DE1226849B - Gearbox with double helical teeth - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe mit @"retriebe mit Doppelschrägverzahnung Doppelschrägverzahnung, bei dem die Schrägungsr Winkel der beiden Pfeilhälften verschieden groß, sind, nach Patent 1175 054.The invention relates to a transmission with @ "gears with double helical teeth Double helical gearing in which the helix angles of the two halves of the arrow are different large, are, according to patent 1175 054.

Man hat bereits bei Getrieben mit Doppelschrägverzahnung zum Zwecke der Verminderung der Getriebegeräusche die Schrägungswinkel der beiden Pfeilhälften verschieden groß gewählt. Ferner wurde schon vorgeschlagen,, die Schrägungswinkel der beiden Pfeilhälften verschieden groß zu machen, um die Leistungsübertragungsfähigkeit des Getriebes zu erhöhen. Diese Maßnahme ist Gegenstand des Hauptpatents, nach dessen Lehre bei einem Getriebe der eingangs genannten Art bei jedem der miteinander kämmenden Zahnräder, von denen vorzugsweise die Pfeilhälfte mit dem kleineren Schrägungswinkel eine größere Zahnbreite aufweist als die andere, ein Schrägungswinkel von weniger als 45" gepaart ist mit einem Schrägungswinkel von mehr als 456 und dabei der Unterschied zwischen diesen beiden Schrägungswinkeln derart groß ist, daß der Tangenswert des größeren Schrägungswinkels mindestens das Zweifache des Tängenswertes des kleineren Schrägungs-Winkels ist.One has already used gearboxes with double helical gearing for the purpose the reduction of the gear noises the helix angle of the two arrow halves different sizes chosen. Furthermore, it has already been suggested, the helix angle to make the two halves of the arrow different in size in order to increase the power transmission capability to increase the transmission. This measure is the subject of the main patent, after which Teaching in a transmission of the type mentioned in each of the meshing Gears, of which preferably the arrow half with the smaller helix angle has a larger face width than the other, a helix angle of less than 45 "is paired with a helix angle of more than 456 and that's the difference between these two helix angles is so large that the tangent value of the larger helix angle at least twice the tangential value of the smaller one Helix angle is.

Bei diesen Getrieben, bei denen zur Erhöhung der Leistungsübertragungsfähigkeit die Schrägumgswinkel der beiden Pfeilhälften verschieden groß gemacht werden, hat sich jedoch als Nachteil, herausgestellt, daß, wenn wie üblich für beide Pfeilhälften gleiche Verzahnungswerkzeuge, also gleiche Norrrialeingrifswinkel verwendet werden, ein ungleiches Verhältnis zwischen Umfangskraft und radialer Zahnkraft auftritt; denn dieses Verhältnis ist abhängig von der Größe des Stirneingrifswinkels, der seinerseits, bei gleichen Normaleingriffswinkeln, wiederum abhängig ist von der Größe des Schrägungswinkel!s. Dieses ungleiche Verhältnis (Umfangskraft zu radialer Zahnkraft) kann nun zu einer leichten Schrägstellung der Zahnräder im Betrieb führen; zwar ist diese Schrägstellung nur im Bereich der durch die Lagerbemessung gegebenen Grenzen möglich, also in nur sehr engen Grenzen, sie kann aber in ungünstigen Fällen die Güte des Zahneingriffes beeinträchtigen.In these transmissions, in which to increase the power transmission capacity the oblique angles of the two halves of the arrow are made different in size However, it turned out to be a disadvantage that, if as usual, for both halves of the arrow the same gear cutting tools, i.e. the same standard engagement angle, are used, there is an unequal relationship between the circumferential force and the radial tooth force; because this ratio is dependent on the size of the forehead engagement angle, the in turn, with the same normal pressure angle, is in turn dependent on the Size of the helix angle! S. This unequal ratio (circumferential force to radial Tooth force) can now lead to a slight inclination of the gears during operation; although this inclination is only in the area given by the bearing dimensioning Limits are possible, i.e. only within very narrow limits, but they can in unfavorable cases impair the quality of the tooth engagement.

