DE382972C

DE382972C - Zahnraedergetriebe

Info

Publication number: DE382972C
Application number: DE1920P0040199
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1917-05-31
Filing date: 1920-07-06
Publication date: 1923-10-09
Also published as: NL6433C; FR490184A; US1351401A; GB116147A

Description

(P 40199

Die Erfindung behandelt die Herstellung der Zähne für Getriebe zur Kraftübertragung und bezweckt, Getriebe mit Zähnen von solcher Form zu schaffen, daß der Druck auf die Flächeneinheit eines jeden Zahnes im wesentlichen auf der ganzen Länge des Zahnes derselbe ist.

Es ist leicht zu ersehen, daß die Verteilung der übertragenen Kraft über die Breite λ on in Eingriff stehenden Ritzeln und Rädern von der Nachgiebigkeit der Zähne, beeinflußt wird. Die Biegsamkeit der Zähne sowohl des treibenden als auch des getriebenen Zahnrades trägt zur gleichmäßigen Verteilung bei und ist deshalb in dieser Hinsicht nicht zu beanstanden.

Bei Kraftübertragungsgetrieben mit Geschwindigkeitsverminderung ist das getriebene Zahnrad notgedrungen im Vergleich mit dem treibenden Zahnrad von großem Durchmesser. Die Verdrehungsnachgiebigkeit des getriebenen Rades ist daher gewöhnlich so klein, daß sie vernachlässigt werden kann, die des treibenden Rades ist jedoch erheblich größer, und zwar tatsächlich so bedeutend, daß sie eine ernstliche Beschränkung für die praktische Breite der üblichen Räderausführung auferlegt.

Auch die Durchbiegung zwischen den Traglagern hat einen Einfluß auf die Verteilung der übertragenen Kraft.

In Rücksicht auf die Durchbiegung zwischen den Traglagern kann hinwiederum die ^: Nachgiebigkeit des getriebenen Zahnrades I von großem Durchmesser eines Geschwindig-1 keitsverminderungsgetriebes gewöhnlich vernachlässigt werden, während diejenige des ¹ treibenden Ritzels bemerkbar ist (wenn auch : nicht in dem Maße, wie die Verdrehungs- : nachgiebigkeit bei den gewöhnlich in der ' Praxis gewählten Abmessungen). Es ist '■■ aber klar, daß die Durchbiegung des Ritzels : zwischen seinen Auflagerungen infolge der j übertragenen Kraft ebenfalls eine Ungleich- , mäßigkeit in der Verteilung dieser Kraft ver- ! ursacht.

Es folgt daraus, daß die Empfindlichkeit ; des Ritzels für die Verdrehungs- und Durchbiegungsnachgiebigkeit der Hauptfaktor bei ^! der Herbeiführung einer ungleichen Verteilung der übertragenen Kraft über die An-

■ griffsfläche der Zahnräder ist.

: Gemäß der Erfindung werden zur Erzie-' lung einer gleichmäßigen Drehverteilung über die Länge eines jeden Zahnes die Lücken

■ zwischen den Zähnen an dem Ende, wo die Kraft eingeleitet wird, tiefer und breiter

: gemacht als an dem entgegengesetzten Ende.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, einem : Zahnrade dadurch eine gewisse Elastizität zu

geben, daß in dem Trommelmantel, dessen : Dicke von der einen zur anderen Seite ab- ; nimmt, Querschlitze angebracht werden.

Wenn es sich aber um massive Zahnräder , handelt, wie im vorliegenden Fall, ist eine

solche Art eine gewisse Nachgiebigkeit zu erzielen, nicht anwendbar.
Auf der Zeichnung zeigt Abb. ι ein Ritzel mit zwei Zahnkränzen und ein Schaubild, das die Kraftverteilung über die Zahnkränze erkennen läßt, und

Abb. 2 in größerem Maßstabe die Stirnansicht eines Teiles des Zahnkranzes von dem treibenden Ende aus gesehen, ίο Abb. 3 zeigt (übertrieben) in Ansicht die Enden eines Zahnrades, dessen mittlerer Teil fortgebrochen ist.

Bei einem Ritzel, in das die Drehkraft am äußeren Ende eines der Zahnkränze eingeleitet wird, nimmt unter der Annahme, daß die Kraft gleichmäßig über die Radfläche verteilt ist, die Verdrehung gleichmäßig über die Breite von einem Höchstwert am treibenden Ende bis auf Null am anderen Ende der _; Fläche ab. Die entsprechende Verdrehungsabweichung, die z. B. am Teilkreis der Zähne gemessen wird, kann durch eine parabolische Kurve dargestellt werden, wenn sie über einer ; Grundlinie aufgetragen wird, die die Breite der Getriebefläche darstellt.

