WO2012010165A2

WO2012010165A2 - Stirnrad, fertigung eines systems zur drehmomentübertragung und entsprechendes system

Info

Publication number: WO2012010165A2
Application number: PCT/DE2011/001485
Authority: WO
Inventors: Kathrin Urban; Christoph Karl
Original assignee: Neumayer Tekfor Holding Gmbh
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2012-01-26
Also published as: WO2012010165A3; DE102010027300A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stirnrad. Die Erfindung beinhaltet, dass zwei Radkörper mit jeweils einer Schrägverzahnung vorgesehen sind, dass die zwei Radkörper gegenläufig schräg verzahnt sind, und dass die zwei Radkörper einen vorgebbaren radialen Versatz zueinander aufweisen. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Fertigung eines Systems zur Übertragung mindestens eines Drehmoments zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle und auf ein entsprechendes System.

Description

Stirnrad, Fertigung eines Systems zur Drehmomentübertragung und entsprechendes System

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stirnrad. Weiterhin bezieht sich die

Erfindung auf ein Verfahren zur Fertigung eines Systems zur Übertragung mindestens eines Drehmoments zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle, wobei auf der zweiten Welle mindestens ein Zahnrad aufgebracht ist. Zudem bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechendes System zur Übertragung mindestens eines Drehmoments zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle.

Im Stand der Technik wird zumeist unterschieden zwischen Zahnrädern mit einer Pfeilverzahnung oder mit einer Doppelschrägverzahnung. Bei einer Pfeilverzahnung laufen die Zähne in einem spitzen Scheitel zusammen (siehe z.B. die Auslegeschrift DE 1 041 325 A). Bei der Doppelschrägverzahnung laufen die Zähne zwar aufeinander zu, treffen sich jedoch nicht, wobei zwischen den Zähnen eine Lücke verbleibt. Die Ausgestaltung der Schrägen kann dabei symmetrisch oder asymmetrisch sein, d.h. mit jeweils

unterschiedlichen Schrägungswinkel der Zähne (stehe z.B. die Patentschriften DE 1 157 049 B oder DE 1 175 054 B). Die Offenlegungsschrift DE 10 2004 058 177 A1 offenbart ein schräg verzahntes Zahnrad, welches aus zwei Radteilen besteht, die über Federkraft miteinander verbunden sind. Dabei können die Radteile für die Anpassung an ein mit dem Zahnrad in Eingriff stehendes Zahnrad einen radialen Versatz aufweisen. Um

Verzahnungsgeräusche zu verringern, ist es beispielsweise bekannt,

Zahnräder mit Pfeilverzahnung zu verwenden (siehe die Offenlegungsschrift DE 10 2005 036 176 A1). Eine Variante eines geräuscharmen Getriebes mit Geradverzahnung beschreibt die Offenlegungsschrift DE 199 51 400 A1. Weiterhin ist es im Stand der Technik bekannt, Stirnräder mit Pfeilverzahnung aus zwei schräg verzahnten Radkörpern zu fertigen (siehe z.B. die

Offenlegungsschrift DE 39 23430 A1). Zahnräder mit Pfeil- oder Doppelschrägverzahnung haben den Vorteil, dass sie geräuscharmer sind, jedoch ist ihre Herstellung meist mit hohem Aufwand und entsprechenden Kosten verbunden. Zudem besteht eine Problematik darin, dass die Zahnreihen passend zu den Zahnreihen der kämmenden Zahnräder sein sollten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik in Bezug auf die geräuscharme Drehmomentübertragung durch Zahnräder zu überwinden. Diese Aufgabe löst die Erfindung durch ein

Stirnrad, durch ein Verfahren zur Fertigung eines Systems zur Übertragung mindestens eines Drehmoments zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle, wobei auf der zweiten Welle mindestens ein Zahnrad

aufgebracht ist, und durch ein entsprechendes System zur Übertragung mindestens eines Drehmoments zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle.

