DE3940313A1 - Zahnwellenverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnwellenverbindung zwischen einer Welle und einer Nabe mit einer Vielzahl von Zähnen, die an der Außen-Umfangsfläche der Welle und der Innen-Umfangsfläche der Nabe ausgebildet sind.

Bei bekannten derartigen Zahnwellenverbindungen sind die Zahnflanken der Zähne von Welle und Nabe im Eingriffsbereich jeweils äquidistant oder nahezu äquidistant zueinander ausgeführt (DIN 5480). Dabei sind die Zahnflanken im Querschnitt beispielsweise geradlinig oder evolventenförmig ausgebildet.

Wird eine derartige Zahnwellenverbindung in einer Preßverbindung angewendet, so kann infolge der üblichen Verzahnungsabweichungen keine gleichmäßige Pressung erzielt werden. Vielmehr treten in den Toleranzgrenzbereichen Spiel oder zu hohe Pressung auf. Bei zuviel Spiel zwischen den Verzahnungen von Welle und Nabe bildet sich "Passungsrost", die Verbindung lockert sich. Bei zuwenig Spiel, d.h. bei zu großer Pressung, wird die Nabe örtlich überdehnt. Dies führt beispielsweise bei der Anwendung der Zahnwellenverbindung für eine Befestigung eines Synchronkörpers auf einer Welle eines Fahrzeug- Schaltgetriebes dadurch zu Schwierigkeiten, daß die Verbindung zu locker ist oder die Synchronkörper- Außenverzahnung aufgeweitet und - je nach Querschnitt - zum Teil auch unrund wird, was die Getriebemontage und die Funktion sehr erschwert bzw. verschlechtert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mitnahmegenauigkeit einer bekannten Zahnwellenverbindung zu verbessern, ohne dabei jedoch die Fertigungstoleranzen einzuengen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch gekennzeichnete Zahnwellenverbindung dadurch gelöst, daß die Zahnflanken der Zähne von Welle und Nabe derart unterschiedlich gekrümmt sind, daß die Zahnflanken der Zähne der Welle zu den Zahnflanken der Zähne der Nabe über die Zahnhöhe unterschiedliche Abstände aufweisen. Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Zahnflanken kann die Flankenpressung durch entsprechende Auswahl der Größe und Festlegung der Lage der Flankenkrümmung und durch entsprechende Werkstoffauswahl derart günstig beeinflußt werden, daß Flankenformabweichungen unschädlich und Flankenrichtungs- und Teilungsabweichungen dadurch ausgeglichen werden, daß die fehlerhaften Stellen infolge Materialüberlastung nachgeben können. Dadurch können sich die Zahnflanken von Welle und Nabe aneinander anpassen. Die Zahnlücke im Nabengrund wird ohne Profilmodifikation breiter als bisher. Dadurch werden Eingriffsstörungen mit der Welle vermieden, und die Verbindung kann leichter als "Außenzentrierung" gestaltet werden.

Wird eine Welle mit herkömmlicher Verzahnung verwendet, beispielsweise mit Evolventenprofil, so ist es zweckmäßig, wenn die Zahnflanken der Zähne der Nabe im Querschnitt konvex gekrümmt sind. In diesem Fall treffen je zwei konvex gekrümmte Zahnflanken aufeinander, die sich günstig aneinander anpassen können.

Die Form der Krümmung der Zahnflanken läßt sich geometrisch sehr einfach als Kreisbogenabschnitt ausführen.

Der Mittelpunkt der Krümmung der Zahnflanken der Nabenzähne liegt auf der Normalen, die durch den Berührpunkt zwischen den Zahnflanken von Welle und Nabe verläuft. Wird zur indirekten Prüfung der Nabenzahndicke ein Meßstück (z.B. Meßdraht oder Kugel) verwendet und die Größe des Meßstückes so festgelegt, daß sein Mittelpunkt ebenfalls auf der Normalen liegt, ist eine präzise Abstimmung der Nabenzahndicke auf die Wellenzahndicke möglich, weil der Berührpunkt zwischen Meßstück und Nabenzahnflanke mit dem Berührpunkt zwischen Wellenzahnflanke und Nabenzahnflanke zusammenfällt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch die erfindungsgemäße Zahnwellenverbindung,

Fig. 2 eine Variante der Zahnflankenkrümmung.

Eine Welle 1 trägt an ihrer Außen-Umfangsfläche Zähne 2, deren Flanken 3 beispielsweise die Form einer Evolvente aufweisen.