Wenn es sich, wie in Abb. 1, um Stirnräder mit parallel zur Achse verlaufenden Zähnen handelt, und die Triebkraft an dem linken Ende auf die Welle übertragen wird, so kann, damit der Druck längs eines gegebenen Zahnes gleichmäßig ist, die Verdrehung jenes Zahnes durch die Kurven a, b, c bzw. c, d, e für die beiden Teile des Doppelzahnrades dargestellt werden. Umgekehrt wird, wenn diese Kurven die Verdrehungen der Zähne bei der Übertragung einer an dem linken Ende der Welle angreifenden verdrehenden Kraft wiedergeben, der Druck auf der Längeneinheit des Zahnes gleichförmig sein. Die Abweichung infolge der Durchbiegung des Ritzels wird von der Anordnung der Traglager abhängen. Wird das Ritzel, wie dargestellt, von drei Lagern, zwei {.v, 2) an j den Enden und einem (y) zwischen den beiden Teilen des Ritzels gehalten, so kann die I Ausbiegung, am Teilkreis der Zähne gemessen, durch die Kurven/, g, Ii und //, j, k dargestellt werden.

Legt man beide Kurven, nämlich die die Verdrehungsabweichimg und die die Biegungsabweichung darstellende, übereinander, su erhält man die Kurven a, m, c und c, n, e, deren Ordinaten über die Fläche jedes Teiles des Ritzels von der Seite, an der die Kraft eingeführt wird, bis zur entgegengesetzten Seite kleiner werden. Wenn bei der Belastung die Getriebezähne eine Ausbiegung erfahren, die dieser resultierenden Kurve entspricht, so wird eine gleichmäßige Kraftverteilung über die Zahnfläche erzielt werden. In der Praxis aber wird der Druck sich der i Gleichförmigkeit genügend nähern, wenn die Verdrehungen von den geraden Linien wiedergegeben werden, welche die Punkte a und c sowie c und e miteinander verbinden. Unter diesen Umständen ist es klar, daß auf ; der linken Hälfte des Ritzels die Verdrehung des linken Endes eines Zahnes gegenüber ; dem rechten Ende desselben durch die Ordi- ; nate zv auf der linken Seite des Diagramms ! wiedergegeben wird, während die entsprechende Verdrehung der rechten Hälfte des ■ Ritzels durch die Ordinate w' auf der rechten Seite des Diagramms wiedergegeben wird. Hieraus folgt, daß die linken Enden der Zähne der beiden Teile des Ritzels biegsamer sein müssen als ihre rechten Enden, und die Erfindung hat den Zweck, diese verschiedene Biegsamkeit zu erzielen. Zu diesem Zweck werden die Zähne in der Weise ausgeführt, daß ihre Dicke und ihre Höhe von dem einen Ende nach dem anderen zu verschieden ist, in dem die kleinste Dicke und die größte Höhe an dem linken Ende des Ritzels vorhanden ist. .

Wenn beide in Eingriff stehenden Zahnsätze so geformt sind, daß die ineinandergreifenden Zahnflächen, solange keine Kraft übertragen wird, um einen Betrag auseinanderstehen, der durch die resultierende Ab- go weichungskurve dargestellt wird, und am linken Ende am größten, am rechten dagegen Null ist, ergibt sich ohne weiteres, daß beim Einleiten der bestimmten Kraft diese gleichmäßig über die Breite der Getriebfläche \*erteilt wird.

Beim Bau von Getrieben zur Übertragung großer Kräfte werden die Zähne gewöhnlich mit Hilfe der Erzeugenden dargestellt, indem ein Fräser verwendet wird, der Schneidzähne besitzt, mit geraden Flanken und geringer Zuspitzung nach außen, und der so geführt wird, daß er an dem einen Ende des Werkstückes tiefer einschneidet als an dem andern, so daß eine Zunahme u (Abb. 2) in der Eindringtiefe des Fräsers in das Arbeitsstück eine Abnahme 2 ν in der Stärke der Zähne q (Abb. 3) ergibt. Bei dem in Abb. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt die Breite der Zähne q von rechts nach links ab, währcnd die Tiefe der Zahnlücken p von rechts nach links zunimmt.

Die Erfindung besteht also in der Herstellung der Getriebezähne in einer Form, welche eine gleichmäßige Kraftverteilung über die Getrielefläche für gegebene Kraftverhältnisse verursacht, indem die Lage des erzeugenden 1''läsers beim Führen längs des Werkstückes zu diesem in der Weise geändert wird, daß seine radiale Eindringtiefe von dem Ende, an dem die treibende Kraft am Ritzel eingeleitet wird, nach dem anderen Ende hin ab-

nimmt und somit die Zahnlücke entsprechend zunehmend flacher und schmäler wird.