Die Erfindung löst die Aufgabe bezüglich des Stirnrades dadurch, dass zwei Radkörper mit jeweils einer Schrägverzahnung vorgesehen sind, dass die zwei Radkörper gegenläufig schräg verzahnt sind, und dass die zwei

Radkörper einen vorgebbaren radialen Versatz zueinander aufweisen. Das erfindungsgemäße Stirnrad unterscheidet sich somit von einem Stirnrad des Standes der Technik mit einer Pfeil- oder Doppelschrägverzahnung darin, dass die gegenläufig geneigten Zähne sich nicht in einer Spitze treffen, sondern einen derartigen radialen Versatz Vr aufweisen, dass die Zähne mit einem Versatz zueinander verschoben sind. Durch die Wahl des radialen Versatzes lässt sich eine Anpassung an das Zahnrad oder die Zahnräder vornehmen, mit welchen das erfindungsgemäße Zahnrad in Eingriff ist. Die Radkörper weisen dabei vorzugsweise eine kreisförmige Innenaussparung zur Aufbringung auf eine Welle auf. Im Allgemeinen handelt es sich bei den Radkörpern um Zahnräder, welche zu dem erfindungsgemäßen Stirnrad zusammengefügt werden.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stirnrads sieht vor, dass die zwei Radkörper einen vorgebbaren axialen Versatz zueinander aufweisen. In dieser Ausgestaltung stoßen die beiden gegenläufig schräg verzahnten Radkörper nicht direkt aufeinander, sondern sie weisen einen axialen Abstand, d.h. eine Lücke zueinander auf. Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stirnrads beinhaltet, dass die zwei Radkörper im Wesentlichen achssymmetrisch zueinander ausgestaltet sind. Die zwei Radkörper weisen somit z.B. die gleiche Anzahl von Zähnen auf, welche unter betragsgleichen Winkeln schräg gestellt sind. Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stirnrads sieht vor, dass mindestens eine Welle vorgesehen ist, und dass die zwei - die beiden - Radkörper fest mit der Welle verbunden sind. Für den Sitz der Radkörper ist auf der Welle beispielsweise ein Abschnitt vorgesehen, welcher einen solchen Außendurchmesser aufweist, dass sich mit dem Innendurchmesser der ringförmigen Radkörper ein Presssitz zwischen Radkörpern und Welle ergibt Axial vor diesem Abschnitt befindet sich beispielweise ein Bereich mit geringerem Außendurchmesser. Für die Befestigung wird dabei

beispielsweise die Welle für das Aufbringen und/oder das Verdrehen gestreckt.

Die Erfindung löst die Aufgabe bezüglich des Verfahren zur Fertigung eines Systems zur Übertragung mindestens eines Drehmoments zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle, wobei auf der zweiten Welle

mindestens ein Zahnrad aufgebracht ist, dadurch, dass auf der ersten Welle zwei Radkörper derartig aufgebracht werden, dass mindestens ein Radkörper und das mindestens eine Zahnrad miteinander kämmen, dass mindestens ein Radkörper in Abhängigkeit von dem mindestens einen Zahnrad radial um die erste Welle gedreht wird, und dass die zwei - die beiden - Radkörper auf der ersten Welle befestigt werden. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Drehmoment zwischen zwei Wellen über Zahnräder übertragen. Für die optimale Drehmomentübertragung wird auf einer ersten Welle ein Radkörper gegenüber einem zweiten Radkörper in Abhängigkeit vom Zahnrad auf der zweiten Welle verdreht, d.h. es wird eine Anpassung an dieses Zahnrad für eine möglichst optimale Ausrichtung von Zahnrad und dem aus den beiden Radkörpern gefertigten Stirnrad vorgenommen. Dabei wird z.B. ein Radkörper, welcher mit dem Zahnrad auf der anderen Welle kämmt, solange radial gedreht, bis gemäß einem vorgebbaren Kriterium ein vorgebbarer Eingriff zwischen dem Radkörper und dem Zahnrad gegeben ist. Hierfür wird beispielsweise ein Drehmomentverlust zwischen den zwei Wellen gemessen und ein Minimum des Verlustes als Kriterium verwendet. Alternativ wird die Geräuschbildung zwischen Zahnrad und Radkörper gemessen. Weiterhin kann auch ausgehend von den gegebenen Geometrien ein Verdrehwinkel berechnet werden.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass auf der ersten Welle zwei Radkörper mit jeweils einer Schrägverzahnung aufgebracht werden, wobei die zwei Radkörper gegenläufig schräg verzahnt sind. Auf der ersten Welle wird somit ein Stirnrad erzeugt, welches aus zwei gegenläufig schräg verzahnten Radkörpern besteht. Dabei handelt es sich vorzugweise um ein Stirnrad, wie es weiter oben beschrieben worden ist.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass auf der zweiten Welle zwei schräg verzahnte Zahnräder vorgesehen sind, dass auf der ersten Welle die zwei gegenläufig schräg verzahnten Radkörper derartig aufgebracht werden, dass die zwei Radkörper und die zwei schräg verzahnten Zahnräder paarweise miteinander kämmen, dass die zwei

