NL1005805C2 - Tandkoppeling met kroonwielvertanding. - Google Patents

Description

TANDKOPPELING MET KROONWIELVERTANDING

De uitvinding betreft een tandkoppeling overeenkomstig de inleiding van conclusie 1.

Dergelijke tandkoppelingen zijn bekend ondermeer uit 5 het handboek "Verzahnwerkzeuge", uitgegeven door Lorenz, op pagina 61. Bij onderzoek van de bekende tandkoppeling met kroonwielvertanding blijkt als de koppelingshelften volledig tegen elkaar gedrukt zijn dat de tanden op de binnen-diameter aanliggen, waarbij de tandkoppen tegen de tandvoet 10 dragen. Als de koppelingshelften bijvoorbeeld onder invloed van de belasting enigszl s uit elkaar gedrukt worden gaat de tandkop op de tandflank dragen. Hierdoor is de plaats van het aanliggen ook afhankelijk van het bovenvlak van het kroonwiel waardoor de nauwkeurigheid van de uitlijning van 15 beide koppelingshelften nadelig beïnvloed wordt.

Ook is een vergelijkbare tandkoppeling ondermeer bekend uit US 4307797, waarin een koppeling met koppelingshelften beschreven wordt die voorzien zijn van een spiraalvormige vertanding die door middel van afwikkelfrezen is 20 aangebracht. De vertanding van de ene koppelingshelft is het spiegelbeeld van de vertanding van de andere koppelingshelft, waardoor de flanken steeds evenwijdig aan elkaar zijn. Een nadeel van deze bekende tandkoppeling is dat als de koppelingshelften onder invloed van de belasting 25 of ten gevolge van afwijkingen tijdens de produktie enigszins uit elkaar geplaatst zijn, dat dan de flanken niet meer evenwijdig aan elkaar zijn, en dat de flanken dan uitsluitend aan de buitendiameter tegen elkaar aan komen te liggen. Deze kantbelasting leidt tot hogere vlaktedruk 30 waardoor voor de koppeling een lage belasting toelaatbaar is.

De uitvinding beoogt dit te verbeteren en daartoe is de vertanding uitgevoerd overeenkomstig het kenmerk van conclusie 1.

35 Hierdoor wordt bereikt dat de kop van de ene koppe lingshelft niet in contact komt met de voet van de andere koppelingshelft, waardoor het contact tussen de 1005805 2 koppelingshelften plaats vindt tussen de nauwkeurig bewerkte vertandingsflanken en waardoor de uitlijning van de koppelingshelften onafhankelijk is van fabricagefouten in de kophoogte en afwijkingen in de voetafronding.

5 Overeenkomstig een verdere verbetering is de vertanding van een koppelingshelft voorzien van een negatieve breedtewelving zodanig dat de kromtestraal van de doorsnijding van een kroonwieltand met een vlak evenwijdig aan de vertanding zoals bijvoorbeeld het middenvlak groter 10 is dan de kromtestraal van een vertanding zonder breedtewelving.

Hierdoor wordt bereikt dat de kromtestraal waarmee de twee koppelingshelften tegen elkaar aanliggen vergroot wordt, waardoor de belastbaarheid vergroot wordt.

15 Overeenkomstig een verdere verbetering is de geometrie van de cilindrische rondsels, waarvan de kroonwielvertan-dingen van de koppelingshelften zijn afgeleid verschillend.

Ook hierdoor wordt de kromtestraal waarmee de twee koppelingshelften tegen elkaar aanliggen vergroot wordt.

20 Overeenkomstig een verdere verbetering ligt het diepste punt van de tandvoet tussen de binnendiameter en de buitendiameter van de vertanding dieper dan ter plaatse van de binnen en/of buitendiameter.

Hierdoor wordt de breedtewelving op eenvoudige wijze 25 aan beide flanken tegelijk aangebracht.

Tevens betreft de uitvinding een werkwijze voor het maken van de vertanding in een koppelingshelft van een tandkoppeling door de koppelingshelft te bewerken met een afwikkelfrees in een tandwielfreesmachine.

30 Een dergelijke werkwijze is bekend, waarbij de afwikkelfrees over het algemeen in de tandrichting langs het werkstuk wordt bewogen.

Overeenkomstig de uitvinding is de afwikkelfrees geschikt voor het bewerken van kroonwielen en wordt het 35 werkstuk bewerkt door de afwikkelfrees tijdens het bewerken in hoofdzaak in de richting haaks op de vertanding te bewegen.

1005805 3 ft

Hierdoor kan de bewerkingstijd zeer kort zijn, terwijl tegelijk een negatieve breedtewelving wordt aangebracht welke ontstaat door de radius van de afwikkelfrees.

Tevens betreft de uitvinding een werkwijze voor het 5 maken van de vertanding in een koppelingshelft van een tandkoppeling door de koppelingshelft te bewerken met een afwikkelfrees in een tandwielfreesmachine en het werkstuk bewerkt wordt door de afwikkelfrees in de richting van de vertanding langs het werkstuk te bewegen.

10 Een dergelijke werkwijze is uit een van de hiervoor genoemde documenten bekend.

Overeenkomst de uitvinding is de afwikkelfrees geschikt voor het bewerken van kroonwielen en wordt tijdens het bewerken in de tandrichting achtereenvolgens naar het 15 werkstuk toe en er vandaan bewogen voor het aanbrengen van een negatieve breedtewelving.

Hierdoor wordt op eenvoudige wijze een negatieve breedtewelving verkregen.

De uitvinding wordt hierna toegelicht aan de hand van 20 een tekening van een uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding, waarbij figuur 1 een doorsnede van een schakelbare tandkoppeling toont, figuur 2 een zijaanzicht van een kroonwieltand van een 25 koppelingshelft toont, figuur 3 een aantal aanzichten van de kroonwieltand volgens figuur 2 toont, figuur 4 een schematisch bovenaanzicht van twee in volledige ingrijping zijnde koppelingshelften toont, 30 figuur 5 doorsnede V-V van figuur 4 toont, figuur 6 een schematisch bovenaanzicht van twee gedeeltelijk in ingrijping zijnde koppelingshelften toont, figuur 7 doorsnede VII-VII van figuur 6 toont, en figuur 8 een zijaanzicht toont van een kroonwieltand van 35 een koppelingshelft, welke negatieve breedtewelving heeft.

In de verschillende figuren zijn overeenkomstige onderdelen steeds zoveel mogelijk met dezelfde 1005805 4 » verwijzingscijfers aangegeven.

In figuur 1 is een uitvoeringsvorm van een schakelbare tandkoppeling getoond. Een eerste koppelingshelft 3 is op een eerste as 1 aangebracht en een tweede koppelingshelft 5 5 is in axiale richting schuifbaar met een schakelring 7 bevestigd op een lichaam 6, dat op een tweede as 2 bevestigd is. De eerste koppelingshelft 3 en de tweede koppelingshelft 5 zijn elk voorzien van een koppelingsvertanding 4, welke in elkaar kunnen grijpen en 10 daartoe een gelijk aantal tanden heeft.

Een dergelijke tandkoppeling waar hier een voorbeeld van getoond is, is in vele uitvoeringen bekend, waarbij er mechanisch of elektrisch schakelbare koppelingen zijn, alsmede koppeling waarbij de koppelingshelften 3 en 5 met 15 bouten tegen elkaar getrokken worden of onder veerbelasting tegen elkaar gedrukt worden zodat tevens een overbelastingsbeveiliging bereikt wordt. In het weergegeven voorbeeld staat de vertanding 4 haaks op de rotatie-as van de tandkoppeling, er zijn echter ook uitvoeringsvormen 20 bekend waarbij deze hoek van haaks afwijkt.

Dergelijke koppelingen worden gebruikt voor het koppelen van de rotatie van beide assen, alsmede voor het centreren van beide assen ten opzichte van elkaar. Daartoe is het van belang dat de vertanding van de koppelingshelft 25 nauwkeurig is gemaakt en dat als de tanden volledig in ingrijping zijn dat beide flanken van alle tanden van een koppelingshelft in ingrijping zijn met beide flanken van alle tanden van de andere koppelingshelft.

Teneinde aan de bovenstaande vereisten te kunnen 30 voldoen is de vertanding 4 uitgevoerd als kroonwielvertanding, dat wil zeggen vertanding die kan samenwerken met een cilindrisch evolvent rondsel. De vorm van deze vertanding is volledig bepaald door de geometrie van het rondsel waar de kroonwielvertanding van is 35 afgeleid.

In figuur 2 is een zijaanzicht getekend van een kroonwieltand, terwijl in figuur 3 van dezelfde tand het 1005805 5 » aanzicht getoond is van dezelfde tand in de aanzichten I-V.

In figuur 2 is met 9 de binnendiameter van de vertanding aangegeven en met 8 de buitendiameter. De actieve tandflank 12 (kruiselings gearceerd) wordt bepaald 5 door de evolvente tandflank van het rondsel waar de vertanding van is afgeleid. De actieve tandflank 12 is aan de bovenzijde begrensd door een tandkop 10 en aan de onderzijde door een overgang 11 van de tandflank naar een voetafronding 24. De voetafronding 24 heeft als diepste 10 deel een tandvoet 21, waarbij vooral de diameter van het rondsel waar de vertanding van is afgeleid de diepte van de tandvoet 21 bepaalt. In figuur 2 zijn tevens op de actieve tandflank 12 lopende hoogtelijnen 15 aangegeven, die een constanten afstand van de tandvoet 21 hebben.

15 In figuur 3 is het aanzicht van de tand getoond, waarbij de veranderende hellingshoek van de tandflank zichtbaar is, en waarbij getoond is dat de doorsnede van de actieve tandflank 12 een in hoofdzaak rechte lijn is. Een vlak midden tussen het hart van een tand en het hart van 20 een tandkuil snijdt de actieve tandflank 12 volgens een lijn B. De ligging van deze lijn B varieert met de dikte van de kroonwieltand die afhankelijk is van de geometrie van het rondsel, zoals bijvoorbeeld de W-maat ervan. Afhankelijk van deze W-maat kan het midden van tand en 25 tandkuil de actieve tandflank 12 snijden volgens de lijnen A, B of C, hetgeen in elke situatie vastgesteld moet worden.

In figuur 2 is het midden tussen tand en tandkuil aangegeven met lijn B, waarbij een middenvlak 13 evenwijdig 30 aan de tandvoet 21 is getoond. Daarbij is a de afstand tussen het middenvlak 13 en een aangepast tandkop 14, die zodanig is aangepast dat deze afstand a kleiner is dan de afstand b van het middenvlak 13 naar de overgang 11 van de actieve tandflank 12 naar de voetafronding 24. Door de 35 aangepaste tandkop 14 wordt bereikt dat bij volledige ingrijping van de vertandingen van beide koppelingshelften in elkaar de tandkop 10 of 14 nooit in contact komt met de 1005805 6 * voetafronding 24, waardoor uitlijnfouten en te hoge spanningen kunnen ontstaan.

In figuur 4 zijn in bovenaanzicht actieve tandflanken 16 met hoogtelijnen 18 van de eerste koppelingshelft 3 5 getoond alsmede actieve tandflanken 17 met hoogtelijnen 19 van de tweede koppelingshelft 5, waarbij beide koppelingshelften zodanig met elkaar in ingrijping zijn dat beide actieve tandflanken 16 van de eerste koppelingshelft 3 in contact zijn met beide actieve flanken 17 van de 10 tweede koppelingshelft 5. Beide tandflanken 16 en 17 raken elkaar bijvoorbeeld in een contactgebied 20, waarbij zichtbaar is doormiddel van de hoogtelijnen 18 en 19 dat de vlakken enigszins bol zijn met een grote kromtestraal. Door deze grote kromtestraal treedt slechts lage vlaktedruk op, 15 ook als de koppelingshelften enigszins geroteerd staan ten opzichte van elkaar als ze bijvoorbeeld niet volledig in ingrijping zijn. In figuur 5 is de ingrijpsituatie van figuur 4 weergegeven.

Het bovenaanzicht van figuur 6 komt overeen met het 20 bovenaanzicht van figuur 4, waarbij echter de koppelingshelften 3 en 5 niet volledig met elkaar in ingrijping zijn, zoals duidelijk getoond is in figuur 7.

Het contactgebied 20 is duidelijk kleiner, terwijl uit de loop van de hoogtelijnen 18 en 19 blijkt dat ook in deze 25 situatie nog steeds een bolle tandflank tegen een bolle tandflank rust, waardoor de contactspanning zo laag mogelijk blijft.

De contactspanning kan verder verlaagd worden door de keuze van de geometrie van de rondsels waarvan de 30 kroonwielvertanding is afgeleid, bijvoorbeeld door verschillende tandentallen van deze rondsels te kiezen, en door een optimale keuze van de tandcorrecties, tandentallen van de rondsels en tandentallen van de kroonwielen.

Hierdoor wordt het mogelijk om de resulterende 35 kromtestraal, die de som is van de kromtestralen van beide actieve tandflanken 12 zo groot mogelijk te kiezen, zodat de optredende oppervlakte spanning (Herze spanning) zo laag 1005805 7 mogelijk is. Ook de ligging van het contactgebied 20 kan hierdoor geoptimaliseerd worden.

Door de vertanding van een of beide koppelingshelften uit te voeren met een negatieve breedtewelving wordt de 5 kromtestraal en daarmee de belastbaarheid nog verder vergroot. In figuur 8 is voor een koppelingshelft 22 schematisch aangegeven hoe de vorm van de tandvoet 21 aangepast wordt zodat in beide tandflanken van een tand negatieve breedtewelving ontstaat. Daarbij wordt de 10 tandvoet 21 aangepast tot een verdiepte tandvoet 23. Als de koppelingshelft gemaakt wordt met een afwikkelfrees met een straal R ontstaat deze verdiepte tandvoet 23 als de afwikkelfrees loodrecht op de vertanding in het werkstuk wordt bewogen, hetgeen zeer korte bewerkingstijden geeft.

