DE551645C

DE551645C - Hyperboloid wheels manufactured using the rolling process

Info

Publication number: DE551645C
Application number: DEG67559D
Authority: DE
Original assignee: Gleason Works
Current assignee: Gleason Works
Priority date: 1925-06-22
Filing date: 1926-06-23
Publication date: 1932-06-11

Description

Die Erfindung betrifft im Abwälzverfahren hergestellte Hyperboloidräder.The invention relates to hyperboloid gears produced using the generating process.

Der Erfindung gemäß sind die Zahnflanken der Räder durch Abwälzen auf einem schraubenförmigen Grundelement erzeugt, und zwar sind die Zahnflanken des Grundelementes so beschaffen, daß bei konstantem Profil der Zahnflanken das Profil über den Zahnverlauf eine konstante Neigung zur Grundelementachse hat, d. h. also, daß die Zahnflanken in Längsrichtung nicht verwunden sind. Ein derartiges schraubenförmiges Grundelement entspricht der Zahnstange für die Hexstellung von Stirnrädern und dem Planrad für die Herstellung von Kegelrädern und ermöglicht die Herstellung theoretisch genauer Hyperboloidräder nach dem Abwälzverfahren. Durch die besondere Zahnform des Grundelementes wird die Herstellung mit verhältnismäßig einfachen Maschinen ermöglicht. Solche Grundelementzähne können nämlich durch einen einfachen Hobelstahl oder mit den in der Zahnradtechnik üblichen sonstigen Werkzeugen dargestellt werden, ohne daß dem Werkzeug besondere zusätzliche Bewegungen zu erteilen sind. Bei in Längsrichtung verwundenen Zahnflanken müßte ζ. Β. bei Anwendung eines Hobelstahles dem Stahl außer der Hinundherbewegung in Zahnlängsrichtung noch eine zusätzliche Kippbewegung um die Längsachse des Zahnes erteilt werden.According to the invention, the tooth flanks of the wheels by rolling on a helical base element is generated, namely the tooth flanks of the base element designed so that with a constant profile of the tooth flanks, the profile over the course of the tooth has a constant inclination to the primitive axis, d. H. so that the tooth flanks are not twisted in the longitudinal direction. Such a helical base element corresponds to the rack for the hex position of spur gears and the face gear for the manufacture of bevel gears and theoretically enables the manufacture to be more precise Hyperboloid gears based on the hobbing process. Due to the special tooth shape of the basic element production with relatively simple machines is made possible. Such primitive teeth can namely with a simple planing steel or with the other usual ones in gear technology Tools are represented without the tool special additional movements are to be issued. In the case of tooth flanks twisted in the longitudinal direction, ζ. Β. at Use of a planing steel the steel apart from the reciprocating movement in the longitudinal direction of the teeth an additional tilting movement about the longitudinal axis of the tooth can be granted.

Selbstverständlich ist für die Herstellung von Hyperboloidrädern gemäß Erfindung nicht Bedingung, daß die Zahnflanken des schraubenförmigen Grundelementes ein konstantes Profil erhalten. Die Zähne können auch nach der Radmitte an Zahnhöhe abnehmen. Bei solchen Grundelementzähnen bleibt das Profil nicht konstant, aber auch bei ihnen wird eine Verwindung der Zahnflanken in Längsrichtung vermieden.Of course, it is not a condition for the manufacture of hyperboloid gears according to the invention that the tooth flanks of the helical base element have a constant profile. The teeth can also decrease in tooth height after the wheel center. In the case of such basic element teeth, the profile does not remain constant, but even with them a twisting of the tooth flanks in the longitudinal direction is avoided.

Die Zeichnungen zeigen die theoretische Grundlage für Hyperboloidräder gemäß Erfindung sowie eine Maschine zur Herstellung dieser Räder.The drawings show the theoretical basis for hyperboloid gears according to the invention and a machine for making these wheels.

Abb. ι und 2 zeigen ein Hyperboloidradpaar von der Seite bzw. von oben gesehen.Fig. Ι and 2 show a pair of hyperboloid gears viewed from the side and from above.

Abb. 3 und 4 zeigen Seitenansicht und Draufsicht auf das gemäß Erfindung verwendete schraubenförmige Segment zum Abwälzen der Radwerkstücke.Figures 3 and 4 show side and plan views of the one used according to the invention helical segment for rolling the wheel workpieces.

Abb. 5 stellt eine Seitenansicht zweier einander zugehöriger Segmente dar.Fig. 5 shows a side view of two associated segments.

Abb. 6 und y veranschaulichen schematisch Seitenansicht und Draufsicht der Teükörper eines Hyperboloidradpaares, deren Achsen sich unter einem spitzen Winkel kreuzen.Fig. 6 and y illustrate schematically side view and top view of the partial bodies of a hyperboloid gear pair, the axes of which intersect at an acute angle.

Abb. 8 und 9 veranschaulichen in Seitenansicht und Draufsicht das Zusammenarbeiten eines Rades mit dem schraubenförmigen Segment. Figs. 8 and 9 illustrate the cooperation in side and plan views of a wheel with the helical segment.

Abb. 10 stellt schematisch eine Ausführungsform dar, die mit Rücksicht auf die praktische Herstellung der Räder besonders zweckmäßig ist.Fig. 10 shows schematically an embodiment which, with regard to the practical manufacture of the wheels is particularly useful.

Abb. 11 zeigt eine Draufsicht auf ein Hyperboloidradpaar mit in Längsrichtung gekrümmten. Zähnen.Fig. 11 shows a plan view of a hyperboloid gear pair with curved in the longitudinal direction. Teeth.

Abb. 12 zeigt einen Schnitt durch ein Werkzeugpaar, das zur Herstellung der Räder gemaß Abb. 11 dient.Fig. 12 shows a section through a pair of tools used to manufacture the wheels according to Fig. 11 is used.

Abb. 13 zeigt einen Schnitt durch zwei zur Herstellung der Räder mit in Längsrichtung gekrümmten Zähnen verwendete Schleifscheiben. Fig. 13 shows a section through two for making the wheels with in the longitudinal direction grinding wheels used for curved teeth.

Abb. 14 veranschaulicht, wie eine Schleifscheibe einen Zahn des zum Abwälzen dienenden schraubenförmigen Segmentes darstellt. Abb. 15 und 16 stellen Seitenansicht und Draufsicht auf ein Hyperboloidrad schematisch dar, die zur Bestimmung der Größe der beiden Räder für ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis dienen.Fig. 14 illustrates how a grinding wheel has a tooth of the one used for rolling represents helical segment. Figs. 15 and 16 represent side views and Top view of a hyperboloid wheel, which is used to determine the size of the serve both wheels for a specific gear ratio.

Abb. 17 veranschaulicht ein Verfahren zur Bestimmung der Abmessungen der beiden Räder eines Paares, dessen Zähne außerhalb der Teilfläche in Eingriff kommen.Figure 17 illustrates a method for determining the dimensions of the two A pair of wheels, the teeth of which mesh outside of the face.

Abb. 18 zeigt eine Draufsicht auf ein Radpaar, dessen Zähne innerhalb der Teilfläche in Eingriff kommen.Fig. 18 shows a plan view of a pair of wheels, the teeth of which are within the partial surface come into engagement.

Abb. 19 und 20 stellen schematisch Draufsicht und Seitenansicht einer zur Ausübung des Verfahrens gemäß Erfindung dienenden Maschine dar.Figs. 19 and 20 schematically illustrate top and side views of an exercise of the method according to the invention serving machine.

Wie schon eingangs erwähnt, entspricht das schraubenförmige Grundelement für Hyperboloidräder der Zahnstange für Stirnräder und einem Planrad für Kegelräder. Rein anschaulich läßt sich dieses folgendermaßen erklären:As already mentioned at the beginning, the helical base element corresponds to Hyperboloid gears of the rack for spur gears and a crown gear for bevel gears. This can be explained purely graphically as follows:

Die Zahnstange, das Grundelement für Stirnräder, kann man sich so entstanden denken, daß von zwei in Eingriff miteinander gedrehten Stirnrädern z. B. ein dünner Blechstreifen hindurchgezogen wird. Dabei werden in diesen Streifen Zähne eingedrückt, so daß er nach Hindurchtreten zwischen den Rädern das Bild einer Zahnstange hat. Läßt man nun in derselben Weise einen solchen Blechstreifen zwischen zwei in Eingriff befindlichen Hyperboloidrädern hindurchtreten, so werden natürlich in den Streifen ebenfalls Zähne eingedrückt. Der Streifen wird dagegen nicht, wie bei Stirnrädern, gerade bleiben, sondern muß sich um irgendeine Achse wickeln, da die Erzeugende für die Teükörper der beiden Räder eine Gerade ist und die Teükörper in der Erzeugenden (Berührungslinie der beiden Teükörper) tangieren müssen. Bei Kegelrädern würde sich der Blechstreifen um die Achse des Planrades biegen und sich so zu einem Kreisring schließen, weü bei diesen die Berührungslinie der beiden Teilkegel in der die Achsen der beiden Räder enthaltenen Ebene liegt. Da nun bei Hyperboloidrädern die Berührungslinie der Teükörper nicht in einer Ebene mit den Radachsen, sondern zwischen diesen liegt, so kann sich der Blechstreifen! nicht zu einem Kreisring schließen. Der allgemeinere Fall, bei welchem sich also der Blechstreifen um irgendeine Achse biegt, sich aber nicht zu einem Kreisring schließt, ergibt eine Schraubenlinie bzw. eine schraubenförmig gewundene Zahnstange.The rack, the basic element for spur gears, can be seen in this way think that of two spur gears rotated in engagement with one another z. B. a thin sheet metal strip is pulled through. Teeth are pressed into this strip so that it is between the wheels after passing through it has the image of a rack. If one leaves such a sheet metal strip in the same way pass between two engaged hyperboloid gears, so will Of course, teeth are also pressed into the strip. The stripe, on the other hand, will not as with spur gears, stay straight, but must wrap around some axis, there the generating line for the parts of the two wheels is a straight line and the parts are in the generating line (line of contact between the two sub-bodies) must be tangent. With bevel gears the sheet metal strip would bend around the axis of the crown gear and thus become one Close circular ring, weü in these the line of contact of the two partial cones in the Axes of the two wheels contained plane lies. There is now the line of contact with hyperboloid wheels the part body is not in one plane with the wheel axles, but between them, so the sheet metal strip! do not close to a circular ring. The more general case, in which the Sheet metal strip bends around any axis, but does not close to a circular ring, results a helical line or a helically wound rack.

Zwischen den Teükörpern 16 und 17 der beiden Räder 9, 10 (Abb. 1 und 2) wird also bei der Drehung ' gewissermaßen die Teüfläche 14 der schraubenförmig gewundenen Zahnstange hindurchgezogen. Da sich die beiden Achsen der Räder 9, 10 kreuzen, so erfolgt bei der Drehung nicht nur ein Abrollen der beiden Räder aufeinander, sondern auch eine Verschiebung in Längsrichtung der Zähne in bezug aufeinander. Die Drehung der beiden Räder kann in jedem Augenblick angesehen werden als eine Drehung um die Berührungslinie der beiden Teükörper, die Momentanachse 13, und eine Verschiebung in Richtung derselben. Man kann sich aus diesem Grunde die Teükörper der beiden Räderg, 10 als Umdrehungshyperboloide vorstellen, die durch Drehung der Momentanachse 13 um die Achsen 11 bzw. 12 der beiden Räder 9, 10 entstanden sind. Das Verhältnis der Drehung um die Momentanachse zur Verschiebung in Richtung derselben hängt natürlich von der Größe der beiden Räder 9, 10 zueinander ab. Dieses Verhältnis wird sich also ändern, wenn eines der beiden Räder vergrößert oder verkleinert wird. Die momentane Relativbewegung zwischen den beiden Rädern ist also abhängig von dem Übersetzungsverhältnis. Es wurde nun gefunden, daß Voraussetzung für eine genaue Verzahnung jeden beliebigen Übersetzungsverhältnisses folgende Bedingung ist: Die Gleitung zwischen dem herzustellenden Hyperboloidrad, d. h. also zwischen dem Werkstück und dem schraubenförmigen Grundelement, muß gleich der Gleitung zwischen den beiden Rädern sein. Wird dieser Bedingung genügt, so ist man trotz der Gleitung nicht an gerade Zähne gebunden, sondern man kann auchBetween the part bodies 16 and 17 of the two wheels 9, 10 (Fig. 1 and 2) is therefore during the rotation ', so to speak, the part surface 14 of the helically wound Rack pulled through. Since the two axes of the wheels 9, 10 intersect, so the rotation not only causes the two wheels to roll on each other, but rather also a longitudinal displacement of the teeth with respect to one another. The rotation of the two wheels can be viewed at any moment as a rotation around the Line of contact of the two part bodies, the instantaneous axis 13, and a shift in Direction of the same. For this reason one can imagine the partial bodies of the two wheels, Imagine 10 as hyperboloids of revolution, which by rotating the instantaneous axis 13 about the axes 11 and 12 of the two Wheels 9, 10 were created. The ratio of the rotation around the instantaneous axis to Displacement in the same direction depends of course on the size of the two wheels 9, 10 from each other. So this ratio will change if one of the two wheels enlarged or reduced. The current relative movement between the two Wheels is therefore dependent on the gear ratio. It has now been found that the prerequisite for precise toothing any gear ratio, the following condition is: the sliding between the hyperboloid gear to be produced, d. H. that is, between the workpiece and the helical base element, must be equal to the sliding between the two wheels be. If this condition is met, one is not straight in spite of the sliding Teeth bound, but you can too

gekrümmte und beliebig zur Momentanachse geneigte Zähne verwenden (vgl. Abb. ii). Die Gleitung in Längsrichtung der Zähne ist möglich, wenn die Zahnflanke eines Rades in Längsrichtung die Schraubenfläche tangiert. Hierbei kann die Lage der Achse des Grundelementes theoretisch beliebig sein. Praktisch dagegen ist die Achse der Wälzschwinge bestimmend für die Richtung derUse curved teeth and any inclined teeth to the current axis (see Fig. ii). The sliding in the longitudinal direction of the teeth is possible if the tooth flank of a wheel tangent to the helical surface in the longitudinal direction. Theoretically, the position of the axis of the basic element can be arbitrary. In practice, however, the axis of the roller rocker determines the direction of the

ι ο Grundelementachse.ι ο basic element axis.

Aus den Abmessungen der herzustellenden Räder läßt sich die Steigung des Grundelementes auf Grund der obengenannten Bedingung, d. h. aus der Steigung der Schrau-The slope of the basic element can be determined from the dimensions of the wheels to be produced due to the above condition, d. H. from the slope of the screw

'5 benbewegung um die Momentanachse, errechnen, die eine gleiche Gleitkomponente für beide Räder ergibt.'5 ben movement around the instantaneous axis, calculate, which gives the same sliding component for both wheels.

Zur Ermittlung der Steigung s sind zuvor die Beziehungen zwischen den Zähnezahlen der Räder, den Winkeln zwischen der Momentanachse und den Radachsen, dem Abstand zwischen den beiden Achsen sowie den Abständen zwischen der Momentanachse und den Radachsen festzulegen. Die Winkel α' und a" zwischen der Momentanachse 28 (Abb. 6 und 7) und den Achsen 24 bzw. 25 der Hyperboloidräder 26 und 27 ergeben sich aus folgender Beziehung:To determine the slope s, the relationships between the number of teeth on the wheels, the angles between the instantaneous axis and the wheel axles, the distance between the two axles and the distances between the instantaneous axis and the wheel axles must be determined beforehand. The angles α 'and a " between the instantaneous axis 28 (Figs. 6 and 7) and the axes 24 and 25 of the hyperboloid gears 26 and 27 result from the following relationship:

sm a
sin a" sm a
sin a "

ηη η"η "

(ι)(ι)

worin /;' und η" die Zähnezahl der Räder des Radpaares bedeuten. Die Abstände/ und z" der Radachsen 24 und 25 von der Momentanachse sind von den Winkeln«' und a" gemäß folgender Beziehung abhängig :where /; ' and η " mean the number of teeth of the wheels of the wheel pair. The distances / and z" of the wheel axles 24 and 25 from the instantaneous axis depend on the angles «'and a" according to the following relationship:

tg«'tg «'

(2)(2)

Stehen die Achsen 24 und 25 der beiden Räder senkrecht aufeinander, so ergeben sich folgende Beziehungen:If the axes 24 and 25 of the two wheels are perpendicular to one another, the result is the following relationships:

, ■ „ , ■ "

a -(-«'= 90 a - (- «'= 90

a" — 90 — «' a " - 90 -« '

sin a" --= sin (90 — «') = cos α', sin a "- = sin (90 -« ') = cos α',

entsprechend:corresponding:

tg a" — tg (90 — a!) = ctg a" =■-Damit wird die Gleichung (1)tg a " - tg (90 - a!) = ctg a" = ■ - This equation (1)

tg«'tg «'

sin oi n' , , ti sin oi n ' ,, ti

τ = —Ti oder tg a' = —-,τ = —Ti or tg a ' = —-,

cos α η" η cos α η "η

aus Gleichung (2)
ζ¹ tg ei from equation (2)
ζ ¹ tg ei

Ist c der Abstand zwischen den beiden Achsen 24 und 25, d.h.If c is the distance between the two axes 24 and 25, ie

z' + z" = c, z ' + z " = c,

so geht die Gleichung (2a) in folgende über: ζ' = z" tg² «'so equation (2a) turns into the following: ζ '= z " tg ² «'

a¹ = (c~z·) tg² α' = ctg² a'—z' tg² α' .- + 2' tg² β' = ctg² a¹ a ¹ = (c ~ z) tg ² α '= ctg ² a'-z' tg ² α '.- + 2' tg ² β '= ctg ² a ¹

I + tg² β' = I +I + tg ² β '= I +

sin² ä'
cos² ei
cos² α' + sin² α τ sin ² ä '
cos ² egg
cos ² α '+ sin ² α τ

cos² a' cos ² a '

z' „ , sin² cC z '", sin ² cC

! - ^{cg a} -^c tos² a· ! - ^{cg a} - ^c tos ² a

cos² a! cos ² a!

z' -.=- c sin² ei',
entsprechend wird: z '-. = - c sin ² ei',
accordingly becomes:

z" = c cos² a'. z " = c cos ² a '.

