Getriebe mit verschiebbarem Schraubenrad Bei bekannten Zahnradgetrieben, bei denen mehrere Drehzahlen von einer einzigen Motordrehzahl abgeleitet werden, sind ein zelne Zahnräder auf Keilnutenwellen ver schiebbar, so dass jedes verschiebbare Zahn rad durch Verschieben mit einem zugeordne ten Zahnrad in und ausser Eingriff gebracht werden kann. Die verschiebbaren Zahnräder dienen somit nicht nur zur Übertragung des Antriebes, sondern auch als Kupplungsräder. Diese Getriebeart ist zwar im Kraftfahrzeug bau und im Werkzeugmaschinenbau allgemein üblich, hat jedoch Nachteile, da gehärtete und geschliffene Keilnutenwellen notwendig sind, die eine Mehrfachnutung zur Antriebsverbin dung und zur gegenseitigen Aufstellung der Zahnräder haben müssen. Dieser Aufbau an sich ist sehr teuer.
Eine derartige Ausbildung ergibt. auch keine einwandfreie Drehachse für das Zahnrad, wie es der Fall bei einem auf einer Welle sitzenden Zahnrad ist, bei dem die Lage zwischen dem Zahnrad und der Welle durch ein Rundlager mit geschlos sener Tragfläche bestimmt wird. Rundlager können spielfrei ausgebildet und montiert werden, so dass ein genauer Umlauf der Tei lungslinie des Zahnrades erhalten wird. Fer ner mussten bisher bei Schieberädergetrieben notwendigerweise geradverzahnte Stirnräder verwendet werden, das heisst Räder, deren Zähne parallel zur Achse des Zahnrades ver laufen. Diese Zahnräder laufen im Betrieb bald mit Geräusch um. Für einen ruhigen Lauf müssen sie ganz genau, gearbeitet sein.
Wird das Schieberad als Kupplungsrad v er wendet, so müssen die Enden der Zähne abge rundet sein, so dass ein leichter Eingriff beim Verschieben erfolgt. Diese Zahnräder müssen auch sehr hart sein und aus einem Material bestehen, das kräftigen Stössen wi dersteht, da, die Zahnräder bei einer sorglos ausgeführten Schaltung von einer Drehzahl auf eine andere Drehzahl oder bei einer man gelhaften Ausführung der Verschiebevorrich tung, bei verschiedenen Drehzahlen in Ein griff miteinander gebracht werden und dieser Eingriff der Zahnräder selbst bei ge härteten Zahnrädern beträchtlichen Schaden verursachen kann.
Infolge der bei der Kupp lung auftretenden starken Stösse ist es daher schwer, ein Stirnradgetriebe dieser Art. ruhig und geräuscharm umlaufen zu lassen. Ruhiger Lauf ist ein Zeichen für genarges, stossloses und sehr gutes Arbeiten. Ein weiterer Nach teil bekannter Schieberädergetriebe ist der verhältnismässig grosse Raumbedarf im Ge triebegehäuse. Dieser grosse Raum muss vor handen sein, damit ein Verschieben jedes ver schiebbaren Zahnrades in eine völlig freie Stellung und anschliessend zu einer andern Eingriffsstellung möglich ist, entsprechend der Zahl der erforderlichen Verschiebungen.
Zu diesem Zweck sind Mindestbreiten der Zahnräder für eine bestimmte Leistungs fähigkeit berechnet worden, damit die Länge der Wellen möglichst klein gehalten wird. Aber auch hierbei müssen übermässig grosse Abstände zwischen den auf einer Welle sitzenden Lagern vorhanden sein, so dass sehr oft Wellendurchbiegungen auftreten, die für ein gutes Zusammenarbeiten der Zahnräder nachteilig sind. Durch diese Betriebsverhält nisse entstehen grosse Kosten, und es müssen besondere Überwachungen beim Giessen, Bär ten und Fertigstellen der Stirnräder getrof fen sowie die Verformungen beachtet werden, die während der erforderlichen Wärme behandlungsverfahren immer auftreten.
Bei einer andern Getriebeart werden Schraubenräder verwendet, deren Zähne schräg zur Radachse stehen. Schraubenräder getriebe arbeiten viel stossloser als gerad verzahnte Stirnräder und haben bei richtiger Formgebung eine sehr viel grössere Übertra- gungsleistung. Schraubenräder sind jedoch nur begrenzt verwendet worden, da bei ihnen sehr nachteilige Axialdrucke auftreten und ihre Anwendung sowie ihr Einbau mit ver hältnismässig hohen Kosten und verwickelten Aufbauten verbunden ist, weil jedes Schrau benrad hinsichtlich des Radialdruckes und des Axialdruckes besonders gelagert werden muss.
Die Erfindung gestattet, die Nachteile der erwähnten Getriebe zu vermeiden.
Sie betrifft ein Getriebe mit einer treiben den Welle, auf der ein Schraubenrad drehbar und verschiebbar gelagert ist, ,das ständig in Eingriff mit einem getriebenen Schrauben rad steht, das einen Tangentialdruck auf das treibende Schraubenrad ausübt, sobald es von diesem .Schraubenrad angetrieben wird, und das einen Axialdruck in der einen Richtung dem treibenden Schraubenrad auf Grund der Schraubenform der miteinander in Eingriff stehenden Schraubenradzähne erteilt, wobei ein erster Kupplungsteil fest mit dem trei benden Schraubenrad verbunden ist, der mit. einem zweiten Kupplungsteil zusammen arbeitet, der auf der treibenden Welle sitzt und mit dieser umläuft.
Dieses Getriebe zeich net sich dadurch aus, dass der erste Kupp lungsteil schraubenförmig verlaufende Kupp lungszähne hat, die den gleichen Schraubungs- sinn wie die Schraubenradzähne des treiben den Schraubenrades aufweisen und eine Steigung haben, die gleich der Steigung- der Schraubenradzähne des treibenden Schrau benrades ist;
dass der zweite Kupplungsteil sehraubenförmig verlaufende Kupplungszähne hat, die so geformt. sind, dass sie mit den am ersten Kupplungsteil vorhandenen Kupp lungszähnen in Eingriff gebracht werden können, uni den Antrieb von der treibenden Welle auf das treibende Schraubenrad zu übertragen, damit.
ein Antrieb des getriebe nen Schraubenrades erfolgt und auf den ersten Kupplungsteil infolge der schrauben förmigen Ausbildung der \in Eingriff mit einander stehenden Kupplungszähne ein Axial- diaick übertragen wird, der den vom getrie benen Schraubenrad her am treibenden Schraubenrad erzeugten Axialdruck aufhebt.
Die Erfindung betrifft ferner auch ein Verfahren zur Herstellung dieses Getriebes. Dasselbe zeichnet sieh dadurch aus, dass auf einer Stirnseite eines ringförmigen Roh stückes im Abstand voneinander Nasen, die sieh nach vorn verjüngen, gebildet werden; dass ein Fräsvorgang zwischen einem quer cum Kupplungsrohstück aufgestellten uni laufenden Fräser und dem.
Kupplungsroh stück von denjenigen Abschnitten der Stirn seite aus, die zwischen den Nasen liegen, durchgeführt wird; dass bei diesem Fräs- vorgang eine Relativbewegung zwischen den) Kupplungsrohstück und dem Fräser in Längs richtung des Kupplungsrohstückes und um die Achse des Kupplungsrohstückes erfolgt, um längs des Kupplungsrohstückes von Stirnstellen zwischen den Nasen aus sehrau- benförmig verlaufende Zwischenräume aus zufräsen, so dass schraubenförmig verlaufende Kupplungszähne entstehen, die aussen in den Nasen enden,
und dass dann ehre Stossbear beitung zwischen wenigstens einem quer zum Kupplungsrohstück liegenden Stosswerkzeug und den Seiten -der Kupplungszähne unter Ausführung einer Relativbewegung zwischen dem Kupplungsrohstüek und dem Stosswerk- zeug in Längsrichtung des Kupplungsroh- stüekes durchgeführt wird, um sehraubenför- mig verlaufende Seitenflächen an den Kupp- ltuigszä.linen. zu bilden und Bodenflächen der zwischen den Kupplungszähnen liegen den Zwischenräume zu bearbeiten.
Die Erfindung betrifft schliesslich auch noch eine Maschine zur Durchführung dieses Verfahrens. Dieselbe zeichnet- sieh aus durch einen umlaufenden Fräsen der quer zum Kupplungsrohstück aufgestellt ist. und mit der ihm zugekehrten Stirnfläche des Kupp lungsrohstückes zwischen den Nasen in Ein - rriff tritt;
eine Vorrichtung, die eine Rela tivbewegung, zwischen dem Kupplungsroh stück und denn Fräsen, und, zwar gleichzeitig in Längsrichtung des Kupplungsrohstückes und um dessen Achse herum, herbeiführt, um von Stirnstellen zwischen den Nasen aus schraubenartig verlaufende Zwischenräume in dem Kupplungsrohstück auszufräsen, so (lass schraubenförmig verlaufende Kupplungs zähne entstehen, die aussen in den Nasen enden; durch wenigstens ein Stosswerkzeug, (las quer zum Rohstück liegt und mit einer Seite der Kopplungszähne in Eingriff kommt, und durch eine Einrichtung, um eine Relativ bewegung zwischen dem.
Rohstück und dem Stosswerkzeug herbeizuführen, und zwar gleich zeitig in Längsrichtung des Rohstückes Lind um dessen Achse herum, so dass eine schrau benförmig verlaufende Seitenfläche an dem Kupplungszahn und eine Bodenfläche an den zwischen den Kupplungszähnen liegenden Raum gebildet wird.
In den Zeichnungen, an Hand welcher die Erfindung beispielsweise erläutert wird, ist: Fig. 1 ein Längsschnitt durch ein Dreh zahlwechselgetriebe, das dazu dient, die Ar beitsspindel einer Werkzeugmaschine mit einer gewählten Drehzahl anzutreiben, Fig. 2 eine vergrösserte schaubildliche Darstellung eines aus Schraubenrad und Kupplungsteil bestehenden Schieberades so- -ie des die Kupplungszähne dieses Schiebe rades aufnehmenden Kupplungsteils, wobei beide Teile, nämlich das Schieberad und der Kupplungsteil, bei dem in Fig. 1 dargestell ten Getriebe verwendet werden, Fig. 3 eine Draufsicht des in Fig.
2 dar gestellten Schieberades sowie eine Darstellung der Steigungen der Schraubenradzähne und der Kupplungszähne dieses Schieberades, Fig. 4 eine vergrösserte Ansicht eines Teils des Getriebes nach Fig. 1, wobei ersichtlich ist, wie die in dem Getriebe befindliche Schieberadkupplung die Wirkung des Axial druckes aufhebt, Fig. 5 eine vergrösserte Darstellung, die die durch das getriebene Schraubenrad gegen das treibende Schraubenrad ausgeübte Tan gentialdruckkraft, die auch in Fig. 4 er scheint, zeigt, Fig. 6 eine teilweise gebrochene Teil ansicht eines Kupplungsrohstückes, aus dem alle in dem Getriebe nach Fig. 1 verwendeten, mit Schieberädern zusammenwirkenden Kupp lungsteile mit schraubenförmig verlaufenden Kupplungszähnen hergestellt werden, Fig.
7 eine Ansicht des Kupplungsroh stückes nach Herstellung seiner Nasen, wobei ersichtlich ist, wie diese Nasen hergestellt werden, Fig. 8 eine Ansicht des Kupplungsroh stückes, wobei ersichtlich ist, wie das Schnup- pen der auf dein Kupplungsrohstück vorhan denen Kupplungszähne vor sieh geht und welche Umrissform das Kupplungsrohstück nach diesem Bearbeitungsvorgang hat, Fig. 9 eine Ansicht des Kupplungsroh stückes, aus der ersichtlich ist, wie die Bear beitung ,der Seiten- und Bodenflächen an den Kopplungszähnen des Kupplungsrohstückes erfolgt und wie dieses Kupplungsrohstück aussieht, nachdem diese letzte Bearbeitungs stufe an den Kupplungszähnen durchgeführt worden ist, Fig.
10 eine Ansicht einer Maschine zur Herstellung der an dem Kupplungsrohstück vorgesehenen Nasen, Fig. 11 eine Ansicht einer zur Herstellung der Kupplungszähne bestimmten Maschine, durch die die Schrupp- und Stossbearbeitun- äen an dem Kupplungsrohstück durchgeführt werden.
Fig. 12 ist eine Teildraufsicht eines Teils der in ig. 11 dargestellten Vorrichtung mit der Anordnung zum Drehen des Kupplungs rohstückes bei seiner Längsverschiebung, um auf das Kupplungsrohstück während des Schruppens und der Stossbearbeitung eine zu sammengesetzte Längs- und Drehbewegung zu übertragen, und Fig. 13 zeigt die Stellungen des Fräsers und der Stosswerkzeuge dem Kupplungsroh stück gegenüber während der Schrupp- und Stossbearbeitung.
In der nachstehenden Beschreibung und in den Zeichnungen sind die Kennzeichen der Erfindung in Anwendung bei dem Getriebe einer Werkzeugmaschine dargestellt. Die Er findung kann jedoch auch bei andern Ge triebearten verwendet werden, z. B. bei Kraft fahrzeuggetrieben. Die dargestellte Anord nung der Erfindung ist also lediglich als Er läuterung einer Verwendungsart zu werten, die für die Erfindung in Frage kommt, ist aber nicht als Begrenzung der Erfindung auf diesen Verwendungszweck aufzufassen. Das weitere Verwendungsgebiet, der Erfindung ergibt sich aus der nachstehenden Beschrei bung.
In den bekannten Drehzahlwechselgetrie ben, besonders in den Drehzahlwechselgetrie ben für Werkzeugmaschinen, werden Stirn räder verwendet, die durch Verschieben mit benachbarten Stirnrädern in und ausser Ein- griff gebracht werden, um das gewünschte Drehzahlverhältnis der Arbeitsspindel vom Antriebsmotor zu erhalten. Bei diesen Getrie ben müssen die Zähne der Zahnräder zuge spitzt sein, um ihren Eingriff zu erleichtern, und die Zähne der Zahnräder müssen ge härtet sein, so dass sie dem Stoss des Kupp lungseingriffes widerstehen.
Diese Erforder- nisseerhöhen wesentlich die Kosten der Zahn räder, da zusätzliche Fertigungsstufen erfor derlich sind. Nach einiger Zeit, während der die Zahnräder als ihre eigene Kupplung die nen, lässt die Genauigkeit und der geräusch lose Eingriff dieses Getriebes infolge der Ge walt des Zahneingriffes nach, ganz gleich, ob die Zahnräder selbsttätig oder von Hand ver schoben worden sind. Die Handverschiebung erfordert ausserdem eine sehr geübte Hantie- rung durch die Bedienungsperson, uni den Stosseingriff zu verringern.
Bei Stirnrad getrieben dieser Art nutzen sich die Zahn räder infolge der wiederholten Eingriffe trotz ihrer Härte schnell ab, und es besteht die Möglichkeit, dass gehärtete Stahlspäne von den Zahnrädern in die Schmieranlage des Ge triebes gelangen und die dort befindlichen Wälzlager beschädigen.
Die erwähnten Nachteile werden beim nachfolgend erläuterten Getriebe vermieden, in dem .die verschiebbaren Zahnräder bei allen Drehzahlen der Spindel in dauerndem Eingriff miteinander bleiben. Das gezeigte Getriebe enthält Schraubenräder, die mit ihren zugehörenden Antriebswellen mittels Kupplungen gekuppelt werden, die gleichzei tig dazu dienen, die auf den Schraubenrädern erzeugten Axialdrucke aufzuheben. Es ist be sonders vorteilhaft wegen seines ihm eigenen stosslosen Antriebs, der von der Verwendung der Schraubenräder herrührt, und wegen der grösseren Kraftübertragungsfähigkeit von Schraubenrädern, verglichen mit Stirnrädern der gleichen Grösse.
