DE102006031986B4 - drive - Google Patents

Abstract

Antrieb, umfassend Umrichter, Elektromotor und Getriebe,wobei Verzahnungsteile vorgesehen sind,dadurch gekennzeichnet, dasszumindest ein Verzahnungsteil an seiner Verzahnung Korrekturen, also Abweichungen zum evolventenförmigen Profil, aufweist, für die der Zahnkraftverlauf entsprechend dem Bewegungsgesetz der Verzahnung bei Betrieb des Getriebes ruck- und stoßfrei ist,wobei der jeweilige Zahn der Verzahnung ein evolventenförmiges geradverzahntes Profil aufweist, das in den Bereichen des Eintritts und Austritts mit einer Abweichung versehen ist, wobei die Abweichung dabei als Differenz des Istverlaufes des Profils und der Evolvente definiert ist,wobei die Abweichung entsprechend der Tafel 2 auf Seite 7 der VDI 2143, Blatt1, ausgeführt ist, also als Polynom 5. Grades, als geneigte Sinuslinie, als modifiziertes Beschleunigungstrapez oder als modifizierte Sinuslinie.Drive, comprising converter, electric motor and gear, with toothing parts being provided, characterized in that at least one toothing part has corrections on its toothing, i.e. deviations from the involute profile, for which the tooth force curve according to the law of motion of the toothing during operation of the gearbox is jerk-free and jolt-free The respective tooth of the toothing has an involute-shaped straight-toothed profile which is provided with a deviation in the areas of entry and exit, the deviation being defined as the difference between the actual course of the profile and the involute, the deviation corresponding to the table 2 on page 7 of VDI 2143, sheet 1, i.e. as a 5th degree polynomial, as an inclined sine line, as a modified acceleration trapezoid or as a modified sine line.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb.The invention relates to a drive.

Es sind Antriebe bekannt, die Elektromotoren umfassen, welche von einem Umrichter versorgt sind und ein Getriebe antreiben.Drives are known which include electric motors which are supplied by a converter and which drive a transmission.

Ein Getriebe umfasst im Wesentlichen Verzahnungsteile, wie Zahnräder oder dergleichen. Im Eingriffsgebiet wechselt beim Drehen der Verzahnteile die Anzahl der sich im Eingriff befindlichen Zähne entlang der Eingriffslinie. Zu Beginn des Eingriffs und beim Wechsel von Einzel- in Doppeleingriffsgebiet entstehen durch die unkorrigierte Verzahnung Ein- und Austrittstöße. Hierdurch werden Schwingungen erregt und Geräusche erzeugt. Nachteiligerweise können auf diese Weise auch Getriebeausfälle entstehen.A transmission essentially comprises toothed parts, such as gears or the like. In the meshing area, the number of meshing teeth changes along the meshing line when the gear parts are turned. At the beginning of the intervention and when changing from a single to a double intervention area, the uncorrected interlocking creates ingress and egress impacts. This excites vibrations and generates noises. Unfortunately, transmission failures can also occur in this way.

Als Gegenmaßnahme sind erhöhte Profilüberdeckungen, Schrägverzahnungen und Hochverzahnungen bekannt. Weiter ist auch bekannt, Verzahnungen zu korrigieren. Beispielsweise ist bekannt, Evolventenverzahnungen mit einer Fuß und/oder Kopfrücknahme auszustatten, um die Wirkung der Eintrittstöße zu vermindern. Diese Kopf und Fußrücknahme wird bei Zahnflankenschleifmaschinen beispielsweise dadurch ausgeführt, dass der Teilkreis zwischen Werkzeug und Werkstück verschoben wird. Auf diese Weise ist die Werkzeugmaschine in einfacher und daher kostengünstiger Weise in der Lage diese Rücknahmen zu erzeugen. Dabei ist dann aber nicht jede beliebige Funktion erzeugbar, sondern nur quasi verschobene und zerstückelte Evolventenabschnitte. Nachteilig ist dabei jedoch, dass die Korrekturen die Wirkung nur um einen kleinen Betrag vermindern.Increased profile overlaps, helical gears and high gears are known as countermeasures. It is also known to correct toothings. For example, it is known to equip involute teeth with a foot and / or head recess in order to reduce the effect of the entry impacts. In tooth flank grinding machines, this head and foot relief is carried out, for example, by shifting the pitch circle between the tool and the workpiece. In this way, the machine tool is able to generate these withdrawals in a simple and therefore more cost-effective manner. In this case, however, not every arbitrary function can be generated, but only quasi-shifted and fragmented involute sections. The disadvantage here, however, is that the corrections only reduce the effect by a small amount.

