DE3806830A1 - Getriebe-optimierungsvorrichtung - Google Patents
Getriebe-optimierungsvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Getriebe-Optimierungs
vorrichtung zur Optimierung der Lastverteilung
zwischen den Zähnen von mindestens zwei miteinander
kämmenden Zahnrädern.
Der Ausdruck "Lastverteilung" umfaßt jede Art der
Lastverteilung über die Breite der miteinander
kämmenden Zähne. Durch ungleiche Lastverteilung ent
stehen Überbelastungen an einzelnen Stellen und es
entstehen Schwingungen, die starke Geräusche verur
sachen.
Eine ungünstige Lastverteilung kann entstehen durch
Herstellungsungenauigkeiten, Verformungen von Wellen,
Gehäuse und/oder Lager der Zahnräder bei der Lagerung
und im Betrieb, durch selbsttätige Positionierung
der Wellen der Zahnräder in Lagern infolge von Axial
kräften und Radialkräften während des Betriebes, so
wie durch Herstellungsungenauigkeiten und Verformungen
des Fundaments, auf welchem das Getriebe mit den Zahn
rädern steht. Ungünstige Lastverteilungen dieser Art
können in der Praxis bisher nur durch einen sehr hohen
Aufwand an Konstruktionsberechnungen, aufwendige Fer
tigungsmethoden und aufwendige Prüfungsverfahren etwas
kompensiert werden. Eine solche Kompensation ist je
doch nur für einen einzigen bestimmten Betriebszustand
möglich, also für eine einzige Betriebsdrehzahl und
ein einziges Drehmoment. Bei Abweichungen von diesem
bestimmten Betriebszustand entspricht auch die Last
verteilung nicht mehr dem optimalen Wert.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden,
für beliebig viele verschiedene Betriebszustände
automatisch eine optimale Lastverteilung zu erzielen,
ohne daß dafür die bekannten sehr aufwendigen Kon
struktionsberechnungen, komplizierten Fertigungs
methoden und komplizierten Prüfmethoden erforderlich
sind.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch
folgende Merkmale:
- - eine verstellbare Lagervorrichtung, welche mindestens eines der Zahnräder so trägt, daß es relativ zu dem mit ihm kämmenden anderen Zahnrad in verschiedene Positionen einstellbar ist,
- - eine Stelleinheit zur Einstellung des von der Lagervorrichtung getragenen Zahnrades,
- - mindestens einen Istwert-Meßwertgeber zur Er zeugung von Istwertsignalen, welche ein Maß für die Lastverteilung zwischen den Zähnen der beiden miteinander kämmenden Zahnrädern sind, und
- - eine Rechen- und Steuereinheit, welche die Istwert signale empfängt, mit einem Sollwert vergleicht, und in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis über die Stelleinheit das einstellbare Zahnrad positioniert.
Dadurch ergeben sich folgende Vorteile:
Herstellungsungenauigkeiten und Verformungen der Zahn räder, Wellen, Gehäuse und Lager werden automatisch durch die Rechen- und Steuereinheit kompensiert. Da durch verringern sich die Herstellungskosten, die Fer tigungskosten und der Aufwand für den Service im Betrieb.
Herstellungsungenauigkeiten und Verformungen der Zahn räder, Wellen, Gehäuse und Lager werden automatisch durch die Rechen- und Steuereinheit kompensiert. Da durch verringern sich die Herstellungskosten, die Fer tigungskosten und der Aufwand für den Service im Betrieb.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen enthalten.
Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die
Zeichnungen beschrieben, welche mehrere Ausführungs
formen der Erfindung als Beispiele zeigen. Im
einzelnen zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer
Getriebe-Optimierungsvorrichtung nach
der Erfindung,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer
Getriebe-Optimierungsvorrichtung nach
der Erfindung,
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform einer
Getriebe-Optimierungsvorrichtung nach
der Erfindung, und
Fig. 4 eine vierte Ausführungsform einer
Getriebe-Optimierungsvorrichtung nach
der Erfindung.
Fig. 1 zeigt im Axialschnitt ein Getriebe 2 mit einem
Gehäuse 4 und darin untergebrachten, in Lager 6 und 8
gelagerten Zahnrädern 10 und 12, welche hintereinander
angeordnet sind. Das auf der einen Seite des Zahn
rades 10 dessen Welle 14 lagernde Lager 8 sitzt in
einem Exzenterring 16. Durch Drehen des Exzenter
ringes 16 kann das im Durchmesser kleinere Zahnrad 10
relativ zu dem im Durchmesser größeren Zahnrad 12
eingestellt werden. Dadurch kann der Achsabstand der
beiden Zahnräder 10 und 12, die Achsschrägung sowie
die Achsneigung der Zahnradpaarung 10, 12 eingestellt
werden.
Der Exzenterring 16 kann von einem Stellmotor 36 ge
dreht werden. Beide bilden zusammen eine Stellein
heit 18 einer Getriebe-Optimierungsvorrichtung 20.
Die Getriebe-Optimierungsvorrichtung 20 enthält
außerdem einen Istwert-Meßwertgeber 22 und eine
Rechen- und Steuereinheit 24. Der Istwert-Meßwert
geber 22 enthält mindestens zwei über die Breite eines
Zahnes 28 der Zahnräder, vorzugsweise des großen
Zahnrades 12, mit Abstand voneinander angeordnete
Sensoren 26 zur Messung von Belastungs-Istwerten an
verschiedenen Stellen über die Breite des Zahnes 28.
Die Sensoren 26 sind an einen am gleichen Zahnrad 12
angebrachten Sender 30 angeschlossen, welcher Istwert
signale an einen Empfänger 32 sendet, der ortsfest am
Gehäuse 4 angeordnet und mit einem Meßwertumformer 34
des Istwert-Meßwertgebers 22 verbunden ist. Die Rechen
und Steuereinheit 24 ist an den Meßwertumformer 34
des Istwert-Meßwertgebers angeschlossen und vergleicht
die Istwertsignale des Meßwertumformers 34 mit einem
oder mehreren in ihm gespeicherten Sollwerten. Die
Rechen- und Steuereinheit 24 erzeugt in Abhängigkeit
vom Vergleichsergebnis Stellsignale. Die Stellsignale
werden einer Stelleinheit 18 zugeführt, welche in
Abhängigkeit von den Stellsignalen über einen Stell
motor 36 und ein Zahnrad 38 den Exzenterring 16 so
lange in der einen oder anderen Richtung in eine
Position dreht, bis die Istwertsignale der Meßein
heit 22 den Sollwertsignalen in der Rechen- und Steuer
einheit 24 entsprechen.
Bei der zweiten Ausführungsform nach Fig. 2 befindet
sich zusätzlich auch das dort gezeigte linke Lager 6
auf der anderen Seite des kleinen Zahnrades 10 in
einem Exzenterring 16/2. Dadurch kann das kleine
Zahnrad 10 unter Beibehaltung der Parallelität zum
großen Zahnrad 12 radial zum großen Zahnrad 12 ver
stellt werden, beispielsweise um den Überdeckungs
grad und/oder das Flankenspiel einzustellen. Gleich
zeitig ermöglicht dies aber auch einen größeren
Verstellbereich, innerhalb welchem das kleine Zahn
rad 10 relativ zum großen Zahnrad 12 radial und in
Umfangsrichtung dazu verstellt werden kann. Der linke
Exzenterring 16/2 wird von einer Stelleinheit 18/2
ebenfalls in Abhängigkeit von Stellsignalen der
Rechen- und Steuereinheit 24 in eine Position ge
dreht, bei welcher die Istwertsignale der Meßein
heit 22 einem Sollwert entsprechen. Die Stellein
heit 18/2 enthält einen Motor 36/2, welcher über ein
Zahnrad 38/2 den linken Exzenterring 16/2 drehen kann.
Die beiden Stelleinheiten 18 und 18/2 sind gleich
ausgebildet und lediglich spiegelbildlich zueinander
angeordnet, und werden beide von der Rechen- und
Steuereinheit in Abhängigkeit von den Istwertsignalen
der Meßeinheit 22 gesteuert.
Die dritte Ausführungsform nach Fig. 3 entspricht im
wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 1, mit der
Ausnahme, daß zwischen dem Exzenterring 16 und dem
Lager 8 ein weiterer Exzenterring 16/3 angeordnet ist,
welcher von der Rechen- und Steuereinheit 24 in Ab
hängigkeit von den Istwertsignalen des Istwert-Meß
wertgebers 22 über einen Stellmotor 36/3 und ein
Zahnrad 38/3 in bestimmte Rotationspositionen drehbar
ist. Die exzentrischen Bewegungen der beiden Exzenter
ringe 16 und 16/3 sind einander überlagert und ergeben
zusammen eine resultierende Einstellbewegung für das
in ihnen gelagerte Zahnrad 10. Dadurch kann dieses
Zahnrad 10 schneller und genauer positioniert werden.
Als eine weitere Ausführungsform kann bei der Aus
führungsform nach Fig. 3 zusätzlich auch das linke
Lager 6 des Zahnrades 10 in zwei konzentrisch zu
einander angeordneten Exzenterringen 16 und 16/3
untergebracht sein, welche von der Rechen- und
Steuereinheit 24 gesteuert werden, ähnlich wie bei
der Ausführungsform nach Fig. 2.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist das im Durch
messer kleinere Zahnrad 10 dadurch relativ zum
größeren Zahnrad 12 verstellbar, daß das Gehäuse 4
nur auf der linken Seite auf einem Fundament 40
steht, während das Gehäuse 4 auf der rechten Seite
zwischen zwei Hubzylindern 42 und 44 einer Stellein
heit 46 eingespannt ist. Die Hubzylinder 42 und 44
können die rechte Seite des Gehäuses 4 vertikal auf
oder ab in bestimmte Positionen bewegen und dadurch
das im Durchmesser kleinere Zahnrad 10 relativ zum
größeren Zahnrad 12 verstellen. Die Verstellung des
Zahnrades 10 über das Gehäuse 4 durch die Hubzy
linder 42 und 44 der Stelleinheit 46 erfolgt durch
die Rechen- und Steuereinheit 24 in Abhängigkeit von
einem Sollwert und von Istwertsignalen des Istwert-
Meßwertgebers 22.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen nach den
Fig. 1 bis 4 können die Sensoren 26 des Istwert-Meß
wertgebers Dehnungsmeßstreifen sein, welche in be
kannter Weise am Zahngrund der Zähne 28 eines der
Zahnräder 10 oder 12 befestigt sind und dort Zahnfuß-
Biegespannungen messen. Durch Verwendung von mindestens
zwei Sensoren oder Dehnungsmeßstreifen, welche über
die Breite des Zahnes des Zahnrades 12 mit Abstand
voneinander angeordnet sind, kann festgestellt
werden, ob der gemessene Zahn über seine gesamte
Breite gleich stark belastet ist oder beispielsweise
nur an einem Zahnende an einem anderen Zahn des im
Durchmesser kleineren Zahnrades 10 anliegt. Dadurch
erzeugt der Istwert-Meßwertgeber 22 Istwertsignale,
welche an die Rechen- und Steuereinheit 24 die Last
verteilung über die Breite des gemessenen Zahnes an
zeigen. In der Rechen- und Steuereinheit 24 ist eine
gewünschte Lastverteilung über die Breite des ge
messenen Zahnes als Sollwert gespeichert. Die Rechen
und Steuereinheit 24 enthält ein Computerprogramm,
nach welchem sie den Istwert mit dem Sollwert der
Lastverteilung vergleicht und in Abhängigkeit davon
das im Durchmesser kleinere Zahnrad oder Ritzel 10
positioniert. Da die Lastverteilung kontinuierlich
gemessen werden kann, stellt die Rechen- und Steuer
einheit 24 für jeden Betriebszustand eine dem Sollwert
entsprechende optimale Lastverteilung ein. Dies ergibt
eine höhere Betriebssicherheit, die dazu benutzt
werden kann, das Getriebe kleiner zu bauen. Ein
weiterer Vorteil ist, daß die Herstellungstoleranzen
größer sein können und es auch nicht mehr erforderlich
ist, die Zähne des einen Zahnrades 10 in mehreren
Schleifvorgängen an die Zähne des anderen Zahnrades 12
anzupassen. Dies ist ein besonders großer Vorteil bei
Zahnrädern mit gehärteten Zähnen. Außerdem wird dadurch
die Geräuschentwicklung des Getriebes reduziert. Er
satzteile, insbesondere Ersatzzahnräder können bereits
in der Werkstatt fertig bearbeitet und dann auf der
Baustelle montiert werden, ohne daß auf der Baustelle
die Zähne des einen Zahnrades an die Zähne des anderen
Zahnrades beispielsweise durch Schleifen angepaßt
werden müssen. Damit verkürzen sich auch Montagezeiten
und Reparaturzeiten sowie Servicearbeiten. Ein weiterer
Vorteil ist, daß hierdurch auch Änderungen des Achs
abstandes der Zahnräder 10 und 12 automatisch kompen
siert werden.
Als weitere Ausführungsform können einer oder alle
Sensoren 26 Geräusch-Sensoren sein, welche in Ab
hängigkeit vom Geräusch der Zahnräder 10 und 12
Istwertsignale erzeugen, in Abhängigkeit von welchen
die Rechen- und Steuereinheit 24, nach einem Vergleich
des Istwertes mit einem gespeicherten Geräusch-Sollwert,
das eine Zahnrad, zum Beispiel 10, relativ zum anderen
Zahnrad, zum Beispiel 12, automatisch ständig in eine
optimale Lage positioniert. Die Geräuschentwicklung
bei Zahnradgetrieben ist, unter anderem, von Einfluß
größen wie Profil-Überdeckungsgrad und Sprung-Über
deckungsgrad abhängig, also davon, wieviel Zähne des
einen Zahnrades 10 mit Zähnen des anderen Zahnrades 12
gleichzeitig in Eingriff sind. Durch die Schallmessung
durch die Sensoren 26 kann somit der Schallpegel we
sentlich reduziert werden, indem in Abhängigkeit von
den Istwertsignalen der Achsabstand der Zahnräder 10
und 12 von der Rechen- und Steuereinheit 24 durch die
Stelleinheit 18, 18/2, 18/3 und/oder 46 kontinuierlich
auf einen optimalen Wert geregelt wird. Die zur Schall
messung dienenden Sensoren 26 brauchen nicht an einem
der Zahnräder 10 oder 12 befestigt zu werden, sondern
können auch am Gehäuse 4 angebracht werden.
In anderer Ausführungsform können die Sensoren 26 oder
einer der Sensoren ein Temperaturfühler sein, welcher
temperaturabhängig Istwertsignale erzeugt. In Ab
hängigkeit von den Temperatur-Istwertsignalen kann das
Flankenspiel, also der Spielraum zwischen den mit
einander kämmenden Zähnen eingestellt werden, da eine
vom Getriebe erzeugte Temperaturänderung eine Flanken
spieländerung bewirkt. Die Einstellung des Flanken
spiels in Abhängigkeit von der Temperatur erfolgt in
der vorstehend beschriebenen Weise wieder dadurch, daß
der Istwert vom Istwert-Meßwertgeber der Regel- und
Steuereinheit 24 mitgeteilt, in dieser mit einem Soll
wert verglichen wird, und in Abhängigkeit vom Ver
gleichsergebnis durch die Stelleinheit 18 bzw. 18/2
bzw. 18/3 bzw. 46 das eine Zahnrad 10 relativ zum
anderen Zahnrad 12 so eingestellt wird, daß der Istwert
dem Sollwert entspricht.
Die Regel- und Steuereinheit 24 enthält ein Computer
programm mit Programmschritten, nach welchen die
Rechen- und Steuereinheit über die Stelleinheit das
einstellbare Zahnrad 10 wechselweise in entgegenge
setzten Richtungen verstellt, um herauszufinden,
bei welcher Einstellrichtung sich der fortlaufend neu
gemessene Istwert dem Sollwert annähert. Dadurch kann
die Rechen- und Steuereinheit 24 feststellen, in
welcher Richtung die Stelleinheit das verstellbare
Zahnrad 10 verstellen muß, um den Istwert dem Sollwert
anzugleichen.
Claims (7)
1. Getriebe-Optimierungsvorrichtung zur Optimierung der
Lastverteilung zwischen den Zähnen von mindestens
zwei miteinander kämmenden Zahnrädern,
gekennzeichnet durch
eine verstellbare Lagervorrichtung (4), welche mindestens eines der Zahnräder (10) so trägt, daß es relativ zu dem mit ihm kämmenden anderen Zahnrad (12) in verschiedene Positionen einstellbar ist,
eine Stelleinheit (18; 18/2; 18/3; 46) zur Einstellung des von der Lagervorrichtung getragenen Zahnrades,
mindestens einen Istwert-Meßwertgeber (22) zur Er zeugung von Istwertsignalen, welche ein Maß für die Lastverteilung zwischen den Zähnen der beiden mit einander kämmenden Zahnrädern sind, und
eine Rechen- und Steuereinheit (24), welche die Istwertsignale empfängt, mit einem Sollwert vergleicht, und in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis über die Stelleinheit das verstellbare Zahnrad positioniert.
eine verstellbare Lagervorrichtung (4), welche mindestens eines der Zahnräder (10) so trägt, daß es relativ zu dem mit ihm kämmenden anderen Zahnrad (12) in verschiedene Positionen einstellbar ist,
eine Stelleinheit (18; 18/2; 18/3; 46) zur Einstellung des von der Lagervorrichtung getragenen Zahnrades,
mindestens einen Istwert-Meßwertgeber (22) zur Er zeugung von Istwertsignalen, welche ein Maß für die Lastverteilung zwischen den Zähnen der beiden mit einander kämmenden Zahnrädern sind, und
eine Rechen- und Steuereinheit (24), welche die Istwertsignale empfängt, mit einem Sollwert vergleicht, und in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis über die Stelleinheit das verstellbare Zahnrad positioniert.
2. Getriebe-Optimierungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stelleinheit (36; 36/2; 36/3) einen Stell
motor (36; 36/2; 36/3) und mindestens einen vom Stell
motor drehbaren Exzenterring (16; 16/2; 16/3) aufweist,
in welchem das lageveränderliche Zahnrad (10) in
der Lagervorrichtung (4) gelagert ist.
3. Getriebe-Optimierungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stelleinheit (46) einen Linearantrieb (42, 44)
aufweist, und daß die Lagervorrichtung (4) zusammen
mit dem von ihr getragenen Zahnrad (10) von der
Stelleinheit verstellbar ist.
4. Getriebe-Optimierungsvorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der oder mindestens einer der Istwert-Meßwert
geber (22) Istwertsignale erzeugt, welche an die
Rechen- und Steuereinheit (24) die Lastverteilung
über die Breite mindestens eines Zahnes von
mindestens einem der beiden Zahnräder (12) anzeigen,
daß in der Rechen- und Steuereinheit (24) eine be
stimmte Lastverteilung über die Breite eines Zahn
rades als Sollwert gespeichert ist, und daß die
Rechen- und Steuereinheit ein Computerprogramm
enthält, nach welchem sie den Istwert mit dem
Lastverteilungs-Sollwert vergleicht und in Abhängig
keit davon das einstellbare Zahnrad (10) positioniert.
5. Getriebe-Optimierungsvorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der oder mindestens einer der Istwert-Meßwert
geber (22) Istwertsignale in Abhängigkeit vom Ge
räusch der Zahnräder (10, 12) erzeugt, und daß die
Rechen- und Steuereinheit (24) ein Computerprogramm
enthält, nach welchem sie den Geräusch-Istwert mit
einem Geräusch-Sollwert vergleicht und in Abhängigkeit
davon das einstellbare Zahnrad (10) positioniert.
6. Getriebe-Optimierungsvorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Istwert-Meßwertgeber (23) drei Temperatur
fühler (26) aufweisen, welche die Temperatur der
beiden Zahnräder (10, 12) und eines Gehäuses (4), in
welchem die Zahnräder (10, 12) gelagert sind, als ein
indirektes Maß für den Spielraum zwischen den
Flanken der Zähne der beiden Zahnräder messen, und
in Abhängigkeit von den Temperaturen je ein Spiel
raum-Istwertsignal erzeugen.
7. Getriebe-Optimierungsvorrichtung nach einem der
Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Computerprogramm der Rechen- und Steuer
einheit (24) Programmschritte enthält, nach welchem
die Rechen- und Steuereinheit (24) über die Stell
einheit (18; 18/2; 18/3; 46) das einstellbare Zahnrad (10)
wechselweise in entgegengesetzten Richtungen ver
stellt, um herauszufinden, bei welcher Richtung
sich der fortlaufend neu gemessene Istwert dem Soll
wert annähert, bevor die Rechen- und Steuereinheit
dann die endgültige Einstellung des einstellbaren
Zahnrades (10) zur Angleichung des Istwertes an den
Sollwert bewirkt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883806830 DE3806830A1 (de) | 1988-03-03 | 1988-03-03 | Getriebe-optimierungsvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883806830 DE3806830A1 (de) | 1988-03-03 | 1988-03-03 | Getriebe-optimierungsvorrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3806830A1 true DE3806830A1 (de) | 1989-09-14 |
Family
ID=6348683
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883806830 Ceased DE3806830A1 (de) | 1988-03-03 | 1988-03-03 | Getriebe-optimierungsvorrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
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