CH304481A - Verfahren zur Kraftübertragung und Zahnradpaar zur Durchführung dieses Verfahrens. - Google Patents

Description

  Verfahren zur     Kraftübertragung    und Zahnradpaar zur Durchführung dieses Verfahrens.    Um bei Zahnrädern die besonders an deren  Endpartien auftretende Ermüdung der Zähne  und die Geräuschbildung möglichst zu ver  meiden, ist es bekanntlich vorteilhaft, die Be  lastung der Zähne eines Zahnradpaares von  seiner Mittelebene aus nach den Endpartien  hin abnehmen zu lassen, derart, dass die Zähne  an den Endpartien     beträchtlich    weniger tra  gen als in der Mittelpartie. Um dies zu er  reichen, werden die Zähne oft gegen die     End-          partien    der Räder hin verjüngt, das heisst  sie werden in den     Endpartien    dünner gemacht  als in der Mittelpartie.

   Diese Verjüngung der  Zähne erfolgt, nachdem die Verzahnung in  üblicher Weise geschnitten worden ist, ent  weder von Hand oder maschinell auf beson  deren Werkzeugmaschinen. Jede solche zu  sätzliche Nacharbeit - verlängert und ver  teuert aber die     Herstellung    der Zahnräder.  



  Die Erfindung betrifft nun ein Verfah  ren zur Kraftübertragung und ist dadurch ge  kennzeichnet, dass die Kraftübertragung mit  tels eines     Stirnzahnradpaares    erfolgt, von des  sen Zahnkränzen mindestens der eine in der  Mittelpartie einen grösseren Durchmesser auf  weist als an den Endpartien, derart, dass die  Mittelpartie der Zahnkränze stärker belastet  wird als die     Endpartien.     



  Ein ebenfalls Gegenstand der Erfindung  bildendes und zur Durchführung des beschrie  benen Verfahrens geeignetes     Stirnzahnradpaar     ist gekennzeichnet durch eine solche Ausbil  dung, dass es eine Kraftübertragung ermög  licht, bei welcher der     Zahnkranz    mindestens    des einen Zahnrades in der Mittelpartie einen     -,     grösseren Durchmesser aufweist als an den  Endpartien.  



  In den beigelegten     .Zeichnungen    sind in den       Fig.    1 bis 7 verschiedene Ausführungsbeispiele  des erfindungsgemässen Zahnradpaares darge  stellt; an Hand dieser Zeichnungen     wird    auch  das Verfahren nach der Erfindung zur Kraft  übertragung mittels eines solchen Zahnrad  paares beispielsweise erläutert. In allen Fi  guren sind, soweit möglich, für gleiche Teile  gleiche Hinweisziffern     verwendet.     



  Die vorgenannten Durchmesserverhältnisse  können beim einen oder andern oder beiden  Zahnrädern permanent oder nur während des  Betriebes vorliegen.  



  Die     Fig.    1 zeigt ein aus dem Zahnkranz 1  und dem Radkörper 2 bestehendes Stirnzahn  rad, das auf die Welle 3 aufgesetzt ist. Der  über den     Zahnköpfen    gemessene Aussendurch  messer c des Zahnkranzes ist     in.    der Mittel  partie     .des        Rades,    dessen     Mittelebene    durch den  Strich     a    angedeutet ist, grösser als der eben  falls über den     Zahnköpfen    gemessene Durch  messer d an den Endpartien in der Nähe der  beiden Stirnebenen b,     b.    Der verzahnte Teil  des Zahnrades weist also eine Tonnenform auf,  was zur Folge hat,

   dass die Zähne in der  Mittelpartie beidseits der Mittelebene mehr  belastet werden als an ihren Enden in der  Nähe der     Stirnebenen.    Die Grössenordnung  der Verformung des Zahnkranzes liegt zwi  schen 0,02 und 0,1 mm, und sie ist bei     Evol-          ventenverzahnung    zulässig.      Bei der Herstellung des beschriebenen  Zahnrades wird beispielsweise so verfahren,  dass der Zahnkranz 1 für sich in üblicher  Weise hergestellt wird, nämlich mit zylindri  scher Bohrung und mit ebensolcher Verzah  nung.

   Der Radkörper 2 wird hingegen so       geformt,    dass sein Durchmesser in der Mittel  partie beidseits der Mittelebene grösser ist als  die Bohrung des     Zahnkranzes.    Beim Auf  schrumpfen     wird    daher der Zahnkranz 1 in  folge des stärkeren Sehrumpfes in der Mittel  partie mehr     aufgeweitet    als an den beiden  Stirnseiten,

   wodurch auch er in die     ge-          wünschte    Tonnenform gebracht     wird.    Die an  den Stirnseiten des Zahnrades gegen dessen  Drehachse hin verlaufenden Zähne tragen  also in ihrer Mittelpartie stärker als an ihren       Enden.        Das        Schrumpfmass        kann        beim     des Zahnkranzes auf den Rad  körper übrigens so gewählt werden, dass die  Schrumpfspannung gegen die Stirnseiten des  Radkörpers hin geringer ist als in der Mitte,  derart, dass hohe Kantenpressungen vermie  den werden.  



  Die     Fig.    2 zeigt ein Zahnrad eines erfin  dungsgemässen- Radpaares mit einem Zahn  kranz 1, der auf einen leichteren Radkörper 2  aufgeschrumpft ist. Mit 3 ist wieder die Welle  bezeichnet. Der Radkörper 2 ist an seinem       Ausseniunfang    weniger breit als der Zahn  kranz 1, so dass dieser beiderseits gleich  mässig über jenen vorsteht. Beim Aufschrump  fen wird also die Mittelpartie des Zahnkranzes  1 mehr in radialer Richtung nach aussen ge  drückt als die überhängenden Teile desselben  an seinen Stirnseiten. Dadurch wird der       Zahnkranz    beim Aufschrumpfen nachträglich  so verformt, dass die Zähne in seiner     Mittel-          ,partie    stärker tragen als an seinen Endpartien.

    Damit an den Stirnseiten des Radkörpers 2  keine zu hohen Kantenpressungen entstehen,       wird    er beidseitig bei 4 lippenförmig gebildet.  Diese Lippen     können    auch benützt werden -um  den     Zahnkranz    an den Radkörper anzu  schweissen.  



  In     Fig.    3 ist ein     Zahnrad    gezeigt, dessen       Zahnkranz    1 nachträglich durch das Aufziehen  von     Schrumpfringen    5 an dessen Stirnseiten    verformt wurde. Wiederum sind die Zähne  so gegen die Drehachse des Rades hin durch  gebogen, dass sie in der Mitte stärker tragen  als an den Enden.  



  Die     Fig.    4 zeigt ein Radpaar mit einfacher  Schrägverzahnung, dessen kleines Rad 6 aus  einem Radkörper und einem mit diesem in  einem Stück gefertigten Zahnkranz besteht.  Das Rad ist ursprünglich zylindrisch; es     wird     aber nachträglich durch Schrumpfringe 5 so  verformt, dass der Aussendurchmesser des  Zahnkranzes in seiner Mittelpartie grösser ist  als derjenige an den Zahnenden. Um dies zu  ermöglichen, ist der Radkörper beidseitig mit       Hohlkehlen    7 versehen. Die beidseits der Zähne  aufgesetzten Schrumpfringe 5 verformen  die Stirnenden des Rades über den     Hohlkehlen     7 gegen die Drehachse der Welle 3 hin.

   Die       Schrumpfringe    5 sind so ausgebildet, dass sie  sowohl die nachträgliche Verformung des Rad  körpers mit Zahnkranz bewirken wie auch  in an sich bekannter Weise der Aufnahme des  von der Schrägverzahnung verursachten Axial  schubes dienen. Zu diesem Zweck ist ihr  Durchmesser grösser gehalten als der Zahn  kranzdurchmesser, so dass sie radial über den  Zahnkranz vorragen. Ferner ist der axiale  Abstand der Innenflächen der beiden  Schrumpfringe in geringem Masse grösser als  die Breite des Zahnkranzes 1 des grossen  Rades, welcher an seinen Stirnenden Anlauf  flächen aufweist, die in gleicher Weise kegel  förmig ausgebildet sind     wie    die Innenflächen  der Schrumpfringe.

   Die kegelförmige Ausbil  dung der Innenflächen der beiden Schrumpf  ringe 5 und der Anlaufflächen des Zahnkran  zes 1 bewirkt eine gute Schmierung derselben  durch Ölkeile, die sich     zwischen    den aufein  ander abrollenden und gleitenden Flächen  bilden.  



  Bei grossen Getrieben, die mit einem     Öl-          förder-        -und    Kühlsystem ausgerüstet sind, kann  die nachträgliche Verformung des Zahnkran  zes eines Zahnrades im Betrieb dadurch be  wirkt werden, dass dieser     Zahnkranz    durch  Wärme bzw. Kälte beeinflusst wird. Nach       Fig.    4 ist der Zahnkranz 1 des grossen Rades  mit     Stirnenden    versehen, die so ausgebildet      sind, dass sie im Betrieb mit Hilfe einer Kühl  vorrichtung gekühlt werden können, derart,  dass der Zahnkranz nachträglich in der ge  wünschten Art und Weise verformt wird.

   Der  Radkörper 2 ist mit     Ölfangrinnen    9 versehen,  denen durch Rohre 10, die Teile einer im übri  gen nicht     gezeigten    Kühlvorrichtung sind, ge  kühltes Öl gleichmässig am ganzen Radumfang  zugeführt wird. Durch Öffnungen im Rad  körper gelangt das Öl in     Hohlkehlen    8 des  Zahnkranzes 1, die an dessen Stirnseiten so  angelegt sind, dass sich in ihnen im Betrieb       Ölringe    bilden,     die    die umgebenden Teile des  Zahnkranzes auf grosser Oberfläche berühren  und auf dem ganzen Umfang gleichmässig küh  len. Je nach dem Durchmesser der Verzah  nung genügt ein Temperaturunterschied von  3 bis 10  C zwischen deren Mittelpartie und  den Endpartien, um die gewünschte Verfor  mung herbeizuführen.  



  Zahnkränze mit grossem Durchmesser müs  sen mit in sie eingesetztem Radkörper ver  zahnt werden. Um an einem solchen Zahn  kranz nachträglich die gewünschte Verfor  mung herbeiführen zu können, kann der Rad  körper als     Spannvorrichtung        ausgebildet    wer  den, durch deren Spannen die Mittelpartie  des Zahnkranzes gegenüber seinen Stirn  partien     aufgeweitet    wird. Nach     Fig.    5 sind die  Spannscheiben     2a    und 2b des Radkörpers scha  lenförmig ausgebildet. Der     Zahnkranz    1 wird  vorerst mit geringem Schrumpf auf die Spann  scheiben     2a    und     2b    aufgesetzt und verzahnt.

    Hernach wird     die        Mittelpartie    des Zahnkran  zes mit einer     beispielsweise    aus einer Mutter 13  und einem entsprechenden Gewinde 14 auf  der     Welle    3 bestehenden Einrichtung radial       aufgeweitet.     



  Die nachträgliche Verformung des Zahn  kranzes eines Getrieberades durch thermische       Einwirkung    kann auch dadurch herbeigeführt  werden, dass der sich im Betrieb befindende  Zahnkranz und die anliegenden Teile des Rad  körpers in der Mittelpartie geheizt werden und  so der nötige Temperaturunterschied gegen  über den Endpartien verursacht wird. Eine  hierzu dienliche Einrichtung ist in     Fig.    5 ge  zeigt. Sie besteht beispielsweise -aus Heizkör-         pern    11 für die elektrische Heizung, denen  Strom durch Schleifringe 12 und die nötigen  Verbindungsleitungen     zugeführt    wird.

   Die  Wirkung der Heizung kann unterstützt wer  den durch Kühlung der Endpartien des Zahn  kranzes, der auch hier in der     vorbeschriebenen     Weise mit     Hohlkehlen    8 versehen sein kann,  denen gekühltes Öl durch die Rohre 10 zu  geführt wird.  



  Bei Zahnkränzen mit grossem     Durchme"        3er,     die zudem mit hoher     Umfangsgeschwinc,        ig-          keit    laufen müssen, wird nach     Fig.    6 das     At    (  weiten der     Endpartien    durch die     Fliehkräfe     verhindert durch Schrumpfringe 5, die     naci     dem Verzahnen des     Zahnkranzes    an dessen.  Stirnseiten aufgeschrumpft werden.

   Im übri  gen erfolgt die Verzahnung und nachträg  liche Verformung des     Zahnkranzes    in der zu  vor beschriebenen Weise durch einen als  Spannvorrichtung ausgebildeten Radkörper  mit den Spannscheiben     2a    und     2b    und der  Mutter 13 nebst Gewinde 14 auf der Welle 3.

    Bei Zahnrädern üblicher Grösse, die mit nied  riger Umfangsgeschwindigkeit laufen, genügt  nach     Fig.    7 das Anbringen einer Heizvorrich  tung in der Mittelpartie,     um    die     gewünschte     nachträgliche Verformung des Zahnkranzes  herbeizuführen. 1 ist der Zahnkranz, 2 der  Radkörper     finit    Aussparungen     für    die Heiz  körper 11, welchen Strom durch die Schleif  ringe 12 auf der Welle 3 zugeführt wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Kraftübertragung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragung mittels eines Stirnzahnradpaares erfolgt, von dessen beiden Zahnkränzen mindestens der eine in der Mittelpartie einen grösseren Durchmesser aufweist als an den Endpartien, derart, dass die Mittelpartie der Zahnkränze stärker belastet wird als die Endpartien. UXTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass ein Zahnrad ver wendet wird, dessen Zahnkranz durch Auf schrumpfen auf einen Radkörper so verformt ist, dass er in der Mittelpartie einen grö- sseren Durchmesser aufweist als an den End- partien. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass ein Zahnrad ver wendet wird, dessen Zahnkranz durch das Aufziehen von Schrumpfringen an dessen Stirnseiten so verformt ist, dass er in der Mit telpartie einen grösseren.Durchmesser aufweist als an den Endpartien.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass ein Zahnrad ver wendet wird, dessen Zahnkranz durch das Spannen eines als Spannvorrichtung ausge bildeten Radkörpers so verformt ist, dass er in der Mittelpartie einen grösseren Durchmes ser aufweist als an den Endpartien. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass ein Zahnrad ver wendet wird, dessen Zahnkranz durch Hei zung desselben und des Radkörpers im Bereich der Mittelebene so verformt ist, dass er in der Mittelpartie einen grösseren Durchmesser als an den Endpartien aufweist. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass ein Zahnrad ver wendet wird, dessen Zahnkranz durch Küh lung seiner Stirnenden so verformt ist, dass er in der Mittelpartie einen grösseren Durchmes ser aufweist als an den Endpartien. PATENTANSPRUCH II:

   Zur Diuchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I geeignetes Stirnzahnradpaar, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung, dass es eine Kraftübertragung ermöglicht, bei welcher der Zahnkranz mindestens des einen Zahnrades in der Mittelpartie einen grösseren Durchmesser aufweist als an den Endpartien. UNTERANSPRÜCHE: 6. Zahnradpaar nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch mindestens ein Zahnrad, dessen Zahnkranz auf einen Radkörper so auf geschrumpft ist, dass er in der Mittelpartie einen grösseren Durchmesser aufweist als an den Endpartien. 7.

   Zahnradpaar nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch mindestens ein Zahnrad mit einem Zahnkranz, der durch an seinen Endpartien aufgesetzte Schrumpfringe so ver formt ist, dass er in der Mittelpartie einen grö sseren Durchmesser aufweist als an seinen Endpartien. B.

   Zahnradpaar nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch mindestens ein Zahnrad mit einem Radkörper und einem mit diesem in einem Stück gefertigten Zahnkranz mit einfacher Schrägverzahnung und durch über den Zahnkranz radial vorragende Schrumpf ringe, die sowohl dem Zahnkranz in der Mittel partie einen grösseren Durchmesser als an den Endpartien verleihen als auch während des Betriebes der Aufnahme des Axialschubes dienen. 9.

   Zahnradpaar nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch mindestens ein Zahnrad mit einem Zahnkranz und durch einen als Spannvorrichtung ausgebildeten Radkörper, mit welcher der Zahnkranz so verformt wer den kann, dass er in der Mittelpartie einen grösseren Durchmesser aufweist als an den Endpartien. 10.

   Zahnradpaar nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch mindestens ein Zahnrad mit einem Zahnkranz und eine Heizvorrich- tung, die den Zahnkranz und den Radkörper im Bereich der Mittelebene derart heizen kann, dass der Zahnkranz in der Mittelpartie einen grösseren Durchmesser aufweist als an den Endpartien. 11.

   Zahnradpaar nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch mindestens ein Zahnrad mit einem Zahnkranz mit Endpartien, die so ausgebildet sind, dass sie im Betrieb mit Hilfe einer Kühlvorrichtung gekühlt werden kön nen, damit der Zahnkranz in der Mittelpartie einen grösseren Durchmesser erhält als an den Endpartien.