15 Tevens kan deze bewerking plaats vinden op een algemeen beschikbare universele tandwielfreesbank, aangezien de bewegingen van de frees overeenkomen met de bewegingen die gebruikt worden bij het bewerken van cilindrische tandwielen.

20 De breedtewelving die ontstaat ten gevolge van de hiervoor beschreven werkwijze kan zo sterk negatief zijn, dat zelfs holle tandflanken zouden kunnen ontstaan. Door de juiste keuze van geometrie van de rondsels en tandentallen van de kroonwielvertanding kan dit voorkomen worden.

25 De koppelingshelften kunnen door machinale bewerking met een afwikkelfrees gemaakt worden, zoals hiervoor beschreven, het is echter ook mogelijk om de koppelingsvertanding te verkrijgen door spaanloze bewerkingen, zoals smeden, spuitgieten van bijvoorbeeld 30 kunststof of met behulp van poedermetallurgie, waarbij poedervormig metaal in een matrijs geperst wordt.

1005805

Claims (6)

1. Tandkoppeling voor het koppelen van de rotatie van twee in eikaars verlengde liggende assen (1,2) omvattende twee koppelingshelften (3,5), elk met een naar 5 de andere koppelingshelft gerichte vertanding (4) die met de andere vertanding in ingrijping kan zijn, welke vertanding een kroonwielvertanding is, waarvan de actieve tandflanken (12,16,17) zijn afgeleid van een cilindrisch rondsel met evolvente vertanding en die aan 10 de onderzijde begrensd is door een overgang (11) naar een voetafronding (24) en aan de bovenzijde begrensd zijn door een tandkop (10,14) met het kenmerk, dat de vertanding een middenvlak (13) heeft evenwijdig aan de tandvoet van de vertanding en dat raakt aan een snij-15 lijn (B) van de tandflank met een deelvlak midden tussen een tand en een aansluitende tandkuil en de tandkop (14) zodanig is uitgevoerd dat bij elke radius van de vertanding de afstand (a) van de tandkop (14) tot het middenvlak (13) kleiner is dan de afstand (b) van 20 het middenvlak (13) tot aan de overgang (11) tussen de tandflank (12,16,17) en de voetafronding (24).

2. Tandkoppeling overeenkomstig conclusie 1 met het kenmerk, dat de vertanding (4) van een koppelingshelft (3, 5) voorzien is van een negatieve breedtewel- 25 ving zodanig dat de kromtestraal van de doorsnijding van een kroonwieltand met een vlak evenwijdig aan de vertanding zoals bijvoorbeeld het middenvlak (13) groter is dan de kromtestraal van een vertanding zonder breedtewelving.

3. Tandkoppeling overeenkomstig conclusie 1 met het ken merk, dat de geometrie van de cilindrische rondsels, waarvan de kroonwielvertandingen van de koppelingshelften zijn afgeleid, verschillend is. 1005805

4. Tandkoppeling overeenkomstig conclusie 2 of 3 met het kenmerk, dat het diepste punt van de tandvoet (21) tussen de binnendiameter (9) en de buitendiameter (8) van de vertanding dieper ligt dan ter plaatse van de 5 binnen en/of buitendiameter.

5. Werkwijze voor het maken van de vertanding voor een koppelingshelft (3,5) van een tandkoppeling door de koppelingshelft te bewerken met een afwikkelfrees in een tandwielfreesmachine met het kenmerk, dat de af- 10 wikkelfrees geschikt is voor het bewerken van kroon-wielen en het werkstuk bewerkt wordt door de afwik-kelfrees tijdens het bewerken in hoofdzaak in de richting haaks op de vertanding te bewegen.

6. Werkwijze voor het maken van de vertanding voor een 15 koppelingshelft van een tandkoppeling door de koppel ingshelft te bewerken met een afwikkelfrees in een tandwielfreesmachine en het werkstuk bewerkt wordt door de afwikkelfrees in de richting van de vertanding langs het werkstuk te bewegen met het kenmerk, dat de 20 afwikkelfrees geschikt is voor het bewerken van kroon-wielen en wordt tijdens het bewerken in de tandrich-ting achtereenvolgens naar het werkstuk toe en er vandaan bewogen voor het aanbrengen van negatieve breed-tewelving. 25 *005805