DE512450C - Gear tooth - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 12. NOVEMBER 1930ISSUED ON NOVEMBER 12, 1930

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 47h GRUPPECLASS 47h GROUP

Hammar Co., Inc. in Delaware, V. St. A.Hammar Co., Inc. of Delaware, V. St. A.

Getriebezahn Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. September 1928 abTransmission tooth patented in the German Empire on September 9, 1928

Die Zahnflanken von Zahnrädern werden im allgemeinen nach Evolventen-Kurven ausgebildet. Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Zahnform mit stufenförmiger Ausbildung der Zahnflanken. Diese bestehen hier aus zwei oder mehreren Abschnitten, die durch Stufen unterbrochen sind, wobei unter Stufe eine Änderung der die Zahnflanke bildenden Kurve zu verstehen ist. Solche gestuftenThe tooth flanks of gears are generally designed according to involute curves. The present invention relates to a new tooth shape with a stepped design of the tooth flanks. These here consist of two or more sections that go through Steps are interrupted, with a change in the step forming the tooth flank Curve is to be understood. Such tiered

ίο Zähne sind besonders geeignet für Ritzel mit wenigen Zähnen und für Schneckengetriebe und Schraubengetriebe, bei denen die Reibung zwischen den Zahnflächen sehr groß ist und die eintretende Erhitzung und der Verschleiß die Hauptursache für mangelhaften Wirkungsgrad sind.ίο teeth are particularly suitable for pinions with few teeth and for worm gears and helical gears where the friction between the tooth surfaces is very large and the resulting heating and wear are the main cause of poor efficiency.

Bekanntlich erträgt bei Gleichheit der Durchmesser ein Ritzel mit einer bestimmten Anzahl Zähne einen höheren statischen Druck als ein Ritzel mit einer größeren Zahnzahl und kleinerer Teilung, während seine Widerstandsfähigkeit gegen Stöße in noch weit höherem Grade zunimmt. Ein Paar kämmende Evolventenräder haben eine gemeinsame Eingriffslinie, deren Länge gleich dem Eingriffsbogen jedes Einzelrades ist. Die beiden Berührungsbogen sind gleich und liegen Winkeln gegenüber, die umgekehrt proportional den Teilungsradien sind, und gleiche Teile des Eingriffs- bogens liegen ebenso Winkern gegenüber, die den Teilungsradien umgekehrt proportional sind.It is known that if the diameter is the same, a pinion with a certain number of teeth endures a higher static pressure than a pinion with a larger number of teeth and a smaller pitch, while its resistance to impact increases to a far greater degree. A pair of meshing involute gears have a common line of mesh, the length of which is equal to the meshing arc of each individual wheel. The two contact arcs are the same and are opposite angles that are inversely proportional to the division radii, and equal parts of the contact arc are also opposite angles that are inversely proportional to the division radii.

Ist die Kopfhöhe von solcher Länge, daß sie überall die Wirkungslinie berührt, so ist ihr Eingriffswinkel bei · einem kleineren Druckwinkel größer als bei einem größeren, jedoch begrenzt dies Verhältnis die Länge der aktiven Kopfhöhe und den Kopfeingriffwinkel von Zahnrädern, die mit Ritzeln von geringer Zahnzahl kämmen.If the height of the head is of such a length that it touches the line of action everywhere, it is yours Pressure angle with a smaller pressure angle larger than with a larger one, however this ratio limits the length of the active head height and the head contact angle of Gears that mesh with pinions with a small number of teeth.

Es wird hier ein klejner Druckwinkel für die Kopfhöhe und ein großer Druckwinkel für die Fußhöhe oder einen Teil derselben benutzt. Das gibt einen Eingriffswinkel, der weitaus größer als der Eingriffswinkel eines nicht gestuften Zahnes ist, entsprechend einem von beiden Druckwinkeln, und der Eingriff kann viel weiter vom Grundkreis mit einer entsprechenden Verminderung im Zahndruck beginnen. There is a small pressure angle for the head height and a large pressure angle for the Foot height or part of it is used. That gives a pressure angle that is far is greater than the pressure angle of a non-stepped tooth, corresponding to one of both pressure angles, and the engagement can begin much further from the base circle with a corresponding reduction in tooth pressure.

Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Es sind:In the drawing, the subject matter of the invention is illustrated in an exemplary embodiment. There are:

Abb. ι eine Teilansicht eines Ritzels mit 10 Zähnen und eines mit ihm in Eingriff stehenden gestuften Zahnrades nach vorliegender Erfindung,Fig. Ι a partial view of a pinion with 10 teeth and one in engagement with it stepped gear according to the present invention,

Abb. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Zahnstangenzahnes, der mit dem Ritzel nach Abb. ι kämmt,Fig. 2 is an enlarged view of a rack tooth, which with the pinion after Fig. Ι combs,

Abb. 3 ein Schnitt eines Schneckenrades, in dem in ausgezogenen Linien der gewöhnliche, nicht gestufte Zahn und in punktierten Linien der Zahn nach vorliegender Erfindung dar-Fig. 3 is a section of a worm wheel in which the ordinary, not stepped tooth and in dotted lines the tooth according to the present invention

gestellt ist, der eine gleiche oder größere Berührungsfläche besitzt,is made of an equal or larger contact area owns,

Abb. 4 eine vergrößerte Darstellung der Form der Stufe beim Ritzel und Zahnrade nach Abb. ι undFig. 4 is an enlarged view of the shape of the step in the pinion and gear wheel according to Fig. ι and

Abb. 5 eine Darstellung derselben Stufe mit dem Zahnspielraum beim Übergang der Stufe über die gemeinsame Mittellinie von Zahnrad und Ritzel.Fig. 5 shows the same step with the tooth clearance at the transition of the step across the common center line of the gear and pinion.

ίο Beim Ritzel 20 (Abb. 1) ist die 14^₂ "-Evolvente für das Kopfsegment 21 und die 30 "-Evolvente für das Fußsegment 22 gewählt, so daß der Radius der Evolvente, wo der Eingriff desίο For the pinion 20 (Fig. 1) the 14 ^ ₂ "involute is selected for the head segment 21 and the 30" involute for the foot segment 22, so that the radius of the involute where the engagement of the

_T. - , , . , , r sin id¹/»⁰
Kopfsegments beginnt, r = ^-^- _T. -,,. ,, r sin id ¹ / » ⁰
Head segment begins, r = ^ - ^ -

ist.is.

Hierbei ist r' der Krümmungsradius des Ritzelzahnes, r der Teilungsradius des Ritzels. Die Kopfhöhe für das Zahnrad ist so bemessen, . daß der Eingriff an einem Punkte auf demHere r 'is the radius of curvature of the pinion tooth, r is the pitch radius of the pinion. The head height for the gear is dimensioned so that. that the intervention at one point on the

ao Wurzelsegment des Ritzels beginnt, wo der Zahndruck gleich oder kleiner als der Druck am Fuße des 14¹Z₂ "-Segments ist. Der maximale Zahndruck für das zehnzähnige Ritzel ist gleich dem maximalen Zahndruck für das 56zähnige ungestufte Ritzel bei gleicher Belastung. ao root segment of the pinion begins where the tooth pressure is equal to or less than the pressure at the foot of the 14 ¹ Z ₂ "segment. The maximum tooth pressure for the ten-tooth pinion is equal to the maximum tooth pressure for the 56-tooth non-stepped pinion with the same load.

In Abb. ι ist der Eingriffwinkel des gestuften zehnzähnigen Ritzels mit B bezeichnet, während der Winkel eines ungestuften 14V₂ ⁰-Zahnes, der den gleichen Höchstdruck gibt, mit A bezeichnet und viel kleiner als B ist, wogegen das ungestufte Ritzel mit 56 Zähnen einen Eingriffswinkel gibt, der viel größer, in bezug auf seinen Teilungswinkel, als das zehnzähnige gestufte Ritzel ist, und bei Verkürzung der Zähne des eingreifenden Zahnrades kann man ein Ritzel mit viel weniger Zähnen bei gleichem Zahndruck und gleicher Eingriffsdauer verwenden, als mit dem gestuften Zahn des zehnzähnigen Ritzels erhalten wird. Das ungestufte Ritzel würde 23 Zähne haben.In Fig. Ι the pressure angle of the stepped ten-tooth pinion is labeled B , while the angle of a _{non-stepped 14V 2} ⁰ tooth, which gives the same maximum pressure, is labeled A and is much smaller than B , whereas the non-stepped pinion with 56 teeth has one There is a pressure angle that is much larger, in terms of its pitch angle, than the ten-tooth stepped pinion, and if the teeth of the meshing gear are shortened, a pinion with much fewer teeth can be used with the same tooth pressure and the same engagement time than with the stepped tooth of the ten-tooth pinion is obtained. The non-stepped pinion would have 23 teeth.

So ergibt der aus den beiden Evolventenbögen 21, 22 gebildete Zahnumriß für einen gegebenen höchsten Zahndruck und eine gegebene Eingriffsdauer einen Zahn von viel größerer Teilung und daher auch größerer Stärke als ein Zahn, dessen Umfang aus einer ununterbrochenen Evolventenfläche besteht, gleiche Durchmesser der Ritzel vorausgesetzt.Thus, the tooth outline formed from the two involute arcs 21, 22 results for one given highest tooth pressure and a given length of engagement a tooth of many greater pitch and therefore greater strength than a tooth whose circumference consists of a There is an uninterrupted involute surface, provided the pinions have the same diameter.

In Abb. ι stellt die Linie a-b-ni die Stellung eines Ritzelzahnes am Ende der Berührung dar. Die Berührung der i4^x/₂ "-Evolvente beginnt am Punkte c und endet, wenn der Kopfkreis des Zahnes die I4¹/₂ ^C-Drucklinie im Punkte α schneidet. Der Punkt c ist dann bis b vorgerückt, und der Winkel b, 0, c = Ά ist der Eingriffswinkel des i4^l/₂ "-Segments, und, da der Zahndrück vom Radius der Evolvente bestimmt wird, so ist er auch der Eingriffswinkel¹ eines ungestuften Zahnes, der denselben höchsten Zahndruck bei gleicher Belastung hat. Die Berührung des 30 "-Segments beginnt bei f, wo der Kopfkreis des Zahnrades die 30 °- Drucklinie kreuzt. Die Berührung des gestuften Zahnes beginnt daher bei f und läuft auf der 30°-Drucklinie bis g, worauf der Eingriff auf der n^/^-Drucklinie bei c beginnt und bis α geht. Am Berührungsende ist der Punkt f bis m vorgerückt, und der Eingriffswinkel des gestuften Zahnes ist der Winkel m, o,f = B. In Fig ι is. The line ab-ni the position of a sprocket tooth at the end of the contact. The contact of the i4 ^x / ₂ "-Evolvente begins at points c and ends when the tip circle of the tooth, the I4 ^{_1/2 C} -Drucklinie intersects at point α . Point c is then advanced to b , and angle b, 0, c = Ά is the pressure angle of the i4 ^l / ₂ "segment, and, since the tooth pressure is determined by the radius of the involute, so is it is also the ^{pressure angle 1 of} a non-stepped tooth that has the same highest tooth pressure with the same load. The contact of the 30 "segment begins at f, where the tip circle of the gear crosses the 30 ° pressure line. The contact of the stepped tooth therefore begins at f and runs on the 30 ° pressure line to g, whereupon the meshing on the n ^ / ^ - Pressure line starts at c and goes to α . At the end of contact, point f is advanced to m , and the pressure angle of the stepped tooth is angle m, o, f = B.

In der Abb. 1 und 2 ist die Linie j>-g gleich der Linie -p-c, in der Abb. 2 bezeichnet die Linie n-s die Zahnflanke einer 30 ° ungestuften Zahnstange von gleicher Teilung. Infolge des Fortsatzes des i4¹/₂ ^<>-Segments bis zum Punkt c folgt die Zahnflanke des gestuften Zahnes der Linie n-c-g-υ mit wachsender Dicke.In Figs. 1 and 2 the line j> -g is equal to the line -pc, in Fig. 2 the line ns denotes the tooth flank of a 30 ° unstepped rack with the same pitch. As a result of the extension of the i4 ^{_1/2 <>} -Segments to the point c, the tooth flank of the stepped tooth of the line-ncg υ with increasing thickness follows.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Getriebezahn mit Umflächen, die aus zwei oder mehreren Kurven bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Evolventenbogen verschiedenen Druckwinkeln entsprechen und durch nicht notwendigerweise Drehbewegung vermittelnde Abschnitte der Zahnfläche verbunden und so angeordnet sind, daß die Wurzeldicke kleiner ist als die Wurzeldicke eines von einem dem größten Druckwinkel entsprechenden Evolventenbogen gebildeten Zahnes.1. Gear tooth with peripheral surfaces that consist of two or more curves exist, characterized in that the involute arc correspond to different pressure angles and by not necessarily rotary motion mediating sections of the Tooth surface connected and arranged so that the root thickness is less than the root thickness of an involute arc corresponding to the largest pressure angle formed tooth. 2. Getriebezahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei benachbarte Evolventen durch einen Kreisbogen verbunden sind, der mit den beiden Evolventen an deren Endpunkten gemeinsame Tangenten hat.2. Gear tooth according to claim 1, characterized in that two adjacent Involvents are connected by an arc of a circle, which is connected to the two involutes has common tangents at its endpoints. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings