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Verfahren zum Verzahnen von Kegelradpaaren mit sich kreuzenden Achsen
und mit in der Längsrichtung gekrümmten Zähnen auf einer Maschine zum Verzahnen
von Kegelrädern mit sich schneidenden Achsen Die vorliegende Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren zum Verzahnen von Kegelradpaaren mit in der Längsrichtung gekrümmten
Zähnen und gekreuzten Achsen, d. h. auf bogenverzahnte Kegelräder, deren Achsen
sich nicht schneiden.
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Herstellungstechnisch ist es erwünscht, derartige Kegelräder Kegelräder
ohne besondere Zusatzeinrichtung auf den . gebräuchlichen Verzahnmaschinen für Kegelräder
mit sich schneidenden Achsen erzeugen zu können. Verzahnungstechnisch besteht dann
aber die Gefahr, daß die beiden Räder eines Radpaares, von denen jedes wie eixi
Kegelrad für Getriebe mit sich schneidenden Achsen, jedoch mit von dem anderen abweichenden
Spiralwinkel hergestellt ist, nicht genau zueinander passen. Der Unterschied in
dein Spiralwinkel der Zähne, d. h. die unterschiedliche Schräglage der Zähne, ist
so zu wählen, daß die Zähne ineinander passen, wenn die Räder mit .der vorgesehenen
Achsversetzung in Eingriff gebracht werden. Eine besondere Schwierigkeit liebt außerdem
darin, daß auch die Zahnlängskrümmungen der beiden Rädereines Radpaares trotz. unterschiedlicher
Schräglage der Zähne zueinander in Einklang gebracht werden müssen.
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Diese Schwierigkeiten werden durch die vorliegende Erfindung beseitigt.
Sie bringt zu diesem Zweck die Größe des Erzeugungsrades, an dem das eine Glied
des Kegelradpaares .abgewälzt wird, in ein ganz bestimmtes Verhältnis zur Größe
des Erzeugungsrades für das zweite Glieddes Paares, wie es nachfolgend erläutert
wird.
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Des weiteren zeigen die folgenden Erläuterungen einige vorteilhafte
AusführungsbeiW spiele des neuen Verfahrens. Der besseren Anschaulichkeit halber
wird bei diesen Erläuterangen
von der Verwendung mathematischer
Formeln abgesehen und -eine geometrische Darstellungsweise gewählt.
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In .den Zeichnungen bedeuten: Fig. i ein Kegelradgetriebe mit sich
kreuzenden Achsen, bei dem die hohlen Ritzelflanken an den Kanten tragen; Fig. 2
eine Darstellung ähnlich der Fig. i, jedoch tragen hier die gewölbtenRitzelflanken
an den Kanten; Fig. 3 die Seitenansicht der Wälzkegel eines Kegelradpaares finit
sich kreuzenden Achsen; Fig. .I eine Ansicht von oben zu Fig. 3; @Fig. 5 eine Abwicklung
der beiden Wälzkegel nach Fig. 3 und 5; Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung der
Abwicklung nach Fig. 5; Fig. / und 8 die schematische Darstellung einer ecolventischen
Zahnlängskrürn-mung, erzeugt mittels schneckenförmiger Abwälzfr äser.
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Die Praxis hat gezeigt, daß bei den in Eijigritl' befindlichen Zahnlängsbogen
eines Kegelradpaares die erhabenen Bogen stärker gekrümmt sein müssen als die hohlen,
wenn die Räder eine ausreichendeEinbauunempfindlichkeit und Verlagerungsfähigkeit
haben sollen. Diese Voraussetzungen sind bei achsversetzten K.eg:elrädern nicht
so ohne weiteres zu erfüllen. Die hier auftretenden Schwierigkeiten sind in den
Fig. i und -2 verdeutlicht. Bei den Rädern nach Fig. i sind die erhabenen Ritzelflanken
i stärker gekrümmt als die hohlen Tellerradflanken 2-. Dadurch wird die Zahnanlage
auf den mittleren Teil .der Zähne beschränkt, wie es sich als vorteilhaft er-,ciesen
hat.
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Die gleiche günstige Gestaltung zeigen bei den Rädern nach Fig. -,
die hohlen Ritzelflanken3 und die erhabenenTellerradflanken,I.
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Ungiinstig sind dagegen bei beiden Radpaaren die Krümmungen der Gegenflanken.
Bei diesen sind die hohlen Flanken stärker ,@ekrü mmt als die erhabenen Flanken.
Das hat ein Kantentragen zur Folge. Die Zähne liegen mit ihren Ecken 5 an. Dadurch
wird die Brauchbarkeit der Räder in Frage gestellt. Das Beispiel nach Bild i und
2 zeigt, daß es bei der Herstellung von Kegelrädern, die iin Getriebe mit versetzten
Achsen arbeiten sollen, darauf ankommt, sowohl die Schräglage der Zähne wie auch
die Stärke ihrer Längskrümmung zueinander in Einklan; zu bringen.
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Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das eine
Rad eines Radpaares mit versetzten Achsen an einem durch ein Werkzeug verkörperten
Erzeugungsrad ali,-; lvätzt wird, dessen Mitte in der --'#bwiclslung der Räder ini
Schnittpunkt der in diese _@bwicl#:hizig projizierten Radachse mit einer Verbindungslinie
liegt, die von der Mitte des Gegenrades im Schnittpunkt zweier auf der projizierten
Achse errichteten Normalen der 7ahnlä ngskurven des Gegenrades verläuft. Zur Erläuterung
dieser Regel dienen die Fig. 3 bis 6. In diesen Figuren bedeuten () der Wälzkegel
des Ritzels und 7 der @@ älzkegl des Rades eines Radpaares mit sich kreuzenden Achsen.
Die Wälzkegelspitze bzw. die Planradniitte des Ritzels liegt in dem Punkt 5 und
die des Rades in dem Punkt 9. Die Achsen der Räder sind egeneinander versetzt um
den Betrag l'. Der' Einfachheit halber ist in Fig. 5 und 6 die Achse io des einen
Rades in die _'#,bwiclclung des anderen Rades 7 prOjiziert. Diese .'Methode ist
praktisch ohne weiteres zul.-issig, wenn es sich um ein Getriebe mit größerem Übersetzungsverhältnis
handelt, so claß das eine Radeinen verhältnismäßig -rollen Kegelwinkel hat. Andernfalls
ist zu berücksichtigen, daß zwei Kegel, deren Achsen sich kreuzen, sich nur in einem
Punkt berühren können. Es kann also, genau genommen, nicht von einer gemeinsamen
Abwicklungsebene gesprochen «-erden. Es besteht jedoch die 1löglichkeit, durch den
gemeinsamen Berührungspunkt eine Ebene zu legen, die beide Kegel tangiert. Diese
gemeinsame Tangentialebene kann gegebenenfalls als Bezugsebene benutzt werden. Dann
mula freilich berücksichtigt werden, daß der Abstand, in dem sich die Achsen der
Räder im Getriebe kreuzen um einen gewissen Betrag von dem Abstand ab-«-eicht, der
in der Tangentialebene in Erscheinung tritt. Diese Zusammenhänge sind durch eine
"Zeichnung oder durch Rechnung leicht nachzuprüfen. In Fig. 6 sind auf der projizierten
Ritzelachse io zwei Normale ii und 12 zu den Zahnlängskurcen 13 und 1d. errichtet,
und zwar die -Normale i i an dem der Radmitte -zugekehrten Ende der Kurve 13 und
die -Normale 12 an dem .am Radumfang liegenden Ende der Kurve 1d.. Da in dem dargestellten
Beispiel die Zahnlängskurcen 13 und 14 ec olc entenförmig Zekrümmt sind, tangieren
ihre Normalen ii und 12 einen gemeinsamen Kreis 15, den Evolventengrundkreis des
Rades. Die Normalen i i und 12 scheiden sich in dem Punkt 27. Dieser wird durch
eine Gerade 28 mit der Radmitte 9 verbunden. Im Schnittpunkt dieser Linie
mit der projizierten Ritzelachseio liegt dieMitte 5 des Erzeugungsrades, an dem
der Ritzelrohling nach den Anweisungen dieser Erfindung abgewälzt werden soll. Die
Größe des Grundkreises 16 des Erzeugungsrades für das Ritzel ergibt sich einfach
daraus, daß dieser um die Mitte S geschlagene Grundkreis von den Normalen i i und
12 tangiert werden maß.
Wie eine Betrachtung der Fig. 6 erkennen
läßt, tangieren bei dieser Anordnung die in den Endpunkten der Zahnlängslinien 13,
14 errichteten Normalen i i, 12 sowohl der Evolventengrundkreis 15 des einen wie
auch den Evolventengrundkreis 16 des anderen Rades.
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Daraus folgt daß die Richtung der Zahnlängslinien von Rad und Ritzel
in den Endpunkten übereinstimmt: Vielfach ist es zweckmäßig, diese Übereinstimmung
entsprechend dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel, an den Endpunkten der Kurven,
herzustellen. Es besteht aber auch .die Möglichkeit, die Ausgangspunkte der Normalen
auf der projizierten Ritzelachse näher zusammenzurücken. Rückt man die Ausgangspunkte
immer näher zusammen, bis sie sich so weit genähert haben, wie es. eine zuverlässige
Feststellung' des Schnittpunktes 27 noch zuläßt, so wird eine Übereinstimmung der
Normalen der Zahnlängskurven in .der Mitte des Zahnes erreicht.
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Das neue Verfahren kann auf gebräuchlichen Maschinen zur Herstellung
bogenverzahnter Kegelräder mit sich schneidenden Achsen ausgeführt werden. Beide
Räder eines Paares mit versetzten Achsen werden wie nicht achsversetzte Kegelräder
hergestellt. Zur Erzeugung des größeren Rades dient ein Erzeugungsrad, dessen Größe
in der gebräuchlichen Weise ermittelt wird. Dfi.s Ritzel wird dagegen an einem Erzeugungsrad
abgewälzt, das in den oben geschilderten Größenverhältnissen zum Erzeugungsrad des
Rades steht.
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Die beschriebene Arbeitsweise gibt in vielen Fällen ohne weitere Maßnahme
eine befriedigende Zahnlängsgestaltung. In anderen Fällen bildet sie die Grundeinstellung,
von .der aus noch zweckmäßig erscheinende Korrekturen der Zahnlängskurve beispielsweise
eine Verkleinerung oder Vergrößerung des Krümmungsunterschiedes. vorgenommen werden
kann.
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Diese Korrektur kann z. B. durch eine weiter unten näher beschriebene
Maßnahme erreicht werden zu deren Verständnis aber einige erläuternde Erklärungen
vorausgeschickt werden sollen.
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Durch .die vorstehend beschriebene Maßnahme wird wohl an zwei Punkten
der Zahnlängslinien von Rad und Ritzeleine übereinstimmende Schräglage erzielt;
stellt man jedoch die Längslinien von Rad und Ritzei so ein, daß sie sich am Innenrande
des Zahnkranzes berühren, so findet am Außenrande noch keine Berührung statt, wenn
nicht der Fräser eine ausgleichende Korrektur erhält. Die eine Längslinie verläuft
etwas gestreckter als die andere. Der Unterschied ist zwar so gering, daß er bei
kleineren Achsversetzungen überhaupt nicht in Erscheinung tritt. Für die Korrektur
bei größeren Achsversetzungen können die folgenden an sich bekannten Zusammenhänge
zwischen Fräsereinstellung und Zahnlängskrümmung ausgenutzt werden.
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Die Korrektur wird dadurch erreicht, daß beim Verzahnen eines Getriebes
mittels eines schraubenförmigen Abwälzfräsers die Mantellinie des Fräsers einen
Kreis tangiert, der bei der Herstellung des einen Rades und bei der Herstellung
des Gegenrades kleiner ist als der zugehörige Grundkreis der Zahnlängskrümmung.
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Diese Bearbeitungsweise ist in den Fig. 7 und 8 angedeutet. Dort
-bedeutet 17 den Grundkreis des einen und 18 den Grundkreis des anderen Rades.
Der Abwälzfräser ig zum Verzahnen des dem Grundkreis 17 zugeordneten Rades hat die
gleiche Gangrichtung wie der Abwälzfräser 2o zum Verzahnen des dem Grundkreis 18
zugeordneten Rades.
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Die Mantellinie 21 des Fräsers ig tangiert einen Kreis 22, der größer
ist als der Grundkreis 17, wohingegen der von der Mantellinie 23 -tangierte Kreis
2.4 kleiner ist als der Grundkreis 18. Die Bestimmung des Durchmesserunterschiedes
erfolgt auf bekannte Weise. Bei dieser Bearbeitungsweise werden die Zähne des einen
Rades nach verkürzten Evolventen 2 5 und die des anderen Rades nach verlängerten
Evolventen 26 gekrümmt. In den zur Anwendung kommenden Kurvenstücken sind beide
Kurvenarten im wesentlichen gleich. Die eine Kurve verläuft lediglich etwas gestreckter
als die andere. Dieser Unterschied ist in ,dem vorliegenden Fall erwünscht, weil
ja das schon oben beschriebene Verfahren Zahnlängslinien ergibt, die ebenfalls verschieden
stark gestreckt verlaufen. Dem wird dadurch entgegengewirkt, daß der Tangierungskreis
für die Fräsermantellinie beim Herstellen des einen Rades größer und beim Herstellen
des anderen Rades kleiner als der Grundkreis der Zahnlängskrümmun.g ist. 1-Z.an
wählt also beim Verzahnen desjenigen Rades, das zufolge der Größe seines Erzeugungsrades
stärker gestreckte Zahnlängslinien hat als das Gegenrad, eine Fräsereinstellung,
die weniger gestreckte Zahnlängslinien ergibt.
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Das neue Verfahren ist natürlich nicht nur zur Herstellung von achsversetzten
Kegelrädern mit evolventenartiger Zahnlängskrümmung geeignet, sondern bietet auch
Vorteile in Verbindung mit anderen Zahnlän.gskrümmungen, wenn die vorstehenden Regeln
sinngemäß übertragen werden.