Es sind auch Verzahnungen der Firma Hirn Verzahnungen, Nehren, bekannt. Insbesondere ist aus dem Artikel LAUFFER, A.; HIRN, T.: Sechs auf einen Streich - Hochuntersetzendes Getriebe in Kunststoff oder Metall, in: KEM Informationsvorsprung für Ingenieure, 2002, Heft 2, S. 66/67, eine Methode bekannt, wie geräuscharme Verzahnungen erzeugbar sind.There are also gears from the company Hirn Verzahnungen, Nehren, known. In particular, from the article LAUFFER, A .; HIRN, T .: Six in one fell swoop - high reduction gear in plastic or metal, in: KEM Informationsvorsprung für Ingenieure, 2002, Issue 2, p. 66/67, a method known how low-noise gears can be produced.

Aus der VDI-Richtlinie 2143 sind Bewegungsgesetze für Kurvenscheiben und damit Kurvengetrieben schon vor 1980 bekannt gewesen. Der Fachmann weiß, dass Kurvenscheiben zum Steuern bei Maschinen verwendet werden. Aus Seite 7 dieser Richtlinie sind konkrete Beispiele für Kurvenscheibenverläufe bekannt.Motion laws for cam disks and thus cam gears were known from VDI guideline 2143 even before 1980. Those skilled in the art know that cams are used to control machines. Specific examples of cam profiles are known from page 7 of this guideline.

Aus der Schrift M. WECK; H. SALJE: Verbesserung des Laufverhaltens von Leistungsgetrieben, Industrieanzeiger 48 (1984), S. 21ff. ist eine evolventische Profilkorrektur zur Reduzierung von Eingriffstößen bekannt.From the text M. WECK; H. SALJE: Improving the running behavior of power gears, Industrieanzeiger 48 (1984), p. 21ff. an involute profile correction to reduce interference shocks is known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein möglichst geräuscharmes Getriebe bereitzustellen und somit eine hohe Standzeit und einen verbesserten Umweltschutz, insbesondere auch bezüglich der Geräuschemission, erreichbar zu machen.The invention is based on the object of providing a transmission that is as quiet as possible and thus making it possible to achieve a long service life and improved environmental protection, in particular also with regard to noise emissions.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Antrieb nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object is achieved in the drive according to the features specified in claim 1.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Antrieb sind, dass er Umrichter, Elektromotor und Getriebe umfasst, wobei zumindest ein Verzahnungsteil an seiner Verzahnung Korrekturen aufweist, für die der Zahnkraftverlauf entsprechend dem Bewegungsgesetz der Verzahnung bei Betrieb des Getriebes, insbesondere bei gleichmäßiger Eintriebsdrehzahl, im Wesentlichen ruck- und stoßfrei ist, insbesondere beim Übergang vom unkorrigierten zum korrigierten Bereich, insbesondere dass der Beschleunigungskennwert und der Ruckkennwert einen endlichen Wert annehmen.Important features of the invention in the drive are that it comprises converter, electric motor and gearbox, with at least one toothed part having corrections on its toothing, for which the tooth force curve is essentially jerky according to the law of motion of the toothing when the gearbox is in operation, in particular at a constant input speed - and is bump-free, in particular during the transition from the uncorrected to the corrected range, in particular that the acceleration parameter and the jerk parameter assume a finite value.

In Anlehnung an die VDI-Richtlinie 2143 versteht man unter einem Stoß eine unstetige, plötzliche Änderung der Geschwindigkeit einer Bewegung. Diesem Geschwindigkeitssprung ist ein unendlicher, im Zeitverlauf nadelartig verlaufender Beschleunigungssprung und damit eine unendliche, zu einem Zeitpunkt wirkende, Kraft beigeordnet. Ein Stoß ist folglich daran zu erkennen, dass der Beschleunigungskennwert des Bewegungsgesetzes, also der Maximalwert des Bewegungsgesetzes zweiter Ordnung, keinen endlichen, sondern einen unendlichen Wert annimmt.Based on the VDI guideline 2143, a shock is understood to be an unsteady, sudden change in the speed of a movement. Associated with this jump in speed is an infinite jump in acceleration that runs like a needle over time and thus an infinite force acting at one point in time. A shock can therefore be recognized by the fact that the acceleration parameter of the law of motion, i.e. the maximum value of the law of motion of the second order, does not assume a finite value, but an infinite value.

