WO2019034286A1 - Zahnrad, maschine zum herstellen eines zahnrads und verfahren zum herstellen der verzahnung eines zahnrads - Google Patents

Zahnrad, maschine zum herstellen eines zahnrads und verfahren zum herstellen der verzahnung eines zahnrads Download PDF

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axis
tool
rotation
distance
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PCT/EP2018/025197
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Michael Josef Herberger
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Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
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    • F16H55/17—Toothed wheels
    • F16H2055/173—Crown gears, i.e. gears have axially arranged teeth

Definitions

  • the invention relates to a gear, a machine for producing a gear and a method for producing the toothing of a gear.
  • a flat-toothed wheel is attachable to a shaft and rotatably connected by a keyway with the shaft.
  • DE 10 2005 024 455 A1 discloses a crown wheel.
  • the invention is therefore based on the object, the largest possible linear
  • the object is achieved in the gear according to claim 1, in the machine according to claim 9 and in the method according to the features indicated in claim 10.
  • Important features of the invention in the gear are that the gear a
  • Plane toothing which covers a first radial clearance region, in particular with respect to the central axis and / or axis of rotation of the gear, wherein the gear is designed as a hub and / or has a centrally disposed recess, in particular so is hollow, so that the gear on a Shaft is attachable, wherein the gear in the first radial clearance region covers a first axial region, wherein the gear in a second radial clearance region covers a second axial region, wherein the second radial clearance region radially from the first radial clearance region
  • the second radial clearance region is disposed radially within the first radial clearance region, wherein the second axial region overlaps or at least overlaps the first axial region wherein the gear in the second radial clearance region, in particular at a Hub neck of the gear, one in axial Direction, in particular so with increasing distance to Plane toothing decreasing, especially as a function of the axial position smooth and / or continuously differentiable decreasing, wall thickness and / or radial thickness.
  • the hub neck of the gear allows the widest possible displacement of the tool or the longest possible tool.
  • the envelope of the tool is a cylinder whose outer edge touches the hub neck in some areas.
  • the toothed wheel covers a smaller axial area in a radial clearance area arranged between the first and the second radial clearance area than in the first and second radial clearance areas.
  • the decreasing wall thickness or radial thickness is independent of the circumferential direction with the exception of a arranged on the inside of the gear groove, in particular keyway.
  • the decreasing wall thickness or radial thickness is designed such that the envelope of a plan toothing producing tool, in particular milling tool, the gear touches, in particular along the outer edge of the envelope.
  • the axis of rotation of the tool has a non-vanishing center distance to the central axis and / or axis of rotation of the gear, and / or the axis of rotation of the tool is arranged parallel to the face gear and in a non-vanishing axis height above the planer teeth, in particular on the plane of engagement of the planer teeth with the tool.
  • the decreasing wall thickness or radial thickness is designed such that a circular, outer edge, in particular of the envelope touches the gear, in particular regardless of its rotational position about its axis of rotation and / or central axis, wherein the circular center of the circular outer edge of a non-vanishing Distance, in particular the center distance, to the axis of rotation or central axis of the gear wheel, wherein the circle center of the circular outer edge has a non-vanishing distance, in particular the shaft height, to the planer teeth, in particular to the engagement region between the tool and gear, wherein the circular shape of the outer edge in a plane is arranged, whose normal direction is the axis of rotation of the tool or is aligned parallel to the axis of rotation of the tool.
  • the advantage here is that only the outer edge of the envelope touches the shape of the hub neck, so the gear in the second radial distance range, and thus determined. Thus, a simple production is possible.
  • the radially outer surface of the gear in the second radial clearance region is similar to a region of the surface of a Torusrotations stressess, which by rotation of a circular arc area about the axis of rotation of
  • Rotary body can be generated, wherein the axis of rotation is the central axis or axis of rotation of the gear.
  • the advantage here is that, to a good approximation, a circular arc is sufficient as shaping and this then independent of the circumferential direction about the central axis of the gear.
  • the circular arc area is the mathematical one Section of the gear with a plane containing the central axis or axis of rotation of the gear. This Thomasge fits into the rotational position of the plane.
  • the axial distance between the axis of rotation of the tool and the axis of rotation of the gear is smaller than the inner radius of the toothing of the wheel, in particular so is arranged at a smaller radial distance than the toothing of the wheel.
  • the tool rotatably connected to a shaft, wherein the tool is spaced from the point which is arranged on the axis of rotation of the shaft and the smallest distance to the central axis or axis of rotation of the Gear, wherein the shaft comprises the point.
  • the toothed wheel is designed as a hub, more particularly as a hollow hub, which has a hub neck and a planer toothing, in particular wherein the hub neck is radially spaced from the face toothing, wherein the hub neck with increasing distance, insbeosndere with increasing measured in the axial direction distance, tapered to the planer teeth, the planer toothing with a working area, in particular cutting area, a tool is generated, wherein an outer end in the direction of the axis of rotation of the tool, in particular one in the direction of the axis of rotation the outer edge of the tool, the working area of the hub neck, in particular regardless of its rotational position about its axis of rotation and / or
  • the advantage here is that the tool can be brought so far to the hub neck, that it touches this hub neck during the preparation of the planer teeth, for example by milling.