Auf Grund obiger Beziehungen ergibt sich die Steigung s der Schraubenbewegung zwischen den beiden Rädern um die Momentanachse 28 wie folgt:On the basis of the above relationships, the slope s of the screw motion results between the two wheels around the instantaneous axis 28 as follows:

s = 2A-'Π tg a" ----- 2ζ"Π tg ου. (3)s = 2A-'Π tg a "----- 2ζ" Π tg ου. (3)

Stehen die Achsen 24 und 25 senkrecht aufeinander, so wird:If the axes 24 and 25 are perpendicular to each other, then:

tga'tga '

tgatga

,. (3a),. (3a)

Die Form und die Lage des als Fläche gedachten SchraubengHedes 29 (Abb. 8, 9), das die beiden Teilkörper 26,27 in der Momentanachse 28 berührt, ergibt sich folgendermaßen :The shape and position of the screw neck 29 (Fig. 8, 9), which is imagined as a surface the two part bodies 26, 27 touches in the instantaneous axis 28 results as follows :

Ist s° die Steigung des Grundelementes und z° der Abstand der Achse 30 des Grundelementes 29 von der Momentanachse 28, so wird:If s ° is the slope of the basic element and z ° is the distance between the axis 30 of the basic element 29 and the instantaneous axis 28, then:

s° 1= 2s ° 1 = 2

2° wird negativ, wenn die Achse 30 des Schraubengliedes 29 wie bei Abb. 9 innerhalb der Momentanachse, und positiv, wenn sie außerhalb derselben liegt. Kreuzen sich2 ° becomes negative when the axis 30 of the screw member 29 as in Fig. 9 within the instantaneous axis, and positive if it is outside the same. Cross

die Achsen der beiden Räder eines Paares, wie allgemein üblich, unter dem rechten Winkel, so geht Gleichung (4) in folgenden Ausdruck über:the axes of the two wheels of a pair, as is common practice, at right angles, so equation (4) turns into the following expression:

2° = sin² a° 2 ° = sin ² a °

"während Gleichung (5) unverändert bleibt."while equation (5) remains unchanged.

ίο Das als Fläche gedachte Grundelement 29 (Abb. 8, 9), welches die beiden Teilkörper 26 und 27 in der Momentanachse 28 tangiert, paßt sowohl zu dem einen als auch zu dem anderen Rad des Radpaares. Wird also eines der Räder nach diesem Grundelement erzeugt, so paßt dieses Rad auch mit dem anderen Rad des nach diesem Grundelement hergestellten Gliedes zusammen. Dabei müssen die auf der einen Seite des flächenartigen Grundelementes angeordneten Zähne (nach welchen das eine Rad erzeugt wird) den auf der anderen Seite der Fläche 29 befindlichen Zähnen (die zur Erzeugung des anderen Rades dienen) zugeordnet sein, d. h. die Zahn-Segmente beider Seiten des Gliedes 29 müssen ineinander passen (vgl. Abb. 5).ίο The basic element imagined as a surface 29 (Fig. 8, 9), which is tangent to the two partial bodies 26 and 27 in the instantaneous axis 28, fits both one and the other wheel of the wheel pair. So it will be If the wheels are generated according to this basic element, this wheel also fits with the other wheel of the according to this basic element manufactured link together. It must be on one side of the planar Basic element arranged teeth (according to which the one wheel is generated) on the other side of the surface 29 located teeth (those for generating the other wheel serve), d. H. the tooth segments on both sides of the link 29 must fit into each other (see Fig. 5).

Steht die Achse des Schraubengliedes auf der Momentanachse senkrecht, so erhalten die Gleichungen (4) und (5) folgende Form:If the axis of the screw link is perpendicular to the instantaneous axis, the Equations (4) and (5) have the following form:

z" = z " =

S⁰ rv: 2 Π S ⁰ rv: 2 Π

Ζ¹ Ζ ¹

(5 b)(5 b)

Ob das Schraubensegment rechtsgängig oder linksgängig ist, hängt von der Lage der Räder in bezug aufeinander ab und kann in Gleichung (5) durch Einführung entsprechender (positiver oder negativer) Vorzeichen berücksichtigt werden.Whether the screw segment is right-handed or left-handed depends on the position of the wheels with respect to each other and can be converted into equation (5) by introducing corresponding (positive or negative) signs are taken into account.