In Anlehnung an die VDI-Richtlinie 2143 versteht man unter einem Ruck eine unstetige, plötzliche Änderung der Beschleunigung einer Bewegung. Diesem Beschleunigungssprung ist ein unendlicher, im zeitlichen Verlauf nadelartiger Sprung der Ruckfunktion, also des Bewegungsgesetzes dritter Ordnung, beigeordnet. Ein Ruck ist folglich daran zu erkennen, dass der Ruckkennwert des Bewegungsgesetzes, also der Maximalwert des Bewegungsgesetzes dritter Ordnung, keinen endlichen, sondern einen unendlichen Wert annimmt.Based on VDI guideline 2143, a jerk is understood to be a discontinuous, sudden change in the acceleration of a movement. This jump in acceleration is associated with an infinite, needle-like jump in the jerk function over time, i.e. the third-order law of motion. A jerk can therefore be recognized by the fact that the jerk characteristic of the law of motion, i.e. the maximum value of the law of motion of the third order, does not assume a finite value, but an infinite value.

Das Auftreten von Ruck und Stoß ist neben dem ungleichmäßigen Verlauf der Hertzschen Pressung eine der Hauptursachen ungewünschter Geräuscherzeugung und ungewünschten Verschleißes beim Betrieb des Getriebes.The occurrence of jerks and bumps is one of the main causes of unwanted noise generation and unwanted wear during operation of the gearbox, in addition to the uneven course of the Hertzian pressure.

Betrieb des Getriebes bedeutet, dass die beiden miteinander kämmenden Verzahnungen arbeiten, also beispielsweise drehen, insbesondere unter lastbedingter, elastischer Verformung der Zähne. Somit wandert der Eingriffspunkt des Zahnes der zweiten Verzahnung entlang der Eingriffslinie am ersten Zahn. Vorteilhaft erfolgt der Betrieb des Getriebes gleichmäßig, also mit zeitlich konstanter Eintriebsdrehzahl, oder mit einer Eintriebsdrehzahl, deren zeitliche Schwankungen wesentlich langsamer verlaufen als die durch die Eintrittstöße bewirkte Schwankung der Abtriebsdrehzahl.Operation of the transmission means that the two intermeshing gears work, that is, for example, rotate, in particular under load-related, elastic deformation of the teeth. Thus, the point of engagement of the tooth of the second toothing moves along the line of engagement on the first tooth. The transmission is advantageously operated uniformly, that is to say with an input speed that is constant over time, or with an input speed whose fluctuations over time are significantly slower than the fluctuations in the output speed caused by the impacts.

Von Vorteil ist bei der Erfindung, dass ein geräuscharmes Getriebe bereitstellbar und somit eine hohe Standzeit und ein verbesserter Umweltschutz vorsehbar ist. Außerdem wird der Verschleiß vermindert.The advantage of the invention is that a low-noise transmission can be provided and thus a long service life and improved environmental protection can be provided. In addition, wear is reduced.

Von Vorteil ist bei der Erfindung, dass die maximal auftretenden, endlichen Beschleunigungs- und Ruckkennwerte bestimmbar sind und dann die Korrekturverläufe derart optimierbar sind, dass Stoß und Ruck im Wesentlichen vermeidbar sind. Denn ein endlicher Beschleunigungs- bzw. Ruckkennwert bleibt selbst im Rahmen der Fertigungstoleranzen endlich. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Bewegungsgesetz ein Polynom 5. Grades, eine geneigte Sinuslinie, ein modifiziertes Beschleunigungsgesetz oder eine modifizierte Sinuslinie gemäß der VDI-Richtlinie 2143. Von Vorteil ist dabei, dass gegenüber dem Stand der Technik Ruckfreiheit erreicht wird, insbesondere durch Optimierung einer endlichen, geringen Anzahl von Parametern. Von Vorteil ist weiterhin, dass die genannten Beispiele aus dem Umgang mit Kurvengetrieben mit ihren physikalischen Eigenschaften gut bekannt und erprobt sind. Durch die Vorgabe des Bewegungsgesetzes wird in umkehrbar eindeutiger Weise die Profilkorrektur definiert. Damit ist vorteilhaft durch die Vorgabe des Kurventyps die Profilkorrektur und der physikalische Effekt - die Vermeidung von Ruck und Stoß - festgelegt. Die Optimierung ist dabei durch Variieren der Kurvenparameter möglich. Dies bedeutet, dass nur die Parameter der Kurve variiert werden, aber nicht der Kurventyp. Sinus bleibt also stets Sinus. Polynom 5. Grades bleibt ein ebensolches. Entsprechendes gilt für alle anderen Kurventypen, wie beispielsweise geneigte Sinuslinie oder modifiziertes Beschleunigungstrapez oder modifizierte Sinuslinie. Hingegen ist bei Kurven mit unendlichem Ruck und Stoß ein Variieren erfolglos. Erfindungsgemäß werden für die Korrekturen nur mathematische Funktionen ausgewählt, die keinen unendlichen Ruck und Stoß zur Folge haben. Die Optimierungsaufgabe, also die Berechnung von Korrekturverläufe für die Vermeidung von Stoß und Ruck, wird erfindungsgemäß durch Auswahl des Kurventyps von einer Variation mit einer unendlichen Anzahl von Parametern - etwa eine Klasse von Kurventypen mit einer Nebenbedingung, wie die Stetigkeit der dritten Ableitung an einem Punkt - auf eine Variation mit einer endlichen, insbesondere geringen, beispielsweise unter zehn oder unter vier liegenden Anzahl von Parametern eingeschränkt. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die praktische Lösbarkeit der Optimierungsaufgabe, insbesondere den dazu erforderlichen Rechenaufwand, aus.The advantage of the invention is that the maximum occurring, finite acceleration and jerk parameters can be determined and then the correction curves can be optimized in such a way that jerks and jerks can essentially be avoided. Because a finite acceleration or jerk parameter remains finite even within the scope of the manufacturing tolerances. In a further advantageous embodiment, the law of motion is a 5th degree polynomial, an inclined sinusoidal line, a modified acceleration law or a modified sinusoidal line in accordance with VDI guideline 2143. The advantage here is that, compared to the prior art, freedom from jolts is achieved, in particular through optimization a finite, small number of parameters. Another advantage is that the examples mentioned are well known and tried and tested with their physical properties from handling cam drives. By specifying the law of motion, the profile correction is defined in a reversibly unambiguous manner. The profile correction and the physical effect - the avoidance of jerks and jolts - are thus advantageously determined by specifying the curve type. The optimization is possible by varying the curve parameters. This means that only the parameters of the curve are varied, but not the curve type. So sine always remains sine. 5th degree polynomial remains a similar one. The same applies to all other curve types, such as inclined sine lines or modified acceleration trapezoid or modified sine line. On the other hand, in curves with infinite jerks and jerks, varying is unsuccessful. According to the invention, only mathematical functions that do not result in infinite jerks and jolts are selected for the corrections. The optimization task, i.e. the calculation of correction curves to avoid shock and jerk, is carried out according to the invention by selecting the curve type from a variation with an infinite number of parameters - for example a class of curve types with a secondary condition such as the continuity of the third derivative at a point - restricted to a variation with a finite, in particular small, number of parameters, for example less than ten or less than four. This has an advantageous effect on the practical solvability of the optimization task, in particular the computing effort required for it.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zusätzlich zur Profilkorrektur die Zahneingriffsfläche zur Erreichung eines gleichmäßigen Verlaufs der Hertzschen Pressung optimiert. Hierdurch werden die nach Stand der Technik bekannten Maßnahmen zur Geräuschreduktion - nämlich die Korrektur zur Bewirkung eines gleichmäßigen Verlaufs der Hertzschen Pressung - mit der erfindungsgemäßen Profilkorrektur kombiniert zur besonders vorteilhaften Geräuschreduktion. Dabei hat vorteiligerweise die Hertzsche Pressung einen etwa gleichförmigen Verlauf und ist möglichst gering. Die Pressung ist proportional zur Kraft und somit auch im Wesentlichen zur Winkelbeschleunigung.In a further advantageous embodiment, in addition to the profile correction, the tooth engagement surface is optimized in order to achieve a uniform course of the Hertzian pressure. In this way, the noise reduction measures known from the prior art - namely the correction to bring about a uniform course of the Hertzian pressure - are combined with the profile correction according to the invention for particularly advantageous noise reduction. The Hertzian pressure advantageously has an approximately uniform profile and is as low as possible. The pressure is proportional to the force and thus also essentially to the angular acceleration.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Korrekturen Profilkorrekturen und/oder Balligkeitskorrekturen. Von Vorteil ist dabei, dass bei Profilkorrekturen die Herstellung mittels Profilschleifen ohne Zusatzkosten aufbringbar ist. Bei Balligkeitskorrekturen ist vorteilig, dass sie einfach herstellbar ist und insbesondere an schrägverzahnten Verzahnungsteilen, wie Zahnrädern, vorteilig realisierbar sind. Denn gerade hier ist eine besonders hohe Reduzierung der insgesamt auftretenden Rucke und Stöße bei Ein- und Austritt der Zähne realisierbar.In an advantageous embodiment, the corrections are profile corrections and / or crown corrections. The advantage here is that, in the case of profile corrections, the production by means of profile grinding can be applied without additional costs. In the case of crowning corrections, it is advantageous that they can be easily produced and, in particular, can be advantageously implemented on helical toothing parts such as gear wheels. Because it is precisely here that a particularly high reduction in the total jolts and jolts occurring when the teeth enter and exit can be achieved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung stellen die Korrekturen Abweichungen zum Evolventenprofil dar. Von Vorteil ist dabei, dass die Korrekturen bei Wälz-Verzahnungen einbringbar sind. Denn beim Wälzen ist das Wälzen entlang der Evolvente mit einer geraden gleichförmigen Bewegung vergleichbar. Die Korrekturen sind als senkrecht auf der gedachten mathematischen Evolvente aufgetragene Abweichungen vorgesehen.In an advantageous embodiment, the corrections represent deviations from the involute profile. The advantage here is that the corrections can be introduced in the case of rolling gears. Because when rolling, rolling along the involute is comparable to a straight, uniform movement. The corrections are provided as deviations plotted vertically on the imaginary mathematical involute.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Korrekturen im Bereich des Eintritts und des Austritts des mit dem Zahn der Verzahnung in Eingriff kommenden Zahnes vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass die in diesen Bereichen auftretenden Rucke und Stöße reduzierbar sind.In an advantageous embodiment, the corrections are provided in the area of entry and exit of the tooth that comes into engagement with the tooth of the tooth system. The advantage here is that the jolts and jolts that occur in these areas can be reduced.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantages result from the subclaims.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

• In der 1 ist ein erster erfindungsgemäßer Antrieb gezeigt. Das Getriebe 1 ist vom Elektromotor 2 angetrieben und vom Umrichter 3 versorgt. Die an der Abtriebswelle 4 abgegebene Drehzahl soll unter möglichst geringer Geräuschentwicklung erzeugt werden.

The invention will now be explained in more detail with reference to figures:

• In the 1 a first drive according to the invention is shown. The transmission 1 is driven by the electric motor 2 and supplied by the converter 3. The speed output at the output shaft 4 should be generated with as little noise as possible.

Der Antrieb kann auch aus im gleichen gemeinsamen Gehäuse integrierten Umrichter, Motor und Getriebe bestehen.The drive can also consist of an inverter, motor and gear unit integrated in the same housing.

Dazu werden die Verzahnungsteile derart ausgeführt, dass die Geräuschentwicklung sehr klein wird.For this purpose, the toothed parts are designed in such a way that the generation of noise is very small.

Im Gegensatz zur Lehre des Standes der Technik werden Drehmomentschwankungen beziehungsweise auch Drehzahlschwankungen akzeptiert. Denn die Korrekturen sind derart gewählt, dass im Bereich des Eintritts und des Austritts am Profil des jeweiligen Zahnes ein Verlauf gewählt wird, der einen endlichen Wert des Ruckkennwerts und gleichzeitig einen endlichen Wert des Beschleunigungskennwerts aufweist.In contrast to the teaching of the prior art, torque fluctuations or also speed fluctuations are accepted. This is because the corrections are selected in such a way that in the area of entry and exit on the profile of the respective tooth, a course is selected which has a finite value of the jerk parameter and at the same time a finite value of the acceleration parameter.