Radkörper in Abhängigkeit von den zwei schräg verzahnten Zahnrädern radial um die erste Welle gedreht werden, und dass die zwei Radkörper auf der ersten Welle befestigt werden.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass auf der zweiten Welle ein Zahnrad mit einer Pfeilverzahnung oder mit einer

Doppeltschrägverzahnung vorgesehen ist, dass auf der ersten Welle die zwei gegenläufig schräg verzahnten Radkörper derartig aufgebracht werden, dass die zwei Radkörper und die zwei gegenläufig schräg verzahnten Abschnitte des Zahnrades paarweise miteinander kämmen, dass die zwei Radkörper in Abhängigkeit von den zwei gegenläufig schräg verzahnten Abschnitten des Zahnrades radial um die erste Welle gedreht werden, und dass die zwei Radkörper auf der ersten Welle befestigt werden.

Schließlich löst die Erfindung die Aufgabe durch ein System zur Übertragung mindestens eines Drehmoments zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle, welches nach mindestens einer der zuvor genannten

Ausgestaltungen des Verfahrens gefertigt worden ist und welches somit vorzugsweise auch ein zuvor beschriebenes Stirnrad aufweist. Die Erfindung wird anhand einiger in den Figuren dargestellter

Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 : eine Sicht auf ein erfindungsgemäßes Stirnrad gemäß einer ersten Ausgestaltung,

Fig. 2: eine Sicht auf ein erfindungsgemäßes Stirnrad gemäß einer zweiten Ausgestaltung,

Fig. 3: eine Sicht auf ein erfindungsgemäßes System zur Übertragung eines Drehmoments gemäß einer ersten Ausgestaltung, Fig. 4: eine Sicht auf ein erfindungsgemäßes System zur Übertragung eines Drehmoments gemäß einer zweiten Ausgestaltung, und

Fig. 5: eine andere Sicht auf ein weiteres erfindungsgemäßes System.

In der Fig. 1 ist ein Stirnrad 1 dargestellt, welches aus zwei

spiegelsymmetrisch ausgestalteten, gegenläufig schräg verzahnten

Radkörpern 2 besteht. Beide Radkörper 2 sind mit einer Welle 3 verbunden, z.B. über einen Presssitz, wofür die Welle 3 im Bereich des Sitzes der zwei Radkörper 2 einen größeren Außendurchmesser aufweist. Die zwei Radkörper 2 weisen einen radialen Versatz Vr zueinander auf, so dass sich ihre Zähne nicht mehr in einer Spitze treffen. Der radiale Versatz ist somit insbesondere für den Fall, dass die beiden Radkörper bis auf ihre Schrägung identisch ausgestaltet sind und dass die Zähne gleichmäßig über den Umfang verteilt sind, größer als Null und kleiner als der Winkel, welcher zwischen zwei Zähnen besteht.

Sind die Radkörper 2 in der Ausgestaltung der Fig. 1 direkt miteinander verbunden, so weisen sie in der Variante der Fig. 2 einen axialen Versatz Va zueinander auf, durch welchen zwischen den Radkörpern 2 eine Lücke besteht. Dabei ist weiterhin der radiale Versatz Vr gegeben.

In der Fig. 3 ist ein System zur Übertragung eines Drehmoments dargestellt, wobei die Übertragung zwischen einer ersten Welle 3 und einer zweiten Welle 4 stattfindet. Auf der zweiten Welle 4 befinden sich zwei gegenläufig schräg verzahnte Zahnräder 5, welche einen Abstand zueinander aufweisen. In einer alternativen Ausgestaltung ist ein einstückiges Bauteil mit einer

Doppeltschrägverzahnung vorgesehen, d.h. ebenfalls mit einem Spalt zwischen den beiden Abschnitten mit den gegenläufigen

Schrägverzahnungen. Bei der Montage werden die zwei Radkörper 2 des Stirnrads 1 auf die erste Welle 3 so aufgebracht, dass sie jeweils paarweise mit den zwei Zahnrädern 5 auf der zweiten Welle 4 kämmen. Dann werden die Radkörper 2 derartig zueinander verdreht, dass sich eine optimale

Drehmomentübertragung zwischen den beiden Wellen 3, 4 ergibt. Dies kann sich beispielsweise beziehen auf eine Minimierung eines durch nicht oder nur schlecht zueinander passende Verzahnungen entstehenden

Drehmomentverlustes oder auf eine Minimierung der Geräuschbildung.