Für das zugrunde liegende Rad kann eine beliebige Zahnform gewählt werden. Es ist nicht notwendig, daß die Zähne längs der Momentanachse verlaufen. Sie brauchen auch nicht geradlinig, sondern können gekrümmt sein (Abb. 11). Für die Wahl der Zahnform ist nur eine Bedingung zu berücksichtigen, nämlich daß die Zähne in Längsrichtung aufeinander gleiten können. (Diese Gleitbewegung ist charakteristisch für Hyperboloidräder.) Um festzustellen, ob dieses Gleiten bei der gewählten Zahnform möglich ist, ermittelt man die Geschwindigkeit eines auf der Teilfläche der Räder liegenden Punktes (mit Hilfe der Vektoranalyse). Für das Übersetzungsverhältnis ι: ι oder nahezu 1: 1 wählt man bei beiden Rädern eines Paares zweckmäßig dieselbe Zahnkopfhöhe. Bei größerem Übersetzungsverhältnis macht man dagegen den Durchmesser des kleineren Rades größer und ordnet die Zähne außerhalb der Teilfläche an. Eine derartige Verschiebung der Zähne in bezug auf die Teilfläche bzw. den Teilkreis ist bei Hyperboloidrädern im Gegensatz zu Kegelrädern zulässig.Any tooth shape can be selected for the underlying gear. It is it is not necessary for the teeth to run along the instantaneous axis. You also need not straight, but can be curved (Fig. 11). For the choice of the tooth shape only one condition has to be taken into account, namely that the teeth are in the longitudinal direction slide on each other. (This sliding movement is characteristic of hyperboloid gears.) In order to determine whether this sliding is possible with the selected tooth shape, determined the speed of a point lying on the partial surface of the wheels (with Help of vector analysis). For the transmission ratio ι: ι or almost 1: 1 selects it is advisable to have the same tooth head height for both wheels of a pair. With larger Gear ratio, on the other hand, makes the diameter of the smaller wheel larger and arranges the teeth outside the face. Such a shift in the Teeth in relation to the partial surface or the partial circle is in contrast with hyperboloid gears permissible for bevel gears.

Die Bemessung der Räder eines Paares mit größerem oder kleinerem Übersetzungsverhältnis als ι: ι veranschaulichen Abb. 15 und 16. Die Achse 3 s des Grundelementes 36 steht hier rechtwinklig auf der Momentanachse. Das Grundelement hat die in den Abb. 3 und 4 dargestellte Form, d. h. es hat radiale Zähne, die senkrecht auf dieser Achse stehen.The dimensioning of the wheels of a pair with a larger or smaller gear ratio as ι: ι illustrate Fig. 15 and 16. The axis 3 s of the base element 36 is here at right angles to the instantaneous axis. The basic element has the shape shown in Figs. 3 and 4, i. H. it has radial Teeth that are perpendicular to this axis.

Bei einem Radpaar mit solchem Über-Setzungsverhältnis (größer oder kleiner als ι: ι) und mit innerhalb der Teilfläche liegenden Zähnen wird das kleinere Rad verhältnismäßig schwach, wodurch der Vorteil der Hyperboloidräder anderen Getrieben gegenüber verlorengeht. Konstruiert man dagegen das Radpaar so, daß die Zähne außerhalb der hypoiden Teilfläche liegen, so erhält das treibende Glied des Paares genügend große Abmessungen, um die nötige Festigkeit zu gewährleisten.In the case of a pair of wheels with such a transmission ratio (greater or less than ι: ι) and with lying within the partial area Teeth, the smaller gear is relatively weak, which gives the hyperboloid gears the advantage over other gears get lost. If, on the other hand, the pair of wheels is constructed in such a way that the teeth lie outside the hypoid partial surface, then this is obtained the driving link of the couple is large enough to provide the necessary strength to ensure.

Wie oben erwähnt, gleiten die Zähne zweier in Eingriff befindlicher Hyperboloidräder in Längsrichtung aufeinander. Außerhalb der Teilfläche liegende Punkte verschieben sich bei diesem relativen Gleiten unter einem Winkel zu der Momentanachse. Die Zähne beider Räder 38 und 39 (Abb. 15, 16) können also so angenommen werden, daß sie mit der Momentanachse einen Winkele (Abb. 17) bilden. Die allgemeine Richtung der Radzähne verläuft in Richtung der Linie 42, welche auch als radiale Bahn eines das Grundelement (Abb. 3, 4) darstellenden Schneidwerkzeuges angesehen werden kann. Die Gerade 42 verläuft radial zur Achse 35 des Grundelementes. Es ist nun die Lage der Geraden 42 in bezug auf die Momentanachse zu bestimmen, welche die allgemeine Richtung der Zähne beider Räder angibt. Der Abstand der Geraden 42 von der Momentanachse 37 ist im Punkt 43 am kleinsten. Die beiden Geraden 42 und ^y verlaufen beide parallel zu der Zeichenebene der Abb. 17. Den Punkt 43 verlegt man zweckmäßig etwa auf die Mitte des Radkranzes. Die Richtung der Gleitbewegung in einem beliebigen Punkt liegt in der Richtung der Tangente an eine Schraubenlinie, deren Achse mit der Momentanachse 27 zusammenfällt und deren Steigung s durch Gleichung (3) bestimmt wird. Im Punkt 43 fällt also die Richtung der relativen Gleitbewegung mit der Richtung 42 der Zähne zusammen, vorausgesetzt, daß der Abstand der Geraden 42 von der Momentanachse derart gewählt ist, daß die Gerade 42 die Schraubenlinie im Punkt tangiert. Dieser Abstand d (Abb. 18)As mentioned above, the teeth of two meshed hyperboloid gears slide longitudinally on one another. Points lying outside the partial area shift during this relative sliding at an angle to the instantaneous axis. The teeth of both wheels 38 and 39 (Fig. 15, 16) can therefore be assumed to form an angle with the instantaneous axis (Fig. 17). The general direction of the wheel teeth runs in the direction of line 42, which can also be viewed as the radial path of a cutting tool representing the basic element (Fig. 3, 4). The straight line 42 runs radially to the axis 35 of the base element. The position of the straight line 42 in relation to the instantaneous axis is now to be determined, which indicates the general direction of the teeth of both wheels. The distance between straight line 42 and instantaneous axis 37 is smallest at point 43. The two straight lines 42 and ^ y both run parallel to the plane of the drawing in Fig. 17. Point 43 is expediently moved approximately to the center of the wheel rim. The direction of the sliding movement at any point lies in the direction of the tangent to a helical line whose axis coincides with the instantaneous axis 27 and whose slope s is determined by equation (3). At point 43, the direction of the relative sliding movement coincides with the direction 42 of the teeth, provided that the distance of the straight line 42 from the instantaneous axis is selected such that the straight line 42 is tangent to the helical line at the point. This distance d (Fig. 18)

hängt von dem Winkeln (Abb. 17) ab und steht mit diesem in folgender Beziehung:depends on the angle (Fig. 17) and has the following relationship with it:

z'z '

d — tge
^LS "■ Auf diese Weise können die Abmessungen eines Radpaares bestimmt werden, dessen Zähne außerhalb der Teilfläche liegen. Die Kegelwinkel der Räder ergeben sich aus ihrer d - day
^L S "■ In this way, the dimensions of a pair of wheels can be determined whose teeth lie outside the partial surface. The cone angles of the wheels result from their