Das Getriebe (Fig. 1) Die umlaufende Arbeitsspindel 11. (Fig. 1) einer Werkzeugmaschine ist in den Lagern 12 und 80 gelagert und dreht sich in dem Gehäuse 13. Ein Drehzahlwechselgetriebe 11 verbindet die Arbeitsspindel 11 mit einem Antrieb, z. B. einem Elektromotor, der die Spindel mit der gewünschten Drehzahl an treibt.
Die von dem Antrieb über einen Riemen 16 getriebene Antriebsriemenscheibe 15 ist auf der Antriebswelle 17 aufgekeilt und dreht diese Welle mit. einer vorbestimmten Dreh zahl. Die Antriebswelle 17 ist in dem Ge häuse 13 drehbar gelagert und trägt mehrere aus einem Schraubenrad und einem Kupp lungsteil bestehende Kupplungsschieberäder, von denen in der Darstellung vier vorgesehen sind, die drehbar auf der Welle 17 sitzen.
Diese Schieberäder 18, 22; 19, 23; 20, 24 und 21, 25 sitzen auf Lagerbüehsen 18a, 19a, 20a und 21a, die längs der Antriebswelle 17 glei- l en können. Mit jedem der Schraubenräder 18, 19, 20 und 21 besteht der zugehörige, zu ihm axial versetzte Kupplungsteil 22, 23, 24 bzw. ''5 aus einem Stück, wobei diese Kupp lungsteile in Axialrichtung sich erstreckende, schraubenförmig verlaufende Kupplungszähne haben. Die besondere Ausbildung dieser Kupplungszähne und ihre Beziehung gegen über den zu ihnen axial versetzten Schrau benradzähnen werden später ausführlich be schrieben.
Auf der Antriebswelle 17 sitzt fest eine Kupplungshülse 26, die zwischen den Schieberädern 18, 22 und 19, 23 liegt und an beiden Stirnenden schraubenförmig ausgebil dete Kupplungszähne 27, 28 aufweist, die zu den schraubenförmigen Kupplungszähnen der benachbarten Kupplungsteile 22, 23 ergän zend ausgebildet sind und in Eingriff mit diesen Kupplungszähnen treten können. Eine ähnliche Kupplungshülse 29 ist auf der An triebswelle 17 aufgekeilt und liegt zwischen den. Schieberädern 20, 21 und 21, 25.
An den beiden Stirnseiten trägt diese Kupplungs- hülse 29 die Kupplungszähne 29a und 29b, die zu den Kupplungszähnen der benachbar ten Kupplungsteile 21, 25 ergänzend ausge bildet sind und mit diesen Zähnen in Eingriff treten können. Ein Kugellager 30, das zwi schen die Kupplungshülse 29 und eine lot rechte Zwischenwand 31 des Gehäuses 13 ein- g,eschaltet ist, trägt die Kupplungshülse 29 und die Antriebswelle 10, so dass sieh diese Teile relativ zum Gehäuse drehen können.
Eine Zwischenwelle 32 wird von den La Oern 33 und 31 drehbar getragen, die an der lotrechten Zwischenwand 31 bzw. an der in der Nähe des hintern Endes des Grehäuses vorgesehenen lotrechten Wand 35 angeordnet sind. Auf dieser Welle sitzen vier Schrauben- i-iider :38, 39, -10 und 41, die mit den auf der Antriebswelle 17 befindlichen Schrauben- 18, 19, 20 und 21 ständig- in Eingriff stehen.
U m die Antriebsverbindung zwischen der Antriebswelle 17 und den Schieberädern 18, \22; 19, 23; 20, 24 und 21, 25 wahlweise her- sustellen, haben die Schieberäder Rillen 40, 41, 42 und 43 zur Aufnahme von Schalt- gabeln (nicht dargestellt), die die Schiebe räder längs :der Welle 17 in und ausser Kupplungseingriff mit. ,den Kupplungshülsen 26 und 29 verschieben können. Alle diese Schieberäder sind in Fig. 1 in ihrer Freilauf stellung oder Leerlaufstellung dargestellt, so dass sie von der Antriebswelle 17 abgekuppelt sind.
Wird das Schieberad. 18, 22 nach links, gesehen in Fig. 1, geschoben, dann tritt sein Kupplungsteil 22 in Eingriff mit den benach barten Kupplungszähnen 27 der Kupplungs hülse 26, die sich mit der Antriebswelle 17 dreht. Befindet sich das Schieberad 18, 22 in \einer Leerlaufstellung (Fig. 1), so steht sein Schraubenrad 18 mit dem Schraubenrad 38 nur über einen Teil der Zahnbreite in Ein griff, so dass diese Schraubenräder nicht in vollem Eingriff sind. Sobald das Schieberad 1.8, 22 aus seiner Leerlaufstellung (Fig. 1) nach links in Axialrichtung der Welle 17 ver schoben wird, schieben sich seine Schrauben zähne völlig in die Schraubenzähne des Schraubenrades 38 ein.
Der Stoss., der bei dem Treibeingriff von der Antriebswelle 17 auf .das auf der Welle 32 sitzende: Schrauben rad 38 ausgeübt wird, wird also primär von allen Kupplungszähnen 22 aufgenommen (im dargestellten Beispiel acht Kupplungszähne), die mit dem Schraubenrad 18 aus einem Stück bestehen. Der Stoss wird also ,primär nicht von nur zwei oder drei schnell sieh bewegen den Zähnen des Schraubenrades 18 aufge nommen, wie dies der Fall ist bei Stirnrä dern, die von ihrer Leerlaufstellung in Ein griffstellung mit dem zugehörigen Zahnrad. gebracht werden.
Mit der erläuterten Kupp- lungsa.nordriung wird die Umfangsgeschwin digkeit an der Kupplungsstelle wesentlich i ermindert, und die Form der Kupplungs zähne wird so gewählt, class der Versehie- bungseingriff möglichst. ohne Stosswirkung auf das Getriebe erfolgt.- In gleicher Weise kann das Schieberad 19, 23 aus der in Fig. 1 dargestellten Leer laufstellung nach rechts verschoben werden,
um seine Zähne 23 in Eingriff mit den er gänzend ausgebildeten Kupplungszähnen 28 der mit der Antriebswelle umlaufenden Kupplungshülse 26 zu bringen. Durch diese Verschiebung des Schieberades 19, 23 gleiten die Schraubenradzähne desselben leicht. in vollen Eingriff mit den Zähnen des auf der Welle 32 sitzenden Schraubenrades 39, um die Welle 32 von der Welle 17 anzutreiben. Ebenso können die Schieberäder 20, 24 und <B>21, 25</B> wahlweise in Antriebseingriff mit der Antriebswelle 17 gebracht werden, um die Welle 32 von der Welle 17 aus mit der ge wünschten Drehzahl anzutreiben. Das in An triebseingriff mit der Antriebswelle 17 ge brachte Schieberad bestimmt .die Drehzahl, mit der die Welle 32 getrieben wird.
Durch die wahlweise Verschiebung der Schieberäder können also vier verschiedene Drehzahl bereiche von der Antriebswelle 17 auf die Welle 32 übertragen werden. Die an den ein zelnen Stirnenden der Hülsen 26 und 29 vor gesehenen Kupplungszähne liegen im Abstand voneinander auf einem zur Welle 17 konzen trischen Zylinder.
Sobald eines der gewünschten Schiebe räder von :der Welle 17 angetrieben wird, übt das auf der Welle 32 sitzende getriebene Schraubenrad einen Tangentialdruck aus, dessen Längskomponente infolge der Schrau benform der miteinander in Eingriff stehen den Schraubenräder das Bestreben hat, das Schieberad in Axialrichtung auf der Welle 17 zu verschieben. Bei bekannten Getrieben mit verschiebbaren Schraubenrädern russten wegen dieses Längsdruckes an den verschieb baren Schraubenrädern besonders grosse und kostspielige Axialdrucklageraufbauten vor gesehen werden.
Bei dem gezeigten Getriebe neutralisieren jedoch die mit schraubenförmig verlaufenden Kupplungszähnen ausgerüsteten Kupplungen, durch die der Antrieb von der Welle 17 auf .das jeweilige Schieberad über tragen wird, diese Axialdrucke in beiden An triebsrichtungen, so dass keine besonderen Axialdrucklager erforderlich sind.
