DE699916C - Feste, loesbare Verbindung fuer gleichachsig zueinander angeordnete, zur Drehmomentuebertragung dienende Bauteile mittels Laengsverzahnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine feste, lösbare Verbindung für gleichachsig zueinander angeordnete, zur Drehmomentübertragung dienende Bauteile, wobei zur Herstellung der Verbindung Längsverzahnungen mit in Längsrichtung der Zähne sich vergrößerndem bzw. verkleinerndem Zahnquerschnitt An-. Wendung finden. Diese Verbindung ist vorzugsweise für gleichzeitig in Umfangsrichtung und in Achslängsrichtung beanspruchte, beispielsweise zwischen Motor und Luftschraube angebrachte Wellen geeignet.

Bekanntlich ist man, insbesondere bei der erwähnten Verbindung der Luftschraubenwelle mit der »Motor- bzw. Getriebewelle bei Flugmotoren, bestrebt oder häufig auch genötigt, die Ausmaße, insbesondere die der zum Verbinden zweier Bauteile dienenden Verzahnungen, möglichst klein zu gestalten, und somit gezwungen, höchste Anforderungen in bezug auf Haltbarkeit und Zuverlässigkeit während des Betriebes zu stellen. Dazu tritt dann noch die Forderung des gleichachsigen Laufes der durch die Verzahnung miteinander verbundenen Bauteile und die Beanspruchung der Bauteile in Achslängsrichtung hinzu, wodurch sich naturgemäß zusätzlicrrneue Schwierigkeiten ergeben.

Um all diesen Forderungen gerecht zu werden, wurde daher-bereits schon vorgeschlagen, mit einer Stirnverzahnung,· und zwar mit radial verlaufenden Zähnen versehene Flansche zu verwenden, wobei die in Achslängsrichtung auftretenden Kräfte durch Schrauben übertragen werden, während zur Übertragung des Drehmomentes im wesentlichen die Ver-

zahnung dient, die durch ihre in radialer Richtung verlaufenden Zähne gleichzeitig, beim Verschrauben der beiden Flansche zentrierend auf die zu verbindenden Teile wirkt. Zur Verhinderung des Nachteils, daß während des Betriebes durch · den Umstand, daß die Zahnflankenebenen, in radialer Richtung gesehen, gegen die Achslängsrichtung geneigt sind, eine verhältnismäßig große zusätzliche Beanspruchung auf Druck bzw. Zug in Längsrichtung der beiden miteinander verbundenen Bauteile bzw. in den Schrauben auftritt, wurde schon vorgeschlagen, die zusätzlichen Kräfte dadurch weitestgehend herabzusetzen, daß man eine Längsverzahnung mit in Längsrichtung sich vergrößerndem bzw. verkleinerndem Zahnquer schnitt verwendet, wobei die Zähne derart ausgebildet sind, daß die Halbierenden der jeweils von den ao Längsrichtungen der Flanken eines Zahnes eingeschlossenen Winkel in einer durch die Achse gelegten Ebene verläuft.

Ferner wurde bereits der Vorschlag gemacht, den einen Wellenteil mit einer Anzahl von schraubenförmig gewundenen Vorsprüngen zu versehen, die eine radial liegende Stirnfläche und eine gekrümmte, nach der Wellenmitte zu allmählich abfallende Rükkenfläche besitzen. Der mit diesem Wellenteil in Eingriff stehende Wellen- bzw. Bauteil ist entsprechend der Ausbildung der erwähnten Vorsprünge mit Vertiefungen versehen.

Die Nachteile der letztgenannteil Ausführungsform sind vor allem darin zu sehen, daß es sehr schwer ist, die erwähnten, miteinander in Eingriff bzw. Berührung kommenden gekrümmten Flächen so auszubilden, daß diese an jeder Stelle gleich gut, zwecks Vermeidung von Überbeanspruchungen, zur Anlage kommen. Ferner besitzt diese wie auch die übrigen weiter oben beschriebenen Ausführungsformen den Nachteil, daß sie nicht selbsttätig während des Betriebes der betreffenden Bauteile ohne Zuhilfenahme von in Achsrichtung angeordneten Schrauben o. dgl. jeweils beide Zahnflanken der Zähne in enge Berührung mit den Gegenflanken bringen.

