DE423518C - Method for creating involute gears with tooth height correction - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 5. JANUAR 1926ISSUED JANUARY 5, 1926

REICHS PATENTAMTREICH'S PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- ΛΙ 423518-KLASSE 49 a GRUPPE 51 - ΛΙ 423518- CLASS 49 a GROUP 51

(F₅₄S₃₃ (F ₅₄ S ₃₃

Firma Friedrich Stolzenberg & Co. G.m.b.H. in Berlin-Reinickendorf.Company Friedrich Stolzenberg & Co. G.m.b.H. in Berlin-Reinickendorf.

Verfahren zum Erzeugen von Evolventenverzahnungen mit Zahnhöhenkorrektion.Method for creating involute gears with tooth height correction.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. Oktober 1923 ab.Patented in the German Empire on October 7, 1923.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Evolventenverzahnungen mit Zahnhöhenkorrektion. Bei den bisher bekannten Verzahnungen mit Zahnhöhenkorrektion handelt es sich immer um Verbesserung derThe invention relates to a method for producing involute gears with Tooth height correction. With the previously known gears with tooth height correction it is always about improving the

Eingriffsverhältnisse lediglich eines Radpaares an sich, ohne Rücksicht auf den eventuellen Eingriff eines dritten Rades oder auf die Möglichkeit der Bildung von Rädergruppen oder der Austauschbarkeit der RäderEngagement conditions of only one pair of wheels per se, regardless of the possible Intervention of a third wheel or the possibility of forming groups of wheels or the interchangeability of the wheels

mit unterschiedlichen Zähnezahlen. Es ist allerdings nicht unbekannt (s. die im Eigenverlage der Fa. Stolzenberg&Co. G. m. b. H., Berlin-Reinickendorf, erschienene Broschüre »Studie über Zahnhöhenkorrektion« S. 8 und 9), daß man, mit Ausnahme der für den vorliegenden Fall ganz auszuschaltenden Getriebe mit Plus-Minus-Korrektion, ein korrigiertes Räderpaar durch weiteren Eingriff derartiger oder auch normaler Evolventenräder zur Gruppe ausbilden kann. Hierzu ist aber immer eine mathematische Zergliederung der Gruppe in einzelne Paare von Fall zu Fall erforderlich, so daß die Handhabung in keinem Fall durch ein einheitliches, in sich abgeschlossenes \^rerfahren bewirkt werden kann. Dagegen bietet das neue Verfahren den Vorteil, daß jedes einzelne Rad ohne Rücksicht auf seine spätere Paarung für sich hergestellt werden kann, womit die dem bekannten anhaftenden Nachteile beseitigt sind.with different numbers of teeth. However, it is not unknown (see the brochure "Study on Tooth Height Correction" pp. 8 and 9, published by Stolzenberg & Co. G. mb H., Berlin-Reinickendorf,) that, with the exception of the one for the present case Gearbox with plus-minus correction, which can be completely switched off, can form a corrected pair of gears by further intervention of such or normal involute gears to form a group. To this end, but always a mathematical analysis of the group in individual pairs from case to case is required, so that the handling can be effected in any case by a single, self-contained \ ^r experienced. On the other hand, the new method offers the advantage that each individual wheel can be manufactured individually regardless of its subsequent pairing, which eliminates the disadvantages inherent in the known.

Abb. ι veranschaulicht den Eingriff eines zahnstangenförmigen Werkzeuges beim Verzahnen eines Rades mit Korrektion nach bekanntem Verfahren.Fig. Ι illustrates the engagement of a rack-shaped tool during gear cutting of a wheel with correction according to a known method.

Abb. 2 zeigt ein Getriebe mit nach bekanntem Verfahren hergestellter Korrektion im Eingriff.Fig. 2 shows a transmission with a correction produced according to a known method Intervention.

Abb. 3 stellt die Eingriffsverhältnisse eines nach bekanntem Verfahren korrigierten Räderpaares dar.Fig. 3 shows the meshing conditions of a pair of wheels corrected according to a known method represent.

Abb. 4 und 5 zeigen die Zahnprofile je eines nach dem neuen Verfahren verzahnten Räderpaares im Eingriff.Fig. 4 and 5 show the tooth profiles one each according to the new process toothed pair of gears in mesh.

Setzt man der Einfachheit halber den Modul im zahnstangenartigen Werkzeug gleich 1, bezeichnet man ferner die Hälfte der Zahnsumme eines Radpaares mit ¹Z₂ (Z₁ + Z₂) ■=2, den Achsabstand beider Räder mit E, so ist bei normaler Verzahnung E = 2. Wird nun zwecks Durchführung einer Zahnhöhenkorrektion nach bekanntem Verfahren bei Herstellung der Verzahnung der Abstand der Teillinie des Werkzeuges von der Radmitte um einen Betrag <5 vergrößert (Abb. 1, Abstand der Werkzeugteillinie W-W vom Teilkreise .K₂), so erweitert sich der Achsabstand beim Eingriff beider Räder. Wie aber bereits aus einem Vergleich zwischen Zahnstärke und Lückenweite der Verzahnung (auf Kreis K₁ gemessen) nach Abb. 1 ersichtlich wird, entspricht die Zunahme des Abstandes E der beiden Räder im Eingriff nicht ganz der Summe beider Vergrößerungsbeträge <5 + δ, sondern sie ist um einen von 2 abhängigen Betrag χ kleiner. Setzt man für die Summe δ -\-δ den Wert y ein, so ist, wie Abb. 2 zeigt,Substituting the sake of simplicity the module in the rack-type tool is equal to 1, one further half designates the tooth sum of a pair of wheels with ¹ Z ₂ (Z ₁ + Z ₂₎ ■ = 2, the center distance of both wheels with E, then at normal toothing E = 2. If the distance between the partial line of the tool and the wheel center is increased by an amount <5 for the purpose of performing a tooth height correction using a known method when producing the toothing (Fig. 1, distance between the tool part line WW and the pitch circle .K ₂ ), this widens the center distance when both wheels mesh. However, as can already be seen from a comparison between the tooth thickness and the gap width of the toothing ( measured on circle K ₁ ) according to Fig. 1, the increase in the distance E between the two gears in engagement does not quite correspond to the sum of the two magnifications <5 + δ, but it is smaller by an amount χ dependent on 2. If one substitutes the value y for the sum δ - \ - δ , then, as Fig. 2 shows,

+{y )
Die Vergrößerung des Abstandes E wirkt sich dahin aus, daß die Grundkreise K₄, der in Eingriff befindlichen Räder weiter auseinanderrücken, d. h. die auf die korrigierte Weise erzeugte Verzahnung erhält einen gegen den normalen Flankenwinkel β (Abb. ι) vergrößerten Eingriffswinkel α (Abb. 2), womit eben die einleitend erwähnte Verbesserung der Verzahnung eintritt. + {y)
The increase in the distance E has the effect that the base circles K _{4 of} the engaged wheels move further apart, i.e. the toothing produced in the corrected manner receives a pressure angle α that is larger than the normal flank angle β (Fig. Ι) (Fig. 2), with which the aforementioned improvement in the toothing occurs.

Bei Durchführung des am meisten bekannten Verfahrens (s. Föhner, »Der Betrieb*, 1919, i. Jahrgang, Heft 5 und 11, S. 107 und 265) beschränkt man sich unter Anwendung des zahnstangenartigen Werkzeuges mit 15 ° Flankenwinkel darauf, nur Räder mit weniger als 31 Zähnen mit Zahnhöhenkorrektion zu versehen, und führt die Zähne bei höheren Zähnezahlen in normaler Weise aus. Um hierbei den Sprung an der Grenze zu vermeiden und nebenbei ein bestimmtes System zu wahren, sind die Vergrößerungsbeträge δ mit dem Höchstwert bei der kleinsten Zähnezahl beginnend so abzustufen, daß sie bei etwa 30 Zähnen verschwindend klein werden. Durch die Eigenart dieses Verfahrens wird der Differenzwert (y—x) außer von der Zahnsumme Z eines Räderpaares noch vom Verhältnis ihrer Summanden (Z₁ : Z₂) abhängig, da bei gleicher Zahnsumme, je nach Verhältnis der Zähnezahlen untereinander, E und danach auch χ verschieden ausfallen kann. Hierbei behalten die beiden Glieder y und χ das Ge- go meinsame, ihren Höchstbetrag gleichzeitig bei denkbar kleinstem Z zu erreichen, im allgemeinen aber, wenn, wie Abb. 1 zeigt, ein Rad mit der Zahnstange gepaart wird, geht χ in ο auf, wobei y immer noch den Höchstbetrag von δ aufweisen kann. Bei mittleren und kleinen Zahnsummen von Räderpaaren nimmt jedoch χ mit y zu und erreicht bei Z = 24 den Betrag von etwa 0,253) (Abb. 3). Deswegen müssen, wie aus der Abb. 3 zu ersehen _lOo ist, die Zahnkopf höhen der Verminderung der Zahnsumme und dem Anwachsen des Wertes χ entsprechend gekürzt werden (s. den schraffierten Teil) und im ganzen veränderlich ausfallen. Die Zahnhöhen lassen sich demnach nur von Fall zu Fall bestimmen, denn der für 12 : 12 passende Zahn ist für 12 : 60 Zähne entschieden zu kurz. Es ist bekannt, daß ein solches Verzahnungsverfahren für die allgemeine Praxis sehr verwickelt wird und no nur schwierig zu handhaben ist. Da die allgemeinen Abmessungen und auch die Zahnprofile von Räderpäären gleiche)* Zahnstimmen verschieden ausfallen, so ist ein Satzrädersystem ausgeschlossen. *When carrying out the most well-known method (see Föhner, »Der Betrieb *, 1919, 1st year, issue 5 and 11, pp. 107 and 265), using the rack-like tool with a 15 ° flank angle is limited to only wheels with less than 31 teeth with tooth height correction and leads the teeth in the normal way with higher numbers of teeth. In order to avoid the jump at the limit and to maintain a certain system at the same time, the magnification amounts δ starting with the maximum value at the smallest number of teeth are graded so that they become vanishingly small at about 30 teeth. Due to the peculiarity of this procedure, the difference value (y - x) depends not only on the tooth sum Z of a pair of gears but also on the ratio of their summands (Z ₁ : Z ₂ ), because with the same tooth sum, depending on the ratio of the number of teeth to each other, E and then also χ can be different. Here, the two terms y and χ have the common thing to achieve their maximum amount at the same time with the smallest possible Z, but in general, when, as Fig. 1 shows, a wheel is paired with the rack, χ goes into ο, where y can still have the maximum amount of δ . In the case of medium and small tooth sums of gear pairs, however, χ increases with y and at Z = 24 reaches the amount of about 0.253) (Fig. 3). Therefore, as can be seen from Fig. 3 _lO o, the tooth tip heights of the reduction in the tooth sum and the increase in the value χ must be shortened accordingly (see the hatched part) and turn out to be variable as a whole. The tooth heights can therefore only be determined on a case-by-case basis, because the tooth suitable for 12:12 is definitely too short for 12:60 teeth. It is known that such a gear cutting process becomes very involved in general practice and is difficult to use. Since the general dimensions and also the tooth profiles of the same) * tooth pitches turn out differently, a set wheel system is excluded. *

Nach einem anderen weniger bekannten Verfahren wird die Zahnhöhenkorrektion in der Weise gehandhabt, daß die Zahnteilung des zahnstangenartigen Werkzeuges kleiner als die gewünschte Rädteilting gewählt witfd, um die Differenz (y—-x) durch die Teilungsdifferenz zu eliminieren, so daß also der Achs-'According to another less known method, the tooth height correction is handled in such a way that the tooth pitch of the rack-like tool is selected to be smaller than the desired gear pitch in order to eliminate the difference (y - x) by the pitch difference, so that the axis'

abstand der Räder auch mit korrigierter Verzahnung normal ausfällt.The distance between the wheels is normal even with corrected toothing.

Die Durchführung des letzteren Verfahrens ist allerdings keineswegs so einfach, als sich vermuten läßt; im Gegenteil wird hier die Handhabung durch die größere Anzahl abhängig veränderlicher Glieder und infolge ihrer verschiedenartigen Verhältnisse leicht so kompliziert, daß sich der einzige Vorteil ίο dieses Verfahrens, eben die Einhaltung des Normalabstandes E=^z, nur mit schwierigen Entwicklungen erzielen läßt. Diese Tatsache läßt bei diesem Verfahren die Herstellung von Satzverzahnungen noch weniger zu als beim erstgenannten und macht es überhaupt nur mehr für Spezialgetriebe brauchbar.The implementation of the latter procedure is, however, by no means as simple as one might assume; On the contrary, the handling here is easily so complicated due to the larger number of dependently variable links and due to their different relationships that the only advantage of this procedure, namely the maintenance of the normal distance E = ^ z, can only be achieved with difficult developments. This fact allows the production of set gears even less with this method than with the first mentioned and makes it only usable for special gears.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird so ausgeübt, daß jedes einzelne als Rad bestimmte Werkstück um einen-für alle Räder ao gleichen, vom Zahnmodul abhängigen Betrag im Durchmesser vergrößert ausgeführt und dann nach dem Wälz- oder Teilverfahren auf für alle 'Räder gleiche Zahnhöhe verzahnt wird. Der vom Zahnmodul abhängige Betrag, s5 um den das Werkstück im Durchmesser vergrößert werden muß, ergibt sich nach Abb. 2 aus dem Wert y—x. Bei dem bekannten Verfahren ist der Wert y, wie in der Erläuterung zu Abb. 2 früher ausgeführt ist, mit der Zahnsumme eines Räderpaares und dem Verhältnis der Summanden veränderlich. Dieser Wert y wird nun bei der mathematischen Grundlage für das neue Verfahren dadurch eliminiert, daß für das Verhältnis vom Kopf- zum Teilkreis und vom Fuß- zum Teilkreis ein konstanter Wert C gewählt wird, der auch y enthält, da dieses y in ursächlicher Beziehung zu ihm steht. Von dem Ausdruck y — χ ist also nur noch χ eine veränderliche, von dem verander liehen Z und dem konstanten C abhängige Größe. Es ist nunmehr möglich, für alle auftretenden Werte von Z, die der natürlichen Zahlenreihe angehören, ein für allemal den veränderlichen Wert χ und somit auch den Achsabstand E festzulegen.The method according to the invention is carried out in such a way that each individual workpiece designated as a wheel is increased in diameter by an amount which is the same for all wheels and is dependent on the tooth module, and is then toothed according to the rolling or dividing method to the same tooth height for all wheels . The amount s5, which depends on the tooth module, by which the diameter of the workpiece must be increased, results from the value y - x according to Fig. 2. In the known method, the value y, as explained earlier in the explanation of FIG. 2, is variable with the sum of the teeth of a pair of gears and the ratio of the summands. This value y is now eliminated in the mathematical basis for the new method in that a constant value C is selected for the ratio of the tip to the pitch circle and the foot to the pitch circle, which also contains y , since this y is causally related to suits him. Of the expression y - χ , only χ is a variable, dependent on the changed Z and the constant C. It is now possible to define the variable value χ and thus also the center distance E once and for all for all occurring values of Z that belong to the natural series of numbers.

Behufs praktischer Ausführung findet der Techniker an Hand dieser zu einer Tafel zusammengestellten Zahlenreihen immer die für seine Vorlage brauchbaren Werte heraus, um Zähnezahl und Modul zu bestimmen. Die Räder brauchen dann nur in der nach dem altbekannten Verfahren zur Herstellung von Evolventen-Satzrädern üblichen Weise ausgeführt zu werden. Der Außendurchmesser ist bei- ' spielweise in allen Fällen aus praktischen Gründen gleich (Zähnezahl + 2,5) · Modul und die Zahnhöhe gleich 2 · Modul. Der letztere Wert liegt für die Praxis außerordentlich bequem. Bemerkt sei noch, daß beim Eingriff von Zahnstange und korrigiertem Rad χ = ο wird. Hier ist auch der Eingriff swinkel α gleich dem Werkzeugflankenwinkel/* (s. Abb. 1) und somit α — /? = o. Die Differenz et — β unterliegt den gleichen Veränderungsbedingungen wie x. Ohne weiteres Zutun ändert sich die Lage der Eingriffslinie und der Abstand der Wälzkreise je nach der Zahnsumme des in Eingriff befindlichen Radpaares.For the sake of practical implementation, the technician will always find out the useful values for his template on the basis of these rows of numbers, which have been put together to form a table, in order to determine the number of teeth and the module. The wheels then only need to be designed in the manner customary according to the well-known process for the production of involute set wheels. For practical reasons, for example, the outside diameter is the same in all cases (number of teeth + 2.5) · module and the tooth height is equal to 2 · module. The latter value is extremely convenient in practice. It should also be noted that when the rack and the corrected wheel mesh, χ = ο . Here the pressure angle α is also equal to the tool flank angle / * (see Fig. 1) and thus α - /? = o. The difference et - β is subject to the same change conditions as x. Without further action, the position of the line of action and the distance between the pitch circles changes depending on the sum of teeth of the gear pair that is in engagement.

Mit den Abb. 4 und 5 sind zwei nach dem neuen Verfahren ausgeführte Verzahnungen dargestellt; Abb. 4 zeigt Getriebe mit 12 : 42 Zähnen, Abb. S stellt ein solches mit derselben Zahnsumme, aber im Verhältnis 22 : 32 dar. Da die Zahnsumme und der Abstand der Teilkreise K₂ sowie der Grundkreise K₄, voneinander bei beiden Getrieben derselbe ist, so sind auch die Achsabstände E unter sich gleich. Es sei hier noch darauf hingewiesen, daß das erforderliche Zahnkopfspiel hierbei nirgends eine Verkürzung der Zahnköpfe bei den geringeren Zähnezahlen, wie z. B. aus Abb. 3 ersichtlich, notwendig macht.With Figs. 4 and 5, two gears designed according to the new method are shown; Fig. 4 shows a gearbox with 12:42 teeth, Fig. S shows one with the same tooth sum, but in a ratio of 22:32. Since the tooth sum and the distance between the pitch circles K ₂ and the base circles K ₄ are the same for both gears is, the center distances E are the same among themselves. It should be noted here that the required tooth tip clearance here is nowhere a shortening of the tooth tips with the lower number of teeth, such as. B. from Fig. 3, makes necessary.

Da nach dem neuen Verfahren jeder einzelnen Zähnezahl ein Rad von bestimmtem Durchmesser und ein bestimmtes Zahnprofil entspricht, so sind die Bedingungen für Satzrädereigenschaft und Gruppenbildung gegeben. Ein besonderer Vorteil liegt auch noch in der Verwendung des normalen Abwälz- go Werkzeuges mit 15⁰ Flankenwinkel. Aus den Bedingungen für Satzräder geht hervor, daß die Verzahnung ebenfalls mit Profilwerkzeugen hergestellt werden kann.Since, according to the new method, each individual number of teeth corresponds to a wheel of a specific diameter and a specific tooth profile, the conditions for set wheel properties and group formation are given. A particular advantage is also in the use of the normal hobbing go tool 15 ⁰ edge angle. The conditions for set wheels show that the toothing can also be produced with profile tools.

Claims (1)

P ATENT- An spku ch :P ATENT address: Verfahren zum Erzeugen von Evolventenverzahnungen mit Zahnhöhenkorrektion, dadurch gekennzeichnet, daß jedes einzelne als Rad bestimmte Werkstück um einen für alle Räder gleichen, vom Zahnmodul abhängigen Betrag im Durchmesser vergrößert ausgeführt und dann nach dem Wälz- oder Teilverfahren auf für alle Räder gleiche Zahnhöhe verzahnt wird, so daß diese so korrigierten Verzahnungen Satzrädereigenschaft erhalten. Method for creating involute gears with tooth height correction, characterized in that each individual workpiece designated as a wheel is the same for all wheels, The amount depending on the tooth module is enlarged in diameter and then according to the rolling or dividing process is toothed on the same tooth height for all wheels, so that these corrected toothings receive set-wheel property. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.For this purpose 2 sheets of drawings.