DE19951400A1

DE19951400A1 - Intermeshing arrangement for small diameter spur gear maximises teeth contact area to minimise noise

Info

Publication number: DE19951400A1
Application number: DE1999151400
Authority: DE
Inventors: Guenter Nuernberger
Original assignee: SRAM Deutschland GmbH
Current assignee: SRAM Deutschland GmbH
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2001-05-03

Abstract

A small diameter spur gear transmits a rotary motion from a first shaft (1) to a second shaft (8). The arrangement has a first pair of gear wheels (2,3) with a set of identical teeth (4), intermeshing with a second set of gear wheels (5,6) with a set of identical teeth (7). The teeth in the first drive wheel (2) are fixed in line with the mid-point (half pitch interval) between the peaks of the adjacent gear wheel (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere ein Stirnradgetriebe, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a transmission, in particular a spur gear, according to the Preamble of claim 1.

Getriebe, insbesondere Stirnradgetriebe, mit Geradverzahnung haben die unangenehme Eigenschaft, insbesondere dann, wenn zumindest eines der beiden Zahnräder einen kleinen Durchmesser hat, Geräusche und Schwingungen beim Lauf speziell bei langsa men Drehzahlen zu erzeugen. Der Überdeckungsgrad, welcher bei Zahnrädern ein Maß für die Anzahl der in Eingriff befindlichen Zähne ist, wird um so kleiner, je kleiner die miteinander in Eingriff befindlichen Zahnräder sind. Der Überdeckungsgrad kann jedoch vergrößert werden, wenn zwei Zahnräder mit Schrägverzahnung Verwendung finden, da sich der Eingriff eines jeden Zahnes auf einen größeren Anteil des Umfanges seines Zahnrades verteilt. Ein derart geräuschärmer laufendes Zahnradpaar erzeugt jedoch durch diese Schrägverzahnung eine in axialer Richtung wirkende Kraftkomponente, die in verschiedenen Anwendungsbereichen nicht erwünscht ist. Aus diesem Grund werden insbesondere im Schwermaschinenbau Stirnradgetriebe verwendet, die aus zwei Zahn radpaaren bestehen, die jeweils schrägverzahnt sind und deren Schrägen zur Aufhe bung von axialen Kraftkomponenten axial gegenläufig zueinander angeordnet sind. Die Zähne solcher Doppelzahnräder laufen dann pfeilförmig aufeinander zu, wobei sich an der Trennstelle Zähne mit Zähnen und Zahnlücken mit Zahnlücken treffen.Gearboxes, in particular spur gearboxes, with straight teeth have the unpleasant one Property, especially when at least one of the two gears one has a small diameter, noise and vibrations when running, especially at langsa to generate speeds. The degree of coverage, which is a measure for gears for the number of teeth in mesh, the smaller the smaller intermeshing gears are. The degree of coverage can, however be enlarged if two helical gears are used, since the engagement of each tooth extends over a larger portion of its circumference Distributed gear. However, such a pair of gearwheels running with less noise produces through this helical toothing a force component acting in the axial direction, the is not desired in different areas of application. For this reason Helical gearboxes used in heavy machinery in particular, which consist of two teeth pairs of wheels exist, which are each helically toothed and their inclines to the Aufhe Exercise of axial force components are arranged axially in opposite directions to each other. The Teeth of such double gearwheels then converge towards each other in the shape of an arrow, whereby the point of separation meet teeth with teeth and tooth gaps with tooth gaps.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung bezieht sich in erster Linie auf schmale ge radverzahnte Zahnradpaare oder schmale schrägverzahnte Zahnradpaare, bei denen der Mangel an ausreichender Größe des Überdeckungsgrades eine Rolle spielt. Es wird da her vorgeschlagen, die Zahnradpaare aus Einzelzahnrädern mit identischen oder spie gelbildlich identischen Verzahnungen herzustellen, diese jedoch zur Erzielung eines ge räuscharmen Laufes jeweils gegeneinander verdreht stirnseitig drehfest miteinander zu verbinden, wobei der Überdeckungsgrad verdoppelbar ist, wenn die Zahnräder der Zahnradpaare um ein halbe Zahnteilung jeweils gegeneinander verdreht sind. So stößt die Zahnlücke des einen Zahnrades des Zahnradpaares stirnseitig gegen einen Zahn des zweiten Zahnrades, wodurch die Stoßbelastung beim Ein- und Ausfahren der Zähne gegeneinander verringert wird.The object of the present invention relates primarily to narrow ge gear pairs or narrow helical gear pairs, in which the Lack of sufficient size of the coverage ratio plays a role. It will be there ago proposed the gear pairs from single gears with identical or spie To produce gel-like identical gears, but to achieve a ge low-noise barrel rotated against each other on the end face connect, the degree of coverage can be doubled if the gears Gear pairs are rotated against each other by half a tooth pitch. So comes across the tooth gap of a gear of the pair of gears face against a tooth of the second gear, which creates the shock load when retracting and extending the teeth is reduced against each other.

Es ergibt sich somit als Aufgabe der Erfindung, ein Zahnrad für kleine Durchmesser und geringe Überdeckungsgrade zu schaffen, welches stoßfrei und geräuscharm speziell bei geringen Breiten der Zahnräder laufen kann.It is thus an object of the invention to provide a gear for small diameters and to create low degrees of coverage, which is bumpless and low-noise especially at small widths of the gears can run.

Die Lösung der Aufgabe ist im Kennzeichen des ersten Anspruches beschrieben, Ausge staltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The solution to the problem is described in the characterizing part of the first claim events can be found in the subclaims.

Anhand zweier Zeichnungen wird ein Getriebe mit Zahnrädern mit hohem Überdec kungsgrad erläutert. Es zeigenUsing two drawings, a gearbox with gears with high overdec degree of efficiency explained. Show it

Fig. 1 ein antreibendes Zahnrad mit einem zweiten Zahnrad auf einer ersten Welle, welches mit einem angetriebenen Zahnrad und dessen Parallel zahnrad auf einer zweiten Welle zusammenwirkt; Figure 1 is a driving gear with a second gear on a first shaft, which cooperates with a driven gear and its parallel gear on a second shaft.

Fig. 2 eine Verzahnung des angetriebenen Zahnrades und seines Parallelzahnra des in identischer Ausführung, wobei die Verzahnungen um eine halbe Teilung verdreht miteinander stirnseitig montiert sind. Fig. 2 shows a toothing of the driven gear and its parallel toothing in an identical design, the teeth being rotated by half a division mounted together on the end face.

Wird mit 1 eine erste Welle und mit 8 eine zweite Welle bezeichnet, so ist auf der ersten Welle 1 ein antreibendes Zahnrad 2 und achsparallel ein zweites Zahnrad 3 als Zahn radpaar angeordnet. Auf der zweiten Welle 8 ist ein angetriebenes Zahnrad 5 angeord net, welches mit einem Parallelzahnrad 6 stirnseitig verbunden ist und ebenfalls ein Zahnradpaar bildet. Im Falle einer Geradverzahnung weisen das antreibende Zahnrad 2 und das zweite Zahnrad 3 je eine Verzahnung 4 auf, die mit einer Verzahnung 7 des angetriebenen Zahnrades 5 und des Parallelzahnrades 6 zusammenwirkt. In Bezug auf die Verzahnungen 7 und 4 sind die Zahnräder 2 und 3 sowie 5 und 6 identisch.If 1 denotes a first shaft and 8 denotes a second shaft, a driving gear 2 is arranged on the first shaft 1 and axially parallel a second gear 3 is arranged as a pair of teeth. On the second shaft 8 , a driven gear 5 is angeord net, which is connected at the end to a parallel gear 6 and also forms a pair of gears. In the case of a straight toothing, the driving gear 2 and the second gear 3 each have a toothing 4 which interacts with a toothing 7 of the driven gear 5 and the parallel gear 6 . With regard to the toothing 7 and 4 , the gears 2 and 3 and 5 and 6 are identical.

