ES2574184T3

ES2574184T3 - Engranaje de ruedas dentadas con dentado helicoidal

Info

Publication number: ES2574184T3
Application number: ES11778914.9T
Authority: ES
Inventors: Bernd Somschor; Milos Mahler; Dieter Panowitz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2016-06-15
Anticipated expiration: 2031-11-07
Also published as: EP2646712A1; CN103228958B; WO2012072373A1; RU2013129954A; EP2646712B1; RU2551251C2; CN103228958A; DE102010062364A1; US9016157B2; US20130239724A1

Abstract

Engranaje de ruedas dentadas que comprende al menos dos engranajes rectos (1, 2) con una anchura de diente (b) de dentado helicoidal (3, 4), que engranan el uno en el otro, presentando un primer engranaje (1) un perfil de diente (3a) con un diámetro de circunferencia exterior (DK1) y un segundo engranaje recto (2) un perfil de diente (4a) con un diámetro de circunferencia interior (DF2), caracterizado por que el primer engranaje recto (1) posee una elevación (5) que se extiende parcialmente por la anchura de diente del perfil de diente (3a) más allá del diámetro de circunferencia exterior (DK1) y por que la elevación 5, como mínimo una, presenta al menos una superficie de tope (5a) en dirección axial.

Description

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DESCRIPCION

Engranaje de ruedas dentadas con dentado helicoidal

La invencion se refiere a un engranaje de ruedas dentadas que comprende al menos dos engranajes rectos de dentado helicoidal que engranan el uno en el otro segun el preambulo de la reivindicacion 1.

En el caso de los escalones con dentado helicoidal se producen fuerzas axiales que deben ser absorbidas por cojinetes axiales debidamente dimensionados. Con frecuencia se emplean para ello rodamientos de rodillos conicos que, por una parte, son relativamente caros y que, por otra parte, generan bastante calor. Por este motivo ya se ha propuesto que en lugar de los cojinetes axiales de coste elevado se dispongan los asf llamados peines de presion en los engranajes rectos con dentado helicoidal para la absorcion de las fuerzas axiales. En el artfculo “Transmision hidrodinamica de las fuerzas axiales en los arboles de transmision de marcha rapida” de H. Langer, publicado en la revista Konstruktion 34 (1982) numero 12, paginas 473 - 478, se describen peines de presion de este tipo. El peine de presion conocido se fabrica por separado en forma de pieza individual anular (anillo de presion) y se ensambla con el engranaje recto en cuestion, realizandose la fijacion entre el engranaje recto y el anillo de presion generalmente por medio de un ajuste por contraccion. El anillo de presion, fijado en el centro o en la parte frontal del engranaje recto, presenta preferiblemente unas superficies de tope conicas que se apoyan en las correspondientes superficies de tope de la contrarrueda, por ejemplo en los flancos de una ranura anular de la contrarrueda. Entre las superficies de tope se forma una pelfcula lubricante. El inconveniente de estos anillos o peines de presion conocidos y fabricados como componente adicional radica en el hecho de que su fijacion en el engranaje recto no es siempre fiable. Debido a los efectos de las fuerzas centnfugas durante el funcionamiento el ajuste por contraccion se puede aflojar o soltar.

Por el documento DE 1 215 463 se conoce un engranaje de ruedas dentadas con un pinon de dentado helicoidal en cuyo centro se ha embutido en caliente un anillo con superficies de contacto conicas. Las superficies de contacto conicas chocan contra los flancos de una ranura anular dispuestos en el centro de las dos contrarruedas que engranan con el pinon. El anillo, que tambien se puede definir como peine de presion, absorbe las fuerzas axiales procedentes del dentado helicoidal, por lo que se pueden suprimir los cojinetes axiales correspondientes.

La tarea de la presente invencion consiste en configurar un engranaje de ruedas dentadas del tipo inicialmente descrito de manera que las fuerzas axiales resultantes del dentado helicoidal puedan ser absorbidas de forma segura y permanente con cojinetes axiales.

La tarea de la invencion se resuelve por medio de las caractensticas de la reivindicacion independiente 1. Otras variantes de realizacion ventajosas se describen en las subreivindicaciones.

De acuerdo con la invencion se preve en el primer engranaje recto al menos una elevacion del perfil de diente por encima de la circunferencia superior, desarrollandose la elevacion parcialmente a traves de una o varias zonas de la anchura de diente. Como consecuencia de la elevacion del perfil de diente, es decir, del dentado, se obtiene un perfil de diente puntiagudo que en la zona de elevacion presenta, como mmimo, una superficie de tope lateral. Como consecuencia de la elevacion del perfil de diente las fuerzas axiales resultantes del dentado helicoidal se pueden absorber dentro del escalon del engranaje recto al apoyarse la superficie de tope del primer engranaje recto en direccion axial en una superficie de tope correspondiente del segundo engranaje recto. El emparejamiento de superficies de tope en el primer y el segundo engranaje recto conduce a un apoyo en una direccion axial, mientras que dos emparejamientos de superficies de tope en el primer y el segundo engranaje recto dan lugar a un apoyo en las dos direcciones axiales. La elevacion del perfil de diente provoca un recubrimiento de los dos engranajes rectos en direccion axial. Esto permite suprimir los costosos cojinetes axiales, por ejemplo rodamientos de rodillos conicos, con lo que se reduce considerablemente el coste de fabricacion de estos engranajes de ruedas dentadas. Al contrario que en el estado de la tecnica antes mencionado, los aumentos de altura se configuran en cada perfil de diente, es decir, en la cabeza del diente, en una sola pieza con el dentado o con el engranaje recto o la corona dentada. En primer lugar se fabrica un dentado con una elevacion continua por toda la anchura de diente, eliminandose, o sea, retirandose despues con el torno parcialmente, con arranque de virutas, el material que sobresale de la circunferencia exterior de modo que queden aumentos de altura parciales. La ventaja de esta conformacion en una sola pieza consiste en que no se necesita ningun componente adicional para la absorcion de las fuerzas axiales en forma de un peine de presion anular adicional que se podna aflojar o desprender durante el funcionamiento. En este sentido la solucion segun la invencion es mas segura y duradera.

Conforme a una variante de realizacion preferida la elevacion se dispone dentro de la anchura de diente. Una elevacion se puede prever, por ejemplo, en el centro de la anchura de diente, siendo tambien posible que se dispongan varias elevaciones repartidas por la zona de la anchura de diente. A cada elevacion se le asigna una ranura anular en el segundo engranaje recto en la que engrana la elevacion del perfil de diente, estableciendo asf el recubrimiento en direccion axial. La ranura anular constituye con sus flancos las superficies de tope para las superficies de tope dispuestas en las elevaciones.

De acuerdo con otra variante de realizacion preferida se preven por las caras frontales del primer engranaje recto unas elevaciones que rodeen al segundo engranaje recto. En este caso no hace falta ninguna ranura anular en el segundo engranaje recto, siendo unicamente necesarias las superficies de tope dispuestas frontalmente que, junto con las superficies de tope de las elevaciones, forman dos pares que absorben las fuerzas axiales en ambas direcciones. Las superficies de tope se pueden configurar de forma plana, conica o abombada. Como se conoce por

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el estado de la tecnica inicialmente descrito, entre las superficies de tope del primer y del segundo engranaje recto se forma una pelfcula lubricante.

Un ejemplo de realizacion de la invencion se representa en el dibujo y se describe a continuacion con mayor detalle. Se ve en la

Figura 1 una seccion de un escalon de engranaje recto segun la invencion en una vista en perspectiva y en la Figura 1a una seccion ampliada del engranaje de los dientes de los dos engranajes rectos.

La figura 1 muestra una primera rueda dentada 1 y una segunda rueda dentada 2 que presentan respectivamente un dentado helicoidal 3, 4. Las dos ruedas dentadas 1, 2, llamadas tambien engranajes rectos 1, 2, engranan la una en la otra y generan, debido al dentado helicoidal, fuerzas axiales. Los dos engranajes rectos 1, 2 presentan una anchura de diente b que tiene aproximadamente el mismo tamano. En el primer engranaje recto 1 el dentado helicoidal 3, denominado de aqu en adelante, de forma abreviada, dentado 3, presenta en la parte central de la anchura de diente b una elevacion, por lo que se forman cuerpos prismaticos 5 dispuestos a modo de dientes o puntas en forma de tejado en las cabezas de diente. Los cuerpos prismaticos 5, definidos generalmente tambien como elevaciones 5, presentan por ambos lados unas superficies de tope 5a representadas de forma ampliada en la figura 1a. En el dibujo solo se pueden reconocer las superficies de tope anteriores 5a. Correspondiendo con las elevaciones 5 del primer engranaje recto 1, se practica en el segundo engranaje recto 2 una ranura perimetral 6, llamada tambien ranura anular 6, en la que engranan las elevaciones 5.

La figura 1a muestra el engrane de los dos dentados 3, 4 del primer y del segundo engranaje recto 1, 2 en una vista en direccion axial. Un diente del dentado helicoidal 3 presenta un perfil de diente 3a con una cabeza de diente 3b y un diametro de circunferencia exterior de Dki. El dentado 4 del segundo engranaje recto 2 presenta un perfil de diente 4a con un diametro de circunferencia interior de Df2. La ranura anular 6 practicada en el segundo engranaje recto 2 se extiende en direccion radial, por el diametro de circunferencia interior Df2, hacia dentro y presenta un diametro de fondo de ranura Dn, indicado con una lmea a rayas, siendo Dn < Df2. En la cabeza de diente 3b del primer engranaje recto 1 la elevacion se dispone en forma del cuerpo prismatico 5 que presenta en la figura 1a aproximadamente la forma de un triangulo equilatero. En la zona de la ranura anular 6 se produce, debido al cuerpo prismatico 5 que penetra a traves del diametro de circunferencia interior Df2., un recubrimiento 5a' en direccion axial por medio del cual se transmiten las fuerzas axiales. Los cuerpos prismaticos 5 dispuestos en las cabezas de diente 3b se fabrican en una sola pieza con el dentado 3, pudiendose configurar este ultimo en una sola pieza con el primer engranaje recto 1 o en forma de corona dentada. Por lo tanto, con preferencia se fabrica, en primer lugar, un dentado con un diametro de circunferencia exterior provisional mayor que el diametro de circunferencia exterior Dk2 del dentado helicoidal 3 terminado. A continuacion el material se elimina con arranque de virutas a ambos lados de las puntas 5, por ejemplo retirandolo por medio de un torno. La elevaciones 5 permanecen en este caso tal como se representa en la figura 1.

La variante de realizacion ilustrada en las figuras 1 y 1a representa una de varias soluciones segun la invencion. Tambien es posible, aunque no se haya ilustrado, que se dispongan varias elevaciones o cuerpos prismaticos en direccion de la anchura de diente b que engranan en las correspondientes ranuras anulares del segundo engranaje recto. De este modo se puede crear una superficie de recubrimiento mayor para la transmision de las fuerzas axiales. Sin embargo, existe ademas la posibilidad de disponer las elevaciones por la cara frontal del primer engranaje recto 2, en cuyo caso las elevaciones solo presentan una superficie de tope orientada hacia dentro, y que rodean al segundo engranaje recto desde el exterior. De esta manera se crea, en lo que se refiere a las fuerzas axiales que se producen, un flujo de fuerza cerrado dentro del escalon del engranaje recto.

Lista de referencias

1 primer engranaje recto

2 segundo engranaje recto

3 dentado helicoidal

3a perfil de diente

3b cabeza de diente

4 dentado helicoidal

4a perfil de diente

5 elevacion (cuerpo prismatico)

5a superficie de tope

5a' recubrimiento

6 ranura anular

b: anchura de diente

Dki: diametro de la circunferencia exterior, rueda 1

Df2: diametro de la circunferencia interior, rueda 2

5 Dn: diametro del fondo de ranura, rueda 2

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Claims

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REIVINDICACIONES

1. Engranaje de ruedas dentadas que comprende al menos dos engranajes rectos (1, 2) con una anchura de diente (b) de dentado helicoidal (3, 4), que engranan el uno en el otro, presentando un primer engranaje (1) un perfil de diente (3a) con un diametro de circunferencia exterior (Dki) y un segundo engranaje recto (2) un perfil de diente (4a) con un diametro de circunferencia interior (Df2), caracterizado por que el primer engranaje recto (1) posee una elevacion (5) que se extiende parcialmente por la anchura de diente del perfil de diente (3a) mas alla del diametro de circunferencia exterior (Dm) y por que la elevacion 5, como mmimo una, presenta al menos una superficie de tope (5a) en direccion axial.
2. Engranaje de ruedas dentadas segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la elevacion (5) se dispone dentro de la anchura de diente (b) y por que a la elevacion (5) del segundo engranaje recto (2) se le asigna una ranura anular (6) cuyos flancos forman superficies de tope.
3. Engranaje de ruedas dentadas segun la reivindicacion 2, caracterizado por que la ranura anular (6) presenta un diametro de fondo de ranura (Dn) menor que el diametro de circunferencia interior (Df2).
4. Engranaje de ruedas dentadas segun la reivindicacion 2 o 3, caracterizado por que la elevacion (5) y la ranura anular correspondiente (6) se disponen aproximadamente en el centro de la anchura de diente (b), presentando por ambos lados las superficies de tope (5a).
5. Engranaje de ruedas dentadas segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la elevacion (5) se dispone por la cara frontal del primer engranaje recto (1) y rodea al segundo engranaje recto (2).
6. Engranaje de ruedas dentadas segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la elevacion (5) se configura en forma de cuerpo prismatico (5).
7. Engranaje de ruedas dentadas segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la elevacion (5) se configura en una sola pieza con el dentado helicoidal (3).