ίο Lage zu einer tangentialen Ebene 45, welche die Hilfskegelflächen 46 und 47 der beiden Räder im Punkt 43 berühren. Bei großem Übersetzungsverhältnis stehen die Kegelwinkel zweckmäßig in einer ganz bestimmten Beziehung zur Zahnlängskrümmung.ίο location to a tangential plane 45, which the auxiliary conical surfaces 46 and 47 of the two wheels touch at point 43. At large Transmission ratio, the cone angles are expediently in a very specific relationship for the longitudinal curvature of the teeth.

Wie oben erwähnt, können die Zähne des schraubenförmigen Grundelementes gerade oder gekrümmt sein. In beiden Fällen haben die Zähne ein konstantes Profil und eine konstante Neigung zur Achse des Grundelementes. Bei geraden Zähnen (Abb. 3 und 4) sind die Zahnflanken eben. Bei in Längsrichtung gekrümmten Zähnen werden die Zahnflanken vorteilhaft als Rotationsfläche ausgebildet.As mentioned above, the teeth of the helical base element can be straight or be curved. In both cases the teeth have a constant profile and a constant one Inclination to the axis of the basic element. With straight teeth (Fig. 3 and 4) the tooth flanks are flat. With lengthways With curved teeth, the tooth flanks are advantageously designed as a surface of revolution.

Räder, die auf einem schraubenförmigen Grundelement mit geraden Zähnen abgewälzt werden, werden mittels eines hin und her gehenden Werkzeuges hergestellt, das einen Zahn oder eine Zahnlücke des Grundelementes darstellt. Gleichzeitig wird zwischen Werkzeug und Werkstück eine Relativbewegung eingeführt, die der Abrollbewegung des Werk Stückes auf dem gedachten Grundelement (von dem ein Zahn oder eine Zahnlücke durch das Werkzeug dargestellt wirdj entspricht. Diese Relativbewegung setzt sich zusammen aus einer Drehung des Werkstückes um seine Achse und um die Achse des Grundelementes und ferner aus einer relativen Längsverschiebung in Richtung der Grundelementachse. Dabei kann die hin und her gehende Bewegung des Werkzeuges auf die Grundelementachse gerichtet oder von dieser abgerückt sein.Wheels rolled on a helical base with straight teeth are made by means of a reciprocating tool, the one Represents tooth or a tooth gap of the basic element. At the same time between tool and workpiece introduced a relative movement that corresponds to the rolling movement of the workpiece on the imaginary base element (of which a tooth or a tooth gap is represented by the tool corresponds to j. This relative movement is made up of a rotation of the workpiece around its axis and around the axis of the basic element and also from a relative longitudinal displacement in the direction of the basic element axis. The back and forth movement of the tool can be directed to or from the base element axis be withdrawn.

Sollen die Räder auf einem Grundelement mit gekrümmten Zähnen abgewälzt werden, so führt man das Werkstück auf einer bogenförmigen Bahn und .benutzt zweckmäßig ein in Abb. 12 dargestelltes Fräserpaar 48, 49.If the wheels are to be rolled on a base element with curved teeth, then so one leads the workpiece on an arcuate path and .used expediently Milling cutter pair 48, 49 shown in Fig. 12.

Die beiden Fräser 48 und 49 sind einander zugeordnet und dienen zur Herstellung je eines Gliedes eines Radpaares. Die Achse 50 der beiden von den Fräsern 48 und 49 dargestellten Grundelemente fallen zusammen.The two milling cutters 48 and 49 are assigned to one another and are used for production each a member of a pair of wheels. The axis 50 of the two shown by the cutters 48 and 49 Basic elements coincide.

■»5 Die Linie 51 (Abb. 12) veranschaulicht die Schraubenlinie der Grundelemente, welche die Fräser darstellen.■ »5 Line 51 (Fig. 12) illustrates the Helix of the basic elements that represent the milling cutters.

Das Schleifscheibenpaar 52 und 53 (Abb. 13) hat kugelförmige Schleifflächen 54 und 55,The pair of grinding wheels 52 and 53 (Fig. 13) has spherical grinding surfaces 54 and 55,

°° 56, 57· Diese Schleifscheiben bilden ein Grundelement, dessen Zahnflanken nach Kugelflächen gekrümmt sind. Dabei sind die Zahnflanken des Grundelementes 20^a (Abb. 14) nach konvexen bzw. konkaven Flächen gekrümmt. Die Krümmungsradien 58 und 59 der konvexen und konkaven Zahnflanken, sind gleich. Die Mittelpunkte 60, 61, 62, 63, 64, 65 benachbarter Zahnflanken liegen auf zwei Schraubenlinien 66, 67 (Abb. 13), und zwar liegen die Krümmungsmittelpunkte der konvexen Zahnflanken des durch die Schleifscheibe 52 dargestellten Grundelementes auf der Schraubenlinie 56 und die Krümmungslinie der konkaven Zahnflanken des durch die Schleifscheibe 53 dargestellten Grundelementes auf der Schraubenlinie 67. Die Schleifscheibe 52 muß so angeordnet werden, daß ihre Achse 68 durch die Krümmungsmittelpunkte 63 und 64 der Zahnflanken hindurchgeht. Dementsprechend muß die Achse 69 der Schleifscheibe 53 durch die Mittelpunkte 64 und 65 der zugeordneten Zahnflanken verlaufen. Mit derartigen Werkzeugen können innerhalb gewisser Grenzen Räder von beliebiger Zahnhöhe hergestellt werden. In gewissen Fällen kann mit Rücksicht auf konstruktive Vorteile, welche sich für die zur Ausübung des Verfahrens gemäß Erfindung dienende Maschine ergeben, von den theoretischen Erfordernissen leicht abgewichen werden. So z.B. veranschaulicht Abb. 10 die Verwendung zweier Werkzeuge 70 und 71 als Ersatz für die Grundelemente 72 und J^, die nicht ganz genau einander zugeordnet sind. Die Zähne des Segmentes liegen auf Schraubenflächen 74 und 75. Die Abweichung von der genauen Theorie entspricht in diesem Falle den Abweichungen, die bei Maschinen zum Schneiden von Kegelrädern häufig vorkommen. °° 56, 57 · These grinding wheels form a basic element whose tooth flanks are curved into spherical surfaces. The tooth flanks of the basic element 20 ^a (Fig. 14) are curved towards convex or concave surfaces. The radii of curvature 58 and 59 of the convex and concave tooth flanks are the same. The centers 60, 61, 62, 63, 64, 65 of adjacent tooth flanks lie on two helical lines 66, 67 (Fig. 13), namely the centers of curvature of the convex tooth flanks of the basic element represented by the grinding wheel 52 lie on the helical line 56 and the line of curvature of the concave tooth flanks of the basic element represented by the grinding wheel 53 on the helical line 67. The grinding wheel 52 must be arranged so that its axis 68 passes through the centers of curvature 63 and 64 of the tooth flanks. Accordingly, the axis 69 of the grinding wheel 53 must run through the center points 64 and 65 of the associated tooth flanks. With such tools, wheels of any tooth height can be produced within certain limits. In certain cases it is possible to deviate slightly from the theoretical requirements with regard to structural advantages which result for the machine used for carrying out the method according to the invention. For example, Fig. 10 illustrates the use of two tools 70 and 71 as a substitute for the basic elements 72 and J ^, which are not exactly assigned to one another. The teeth of the segment lie on helical surfaces 74 and 75. The deviation from the exact theory in this case corresponds to the deviations that often occur in machines for cutting bevel gears.

Eine beispielsweise Ausführungsform einer nach dem Verfahren gemäß Erfindung arbeitenden Maschine zeigen die Abb. 19 und 20. Bei dieser Ausführungsform werden hin und her gehende Werkzeuge 76 und 77 verwendet, welche ein schraubenförmiges Grundelement mit geraden Zähnen und ebenen Zahnflanken darstellen. Die Werkzeuge 76 und Jj bewegen sich auf den Geraden 78 und 79, und zwar so, daß die Schneidkanten der Werkzeuge sich immer in parallelen Ebenen bewegen. Das Werkstück 80 wird in Eingriff mit den Werkzeugen um seine Achse 81 gedreht. Die Werkzeuge sind auf einer Achse oder einem Support 82 angeordnet, welcher in einem ringförmigen Lager 83 des Maschinenrahmens 84 gelagert ist. "Die Werkzeuge sind in bezug auf den Support 82 beweglich und werden während ihrer Bewegung so gehalten, daß ihre Schneidkanten eine konstante Neigung zu einer zur Achse 8 5 der Walze senkrechten Ebene haben. Diese AchseAn example embodiment of a machine operating according to the method according to the invention is shown in FIGS. 19 and 20. In this embodiment, reciprocating tools 76 and 77 are used, which represent a helical base element with straight teeth and flat tooth flanks. The tools 76 and Jj move on the straight lines 78 and 79 in such a way that the cutting edges of the tools always move in parallel planes. The workpiece 80 is rotated about its axis 81 in engagement with the tools. The tools are arranged on an axle or a support 82 which is mounted in an annular bearing 83 of the machine frame 84. "The tools are movable with respect to the support 82 and are held during their movement so that their cutting edges have a constant inclination to a plane perpendicular to the axis 85 of the roller. This axis