Diese Neu- tralisierwirkung der mit schraubenförmig verlaufenden Kupplungszähnen ausgerüsteten Kupplungen beruht auf dem Umstand, dass bei jedem der auf der Welle 17 gelagerten Schieberäder die Steigung der Kupplungs- zähne gleich ist der Steigring- der Sehrauben- radzä.hne, wie dies später noch ausführlich beschrieben wird.
Das auf der Welle 32 sitzende Schrauben rad 38 steht mit einem grossen Schraubenrad 47 in Eingriff, das auf der Zwischenwelle 48 aufgekeilt ist. Die Zwischenwelle dreht sieh in Lagern der lotrechten Wände 31 lind .35 und trägt ein kleineres Schraubenrad 49, das nahe demjenigen Ende der Welle 48 sitzt, das in der Wand 31 gelagert ist.
Das grosse Zwischenrad 47 steht mit dem Schraubenrad 50 in Eingriff, das auf einer Lagerbüchse 53 sitzt. Diese Lagerbüchse 53 ist. drehbar auf einer Keilnutenwelle 51 1-e- lagert. Die Axiallage des Rades 50 auf der Keilnutenwelle 51 wird mittels eines Ringes 52, der gegen eine Stirnseite der Lagerbüchse 53 anstösst, und mittels eines Druckringes 54 festgelegt, der zwischen der andern Stirnseite der Büchse 53 und dem Kugellager 55 ein geschaltet ist., das in der lotrechten Gehäuse wand 35 sitzt und die Keilnutenwelle 51. drehbar trägt.
Das kleine Zwischenrad 49 steht mit dem Schraubenrad 56 in Eingriff, das auf der Nutenwelle 51 sitzt. und von .einer Lager büchse 57 getragen wird, die auf der Nuten welle 51 frei drehbar ist. Dieses Rad 56 wird in Axialrichtung der Nutenwelle 51 mittels eines Ringes 58, der gegen .die. eine Stirnseite der Büchse 57 anstösst, und mittels eines Druckringes 59 festgelegt, der zwischen der andern Stirnseite der Büchse 57 und einem rohrförmigen Passring 60 eingeschaltet ist, der gegen ein von der Zwischenwand 31 ge tragenes Kugellager 61 liegt. Eine Lager büchse 62 ist auf der Welle 51 aufgekeilt und liegt zwischen den Ringen 52 und 58.
Die La gerbüchse 62 ist auf ihrer zylindrischen Aussenfläche mit. einer Längsverza.linung ver sehen, und die verschiebbare Kupplungsmuffe 63 ist mit einer Federkeilverbindung auf der Büchse gelagert, so dass die Kupplungsmuffe 63 längs der Büchse 62 gleiten kann und ge meinsam mit der Büchse umläuft. Die Kupp lungsmuffe 63 hat eine Rin-nut 64 zur Auf nahme einer Schaltgabel ('nicht dargestellt).
An den sieh gegenüberliegenden axialen Stirnseiten der Kupplungsmuffe 63 sitzen Gruppen von geraden (axialen) Kupplungs zähnen 65 und 66, die in ergänzend ausgebil dete gerade (axiale) Kupplungszähne 67 und 68 eingreifen können. Diese Kupplungszähne bestehen aus einem Stück mit. den Schrauben rädern 50 und 56 und sind axial zu diesen Rädern versetzt.
In Fig. 1 nimmt die Kupplungsmuffe 63 ihre Neutralstellung ein, so dass keine An triebsverbindung von der Zwischenwelle 48 zur Keilnutenwelle 51 besteht. Wird die Kupplungsmuffe 63, gesehen in Fig. 1, in Längsrichtung nach rechts verschoben, dann ;;reifen die Kupplungszähne 65 in die Kupp lungszähne 67 :des Schraubenrades 50 ein, um eine Antriebsverbindung von der Zwischen welle 48 über die Schraubenräder 47 und 50 sowie über die Kopplungsmuffe 63 zur Keil- nütenwelle 51 herzustellen.
Wird die Kupp lungsmuffe 63, gesehen in Fig. 1, in Längs richtung nach links verschoben, so greifen die Kupplungszähne 66 in die Kupplungszähne 68 des Schraubenrades 56 ein, um eine An triebsverbindung von der Zwischenwelle 48 über die Schraubenräder 49 Lind 56 sowie über die Kupplungsmuffe 63 zur Keilnuten welle 51 herzustellen. Die Kupplungsmuffe 63 ermöglicht also zwei Drehzahländerungen der Keilnutenwelle 51.
Die Kupplungsmuffe 63 und die Schrau benräder 50 und 56 haben gerade Kupplungs zähne, wobei die Axialdrucke auf die Schrau benräder 50 und 56 von den Druckringen 54, 52, 58 und 59 und dem Distanzring 60 auf genommen werden. Die Schraubenräder 50 und 56 laufen entweder leer auf der Welle 51. oder drehen sieh mit dieser Welle. Die üblichen Axialdrucklager genügen zur Auf- zia.hnie -der Axialdrucke. Der Einbau von Kupplungen mit geradlinigen Zähnen für die Schraubenräder 50 und 56 schliesst jede Än derung in der Drehzahl der Welle 51 völlig aus, besonders in dem hohen Schnellgang bereich.
Beim Leerlauf des einen oder andern Schraubenrades 50 bzw. 56 läuft dieses rela tiv zum Innenring des zeigehörenden Druck- lagers mit. einer Drehzahl um, die nur der Differenz zwischen den Umlaufdrehzahlen der Schraubenräder 50 und 56 entspricht. Treibt das kleinere Schraubenrad 50 die Welle 51 mit hoher Drehzahl, dann dreht sieh das von dem kleineren Zwischenrad 49 getriebene grössere Schraubenrad 56 mit seiner üblichen niedrigen Drehzahl. Dieser Einbau der ge- radzahnigen Kupplungen zum Herbeiführen einer relativ starken Drehzahländerung ist besonders vorteilhaft, um praktisch unzu lässige Beschleunigungen in einem Getriebe zu vermeiden, bei dem alle Schraubenräder in Dauereingriff miteinander stehen.
In der Zwischenwand 31 liegt zwischen dem Kugellager 61 und der Welle 51 ein Kupplungsteil 69, der auf die Welle 51 auf gekeilt ist und sieh mit der Welle dreht. Eine Stirnseite dieses Kupplungsteils reicht dicht schliessend durch den rohrförmigen Passring 60 hindurch und hat eine ringförmige Stirn fläche, die sich gegen .den Druckring 59 legt. Am andern Ende hat, der Kupplungsteil 69 einen verbeiterten Kopf mit mehreren schrau benförmig verlaufenden Kupplungszähnen 70.
Das Vorderende der Keilnutenwelle 51 ist in einer Büchse 13c gelagert, die aus einem Stück mit der Vorderwand des Gehäuses 13 besteht und sich nach hinten erstreckt. Ein Kupplungsteil 71 ist auf das Vorderende der Keilnutenwelle 51 aufgekeilt und dreht sich mit der Welle, wobei ein Kugellager 72 zwi schen dem Kupplungsteil 71 und der Büchse 13a eingeschaltet ist.
An ihrer vordern Stirn seite stösst der Kupplungsteil 71 gegen eine von dem Gewindeende der Welle 51 getragene Sicherungsmutter 73, während die gegen überliegende Stirnseite des Kupplungsteils 71 mehrere schraubenförmig ausgebildete Kopp lungszähne 74 aufweist.
Zwischen den Kupplungsteilen 69 und 71 hat die Welle 51 eine glatte Oberfläche, von der die Kupplungsschieberäder 75, 77 und 76, 78 .auf gesonderten Lagerbüchsen 75a und 76a getragen werden, die sich unabhängig voneinander auf der Welle 51 drehen können. Das Schieberad 75, 77 besitzt ein Schrauben- rad 75 und einen zum Kupplungsteil 69 sich erstreckenden Kupplungsteil mit gegenüber den Zähnen des Rades 75 axial versetzten schraubenförmig ausgebildeten Kupplungs zähnen 77, die ergänzend zu den Kupplungs zähnen 70 des Kupplungsteils 69 ausgebildet sind und in diese Kupplungszähne 70 .eingrei fen können.
Das andere Schieberad 76, 78 be sitzt ein Schraubenrad 76 und einen zum Kupplungsteil 71 sich erstreckenden Kupp lungsteil mit gegenüber den Zähnen des Rades 7 6 axial versetzten schraubenförmig ausgebil deten Kupplungszähnen 78, :die ergänzend zu den Kupplungszähnen 74 des Kupplungsteils 71 ausgebildet sind und in diese Kupplungs zähne 71 eingreifen können. Ein Flachring 79 liegt zwischen den getrennten Schieberädern 75, 77 und 76, 78. Diese Schieberäder können längs der Welle 51 mittels einer gemeinsamen Schaltgabel (nicht dargestellt) verschoben werden.
In Fig 1 nehmen die Schieberäder 75, 77 und 76, 7 8 auf der Welle 51 ihre Neutral stellung ein. In dieser Stellung drehen sich die Schieberäder leer auf der Welle 51. Bei einer Verschiebung nach rechts in Fig. 1 tre ten die Kupplungszähne 77 in Eingriff mit den Kupplungszähnen 70 des mit der Welle ,51 umlaufenden Kupplungsteils 69, und das Schraubenrad 75 wird infolgedessen von der Welle 51 angetrieben. In dieser Axialstellung des Schieberades 75, 77 wird das andere Schieberad 76, 78 ausser Eingriff mit dem andern Kupplungsteil 71 gehalten. Bei einer Verschiebung nach links in Fig. 1 treten die Kupplungszähne 78 des Schieberades 76, 78 in Eingriff mit den Kupplungszähnen 74 des Kupplungsteils 71, und das Schraubenrad 76 wird infolgedessen von der Welle 51 angetrie ben.
Die Schraubenräder 75 und 76 können also wahlweise Lind abwechselnd von der Welle 51 angetrieben werden.
Die Arbeitsspindel 11 dreht sieh in dem nahe der Vorderwand des Gehäuses 13 vor gesehenen )Wälzlager 12 und in dem nahe der Hinterwand des Gehäuses 13 vorgesehenen Wälzlager 80. Mit der Arbeitsspindel 11 ist ein erstes Schraubenrad 81, das in Eingriff mit dem Schraubenrad<B>75</B> steht, und ein zweites Schraubenrad 82 verbunden, das in das Schraubenrad 76 eingreift. Die Drehzahl der Arbeitsspindel bestimmt. sich also daraus, welches der Schraubenräder 75 oder 76 mit der Welle 51 gekuppelt wird. In allen Axial stellungen stehen die Schraubenräder 7,5 und 76 ständig in Eingriff mit den auf der Spin del 11 sitzenden zugehörenden Schrauben rädern 81 und 82.
Vorzugsweise werden die Schraubenräder 81 und 82 möglichst gross gehalten, während die zum Antrieb dieser Räder dienenden Schraubenräder 75 Lund 76 möglichst klein sind, damit das grösste Kraftmoment in denn Antrieb zu den Spindelschraubenrädern 81, 8? erhalten wird.
In dem Getriebe (Fug. 1) sitzen die Schraubenräder 81, 82 fest auf der Spindel 11, und die verschiedenen Kupplungen sind von der Spindel weg an andern Stellen ein gebaut, wodurch das Flankenspiel der Zahn räder verringert wird.
Die grössten Drehzahländerungen erfolgen nicht an der Arbeitsspindel selbst, sondern an den Schraubenrädern 17, 50 und 19, 56. Die Verschiebung der Schieberäder in. dem Ge triebe erfolgt, derart, dass im höchsten Dreh zahlbereich das Schraubenrad 75 von der Welle 51 angetrieben wird, das seinerseits das auf der Spindel 11 sitzende Schraubenrad <B>81.</B> treibt.
Das auf der Welle 51 sitzende kleine Schraubenrad 76 wird dabei von dem Spindel rad 82 getrieben und dreht. sieh relativ zur unilaufenden Welle 51 mit einer Drehzahl, die durch den Unterschied zwischen den Dreh zahlen der Teile 11 und 51 und den Unter schied zwischen den Teilkreisgeschwindigkei ten der Schraubenräder 81 und 82 bestimmt wird.
Schieberadkupplung zum Neutralisieren des Längsdruckes in Schraubenradgetrieben Der Schraubenformumriss der Schrauben- radzä.hne auf den Schraubenrädern des be schriebenen Getriebes überträgt bekanntlich. grosse Axialdrucke auf die Schieberadkupp- lung en. Das Auftreten von Asialrlruel,: in Schraubenradgetrieben hat bisher die Ver wendung dieser Getriebe beeinträchtigt, da bei den bekannten Getrieben dieser Art. be sondere Axialdrucklager erforderlich wurden. Diese besonderen Lager erhöhten die Kosten wesentlich und vergrösserten auch den Um fang des Getriebegehäuses um mehr als 301/o.
Im gezeigten Getriebe werden besondere Axialdrucklager und die damit verbundenen Nachteile dadurch vermieden, dass die Kupp lungszähne an den Schieberädern so ausgebil det werden, dass sie die Axialdrucke auf die Schraubenräder in beiden Drehrichtungen der Räder neutralisieren.
Fig. 2 zeigt eine vergrösserte schaubild liche Darstellung des Schieberades 19, 23, des in Fig. 1 dargestellten Getriebes sowie einen Abschnitt der benachbarten Kupplungshülse 26. Dieser Aufbau gilt, auch für die andern Schieberadkupplungen des Getriebes. Die Zähne an dem Kupplungsteil 23 des Schiebe rades 19, 23 haben den gleichen Schraubungs- sinn wie die auf dem Schraubenrad 19 sitzen den Schraubenradzähne, haben jedoch nicht den gleichen Steigungswinkel, wie dies noch ausführlich beschrieben wird. Jeder Kupp lungszahn hat Vorderflächen 100 und 101, die sich an entgegengesetzten Seiten einer nach vorn sich verjüngenden abgerundeten Nase 102 vor vorn nach hinten erstrecken.
Eine Seitenfläche 103 erstreckt sich von der Hinterkante der Vorderfläche 100 im Winkel schräg nach hinten, während eine Seiten fläche 104 von der Hinterkante der andern Vorderfläche 107. im gleichen Winkel schräg nach hinten verläuft. Flache Hinterflächen <B>105</B> bzw. 106, gehen von den Hinterkanten der Seitenflächen 103 bzw. 104 aus. Eine ab gerundete Vertiefung 107 verbindet die Kan ten benachbarter Flächen 105 und 106.
Die Kupplungszähne 28 der Kupplungshülse 26 sind in Ausführung den Kupplungszähnen des Kupplungsteils 23 gleich, haben gleiche Vorderflächen 100a, 102a, Seitenflächen 103a und 104a sowie Hinterflächen 105u, 7.07a. Der Abstand zwischen benachbarten Seitenflächen 103, 104 und 103a, 104a ist so gewählt, dass. die Kupplungszähne des Kupplungsteils 23 frei, jedoch dicht passend zwischen die Zähne 28 der Kupplungshülse 26 eintreten können.
Sobald die Kupplungen voll :eingeschaltet sind, liegen die Nasen 102 und 102a der Kupplungszähne etwas in Abstand von den entsprechenden abgerundeten Vertiefungen 107 und 107a zwischen den benachbarten Kupplungszähnen des andern Kupplungsteils, wie in Fig. 4 dargestellt.. Bei voll eingeschal teter Kupplung besteht auch ein kleiner Ab stand zwischen den auf den Kupplungszähnen des Kupplungsteils 23 vorhandenen Hinter flächen 105 und den Vorderflächen 100a der Kupplungszähne 28 und ebenso ein kleiner Abstand zwischen den auf :den Kupplungs zähnen des Kupplungsteils 23 vorhandenen Vorderflächen 100 und den Hinterflächen 105a der Kupplungszähne 28.