  • the work area so the cutting area of a router, as well exploitable and a long service life reached.
  • the outer edge is the seen in the direction of the axis of rotation of the tool edge of the working area of the tool. As the tool is rotated, the outer edge is the end of the envelope of the working area of the tool being turned.
  • Touching also means maintaining a safe distance, in particular less than five tenths of a millimeter, for example.
  • the safety distance is, however, constant along the linear contact range if this
  • the hub neck is very stiff executable in the inventive design due to the shape and the
  • the toothed wheel is designed as a hub, more particularly as a hollow hub, which has a hub neck and a planer toothing, in particular wherein the hub neck is radially spaced from the face toothing, wherein the hub neck forms with increasing distance, insbeosndere with increasing measured in the axial direction distance to the planer toothing such that a, insebsondere frontal, circular outer edge of the envelope of one or the plan teeth producing tool, in particular milling tool, the
  • Hub neck in particular regardless of its rotational position about its axis of rotation and / or center axis, touched, in particular linear touches, wherein the circular center of the circular outer edge of a non-vanishing
  • Distance in particular center distance, to the axis of rotation or central axis of the gear, in particular wherein distance is smaller than the inner radius of the planer, in particular smaller than the smallest radial distance of the planer, wherein the circle center of the circular outer edge a non-vanishing distance, in particular the shaft height, for the plan teeth ,
  • the circular shape of the outer edge is arranged in a plane whose normal direction is the axis of rotation of the tool or is aligned parallel to the axis of rotation of the tool.
  • the advantage here is that the tool can be brought so far to the hub neck, that it touches this hub neck during the preparation of the planer teeth, for example by milling.
  • Touching also means maintaining a safe distance, in particular less than five tenths of a millimeter, for example.
  • the safety distance is, however, constant along the linear contact range if this
  • a wheel 5 is shown schematically with a machining tool 1, wherein the envelope of the toothing of the wheel 5 and the tool 1 are shown instead of the teeth themselves.
  • the tool 1 is shown engaged with the truncated wheel 5 shown, so that the concave curvature of the hub neck 3 of the gear is clearly visible.
  • the tool in particular a milling tool, rotatably connected to the shaft 2.
  • the machined wheel 5 is designed as a hub and has a hub neck 3, which narrows in its Endberiech in the axial direction.
  • the wheel 5 Radially spaced from the hub neck 3, the wheel 5 has a flat gear 4. This is preferably a Spiroplanvertechnikung.
  • the envelope of the tool 1 is a cylinder.
  • the imaginary axis of the tool 1 and the shaft 2 has an axial distance a to the central axis of the wheel 5 and has a shaft height h to the plane of engagement of the face gear 4 of the wheel 5.
  • the tapered contour of the hub neck 3 is a concave shape, which is determined by the envelope of the tool 1.
  • the wheel 5 is hollow, so that the wheel 5 can be mounted on a shaft and by means of feather key connection rotatably connected to this shaft.
  • the wheel 5 on the inner wall of the hub neck 3 on a keyway which extends in the axial direction.
  • the planar toothing of the wheel 5 covers a first radial clearance area.
  • the wheel 5 covers a first axial area in this first radial clearance area.
  • the area of the hub neck including the inner wall is in a second
  • Radial distance range arranged radially from the first radial distance range is spaced apart and covers a second axial Beriech in the axial direction, which comprises the first axial Beriech.
  • the wheel 5 has an axial constriction in the radial clearance region arranged between the first and second radial clearance regions. So there is the wheel 5 axially less expanded than in the first radial distance range and as in the second radial distance range.
  • the spline and the neck of the neck project axially beyond this restricted area.
  • the envelope, ie enveloping surface, of the tool 1 is the surface of the tool 1 needed around its axis of rotation and / or covered
  • This space area is a body of revolution, in particular cylinder.
  • the envelope is the associated cylinder surface.
  • the tool 1 When machining the toothing, the tool 1 protrudes toward the hub neck 3.
  • the tapered shape of the hub neck 3 is determined by the circular outer edge of the cylinder. When the outer edge touches the hub neck, the contour of the
  • the axis of rotation of the tool 1 is executed perpendicular to the axis of rotation 8.
  • the hub neck 3 protrudes beyond the face gear 4 in the axial direction. Thus, it limits the linear degree of freedom of the tool 1, so the displacement of the tool 1 in the direction of its axis of rotation.
  • the shape of the hub neck 3 is determined by the envelope, in particular its circular outer edge.
  • the shape of the hub neck 3 determining parameters are the center distance between the axis of rotation of the tool 1 and the axis of rotation of the wheel 5, the shaft height between the axis of rotation of the tool 1 and engagement plane, the length of the tool 1 and the diameter of the envelope of the tool, so the cylinder.
  • the hub neck is designed with a concave shape.
  • the wall thickness of the wheel 5, in particular of the hub neck 3 tapers progressively in the axial direction with increasing distance to the face gear 4.
  • the wall thickness of the hollow wheel 5 thus decreases more and more in this direction with increasing distance to the face gear 4.
  • the hub shape always represents that maximum of the hub material which is possible at the respective optimum milling position.
  • the planer 4 is preferably designed as Spiroplanverzahnung.