Eine Nabe 4 weist an ihrer Innen-Umfangsfläche Zähne 5 auf. Die Zahnflanken 6 der Zähne 5 der Nabe 4 weisen im Querschnitt eine konvex gekrümmte Form auf. Wird die Verzahnung der Nabe beispielsweise durch Räumen, Sintern oder ein anderes Form-Verfahren hergestellt, so ist es zweckmäßig, wenn die Krümmung der Zahnflanken 6 als Kreisbogenabschnitt ausgeführt ist oder wenn die Zahnflanken 6 in ihrer Krümmung wenigstens eine Unstetigkeitsstelle aufweisen. Dies bedeutet, daß die konvexe Krümmung an wenigstens einer Stelle einen Knick aufweist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Wird die Verzahnung der Nabe 4 dagegen durch ein Wälzverfahren hergestellt, so ist es ausreichend (der Wälzkinematik entsprechend), wenn die Krümmung der Zahnflanken 6 als angenäherter Kreisbogenabschnitt ausgeführt ist. Der kreisbogenförmige Abschnitt der Zahnflanke 6 besitzt einen Mittelpunkt 7.

Zur Messung der Verzahnung der Zahnwellenverbindung kann ein Meßstück 8 mit kreisförmigem Querschnitt verwendet werden. Ein solches Meßstück kann beispielsweise eine Kugel oder ein Meßdraht sein.

Vorteilhaft ist es, wenn - in der Zeichnungsebene der Fig. 1 gesehen - der Mittelpunkt 7 der kreisbogenförmig gekrümmten Zahnflanke 6, der Berührpunkt 10 zwischen einem Zahn 2 der Welle 1 und einem Zahn 5 der Nabe 4 und der Mittelpunkt 11 des Meßstücks 8 auf einer Geraden, der Normalen 12, liegen. Dadurch kann die Zahndicke der Zähne 5 der Nabe 4 exakt auf diejenige der Zähne 2 der Welle abgestimmt werden. Der Berührpunkt 10 wird vorzugsweise in die radiale Profilmitte gelegt.

Bei der Montage der Zahnwellenverbindung wird das an manchen Zähnen 2, 5 zuviel vorhandene Material (=Summe aus Übermaß und Verzahnungsabweichungen) an den Berührpunkten, d.h. örtlich abgeplattet, so daß insgesamt eine Preßverbindung mit hoher Paßgenauigkeit entsteht.

Bei Naben mit ungleichem Querschnitt können die Zahnflanken 6 der einzelnen Zähne in ihrer Form und/oder Krümmung unterschiedlich ausgeführt werden. Dadurch wird eine ungleichmäßige Überdehnung der Nabe 4 verhindert.

Bezugszeichenliste

 1 Welle
 2 Zahn
 3 Zahnflanke
 4 Nabe
 5 Zahn
 6 Zahnflanke
 7 Mittelpunkt
 8 Meßstück
 9 -
10 Berührungspunkt
11 Mittelpunkt
12 Normale

Claims (6)

1. Zahnwellenverbindung zwischen einer Welle (1) und einer Nabe (4) mit einer Vielzahl von Zähnen (2, 5), die an einer Außen-Umfangsfläche der Welle (1) und an einer Innen- Umfangsfläche der Nabe (4) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnflanken (3, 6) der Zähne (2, 5) von Welle (1) und Nabe (4) derart unterschiedlich gekrümmt sind, daß die Zahnflanken (3) der Zähne (2) der Welle (1) zu den Zahnflanken (6) der Zähne (5) der Nabe (4) über die Zahnhöhe unterschiedliche Abstände aufweisen.

2. Zahnwellenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnflanken (6) der Zähne (5) der Nabe (4) im Querschnitt konvex gekrümmt sind.

3. Zahnwellenverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung der Zahnflanken (6) als Kreisbogenabschnitt ausgeführt ist.

4. Zahnwellenverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (7) der Krümmung der Zahnflanken (6) zusammen mit dem Berührpunkt (10) zwischen den Zähnen (2, 5), der Nabe (4) und der Welle (1) und mit dem Mittelpunkt (11) eines mit kreisförmigem Querschnitt ausgeführten Meßstücks (8) auf einer gemeinsamen Geraden (Normale 12) liegt.

5. Zahnwellenverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Zahnflanken (6) in ihrer Krümmung wenigstens eine Unstetigkeitsstelle aufweisen.

6. Zahnwellenverbindung nach einem der Ansprüche 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnflanken (6) in ihrer Form und/oder Krümmung unterschiedlich ausgeführt sind.