Um den Axialdruck auf die verschieb baren Schraubenräder zu neutralisieren oder aufzuheben, sind die Kupplungszähne der mit den Schraubenrädern verbundenen Kupp lungsteile so gerichtet, dass die Steigung der Kupplungszähne gleich der Steigung der Schraubenradzähne ist. Diese Ausbildung gibt die Sicherheit, dass der Axialdruck auf das betreffende Schraubenrad durch einen ent gegengesetzt gerichteten Axialdruck auf den zugehörenden Kupplungsteil vollkommen neu tralisiert wird und dass keine zusätzlichen Einrichtungen erforderlich sind, um den Axialdruck auf die Getrieberäder aufzu nehmen.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der den Steigungswinkel zu 90 , ergänzende Schräg winkel G der Schraubenradzähne des Schrau benrades 19 grösser als der Schrägwinkel C der Kupplungszähne des zugehörenden Kupp lungsteils 23, der mit dem Schraubenrad 19 aus einem Stück besteht. und einen kleineren Durchmesser hat als das Schraubenrad 19.
Da die Steigung der Zähne des Schraubenrades 1.9 und des Kupplungsteils 23 direkt propor tional dem Radius des betreffenden Teils und umgekehrt proportional der Tangente des zugehörenden Schrägwinkels (G oder C) ist, folgt, dass diese Teile, damit die Steigungen des Schraubenrades 19 und des Kupplungs teils 23 gleich sind, so bemessen werden müs- sen, dass die Tangenten ihrer Schrägwinkel direkt proportional ihren zugehörenden :Ra dien sind.
Der Tangentialdruck auf die Zähne des Schraubenrades 19 oder auf die Zähne des Kupplungsteils 23 ändert sich umgekehrt wie der Radius, an dem der Druck übertragen wird. Der Axialdruck oder Längsdruck kann aus folgender Formel berechnet werden: Axialdruck = Tangentialdruck mal Tan gente des Schrägwinkels.
Wenn daher der Axialdruck auf den Kupplungsteil 23 gleich dem Axialdruck auf das Schraubenrad 19 sein soll, so dass sich diese Drucke aufheben, muss die Tangente des Schrägwinkels der Zähne dieser Teile sich direkt wie der Radius der Teile ändern, weil der Tangentialdruck auf die Zähne sich um gekehrt ändert wie der Radius der Teile. Diese letzterwähnte Beziehung gilt nur, wenn die Steigungen der Schraubenzähne des Schraubenrades 19 und die Steigungen der Schraubenzähne des Kupplungsteils 23 gleich sind, wie vorstehend erwähnt.
In Fig. 4 zeigt der Pfeil 1 die Kraft, die auf das Schieberad 19, 23 von der Kupp lungshülse 26 übertragen wird. Diese Kupp lungshülse sitzt. fest auf der in der eingezeich neten Richtung umlaufenden Antriebswelle 17. Die Kraft wird von den Seitenflächen 103a der auf der Kupplungshülse 26 sitzen den Zähne 28 auf die Seitenflächen 103 der auf dem Kupplungsteil 23 sitzenden Zähne übertragen. Infolge der schraubenförmigen Anordnung dieser Flächen auf den in Ein griff miteinander stehenden Kupplungszähnen wird auf das Schieberad 19, 23 ein Axial druck in der durch den Pfeil 2 gezeigten Richtung übertragen, wobei dieser Druck das Bestreben hat, die in Eingriff miteinander liegenden Kupplungzähne zu trennen.
Beim Umlauf des treibenden Schrauben rades 19, das in der gleichen Richtung wie die Kupplungshülse 26 umläuft, übt das ge triebene Schraubenrad 39, mit dem das Schraubenrad 19 in Eingriff steht, eine Tan gentialkraft in Richtung des auch in Fig. 5 dargestellten Pfeils 3 aus, die dem Umlauf des treibenden Schraubenrades 19 entgegen wirkt. Diese Widerstandskraft ist. die Tan gentialdruckkraft auf die Zähne des Schrau benrades 19.
Infolge der schraubenförmigen Ausbildung der miteinander in Eingriff stehenden Zähne erzeugt diese auf die Zähne des Schraubenrades 19 wirkende Tangential druckkraft einen Axialdruck auf das Schieb e- rad 19, 23, der in Richtung des Pfeils 4 in Fig. 4 wirkt und der das Bestreben hat, das Schieberad 19, 23 gegen die Kupplungshülse 26 zu -drücken.
Bei dieser Drehrichtung der Antriebswelle 1.7 übertragen also die Kupplungshülse 26 und das getriebene Schraubenrad entgegen gesetzt gerichtete Axialdrucke auf das Schiebe rad 19, 23. Werden die Radien und die Stei gungswinkel der auf dem Schraubenrad 19 vorhandenen Zähne und der auf dem Kupp lungsteil 23 vorhandenen Zähne so gewählt., dass ihre zugehörenden Steigungen gleich sind, :dann wird der durch die Kupplungs- hülse 26 ausgeübte Axialdruck so -gross, dass er genau den Axialdruck auf das treibende Schraubenrad 19 neutralisiert..
In der entgegengesetzten Umlaufrichtung der Antriebswelle 17 verläuft jede durch die Pfeile 1 bis 4 in den Fig. 4 und 5 darge stellte Kraft. entgegengesetzt., so dass der durch die Kupplungshülse ausgeübte Axial druck demjenigen Axialdruck auf das Sehrau- benra:d 19 entgegenwirkt, der auf Grund der Tangentialdruckkraft auf dieses Schrauben raderzeugt wird.
In dieser entgegengesetzten Umlaufrichtung wird die Kraft von der Kupplungshülse 26 auf das Schieberad 19, 23 an den Flächen 104a und 10-1 der miteinander in Eingriff stehenden Kupplungszähne über tragen, wobei durch die schraubenförmige Lage dieser Flächen ein Axialdruck auf das Schieberad 19, 23 übertragen wird, der dieses Schieberad nach der Kupplungshülse 26 hin drückt. Der Tangentialdruek auf das Schrau benrad 19 erzeugt jedoch einen in der entge gengesetzten Richtung wirkenden Axialdruek.
Diese Kraftwirkungen treten in gleicher Weise auch bei den andern Scliieberä:dern 18, 22;<B>2</B>0, 24; 21,<B>'25;</B> 75, 77 und 76, 78 in dem in Fig. 1 dargestellten Getriebe auf, sobald ein derartiges Schieberad eingeschaltet wird. In allen diesen Schieberädern ist die Steigung der Kupplungszähne gleich der Steigung der Schraubenradzähne und der Axialdruck auf das Schraubenrad wird durch die Wirkung der zugehörenden Kupplung neutralisiert.
Das Fräsen, ton. schraubenförmigen, <I>Kupplungszähnen auf</I> Kupplungsteilen. Bei der Herstellung der schraubenförmi gen Kupplungszähne auf den verschiedenen Kupplungsteilen des in Fig. 1 dargestellten Getriebes werden die in den Fig. 6 bis 9 dar gestellten Stufen durch die in den Fig. 10 bis 12 dargestellten Nasenfräs- und Verzahnungs maschinen ausgeführt. Das zylindrische Kupp- lungsrolistück 110 (Fig. 6) hat eine Axial bohrung 117., durch die die Welle hindurch tritt, auf der der fertige Kupplungsteil ge lagert werden soll.
An seinem gezeigten Ende hat, das Rohstück einen Ringabschnitt 112 ge ringerer Dicke, durch den eine innenliegende Ringschulter 113 an der Verbindungsstelle dieses Endabschnittes 112 mit dem Mittel abschnitt des Rohstückes geschaffen ist.
Als erste Stufe zur Herstellung der Kupplungszähne werden acht gleichmässigen. Umfangsabstand voneinander aufweisende und nach vorn sieh verjüngende Nasen in die freie Stirnseite des Endabschnittes 112 des Rohstückes gefräst, um die in Fig. 7 darge stellte Form zu erhalten. Für diese Bearbei tung wird eine in Fig. 10 dargestellte Nasen fräsmaschine verwendet.
Auf der obern Fläche des Gestelles 120 (Fig. 10) dieser Maschine liegt. ein Schlitten 121, in dessen Konsole 122 ein Spindelkopf 193 gelagert ist, der die umlaufende An triebsspindel 124 mit dem Fräser 125 trägt. Der Spindelkopf 123 ist. an seiner Konsole 7.22 mittels eines Schraubenbolzens 126 dreh bar gelabert. Ein auf dem Spindelkopf sitzen der, verstellbarer Klemmbolzen 127 tritt, durch einen Bogenschlitz 128 der Konsole 122 hin durch. Durch Lösen des Klemmbolzens 127 kann der Spindelkopf 123 auf jede ge- wünschte Winkelstellung innerhalb der durch den Schlitz 128 bestimmten Grenzen um sei nen Drehbolzen 126 eingestellt werden.
Ein auf dem Spindelkopf 123 sitzender Antriebs motor 129 treibt über einen Riementrieb 130 die Spindel 124 an. Mittels eines üblichen Antriebs kann der Schlitten 121 vom Handrad 131 aus nach rechts oder links, gesehen in Fig. 10, verschoben werden.
Das Gestell 120 trägt auch einen Vor schubmotor 132, der über ,einen Riementrieb 133 eine Schnecke 134 antreibt. Die Schnecke 134 treibt ein Schneckenrad 135, das auf der gleichen Welle 136 sitzt wie das Ritzel 1.37, das über ein Zwischenrad 138 ein Zahnrad 139 antreibt. Zahnrad 139 wird von einer Welle 140 getragen, die mittels eines Lagers 1.41 auf einem Werkstückschlitten 142 gela gert ist, der eine begrenzte Hin- und Her bewegung auf der Tischfläche des Gestelles 120 ausführen kann. Durch eine Schrauben draekfeder 143, die zwischen einem auf dem Gestell 120 befestigten Ring 140 und einem an dem Werkstückschlitten 142 befestigten Ring 145 eingeschaltet ist, wird der Werk stückschlitten 142 nach. rechts in Fig. 10 ge drängt.
Ein am Aussenende der Welle 140 sitzender Nocken 146 in Form einer Scheibe berührt eine an der Stirnseite des Gestelles gelagerte Rolle 147. Bei jedem Umlauf der Welle 140 erfolgt durch die Drehung des Nockens 146 eine einmalige Hin und Her verschiebung des Werkstückschlittens 142.
Die Welle 140 trägt am Innenende ein Zahnrad. 148, das ein Untersetzungsgetriebe 149 antreibt. Dieses Getriebe dient zum An trieb des auf der Spindel 151 sitzenden Zahnrades 150. Das Zahnrad 150 ist mit der umlaufenden Spindel 151 verbunden, die auf dem Werkstückschlitten 142 gelagert ist und das Kupplungsrohstück 110 trägt, dessen Aussenende 112 so liegt, dass es von dem Frä- ser 125 bearbeitet wird. Das Untersetzungs- verhältnis des Getriebes 148, 150 beträgt, eins zu acht, so dass das Rohstück 110 bei jeder Drehung der Welle 1.10,
bei der der Werk stückschlitten 142 und auch das Rohstück 110 eine vollständige Hin- und Herbewegung ausführen, um ein Achtel seines Umfanges gedreht wird. Bei acht Umdrehungen der Welle 140 werden also acht gleichmässig über den Umfang verteilte Kupplungszahnnasen am Rohstück 110 fertiggestellt, so dass ein Kupp lungsrohstück geschaffen wird, dass die in Fig. 7 dargestellte Umrissform hat.
Der Fräser wird nach Beendigung der Spitzenherstellung vom Kupplungsrohstück mittels des Handrades 131 zurückgezogen, um das Abnehmen des bearbeiteten Rohstückes von der Werkstückspindel 151 zu erleich tern und das nächste Kupplungsrohstück leichter auf die Spindel aufsetzen zu können.
Die Kupplungszahnnasen auf dem Kupp lungsrohstück (Fig. 7) haben eine asymme trische Umrissform, und sie weisen Aussen flächen auf, die den Aussenflächen 100 und 101 oder 100a und 101a der in Fig. 2 darge stellten fertigen Kupplungsteile entsprechen. Die asymmetrische Umrissform der auf dem Rohstück befindlichen Kupplungszahnnasen (Fig. 7) wird durch :die Form des Nockens 146 der in Fig. 10 dargestellten Maschine be stimmt.
Die nächste Stufe bei der Herstellung der schraubenförmig verlaufenden Kupplungs zähne des Kupplungsrohstückes besteht darin, von den Stirnstellen zwischen den Kupp lungszahnnasen aus Lücken zu. schrappen oder vorzufräsen, damit genaue schrauben förmige Kupplungszähne erzeugt werden. Hierdurch wird dem Kupplungsrohstück die" in Fig. 8 dargestellte Umrissform gegeben.
Danach werden die Seiten der Kupplungs zähne auf endgültige Form gefräst, um einen fertigen Kupplungsteil zu erzeugen, der schrau benförmige Zähne von dem in den Fig. 2 und 9 dargestellten Umriss hat, wie sie bereits in Verbindung mit der Erläuterung der Fig. 2 beschrieben worden sind.
Diese Arbeiten werden auf der in den Fig. 11 und 12 dargestellten Verzahnungs maschine nacheinander ausgeführt.
Diese Maschine (Fig. 11 und 12) besitzt. ein Gestell 153 mit einem Vorschubmotor 154. Der Vorschubmotor treibt über einen Riemenantrieb 155 eine Schnecke 156, die mit einem auf einer Welle 158 sitzenden Schneckenrad 157 in Eingriff steht. Die Welle 158 trägt ein Ritzel 159, das über ein Zwischenrad 160 ein auf einer Büchse 162 sitzendes Zahnrad 161 antreibt. Die Büchse 62 ist. auf einer längsverschiebbaren Stange <B>163</B> drehbar gelagert, wobei die Lagerung der Büchse 162 auf der Stange 163 so erfolgt, dass die beiden Teile gemeinsam in Axialrich tung sich bewegen. Die Stange. 1.63 ist an dem Werkstückschlitten 164 befestigt, der eine be grenzte Hin- und Herbewegung auf dem Tisch des Gestelles 153 ausführen kann.
Eine Druckfeder 165, die lose tim die Stange 163 herum zwischen dem Gestell 153 und dein Werkstückschlitten 164 liegt, drängt den Werkstückschlitten nach rechts, gesehen in Fig. 11. Am Aussenende trägt die drehbare Büchse 162 eine Nockenscheibe 166, deren Nockenfläche eine auf dem Gestell 153 gela gerte Rolle 167 berührt. Sobald die Büchse 162 umläuft, wird der Werkstückschlitten 164 durch den Nocken 166 und die Feder 165 hin und her bewegt, wobei der Nocken ab- iN;echselnd den Werkstückschlitten 164 gegen die Wirkung der Feder 165 nach links, ge sehen in Fig. 11, zieht, während die Feder 165 den Werkstückschlitten 164 nach rechts schiebt., sobald die Rolle 167 auf dem abfal lenden Teil :der Nockenfläche läuft.
Die Nockenscheibe 166 trägt an ihrem Umfang eine Schaltknagge 200, die mit dem Schaltstift. 201 eines Schalters 202 in Be rührung tritt, der die Erregung des Motors 154 steuert.. Die Knagge 200 schaltet den Schalter 202 und aberregt den Motor 154, so bald der Werkstückschlitten 164 in seiner voll zurückgezogenen Stellung sich befindet, in der er von dem Fräser 184 und den Stoss werkzeugen 188, 189 (Fig. 13) in Abstand steht. Der Antrieb des Werkstückschlittens 164 wird also nach jedem vollen Hin- und Hergang des Werkstückschlittens selbsttätig unterbrochen.
Eine Spindelbüchse 168 sitzt drehbar auf dem Spindelkopf 164. Eine Werkstückspin- del 169 erstreckt sich durch eine Längsboh rung der Büchse 168 und trägt. an ihrem einen Ende das Kupplungsrohstück 110, das mittels der in Fig. 10 dargestellten Maschine bereits mit Spitzen versehen worden ist. Am gegenüberliegenden Ende trägt die Spindel 169 eine Teilscheibe 170, die mehrere auf dem Umfang in gleichmässigem Abstand voneinan der stehende Nuten hat, in die wahlweise ein federbeaufschlagter Schnepper 171 eingreift, der in einer an der Büchse 168 befestigten Konsole 172 gelagert ist. Die Spindel 169 dreht sieh infolgedessen für gewöhnlich ge meinsam mit. der Spindelbüchse 168.
