DE2161666B2 - Crown wheel and worm driving pinion - has cylindrical worm with convex driving flanks and concave reverse flanks - Google Patents

Abstract

The crown wheel and pinion is especially for transmitting heavy driving loads in either direction and has a cylindrical worm pinion and correspondingly profiled crown wheel. The tooth profile of the worm comprises a convex driving flank whose radius is struck from a centre lying radially inside the pitch circle of the gear so that the tangent to the flank at the pitch circle lies in the range 20 deg. to 35 deg. to the radial direction and the reverse flanks are of concave profile with a radius struck from a centre lying radially outside the pitch circle and the equivalent tangent subtends an angle of between 5 deg. and 20 deg. The arrangement provides a tooth having a relatively narrow tip and wide base.

Description

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Bei einem bekannten, den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung darstellenden orthogonalen Radgetriebe (US-PS 16 94 028) können die Zahnflanken der Schnecke, die der Senkrechten auf den beiden Achsen zugewandt sind, ein beliebiges Profil haben, weil diese Flanken an der Kraftübertragung nicht teilnehmen. Das Getriebe hat nur eine Laufrichtung, und nur die konvexen Flanken der Schnecke sind treibende Flanken.In a known orthogonal wheel drive which is the starting point of the present invention (US-PS 16 94 028) can the tooth flanks of the worm, those of the vertical on the two Axes facing have any profile because these flanks are not involved in the power transmission take part. The gear has only one direction of rotation, and only the convex flanks of the worm are driving flanks.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, im Zuge der z. B. aus der DT-PS 11 95 125 oder 10 53 269 entnehmbaren allgemeinen Richtung der technischen Entwicklung ein orthogonales Radgetriebe hoher Belastbarkeit zu schaffen, welches in beiden Drehrichtungen kraftübertragend betrieben werden kann und dessen beide Schneckenflanken hochbelastbar sind. Außerdem sollen möglichst optimale Eingriffsverhältnisse und Unterschneidungsbedingungen verwirklicht werden, wie dies an sich auch bei der US-PS 16 94 028 angestrebt wird.The object of the present invention is, in contrast, in the course of z. B. from DT-PS 11 95 125 or 10 53 269 in general direction of technical development an orthogonal wheel drive to create high load capacity, which operated in a power-transmitting manner in both directions of rotation and whose two screw flanks are highly resilient. In addition, they should be as optimal as possible Engagement ratios and undercut conditions are realized as this in itself is also sought in US-PS 16 94 028.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird eine Flankenausbildung gemäß dem kennzeichnenden Teil des eingangs angegebenen Patentanspruchs vorgeschlagen. To solve the problem, a flank formation according to the characterizing part of the initially specified claim proposed.

Eine sich gemäß dem vorliegenden Erfindungsvorschlag ergebende Zahnform ist an sich aus der US-PS 36 276 bekannt, jedoch bei einem Formfräser, dessen Schneidkanten einen entsprechenden konvexkonkaven Verlauf haben. Diese Ausbildung ist dort gewählt, um sicherzustellen, daß die Zähne der erzeugten Kegelräder untereinander Punktberührung aufweisen, und Gesichtspunkte der Belastbarkeit von entsprechend ausgebildeten Zahnradflanken sind dabei nicht angesprochen.A tooth shape obtained according to the present proposal for the invention is per se from US Pat 36 276 known, but with a form milling cutter whose cutting edges have a corresponding convex-concave course. That training is there chosen in order to ensure that the teeth of the bevel gears produced make point contact with one another have, and aspects of the resilience of appropriately designed gear flanks are included not addressed.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Radgetriebe ist der Winkel »₂ des der gemeinsamen Senkrechten auf den Achsen zugewandten Profils der Schneckenwindungen an deren Spitze sehr klein, was sich günstig auf die Erhöhung der Berührungsdruckfestigkeit auswirkt. Außerdem führt die erfindungsgemäße Ausbildung zu verminderten Spannungskonzentrationen am Fuß der Schneckenwindungen, da der Übergang der konkav ausgebildeten Flanke in den Snhneckengrunuzylinder allmählicher erfolgt und zu einer erhöhten Biegefestigkeit des Windungsfußes auf Grund der größeren Dicke an dieser Stelle. Auf diese Weise wird die Belastbarkeit des Getriebes höher, wenn diese Flanken zur Kraftübertragung kommen. In the wheel drive designed according to the invention, the angle ₂ of the profile of the screw turns facing the common vertical on the axes is very small at its tip, which has a favorable effect on increasing the contact pressure resistance. In addition, the design according to the invention leads to reduced stress concentrations at the foot of the screw windings, since the transition of the concave flank into the screw corner green cylinder is more gradual and increases the flexural strength of the winding root due to the greater thickness at this point. In this way, the load capacity of the transmission is higher when these flanks are used to transmit power.