  • the teeth of the planer teeth 4 extend arcuately, ie increasingly with increasing radial distance in the circumferential direction.
  • the tool 1 is designed according to a suitable for Spiroplanverzahnnung pinion.

Abstract

Zahnrad, Maschine zum Herstellen eines Zahnrads und Verfahren zum Herstellen der Verzahnung eines Zahnrads, wobei das Zahnrad eine Planverzahnung aufweist, die einen ersten Radialabstandsbereich, insbesondere bezogen auf die Mittelachse und/oder Drehachse des Zahnrads, überdeckt, wobei das Zahnrad als Nabe ausgeführt ist und/oder eine mittig angeordnete Ausnehmung aufweist, insbesondere also hohl ausgeführt ist, so dass das Zahnrad auf eine Welle aufsteckbar ist, wobei das Zahnrad im ersten Radialabstandsbereich einen ersten axialen Bereich überdeckt, wobei das Zahnrad in einem zweiten Radialabstandsbereich einen zweiten axialen Bereich überdeckt, wobei der zweite Radialabstandsbereich radial vom ersten Radialabstandsbereich beabstandet ist, wobei der zweite Radialabstandsbereich radial innerhalb des ersten Radialabstandsbereichs angeordnet ist, wobei der zweite axiale Bereich den ersten axialen Bereich umfasst oder zumindest mit dem ersten axialen Bereich überlappt wobei das Zahnrad im zweiten Radialabstandsbereich, insbesondere an einem Nabenhals des Zahnrads, eine in axialer Richtung, insbesondere also mit zunehmendem Abstand zur Planverzahnung abnehmende, insbesondere als Funktion der axialen Position glatt und/oder stetig differenzierbar abnehmende, Wandstärke und/oder radiale Dicke aufweist.

Description

Zahnrad, Maschine zum Herstellen eines Zahnrads und Verfahren zum Herstellen der Verzahnung eines Zahnrads
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Zahnrad, eine Maschine zum Herstellen eines Zahnrads und ein Verfahren zum Herstellen der Verzahnung eines Zahnrads.
Es ist allgemein bekannt, dass ein planverzahntes Rad auf eine Welle aufsteckbar ist und mittels einer Passfederverbindung drehfest mit der Welle verbindbar ist.
Insbesondere ist aus der DE 10 2005 024 455 A1 ist ein Kronenrad bekannt.
Zur Herstellung eines solchen Kronenrads werden Fräser verwendet, welche einen
Achsabstand zur Drehachse des Rades aufweisen, der größer ist als der Innendurchmesser der Verzahnung des Rads und ähnlich sind zu den auf den Internetseiten https://www.gloorag.ch/de/produkte/verzahnungswerkzeuge/profilwalzfraser/vhm- profilwaelzfraeser.html https://www.gloorag.ch/de/produkte/verzahnungswerkzeuge/kronradfraser/vhm- kron radf raeser. htm I gezeigten Fräsern.
Aus der DE 10 2004 062 379 B3 ist eine Zahnradpaarung aus Kronenrad und Ritzel bekannt. Aus der DE 100 13 785 A1 ist ein Getriebebaukasten bekannt. Aus der DE 43 09 559 A1 ist ein achsversetztes Winkelgetriebe bekannt.
Aus der DE 103 54 998 A1 ist eine kompakte Differentialanordnung bekannt. Aus der CH 108 531 A ist ein Fräsverfahren für Kegelräder bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen möglichst großen linearen
Verschiebefreiheitsgrad des Werkzeugs zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Zahnrad nach den in Anspruch 1 , bei der Maschine nach Anspruch 9 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst. Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Zahnrad sind, dass das Zahnrad eine
Planverzahnung aufweist, die einen ersten Radialabstandsbereich, insbesondere bezogen auf die Mittelachse und/oder Drehachse des Zahnrads, überdeckt, wobei das Zahnrad als Nabe ausgeführt ist und/oder eine mittig angeordnete Ausnehmung aufweist, insbesondere also hohl ausgeführt ist, so dass das Zahnrad auf eine Welle aufsteckbar ist, wobei das Zahnrad im ersten Radialabstandsbereich einen ersten axialen Bereich überdeckt, wobei das Zahnrad in einem zweiten Radialabstandsbereich einen zweiten axialen Bereich überdeckt, wobei der zweite Radialabstandsbereich radial vom ersten Radialabstandsbereich
beabstandet ist, wobei der zweite Radialabstandsbereich radial innerhalb des ersten Radialabstandsbereichs angeordnet ist, wobei der zweite axiale Bereich den ersten axialen Bereich umfasst oder zumindest mit dem ersten axialen Bereich überlappt wobei das Zahnrad im zweiten Radialabstandsbereich, insbesondere an einem Nabenhals des Zahnrads, eine in axialer Richtung, insbesondere also mit zunehmendem Abstand zur Planverzahnung abnehmende, insbesondere als Funktion der axialen Position glatt und/oder stetig differenzierbar abnehmende, Wandstärke und/oder radiale Dicke aufweist.