Erfindungsgemäß wird nun zum Vermeiden bzw. zur weitestgehenden Beseitigung dieser Nachteile vorgeschlagen, die Verzahnung bzw. deren Zähne so' auszubilden, daß jede Zahnflanke bzw, die in Längsrichtung der Verzahnung verlaufenden Tangenten an die Zahnflanken eines Bauteils, in der Abwicklung gesehen, gleichsinnig gerichtete spitze Winkel zur Wellenachse bilden, d. h., daß beide Flanken eines Zahnes bzw. -die obenerwähnten Tangenten Richtungen besitzen, die im gleichen Drehsinn aus der Achsrichtung herausgeschwenkt sind. Auf diese Weise wird erzielt, daß die in Längsrichtung der jeweils miteinander in Berührung stehenden Flanken auftretenden, im Sinne einer Trennung der miteinander verbundenen Teile wirkenden Kräfte einander entgegenwirken bzw. die Resultierende dieser Kräfte möglichst klein ist bzw. eine derartige Größe erhält, daß die durch die Verzahnung miteinander verbundenen Teile sich selbsttätig gegen- bzw. aufeinanderpressen. Hierbei kann erfindungsgemäß die Verzahnung derart ausgebildet sein, daß, längs der Verzahnung oder im Querschnitt gesehen, eine oder beide Flanken eines jeden Zahnes bzw. die Mittellinien dieser Flanken jeweils entweder geradlinig bzw. in einer Ebene oder kurven- bzw. schraubenlinienförmig oder in einer durch die Längsachse der Verzahnung gelegten Ebene verlaufen.

In dem Grenzfall, daß jeweils eine Flanke eines jeden Zahnes bzw. die Mittellinien dieser Flanken jeweils in einer durch die Längsachse der Verzahnung gelegten Ebene verlaufen, ergibt sich eine Verzahnung, die bei Übertragung der Kräfte über diese Flanken gegenüber den bisher üblichen Ausführungsformen bereits den Vorteil besitzt, keine zusätzlichen Beanspruchungen in Längsrichtung-' der miteinander verbundenen Bauteile hervor- 9A zurufen.

Allgemein wird man in zweckmäßiger Weise die Zähne so herstellen, daß die über die Verzahnung miteinander verbundenen Teile ohne besondere Hilfsmittel trennbar sind. Ferner ist es sehr vorteilhaft, zum Erzielen einer einwandfreien Zentrierung den Querschnitt der Zähne trapezförmig und den Fuß- und den Kopfkreisdurchmesser der Innenverzahnung größer als die entsprechenden Durchmesser des mit der Außenverzahnung versehenen Bauteils zu wählen.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an Ausfuhrungsbeispielen vereinfacht dargestellt, und zwar zeigt

Fig. ι einen Längsschnitt durch zwei mittels der erfindungsgemäßen Verzahnung kraftschlüssig· miteinander verbundenen Wellen,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Wellen bzw. Verzahnungen längs der Linie A-A der Fig. I,

Fig. 3 eine Abwicklung der Verzahnung entlang dem durch die Schnittlinie B-B der Fig. ι gegebenen Zylindermantel,

Fig. 4 eine dieser entsprechende Abwicklung mit einer von der der Fig. 3 abweichenden Ausbildung der Zahnflanken und

Fig. S eine perspektivische Darstellung zweier mit einer erfindungsgemäßen Verzahnung versehenen Wellenteile. .