Die der Erfindung zugrunde gelegte Aufgabe besteht darin, unter Vermeidung der vorstehend angedeuteten Nachteile bei dem Getriebe der eingangs genannten Art, bei dem zum selben Zweck wie nach dem Hauptpatent die Schrägungswinkel der beiden Pfeilhälften verschieden groß gemacht sind, um die Leistungsübertragungsfähigkeit des Getriebes zu erhöhen, den Zahneingriff zu verbessern.The object on which the invention is based is to avoid the disadvantages indicated above in the case of the transmission of the type mentioned above, for the same purpose as according to the main patent, the helix angles of the two Arrow halves are made different sizes in order to increase the power transfer capability to increase the transmission, to improve the meshing.

Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß die Normaleingriffswinkel in den: beiden Pfeilhälften verschieden, groß gewählt werden,, wobei die Pfeilhälfte mit dem kleineren Schrägungswinkel den größeren und die Pfeilhälfte mit dem größeren Schrägungswinkel den kleineren Normaleingrifl`swinkel erhält.According to the invention, this is done in that the normal pressure angle in which: the two halves of the arrow are different, large to be chosen, with the halves of the arrow with the smaller helix angle the larger one and the arrow half with the larger one Helix angle receives the smaller normal engagement angle.

Ein besonders. guter Zahneingriff wird durch eine Auswahl der genannten Größen erhalten, bei der die T'angenswerte der Normaleingrifswinkel sich annähernd verhalten wie die Co:sinusse der Schrägungswinket.A special one. Good meshing is achieved through a selection of the above Sizes are obtained in which the tangent values of the normal engagement angle approximate each other behave like the co: sinuses of the helix angle.

Durch die Wahl von verschieden großen Normaleingriffswinkeln für die beiden Pfeilhälften einer Doppelschrägverzahnung wird der große Vorteil erhalten, da13 die eingangs erläuterten, bei den bekannten Getrieben beobachteten Schrägstellungen der Zahnräder nicht mehr oder zumindest nicht mehr in so starkem Maße auftreten. Die im Sinne der Erfindung ideale Abstimmung bei der Wahl der verschieden großen Normaleingriiwinkel ist die, bei denen. die Stimeingriffswinkel in den beiden Pfeilhälften gleich sind.By choosing different sized normal pressure angles for the two halves of the arrow of a double helical gearing, the great advantage is obtained, da13 the inclinations explained at the beginning and observed in the known gears of the gears no longer occur or at least no longer occur to such an extent. The ideal coordination within the meaning of the invention when choosing the different sizes Normal cut-off angle is the one at which. the Lead pressure angle are the same in the two halves of the arrow.

Im einzelnen werden die Erfindung und ihre Vorteile im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 im Längsschnitt ein Zahnrädergetriebe mit unsymmetrischer Doppelschrägverzahnung, schematisch dargestellt, F i g. 2 in vergrößertem Maßstab, perspektivisch und schematisch dargestellt, das Ritzel der Doppelschrägverzahnung mit seinen beiden Lagern und F i g. 3 ein erfindungsgemäßes Zahnrad mit Normalschnitt längs der Linie I-I und Stirnschnitt längs der Linie H-II.In detail, the invention and its advantages are set out below Hand of an embodiment shown in the drawing explained in more detail. In the drawing, F i g. 1 in longitudinal section a gear transmission with asymmetrical Double helical toothing, shown schematically, F i g. 2 on an enlarged scale, shown in perspective and schematically, the pinion of the double helical toothing with its two bearings and F i g. 3 shows a gear wheel according to the invention with a normal section along the line I-I and frontal section along the line H-II.

Bei dem gezeichneten Getriebe stehen zwei Zahnräder 4 und 3 (das. letztere als Ritzel für sich allein in F i g. 2 dargestellt) miteinander im Eingriff: Die eine Pfeilhälfte 1 dieser Doppelschrägverzahnung weist einen Schrägungswinkel von 30° und die andere Pfeilhälfte 2 einen Schrägungswinkel von 60° auf.In the gearbox shown there are two gears 4 and 3 (the. the latter as a pinion on its own in FIG. 2) in engagement with each other: One arrow half 1 of this double helical toothing has a helix angle of 30 ° and the other half of the arrow 2 has a helix angle of 60 °.

Beide Zahnräder 3, 4 sind beispielsweise in einem Gehäuse 17 angeordnet. Die Welle 19 des Zahnrades 4 ist in zwei Lagern 18 und 22 gelagert, von denen das Lager 18 zur axialen Festlegung des Rades 4 als Fest- oder Führungslager ausgebildet ist, indem es mit Schultern 20 und- 21 zusammenarbeitet, die zu diesem Zweck auf der Welle 19 vorgesehen sind. Die Lager 5, 6 der Welle 23 des Zahnradritzels 3 sind derart ausgebildet, daß sie eine axiale Bewegbarkeit des Zahnradritzels 3 zulassen. Der Flansch 24, über den das äußere Drehmoment dem Zahnradritzel3 zugeführt bzw. von ihm abgenommen wird, ist auf der Seite der Pfeilhälfte 2 angeordnet, die den größeren Schrägungswinkel aufweist.Both gears 3, 4 are arranged in a housing 17, for example. The shaft 19 of the gear 4 is mounted in two bearings 18 and 22 , of which the bearing 18 for the axial fixing of the wheel 4 is designed as a fixed or guide bearing by cooperating with shoulders 20 and 21, which for this purpose on the Shaft 19 are provided. The bearings 5, 6 of the shaft 23 of the pinion 3 are designed in such a way that they allow the pinion 3 to move axially. The flange 24, via which the external torque is supplied to the gear pinion 3 or removed from it, is arranged on the side of the arrow half 2 which has the larger helix angle.

Im Ausführungsbeispiel hat die Pfeilhälfte 1 mit einem Schrägungswinkel ß von 30° einen Normaleingriffswinkel an von 22° 30' und die Pfeilhälfte 2 mit einem Schrägungswinkel ß von 60° einen Normaleingriffswinkel an von 15°.In the exemplary embodiment, the arrow half 1 with a helix angle β of 30 ° has a normal pressure angle an of 22 ° 30 'and the arrow half 2 with a helix angle β of 60 ° has a normal pressure angle an of 15 °.

In F i g. 2 sind bei dem perspektivisch und schematisch dargestellten Zahnradritzel3 mit Pfeil 7 die auf die 30°-Pfeilhälfte 1 wirkende Umfangskraft dargestellt sowie mit Pfeil 8 die zugehörige radiale Zahnkraft; in der gleichen Weise sind für die 60°-Pfeilhälfte 2 die Umfangskraft 9 und die radiale Zahnkraft 10 dargestellt. Der anschaulichen Darstellung halber sind diese Kräfte jeweils mit einem Pfeil in der Mitte der jeweiligen Zahnbreite dargestellt. In der Mitte der Lager 5 und 6 sind die jeweils in den Lagern auftretenden Reaktionskräfte dargestellt, und zwar bezeichnet 11 den Reaktionskraftanteil im Lager 5 zu den Umfangskräften 7 und 9, und 12 bezeichnet den Reaktionskraftanteil zu den radialen Zahnkräften 8 und 10; entsprechend bezeichnet im Lager 6 Pfeil 13 den Reaktionskraftanteil zu den Umfangskräften 7 und 9, und 14 bezeichnet den Reaktionskraftanteil zu den radialen Zahnkräften 8 und 10. Die Resultierende aus den Kräften 11 und 12 ist mit 15 und die Resultierende aus den Kräften 13 und 14 mit 16 bezeichnet. Der Winkel der Resultierenden 15 mit der Richtung der Umfangskräfte ist mit 81, der Winkel der Resultierenden 16 mit der Richtung der Umfangskräfte d2 bezeichnet.In Fig. 2, in the gearwheel pinion 3 shown in perspective and schematically, the circumferential force acting on the 30 ° arrow half 1 is shown with arrow 7 and the associated radial tooth force is shown with arrow 8; The circumferential force 9 and the radial tooth force 10 are shown in the same way for the 60 ° arrow half 2. For the sake of clarity, these forces are each shown with an arrow in the middle of the respective tooth width. In the middle of the bearings 5 and 6, the reaction forces occurring in the respective bearings are shown, namely 11 denotes the reaction force component in the bearing 5 for the circumferential forces 7 and 9, and 12 denotes the reaction force component for the radial tooth forces 8 and 10; Correspondingly, arrow 13 in the bearing 6 denotes the reaction force component to the circumferential forces 7 and 9, and 14 denotes the reaction force component to the radial tooth forces 8 and 10. The resultant from the forces 11 and 12 is 15 and the resultant from the forces 13 and 14 is 16 designated. The angle of the resultant 15 with the direction of the circumferential forces is denoted by 81, the angle of the resultant 16 with the direction of the circumferential forces d2.

