DE3826029A1 - Kegelradpaar - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Kegelradpaar nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Geradverzahnte Kegelräder werden nur noch für unter­ geordnete Zwecke, wo u.a. die Laufruhe keine große Rolle spielt, wie z.B. bei Landmaschinen, oder für Anwendungsfälle mit geringen Drehzahlen, wie z.B. bei Differentialen, eingesetzt. Für stärker bis sehr hoch belastete Kegelräder werden ausschließlich Bogenver­ zahnungen verwendet, wobei diese Kegelräder gehärtet und anschließend feinbearbeitet werden. Als Feinbear­ beitungsverfahren werden in erster Linie das Läppen, bei besonderen Anforderungen an Genauigkeit und Lauf­ ruhe auch das Schälwälzfräsen mit Hartmetall-Werkzeugen (HM-Werkzeuge) und das Schleifen angewendet.

Beim Schälwälzfräsen auch als Feinstfräsen bezeichnet, werden die Kegelränder nach dem Härten nochmals gefräst. Dadurch ist es möglich, den Härteverzug zu beseitigen. Auf das Läppen kann verzichtet werden. Die so erzeugten Kegelradpaare zeichnen sich durch gute Qualität und Laufruhe aus. Ihre Herstellung ist aber relativ teuer und insbesondere die Tragbildentwicklung bereitet häufig Probleme. Formschnittverfahren, wie z.B. das "Formate"-Verfahren der Fa. Gleason bei denen das Werkzeug mit dem stillstehenden Werkstück über dessen gesamte Zahnbreite in Eingriff steht, sind wegen der hohen auftretenden Verzahnungskräfte nicht brauchbar.

Das Schleifen ist ein recht wirtschaftliches Verfahren, mit dem ebenfalls Kegelradpaare guter Qualität erzeugt werden. Formschnittverfahren sind ebenso gebräuchlich wie wälzende Verfahren. Geschliffene Kegelräder neigen jedoch zur Geräuschanregung in höheren Frequenzen und müssen in der Regel nachgeläppt werden, was die Fein- bzw. Fertigbearbeitung naturgemäß verteuert.

Es wurde festgestellt, daß die Paarung von Kegelrädern mit gleicher Oberflächenstruktur zu der erwähnten Geräuschanregung führen kann. Der Ausdruck "Oberflächen­ struktur" schließt sowohl den Micro-Bereich (Rauhigkeit) als auch den Macro-Bereich (Welligkeit) ein.

Aufgabe

Ausgehend von den genannten Nachteilen soll ein Kegel­ radpaar entwickelt werden, das bei guter Laufruhe kosten­ günstig herstellbar ist.

Lösung

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Kegelradpaar, das die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aufweist und

das nach Anspruch 2 vorteilhaft weiterentwickelt wird. Um die technischen und wirtschaftlichen Vorteile des Schleifens zu nutzen, aber die Paarung von gleichen oder ähnlichen Oberflächenstrukturen zu vermeiden, wird also ein HM-verzahntes Rad mit einem geschliffenen Gegenrad gepaart. Bei solcherart gepaarten Kegelrädern (Ritzel und Tellerrad) hat das eine Kegelrad verhältnis­ mäßig glatte und das andere Kegelrad eine verhältnis­ mäßig rauhe Oberflächenstruktur auf seinen Flanken, was sich für die Geräuschunterdrückung als überraschend günstig zeigt.

Mit den Merkmalen der Ansprüche 3 bis 5 werden die von der Kostenseite her günstigsten Kombinationen aufgezeigt.

Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Kegelradpaar,

Fig. 2 ein Oberflächendiagramm einer Zahnflanke eines durch Schälwälzfräsen mit HM-Werkzeug fertig­ bearbeiteten Kegelrades,

Fig. 3 ein Oberflächendiagramm einer Zahnflanke eines durch Schleifen feinbearbeiteten Kegelrades.

Beschreibung

Bei einem aus Ritzel 1 und Tellerrad 2 bestehenden Kegel­ radpaar (Fig. 1) sind die Flanken der beiden Kegelräder nach dem Härten mit unterschiedlichen Verfahren fertig­ bearbeitet worden. Das eine Kegelrad, z.B. das Tellerrad 2, hat geschliffene Zahnflanken 4, beim anderen Kegelrad, z.B. beim Ritzel 1, sind die Zahnflanken 3 mit einem HM- Werkzeug fertigbearbeitet worden.

ln den Fig. 2 und 3 sind die Oberflächendiagramme der beiden Kegelräder dargestellt. Fig. 2 zeigt die typische Oberflächenstruktur 5 einer mit einem HM-Werkzeug bear­ beiteten Flanke. Auffallend ist die geringe Rauhtiefe, eine leichte Welligkeit ist deutlich zu erkennen. Fig. 3 zeigt die typische Oberflächenstruktur 6 einer geschlif­ fenen Zähnflanke eines Kegelrades, im gezeigten Beispiel vom Tellerrad 2. Die Rauhtiefe ist mehr als doppelt so groß im Vergleich zu Fig. 2. Eine leichte Welligkeit mit i.a. kleinerer Teilung als bei Fig. 2 ist trotzdem erkenn­ bar.

Die Zahnflanken des Tellerrades 2 können mit einem wälzenden Verfahren (Schleifen, Schälwälzfräsen) oder mit einem Formschnittverfahren (nur Schleifen) fertig­ bearbeitet sein. Die Zahnflanken des Ritzels 1 dagegen können aus geometrischen Gründen immer nur mit einem wälzenden Verfahren (Schälwälzfräsen, Schleifen) fertigbearbeitet werden.

Claims (5)

1. Kegelradpaar, bestehend aus einem Kegelritzel und einem Tellerrad, die beide zumindest im Bereich ihrer Zähne gehärtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen der beiden Kegelräder nach dem Härten mit unterschiedlichen Verfahren fertigbear­ beitet sind.

2. Kegelradpaar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Kegelrad eine durch Schälwälzfräsen mit einem Hartmetallwerkzeug fertigbearbeitete Verzahnung aufweist und das andere Kegelrad eine durch Schleifen fertigbearbeitete Verzahnung aufweist.

3. Kegelradpaar nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzelverzahnung durch Schälwälzfräsen mit einem Hartmetallwerkzeug und die Tellerradverzahnung durch wälzendes Schleifen fertigbearbeitet ist.

4. Kegelradpaar nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzelverzahnung durch Schälwälzfräsen mit einem Hartmetallwerkzeug und die Tellerradverzahnung durch tauchendes Formschleifen fertigbearbeitet ist.

5. Kegelradpaar nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzelverzahnung durch wälzendes Schleifen und die Tellerradverzahnung durch Schälwälzfräsen mit einem Hartmetallwerkzeug fertigbearbeitet ist.