Die in den Abbildungen dargestellten Wellen ι und 2 sind über die Innenverzahnung 3

bzw. die Außenverzahnung 4 kraftschlüssig miteinander verbunden. Zum Erzielen der durch die Erfindung erreichbaren Wirkungen sind in der Annahme, daß eine Drehmomentenübertragung von der Welle 1 auf die Welle 2 erfolgt, die Welle 2 auf die Welle 1 eine Zugwirkung ausübt und die Wellen 1 und 2 sich in der durch den Pfeil 5 gekennzeichneten Richtung drehen, die. Zähne 3 bzw. 4 bzw. deren Flanken 6 und 7 beispielsweise gemäß, der Fig. 3 bzw. 4 ausgebildet. Unter diesen Voraussetzungen erfolgt die 'Kraftübertragung über die Flanken 6, deren Verlauf so gewählt ist, daß die durch die Drehmomentenübertragung, die Zähnezahl und die Beanspruchung in Längsrichtung in ■Richtung der Flanken 6 auftretenden Kraftkomponenten entgegengesetzte Richtungen besitzen bzw. die jeweilige Resultierende dieser Kräfte möglichst klein ist bzw. eine derartige Größe erhält, daß die durch die Verzahnung miteinander verbundenen Teile sich selbsttätig gegen- bzw. ineinanderpressen, was bedeutet, daß selbst beim Vorhandensein einer auf die Wellen 1 und 2 wirkenden Kraft in der Richtung 8 eine in der Richtung 9 auf die Wellen 1 und 2 _ wirkende resultierende Kraft entstehen kann, die selbst bei Belastungsstößen bzw. -Schwankungen unter allen Um- ständen eine Trennung der über die erfindungsgemäße Verzahnung miteinander verbundenen Wellen 1 und 2 verhindert.

In der Fig. 3 sind die beiden Flanken eines der Zähne 3 bis zu ihrem Schnittpunkt verlängert. Durch diesen Schnittpunkt ist die Längs- bzw. Achsrichtung der Verzahnung bzw. Wellen 1 und 2 strichpunktiert eingetragen. Wie aus dieser Darstellung hervorgeht, liegen der von der Flanke 7 mit der Achsrichtung eingeschlossene Winkel α und der zwischen der Flanke 6 und der Achsrichtung gelegene Winkel β auf der gleichen Seite der eingezeichneten Achsrichtung. Beide spitze Winkel, sowohl der Winkel α als auch der Winkel ß, sind im Uhrzeigersinn aus der ⁴^ strichpunktiert gezeichneten Achsrichtung herausgedreht.

Die durch die Fig. 4 veranschaulichte Verzahnung besitzt hierbei gegenüber der gemäß Fig. 3 -beispielsweise den Vorteil, daß in den Fällen, bei denen gegebenenfalls vorübergehend die Welle 2 bestrebt ist, sich rascher als die Welle 1 zu drehen, die vor;, der Welle 2 nun über die Flanken 7 übertragenden Kräfte eine möglichst geringe Vergrößerung der in Richtung 8 in der Verzahnung auftretenden Kraftkomponenten hervorrufen.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Feste, lösbare Verbindung für gleichachsig zueinander angeordnete, zur Drehmomentenübertragung dienende Bauteile, bei denen zur Herstellung der Verbindung Längsverzahnungen mit in Längsrichtung der Zähne sich vergrößerndem bzw. verkleinerndem Zahnquerschnitt Anwendung finden, insbesondere für gleichzeitig in Achsrichtung beanspruchte, beispielsweise zwischen Motor und Luftschraube angebrachte Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsrichtung der Verzahnung verlaufenden Tangenten an die Zahnflanken (6 und 7), in der Abwicklung gesehen, gleichsinnig gerichtete spitze Winkel zur Wellenachse bilden.
2. 2. Verzahnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zahnflanke oder die während des Betriebes unbelastete Flanke eines jeden Zahnes so ausgebildet ist, daß, in der Abwicklung gesehen, die Größe der Winkel zwischen der Achsrichtung und den Tangenten an die Zahnflanken in Achsrichtung zu- bzw. abnimmt (Fig. 4).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen