Bogenförmige Verzahnung bei Kegelrädern.
Soll ein Kegelrad an Stelle der gerad- linigen kurvenförmige Zähne erhalten, so ist es im allgemeinen erforderlich, dem Rade während des Vorschubes des Fräsers über die Radbreite eine entsprechende Drehbewegung um seine Achse zu erteilen. Die hierbei entstehenden Zähne können beispielsweise nach auf die Kegelfläche aufgewickel- ten zyklischen Kurven oder Spiralen ge- krümmt sein ; sie sind jedoch stets sowohl in der Richtung über die Radbreite, wie auch gleichzeitig in der Richtung des Kegelumfanges gekrümmt, das heisst sie stellen stets doppelt gekrümmte Raumkurven dar.
Bei allen Herstellungsverfahren, welche die Zahnform durch relative Vorschubbewegung zwischen Rad und Werkzeug erzeugen, entsteht daher stets unmittelbar ein nach einer doppelt gekr#mmten Raumkurve geformter oder auf den Kegelumfang aufgewiekelter Zahn.
Anders liegen die Verhältnisse, wenn die gekrümmte Grundform des Zahnes nicht das Produkt einer einfachen relativen Vorsehubbewegung zwischen Rad und Werkzeug dar- stellt, sondern wenn das Werkzeug selbst einen der Zahnkrummung entsprechenden Kreisbogen besehreibt. Beim Schneiden kreis- bogenförmiger Verzahnungen mit einem rotierenden Stirnfräskopfe wird bereits durch den einfachen. kontinuierlichen Kreislauf der Fräs-oder Hobelmesser quer über die Radbreite ein bogenförmiber Zahn von zu- n#chst der einfachen Grundform eines ebenen Kreisbogens erzeugt.
Hierbei wird der ebene Kreisbogen demnaeh auf die denkbar ein fachste Weise durch eine Art Rundhobel- bewegung erzeugt, während eine relative Vorschubbewegung oder Drehbewegung zwi- sehen Rad und Fr#skopf erst zum Zwecke der Aufwicklung des Kreisbogens auf den Kegelmantel, das hei#t also zur Umgestal- tung dieser ebenen Kreiskurve in eine Raumkurve, erforderlich wird.
Während sich die aufgewickelte Zahnform bei dem zuerst er w hnten Arbeitsverfahren somit unmittelbar als Produkt einer einfachen, relativen Vorschubbewegung zwischen Rad und Werkzeug ergab, ist zur Erreiehung des gleichen Ziels beim Rundhobelverfahren eine besondere, zus#tzliche Abw#lz- oder Aufwicklungs- bewegung zwischen Rad und Werkzeug er forderlieh.
Zweck vorliegender Erfindung ist nunmehr die Schaffung einer bogenförmigen
Verzahnung, bei deren Herstellung diese zu sätzliche, die Einfachheit und Leistungs- f#higkeit des Arbeitsprozesses au#erordent- lich beeintr#chtigende Aufwicklungsbewegung zum überwiegenden Teil vermieden wird.
Gemäss der Erfindung erhält von zwei zusammenarbeitenden Rädern stets das grosse, stumpfwinklige Kegelrad Zähne von der Grundform ebener, das heisst nicht auf den Kegelmantel aufgewickelter Kreisb#gen, de- ren Flankenfl#chen Teile der Oberfläche von Rotationsk#rpern darstellen, w#hrend die Zahnform des zugehörigen kleinen Rades aus dem unmittelbaren Zusammenw#lzen mit einem dem grossen Rade vollkommen identischen Erzeugungsrade bestimmt ist.
Ein derartiger, nach ebenen Kreiskurven ge- kr#mmter Zahn, beziehungsweise seine Flan mittelst eines in einem der Zahnkr#mmung entsprechenden Kreis- bogen bewegten Werkzeuges ohne jede W#lz- bewegung hergestellt werden, w#hrend die Zahnflanken des zugeh#rigen kleinen Rades durch in demselben Kreisbogen bewegte Werkzeuge erzeugt werden, die aber gleich zeitig tangentia.
l am Radkörper vorbei- gef#hrt, das heisst mit diesem zusammen ab gew#lzt werden. Das die Elemente der Ab w#lzbewegung bestimmende, gedachte Er zeugungsrad entspricht dabei vollkommen dem zugeh#rigen grossen Rade.
Mittel, die dazu dienen, trotz der Herstellung der Zahnlücken des grossen Rades durch eine Kreis- hobelbewegung, das hei#t also durch ein faces Einstechen kreisbogenförmiger Ring- nuten. ein m#glichst vollkommenes An schmiegen der Zahnl#cken an die Kegel- Wölbung zu erzielen, werden unten bei der Beschreibung eines vorteilhaften Ausf#hrungsbeispiels n#her ausgef#hrt werden.
Auf der Zeichnung ist eine vorteilhafte Ausf#hrungsform des Erfindungsgegenstan- des beispielsweise schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Zahn eines der Erfindung entsprechend her- gestellten grossen Kegelrades eines Zahnradgetriebes ;
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Mantelfläche dieses Kegelrades nach der Linie Z-Z in Fig. 1.
In diesem Schnitt ist o das geschnit- tene Mittelprofil des Zahnes und b das Zahnprofil am Rande des Radkörpers. Da auch ein in der Richtung Y-Y durch den Kegelmantel geführter Schnitt eine ge- wölbte Linie ergibt, so lieot in Fig. 2 das am Rande gelegene Profil b nicht auf der
Schnittkurve c-d, sondern auf einer tieferliegenden Randkurve e-f. Eine derartige
Zahnlage wird bei den bekannten Verfahren, bei denen die Zahnform durch ein Abwälzen des zu erzeugenden Rades auf dem Plan kegelrad erzeugt wird, ohne weiteres erzielt.
Bei dem vorliegenden Verfahren wird da- gegen eine derartige Zahnlage dadurch erreicht, dass der Zahn nicht um eine zu sei- ner Symmetrieachse A-B parallele, sondern um eine um den Winkel α geneigt liegende Achse C-D gekr#mmt wird.
Auf diese Weise schmiegen sich die von dem Werkzeug erzeugten Schnittlinien an die Form der Kegelfl#che an, und der Zahn er h#lt sowohl auf der Mittpl-Sehnittkurve c-d, als auch auf der Randkurve e-f gleiche Zahnh#he; trotzdem bleibt er nach einer ebenen Kreiskurve gekr#mmt und soumit dureh ein einfaches Rundhobelverfahren herstellbar.
Je stumpfwinkliger der Kegelkörper ist, desto geringer wird seine Wölbung und demgemäss die Krümmung der Kurve c-d und e-f, sowie ihr Abstand voneinander. Bei grösseren Übersetzungsverhältnissen des Get. riebes oder grossem Kegelwinkel des gro- ssen Rades fallen die Unterschiede zwischen der bisher üblichen, abgewälzten, und der vorliegenden, ebenen, gekrümmten Zahiiform verschwindend gering aus. Auch diese kleinsten Differenzen stellen bei einem Getriebe gemäss vorliegender Erfindung keine, wenn auch noch so geringfügige, Fehlerquelle dar, sondern werden bei der Formgebung für das kleine Rad oder Ritzel theoretisch fehlerfrei ausgeglichen.
Um zu erreichen, dass das Ritzel mit einem nach vorstehendem Verfahren ver zähnten stumpfwinkligen Kegelrade fehlerfrei zusammenarbeitet, müssen alle, wenn auch noch so geringen Abweichungen der Zahnform des grossen Rades von dem bislier #blichen, durch Abwälzen erzeugten Zahne durch entsprechende Beriehtigunge am Ritzelzahne berücksichtigt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Zahnflanken des kleinen Rades durch Zusammenwälzen mit einem Erzeugungsrad entwickelt werden, welches nicht dem bisher als Zwischen- glied benutzten Plankegelrade, sondern unmittelbar dem zugehörigen stumpfwinkligen Gegenrad entspricht.
Bei einem derartigen Arbeitsprozess umhüllen demnach die Werk- zeugschnitte nicht den Zahn eines Plankegelrades, sondern unmittelbar den Zahn des zugehörigen Gcgenrades. Die so erzeug- ten Zähne des Ritzels besitzen eine von der bisherigen etwas abweichende, aber nach wie vor nach doppelt gekrümmter Raumkurve gekrümmte Form. Der Vorteil der neuen Verzahnung, die einfache und billige Her stellungsmöglichkeit, tritt daher weniger bei der Herstellung der wenigen, nach wie vor durch Abwälzen erzeugten Ritzelzähne, sondern vorzugsweise bei der Herstellung der vielen und daher für die Gesamtkosten des Getriebes ausschlaggebenden Zähne des gro ssen Kegelrades zutage.
Da die Zahnform des kleinen Rades un mittelbar an den Zähnen des grossen Rades entwickelt wird, so spielt das Profil der letzteren bei diesem Verfahren nur eine untergeordnete Rolle. Die Zahnflanken des grossen Ra. des können in bekannter Weise geradlinigen, kreisbogen-, evolventen-zykloiden-oder sonstwie kurvenförmiges Profil erhalten. Beim Zusammenwälzen eines derartigen Erzeugungsrades mit dem Ritzel wird stets ein fehlerfreies Gegenprofil an den Zähnen des letzteren entwickelt werden.
Da die Flankenflächen der grossen Räder um die Rotationsachse des Werkzeuges ge kr#mmt sind, so stellen sie selber (in ähn- licher Weise wie bisher nur die Flanken- flächen des Plankegelrades) Teile der Oberfläche von Rotationskörpern (je nach dem Zahnprofil Kegelmäntel oder kurvenförmig begrenzte Rotationskörper) dar, welche Eigenschaft charakteristisch für alle nach vorliegender Erfinclung ausgebildeten Ver- zahnungen ist.
Arc-shaped teeth on bevel gears.
If a bevel gear is to have curved teeth instead of the straight line, it is generally necessary to give the wheel a corresponding rotary movement about its axis while the milling cutter is being advanced over the width of the wheel. The teeth produced in this way can, for example, be curved according to cyclic curves or spirals wound onto the conical surface; However, they are always curved both in the direction across the width of the wheel and at the same time in the direction of the circumference of the cone, i.e. they always represent double-curved spatial curves.
In all manufacturing processes that generate the tooth shape through a relative feed movement between the wheel and the tool, a tooth that is shaped according to a double-curved three-dimensional curve or rolled onto the circumference of the cone is always produced.
The situation is different if the curved basic shape of the tooth is not the product of a simple relative advance movement between wheel and tool, but rather if the tool itself describes an arc of a circle corresponding to the curvature of the tooth. When cutting circular gears with a rotating face milling head, the simple. Continuous cycle of the milling or planing knives across the width of the wheel produces an arc-shaped tooth of next to the simple basic shape of a flat circular arc.
Here, the flat circular arc is generated in the simplest possible way by a kind of circular planing movement, while a relative feed movement or rotary movement between the wheel and milling head is only used for the purpose of winding the circular arc onto the surface of the cone, i.e. to transform this flat circular curve into a three-dimensional curve.
While the wound tooth shape in the first mentioned working process was the product of a simple, relative feed movement between the wheel and the tool, in order to achieve the same goal in the case of the circular planing process, a special, additional rolling or winding movement between Wheel and tools required.
The purpose of the present invention is now to create an arcuate
Toothing, during the production of which this additional winding movement, which is extremely detrimental to the simplicity and efficiency of the work process, is for the most part avoided.
According to the invention, the large, obtuse-angled bevel gear always has teeth of the basic shape of flat circular arcs of two cooperating wheels, that is, circular arcs that are not wound onto the conical surface and whose flank surfaces represent parts of the surface of bodies of revolution Tooth shape of the associated small wheel is determined from the direct rolling together with a generating wheel that is completely identical to the large wheel.
Such a tooth curved according to flat circular curves, or its flange, can be produced by means of a tool moved in a circular arc corresponding to the tooth curvature without any rolling motion, while the tooth flanks of the associated small one Wheel can be generated by tools moving in the same arc, but which are also tangentia.
l passed the wheel center, i.e. rolled off together with it. The imaginary generating wheel that determines the elements of the rolling motion corresponds completely to the corresponding large wheel.
Means which serve, in spite of the production of the tooth gaps of the large wheel, by means of a circular planing movement, that is to say by face grooving of circular arc-shaped annular grooves. To achieve as perfect a fit as possible of the tooth gaps to the conical curvature will be explained in more detail below in the description of an advantageous exemplary embodiment.
In the drawing, an advantageous embodiment of the subject matter of the invention is shown schematically, for example.
1 shows a plan view of a tooth of a large bevel gear of a gear drive produced in accordance with the invention;
FIG. 2 shows a section through the outer surface of this bevel gear along the line Z-Z in FIG. 1.
In this section, o is the cut center profile of the tooth and b is the tooth profile at the edge of the wheel body. Since a section made in the Y-Y direction through the conical surface also produces a curved line, the profile b located at the edge in FIG. 2 does not lie on the
Intersection curve c-d, but on a lower-lying edge curve e-f. Such a one
Tooth position is easily achieved in the known methods in which the tooth shape is generated by rolling the wheel to be produced on the planar bevel gear.
In the present method, on the other hand, such a tooth position is achieved in that the tooth is not about an axis parallel to its axis of symmetry A-B, but about an angle α. inclined axis C-D is curved.
In this way, the cutting lines generated by the tool nestle against the shape of the conical surface, and the tooth has the same tooth height on both the Mittpl cross-section curve c-d and on the edge curve e-f; Nevertheless, it remains curved according to a flat circular curve and can thus be produced using a simple round planing process.
The more obtuse-angled the cone body, the less its curvature and, accordingly, the curvature of the curves c-d and e-f, as well as their distance from one another. With larger gear ratios of the Get. Due to the rubbing or large cone angle of the large wheel, the differences between the previously usual, rolled, and the present, flat, curved figure form are negligibly small. In the case of a transmission according to the present invention, even these smallest differences do not represent a source of errors, even if they are so slight, but are theoretically compensated for without errors in the shaping of the small wheel or pinion.
In order to ensure that the pinion works without errors with an obtuse-angled bevel gear toothed according to the above method, all, even if the slightest, deviations in the tooth shape of the large gear from the usual teeth generated by rolling must be taken into account by making appropriate adjustments to the pinion teeth . This is achieved in that the tooth flanks of the small gear are developed by rolling together with a generating gear which does not correspond to the plane bevel gear previously used as an intermediate member, but directly to the associated obtuse-angled mating gear.
In such a work process, the tool cuts accordingly do not envelop the tooth of a face bevel gear, but rather the tooth of the associated gear wheel. The teeth of the pinion produced in this way have a shape that differs slightly from the previous one, but is still curved according to a double-curved spatial curve. The advantage of the new toothing, the simple and inexpensive Her positional possibility, therefore occurs less in the manufacture of the few pinion teeth still generated by rolling, but preferably in the manufacture of the many teeth of the large bevel gear, which are decisive for the total costs of the transmission revealed.
Since the tooth shape of the small wheel is developed directly on the teeth of the large wheel, the profile of the latter only plays a subordinate role in this process. The tooth flanks of the large Ra. The profile can be straight, arcuate, involute-cycloid or otherwise curved in a known manner. When such a generating wheel rolls together with the pinion, an error-free mating profile will always be developed on the teeth of the latter.
Since the flank surfaces of the large gears are curved around the axis of rotation of the tool, they themselves (in a similar way as previously only the flank surfaces of the bevel gear) represent parts of the surface of rotating bodies (depending on the tooth profile, conical surfaces or curved limited rotational bodies), which property is characteristic of all toothings formed according to the present invention.