstück erteilt wird, die ein Zahn eines gedachten Erzeugungsrades beim, Zusammenarbeiten mit dem zu erzeugenden Zahnrad ausführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.