Anschließend werden die Radkörper 2 auf der ersten Weile 3 befestigt. Dies geschieht beispielsweise über Presssitz. In der Variante der Fig. 4 ist auf der zweiten Welle 4 ein einstückiges Zahnrad 6 mit einer Pfeilverzahnung aufgebracht. Die zwei Radkörper 2 des Stirnrads 1 auf der ersten Welle 3 sind entsprechend derartig zueinander radial verdreht worden, dass jeder Radkörper 2 mit der entsprechenden Hälfte des

einstückigen Zahnrads 6 optimal in Eingriff ist. Dabei ist in dieser

Ausgestaltung auch kein axialer Versatz zwischen den zwei Radkörpern 2 vorgesehen.

In der Darstellung der Fig. 5 ist der radiale Versatz der zwei Radkörper 2 gut daran zu erkennen, dass die Zähne der Radkörper 2 nicht aufeinander, sondern im Bereich zwischen den benachbarten Zähnen enden.

Claims

Patentansprüche

1. Stirnrad,

dadurch gekennzeichnet,

dass zwei Radkörper mit jeweils einer Schrägverzahnung vorgesehen sind, dass die zwei Radkörper gegenläufig schräg verzahnt sind,

und

dass die zwei Radkörper einen vorgebbaren radialen Versatz zueinander aufweisen.

2. Stirnrad nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die zwei Radkörper einen vorgebbaren axialen Versatz zueinander aufweisen.

3. Stirnrad nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die zwei Radkörper im Wesentlichen achssymmetrisch zueinander ausgestaltet sind.

4. Stirnrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass mindestens eine Welle vorgesehen ist,

und

dass die zwei Radkörper fest mit der Welle verbunden sind.

5. Verfahren zur Fertigung eines Systems zur Übertragung mindestens eines Drehmoments zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle, wobei auf der zweiten Welle mindestens ein Zahnrad aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Welle zwei Radkörper derartig aufgebracht werden, dass mindestens ein Radkörper und das mindestens eine Zahnrad miteinander kämmen,

dass mindestens ein Radkörper in Abhängigkeit von dem mindestens einen Zahnrad radial um die erste Welle gedreht wird,

und

dass die zwei Radkörper auf der ersten Welle befestigt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass auf der ersten Welle zwei Radkörper mit jeweils einer Schrägverzahnung aufgebracht werden, wobei die zwei Radkörper gegenläufig schräg verzahnt sind.

7. Verfahren nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass auf der zweiten Welle zwei schräg verzahnte Zahnräder vorgesehen sind,

dass auf der ersten Welle die zwei gegenläufig schräg verzahnten Radkörper derartig aufgebracht werden, dass die zwei Radkörper und die zwei schräg verzahnten Zahnräder paarweise miteinander kämmen,

dass die zwei Radkörper in Abhängigkeit von den zwei schräg verzahnten Zahnrädern radial um die erste Welle gedreht werden,

und

dass die zwei Radkörper auf der ersten Welle befestigt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass auf der zweiten Welle ein Zahnrad mit einer Pfeilverzahnung oder mit einer Doppeltschrägverzahnung vorgesehen ist, dass auf der ersten Welle die zwei gegenläufig schräg verzahnten Radkörper derartig aufgebracht werden, dass die zwei Radkörper und die zwei gegenläufig schräg verzahnten Abschnitte des Zahnrades paarweise miteinander kämmen,

dass die zwei Radkörper in Abhängigkeit von den zwei gegenläufig schräg verzahnten Abschnitten des Zahnrades radial um die erste Welle gedreht werden,

und

dass die zwei Radkörper auf der ersten Welle befestigt werden.

9. System zur Übertragung mindestens eines Drehmoments zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle,

gefertigt nach dem Verfahren der Ansprüche 5 bis 8.