WO2019110229A1 - Abschnittsweise breitenkorrektur - Google Patents

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WO2019110229A1
WO2019110229A1 PCT/EP2018/080426 EP2018080426W WO2019110229A1 WO 2019110229 A1 WO2019110229 A1 WO 2019110229A1 EP 2018080426 W EP2018080426 W EP 2018080426W WO 2019110229 A1 WO2019110229 A1 WO 2019110229A1
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WO
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section
tooth flank
tooth
correction
groove
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PCT/EP2018/080426
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English (en)
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Inventor
Dirk Leimann
Erwin Van Eyndhoven
Bert Beirinckx
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
Zf Wind Power Antwerpen N.V.
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/08—Profiling
    • F16H55/0886—Profiling with corrections along the width, e.g. flank width crowning for better load distribution
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H—GEARING
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    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/08—Profiling
    • F16H2055/086—Silent gear profiles

Definitions

  • the invention relates to a tooth flank according to the preamble of claim 1.
  • the corrections can not be carried out in such a way that an optimal result is achieved at each point of a tooth flank. Rather, the corrections are a compromise solution.
  • the invention has for its object to improve the properties of a tooth flank.
  • the carrying capacity and the noise behavior should be improved.
  • the tooth flank has a first section and a second section.
  • a latitude correction different from a latitudinal correction applied in the second section is used in the first section.
  • a uniform, non-varying width correction is preferably used in each case within the first section and within the second section.
  • the applied width corrections can now be individually adapted to the circumstances prevailing in the respective section. In particular, it is possible to separately consider the deformations occurring in the first section and in the second section with the respective width correction applied.
  • the width correction of a tooth flank also called flank line correction, is described in the ISO 21771 standard.
  • flank line correction a deviation from a previously determined edge geometry is determined in a targeted manner.
  • the flank geometry represents approximately an involute profile.
  • the tooth flank is preferably the tooth flank of a spur gear.
  • the invention When used in a planetary gear, the invention makes it possible to compensate for load-induced deformations of the planet pins.
  • the planetary gears are provided with tooth flanks according to the invention.
  • the width corrections are skew angle corrections. Accordingly, a skew angle correction applied in the first section differs from a skew angle correction applied in the second section. Helix angle corrections are in H. Linke "spur gear teeth; Calculation, Materials, Production "(Hansa, 1996).
  • the crowning of the tooth flank is subjected to a correction.
  • a correction of the crowning applied in the first section thus differs from a correction of the crowning applied in the second section.
  • the production of the first section requires a tool outlet around the first section.
  • the production of the second section requires a tool inlet and outlet around the second section.
  • the tool inlet and outlet must not protrude into the other section.
  • a groove is proposed, which between the first Ab- cut and the second section runs.
  • the first section and the second section adjoin the groove according to further development.
  • the groove serves as a tool inlet and outlet.
  • first section and the second section can also adjoin one another directly in an alternative preferred development.
  • a common boundary line runs between the first section and the second section instead of the groove.
  • the groove or the boundary line of the first section and the second section preferably run in the profile direction of the tooth flank. Further preferred are a groove and a boundary line which completely surrounds the tooth flank, i. from a first edge to a second edge of the tooth flank.
  • the first edge is preferably a radially inner edge of the tooth flank
  • the second edge is a radially outer edge.
  • the tooth flank merges into a tooth root. Accordingly, the tooth flank merges into a tooth tip along the radially outer edge.
  • the entire first section and / or the entire second section may each extend between the tooth head and the tooth root or between the radially outer edge and the radially inner edge.
  • Fig. 2 is a width correction.
  • a planetary gear 101 is shown, which is rotatably supported by means of two bearings 103 on a planet shaft 105.
  • the planetary pin 105 is fixed in the cheeks of a planetary carrier 107. When loaded, the assembly deforms. The cheeks of the planet carrier 107 move relative to each other, and the planetary pin 105 makes a so-called S-stroke.
  • the tooth flanks 109 of the planetary gear 101 therefore each have a first groove 111 and a second groove 113.
  • the first groove 111 extends between a first portion 115 and a second portion 117 of the tooth flank 109. Between the second portion 117 and a third portion 119 extends the second groove 113.
  • the grooves 111, 113 allow for each section 115, 117, 119 a different width correction.
  • the respective applied width correction is shown in FIG.
  • the illustrated course of the angle correction and the crowning is characterized in that the corresponding function between each two of the three sections 115, 117, 119 has a kink, that is not continuously differentiable.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zahnflanke (109) mit einem ersten Abschnitt (115) und einem zweiten Abschnitt (117). Eine in dem ersten Abschnitt (115) angewandte Breitenkorrektur unterscheidet sich von einer in dem zweiten Abschnitt (117) angewandten Breitenkorrektur.

Description

Abschnittsweise Breiten korrektur
Die Erfindung betrifft eine Zahnflanke nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 .
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Zahnflanken mit einer Breitenkorrektur zu versehen. Dies dient dem Ausgleich von Verformungen. Die Korrekturen werden durchgeführt, um die Tragfähigkeit und das Geräuschverhalten der Verzahnung zu verbessern.
Allerdings lassen sich die Korrekturen nicht so durchführen, dass an jeder Stelle einer Zahnflanke ein optimales Ergebnis erzielt wird. Vielmehr handelt es sich bei den Korrekturen um eine Kompromisslösung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Eigenschaften einer Zahnflanke zu verbessern. Insbesondere sollten die Tragfähigkeit und das Geräuschverhalten verbessert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Zahnflanke nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die Zahnflanke weist einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf. Erfindungsgemäß wird in dem ersten Abschnitt eine Breitenkorrektur angewandt, die sich von einer Breitenkorrektur unterscheidet, die in dem zweiten Abschnitt angewandt wird. Dabei wird bevorzugt innerhalb des ersten Abschnitts und innerhalb des zweiten Abschnitts jeweils durchgängig eine einheitliche, nicht variierende Breitenkorrektur angewandt.
Die angewandten Breitenkorrekturen lassen sich nun den in dem jeweiligen Abschnitt herrschenden Gegebenheiten individuell anpassen. Insbesondere ist es möglich, die in dem ersten Abschnitt und in dem zweiten Abschnitt auftretenden Verformungen mit der jeweils angewandten Breitenkorrektur gesondert zu berücksichtigen. Die Breitenkorrektur einer Zahnflanke, auch Flankenlinienkorrektur genannt, ist in der Norm ISO 21771 beschrieben. Bei einer Breitenkorrektur wird gezielt eine Abweichung von einer zuvor ermittelten Flankengeometrie bestimmt. Die Flankengeometrie stellt etwa ein Evolventenprofil dar.
Bevorzugt handelt es sich bei der Zahnflanke um die Zahnflanke eines Stirnrads.
Bei Verwendung in einem Planetengetriebe ermöglicht es die Erfindung, lastbedingte Verformungen der Planetenbolzen auszugleichen. Die Planetenräder werden dazu mit erfindungsgemäßen Zahnflanken versehen.
In einer bevorzugten Weiterbildung handelt es sich bei den Breitenkorrekturen um Schrägungswinkelkorrekturen. Entsprechend unterscheidet sich eine in dem ersten Abschnitt angewandte Schrägungswinkelkorrektur von einer in dem zweiten Abschnitt angewandten Schrägungswinkelkorrektur. Schrägungswinkelkorrekturen sind in H. Linke„Stirnradverzahnung; Berechnung, Werkstoffe, Fertigung“ (Hansa, 1996) näher beschrieben.
Alternativ oder zusätzlich wird in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung die Balligkeit der Zahnflanke einer Korrektur unterzogen. Eine in dem ersten Abschnitt angewandte Korrektur der Balligkeit unterscheidet sich also von einer in dem zweiten Abschnitt angewandten Korrektur der Balligkeit.
Bei der Fertigung unterschiedlicher Breiten korrekturen kann es zu Problemen kommen, da unterschiedliche Breitenkorrekturen abschnittsweise gefertigt werden müssen. Vorliegend müssen der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt aufgrund der abweichenden Breitenkorrektur in verschiedenen Schritten gefertigt werden.
Die Fertigung des ersten Abschnitts bedingt einen Werkzeugauslauf um den ersten Abschnitt herum. Ebenso bedingt die Fertigung des zweiten Abschnitts einen Werkzeugein- und auslauf um den zweiten Abschnitt herum. Der Werkzeugein- und aus- lauf darf aber nicht in dem jeweils anderen Abschnitt hineinragen. In einer bevorzugten Weiterbildung wird daher eine Nut vorgeschlagen, die zwischen dem ersten Ab- schnitt und dem zweiten Abschnitt verläuft. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt grenzen weiterbildungsgemäß an die Nut an. Die Nut dient als Werkzeugein- und auslauf.
Sind geeignete Fertigungsverfahren verfügbar, können der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt in einer alternativ bevorzugten Weiterbildung auch unmittelbar aneinander angrenzen. In diesem Fall verläuft zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt anstelle der Nut eine gemeinsame Begrenzungslinie.
Die Nut bzw. die Begrenzungslinie des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts verlaufen vorzugsweise in Profilrichtung der Zahnflanke. Weiterhin bevorzugt werden eine Nut und ein Begrenzungslinie, welche die Zahnflanke vollständig, d.h. von einem ersten Rand zu einem zweiten Rand der zahnflanke durchlaufen. Bei dem ersten Rand handelt es sich vorzugsweise um einen radial inneren Rand der Zahnflanke, bei dem zweiten Rand um einen radial äußere Rand. Entlang des radial inneren Rands geht die Zahnflanke in einen Zahnfuß über. Entsprechend geht die Zahnflanke entlang des radial äußeren Rands in einen Zahnkopf über.
Insbesondere können der gesamte erste Abschnitt und/oder der gesamte zweite Abschnitt sich in einer bevorzugten Weiterbildung jeweils zwischen dem Zahnkopf und dem Zahnfuß bzw. zwischen dem radial äußeren Rand und dem radial inneren Rand erstrecken.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.
Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer Planetenstufe; und
Fig. 2 eine Breitenkorrektur.
In Fig. 1 ist ein Planetenrad 101 dargestellt, das mittels zweier Lager 103 drehbar auf einem Planetenbolzen 105 gelagert ist. Der Planetenbolzen 105 ist in den Wangen eines Planetenträgers 107 fixiert. Bei Belastung verformt sich die Anordnung. Die Wangen des Planetenträgers 107 verschieben sich relativ zueinander, und der Planetenbolzen 105 vollzieht einen sogenannten S-Schlag.
Derartige Verformungen lassen sich mittels einer konstanten Breitenkorrektur nur unzureichend ausgleichen. Die Zahnflanken 109 des Planetenrads 101 weisen daher jeweils eine erste Nut 111 und eine zweite Nut 113 auf. Die erste Nut 111 verläuft zwischen einem ersten Abschnitt 115 und einem zweiten Abschnitt 117 der Zahnflanke 109. Zwischen dem zweiten Abschnitt 117 und einem dritten Abschnitt 119 verläuft die zweite Nut 113. Die Nuten 111 , 113 ermöglichen für jeden Abschnitt 115, 117, 119 eine unterschiedliche Breitenkorrektur.
Die jeweils angewandte Breiten korrektur ist in Fig. 2 dargestellt. Der eingezeichnete Verlauf der Winkelkorrektur und der Balligkeit ist dadurch charakterisiert, dass die entsprechende Funktion zwischen jeweils zweien der drei Abschnitte 115, 117, 119 einen Knick aufweist, d.h. nicht stetig differenzierbar ist.
Bezuqszeichen Planetenrad
Lager
Planetenbolzen
Planetenträger
Zahnflanke
erste Nut
zweite Nut
erster Abschnitt der Zahnflanke zweiter Abschnitt der Zahnflanke dritter Abschnitt der Zahnflanke

Claims

Patentansprüche
1. Zahnflanke (109) mit einem ersten Abschnitt (115) und einem zweiten Abschnitt (117); dadurch gekennzeichnet, dass
eine in dem ersten Abschnitt (115) angewandte Breiten korrektur sich von einer in dem zweiten Abschnitt (117) angewandten Breitenkorrektur unterscheidet.
2. Zahnflanke (109) nach Anspruch 1 ; dadurch gekennzeichnet, dass
eine in dem ersten Abschnitt (115) angewandte Schrägungswinkelkorrektur sich von einer in dem zweiten Abschnitt (117) angewandten Schrägungswinkelkorrektur unterscheidet.
3. Zahnflanke (109) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass
eine in dem ersten Abschnitt (115) angewandte Korrektur der Balligkeit sich von einer in dem zweiten Abschnitt (117) angewandten Korrektur der Balligkeit unterscheidet.
4. Zahnflanke (109) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; gekennzeichnet durch
mindestens eine Nut (111 ); wobei
der erste Abschnitt (115) und der zweite Abschnitt (117) auf unterschiedlichen Seiten an die Nut (111 ) angrenzen.
5. Zahnflanke (109) nach einem der Ansprüche 1 bis 3; dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Abschnitt (115) und der zweite Abschnitt (117) unmittelbar aneinander angrenzen.
6. Zahnflanke (109) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Abschnitt (115) und/oder der zweite Abschnitt (117) sich jeweils zwischen dem Zahnkopf und dem Zahnfuß eines Zahns erstrecken.
PCT/EP2018/080426 2017-12-06 2018-11-07 Abschnittsweise breitenkorrektur WO2019110229A1 (de)

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