Nachstehend wird zur weiteren Erläuterung der Erfindung ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es ^.eigtIn order to further explain the invention, an exemplary embodiment is given below with reference to FIG Drawings described. It tends to

F i g. 1 ein in Richtung der Schneckenradachse gesehenes orthogonales Radgetriebe,F i g. 1 an orthogonal wheel drive viewed in the direction of the worm wheel axis,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Windung der Zylinderschnecke, 2 shows a section through a turn of the cylindrical screw,

F i g. 3 ein mit dem erfindungsgemäßen Getriebe gebautes Untersetzungsgetriebe.F i g. 3 a reduction gear built with the gear according to the invention.

Das Getriebe besteht aus der Zylinderschnecke 1, deren Achse mit 2 bezeichnet ist, und aus dem Schneckenrad 3 mit der Achse 4. Das Schneckenrad ist als Planrad mit dem Zahnkranz 5 ausgeführt. Die Windungen 6 der Schnecke 1 haben auf deren ganzen Läng» die gleiche Höhe ft, d. h. sowohl die Zahnfüße als auch die Zahnköpfe liegen auf einem Zylinder 7 bzw. 8.The gear consists of the cylindrical worm 1, the axis of which is denoted by 2, and of the Worm gear 3 with axis 4. The worm gear is designed as a face gear with a ring gear 5. the Windings 6 of the screw 1 have the same height ft over its entire length, i.e. H. both the teeth feet as well as the tooth tips lie on a cylinder 7 and 8, respectively.

Schnecke 1 und Schneckenrad 3 sind so angeordnet, daß sie sich außerhalb der Ebene, welche durch die Achse 4 des Schneckenrads 3 geht und senkrecht zur Achse 2 der Schnecke 1 steht, im Eingriff befinden. Worm 1 and worm wheel 3 are arranged so that they are outside the plane, which through the axis 4 of the worm wheel 3 goes and is perpendicular to the axis 2 of the worm 1, are in engagement.

Die Flanken 9 der Windungen 6, welche der Senkrechten 10 auf den beiden Achsen des Getriebes zugewandt sind, d. h. die »Frontseiten«, haben ein konkaves Profil, während die ihnen gegenüberliegenden Flanken 11, d.h. die »Rückseiten«, ein konvexes Profil haben.The flanks 9 of the windings 6, which face the perpendicular 10 on the two axes of the transmission are, d. H. the "front sides" have a concave profile, while those opposite them Flanks 11, i.e. the "back sides", have a convex profile.

Die Profilkurven der Windungen 6 sind stetige und nicht gebrochene Kurven beliebiger Form, z. B. kreisförmige oder elliptische Bögen, Parabel- oder Sinusoideabschnitte. The profile curves of the turns 6 are continuous and non-broken curves of any shape, e.g. B. circular or elliptical arcs, parabolic or sinusoidal sections.

Der Krümmungsmittelpunkt C₁ des Profils der Frontseite 9 in dessen Schnittpunkt 12 mit der Erzeugenden des mittleren Zylinders 13 der Windungen 6 der Schnecke 1 liegt immer außerhalb des genannten Zylinders 13, während sich der Krümmungsmittelpunkt C, des Profils der Rückseite 11 in dessen Schnittpunkt 14 mit der Erzeugenden des mittleren Zylinders 13 der Windungen 6 der Schnecke 1 immer innerhalb des genannten Zylinders 13 befindet.The center of curvature C _{1 of} the profile of the front 9 at its intersection 12 with the generatrix of the central cylinder 13 of the turns 6 of the screw 1 is always outside of said cylinder 13, while the center of curvature C of the profile of the rear 11 is at its intersection 14 with the generatrix of the central cylinder 13 of the turns 6 of the screw 1 is always located within said cylinder 13.

