NL1016550C2 - Tandwieloverbrenging. - Google Patents

Description

Tandwieloverbrenging.

De uitvinding betreft een tandwieloverbrenging overeenkomstig de aanhef van conclusie 1. Een dergelijke tandwieloverbrenging is bekend uit US 6073510, Tomaselli.

5 Het nadeel van de bekende tandwieloverbrenging is dat de axiale verplaatsing van het dubbel vertande kroonwiel niet plaats vindt nabij de plaats waar de krachten op het dubbele kroonwiel worden uitgeoefend, zodat vering en vervormingen van de verschillende onderdelen een rol gaan 10 spelen. Hierdoor zijn de krachten op beide zijden van het dubbel vertande kroonwiel niet altijd gelijk en kunnen er ongewenste trillingen optreden.

Teneinde bovengenoemde nadelen te vermijden is de tandwieloverbrenging uitgevoerd overeenkomstig het ken-15 merk van conclusie 1. Hierdoor hebben de tegengesteld gerichte tandkrachten op het dubbel vertande kroonwiel geen invloed op lage belastingen en op andere constructiedelen dan het kroonwiel, zodat vervormingen en trillingen vermeden worden.

20 Overeenkomstig een verbetering is de tandwielover brenging uitgevoerd overeenkomstig conclusie 2. Hierdoor wordt een eenvoudig te produceren dubbel vertand kroonwiel verkregen.

Overeenkomstig een verbetering is de tandwielover-25 brenging uitgevoerd als conclusie 3. Hierdoor wordt een eenvoudige en sterke constructie verkregen waarbij de door het dubbel vertande kroonwiel aangedreven en er binnen gemonteerde constructie een grote diameter kan hebben.

30 Overeenkomstig een verbetering is de tandwielover brenging uitgevoerd overeenkomstig conclusie 4. Hierdoor is de ter plaatse van de ingrijping met de cylindrische 2 rondsels uitgeoefende kracht op de koppelvertanding niet ontoelaatbaar groot en wordt het dubbel vertande kroon-wiel in axiale richting voldoende geleid, zodat axiale verplaatsing steeds mogelijk is.

5 Overeenkomstig een verbetering is de tandwielover brenging overeenkomstig conclusie 5. Hierdoor zijn de op elke vertanding van het dubbel vertande kroonwiel uitgeoefende krachten steeds even groot en tegengesteld gericht, zodat een rustige loop verkregen wordt.

10 Overeenkomstig een verbetering is de tandwielover brenging uitgevoerd overeenkomstig conclusie 6. Hierdoor zal in het dubbel vertande kroonwiel tengevolge van tand-krachten weinig vervorming optreden, hetgeen resulteert in een rustigere loop.

15 Overeenkomstig een verbetering is de tandwielover brenging uitgevoerd overeenkomstig conclusie 7. Hierdoor is bij schuine vertanding de door het dubbel vertande kroonwiel op de tweede as uitgeoefende kracht minimaal.

Overeenkomstig een verbetering is de tandwielover- 20 brenging uitgevoerd overeenkomstig conclusie 8. Hierdoor is de montage van het dubbel vertande kroonwiel eenvoudiger, doordat dit tussen de gemonteerde cylindrische rondsel gedraaid kan worden.

Overeenkomstig een verbetering is de tandwielover- 25 brenging uitgevoerd overeenkomstig conclusie 9. Hierdoor zijn de op de rondsels uitgeoefende krachten gelijk terwijl de tandhoek van de cylindrische rondsels eventueel overeenkomstig de diameter van het cylindrische rondsel wordt aangepast aan de spoed.

30 Overeenkomstig een verbetering is de tandwielover brenging uitgevoerd overeenkomstig conclusie 10. Hierdoor is een compact differentieel mogelijk waarbij door de ' o )' 6 5 5 0 3 vertanding minimale krachten op het huis worden uitgeoefend, zodat ook de geluidsoverlast minimaal is.

Hierna wordt de uitvinding toegelicht aan de hand van enkele uitvoeringsvoorbeelden met hulp van enkele fi-5 guren, waarin figuur 1 een tandwieloverbrenging toont overeenkomstig een eerste uitvoeringsvoorbeeld, figuur 2 een deel van de tandwielkast van figuur 1 toont overeenkomstig een tweede uitvoering, en 10 figuur 3 schematisch een derde uitvoeringsvoorbeeld van een tandwieloverbrenging toont zoals deze wordt toegepast in de asaandrijving van een voertuig.