Bei einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist der jeweilige Zahn ein evolventenförmiges geradverzahntes Profil auf, das in den genannten Bereichen des Eintritts und Austritts mit einer Abweichung versehen ist. Die Abweichung wird dabei als Differenz des Istverlaufes des Profils und der Evolvente definiert. Bekannt sind Messmaschinen, die das Profil des Zahnes in wälzender Weise messen, wobei die Evolvente als Gerade abgebildet wird und somit eine Abszisse darstellt. Die Abweichung ist dann direkt über der jeweiligen Abszisse als jeweilige Ordinate zugeordnet.In a first exemplary embodiment according to the invention, the respective tooth has an involute-shaped, straight-toothed profile, which is provided with a deviation in the mentioned areas of the entry and exit. The deviation is defined as the difference between the actual course of the profile and the involute. Measuring machines are known which measure the profile of the tooth in a rolling manner, the involute being mapped as a straight line and thus representing an abscissa. The deviation is then assigned directly above the respective abscissa as the respective ordinate.

Erfindungsgemäß sind in weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen Abweichungen entsprechend der Tafel 2 auf Seite 7 der VDI 2143, Blatt1, ausgeführt, also Polynom 5. Grades, Geneigte Sinuslinie, modifiziertes Beschleunigungstrapez oder modifizierte Sinuslinie. Dies sind nur vier Ausführungsbeispiele. Die in der VDI 2143 gezeigten Beschleunigungsgesetze sind mit ihren Parametersätzen für das jeweilige Ausführungsbeispiel an die tatsächlichen Verhältnisse am Zahneingriff angepasst.According to the invention, in further exemplary embodiments according to the invention, deviations according to Table 2 on page 7 of VDI 2143, Sheet 1, are implemented, i.e. 5th degree polynomial, inclined sinusoidal line, modified acceleration trapezoid or modified sinusoidal line. These are only four exemplary embodiments. The acceleration laws shown in VDI 2143 with their parameter sets are adapted to the actual conditions at the gear mesh for the respective exemplary embodiment.

Bei einem weiteren jeweiligen Ausführungsbeispiel ist nur ein Teil des in jener Tafel 2 gezeigten Bewegungsablaufes verwendet, und zwar für den Übergang aus einer Bewegung in eine Bewegung.In a further respective exemplary embodiment, only a part of the sequence of movements shown in that table 2 is used, specifically for the transition from a movement to a movement.

Weitere vorteilig verwendbaren Abweichungsverläufe sind auch entsprechend der Lehre der VDI 2143 herleitbar, also unter Verwendung der dort angegebenen mathematischen Formeln. Dabei sind aber nur Abweichungsverläufe vorteilig, bei denen der Ruckkennwert und der Beschleunigungskennwert jeweils einen endlichen Wert hat.Further advantageously usable deviation profiles can also be derived according to the teaching of VDI 2143, i.e. using the mathematical formulas specified there. However, only those deviations are advantageous in which the jerk parameter and the acceleration parameter each have a finite value.

In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird zur Vermeidung von Ruck die dritte zeitliche Ableitung des Winkelverlaufs ausgewertet.In a further exemplary embodiment according to the invention, the third time derivative of the angle profile is evaluated in order to avoid jerks.

In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird zur Vermeidung von Stoß das Produkt aus der ersten und zweiten zeitlichen Ableitung des Winkelverlaufs ausgewertet und der Bewegungsverlauf entsprechend optimiert.In a further exemplary embodiment according to the invention, the product of the first and second time derivative of the angle profile is evaluated and the movement profile is optimized accordingly in order to avoid impact.

In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind die Korrekturen und Abweichungen nicht im Profil, sondern als Balligkeits-Korrekturen ausgeführt.In a further exemplary embodiment according to the invention, the corrections and deviations are not implemented in the profile but as crowning corrections.

Dabei sind entsprechende Vorteile erreichbar.Corresponding advantages can be achieved here.

In der 2 ist der Zahnkraftverlauf für eine korrigierte Verzahnung gezeigt. Aus diesem ist die zugehörige Profil-Abweichung oder Balligkeitsabweichung, also Flankenlinienkorrektur, direkt ableitbar.In the 2 the tooth force curve for a corrected toothing is shown. From this, the associated profile deviation or crowning deviation, i.e. tooth trace correction, can be derived directly.

Bei A liegt auch idealerweise der Eingriffspunkt des Zahns der kämmenden Verzahnung. Die Bereiche AB und DE bezeichnen das Doppeleingriffsgebiet, während der Bereich BD das Einzeleingriffsgebiet bezeichnet. B bezeichnet die Position des Zahnes, bei der der zusätzlich eingreifende Zahn austritt. Der Wälzpunkt zwischen B und D ist nicht dargestellt. D bezeichnet die Position des Zahns, bei der ein zusätzlicher Zahn zum Eingriff kommt. Von A bis B liegt der korrigierte Bereich vor. Ebenso ist der Bereich von D bis E korrigiert. Bei E liegt idealisierter Weise der Austrittsstoßpunkt dieses Zahnes.The point of engagement of the tooth of the meshing toothing is also ideally at A. The areas AB and DE denote the double intervention area, while the area BD denotes the single intervention area. B denotes the position of the tooth at which the additionally engaging tooth emerges. The pitch point between B and D is not shown. D denotes the position of the tooth at which an additional tooth is engaged. The corrected area is available from A to B. The range from D to E has also been corrected. Ideally, the exit point of this tooth is at E.

Von B bis D ist die Verzahnung unkorrigiert. Dies bedeutet im Falle der Profil-Darstellung vorteiligerweise eine Evolventen-Verzahnung, im Falle der Balligkeits-Darstellung, also Darstellung des Flankenlinienverlaufs, ein in axialer Richtung unkorrigierter Verlauf.The toothing is uncorrected from B to D. In the case of the profile representation, this advantageously means an involute toothing, in the case of the crowning representation, that is to say the representation of the tooth trace profile, a profile that is uncorrected in the axial direction.

Die mit 21 bezeichnete Kurve zeigt den Kraftverlauf, wenn keine Korrekturen angewendet werden.The curve labeled 21 shows the force profile when no corrections are applied.

Die mit 22 bezeichnete Kurve zeigt den Kraftverlauf, wenn keine Korrekturen angewendet und eine Nachgiebigkeit berücksichtigt wird.The curve designated by 22 shows the force profile when no corrections are applied and flexibility is taken into account.

Die mit 23 bezeichnete Kurve zeigt den Kraftverlauf, wenn die Korrekturen des Standes der Technik angewendet werden. Dort ist klar, dass ein linearer Kraftanstieg das Ziel ist. Dies führt an den Punkten A, B, D, E zu starkem Ruck und Stoß.The curve labeled 23 shows the force profile when the corrections of the prior art are applied. It is clear there that the goal is a linear increase in force. This leads to strong jerks and jolts at points A, B, D, E.

Die mit 24 bezeichnete Kurve zeigt den Kraftverlauf, wenn erfindungsgemäße Korrekturen angewendet werden. Dabei sind die Korrekturen derart optimiert ausgeführt, dass nur unerhebliche Rucke und Stöße auftreten, insbesondere innerhalb der Fertigungstoleranzen. Anhand des dargestellten Kraftverlaufs ist offensichtlich, dass die Profilkorrektur von den fachüblichen evolventischen Profilkorrekturen abweicht, um Ruck und Stoß, insbesondere beim Zahneingriff, zu vermeiden.The curve labeled 24 shows the force profile when corrections according to the invention are applied. The corrections are optimized in such a way that only insignificant jolts and jolts occur, in particular within the manufacturing tolerances. Based on the force curve shown, it is obvious that the profile correction deviates from the involute profile corrections customary in the field in order to avoid jerks and jolts, especially when the teeth mesh.

Aus der VDI-Richtlinie 2143, Tafel 2 ist zu entnehmen, dass ruck- und stoßfreie Kraftübertragung durch eines der Bewegungsgesetze Polynom 5. Grades, geneigte Sinuslinie, modifiziertes Beschleunigungstrapez und modifizierte Sinuslinie mit den in Abschnitt 5 dieser Richtlinie eingeführten Kennwerten verwirklicht werden. Insbesondere charakterisiert ein endlicher Beschleunigungskennwert C_a eine stoßfreie Bewegung und ein endlicher Ruckkennwert C_j eine ruckfreie Bewegung.From the VDI guideline 2143, table 2, it can be seen that jerk-free and shock-free power transmission is achieved by one of the motion laws of the 5th degree polynomial, inclined sine line, modified acceleration trapezoid and modified sine line with the characteristic values introduced in Section 5 of this guideline. In particular, a finite acceleration characteristic value C _a characterizes a shock-free movement and a finite jerk characteristic value C _j is a smooth movement.

