DE19731386A1

DE19731386A1 - Arrangement of two interlocking bevelled gears with interlocking crest

Info

Publication number: DE19731386A1
Application number: DE1997131386
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Joachim; Bernd Somschor
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-07-22
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 1999-01-28

Abstract

Two interlocking bevelled gears (1,5) are oriented at right angles to each other. Each gear (1,5) has a pressure ring (9,11,14,16) at its crest and base. Each ring has a supporting surface (10,11,15,17). The bevelled edge (15) of one crest ring (14) rolls over the matching surface of the second interlocking surface of the second crest ring (11). The bevelled edges of the base rings roll over the respective matching surfaces.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine axialkräftefreie Kegelradstufe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an axial force-free Bevel gear stage according to the preamble of claim 1.

Derartige Kegelradstufen bestehen aus einem ersten Kegelrad mit einer ersten Kegelradachse und einer ersten Verzahnung sowie einem zweiten Kegelrad mit einer entspre chenden zweiten Kegelradachse und einer zweiten Verzahnung, wobei diese zweite Verzahnung in die Verzahnung des ersten Kegelrades eingreift. Die Kegelradachsen sind üblicherweise senkrecht zueinander, wobei jedoch auch bei entsprechender Ausbildung der Verzahnungen andere Winkel möglich sind. Aufgrund der Verzahnung, üblicherweise einer Schrägverzah nung der Kegelräder, und aufgrund des Winkels zwischen den beiden Kegelradachsen sind derartige Kegelradstufen nicht axialkräftefrei. Um eine einwandfreie Funktion einer derar tigen Kegelradstufe zu gewährleisten, müssen die auftreten den Axialkräfte über entsprechend dimensionierte Lager bzw. Gehäusewände aufgenommen werden. Aufgrund der nicht uner heblichen Axialkräfte müssen die Dimensionen von Lagern und Gehäusewänden entsprechend groß sein, so daß die Baugröße der gesamten Kegelradstufe nicht unerheblich ist.Such bevel gear stages consist of a first one Bevel gear with a first bevel gear axis and a first Gearing and a second bevel gear with a corre sponding appropriate second bevel gear axis and a second toothing, this second toothing in the toothing of the first Bevel gear engages. The bevel gear axles are common perpendicular to each other, but also with a corresponding one Formation of the gears other angles are possible. Due to the teeth, usually helical teeth tion of the bevel gears, and due to the angle between the Both bevel gear axles are not such bevel gear stages free of axial forces. In order for a derar to function properly To ensure the right bevel gear stage, they must occur the axial forces via appropriately dimensioned bearings or Housing walls are included. Because of the not inconsiderable Significant axial forces must be the dimensions of bearings and Housing walls must be large enough so that the size the entire bevel gear stage is not insignificant.

Aus dem DE-GM 79 17 319 ist ein Druckkammgetriebe be schrieben, das zwei miteinander in Eingriff stehende Zahn räder mit parallelen Zahnradachsen aufweist. Auf jeder Sei te eines Zahnrades ist ein Druckkammring vorgesehen, der fest mit dem Zahnrad verbunden ist, wobei die beiden Druck kammringe die Außenränder des anderen Zahnrades umgreifen, so daß dort die zwischen den beiden Zahnrädern bzw. deren Wellen auftretenden Axialkräfte aufgenommen werden. From DE-GM 79 17 319 a pressure comb gearbox be wrote the two meshing tooth has wheels with parallel gear axles. On every be te a gear a pressure comb ring is provided, the is firmly connected to the gear, the two pressure comb rings encompass the outer edges of the other gear, so that there between the two gears or their Axial forces occurring waves are absorbed.

Aus der DE-A1-30 22 020 ist es bekannt, ein Stirnzahn radgetriebe mit zwei ineinander kämmenden Zahnrädern mit parallelen Zahnradachsen mit einem Druckkammring zu verse hen, der an dem einen Zahnrad befestigt ist und mit diesem umläuft. Zur Übertragung der zwischen den Zahnrädern auf tretenden Axialkräfte taucht der Druckkammring in eine Um fangsnut des anderen Zahnrades ein und liegt zumindest an einer Seite dieser Umfangsnut an.From DE-A1-30 22 020 it is known to have a front tooth Wheel gear with two intermeshing gears parallel gear axles with a pressure comb ring hen, which is attached to the one gear and with this circulates. To transfer the between the gears axial pressure forces the pressure comb ring dips into one turn catch groove of the other gear and is at least one side of this circumferential groove.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine axial kräftefreie Kegelradstufe anzugeben, bei der die zwischen den Kegelrädern erzeugten Axialkräfte auf einfache Weise aufgefangen werden, wobei die Baugröße der Kegelradstufe klein gehalten werden kann.The invention has for its object an axial to specify force-free bevel gear stage at which the between the bevel gears generated axial forces in a simple manner be collected, the size of the bevel gear stage can be kept small.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Merk male des Anspruches 1 gelöst.This object is according to the invention by the Merk male of claim 1 solved.

Demgemäß weist jedes Kegelrad an zwei axial unter schiedlich gelegenen Orten insbesondere auf beiden Seiten der Verzahnung jeweils einen mit dem Kegelrad fest verbun denen und mit diesem umlaufenden Druckkammring auf, wobei zur Aufnahme der Axialkräfte jeder Druckkammring sich an einer bevorzugten kegeligen Stützfläche eines zugeordneten Druckkammringes des anderen Kegelrades abstützt.Accordingly, each bevel gear axially instructs two different locations especially on both sides of the teeth firmly connected to the bevel gear which and with this circumferential pressure comb ring, whereby each pressure comb ring attaches itself to absorb the axial forces a preferred conical support surface of an associated Compression ring of the other bevel gear is supported.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist bei den beiden Druckkammringpaaren ein Paar auch auf die Aufnahme von axialen Zugkräften und das andere Paar im wesentlichen auf die Aufnahme von axialen Druckkräften zwischen den bei den Kegelrädern ausgelegt. Dies kann z. B. dadurch erfol gen, daß bei dem einen Druckringpaar die Stützfläche des einen Kegelrades die zugeordnete Stützfläche des anderen Kegelrades hintergreift und damit zum Auffangen von Zug kräften ausgelegt ist, wohingegen sich die Stützflächen des anderen Druckkammringpaares nach Art von zwei Kegelrädern aufeinander abstützen und somit im wesentlichen zur Aufnah me von axialen Druckkräften ausgelegt sind.According to a preferred embodiment, the two pairs of pressure rings also on the holder of axial tensile forces and the other pair essentially on the absorption of axial compressive forces between the the bevel gears. This can e.g. B. thereby successful gene that the support surface of the one pressure ring pair one bevel gear the associated support surface of the other Engages behind the bevel gear and thus to catch train Forces is designed, whereas the support surfaces of the another pair of pressure rings in the manner of two bevel gears support each other and thus essentially for recording me are designed by axial pressure forces.

Zur Feineinstellung der Druckkammringe können diese mit dem jeweiligen Kegelrad axial verstellbar ausgebildet sein.These can be used for fine adjustment of the pressure comb rings axially adjustable with the respective bevel gear be.

Bei einer Kegelradstufe mit als Kegelscheiben ausge bildeten Druckkammringen ist auf einfache Weise praktisch eine Aufhebung der axialen Belastungen möglich. Die Druck kammringpaare können in verschiedenen Varianten ausgebildet sein und je nach Richtung der Axialkraft und ggf. abhängig von der Drehrichtung der Kegelräder einzeln oder in Kombi nation verwendet werden. Mit einer derartigen Konstruktion einer axialfreien Kegelradstufe wird der Vorteil erreicht, daß das Kegelrad-Tragbild lastunabhängiger wird, da die Wanderung der beiden Kegelräder gegeneinander über die Zahnbreite der Verzahnung unterbunden wird. Außerdem können aufgrund der gegenseitigen Abstützung der Druckkammringe Lager kleinerer Baugrößen verwendet werden; ferner ist durch den Wegfall der Axiallast eine geringere Gehäusewand stärke der Kegelradstufe möglich, so daß die gesamte Bau gruppe im Gewicht leichter als bisher ausgeführt werden kann.On a bevel gear stage with conical disks formed pressure comb rings is simple in a practical way Axial loads can be removed. The pressure Comb ring pairs can be designed in different variants be and depending on the direction of the axial force and possibly dependent on the direction of rotation of the bevel gears individually or in combination nation can be used. With such a construction the advantage of an axially free bevel gear stage that the bevel gear contact pattern is more independent of the load, because the Hike of the two bevel gears against each other over the Tooth width of the toothing is prevented. You can also due to the mutual support of the pressure comb rings Bearings of smaller sizes can be used; furthermore is due to the omission of the axial load, a lower housing wall strength of the bevel gear stage possible, so that the entire construction group will be lighter in weight than before can.

Die angegebene Konstruktion der Abstützung der beiden Kegelräder über Druckkammringpaare ist auch möglich, wenn der Winkel zwischen den Kegelradachsen nicht 90 Grad be trägt. Hierbei müssen natürlich entsprechend des jeweiligen Achswinkels und des Winkels der Schrägverzahnung die Paa rungsbedingungen für die Druckkammringpaare und die Krüm mungsradien der Kegel beachtet werden.The specified construction of the support of the two Bevel gears over pairs of pressure rings are also possible if the angle between the bevel gear axes does not be 90 degrees wearing. Here, of course, according to the respective Axis angle and the angle of the helical toothing the Paa conditions for the pairs of pressure rings and the elbows radius of cone.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further refinements of the invention result from the Sub-claims emerge.

Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention is in exemplary embodiments based on the Drawing explained in more detail.

In dieser stellen dar:In this represent:

Fig. 1 eine schematische Darstellung zweier mit ihren Verzahnungen ineinander greifenden Ke gelräder mit zueinander senkrechten Kegelra dachsen und Druckkammringpaaren gemäß der Erfindung und Fig. 1 is a schematic representation of two interlocking with their teeth Ke gears with mutually perpendicular Kegelra and pressure ring pairs according to the invention and

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Kegelrad stufe mit Druckkammringpaaren gemäß der Er findung. Fig. 2 shows a second embodiment of a bevel gear stage with pairs of comb rings according to the invention.

In Fig. 1 ist mit 1 ein erstes Kegelrad bezeichnet, das auf seiner Kegelfläche eine nur angedeutete Verzah nung 2 aufweist. Das Kegelrad ist mit einer Welle 3 verbun den, deren Wellen- bzw. Radachse mit 4 bezeichnet ist. Ein zweites Kegelrad 5 weist eine ebenfalls nur angedeutete Verzahnung 6 und eine Welle 7 mit einer Wellen- bzw. Ra dachse 8 auf. Die Verzahnungen der beiden Kegelräder grei fen ineinander, wobei die Verzahnungen der beiden Kegelrä der jeweils einen Winkel α von 45 Grad gegenüber den jewei ligen Radachsen 4 bzw. 8 einnehmen und die beiden Radach sen 4 und 8 aufeinander senkrecht stehen. Mit der Welle 3 des ersten Kegelrades ist auf der einen, in der Fig. 1 un teren, der Welle 3 zugewandten Seite des ersten Kegelra des 1 ein erster Druckkammring 9 befestigt, der mit dem ersten Kegelrad umläuft. Dieser Druckkammring 9 hat eine kegelige Stützfläche 10, wobei diese so ausgerichtet ist, daß der Kegelwinkel die Radachse 4 auf der jenseitigen Sei te der Verzahnung 2 schneidet. Auf dieser Seite ist auch direkt oberhalb der Verzahnung 2 ein weiterer zweiter Druckkammring 11 angeordnet, der wiederum fest mit dem Ke gelrad verbunden ist und mit diesem umläuft. Dieser zweite Druckkammring 11 hat an seinem Umfang einen erhöhten Rand 12, an dessen Innenfläche eine kegelige Stützfläche 13 vorgesehen ist, deren Kegelwinkel die Radachse 4 auf der Seite des ersten Druckkammringes 9 schneidet.In Fig. 1, 1 denotes a first bevel gear, which has a toothing 2 only indicated on its conical surface. The bevel gear is connected to a shaft 3 , the shaft or wheel axis of which is designated 4 . A second bevel gear 5 has a toothing 6 , which is also only indicated, and a shaft 7 with a shaft or shaft 8 . The teeth of the two bevel gears mesh with one another, the teeth of the two bevel gears each taking an angle α of 45 degrees with respect to the respective wheel axles 4 and 8 and the two radach sen 4 and 8 being perpendicular to one another. With the shaft 3 of the first bevel gear 1 is on the one hand, in FIG. Direct un, the shaft 3 facing side of the first Kegelra of a first pressure ring 9 fixed comb 1 which is rotated with the first bevel gear. This pressure ring 9 has a tapered support surface 10 , which is oriented so that the cone angle intersects the wheel axis 4 on the other side Te of the teeth 2 . On this side, a further second pressure comb ring 11 is arranged directly above the toothing 2 , which in turn is firmly connected to the Ke gelrad and rotates with it. This second pressure comb ring 11 has a raised edge 12 on its circumference, on the inner surface of which a conical support surface 13 is provided, the cone angle of which intersects the wheel axis 4 on the side of the first pressure comb ring 9 .

Das zweite Kegelrad 5 weist auf der dem ersten Kegel rad 1 zugewandten Seite einen dritten Druckkammring 14 auf, der ebenfalls eine kegelige Stützfläche 15 mit einem an die Stützfläche 13 des ersten Kegelrades angepaßten Kegelwinkel trägt, so daß sich der Druckkammring 14 in Achsrichtung des Kegelrades in Richtung auf die Radachse 4 des ersten Kegel rades hin verbreitert.The second bevel gear 5 has, on the side facing the first bevel gear 1, a third pressure comb ring 14 , which likewise carries a conical support surface 15 with a bevel angle adapted to the support surface 13 of the first bevel gear, so that the pressure comb ring 14 in the axial direction of the bevel gear in Direction on the wheel axis 4 of the first cone wheel widened.

Auf der gegenüber liegenden Seite weist diesem zweite Kegelrad 5 einen vierten Druckkammring 16 mit einer eben falls kegeligen Stützfläche 17 auf, wobei der Kegelwinkel an denjenigen des ersten Druckkammringes 9 des ersten Ke gelrades 1 angepaßt ist. In diesem Falle nehmen alle Kegel winkel der Stützflächen gegenüber der jeweiligen Radachse einen Winkel von 45 Grad ein; außerdem sind die Druckkamm ringe so angeordnet, daß die Stützflächen 10 und 17 der Druckkammringe 9 und 16 sowie die Stützflächen 13 und 15 der Druckkammringe 11 und 14 sich aufeinander abstützen und aufeinander abrollen. Die einzelnen Druckkammringe können zur Feinanpassung der Abstützung der einzelnen Stützflächen aufeinander noch axial verschiebbar und an der gewünschten Position fixierbar sein; dies ist für die Druckkammringe 9 bzw. 14 durch die Doppelpfeile P1 und P2 angedeutet.On the opposite side, this second bevel gear 5 has a fourth pressure comb ring 16 with a support surface 17 which is also conical, the cone angle being adapted to that of the first pressure comb ring 9 of the first Ke gelrades 1 . In this case, all taper angles of the support surfaces with respect to the respective wheel axis take an angle of 45 degrees; in addition, the pressure comb rings are arranged so that the support surfaces 10 and 17 of the pressure comb rings 9 and 16 and the support surfaces 13 and 15 of the pressure comb rings 11 and 14 are supported on one another and roll on one another. The individual pressure comb rings can be axially displaceable and fixable at the desired position for fine adjustment of the support of the individual support surfaces; this is indicated for the pressure comb rings 9 and 14 by the double arrows P1 and P2.

Wie aus dieser Figur hervorgeht, werden durch die Druckkammringe 9 und 16 im wesentlichen Druckkräfte aufge fangen, d. h. Kräfte, die auf jedes Kegelrad in Richtung auf die Achse des jeweilig anderen Kegelrades wirken; dies ist für das erste Kegelrad durch den Pfeil mit der Bezeich nung Fax₁ und für das zweite Kegelrad 5 durch den Pfeil Fax₃ dargestellt. Die miteinander wirkenden Druckkammrin ge 11 und 14 sind auch auf Zugkräfte des zweiten Kegelrades ausgelegt, was in der Figur mit Fax₂ bezeichnet ist, und ferner auch auf bereits erwähnte Druckkräfte Fax₁ Die Ge samtheit der Druckkammringe fängt die Axialkräfte Fax₁ und Fax₃ oder Fax₁ und Fax₄ auf.As can be seen from this figure, the pressure comb rings 9 and 16 essentially absorb pressure forces, ie forces which act on each bevel gear in the direction of the axis of the other bevel gear; this is shown for the first bevel gear by the arrow labeled Fax ₁ and for the second bevel gear 5 by the arrow Fax ₃ . The interacting Druckkammrin ge 11 and 14 are also designed for tensile forces of the second bevel gear, which is designated in the figure with Fax ₂ , and also for the already mentioned pressure forces Fax ₁ The whole of the pressure comb rings catches the axial forces Fax ₁ and Fax ₃ or Fax ₁ and Fax ₄ on.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der Erfin dung dargestellt, wobei die gleichen Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur verwendet sind. Der wesentliche Unterschied hierbei ist, daß der erste Druckkammring 9 des ersten Kegelrades 5 mit seiner Stütz fläche 10 die Stützfläche 17 des zweiten Kegelrades 6 um greift, so daß dieses Druckkammringpaar einmal auf Zugkräf te, hier angedeutet wiederum mit Fax₂, und Druckkräfte Fax₁ ausgelegt ist. Die beiden Druckkammringe 9 und 16 haben insgesamt die Konfiguration der beiden kegeligen Druckkamm ringe 11 und 14 gemäß Fig. 1.In Fig. 2, a second embodiment of the inven tion is shown, the same reference numerals as in the first embodiment according to the figure are used. The main difference here is that the first pressure ring 9 of the first bevel gear 5 with its support surface 10 engages the support surface 17 of the second bevel gear 6 so that this pair of pressure rings once on Zugkräf te, again indicated here with Fax ₂ , and compressive forces Fax ₁ is designed. The two pressure comb rings 9 and 16 have the overall configuration of the two conical pressure comb rings 11 and 14 according to FIG. 1.

Die auf den jeweils gegenüberliegenden Seiten der Ke gelräder angeordneten Druckkammringe 11 und 14 in Fig. 2 haben die Konfiguration wie die Druckkammringe 9 und 16 gemäß Fig. 1, sind somit im wesentlichen auf Druckkräfte ausgelegt, hier angedeutet wiederum durch die Pfeile Fax₁ und Fax₃.The pressure comb rings 11 and 14 in FIG. 2 arranged on the opposite sides of the Ke gel gears in FIG. 2 have the configuration like the pressure comb rings 9 and 16 according to FIG. 1, are thus essentially designed for pressure forces, again indicated here by the arrows Fax ₁ and Fax _3rd

In den Figuren ist noch jeweils angedeutet, daß die resultierenden Kräfte aufgrund der einzelnen Axialkräfte in Komponenten entlang der Radachsen zerlegt werden können, wodurch ersichtlich ist, daß die Kräfte durch eine derarti ge Anordnung von Druckkammringen praktisch aufgehoben wer den.In the figures it is still indicated that the resulting forces due to the individual axial forces in Components can be dismantled along the wheel axles whereby it can be seen that the forces by such a ge arrangement of pressure comb rings practically canceled who the.

Es ist natürlich möglich, weitere Druckkammringe bzw. Druckkammscheiben vorzusehen. Ebenso ist es möglich, derar tige Druckkammringpaare vorzusehen, wenn der Winkel zwi schen den Kegelradachsen verschieden von 90 Grad ist. It is of course possible to add further pressure comb rings or Compression washers to be provided. It is also possible derar to provide pressure ring pairs when the angle between the bevel gear axes is different from 90 degrees.

Reference list

11

erstes Kegelrad
first bevel gear

22nd

Verzahnung
Gearing

33rd

Welle
wave

44th

Wellenachse
Shaft axis

55

zweites Kegelrad
second bevel gear

66

Verzahnung
Gearing

77

Welle
wave

88th

Wellenachse
Shaft axis

99

Druckkammring
Compression ring

1010th

Stützfläche
Support surface

1111

Druckkammring
Compression ring

1212th

Rand
edge

1313

Stützfläche
Support surface

1414

Druckkammring
Compression ring

1515

Stützfläche
Support surface

1616

Druckkammring
Compression ring

1717th

Stützfläche
α Winkel der Verzahnung gegen Wellenachse
P1 axiale Verstellbarkeit
P2 axiale Verstellbarkeit
Fax Axialkräfte
Support surface
α Angle of the toothing against the shaft axis
P1 axial adjustability
P2 axial adjustability
Fax axial forces

Claims

1. Axial force-free bevel gear stage with a first bevel gear ( 1 ) with a toothing ( 2 ) and a second bevel gear ( 5 ) with a toothing ( 6 ) which engages in the toothing ( 2 ) of the first bevel gear, and with a device for receiving characterized by axial forces in the direction of the respective Kegelradachsen (4, 8), terized in that each bevel gear (1, 5) at two axially different nearby locations, each one, with the Ke gelrad (1, 5) firmly connected thrust collar ring (9, 11 14 , 16 ), with each pressure comb ring ( 9 , 11 , 14 , 16 ) of a bevel gear ( 1 , 5 ) for receiving the axial forces on a support surface ( 10 , 13 , 15 , 17 ) of an associated pressure comb ring ( 9 , 11 , 14 , 16 ) of the other bevel gear ( 5 , 1 ) is supported and runs on this support surface.

2. bevel gear stage according to claim 1, characterized in that the support surfaces ( 10 , 13 , 15 , 17 ) of the pressure comb rings ( 9 , 11 , 14 , 16 ) are conically formed.

3. bevel gear stage according to claim 1 or 2, characterized in that at least in a pair of pressure rings ( 9 , 11 , 14 ), the support surface ( 13 ) of a bevel gear ( 1 ) engages behind the associated support surface ( 15 ) of the other bevel gear ( 5 ).

4. bevel gear stage according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that each bevel gear ( 1 , 5 ) on both axially located sides of the toothing ( 2 , 6 ) each have a pressure comb ring ( 9 , 11 , 14 , 16 ).

5. bevel gear stage according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that at least one pressure comb ring ( 9 , 14 ) is axially adjustable (P1, P2).