In figuur 1 is een tandwielkast getoond met een in-15 gaande as 1 en een kroonwielas 10 waarbij door middel van een tandwieloverbrenging de rotatie van de ingaande as 1 en de kroonwielas 10 met elkaar gekoppeld zijn. De ingaande as 1 is met een lager 3 en een naaldlager 7 gelagerd in een huis 4. De kroonwielas 10 is met lagers 9 20 eveneens gelagerd in het huis. De rotatieassen van de ingaande as 1 en de kroonwielassen 10 liggen in één vlak, en dit vlak is het deelvlak van het huis 4, dat uit twee identieke helften bestaat. De twee helften van het huis 4 zijn op niet aangegeven wijze met elkaar verbonden. In 25 het huis 4 is een tussenas 16 gelagerd in een lager 3 en een naaldlager 7 waarbij de rotatieas eveneens in het deelvlak van het huis 4 ligt. Ten behoeve van de afdichting is het huis 4 ter plaatse van de tussenas 16 voorzien van een deksel 17. De ingaande as 1 en de tussenas 30 16 zijn evenwijdig en hebben een constante hartafstand a.

De ingaande as 1 is voorzien van een eerste rond-selvertanding 6 welke in ingrijping is met een eerste s v f ö 5 5 0 4 kroonwiel 12 dat roteerbaar is om de kroonwielas 10. Op de kroonwielas 10 is een tweede kroonwiel 13 bevestigd, waarvan de vertanding in ingrijping is met de eerste rondselvertanding 6 van de tussenas 16. De twee kroonwie-5 len 12 en 13 zijn geplaatst tussen de twee eerste rond-selvertandingen 6. De rotatie van de ingaande as 1 en de tussenas 16 zijn gekoppeld via tweede rondsel vertandin-gen 5 die eveneens zijn aangebracht op respectievelijk de ingaande as 1 en de tussenas 16. De diameter van de eer-10 ste rondselvertanding 6 is kleiner dan de diameter van de tweede rondselvertanding 5.

Ten behoeve van de afdichting is het huis ter plaatse van de tussenas 16 voorzien van een deksel 17 en ter plaatse van de kroonwielas 10 met een deksel 15. De 15 ingaande as 1 en de tussenas 16 hebben een constante hartafstand a.

De werking van de inrichting is als volgt. De ingaande as 1 en de tussenas 16 hebben een zelfde rotatie-snelheid met tegengestelde rotatie richting. Dit komt 20 doordat de tweede rondselvertanding 5 van beide assen hetzelfde tandental heeft. Ook de eerste rondselvertanding 6 van beide assen heeft hetzelfde tandental, evenals de kroonwielvertanding van het eerste kroonwiel 12 en het tweede kroonwiel 13. Een koppel dat via de ingaande as 1 25 de tandwielkast wordt ingeleid wordt gesplitst via de tweede rondselvertanding 5 en via de beide rondselassen 1 en 16 overgebracht op beide kroonwielen 12 en 13 en vandaar op de kroonwielas 10. Door deze splitsing is het mogelijk om het door de tandwieloverbrenging overgebracht 30 koppel te vergroten bij eenzelfde diameter van het kroonwiel, en daardoor bij dezelfde afmetingen van de kast 4.