Bei erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen beschreibt die mit 24 bezeichnete Kurve jeweils gerade den zu dem Bewegungsgesetz Polynom 5. Grades, geneigte Sinuslinie, modifiziertes Beschleunigungstrapez und modifizierte Sinuslinie gehörende Zahnkraftverlauf in Anpassung an die Ausgangs- und Endbedingungen der Zahnbewegung im Eingriff. Insbesondere wird also nur jeweils ein Ausschnitt der in Tafel 2 der VDI-Richtlinie 2143 dargestellten Bewegungsabläufe verwendet.In exemplary embodiments according to the invention, the curve designated by 24 describes the tooth force curve belonging to the law of motion of the 5th degree polynomial, inclined sinusoidal line, modified acceleration trapezoid and modified sinusoidal line, adapted to the initial and final conditions of the tooth movement in engagement. In particular, only a section of the motion sequences shown in Table 2 of VDI guideline 2143 is used.

Das jeweilige Bewegungsgesetz bestimmt, welche Korrekturen zur Evolventenverzahnung, also insbesondere welche Profilkorrekturen, anzubringen sind.The respective law of motion determines which corrections to the involute toothing, in particular which profile corrections are to be made.

Somit ist also eine geräusch- und schwingungsoptimierte Korrektur erreicht.Thus, a noise and vibration-optimized correction is achieved.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11

Getriebetransmission

22

ElektromotorElectric motor

33

UmrichterConverter

44th

AbtriebswelleOutput shaft

55

Sensorsensor

2121st

Kraftverlauf, idealisiertForce curve, idealized

2222nd

Kraftverlauf, Nachgiebigkeit berücksichtigtForce curve, compliance taken into account

2323

Kraftverlauf, Stand der TechnikForce curve, state of the art

2424

Kraftverlauf, erfindungsgemäßForce curve, according to the invention

Claims (6)

Antrieb, umfassend Umrichter, Elektromotor und Getriebe, wobei Verzahnungsteile vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verzahnungsteil an seiner Verzahnung Korrekturen, also Abweichungen zum evolventenförmigen Profil, aufweist, für die der Zahnkraftverlauf entsprechend dem Bewegungsgesetz der Verzahnung bei Betrieb des Getriebes ruck- und stoßfrei ist, wobei der jeweilige Zahn der Verzahnung ein evolventenförmiges geradverzahntes Profil aufweist, das in den Bereichen des Eintritts und Austritts mit einer Abweichung versehen ist, wobei die Abweichung dabei als Differenz des Istverlaufes des Profils und der Evolvente definiert ist, wobei die Abweichung entsprechend der Tafel 2 auf Seite 7 der VDI 2143, Blatt1, ausgeführt ist, also als Polynom 5. Grades, als geneigte Sinuslinie, als modifiziertes Beschleunigungstrapez oder als modifizierte Sinuslinie. Drive, comprising converter, electric motor and gear, with toothing parts being provided, characterized in that at least one toothing part has corrections on its toothing, i.e. deviations from the involute profile, for which the tooth force curve jerks and jerks according to the law of motion of the toothing during operation of the gearbox is jerk-free, the respective tooth of the toothing having an involute-shaped straight-toothed profile which is provided with a deviation in the areas of entry and exit, the deviation being defined as the difference between the actual course of the profile and the involute, the deviation corresponding to the Table 2 on page 7 of VDI 2143, sheet 1, is executed, i.e. as a 5th degree polynomial, as an inclined sine line, as a modified acceleration trapezoid or as a modified sine line. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betrieb des Getriebes gleichförmiges Eintreiben vorliegt.Drive after Claim 1 , characterized in that there is uniform driving in during operation of the transmission. Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb Umrichter, Elektromotor und Getriebe im selben Gehäuse umfasst.Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the drive comprises converter, electric motor and gear in the same housing. Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Korrekturen Profilkorrekturen und/oder Balligkeitskorrekturen sind.Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that corrections are profile corrections and / or crown corrections. Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturen im Bereich des Eintritts und des Austritts des mit dem Zahn der Verzahnung in Eingriff kommenden Zahnes vorgesehen sind.Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the corrections are provided in the area of the entry and exit of the tooth coming into engagement with the tooth of the toothing. Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der korrigierte Bereich den Bereich des Eintritts und des Austritts des mit dem Zahn der Verzahnung kämmenden Zahnes umfasst.Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the corrected area comprises the area of entry and exit of the tooth meshing with the tooth of the toothing.

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