DE4326155A1 - Zahnradstufe mit Zahnspielbeseitigung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradstufe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekanntlich erstellt das Zahnflankenspiel beispielsweise in Ge­ trieben dadurch eine unerwünschte Geräuschquelle dar, daß ins­ besondere bei Änderungen der Betriebsbedingungen der jeweiligen Zahnradstufe in laufende Folge Flankenberührungen neu auftreten bzw. aufgehoben werden. Daher sind bereits mechanisch arbeiten­ de Zahnflankenverspannsysteme bekannt geworden, bei denen durch eine Federvorspannung zwischen zwei axial getrennten Paaren von kämmenden Zahnrädern ein Wechsel der Flankenberührung vermieden wird. Nachteilig ist bei derartigen Systemen jedoch die Notwen­ digkeit, die statische Vorspannung höher als das maximale dyna­ mische Moment zu wählen. Daraus resultieren zusätzliche Lager- und Bauteilbelastungen sowie unerwünschte Reibleistungsverlu­ ste.

Für einen Sonderfall ist aus der DE-AS 15 52 222, F 16 H 57/12, eine Zahnradstufe mit den gattungsgemäßen Merkmalen bekannt ge­ worden, bei der also die Zahnspielbeseitigung und damit die Ge­ räuschunterbindung letztlich auf hydraulischem Wege erfolgt. Es handelt sich dabei um eine Spielausgleichsvorrichtung für den Antrieb eines Werkzeugmaschinenschlittens, der eine Zahnstange aufweist, an der zwei mit jeweils einer Welle drehfest verbun­ dene Zahnräder angreifen. Der Antrieb dieser beiden Wellen er­ folgt über zwei Zwischenwellen von einer gemeinsamen Antriebs­ welle her, die zwei gegensinnig schräg verzahnte Zahnräder trägt, die ihrerseits mit ebenfalls schräg verzahnten Zahnrä­ dern auf den beiden Zwischenwellen kämmen. Diese die beiden ge­ genläufig schräg verzahnten Zahnräder drehfest tragende An­ triebswelle ist mittels einer hydraulischen Kolben-Zylinder-An­ ordnung axial verschiebbar, wodurch unter Ausnutzung der Eigen­ schaften der Schrägverzahnungen eine Spielbeseitigung, und zwar in beiden Drehrichtungen dieser Welle, erreicht werden soll.

Diese bekannte Spielausgleichsvorrichtung setzt also, wie ein­ gangs bemerkt, einen Spezialfall, nämlich mit zwei über Zahnrä­ der an einer längs verschiebbaren Zahnstange angreifenden Wel­ len, voraus, die von einer einzigen Welle her angetrieben wer­ den sollen. Sieht man einmal von dem Vorsehen der erwähnten Zwischenwellen ab, so erfordert die bekannte Spielausgleichs­ vorrichtung die Existenz von insgesamt drei Wellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Zahnradstufe unter Wahrung ihrer Vorteile, nämlich der Erzie­ lung einer Spielfreiheit in beiden Drehrichtungen der Wellen mittels eines hydraulischen Druckmediums, zu schaffen, deren Aufwand und Platzbedarf gegenüber dem Stand der Technik erheb­ lich verringert ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbil­ dungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Der Aufwand an Wellen ist bei der Erfindung also auf zwei Wel­ len reduziert. Auch finden zwei Paare von Zahnrädern Verwen­ dung, die gleichsinnige Schrägverzahnungen aufweisen, wodurch sich ebenfalls der Aufwand an individuellen Bauteilen verrin­ gert. Weiterhin ist die Lagerung der zweiten Welle dadurch gegen­ über dem beschriebenen Stand der Technik vereinfacht, daß nicht die gesamte zweite Welle mit beiden von ihr getragenen schräg verzahnten Zahnrädern axial auf hydraulischem Wege ver­ schoben wird, sondern nur eines dieser beiden Zahnräder.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, die eine Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt, der interessierenden Teile der Zahnradstufe wie­ dergibt.

Drehfest auf der bei 1 angedeuteten ersten Welle sitzen die beiden gleichsinnig schräg verzahnten Zahnräder 2 und 3, die auch axial unverschiebbar sind. Sie kämmen mit den beiden eben­ falls gleichsinnig schräg verzahnten Zahnrädern 4 und 5 auf der zweiten Welle 6, die bei 7 und 8 gelagert ist. Beispielsweise handelt es sich bei der zweiten Welle 6 um eine angetriebene Welle.