Unterstellt man, daß die Verzahnungen 4 und 7 Schrägverzahnungen sind, so sind diese spiegelbildlich angeordnet, so daß sich auf den Zahnradpaar, bestehend aus dem Zahn rad 2 und 3, eine Pfeilverzahnung ausbildet, die mit einer ebenfalls gegeneinander ge richteten Pfeilverzahnung des Zahnradpaares, bestehend aus den Zahnrädern 5 und 6, zusammenwirkt. Die Besonderheit des Erfindungsgegenstandes liegt darin, daß gemäß Fig. 2 die Zähne der Verzahnungen 4 und 7 um eine halbe Zahnteilung t/2 gegeneinan der versetzt angeordnet sind, wodurch sich ein Überdeckungsgrad Ü einstellt, der dop pelt so groß ist, als sein Überdeckungsgrad Ü, der nur von jeweils einfachen Zahnrädern erreicht wird. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, handelt es sich bei den Zahnrädern 2, 3, 5 und 6 um Zahnrädern von geringer Breite, bei denen sich die Anwendung einer Schrägver zahnung hinsichtlich des Überdeckungsgrades Ü nur gering auswirkt. Die Realisierung der Zuordnung der einzelnen Zahnräder 4 bzw. 7 zueinander um eine halbe Zahntei lung t/2 hat zur Voraussetzung, daß beide Zahnradpaare auf ihren Wellen 1 und 8 der art befestigbar sind, daß eine Zahnteilung von t/2 genau eingehalten wird. Erreicht wird dies dadurch, daß das erste antreibende Zahnrad 2 und das zweite antreibende Zahn rad 3 auf der ersten Welle 1 zur Realisierung des Versatzes ihrer Verzahnungen 4 Vor sprünge und Vertiefungen 11 aufweisen, durch deren Anordnung die Zahnräder 2 und 3 miteinander fügbar sind. Ebenso ist darauf zu achten, daß das angetriebene Zahn rad 5 und das Parallelzahnrad 6 über eine Zentrierung 9 miteinander verbindbar sind, wobei jedes dieser Zahnräder 5 und 6 einen Durchbruch 10 aufweist, mit Hilfe dessen die Verzahnung 7 des angetriebenen Zahnrades 5 um eine halbe Zahnteilung t/2 zu der des Parallelzahnrades 6 positionierbar ist. Das Parallelzahnrad 6 ist auf einer Zentrie rung 9 mit dem angetriebenen Zahnrad 5 verbunden, wobei der Durchbruch 10 eine Paßbohrung für die Anwendung eines Werkzeuges insofern ist, als die Zahnteilung t/2 dann erreicht wird, wenn ein entsprechender Dorn durch die deckungsgleich überein ander liegenden Paßbohrungen geschoben wird. Die Positionierung der Zahnräder 2 und 3 sowie 5 und 6 läßt sich auf mehrfache Weise durchführen, wobei die vorgeschla genen Positionierungshilfen nur für viele andere Positionierungshilfen stehen. Assuming that the toothings 4 and 7 are helical gears, these are arranged in mirror image, so that on the pair of gears consisting of the toothed wheel 2 and 3 , an arrow toothing is formed, which also has an opposing arrow toothing of the gear pair from the gears 5 and 6 , cooperates. The peculiarity of the subject of the invention is that, according to FIG. 2, the teeth of the toothings 4 and 7 are offset by half a tooth pitch t / 2 against each other, whereby a degree of coverage U is established, which is twice as large as its degree of coverage Ü , which is only achieved by simple gears. As can be seen from FIG. 1, the gears 2 , 3 , 5 and 6 are gearwheels of small width, in which the use of a helical toothing has only a slight effect with regard to the degree of coverage Ü. The realization of the assignment of the individual gears 4 and 7 to each other by a half tooth pitch t / 2 has the prerequisite that both gear pairs on their shafts 1 and 8 of the type can be fastened that a tooth pitch of t / 2 is exactly adhered to. This is achieved in that the first driving gear 2 and the second driving toothed wheel 3 on the first shaft 1 to realize the offset of their teeth 4 have jumps and depressions 11 , by the arrangement of the gears 2 and 3 can be joined together. It should also be ensured that the driven toothed wheel 5 and the parallel gear 6 can be connected to one another via a centering 9 , each of these gears 5 and 6 having an opening 10 , with the aid of which the toothing 7 of the driven gear 5 by half a tooth pitch t / 2 can be positioned to that of the parallel gear 6 . The parallel gear 6 is on a Zentrie tion 9 connected to the driven gear 5 , the opening 10 is a fitting hole for the use of a tool in that the tooth pitch t / 2 is achieved when a corresponding mandrel through the congruent one another Fit holes is pushed. The positioning of the gears 2 and 3 and 5 and 6 can be carried out in several ways, the proposed positioning aids standing only for many other positioning aids.

BezugszeichenlisteReference list

Ü Überdeckungsgrad
Ü Degree of coverage

11

erste Welle
first wave

22nd

antreibendes Zahnrad
driving gear

33rd

zweites Zahnrad
second gear

44th

Verzahnung
Gearing

55

angetriebenes Zahnrad
driven gear

66

Parallelzahnrad
Parallel gear

77

Verzahnung
Gearing

88th

Zweite Welle
Second wave

99

Zentrierung
centering

1010th

Durchbruch
breakthrough

1111

Nut
Groove

1212th

Vorsprünge und Vertiefungen
Projections and recesses

Claims

1. Getriebe, insbesondere Stirnradgetriebe, zur Übertragung von Drehbewegungen von einer ersten Welle (1) auf eine zweite Welle (8), umfassend mindestens zwei Zahnrä der, nämlich ein antreibendes Zahnrad (2) mit einer ersten Verzahnung (4) und ein angetriebenes Zahnrad (5) mit einer zweiten Verzahnung (7), welche gegenüber der ersten Verzahnung (4) einen Überdeckungsgrad (Ü) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines geräuscharmen Laufes des Getriebes das antreibende Zahn rad (2) um ein identisches zweites ebenfalls antreibendes Zahnrad (3) und das ange triebene Zahnrad (5) um ein im Bereich seiner Verzahnung (7) identisches ebenfalls angetriebenes Parallelzahnrad (6) erweitert wird, wodurch zwei Zahnradpaare entste hen, deren Zahnräder (2, 3) und (5, 6) jeweils gegeneinander verdreht stirnseitig dreh fest miteinander verbunden sind.1. Gear, in particular spur gear, for transmitting rotary movements from a first shaft ( 1 ) to a second shaft ( 8 ), comprising at least two toothed wheels, namely a driving gear ( 2 ) with a first toothing ( 4 ) and a driven gear ( 5 ) with a second toothing ( 7 ), which has a degree of coverage (Ü) compared to the first toothing ( 4 ), characterized in that in order to achieve low-noise operation of the transmission, the driving gear wheel ( 2 ) by an identical second also driving Gearwheel ( 3 ) and the driven gearwheel ( 5 ) are extended by a parallel gearwheel ( 6 ) which is identical and also driven in the region of its toothing ( 7 ), as a result of which two gearwheel pairs emerge, the gearwheels ( 2 , 3 ) and ( 5 , 6 ) each rotated against each other are firmly connected to each other.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß maximal der doppelte Überdeckungsgrad (Ü) erreichbar ist, wenn die Zahnrä der (2, 3) des antreibenden Zahnradpaares und die Zahnräder (5, 6) des angetriebenen Zahnradpaares um eine halbe Zahnteilung (t/2) jeweils gegeneinander verdreht sind.2. Transmission according to claim 1, characterized in that a maximum of double degree of coverage (Ü) can be achieved if the Zahnrä the ( 2 , 3 ) of the driving gear pair and the gears ( 5 , 6 ) of the driven gear pair by half a tooth pitch (t / 2) are twisted against each other.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste antreibende Zahnrad (2) und das zweite antreibende Zahnrad (3) auf der ersten Welle (1) zur Realisierung des Versatzes ihrer Verzahnungen (4) Vorsprün ge und Vertiefungen (11) aufweisen, durch deren Anordnung die Zahnräder (2, 3) mit einem Zahnversatz von einer halben Zahnteilung (t/2) miteinander fügbar sind.3. Transmission according to claim 1 or 2, characterized in that the first driving gear ( 2 ) and the second driving gear ( 3 ) on the first shaft ( 1 ) for realizing the offset of their teeth ( 4 ) projections and recesses ( 11th ), by means of which the gears ( 2 , 3 ) can be joined together with a tooth offset of half a tooth pitch (t / 2).

4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das angetriebene Zahnrad (5) und das Parallelzahnrad (6) über eine Zentrie rung (9) miteinander positioniert sind, wobei jedes dieser Zahnräder (5, 6) je einen Durchbruch (10) aufweist, mit Hilfe dessen die Verzahnung (7) des angetriebenen Zahnrades (5) um eine halbe Zahnteilung (t/2) zu der des Parallelzahnrades (6) posi tionierbar ist.4. Transmission according to one of claims 1 to 3, characterized in that the driven gear ( 5 ) and the parallel gear ( 6 ) via a centering tion ( 9 ) are positioned with each other, each of these gears ( 5 , 6 ) each have an opening ( 10 ), by means of which the toothing ( 7 ) of the driven gear ( 5 ) by half a tooth pitch (t / 2) to that of the parallel gear ( 6 ) is posi tionable.

5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (10) eine Paßbohrung für die Anwendung eines Werkzeuges ist.5. Transmission according to claim 4, characterized in that the opening ( 10 ) is a fitting hole for the use of a tool.

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen (4, 7) geradverzahnt sind.6. Gearbox according to one of claims 1 to 5, characterized in that the toothings ( 4 , 7 ) are straight toothed.

7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen (4, 7) schrägverzahnt sind.7. Transmission according to one of claims 1 to 5, characterized in that the toothings ( 4 , 7 ) are helically toothed.

8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägverzahnungen zur Aufhebung von axialen Kraftkomponenten axial gegenläufig zueinander angeordnet sind.8. Transmission according to claim 7, characterized, that the helical gears to cancel axial force components are arranged axially opposite to each other.