DE3721949A1 - Verzahnung fuer wellen, raeder, kupplungsteile, naben oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verzahnung für Wellen, Räder, Kupplungsteile, Naben oder dergleichen mit in radialer Richtung nach außen oder innen vorragenden Zähnen, welche an mindestens einer Stirnfläche gebrochene Zahnstirnkanten besitzt. Mit dem Brechen der Stirnkanten will man z. B. erreichen, daß das axiale Ineinanderschieben der Verzahnungen, beispielsweise das Eindrücken eines Zahnrades in ein anderes oder das Einschieben einer außenverzahnten Welle in eine innenverzahnte Nabe oder Hülse problemlos erfolgt, was zum Beispiel bei Schalträdern und Schaltmuffen von Schaltgetrieben oder bei Steckwellen mit Vielkeilverzahnung notwendig ist.

Bei bekannten Verzahnungen dieser Art sind die Stirnflächen der Zähne und damit die Zahnstirnkanten entweder von Hand oder mittels speziell ausgebildeter Maschinen abgerundet. Ein solches Abrunden, insbesondere wenn es von Hand durchgeführt wird, ist sehr arbeitsaufwendig und zeitraubend. Außerdem garantiert diese Maßnahme nicht den angestrebten Effekt. Wenn von den beiden in axialer Richtung in Eingriff zu bringenden Verzahnungen die Zähne direkt einander gegenüberstehen und nicht in Umfangsrichtung versetzt zueinander sind, kann es trotz abgerundeter Stirnflächen und Zahnstirnkanten sein, daß die Zähne beim Einrücken in axialer Richtung mit ihren Stirnflächen gegeneinander stoßen und selbst größerer axialer Druck nicht ausreicht, um eine oder beide verzahnten Teile in Umfangsrichtung zu drehen, so daß die Zähne des einen Teils in die Zahnlücken des anderen gleiten können. Es muß dann eine der beiden Verzahnungen entweder von Hand oder maschinell weitergedreht werden, was je nach Art des Anwendungsfalles sehr störend und aufwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verzahnung für Wellen, Räder, Kupplungsteile, Naben oder dergleichen zu schaffen, die so ausgebildet ist, daß sie stets zuverlässig in axialer Richtung in die entsprechende Gegenverzahnung eingeschoben werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zahnstirnkanten mittels Führungsflächen gebrochen sind, von denen jeweils zwei ein spitzdachartiges Zahnende bilden, wobei von den Führungsflächen, zumindest in ihren Verlängerungen, gebildete, schneidenartige Firstkanten in axialer Richtung mittig zu den Zahnkopfflächen und von diesen aus geneigt zur Drehachse hin sich erstrecken.

Hierdurch wird erreicht, daß beim axialen Einschieben der Verzahnung in eine entsprechende Gegenverzahnung sichergestellt ist, daß die Zähne der einen Verzahnung in die Zahnlücken der anderen hineingleiten, und zwar auch dann, wenn die beiden verzahnten Teile zufällig zu Beginn des Einrückens eine solche Umfangsposition einnehmen, daß die Zähne beider Verzahnungen einander gegenüberstehen. Dabei wird es höchst selten vorkommen, daß auch die einander zugekehrten schneidenartigen Firstkanten genau aufeinander stehen. In der Regel werden sie mehr oder weniger versetzt zueinander stehen, so daß sie beim axialen Zusammenschieben der Verzahnungen auf die jeweils gegenüberliegenden Führungsflächen treffen und dort durch die Neigung dieser Führungsflächen in Umfangsrichtung der Verzahnung abgewiesen werden. Dies gilt für alle Firstkanten beider Verzahnungen, welche dann gemeinsam unter der Einwirkung des axialen Schubs beide verzahnten Teile so gegeneinander drehen, daß die Zähne und Zahnlücken ineinandergleiten. Selbst wenn die Firstkanten genau aufeinander treffen sollten, wird es ihre schneidenartige Ausbildung nicht zulassen, daß sie aufeinander stehenbleiben, sondern es wird in der Praxis immer zu einem seitlichen Abrutschen der Firstkanten an den Führungsflächen entlang kommen, so daß ein zuverlässiges Einrücken der beiden Verzahnungen ineinander gewährleistet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Verzahnung können die Führungsflächen benachbarter Zähne im Bereich des Fußkreises eine gemeinsame Fußkante bilden, die sich geneigt zur Drehachse erstreckt. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die Führungsflächen benachbarter Zähne im Bereich des Fußkreises eine Fußfläche begrenzen, die sich ebenfalls geneigt zur Drehachse erstreckt. Bei der erstgenannten Ausführungsform entsteht im Bereich des Fußkreises eine rinnenartige Kante, die man vor allem bei Verzahnungen mit kleinem Modul bevorzugen wird. Die an zweiter Stelle genannte Ausführungsform der Erfindung besitzt im Bereich des Fußkreises eine mehr oder weniger breite Fußfläche, so daß diese Ausführungsform vor allem für Verzahnungen mit größerem Modul vorgesehen ist.

Die Erfindung betrifft auch Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Verzahnung. Ein solches Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß die Führungsflächen mittels eines im wesentlichen scheiben- oder fingerförmigen Fräsers oder entsprechender Schleifwerkzeuge mit dachartiger Schneidenform gefräst oder geschliffen werden, wobei die Werkzeuge auf einer zur Drehachse der Verzahnung geneigten, geraden oder gekrümmten axialen Bahn mittig in die Zahnlücken eingefahren werden. Sind die Werkzeuge auf einer gekrümmten Bahn geführt, dann entstehen auch entsprechend gekrümmte Führungsflächen und Firstkanten. Diese brauchen also nicht unbedingt gerade zu sein, was bei einer geraden Führungsbahn der Werkzeuge der Fall wäre.

Besonders empfehlenswert ist es, wenn die Führungsflächen bei umlaufender Verzahnung mittels eines schneckenförmigen Fräsers gefräst werden, wobei der Fräser auf einer zur Drehachse der Verzahnung geneigten oder gekrümmten axialen Bahn geführt wird. Außerdem ist es möglich, die Führungsfläche eben bei umlaufender Verzahnung mittels Schleifscheiben anzufertigen, wobei die Schleifscheiben auf einer zur Drehachse der Verzahnung geneigten oder gekrümmten axialen Bahn geführt werden. Durch das Erzeugen der Führungsflächen nach dem Abwälzprinzip, gleichgültig ob mit Fräsern oder Schleifscheiben, benötigt man keine besonderen Einrichtungen zur Einhaltung der Zahnteilung für das jeweilige Werkzeug. Zweckmäßigerweise werden die Führungsflächen dabei von dem die Verzahnung erzeugenden Abwälzfräser oder von den die Verzahnung glättenden Schleifscheiben erzeugt. Das spart sogar zusätzliche Werkzeuge ein.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Führungsflächen unmittelbar vor oder nach der Herstellung der Verzahnung auf derselben Verzahnungsmaschine zu erzeugen. Dabei wird der Abwälzfräser oder die Schleifscheibe nicht wie beim Herstellen der Verzahnung selbst parallel zur Drehachse der Verzahnung geführt, sondern auf einer Bahn, die zur Drehachse geneigt und gegebenenfalls auch gekrümmt ist. Beide Teile der Bewegungsbahn und damit die Herstellung von Verzahnung und Führungsflächen lassen sich zusammenfassen, so daß die gesamte Bearbeitung kontinuierlich auf einer Maschine, in einer Werkstückspannung und damit ohne zusätzliche Rüstzeiten durchgeführt werden kann. Erstreckt sich die Bewegungsbahn für die Verzahnungsherstellung in axialer Richtung etwas über die Stirnflächen der Zähne hinaus und geht erst dann in die geneigte oder gekrümmte Bewegungsbahn zur Erzeugung der Führungsflächen über, dann wird nicht der volle Zahn, sondern es werden nur die Zahnkanten bearbeitet. Man hat es so in der Hand, wie groß die Führungsflächen werden und wie weit sie sich in radialer Richtung der Verzahnung erstrecken.

Demgegenüber ist es auch möglich, daß die Führungsflächen durch Gießen oder Walzen hergestellt werden. Bei einem solchen Herstellungsverfahren der Führungsflächen lassen sich diese bereits beim Herstellen des Rohlings in den Verzahnungsteil einformen, in den erst später die eigentliche Verzahnung eingearbeitet wird. Auf diese Weise ließe sich das zusätzliche Einarbeiten der Führungsflächen vermeiden. Alle Verfahren haben aber den Vorteil, einfacher zu sein, als das bekannte aufwendige Abrunden der Zahnstirnkanten.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 eine erfindungsgemäße Außenverzahnung mit von zwei Führungsflächen gebildeten Fußkanten;

Fig. 3 und 4 eine zu Fig. 1 und 2 passende Innenverzahnung;

Fig. 5 und 6 das Herstellen der Verzahnungen nach Fig. 1 und 4 durch Fräsen;

Fig. 7 eine Seitenansicht des Fräsers von Fig. 5 und 6;

Fig. 8 und 9 eine erfindungsgemäße Außenverzahnung mit Fußflächen im Bereich des Fußkreises;

Fig. 10 und 11 eine zu Fig. 8 und 9 passende Innenverzahnung;

Fig. 12 das Herstellen der Verzahnung nach Fig. 8 und 9 durch Fräsen;

Fig. 13 und 14 Fräser zum Herstellen der Verzahnung nach Fig. 8 bis 11.

In Fig. 1 ist ein Zahnrad (1) in bekannter Weise mit einer Außenverzahnung (2) versehen. An der rechten Stirnseite besitzt die Verzahnung (2) Führungsflächen (3), die nach Art eines Spitzdaches ausgebildet und angeordnet sind. Dies ist besonders deutlich in Fig. 2 zu erkennen. Die Führungsflächen (3) bilden jeweils zu zweit eine schneidenartige Firstkante (4), die sich in axialer Richtung, und zwar mittig zu der mit 5 bezeichneten Zahnkopffläche und außerdem geneigt zur Drehachse hin erstreckt. Vom Fußkreis (6) aus verläuft eine Fußkante (7) ebenfalls geneigt zur nicht dargestellten Drehachse des Zahnrades (1), wobei diese Fußkante (7) von den Führungsflächen (3) einander benachbarter Zähne gebildet wird.

Das Vorstehende gilt sinngemäß auch für die Fig. 3 und 4, wo für die einzelnen Flächen und Kanten dieselben Bezugszeichen verwendet worden sind. Der Unterschied zu Fig. 1 und 2 besteht lediglich darin, daß hier eine Nabe (8) mit nach innen vorragenden Zähnen dargestellt ist.

In den Fig. 5 und 6 ist wiederum das Zahnrad (1) und die Nabe (8) von Fig. 1 und 3 dargestellt, und zwar zusammen mit einem Fräser (9), der in Pfeilrichtung (X bzw. Y) in die Verzahnung (2) eingefahren wird und zwar jeweils in der Mitte einer Zahnlücke. Der Fräser (9) ist in Fig. 7 in der Seitenansicht dargestellt, so daß man seine dachartige Schneidenform erkennen kann.

Die Fig. 8 bis 11 entsprechen den Fig. 1 bis 4 mit dem Unterschied, daß anstelle der Fußkante (7) eine Fußfläche (10) im Bereich des Fußkreises von den Führungsflächen (3) begrenzt wird.

Fig. 12 entspricht im wesentlichen der Fig. 5, zeigt jedoch, daß der Fräser (9) nicht nur geradlinig, sondern auch auf einer gekrümmten Bahn, gegebenenfalls einer kreisförmigen Bahn (11), in die Zahnlücken eingefahren werden kann, so daß die Firstkanten (4) und Fußkanten (7), eventuell auch Fußflächen (10) gekrümmt ausgebildet sind und gewölbte Führungsflächen (3) entstehen.

Fig. 13 zeigt einen im wesentlichen scheibenförmigen Fräser (9 a), der im mittleren Bereich abgeflacht ist, so daß bei seiner Verwendung im Bereich des Fußkreises (6) die Fußflächen (10) gemäß Fig. 9 und 11 entstehen. Dieselben Fußflächen (10) entstehen auch bei der Benutzung eines fingerförmigen Fräsers (9 b) gemäß Fig. 14, mit dem man auch die Führungsflächen (3) mit ihrer Firstkante (4) herstellen kann.

Claims (9)

1. Verzahnung für Wellen, Räder, Kupplungsteile, Naben oder dergleichen mit in radialer Richtung nach außen oder innen vorragenden Zähnen, welche an mindestens einer Stirnfläche gebrochene Zahnstirnkanten besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstirnkanten mittels Führungsflächen (3) gebrochen sind, von denen jeweils zwei ein spitzdachartiges Zahnende bilden, wobei von den Führungsflächen (3), zumindest in ihren Verlängerungen, gebildete, schneidenartige Firstkanten (4) in axialer Richtung mittig zu den Zahnkopfflächen (5) und von diesen aus geneigt zur Drehachse hin sich erstrecken.

2. Verzahnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen (3) benachbarter Zähne im Bereich des Fußkreises eine gemeinsame Fußkante (7) bilden, die sich geneigt zur Drehachse erstreckt.

3. Verzahnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen (3) benachbarter Zähne im Bereich des Fußkreises eine Fußfläche (10) begrenzen, die sich geneigt zur Drehachse erstreckt.

4. Verfahren zum Herstellen der Verzahnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen mittels eines im wesentlichen scheiben- oder fingerförmigen Fräsers oder entsprechender Schleifwerkzeuge mit dachartiger Schneidenform gefräst oder geschliffen werden, wobei die Werkzeuge auf einer zur Drehachse der Verzahnung geneigten, geraden oder gekrümmten axialen Bahn mittig in die Zahnlücken eingefahren werden.

5. Verfahren zum Herstellen der Verzahnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen bei umlaufender Verzahnung mittels eines schneckenförmigen Fräsers gefräst werden, wobei der Fräser auf einer zur Drehachse der Verzahnung geneigten oder gekrümmten axialen Bahn geführt wird.

6. Verfahren zum Herstellen der Verzahnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen bei umlaufender Verzahnung mittels Schleifscheiben angefertigt werden, wobei die Schleifscheiben auf einer zur Drehachse der Verzahnung geneigten oder gekrümmten axialen Bahn geführt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen von dem die Verzahnung erzeugenden Abwälzfräser oder von den die Verzahnung glättenden Schleifscheiben erzeugt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen unmittelbar vor oder nach der Herstellung der Verzahnung auf derselben Verzahnungsmaschine erzeugt werden.

9. Verfahren zum Herstellen der Verzahnung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen durch Gießen oder Walzen hergestellt werden.