Während das in der Figur linke schräg verzahnte Zahnrad 4 auch axial fest mit der eigentlichen zweiten Welle 6 verbunden ist - hier ist das Zahnrad 4 einstückig mit der Welle 6 gefertigt -, ist das Zahnrad 5 über die Kerbverzahnung 9 zwar drehfest, aber axial verschieblich auf der zweiten Welle 6 angeordnet. Die axiale Stellung dieses Zahnrads wird einerseits durch die zwi­ schen den schrägen Flanken der Zahnräder 3 und 5 wirkenden Axi­ alkräfte und andererseits durch entgegengerichtete Axialkräfte bestimmt, die die auf der in der Figur linken Stirnfläche 10 aufliegenden Kolben 11 der Kolben-Zylinder-Anordnungen 12 auf das Zahnrad 5 ausüben. Die Druckräume 13 dieser Kolben-Zylin­ der-Anordnungen 12, die vorzugsweise gleichmäßig über den Um­ fang verteilt angeordnet sind, stehen über Querkanäle 14 und das Rückschlagventil 15 mit dem in die zweite Welle 6 zentral eingearbeiteten Zufuhrkanal 16 für ein hydraulisches Druckmedi­ um, zweckmäßigerweise aus der Schmierölversorgung des Getrie­ bes, in Strömungsverbindung. Begrenzte Leckspalte 17 sorgen für eine allmähliche Druckentlastung.

Durch die demgemäß hydraulisch erfolgende Axialverschiebung des Zahnrads 5 entgegen den von den Zahnflanken übertragenen Axial­ kräfte relativ zu der axialen Stellung des Zahnrads 4 erfolgt dadurch ein Ausgleich des Flankenspiels, daß in den beiden Zahnradpaaren 3, 5 und 2, 4 einander entgegengesetzte Flanken­ berührungen erzeugt werden. Betrachtet man den Extremfall eines Wechsels der Drehrichtung, kommt es durch diesen Effekt also nicht zu einem Wechsel der Flankenberührung und demgemäß nicht zu einem Stoßvorgang. Lediglich die Drehmomentübertragung ver­ lagert sich zwischen den beiden Zahnradpaaren 3, 5 und 2, 4. Die beim Wechsel der Drehrichtung, d. h. bei einer Richtungsum­ kehr des zu übertragenden Moments, auftretenden Axialkräfte, die über die Kolben-Zylinder-Anordnungen 12 auf die zweite Welle 6 übertragen werden müssen, werden durch das Rückschlagven­ til 15 aufgefangen, so daß in dieser Phase das hydraulische Druckmedium in den Zylinderräumen 13 und den Querkanälen 14 ho­ he Kräfte vom Zahnrad 5 auf die Welle 6 übertragen kann. Der Abbau dieses hohen Drucks erfolgt über die erwähnten Leckspalte 17.

Wie ersichtlich, erfolgt die Speisung dieses Hydrauliksystems über Querkanäle 18 vom Lager 8 her. Wichtig für die Ausbildung der Lager ist, daß sie in der Lage sind, die durch die Schräg­ verzahnungen übertragenen Axialkräfte aufzunehmen. Durch Anord­ nung eines der Lager 7 um den die Kolben-Zylinder-Anordnungen 12 aufnehmenden Flanschbereich 19 der Welle 6 herum ergibt sich eine minimale Baulänge der beschriebenen Zahnradstufe.

Mit der Erfindung ist demgemäß eine gattungsgemäße Zahnradstufe geschaffen, die bei minimalem Bauaufwand und Raumbedarf einen einwandfreien Zahnspielausgleich sicherstellt.

Claims (3)

1. Zahnradstufe mit mehreren, mit kämmenden schräg verzahnten Zahnrädern bestückten Wellen und mit hydraulischen Kolben- Zylinder-Anordnungen zur Erzeugung axialer Relativbewegung zwischen kämmenden Zahnrädern, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Welle (1) drehfest und axialfest zwei gleichsin­ nig schräg verzahnte Zahnräder (2, 3) trägt, die in Kämmein­ griff mit zwei drehfest von einer zweiten Welle (6) getrage­ nen, ebenfalls gleichsinnig schräg verzahnten Zahnrädern (4, 5) stehen, von denen nur eines (5) auf der zweiten Welle (6) axial verschiebbar ist, und daß die Kolben-Zylinder-Anord­ nungen (12), an der zweiten Welle (6) gehalten, mit ihren Kolben (11) auf einer Stirnseite (10) des axial verschieb­ baren Zahnrads (5) mit einer zur Erzeugung gegensinniger Flankenberührungen in den beiden Paaren (2, 4; 3, 5) jeweils kämmender Zahnräder ausreichenden Kraft aufliegen.

2. Zahnradstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Anordnungen (12) in einen Flansch (19) an der zweiten Welle (6) eingearbeitet sind, die Zuführkanä­ le (14, 16, 18) für ein hydraulisches Druckmedium aufweist.

3. Zahnradstufe nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mit zumindest einem Rückschlagventil (15) bestückte, zu den Kolben-Zylinder-Anordnungen (12) führende Zuführkanäle (14, 16, 18) für ein hydraulisches Druckmedium.