Die an das Profil der Frontseite 9 der Windungen im Punkt 12 gelegte Tangente 15 bildet mit der Ebene 16, welche senkrecht zur Achse 2 der Schnecke 1 steht, einen Winkel α,, der im Bereich zwischen 5 und 20° liegt, während die an das Profil der Frontseite 9 in dessen Schnittpunkt 18 mit demThe tangent 15 placed on the profile of the front side 9 of the turns at point 12 forms with the Plane 16, which is perpendicular to the axis 2 of the screw 1, an angle α ,, in the area between 5 and 20 °, while the profile of the front 9 in its intersection 18 with the

Zahnkopfzylinder 8 gelegte Tangente 17 mit der Ebene 16 einen Winkel a₂ bildet, der im Bereich zwischen 0 und 10° liegt.Tooth head cylinder 8, the tangent 17 placed with the plane 16 forms an angle a ₂ which lies in the range between 0 and 10 °.

Der Krümmungsradius Q₁ des Frofils der Frontseite 9 ist im Punkt 12 gleich Π 5 bis 2,0 des Durchmessersdj des mittleren Zylinders 13 der Schnecke 1.The radius of curvature Q _{1 of} the profile of the front side 9 is equal to Π 5 to 2.0 of the diameter dj of the central cylinder 13 of the screw 1 at point 12.

Die konkave Profilform der Frontseite 9 der Windungen 6 und die Bereiche, in denen die Winkel a_p <t₂ und der Radius Q₁ gewählt sind, gewährleisten eine erhöhte Berührungsdruck- und Biegefestigkeit der Windungen 6 und folglich auch erhöhte Belastbarkeit des Getriebes, wenn diese Frontseite der Windung rum Tragen kommt.The concave profile shape of the front side 9 of the windings 6 and the areas in which the angle a _p <t ₂ and the radius Q _{1 are} selected ensure increased contact pressure and flexural strength of the windings 6 and consequently also increased load capacity of the gearbox when these Front of the curl around wearing comes.

Die an das Profil der Rückseite 11 im Punkt 14 gelegte Tangente 19 bildet mit der Ebene 16, welche senkrecht zur Achse 2 der Schnecke 1 steht, einen Winkel «₃ zwischen 20 und 35°, während die an das Profil der Rückseite 11 in dessen Schnittpunkt 21 mit dem Außenzylinder 8 gelegte Tangente 20 mit der Ebene 16 einen Winkel <x₄ zwischen 30 und 50° bildet. Der Krümmungsradius Q₂ der Rückseite 11 ist im Punkt 14 gleich 0,5 bis 1,5 äes Durchmessers J₁ des mittleren Zylinders 13 der Schnecke 1.The tangent 19 placed on the profile of the rear side 11 at point 14 forms an angle ₃ between 20 and 35 ° with the plane 16, which is perpendicular to the axis 2 of the screw 1, while the one on the profile of the rear side 11 at its point of intersection 21 with the outer cylinder 8 laid tangent 20 with the plane 16 forms an angle <x ₄ between 30 and 50 °. The radius of curvature Q _{2 of} the rear side 11 is equal to 0.5 to 1.5 äes diameter J _{1 of} the central cylinder 13 of the screw 1 at point 14.

Um ein gutes Anliegen der Flanken der Windungen 6 der Schnecke 1 an den mit ihnen im Eingriff stehenden Flanken der Zähne 22 des Schneckenrads 3 zu erzielen, wird die Steigung t der Windungen 6 gemäß nachstehender Formel errechnet:In order to ensure that the flanks of the windings 6 of the worm 1 make good contact with the flanks of the teeth 22 of the worm wheel 3 that are in mesh with them, the pitch t of the windings 6 is calculated using the following formula:

2πΑ2πΑ

3°3 °

2R2R

A = Zwischenachsenabstand, d. h. der Abstand zwischen den Schnittpunkten O₁ und O₂ der gemeinsamen Senkrechten 10 auf der Achse 2 der Schnecke 1 und auf der Achse 4 des Schneckenrades 3 mit den erwähnten Achsen in mm; A = inter-axis distance, ie the distance between the intersection points O ₁ and O _{2 of} the common perpendicular 10 on the axis 2 of the worm 1 and on the axis 4 of the worm wheel 3 with the axes mentioned in mm;

π = Gangzahl der Schnecke 1;π = number of turns of the worm 1;

/ = Verhältnis der Anzahl der Zähne 22/ = Ratio of the number of teeth 22

des Schneckenrads 3 zur Gangzahl η der Schnecke 1, d. h. das Übersetzungsverhältnis des Getriebes;of the worm wheel 3 to the number of turns η of the worm 1, ie the transmission ratio of the gear;

Z₁ und Z, = Abstände von der Ebene, welche durch die Senkrechte 10 auf den beiden Achsen geht und senkrecht auf der Achse 2 der Schnecke 1 steht, bis zur benachbarten Stirnfläche 23 bzw. bis zur abgelegenen Stirnfläche 24 des im Eingriff stehenden Schneckenteils in mm;Z ₁ and Z, = distances from the plane that goes through the vertical 10 on the two axes and is perpendicular to the axis 2 of the screw 1, to the adjacent end face 23 or to the remote end face 24 of the engaging screw part in mm;

R = Radius des Außenzylinders 8 der Schnecke 1 in mm. R = radius of the outer cylinder 8 of the screw 1 in mm.

Die Parameter der Zähne 22 des Zahnkranzes 5 des Schneckenrads 3 hängen von den Parametern der Schnecke 1 und vom Getriebe im ganzen ab. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes kann zwischen und 450 liegen.The parameters of the teeth 22 of the ring gear 5 of the worm wheel 3 depend on the parameters of the Worm 1 and from the gearbox as a whole. The gear ratio of the transmission can be between and 450 lie.

Fig. 3 zeigt ein konkretes Anwendungsbeispiel des Getriebes, und zwar bei einem Hinterachsen-Untersetzungsgetriebe eines Personenkraftwagens.Fig. 3 shows a specific application example of the transmission, specifically in a rear axle reduction gear of a passenger car.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Orthogonales Radgetriebe mit sich kreuzenden, zu einander versetzten Achsen und mit stetigem, krummlinigen Zahnflankenprofil, mit einem Planrad als Schneckenrad und mit einer Zylinderschnecke mit asymmetrischen Zahnflanken, wobei die Zahnflanken der Schnecke, die von der Senkrechten auf den beiden Achsen abgewandt sind, ein konvexes Profil aufweisen, das in seinem Schnittpunkt mit dem mittleren Zylinder der Schnecke einen Krümmungsmittelpunkt innerhalb dieses Zylinders besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnflanken (9) der Schnecke (1), die der Senkrechten (10) auf den beiden Achsen zugewandt sind, ein konkaves Profil aufweisen, das in seinem Schnittpunkt (12) mit dem mittleren Zylinder (13) der Schnecke einen Krümmungsmittelpunkt (C₁) außerhalb dieses »0 Zylinders besitzt, wobei die Tangente (15) an das konkave Profil der Flanken (9) in dessen Schnittpunkt (12) mit dem mittleren Zylinder (13) der Schnecke (1) mit der senkrecht zu deren Achse (2) stehenden Ebene (16) einen Winkel (»j) zwi- as sehen 5 und 20° bildet, und die Tangente (17) an das genannte Profil in dessen Schnittpunkt (18) mit dem durch die Zahnköpfe definierten Außenzylinder (8) mit der genannten Ebene (16) einen Winkel (*₂) zwischen 0 und 10° bildet, wobei der Krümmungsradius (^₁) des genannten Profils im Schnittpunkt (12) mit dem mittleren Zylinder (13) der Schnecke (1) das 0,5- bis 2,0-fache des Durchmessers Id₁) des mittleren Schneckenzylinders (13) beträgtOrthogonal gear drive with intersecting, offset axes and with a constant, curvilinear tooth flank profile, with a face gear as a worm wheel and with a cylindrical worm with asymmetrical tooth flanks, whereby the tooth flanks of the worm, which are turned away from the vertical on the two axes, have a convex profile have, which has a center of curvature within this cylinder at its intersection with the central cylinder of the screw, characterized in that the tooth flanks (9) of the screw (1) facing the perpendicular (10) on the two axes have a concave profile have, which at its intersection (12) with the central cylinder (13) of the screw has a center of curvature (C ₁ ) outside this »0 cylinder, the tangent (15) to the concave profile of the flanks (9) at its intersection ( 12) an angle with the middle cylinder (13) of the screw (1) with the plane (16) perpendicular to its axis (2) el (»j) between 5 and 20 °, and the tangent (17) to the named profile at its intersection (18) with the outer cylinder (8) defined by the tooth tips forms an angle with the named plane (16) (* ₂ ) between 0 and 10 °, whereby the radius of curvature (^ ₁ ) of the said profile at the intersection (12) with the central cylinder (13) of the screw (1) is 0.5 to 2.0 times the Diameter Id ₁ ) of the middle screw cylinder (13) is