Für den Zweck der Durchführung eines Zahlenbeispiels sind die Abstände der beiden Lager voneinander mit a, der Abstand der Mitte des Lagers 5 von, dem Angriffspunkt der Umfangskraft 7 mit b, von dem Angriffspunkt der Umfangskraft 9 mit c und der Abstand der Mitte des Lagers 6 von dem Angriffspunkt der Umfangskraft 9 mit d bezeichnet.For the purpose of running a numerical example, the distances are of the two bearings from each other with a, the distance between the center of the bearing 5 from, the The point of application of the circumferential force 7 with b, from the point of application of the circumferential force 9 with c and the distance between the center of the bearing 6 and the point of application of the circumferential force 9 denoted by d.

In F i g. 3 sind die für den Normalschnitt charakteristischen Größen, nämlich der Normaleingriffswinkel an und die Normalteilung t. eingezeichnet. Ferner sind der Stirneingriffswinkel a8 und der Schrägungswinkel ß dargestellt.In Fig. 3 are the sizes characteristic of the normal cut, namely the normal pressure angle an and the normal division t. drawn. Further the face pressure angle a8 and the helix angle ß are shown.

Die Wirkung der Erfindung sei wie folgt erläutert: Die ideale Abstimmung ist die, bei denen die Stirneingriffswinkel a" in beiden Pfeilhälften gleich sind.The effect of the invention is explained as follows: The ideal match is the one where the face pressure angles a "are the same in both halves of the arrow.

Der Stirneingriffswinkel berechnet sich nach folgender Formel: hierin ist a8 der Stirneingriffswinkel, an der Normaleingriffswinkel und ß der Schrägungswinkel der Verzahnung.The face pressure angle is calculated using the following formula: here a8 is the face pressure angle, an is the normal pressure angle and ß the helix angle of the toothing.