Teneinde te bereiken dat het koppel via beide kroonwielen 12 en 13 naar de kroonwielas 10 wordt overge- ί 0 1 6 5 5 0 5 dragen, is het noodzakelijk dat de vertanding van de kroonwielen 12 en 13 tegelijk ingrijpen met de eerste rondselvertandingen 6. Teneinde dit mogelijk te maken zijn de kroonwielen 12 en 13 tijdens de montage ten op-5 zichte van elkaar roteerbaar, zodat de tandspeling kan worden weggenomen. Daartoe is het tweede kroonwiel 13 met een spiebaan 14 bevestigd op de kroonwielas 10, en is het eerste kroonwiel 12 door middel van koppelbouten 11 bevestigd aan het tweede kroonwiel 13. In het eerste kroon-10 wiel 12 zijn de gaten voor de koppelbouten 11 uitgevoerd als sleufgaten, waardoor het eerste kroonwiel 12 enigszins kan roteren ten opzichte van het tweede kroonwiel 13. Tijdens de montage van de rondsels en kroonwielen in de kast 4 worden de koppelbouten 11 vastgedraaid nadat 15 het eerste kroonwiel 12 en het tweede kroonwiel 13 zijn afgesteld ten opzichte van de respectievelijk eerste en tweede rondselvertandingen 6. Op die wijze treedt vermo-genssplitsing op zodat beide kroonwielen 12 en 13 het koppel kunnen overdragen op de kroonwielas 10. Door juis-20 te keuze van de tandspelingen tussen de respectievelijk eerste rondselvertandingen 6 en de kroonwielvertandingen van de kroonwielen 12 en 13, en de tandspeling tussen de tweede rondselvertandingen 5 wordt het mogelijk om de in-grijping bij beide rotatie richtingen optimaal af te 25 stemmen, zodat het koppel steeds volledig over beide kroonwielen 12 en 13 naar de kroonwielas 10 wordt geleid.

In het getoonde uitvoeringsvoorbeeld is voor het afstellen van de kroonwielen 12 en 13 gebruik gemaakt van de spiebaan 14 voor het koppelen van het tweede kroonwiel 30 13 met de kroonwielas 10 en van de koppelbouten 11 voor het koppelen van het eerste kroonwiel 12 met het tweede kroonwiel 13. Eventueel kunnen hiervoor ook andere constructies toegepast worden, één van de of beide kroonwie- ί; υ 1 6 5 5 0 6 len 12 en 13 kan/kunnen bijvoorbeeld op bekende wijze met conische bussen op de kroonwielas 10 bevestigd worden.

In de getoonde uitvoering waarbij een van de kroon-wielen 12 of 13 geklemd is op de kroonwielas 10, is het 5 noodzakelijk dat de kroonwielas 10 in lengterichting kan bewegen, zodat beide kroonwielen 12 en 13 gelijk belast worden. Eventueel kan de kroonwielas 10 in axiale richting gelagerd zijn en zijn de kroonwielen 12 en 13 bijvoorbeeld over een spievertanding schuifbaar over de 10 kroonwielas 10.

In de getoonde uitvoering waarbij de ingaande as 1 en de tussenas 16 een constante afstand a ten opzichte van elkaar hebben, is het voor het draagvermogen en juist afstellen van de vertanding van belang dat een afstand b 15 tussen de vertandingen van het eerste kroonwiel 12 en het tweede kroonwiel 13 binnen bepaalde toleranties ligt. Dit wordt bereikt door nauwkeurige bewerking van de kroonwielen 12 en 13. Het is eventueel ook mogelijk om de afstand a variabel te maken door de lagers 3 en 7 van bijvoor-20 beeld de tussenas 16 in het vlak door de ingaande as 1 en de tussenas 16 verschuifbaar te maken.

In figuur 2 is een tweede uitvoeringsvoorbeeld van de tandwieloverbrenging getoond. Hierbij is een ingaande as 18 voorzien van een eerste rondselvertanding 6 en ge-25 lagerd in een lager 3 en een rollenlager 21. Een tweede rondselvertanding 5 is aangebracht op een rondsel 20 dat bevestigd is op de ingaande as 18. Het rollenlager 21 ondersteunt de ingaande as 18 tussen de eerste vertanding 5 en de tweede vertanding 6. De rotatie van het rondsel 20 30 is met die van de ingaande as 18 gekoppeld, bijvoorbeeld met behulp van een spiebaan 19. Eventueel is tenminste één van de rondsels 20 met een losneembare conische klem-bus met de ingaande as of tussenas gekoppeld, zodat de i (M o 5 5 0 7 hiervoor beschreven gelijke belasting op beide kroonwie-len 12 en 13 eenvoudig kan worden ingesteld en beide kroonwielen bijvoorbeeld met een spievertanding op de kroonwielas 10 bevestigd zijn.

5 In de hiervoor beschreven uitvoeringsvoorbeelden is er van uitgegaan dat er twee kroonwielen 12 en 13 zijn. Het is evenwel ook mogelijk de twee kroonwielvertandingen aan weerzijde van één onderdeel aan te brengen. Daarbij is het noodzakelijk dat de afstand b tussen de vertandin-10 gen voldoende nauwkeurig wordt aangebracht, tenzij de hartafstand a instelbaar is. Voor het juist afstellen is het dan een voordeel als een van de rondsels, bijvoorbeeld rondsel 20, instelbaar is ten opzichte van de as waarop het bevestigd is met een hiervoor beschreven klem-15 bus.

De vertandingen van de rondsels en kroonwielen kunnen uitgevoerd zijn als rechte vertandingen of als schuine vertandingen. In een uitvoeringsvorm zijn de eerste rondselvertandingen 6 schuin vertand en beide links of 20 rechts met dezelfde tandschuinte. Hierdoor zijn de tand-krachten op het kroonwiel tengevolge van de schuine stand van de tanden tegengesteld gericht waardoor de belasting van de kroonwielas 10 minimaal is. Het nadeel dat een kroonwiel met schuine vertanding in de ene draairichting 25 als gevolg van de tandvorm hoger belastbaar is dan in de andere draairichting is in deze uitvoeringsvorm opgeheven, doordat in beide draairichtingen een hoog belastbare tandflank beschikbaar is. Bij hierop afgestemde keuze van de tandspelingen is het mogelijk om in beide draairich-30 tingen de hoger belastbare tandflank hoger te belasten dan de lager belastbare tandflank, zodat de tandwielkast in beide draairichtingen hetzelfde koppel kan overdragen.

1016550 8

In een uitvoering is de vertanding van de ingaande as 1 of de tussenas 16 zodanig uitgevoerd dat de spoed van de eerste rondselvertanding 6 gelijk is aan de spoed van de tweede rondselvertanding 5, waarbij beide vertan-5 dingen of links of rechts zijn. Hierdoor is het mogelijk om deze as door rotatie axiaal te verplaatsen langs de vertandingen van het kroonwiel en rondsel waar ze mee in ingrijping zijn. Dit is een voordeel bij de montage als bijvoorbeeld de kast 4 niet gedeeld is in het vlak van de 10 rotatieassen van de ingaande as respectievelijk de tussenas .

Naast de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm is het op bekende wijze mogelijk om de richting van de tands-chuinte zodanig te kiezen dat de axiale kracht op de 15 rondselassen elkaar min of meer compenseren. Dit is bijvoorbeeld het geval als beide eerste rondselvertandingen 6 dezelfde richting van de tandschuinte hebben en de tweede rondselvertanding 5 van de tussenas 16 of 22 ook deze richting heeft.

20 In de beschreven uitvoeringsvormen is ervan uitge gaan dat de vertandingen 5 en 6 voor de ingaande as en de tussenas hetzelfde toerental hebben. Het zal duidelijk zijn dat hiervoor ook verschillende tandentallen gekozen kunnen worden, waarbij eventueel ook het aantal tanden 25 van de kroonwielen 12 en 13 verschillend gekozen kan worden.

Teneinde te bereiken dat de axiale belasting op de as van de kroonwielen nihil is, is het van belang dat de ingrijping tussen beide kroonwielen 12 en 13 en beide 30 eerste rondselvertandingen 6 identiek is, zodat de tand-krachten op beide kroonwielen 12 en 13 steeds gelijk zijn en de ingrijping steeds op dezelfde diameter plaats vindt. Dit wordt bereikt door ondermeer beide kroonwielen 1016550 9 12 en 13 zodanig te monteren en te fabriceren dat de tandkuilen en tanden van de kroonwielen 12 en 13 gespiegeld zijn ten opzichte van een vlak midden tussen de kroonwielen. Daarbij zijn de tandkuilen van beide kroon-5 wielen steeds op dezelfde plaats zodat daar een minimale materiaaldikte is, die over de breedte van de tanden min of meer constant is. Voor schuinvertande kroonwielen 12 en 13 houdt dit tevens in dat het ene kroonwiel samenwerkt met een links rondsel en het andere kroonwiel sa-10 menwerkt met een rechts rondsel. Hierdoor liggen de beide contactlijnen voor beide kroonwielen in een vlak evenwijdig aan de rotatie as en kunnen de axiale krachten op het kroonwiel gelijk en tegengesteld gericht zijn.

Figuur 3 toont een toepassing van kroonwielvertan-15 ding bij een differentieel. Het differentieel bestaat uit een differentieel huis 31 waaraan een differentieel deksel 41 op bekende wijze met bouten is bevestigd. Het dif-ferentieelhuis 31 is voorzien van een lagertap 30 en het differentieel deksel 41 is voorzien van een lagertap 42. 20 Om de lagertap 30 en de lagertap 42 zijn tijdens gebruik lagers gemonteerd, waarmee het differentieel roteerbaar in een behuizing is gemonteerd.

Op de buitenomtrek van het differentieelhuis 31 is een koppelvertanding 39 aangebracht die samenwerkt met de 25 overeenkomstige koppelvertanding 39 van een dubbel ver-tand kroonwiel 38. Het dubbel vertande kroonwiel 38 is in axiale richting beweegbaar langs de koppelvertanding 39, waarbij de axiale beweging begrensd wordt door enerzijds het differentieelhuis 31 en anderzijds door een om het 30 differentieel huis 31 gemonteerde ring 40. De koppelvertanding 39 loopt evenwijdig aan de rotatie-as van het differentieel huis. Het dubbel vertande kroonwiel 38 is aan beide zijden voorzien van kroonwielvertanding welke loodrecht staat op de richting van de koppelvertanding 1016550 10 39. De beide kroonwielvertandingen hebben een onderlinge afstand b. De afstand b is zodanig dat de lengte van de koppelvertanding 39 voldoende lang is en bijvoorbeeld een vergelijkbare lengte heeft als de breedte van de kroon-5 wielvertanding en bij voorkeur ten minste groter is dan de helft van de breedte van de kroonwielvertanding.

De kroonwielvertandingen van het dubbel vertande kroonwiel 38 werken op hiervoor omschreven wijze samen met de vertandingen van de tweede rondsels 5. Deze rond-10 seis maken deel uit van een rondselas 44 en een aandrijfas 45, die ook voorzien zijn van twee met elkaar in in-grijping zijnde eerste rondselvertandingen 6. De rondselas 44 en de aandrijfas 45 zijn op bekende wijze gelagerd in het huis waar ook het differentieel in gelagerd is.

15 In het differentieelhuis 31 zijn twee differentieel wielen 34 gemonteerd. De beide differentieel wielen 34 zijn voorzien van kroonwielvertanding. De kroonwielvertandingen zijn naar elkaar gericht gemonteerd. Tussen de kroonwielvertandingen zijn vier differentieelrondsels 35 20 gemonteerd die elk met een rondsellager 36 roteerbaar zijn om een kruisstukpen 37. De kruisstukpennen 37 zijn gemonteerd in een kruisstuk 43 en het differentieelhuis 31. De differentieelwielen 34 worden in axiale richting afgesteund met axiaal lagers 32 tegen respectievelijk het 25 differentieel huis 31 en het differentieel deksel 41. De differentieel wielen 34 zijn aan de binnenzijde voorzien van koppelvertandingen 33. In de koppelvertandingen 33 kunnen koppelassen gestoken worden die de rotatie van de differentieel wielen 34 koppelen met de rotatie van de 30 respectievelijke wielen van het voertuig.

Bij montage van het differentieel worden eerst de aandrijfas 45 en de rondselas 44 gemonteerd. Vervolgens wordt het dubbel vertande kroonwiel gemonteerd, en daarna 1016550 11 wordt het differentieelhuis 31 in de koppelvertanding van het dubbel vertande kroonwiel 38 geschoven.

Het monteren van het dubbel vertande kroonwiel 38 is geen probleem als de cylindrische rondsels 5 recht 5 vertand zijn en een gelijke maar tegengesteld gerichte tandhoek hebben. In dat laatste geval wordt er echter een kracht naar of van het differentieel huis uitgeoefend op het dubbel vertande kroonwiel 38, waardoor ook de lage-ring van het differentieel belast wordt. Teneinde het 10 hierdoor optredende extra geluid te vermijden zijn bij het toepassen van schuin vertande cylindrische rondsels 5 de tandhoeken gelijk gericht en eventueel even groot. Hierdoor hebben de bij het dubbel vertande kroonwiel 38 optredende tandkrachten geen invloed op de belastingen 15 bij de lagertappen 42, zodat deze tandkrachten daar geen of weinig geluid zullen veroorzaken. Voor de montage van het dubbel vertande kroonwiel 38 is het dan noodzakelijk dat tijdens de montage de cylindrische rondsels 5 onafhankelijk van elkaar kunnen roteren.

20 1 0 1 6 5 5 0

Claims (10)

1. Tandwieloverbrenging omvattende een eerste as (45), een aan de eerste as evenwijdige tussenas (44), een eerste cylindrisch rondsel (6) roteerbaar met de eer- 5 ste as, een tweede cylindrisch rondsel (6) roteerbaar met de tussenas, waarbij de vertandingen van het eerste en het tweede cylindrische rondsel hetzelfde aantal tanden en dezelfde diameter hebben en met elkaar in ingrijping zijn, een derde cylindrisch rondsel (5) 10 roteerbaar met de eerste as, een vierde cylindrisch rondsel (5) roteerbaar met de tussenas, waarbij de vertandingen van het derde en het vierde cylindrische rondsel hetzelfde aantal tanden en dezelfde diameter hebben, een dubbel vertand kroonwiel (38) gemonteerd 15 tussen en in ingrijping met de vertandingen van res pectievelijk het derde en het vierde cylindrische rondsel, waarbij het dubbel vertande kroonwiel roteerbaar is om een tweede as die een hoek maakt met de eerste as met het kenmerk dat het dubbel vertande 20 kroonwiel (38) voorzien is van een koppelvertanding (39) voor het verschuifbaar koppelen van de rotatie van het dubbel vertande kroonwiel (38) met de rotatie van de tweede as en de richting van de koppelvertanding loodrecht staat op het vlak van de vertandingen 25 van het dubbel vertande kroonwiel.

2. Tandwieloverbrenging overeenkomstig conclusie 1 met het kenmerk dat het dubbel vertande kroonwiel is uitgevoerd als een massieve ring met aan weerszijden de kroonwielvertanding en aan de binnendiameter de kop- 30 pelvertanding.

3. Tandwieloverbrenging overeenkomstig conclusie 2 met het kenmerk dat de binnendiameter van de kroonwielver-tandingen van het dubbel vertande kroonwiel min of 1 0 1 6 5 5 0 meer overeenkomt met de binnendiameter van de massieve ring.

4. Tandwieloverbrenging overeenkomstig conclusie 1, 2 of 3 met het kenmerk dat de lengte van de koppelvertan- 5 ding groter is dan de helft van de breedte van de ver-tandingen van het dubbel vertande kroonwiel.

5. Tandwieloverbrenging overeenkomstig een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de vertandingen van het dubbel vertande kroonwiel overeenkomstig zijn en de 10 tandkuilen en tanden gespiegeld zijn ten opzichte van een vlak midden tussen de vertandingen.

6. Tandwieloverbrenging overeenkomstig een der conclusies 2-5 met het kenmerk dat de massieve ring een dikte heeft van tenminste vier maal de tandhoogte van een 15 van de vertandingen van het dubbel vertande kroonwiel.

7. Tandwieloverbrenging overeenkomstig een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat het derde en het vierde cylindrische rondsel (5) en het dubbel vertande kroonwiel (38) schuin vertand zijn en het derde en het 20 vierde rondsel beide rechts of links stijgend zijn.

8. Tandwieloverbrenging overeenkomstig een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de cylindrische rondsels (5, 6) schuin vertand zijn en het eerste en het tweede cylindrische rondsel dezelfde stijgingsrichting 25 hebben als het op dezelfde as gemonteerde derde en vierde cylindrische rondsel.

9. Tandwieloverbrenging overeenkomstig conclusie 8 met het kenmerk dat de spoed van op dezelfde as gemonteerde cylindrische rondsels gelijk is.

10. Tandwieloverbrenging overeenkomstig een der voor gaande conclusies met het kenmerk dat het dubbel ver- 1016550 tande kroonwiel (38) verschuifbaar gemonteerd is om het huis van een differentieel van een voertuig. 1016550