Die Erfindung besteht ferner darin, daß die gewünschte Verbesserung dadurch erreicht wird, daß der übliche gerade Schlitten, an dem der erzeugende Fräser durch die Förderschraube entlang geführt wird, so gegen die Achse des Werkstückes geneigt eingestellt wird, daß die Bewegungsrichtung des

ίο Fräsers einen gewissen Winkel mit der Achse des zu schneidenden Werkstückes bildet, so daß die radiale Eindringtiefe des Fräsers in das Werkstück gleichmäßig bei der Führung längs der Fläche des Getriebekörpers zu- oder abnimmt, wobei die größte Eindringtiefe in das Werkstück an dem Ende des Ritzels liegt, an dem die Drehkraft eingeleitet wird. Bei einem Herstellungsverfahren der verbesserten Zahnform wird der gerade Schlitten, an dem der die Zahnform erzeugende Fräser auf einer Zahnradfräsmaschine durch die Förderschraube entlang bewegt wird, geneigt eingestellt, so daß er einen geringen Winkel mit der Achse des Werkstückes bildet, wobei dieser Winkel der Neigung der Kurve der Abweichung infolge Verdrehung und Durchbiegung über die Fläche der Zähne entspricht. Die Einstellung des Schlittens wird gewöhnlich unter verschiedenen Neigungen beim Schneiden der beiden Teile des Winkelradgetriebes erfolgen, woraus sich ein tieferes Eindringen in das Werkstück an einem Ende des Ritzels, gewöhnlich dem Ende, an dem die Verdrehung eingeführt wird, ergeben wird.

Dies Verfahren zur Erreichung der Zahnverbesserung ist äußerst einfach und ermöglicht eine sehr genaue Einstellung. Mit einer derartigen Verbesserung läßt sich meist eine vollständig gleichmäßige Verteilung erreichen, da in Ergänzung zu der großen Annäherung an die Zahnausbildung, die für eine vollkommen gleichmäßige Verteilung erforderlich ist, die Nachgiebigkeit von beiden Zahnreihen und die Ölschicht zwischen den in Eingriff befindlichen Flächen die verbleibende Ungleichmäßigkeit in der Verteilung zu vermindern sucht.

Die Zahnverbesserung kann am Rad, am Ritzel oder teilweise an beiden vorgenommen werden; infolge ihrer geringen Größe sucht man sie jedoch der bequemeren Herstellung wegen, meist am Ritzel auszuführen. Werden zwei oder mehr Ritzel von verschiedenen Abmessungen oder mit verschiedenen, auf das gleiche Rad zu übertragenden Kräften verwendet, so ist die Durchführung der Zahnverbesserung nur an den Ritzeln möglich.

Im beschriebenen Fall wird die Eindringtiefe des Fräsers in der gleichen Richtung für jede Hälfte des Ritzels vermindert. Erfolgt jedoch die Einführung der Drehkraft zwischen den Ritzelhälften, so ist die Abnahme der Eindringtilefe auf beiden Hälften in entgegengesetzten Richtungen vorzunehmen.

Die für Geschwindigkeitsverminderung hergestellten Getriebezähne sind gewöhnlich nach dem Abwälzverfahren mittels schneckenförmigen Fräsers entstanden, wobei die Seiten der erzeugenden Fräserzähne im Längsschnitt geradlinig sind. Es zeigt sich daher, daß in solchen Fällen eine Änderung in der Eindringtiefe die Genauigkeit der Zahnflankengestalt nicht berührt, sondern nur die Breite der Zähne.

Die vorgeschlagenen Änderungen in der Gestalt der Zähne werden die gleichmäßige Verteilung nur bei einer Kraft herbeiführen. Es empfiehlt sich, die Verbesserung für die höchste Normalkraft vorzunehmen, unter welcher Bedingung hohe Kräfte ausgeglichen werden. Die Zahnverbesserung würde noch eine günstige Wirkung bei Überlastungskräften haben, jedoch hierbei keine so völlig gleichmäßige Verteilung erbringen. Bei sehr geringen Kräften würde die Verbesserung tatsächlich zu einer ungleichmäßigeren Verteilung führen. Da jedoch die Kräfte und Beanspruchungen bei solch geringen Kraftverhältnissen klein sind, kann diese ungleich- go mäßige Verteilung bei geringen Kräften außer acht gelassen werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Zahnrädergetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer gleichmäßigen Druckverteilung über die Länge eines jeden Zahnes die Lücken zwischen den Zähnen an dem Ende, wo die Kraft eingeleitet wird, tiefer und breiter sind als an dem entgegengesetzten Ende.

2. Verfahren zur Herstellung von Zahnrädergetrieben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der übliche gerade Schlitten, an dem der erzeugende Fräser durch die Förderschraube entlang geführt wird, so gegen die Achse des Werkstückes geneigt eingestellt wird, daß die Bewegungsrichtung des Fräsers einen gewissen Winkel mit der Achse des zu schneidenden Werkstückes bildet, so daß die radiale Eindringtiefe des Fräsers in das Werkstück gleichmäßig bei der Führung längs der Fläche des Getriebekörpers· zu- oder abnimmt.

Hierzu [ Blatt Zeichnungen.