Für die Gleichheit der Stirneingriffswinkel ergibt sich also die folgende Formel worin die Ziffer 1 für die Pfeilhälfte 1, die Ziffer 2 für die Pfeilhälfte 2 gilt. Da der Normaleingriffswinkel anl, der Schrägungswinkel ß, und der Schrägungswinkel ß2 gegeben sind, gilt für den Normaleingriffswinkel a.2: Die Tangenswerte des Normaleingriffswinkels sollen sich also bei der günstigsten Ausführungsform der Erfindung wie die Cosinusse der Schrägungswinkel verhalten. Es zeigt sich aber auch, daß kleinere Unterschiede im Verhältnis der Tangenswerte der Stirneingriffswinkel vernachlässigt werden können,. und zwar aus folgendem Grunde: Die etwa vorhandenen Unterschiede zwischen den radialen Zahnkräften wirken sich auf die Lage des Zahnrades so aus, daß sie die Lage der Zapfen der Zahnradwelle in ihren Lagern beeinflussen können; und zwar dadurch, daß Unterschiede in der Richtung der resultierenden Lagerkräfte, wenn sie groß genug sind, eine gewisse Schrägstellung der Zahnradwelle zur Folge haben können. Wegen der Verteilung sämtlicher Zahnkräfte auf beide Lager wirken sich aber kleinere Unterschiede in den radialen Zahnkräften auf die Richtung der Lagerkräfteresultierenden so wenig aus, daß sie praktisch vernachlässigt werden können. Dies sei an Hand der F i g. 2 an einem Zahlenbeispiel erläutert: Pfeilhälfte 1: Schrägungswinkelßl = 30° Normaleingriffswinkel ocnl = 22° 30' Pfeilhälfte 2: Schrägungswinkelß2 = 60° Normaleingriffswinkel ana = 15' Lagermittenabstand: a = 37,5 cm Abstand Mitte Pfeilhälfte 1 von Mitte Lager 5: b = 13 cm Abstand Mitte Pfeilhälfte 2 von Mitte Lager 5: c = 29,25 cm Umfangskraft P7 (entspricht Pfeil 7 in F i g. 2) = 300 kg Umfangskraft P8 = 100 kg Reaktionskräfte in Lager 6: Reaktionskräfte in Lager 5: P11= P7 -f.. P9 - P13 = 218 kg P12 = PS -I- 1'1o - 1'i4 = 106 kg Winkel öl und 82 der Resultierenden 15 bzw. 16 mit der Richtung der Umfangskräfte: Winkeldifferenz: 82-ö1= 0° 53' Dieser Unterschied in der Richtung der resultierenden Lagerkräfte ist so klein, daß er füglich vernachlässigt werden kann, denn Schwankungen in dieser Größenordnung können sowieso im Betrieb auftreten. ' Es zeigt sich also, daß die Erfindung auch dann verwirklicht werden kann, wenn z. B. mit Rücksicht auf die Wahl genormter Verzahnungswerkzeuge, Abweichungen von der genauen Abstimmung der Normaleingriffswinkel in den beiden Pfeilhälften vorgenommen werden. Demgemäß können in aller Regel zur Ausführung der Erfindung Normaleingriffswinkel von insbesondere 141/2, 15, 20 und 221/2° benutzt werden, wie sie sonst auch schon in Gebrauch sind.The following formula results for the equality of the face pressure angles where the number 1 applies to the arrow half 1, the number 2 applies to the arrow half 2. Since the normal pressure angle anl, the helix angle ß, and the helix angle ß2 are given, the following applies to the normal pressure angle a.2: In the most favorable embodiment of the invention, the tangent values of the normal pressure angle should therefore behave like the cosines of the helix angle. But it also shows that smaller differences in the ratio of the tangent values of the face pressure angles can be neglected. for the following reason: Any differences between the radial tooth forces affect the position of the gear in such a way that they can influence the position of the journals of the gear shaft in their bearings; namely that differences in the direction of the resulting bearing forces, if they are large enough, can result in a certain inclination of the gear shaft. Because of the distribution of all tooth forces on both bearings, however, minor differences in the radial tooth forces have so little effect on the direction of the resulting bearing forces that they can practically be neglected. This is based on FIG. 2 explained using a numerical example: Arrow half 1: helix angle ßl = 30 ° normal pressure angle ocnl = 22 ° 30 'Arrow half 2: helix angle ß2 = 60 ° normal pressure angle ana = 15' bearing center distance: a = 37.5 cm distance center arrow half 1 from center bearing 5: b = 13 cm distance from center of arrow 2 to center of bearing 5: c = 29.25 cm circumferential force P7 (corresponds to arrow 7 in Fig. 2) = 300 kg circumferential force P8 = 100 kg Reaction forces in bearing 6: Reaction forces in bearing 5: P11 = P7 -f .. P9 - P13 = 218 kg P12 = PS -I- 1'1o - 1'i4 = 106 kg angle oil and 82 of the resultant 15 or 16 with the direction of the circumferential forces: Angular difference: 82-ö1 = 0 ° 53 'This difference in the direction of the resulting bearing forces is so small that it can reasonably be neglected, because fluctuations of this magnitude can occur in operation anyway. 'It turns out that the invention can also be implemented when z. B. With regard to the choice of standardized gear cutting tools, deviations from the exact coordination of the normal pressure angle in the two halves of the arrow can be made. Accordingly, normal pressure angles of in particular 141/2, 15, 20 and 221/2 °, as they are otherwise already in use, can generally be used to carry out the invention.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Getriebe mit Doppelschrägverzahnung, bei dem die Schrägungswinkel der beiden Pfeilhälften verschieden groß sind, nach Patent 1175 054, dadurch gekennzeichnet, daß die Normaleingriffswinkel (can) in den beiden Pfeilhälften (1, 2) verschieden groß gewählt werden, wobei die Pfeilhälfte (1) mit dem kleineren Schrägungswinkel (ß) den größeren Normaleingriffswinkel (an) hat. Claims: 1. Gear with double helical gearing, in which the helix angles of the two arrow halves are different, according to patent 1175 054, characterized in that the normal pressure angle (can) in the two arrow halves (1, 2) are selected to be different, with the arrow half (1) with the smaller helix angle (ß) has the larger normal pressure angle (an) . 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tangenswerte der Normaleingriffswinkel (an) sich annähernd verhalten wie die Cosinusse der Schrägungswinkel (ß). In Betracht gezogene Druckschriften: USA: Patentschriften Nr. 2 067 477, 1861258.2. Transmission according to claim 1, characterized in that the tangent values of the normal pressure angle (an) behave approximately like the cosines of the helix angle (ß). References considered: USA: Patent Nos. 2,067,477, 1861258.