Von Vorteil ist dabei, dass ein möglichst großer linearer Verschiebefreiheitsgrad des
Werkzeugs erreichbar ist, da das Werkzeug bis an den Nabenhals des Zahnrades,
insbesondere an das Zahnrad im zweiten Radialabstandsbereich, heranführbar ist und somit in Richtung der Drehachse des Werkzeugs das Werkzeug entweder verschiebbar anordenbar oder das Werkzeug sehr lang ausführbar ist. Die konkave, also nach innen gewölbte
Ausführung des Nabenhalses des Zahnrades ermöglicht ein möglichst weites Verschieben des Werkzeugs oder ein möglichst langes Werkzeug. Denn die Einhüllende des Werkzeugs ist ein Zylinder, dessen Außenkante bereichsweise den Nabenhals berührt. Dadurch weist die Nabenform, bei optimaler Fräslänge, das Maximum an Nabenmaterial auf und führt somit zu einem stabileren Radkörper. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung überdeckt das Zahnrad in einem zwischen dem ersten und dem zweiten Radialabstandsbereich angeordneten Radialabstandsbereich einen kleineren axialen Bereich als im ersten und als im zweiten Radialabstandsbereich. Von Vorteil ist dabei, dass ein Freistich zwischen Planverzahnung und zweitem Radialabstandsbereich vorhanden ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die abnehmende Wandstärke oder radiale Dicke unabhängig von der Umfangsrichtung mit Ausnahme einer an der Innenseite des Zahnrades angeordneten Nut, insbesondere Passfedernut. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung als Rotationskörperbereich ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die abnehmende Wandstärke oder radiale Dicke derart ausgeführt, dass die Einhüllende eines die Planverzahnung herstellenden Werkzeugs, insbesondere Fräswerkzeugs, das Zahnrad berührt, insbesondere entlang der Außenkante der Einhüllenden. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache mathematische Bestimmung des Nabenhalses und somit dann auch eine einfache Herstellung ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Drehachse des Werkzeugs einen nicht verschwindenden Achsabstand zur Mittelachse und/oder Drehachse des Zahnrads auf, und/oder die Drehachse des Werkzeugs ist parallel zur Planverzahnung angeordnet und in einer nicht verschwindenden Achshöhe über der Planverzahnung, insbesondere über der Eingriffsebene der Planverzahnung mit dem Werkzeug. Von Vorteil ist dabei, dass das Werkzeug die
Planverzahnung seitlich überragt und somit auch bei hohem Achsabstand die gesamte Breite der Planverzahnung bearbeitbar ist, wobei hierzu das Werkzeug bis an den Nabenhals des Zahnrades heranreicht, dessen konkave Ausformung ein möglichst langes Werkzeug erlaubt, also ein genügend langes um die gesamte Breite der Planverzahnung bearbeitbar zu machen. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die abnehmende Wandstärke oder radiale Dicke derart ausgeführt, dass eine kreisförmige, Außenkante, insbesondere der Einhüllenden, das Zahnrad berührt, insbesondere unabhängig von dessen Drehstellung um seine Drehachse und/oder Mittelachse, wobei der Kreismittelpunkt der kreisförmigen Außenkante einen nicht verschwindenden Abstand, insbesondere den Achsabstand, zur Drehachse oder Mittelachse des Zahnrads aufweist, wobei der Kreismittelpunkt der kreisförmigen Außenkante einen nicht verschwindenden Abstand, insbesondere die Achshöhe, zur Planverzahnung, insbesondere zum Eingriffsbereich zwischen Werkzeug und Zahnrad, aufweist, wobei die Kreisform der Außenkante in einer Ebene angeordnet ist, deren Normalenrichtung die Drehachse des Werkzeugs ist oder parallel zur Drehachse des Werkzeugs ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass nur die Außenkante der Einhüllenden die Form des Nabenhalses, also des Zahnrads im zweiten Radialabstandsbereich, berührt und somit bestimmt. Somit ist eine einfache Herstellung ermöglicht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung gleicht die radial äußere Oberfläche des das Zahnrads im zweiten Radialabstandsbereich einem Bereich der Oberfläche eines Torusrotationskörpers, welcher durch Rotation eines Kreisbogenbereichs um die Rotationsachse des
Rotationskörpers erzeugbar ist, wobei die Rotationsachse die Mittelachse oder Drehachse des Zahnrads ist. Von Vorteil ist dabei, dass in guter Näherung ein Kreisbogen als Formgebung genügt und dieser dann unabhängig von der Umfangsrichtung um die Mittelachse des
Zahnrads herum unveränderlich ist. Somit ist der Kreisbogenbereich also das mathematische Schnittgebilde des Zahnrades mit einer Ebene, welche die Mittelachse oder Drehachse des Zahnrades enthält. Dieses Schnittgebildet ist unabhängig von der Drehstellung der Ebene.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Achsabstand zwischen der Drehachse des Werkzeugs und der Drehachse des Zahnrads kleiner als der Innenradius der Verzahnung des Rades, insbesondere also auf kleinerem Radialabstand angeordnet ist als die Verzahnung des Rades. Von Vorteil ist dabei, dass die Außenkante der Stirnseite der Einhüllenden des Werkzeugs während der Fräsbearbeitung der Verzahnung des Zahnrads bis an den
Nabenhals, also quase auf Berührung, heranfahrbar ist. somit ist eine optimierte Ausnutzung der Schneiden des Fräsers ermöglicht.
Wichtige Merkmale bei der Maschine zum Herstellen der Verzahnung eines obengenannten Zahnrads sind, dass das Werkzeug drehfest mit einer Welle verbunden ist, wobei das Werkzeug beabstandet ist von demjenigen Punkt, welcher auf der Drehachse der Welle angeordnet ist und den geringsten Abstand zur Mittelachse oder Drehachse des Zahnrads aufweist, wobei die Welle den Punkt umfasst. Von Vorteil ist dabei, dass die Welle beidseitig des Zahnrades lagerbar ist und somit hohe Querkräfte bei der Herstellung ableitbar sind.
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Herstellen der Verzahnung eines Zahnrads sind, dass das Zahnrad als Nabe, insbeosndere als hohle Nabe, ausgeführt ist, welche einen Nabenhals und eine Planverzahnung aufweist, insbesondere wobei der Nabenhals radial beabstandet ist von der Planverzahnung, wobei der Nabenhals sich mit zunehmendem Abstand, insbeosndere mit zunehmendem in axialer Richtung gemessenen Abstand, zur Planverzahnung derart verjüngt, wobei die Planverzahnung mit einem Arbeitsbereich, insbesondere Schneidbereich, eines Werkzeugs erzeugt wird, wobei ein in Richtung der Drehachse des Werkzeugs äußeres Ende, insbeosndere ein in Richtung der Drehachse des Werkzeugs äußerer Rand, des Arbeitsbereichs den Nabenhals, insbesondere unabhängig von dessen Drehstellung um seine Drehachse und/oder
Mittelachse, berührt, insbesondere linienhaft berührt, insbesondere wobei der äußere Rand kreisförmig ist, wobei der Schwerpunkt, insbesondere Kreismittelpunkt, des äußeren Randes einen nicht verschwindenden Abstand, insbesondere Achsabstand, zur Drehachse oder Mittelachse des Zahnrads aufweist, insbesondere wobei Abstand kleiner als der Innenradius der Planverzahnung ist, insbesondere kleiner als der kleinste Radialabstand der Planverzahnung, wobei der Schwerpunkt, insbesondere Kreismittelpunkt, des äußeren Randes einen nicht verschwindenden Abstand, insbesondere die Achshöhe, zur Planverzahnung, insbesondere zum Eingriffsbereich zwischen Werkzeug und Zahnrad, aufweist, wobei der äußere Rand in einer Ebene angeordnet ist, deren Normalenrichtung die Drehachse des Werkzeugs ist und/oder parallel zur Drehachse des Werkzeugs ausgerichtet ist.
Von Vorteil ist dabei, dass das Werkzeug so weit zum Nabenhals heranbringbar ist, dass es diesen Nabenhals während der Herstellung der Planverzahnung, beispielsweise durch Fräsen, berührt. Somit ist der Arbeitsbereich, also der Schneidbereich eines Fräsers, möglichst gut ausnutzbar und eine hohe Standzeit erreichbar. Der äußere Rand ist der in Richtung der Drehachse des Werkzeugs gesehene Rand des Arbeitsbereichs des Werkzeugs. Da das Werkzeug gedreht wird, ist der äußere Rand das Ende der Einhüllenden des Arbeitsbereichs des gedrehten Werkzeugs.
Dabei wird unter Berühren auch das Einhalten eines Sicherheitsabstandes, insbesondere von beispielsweise weniger als fünf Zehntel eines Millimeters verstanden. Der Sicherheitsabstand ist dann aber entlang des linienhaften Berührberiechs konstant, wenn dieser
Sicherheitsabstand parallel zur Drehachse des Werkzeugs gemessen wird. Somit wird also ein maximales Ausnutzen der Arbeitsfläche des Fräsers ermöglicht. Der Nabenhals ist bei erfindungsgemäßer Ausführung infolge der Formgebung sehr steif ausführbar und die
Standzeit des Fräser ist hoch. Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Herstellen der Verzahnung eines Zahnrads sind, dass das Zahnrad als Nabe, insbeosndere als hohle Nabe, ausgeführt ist, welche einen Nabenhals und eine Planverzahnung aufweist, insbesondere wobei der Nabenhals radial beabstandet sit von der Planverzahnung, wobei der Nabenhals sich mit zunehmendem Abstand, insbeosndere mit zunehmendem in axialer Richtung gemessenen Abstand, zur Planverzahnung derart verjüngt, dass eine, insebsondere stirnseitige, kreisförmige Außenkante der Einhüllenden eines oder des die Planverzahnung herstellenden Werkzeugs, insbesondere Fräswerkzeugs, den
Nabenhals, insbesondere unabhängig von dessen Drehstellung um seine Drehachse und/oder Mittelachse, berührt, insbesondere linienhaft berührt, wobei der Kreismittelpunkt der kreisförmigen Außenkante einen nicht verschwindenden
Abstand, insbesondere Achsabstand, zur Drehachse oder Mittelachse des Zahnrads aufweist, insbesondere wobei Abstand kleiner als der Innenradius der Planverzahnung ist, insbesondere kleiner als der kleinste Radialabstand der Planverzahnung, wobei der Kreismittelpunkt der kreisförmigen Außenkante einen nicht verschwindenden Abstand, insbesondere die Achshöhe, zur Planverzahnung, insbesondere zum Eingriffsbereich zwischen Werkzeug und Zahnrad, aufweist, wobei die Kreisform der Außenkante in einer Ebene angeordnet ist, deren Normalenrichtung die Drehachse des Werkzeugs ist oder parallel zur Drehachse des Werkzeugs ausgerichtet ist.
Von Vorteil ist dabei, dass das Werkzeug so weit zum Nabenhals heranbringbar ist, dass es diesen Nabenhals während der Herstellung der Planverzahnung, beispielsweise durch Fräsen, berührt.
Dabei wird unter Berühren auch das Einhalten eines Sicherheitsabstandes, insbesondere von beispielsweise weniger als fünf Zehntel eines Millimeters verstanden. Der Sicherheitsabstand ist dann aber entlang des linienhaften Berührberiechs konstant, wenn dieser
Sicherheitsabstand parallel zur Drehachse des Werkzeugs gemessen wird. Somit wird also ein maximales Ausnutzen der Arbeitsfläche des Fräsers ermöglicht. Der Nabenhals ist bei erfindungsgemäßer Ausführung infolge der Formgebung sehr steif ausführbar und die Standzeit des Fräser ist hoch. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen
Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der Figur 1 ist schematisch ein Rad 5 dargestellt mit einem bearbeitenden Werkzeug 1 , wobei die Einhüllenden der Verzahnung des Rads 5 und des Werkzeugs 1 anstatt der Verzahnungen selbst dargestellt sind.
In der Figur 2 ist das Werkzeug 1 im Eingriff dargestellt mit dem angeschnitten dargestellten Rad 5, so dass die konkave Wölbung des Nabenhalses 3 des Zahnrades gut erkennbar ist.
In der Figur 3 ist das Werkzeug 1 im Eingriff dargestellt mit dem Zahnrad 5.
Wie in den Figuren gezeigt., ist das Werkzeug, insbesondere ein Fräswerkzeug, drehfest mit der Welle 2 verbunden. Das bearbeitete Rad 5 ist als Nabe ausgeführt und weist einen Nabenhals 3 auf, der sich in seinem Endberiech in axialer Richtung verengt.
Radial beabstandet vom Nabenhals 3 weist das Rad 5 eine Planverzahnung 4 auf. Diese ist vorzugsweise eine Spiroplanverzahnung.
Die Einhüllende des Werkzeugs 1 ist ein Zylinder. Die gedachte Achse des Werkzeugs 1 und der Welle 2 weist einen Achsabstand a auf zur Mittelachse des Rads 5 und weist eine Achshöhe h zur Eingriffsebene der Planverzahnung 4 des Rads 5 auf.
Die sich verjüngende Kontur des Nabenhalses 3 ist eine konkave Ausformung, welche durch die Einhüllende des Werkzeugs 1 bestimmt ist.
Das Rad 5 ist hohl ausgeführt, so dass das Rad 5 auf eine Welle aufsteckbar ist und mittels Passfederverbindung drehfest mit dieser Welle verbindbar ist. Hierzu weist das Rad 5 an der Innenwand des Nabenhalses 3 eine Passfedernut auf, die sich in axialer Richtung erstreckt.
Die Planverzahnung des Rades 5 überdeckt einen ersten Radialabstandsbereich. Das Rad 5 überdeckt in diesem ersten Radialabstandsbereich einen ersten axialen Bereich.
Der Bereich des Nabenhalses samt der Innenwand ist in einem zweiten
Radialabstandsbereich angeordnet, welcher vom ersten Radialabstandsbereich radial beabstandet ist und einen zweiten axialen Beriech in axialer Richtung überdeckt, welcher den ersten axialen Beriech umfasst.
Das Rad 5 weist im zwischen dem ersten und zweiten Radialabstandsbereich angeordneten Radialabstandsbereich eine axiale Verengung auf. Also ist dort das Rad 5 axial weniger ausgedehnt als im ersten Radialabstandsbereich und als im zweiten Radialabstandsbereich.
Die Planverzahnung und der Bereich des Nabenhalses ragen über diesen verengten Bereich axial hervor.
Die Einhüllende, also einhüllende Fläche, des Werkzeugs 1 ist die Oberfläche des bei Drehung des Werkzeugs 1 um seine Drehachse benötigten und/oder überdeckten
Raumbereichs. Dieser Raumbereich ist ein Rotationskörper, insbesondere Zylinder. Somit ist die Einhüllende die zugehörige Zylinderoberfläche.
Bei der Bearbeitung der Verzahnung ragt das Werkzeug 1 zum Nabenhals 3 hin. Die verjüngende Form des Nabenhalses 3 ist durch die kreisförmige Außenkante des Zylinders bestimmt. Dabei ist bei Berührung der Außenkante am Nabenhals die Kontur des
Nabenhalses erzwungen.
Auf diese Weise ist es dem Werkzeug 1 erlaubt, möglichst nahe an den Nabenhals heranzukommen. Eine bessere Ausnutzung des Werkzeugs 1 bei maximalem Materialerhalt der Nabe ist ermöglicht.
Die Drehachse des Werkzeugs 1 ist senkrecht zur Drehachse 8 ausgeführt.
Der Nabenhals 3 ragt über die Planverzahnung 4 in axialer Richtung hervor. Somit begrenzt er den linearen Freiheitsgrad des Werkzeugs 1 , also die Verschiebung des Werkzeugs 1 in Richtung seiner Drehachse. Hierzu ist die Form des Nabenhalses 3 bestimmt durch die Einhüllende, insbesondere deren kreisförmigen Außenkante. Die weiteren, die Form des Nabenhalses 3 bestimmenden Parameter sind der Achsabstand zwischen Drehachse des Werkzeugs 1 und Drehachse des Rads 5, die Achshöhe zwischen Drehachse des Werkzeugs 1 und Eingriffsebene, die Länge des Werkzeugs 1 und der Durchmesser der Einhüllenden des Werkzeugs, also des Zylinders.
Auf diese Weise ist der Nabenhals mit einer konkaven Form ausgeführt. Dabei verjüngt sich die Wandstärke des Rads 5, insbesondere des Nabenhalses 3, in axialer Richtung mit zunehmendem Abstand zur Planverzahnung 4 zunehmend. Die Wandstärke des hohlen Rads 5 nimmt also in dieser Richtung mit zunehmendem Abstand zur Planverzahnung 4 immer mehr ab. Dabei stellt die Nabenform immer dasjenige Maximum des Nabenmaterials dar, welches bei der jeweiligen optimalen Fräsposition möglich ist.
Die Planverzahnung 4 ist vorzugsweise als Spiroplanverzahnung ausgeführt. Dabei verlaufen die Zähne der Planverzahnung 4 bogenförmig, also mit zunehmendem Radialabstand zunehmend in Umfangsrichtung. Das Werkzeug 1 ist einem zur Spiroplanverzahnung passenden Ritzel entsprechend ausgeführt.
Bezugszeichenliste
1 Werkzeug, insbesondere Fräswerkzeug 2 Welle
3 Nabenhals
4 Planverzahnung
5 Rad

Claims

Patentansprüche: I . Zahnrad, wobei das Zahnrad eine Planverzahnung aufweist, die einen ersten Radialabstandsbereich, insbesondere bezogen auf die Mittelachse und/oder Drehachse des Zahnrads, überdeckt, wobei das Zahnrad als Nabe ausgeführt ist und/oder eine mittig angeordnete Ausnehmung aufweist, insbesondere also hohl ausgeführt ist, so dass das Zahnrad auf eine Welle aufsteckbar ist, wobei das Zahnrad im ersten Radialabstandsbereich einen ersten axialen Bereich überdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad in einem zweiten Radialabstandsbereich einen zweiten axialen Bereich überdeckt, wobei der zweite Radialabstandsbereich radial vom ersten Radialabstandsbereich
beabstandet ist, wobei der zweite Radialabstandsbereich radial innerhalb des ersten Radialabstandsbereichs angeordnet ist, wobei der zweite axiale Bereich den ersten axialen Bereich umfasst oder zumindest mit dem ersten axialen Bereich überlappt wobei das Zahnrad im zweiten Radialabstandsbereich, insbesondere an einem Nabenhals des Zahnrads, eine in axialer Richtung, insbesondere also mit zunehmendem Abstand zur Planverzahnung abnehmende, insbesondere als Funktion der axialen Position glatt und/oder stetig differenzierbar abnehmende, Wandstärke und/oder radiale Dicke aufweist.
2. Zahnrad nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Zahnrad in einem zwischen dem ersten und dem zweiten Radialabstandsbereich angeordneten Radialabstandsbereich einen kleineren axialen Bereich überdeckt als im ersten und als im zweiten Radialabstandsbereich.
3. Zahnrad nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die abnehmende Wandstärke oder radiale Dicke unabhängig von der Umfangsrichtung ist mit Ausnahme einer an der Innenseite des Zahnrades angeordneten Nut, insbesondere
Passfedernut.
4. Zahnrad nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die abnehmende Wandstärke oder radiale Dicke derart ausgeführt ist, dass die Einhüllende eines die Planverzahnung herstellenden Werkzeugs, insbesondere Fräswerkzeugs, das Zahnrad berührt, insbesondere entlang der Außenkante der Einhüllenden.
5. Zahnrad nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Drehachse des Werkzeugs einen nicht verschwindenden Achsabstand zur Mittelachse und/oder Drehachse des Zahnrads aufweist und/oder dass die Drehachse des Werkzeugs parallel zur Planverzahnung angeordnet ist und die Drehachse in einer nicht verschwindenden Achshöhe über der Planverzahnung, insbesondere über der Eingriffsebene der Planverzahnung mit dem Werkzeug 1 , angeordnet ist.
6. Zahnrad nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die abnehmende Wandstärke oder radiale Dicke derart ausgeführt ist, dass, insbesondere bei der Herstellung des Zahnrads mit einem Werkzeug, eine kreisförmige, Außenkante, insbesondere der Einhüllenden eines oder des die Planverzahnung herstellenden Werkzeugs, insbesondere Fräswerkzeugs, das Zahnrad berührt, insbesondere unabhängig von dessen Drehstellung um seine Drehachse und/oder Mittelachse, wobei der Kreismittelpunkt der kreisförmigen Außenkante einen nicht verschwindenden Abstand, insbesondere den Achsabstand, zur Drehachse oder Mittelachse des Zahnrads aufweist, wobei der Kreismittelpunkt der kreisförmigen Außenkante einen nicht verschwindenden Abstand, insbesondere die Achshöhe, zur Planverzahnung, insbesondere zum Eingriffsbereich zwischen Werkzeug und Zahnrad, aufweist, wobei die Kreisform der Außenkante in einer Ebene angeordnet ist, deren Normalenrichtung die Drehachse des Werkzeugs ist oder parallel zur Drehachse des Werkzeugs ausgerichtet ist.