85 entspricht der Achse des schraubenförmigen Grundelementes. Die Werkstückspindel ist drehbar auf einem Schlitten 87 angeordnet. Dieser ist auf einem Ständer 88 senkrecht einstellbar, um die Werkstückachse von der Achse der Walze abrücken zu können. Der Ständer 88 kann seinerseits auf einem Tisch 89 im Winkel eingestellt werden. Mit dieser Einstellung wird das Werkstück in die to richtige Arbeitsstellung gebracht. Die Konsole 89 ist parallel zu der Achse 85 der Walze 82 beweglich und in dieser Richtung auch einstellbar. Bei der Bearbeitung des Werkstückes wird die Walze 82 in Richtung des Pfeiles 90 (Abb. 20) und das Werkstück in Richtung des Pfeiles 91 -(Abb. 20) gedreht und der Tisch oder Träger 89 in Richtung des Pfeiles 92 (Abb. 19) entsprechend der gedachten Abwälzbewegung zwischen ao Werkstück und schraubenförmiges Grundelement verschoben. Die Verschiebung des Tisches kann entweder auf die Wabe zu oder von dieser ab erfolgen, je nachdem in welcher Richtung Werkstück und Walze gedreht werden. Das diese einzelnen Bewegungen übertragende Getriebe arbeitet folgendermaßen : Die Welle 93 treibt mittels eines • Kegelradpaares 95 eine Schnecke 94, eine Welle 96 und ein zweites Kegelradpaar 97. Die Drehung der Schnecke 94 wird mittels eines mit dieser in Eingriff stehenden Schnekkenrades 91 auf die Walze 82 übertragen. Die Werkstückspindel 8 6 wird durch die Welle 93 mittels eines mit dieser verbundenen Kegelrades angetrieben. Die Welle 93 ist in einem mit den Trägern 89 verbundenen Lager drehbar gelagert. Das Kegelrad 99 steht in Eingriff mit einem auf einer Welle 102 befestigten Kegelrad 101. Die Welle 102 treibt eine Welle 103 über Wechselräder 104 an. Eine auf der Welle 103 angeordnete Schnecke 105 steht mit einem mit der Werkstückspindel 86 verbundenen Schneckenrad 106 in Eingriff. Der Werkstückträger 89 wird auf dem Rahmen 84 mittels einer Schraubenspindel 106 verschoben, deren Antrieb von der Welle 93 über Wechselräder 107 erfolgt. Die Schraubenspindel 106 umgreift eine an dem Träger 89 befestigte Mutter 108.85 corresponds to the axis of the helical base element. The workpiece spindle is rotatably arranged on a slide 87. This is vertical on a stand 88 adjustable in order to be able to move the workpiece axis away from the axis of the roller. The stand 88 can in turn be on a Table 89 can be adjusted at an angle. With this setting, the workpiece is in the brought to correct working position. The console 89 is parallel to the axis 85 of the roller 82 movable and also adjustable in this direction. When machining the workpiece moves the roller 82 in the direction of arrow 90 (Fig. 20) and the workpiece in Direction of arrow 91 - (Fig. 20) rotated and the table or support 89 in the direction of arrow 92 (Fig. 19) corresponding to the imaginary rolling movement between ao workpiece and helical base element moved. The shift of the The table can either be towards the honeycomb or from it, depending on which one Can be turned towards the workpiece and roller. That these individual movements transmitting gear works as follows: The shaft 93 drives by means of a • Bevel gear pair 95, a worm 94, a shaft 96 and a second bevel gear pair 97. The rotation of the worm 94 is effected by means of a worm wheel which is in mesh therewith 91 transferred to the roller 82. The workpiece spindle 8 6 is driven by the shaft 93 driven by means of a bevel gear connected to this. The shaft 93 is in one with the supports 89 connected bearings rotatably mounted. The bevel gear 99 is in mesh with a bevel gear 101 mounted on a shaft 102. The shaft 102 drives a Shaft 103 via change gears 104. A worm gear 105 arranged on the shaft 103 is in engagement with a worm wheel 106 connected to the workpiece spindle 86. The workpiece carrier 89 is mounted on the frame 84 by means of a screw spindle 106 shifted, the drive of which takes place from the shaft 93 via change gears 107. The screw spindle 106 engages around a nut 108 fastened to the carrier 89.

Hat sich bei dem Arbeitsvorgang die Walze so weit gedreht, daß die Werkzeuge sich über das Werkstück hinwegbewegt haben, so sind zwei Zahnflanken fertiggestellt. Die Bewegungen werden alsdann umgekehrt, und das Werkstück wird zurückgeschoben und weitergeschaltet," worauf der nächste Zahn geschnitten wird. Wird ein umlaufendes Werkzeug verwendet, so kann das Werkstück in einem fortlaufenden Schaltprozeß ohne Unterbrechung der Werkstückdrehung hergestellt werden. Auch bei Verwendung solcher umlaufenden Werkzeuge bewegen sich die Schneidkanten in parallelen Ebenen. Im übrigen kann man im Prinzip genau so wie bei der Herstellung von Kegelrädern vorgehen,. nur daß man eine zusätzliche (der Verschiebung des Werkstückes in Richtung der Grundelementachse entsprechende) Bewegung erzeugt, welche der Abwälzung des Werkstückes auf dem schraubenförmigen Grundelement entspricht. Mit dem Verfahren gemäß Erfindung können alle Räderarten mit sich kreuzenden Achsen, wie z. B. auch Schneckenräder, hergestellt werden. Ebenso kann das Verfahren gemäß Erfindung sowohl zum Schneiden als auch zum Schleifen benutzt werden.Has the roller rotated so far during the work process that the tools have moved over the workpiece, two tooth flanks are completed. the Movements are then reversed, and the workpiece is pushed back and indexed, "whereupon the next tooth is cut. If a rotating tool is used, the workpiece can produced in a continuous switching process without interrupting the workpiece rotation will. Even when using such rotating tools, the cutting edges move in parallel planes. Furthermore you can in principle proceed in the same way as for the manufacture of bevel gears. only that one additional (the shift of the workpiece in the direction of the basic element axis corresponding) movement generated, which the rolling of the workpiece corresponds to the helical base element. With the method according to the invention, all types of wheels can be used intersecting axes, such as B. worm gears are also produced. It can also Method according to the invention can be used for both cutting and grinding.

Claims

Patent claims:

1. Hyperboloid gears manufactured using the hobbing process, characterized in that the tooth flanks by rolling on a helical base element are generated and that with a constant profile of the tooth flanks of the basic element the profile has a constant slope to the primitive axis.

2. Wheels according to claim 1, characterized in that that the helical base element is straight, preferably radially extending teeth with flat tooth flanks Has.

3. Wheels according to claim 1 and 2, characterized in that the helical Basic element in the longitudinal direction, preferably curved according to surfaces of revolution Has teeth.

4. A method for producing the wheels according to claim 1 to 3, characterized in that that a tool embodying the tooth flanks of the base element in engagement with the workpiece on a straight or arcuate path moves and tool and workpiece in such a way be moved with respect to each other as if the workpiece on the imaginary helical Basic element is rolled off.

5. The method according to claim 4, characterized ¹ J ⁰ in that the cutting edges of the tool are moved in parallel planes and in that the rolling movement from a rotational movement of the workpiece about its axis, a relative movement between tool and workpiece about the base member axis and a relative There is feed movement between the tool and the workpiece in the direction of the basic element axis.

6. Machine for performing the method according to claim 5, characterized in that

indicates that the tool (76, 77) or workpiece (80) is arranged on a rotatable roller (82) mounted on the machine bed (84) and the axis (81) of the workpiece (80) from the axis (85) of the roller ( 82) is adjustable.
7. Machine according to claim 6, characterized in that the tool (76, 77) or workpiece (80) is arranged on a carriage (89) which is automatically moved in the longitudinal direction of the roller axis (85).

8. Machine according to claim 6 and 7, characterized in that as a tool a milling cutter is used.

For this purpose 2 sheets of drawings