Mittels des Knopfes 173 wird der Schnepper 171 ge gen die Wirkung seiner zugehörenden Feder 17.1 zurückgezogen, um die Spindel 169 von der Spindelbüchse 168 freizugeben, damit die Spindel innerhalb der Spindelbüchse gedreht und dann in einer andern Winkelstellung zur Spindelbüchse verriegelt werden kann.
Auf dem Umfang der Spindelbüchse 168 ist, eine Verzahnung 175 vorgesehen, in die die Zahnstangen 176 und 177 eingreifen. Diese Zahnstangen sitzen ,auf dein Werk- stüekschlitten 164. Die Zahnstangen<B>176</B> und 177 können eine Hin- und Herbewegung auf dem Werkstückschlitten 161 quer zur Spin delbüchse 168 (Fig. 12) ausführen. An dein einen Ende trägt die Zahnstange 177 eine Rolle 179, die einen auf dem Gestell 153 sitzenden Nocken 180 berührt.
Eine gegen die Zahnstange 176 anliegende Schraubenfeder 178 drängt über die auf der Spindelbüchse 168 vorhandene Verzahnung 175 die Zahnstange 177 in eine solche Stel- lung-, dass die Rolle 179 der Zahnstange. 177 dauernd an dem Nocken. 180 anliegt.
Die erläuterte Einrichtung erteilt dein von der Spindel 169 getragenen Kupplungs rohstück 11.0 eine kombinierte Längs- Lind Drehbewegung, und zwar auf folgende Weise: Wenn der Werkstückschlitten 164 in Längsrichtung unter dem Einfloss der Vor sehubnockenscheibe 166 und der Feder 165 verschoben wird, berührt die Rolle 179, die an der von dem Werkstückschlitten 164 ge tragenen Zahnstange 177 sitzt, den feststehen den Nocken 180. Durch die quer zum Werk- stückschlitten - 161 erfolgende Verschiebung. der Zahnstange 177 wird die Spindelbüchse 168 gedreht, da die Zähne der Zahnstange 177 in nie auf der Spindelbüchse 168 befind liche Verzahnung 175 eingreifen.
Durch die zwischen der Spindelbüchse 168 und der Spindel 169 vorhandene Verriegelung 170, 171 wird diese zusammengesetzte Längs- und Drehbewegung auf die das Kupplungsroh stück 110 tragende Spindel übertragen.
Das Gestell 153 trägt auch einen Schlit ten 181, der auf der Oberseite -des Gestelles eine Hin- und Herbewegung in Längsrich tung ausführen kann. Der Schlitten l.81 trägt auf seiner festen Konsole 182 den Spindel kopf 183, in dem drehbar die Spindel 184 gelagert ist, die den lotrecht stehenden Präser 185 trägt. Ein auf der Konsole 182 :aufgestell ter Motor 186 treibt über einen Riemen antrieb 187 die Spindel 181 an.
Ferner sind zwei motorgetriebene, hin und her gehende Stosswerkzeuge 188 und 189 (Fig. 13) vorgesehen, die die an gegenüber liegenden Seiten des Rohstückes vorhandenen Zähne bearbeiten. Diese Stosswerkzeuge ver schieben sich längs aufwärts und radial ein wärts geneigter Bahnen hin und her, von denen eine Bahn bei 190 in Fig. 11 darge stellt ist. Diese Bahnen sind so ausgebildet und angeordnet, dass die Stosswerkzeuge 188 und 189 bei der Bewegung schräg nach oben längs einer Bahn vorgeschoben werden, die etwas ausserhalb der Mitte der Achse des Kupplungsrohstückes liegt, wie Fig. 13 zeigt.
Die Stosswerkzeuge sind so aufgestellt, dass sie gegenüberliegende Seitenflächen der Kupp lungszähne bearbeiten, :das heisst das Stoss werkzeug 188 formt. z. B. die Seitenflächen 104 des in Fig. 2 dargestellten Kupplungs teils 23, während das Stosswerkzeug 189 die gegenüberliegenden Seitenflächen 103 formt. Die Vorrichtung zum Hin- und Herbewegen der Stosswerkzeuge 188 und 189 ist im Ein zelaufbau nicht :dargestellt, :da, zu diesem Zwecke jede zweckentsprechende und übliche Vorrichtung verwendet werden kann.
Die Aufgabe .des Fräsers 185 besteht darin, ,die zwischen den Kupplungszähnen befindlichen Zwischenräume zu schruppen, um die in Fig. 8 dargestellte Zahnform zu erzeugen, während es die Aufgabe der Stoss werkzeuge 188 und 189 ist, die entsprechen den sich gegenüberliegenden schraubenförmig "erlaufenden Seitenflächen der Kupplungs zähne und die flachen Bodenflächen an den zwischen den Kupplungszähnen liegenden Ver tiefungen herzustellen. Sowohl das Schnippen als auch das Stossen erfolgt durch Werkzeuge, die quer zum ringförmigen Rohstück 110 arbei ten.
Die Stosswerkzeuge arbeiten frei, so dass sie einen Freischnitt in die axiale Mittel öffnung des Kupplungsrohstückes ausführen können, ohne dass die Gefahr einer Beschä digung des Werkstückes besteht.
Beim Arbeiten der Verzahnungsmaschine wird das Kupplungsrohstück den Sehneid werkzeugen mit einer zusammengesetzten Längs- und Drehbewegung zugeführt. Der örtlich feststehende, aber umlaufende Fräser <B>185</B> berührt. zunächst die ihm zugekehrte Stirnseite des Kupplungsrohstückes an den zwischen den Kupplungszahnnasen liegenden Stellen und erzeugt hierauf infolge der Dreh bewegung des Rohstückes und dessen Vor schub einen schraubenförmigen Schnitt.
So bald das Rohstück von dem Fräsen abgezogen wird, wird sein Antrieb mittels des Sehalters 202 abgeschaltet, der Sehnepper 171 wird von Hand zurückgezogen und die an der Spindel 169 sitzende Teilplatte 170 wird auf die nächste Teilung gedreht. Dann wird der Schnepper 171 freigegeben, so dass er in die Teilplatte 170 eingreift und die Spindel in dieser Stellung verriegelt, damit. die nächste Zahnlücke beim nächsten Vorschub des Kupp lungsrohstückes mittels des Fräsers 185 er zeugt wird. In dieser Weise werden die zwi schen den Kupplungszahnnasen beginnenden Zahnlücken in aufeinanderfolgenden Arbeits vorgängen ausgefräst, so dass die schrauben förmig verlaufenden Kupplungszähne gebil det werden.
Nach dem Beendigen der Schruppbearbei- tungen, durch .die das in Fig. 8 dargestellte Rohstück hergestellt wird, wird der Antrieb für die Stosswerkzeuge 188 und 189 einge- schaltet. Das Rohstück wird zu den Stoss werkzeugen hin und von den Stosswerkzeugen weg mit der gleichen zusammengefassten Längs- und Drehbewegung und mittels der gleichen Antriebsvorrichtung (Fig. 11) ge führt wie beim Schruppen.
Die entsprechen den Stosswerkzeuge bearbeiten gegenüber liegende Seitenflächen von sich gegenüber stehenden Kupplungszähnen des Rohstückes, wie in Fig. 13 dargestellt, und formen diese Seitenflächen sowie die flachen Bodenflächen der zwischen den Kupplungsklauen liegenden Vertiefungen, um die in Fig. 9 dargestellte Zahnform zu erhalten.
Am Ende der Stossbearbeitung wird der gesamte Werkzeugschlitten mittels eines auf dem Schlitten 181 sitzenden Handrades<B>191</B> zurückgezogen. Dies erleichtert das leichte Abnehmen des fertigen Kupplungsteils von der Spindel 189 und das Aufsetzen des nächsten Kupplungsrohstückes.
In der Beschreibung: und in den Zeich nungen ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt., doch können Än derungen und Verbesserungen vorgenommen und auch Einzelteile weggelassen werden, ohne den Bereich und den Rahmen der Erfin dung zu verlassen.