7. Zahnrad nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die radial äußere Oberfläche des das Zahnrads im zweiten Radialabstandsbereich einem Bereich der Oberfläche eines Rotationskörpers gleicht, welcher durch Rotation eines
Kreisbogenbereichs um die Rotationsachse des Rotationskörpers erzeugbar ist, wobei die Rotationsachse die Mittelachse oder Drehachse des Zahnrads ist.
8. Zahnrad nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Achsabstand zwischen der Drehachse des Werkzeugs und der Drehachse des Zahnrads kleiner ist als der Innenradius der Verzahnung des Rades, insbesondere also auf kleinerem Radialabstand angeordnet ist als die Verzahnung des Rades.
9. Maschine zum Herstellen der Verzahnung eines Zahnrads nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Werkzeug drehfest mit einer Welle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug beabstandet ist von demjenigen Punkt, welcher auf der Drehachse der Welle angeordnet ist und den geringsten Abstand zur Mittelachse oder Drehachse des Zahnrads aufweist, wobei die Welle den Punkt umfasst.
10. Verfahren zum Herstellen der Verzahnung eines Zahnrads, insebsondere nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad als Nabe, insbeosndere als hohle Nabe, ausgeführt ist, welche einen Nabenhals und eine Planverzahnung aufweist, insbesondere wobei der Nabenhals radial beabstandet ist von der Planverzahnung, wobei der Nabenhals sich mit zunehmendem Abstand, insbeosndere mit zunehmendem in axialer Richtung gemessenen Abstand, zur Planverzahnung derart verjüngt, wobei die Planverzahnung mit einem Arbeitsbereich, insbesondere Schneidbereich, eines Werkzeugs erzeugt wird, wobei ein in Richtung der Drehachse des Werkzeugs äußeres Ende, insbeosndere ein in
Richtung der Drehachse des Werkzeugs äußerer Rand, des Arbeitsbereichs den Nabenhals, insbesondere unabhängig von dessen Drehstellung um seine Drehachse und/oder
Mittelachse, berührt, insbesondere linienhaft berührt, insbesondere wobei der äußere Rand kreisförmig ist, wobei der Schwerpunkt, insbesondere Kreismittelpunkt, des äußeren Randes einen nicht verschwindenden Abstand, insbesondere Achsabstand, zur Drehachse oder Mittelachse des Zahnrads aufweist, insbesondere wobei Abstand kleiner als der Innenradius der Planverzahnung ist, insbesondere kleiner als der kleinste Radialabstand der Planverzahnung, wobei der Schwerpunkt, insbesondere Kreismittelpunkt, des äußeren Randes einen nicht verschwindenden Abstand, insbesondere die Achshöhe, zur Planverzahnung, insbesondere zum Eingriffsbereich zwischen Werkzeug und Zahnrad, aufweist, wobei der äußere Rand in einer Ebene angeordnet ist, deren Normalenrichtung die Drehachse des Werkzeugs ist und/oder parallel zur Drehachse des Werkzeugs ausgerichtet ist.
1 1 . Verfahren zum Herstellen der Verzahnung eines Zahnrads, insebsondere nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad als Nabe, insbeosndere als hohle Nabe, ausgeführt ist, welche einen Nabenhals und eine Planverzahnung aufweist, insbesondere wobei der Nabenhals radial beabstandet sit von der Planverzahnung, wobei der Nabenhals sich mit zunehmendem Abstand, insbeosndere mit zunehmendem in axialer Richtung gemessenen Abstand, zur Planverzahnung derart verjüngt, dass eine, insbesondere stirnseitige, kreisförmige Außenkante der Einhüllenden eines oder des die Planverzahnung herstellenden Werkzeugs, insbesondere Fräswerkzeugs, den
Nabenhals, insbesondere unabhängig von dessen Drehstellung um seine Drehachse und/oder Mittelachse, berührt, insbesondere linienhaft berührt, wobei der Kreismittelpunkt der kreisförmigen Außenkante einen nicht verschwindenden
Abstand, insbesondere Achsabstand, zur Drehachse oder Mittelachse des Zahnrads aufweist, insbesondere wobei Abstand kleiner als der Innenradius der Planverzahnung ist, insbesondere kleiner als der kleinste Radialabstand der Planverzahnung, wobei der Kreismittelpunkt der kreisförmigen Außenkante einen nicht verschwindenden Abstand, insbesondere die Achshöhe, zur Planverzahnung, insbesondere zum Eingriffsbereich zwischen Werkzeug und Zahnrad, aufweist, wobei die Kreisform der Außenkante in einer Ebene angeordnet ist, deren Normalenrichtung die Drehachse des Werkzeugs ist oder parallel zur Drehachse des Werkzeugs ausgerichtet ist.
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