DE19961695A1

DE19961695A1 - Spur gear transmission with chevron-toothed fixed wheel, loose wheel of which is on same shaft as another drive element creating axial force components

Info

Publication number: DE19961695A1
Application number: DE1999161695
Authority: DE
Inventors: Andreas Kesler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2001-06-28

Abstract

The transmission (1) has a chevron-toothed fixed wheel (8) engaged with a similar loose wheel (5). The loose wheel is axially fixed to the same shaft (3) as another drive element (11) which creates an axial force component (25). The shaft can be moved axially. The chevron tooth angle is such that the resultant axial force components cancel each other out.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stirnradgetriebe mit einem doppelschrägverzahnten Festrad nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a spur gear with double helical fixed gear according to the generic term of Claim 1.

Bekannte Konzepte zur Gestaltung von Doppelschrägver zahnungen machen eine exakte axiale Positionierung der mit einander kämmenden Zahnräder und eine genaue Positionierung der unterschiedlichen Radteile zueinander erforderlich, da sonst wegen einer statischen Überbestimmtheit der Anordnung keine gleichmäßige Lastverteilung gewährleistet ist. Eine Lösung, um eine statische Bestimmtheit zu erreichen, be steht darin, daß ein Zahnrad als Festrad ausgeführt ist, also in axialer Richtung gelagert ist, während das andere mit ihm kämmende Rad als Losrad in axialer Richtung ver schiebbar ausgeführt ist. Das letztere kann dadurch er reicht werden, daß das Losrad auf einer Achse drehbar und axial verschiebbar gelagert ist oder daß das Losrad auf einer Welle fest sitzt, die in einem Gehäuse drehbar und axial verschiebbar gelagert ist. Ist das Losrad bzw. die Losradwelle jedoch Antriebselement mit einer axialen Kraft komponete belastet, z. B. indem es mit einem weiteren, schrägverzahnten Rad oder einem Kegelrad verbunden ist, so sind teure konstruktive Lösungen erforderlich, wie z. B. eine getrennte radiale Lagerung des Losrads in Verbindung mit einer in axialer Richtung gelagerten Steckwelle.Known concepts for the design of double slanting serrations make an exact axial positioning of the intermeshing gears and precise positioning the different wheel parts to each other, because otherwise due to a static overdetermination of the arrangement no uniform load distribution is guaranteed. A Solution to achieve a static certainty, be is that a gear is designed as a fixed gear, So is stored in the axial direction while the other ver meshing wheel as an idler gear in the axial direction is slidable. He can do the latter be enough that the idler gear rotatable on an axis and is mounted axially displaceable or that the idler gear on a shaft that is rotatable in a housing and is axially displaceable. Is the idler gear or Idler gear shaft, however, drive element with an axial force components charged, e.g. B. by adding another helical gear or a bevel gear is connected, so expensive constructive solutions are required, such as B. a separate radial bearing of the idler gear in connection with a stub shaft mounted in the axial direction.

Aus der DE-PS 11 57 049 ist ein Stirnradgetriebe in Form eines Umlaufrädergetriebes mit doppelschrägverzahnten Umlaufrädern bekannt, die in entsprechend ausgebildete dop pelschrägverzahnte Zentralräder eingreifen. Mindestens eine der doppelschrägverzahnten Zentralräder ist gelenkig oder elastisch mit dem sein Drehmoment aufnehmenden Teil gekup pelt, um die Last auf die Umlaufräder gleichmäßiger zu ver teilen. Die Zahnradteile, deren Teilverzahnung entgegenge setzt geneigte Schrägungswinkel aufweisen, sind jeweils fest miteinander verbunden, wobei nur ein Zahnrad axial festgelegt ist.From DE-PS 11 57 049 a spur gear is in Form of a planetary gear with double helical teeth Orbital wheels known in dop trained accordingly Engage furt-helical central wheels. At least one the double helical central wheels is articulated or elastic with the part absorbing its torque pelt in order to distribute the load on the planet gears more evenly divide. The gear parts, the partial toothing counter sets have inclined helix angles, are each firmly connected, with only one gear axially is set.

Damit sich die Zahnradteile mit entgegengesetztem Schrägungswinkel unabhängig voneinander einstellen können, ist bei einer anderen Ausführung vorgesehen, daß mindestens eines der Zentralräder in der Weise unterteilt ist, daß sich zwei schrägverzahnte Zahnräder mit gegeneinander ge richteten Schrägungswinkeln ergeben. Diese Zahnradteile sind dann gelenkig oder elastisch miteinander und mit dem das Drehmoment aufnehmenden Teil verbunden. Auf diese Weise wird eine einwandfreie Selbsteinstellung auf eine gleichmä ßige Last erreicht.So that the gear parts with opposite Can set the helix angle independently of each other, is provided in another embodiment that at least one of the central wheels is divided in such a way that two helical gears with each other directed helix angles. These gear parts are then articulated or elastic with each other and with the connected to the torque absorbing part. In this way a flawless self-adjustment to an even load reached.

Eine weitere Ausführung stellt ein doppelschrägver zahntes Umlaufrädergetriebe mit einem einfacheren, selbst tätigen Lastausgleich dar, wobei alle Zahnräder mit einer asymmetrischen Doppelschrägverzahnung versehen sind, deren eine Verzahnung einen wesentlichen größeren Schrägungswin kel aufweist, als die andere Verzahnung, so daß die auf die Verzahnung mit dem kleineren Schrägungswinkel wirkenden Umfangskräfte mindestens das zweifache der auf die Verzah nung mit dem größeren Schrägungswinkel wirkenden Umfangs kräfte sind. Dadurch erhöht sich beträchtlich die axiale Stellkraft, ferner verringern sich die beim Auftreten von Fehlern entstehenden Zusatzbelastungen, und der erforderli che axiale Stellwinkel vermindert sich, der beim Auftreten von irgendwelchen Fehlern erforderlich ist, um das Rad in eine Richtung zu bewegen, die dem auftretenden Fehler ent gegenwirkt. Auf diese Weise ist es möglich, bei Umlaufrä dergetrieben die Last mit einfachen Mitteln wirkungsvoll und schnell gleichmäßig zu verteilen. Allerdings reichen diese Maßnahmen bei Stirnradgetrieben nicht aus, bei denen das Losrad mit Antriebselementen verbunden ist, die zusätz liche axiale Kraftkomponenten erzeugen.Another version is a double slant toothed epicyclic gear with a simpler, self active load balancing, with all gears with a asymmetrical double helical teeth are provided, whose a toothing has a significantly larger helix kel than the other toothing, so that the on Gearing with the smaller helix angle Circumferential forces at least twice that on the teeth with the larger helix angle powers are. This considerably increases the axial Positioning force, further decrease the occurrence of Additional loads arising from errors, and the required che axial setting angle is reduced, that when it occurs of any errors required to get the wheel in to move in a direction that corresponds to the error that occurs counteracts. In this way, it is possible at Umlaufrä driven effectively by simple means and distribute quickly and evenly. However, enough these measures are not sufficient for helical gearboxes the idler gear is connected to drive elements, the additional Liche axial force components.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Getriebe mit einfachen Mitteln eine axiale Einstellung des Losrads zlum Festrad zu ermöglichen, wenn das Losrad mit einem weiteren Antriebselement verbunden ist, das im Betrieb eine axiale Kraftkomponente erzeugt. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des An spruchs gelöst.The invention is based, with one Generic transmission with simple means an axial Allow setting of idler gear to fixed gear if the idler gear is connected to another drive element is that generates an axial force component during operation. It is according to the invention by the features of the An solved.

Nach der Erfindung sitzt das Losrad zusammen mit einem weiteren Antriebselement, z. B. einem schrägverzahnten Zahnrad oder Kegelrad, dass beim Antrieb eine axiale Kraft komponente erzeugt, axial fest auf einer axial verschiebba ren Welle. Dabei sind die Schrägungswinkel der Doppel schrägverzahnung so gewählt, daß die beim Antrieb entste hende resultierende, axiale Kraftkomponente die axiale Kraftkomponente des weiteren Antriebselements ausgleicht. Dadurch kann sich das Losrad auch unter diesen Bedingungen in einfacher Weise auf das Festrad einstellen, so daß sich ein ruhiger Lauf mit einer gleichmäßigen Lastverteilung ergibt. Die Axialkraft, die sich durch die dem Betrag nach ungleichen Schrägungswinkel ergibt, wird durch das Axialla ger des Festrads aufgenommen. According to the invention, the idler gear sits together with one further drive element, e.g. B. a helical gear Gear or bevel gear that drive an axial force component produced, axially fixed on an axially displaceable ren wave. The helix angle is the double Helical gearing selected so that it arises during the drive resulting axial force component the axial Compensates force component of the other drive element. This allows the idler gear to move even under these conditions adjust in a simple manner on the fixed gear, so that a smooth run with an even load distribution results. The axial force, which is given by the amount results in an uneven helix angle is caused by the Axialla ger of the fixed gear added.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeich nungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei spiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und der Anspruch enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusam menfassen.Further advantages result from the following drawing description. In the drawing is an execution example shown game of the invention. The description and the Claim contain numerous features in combination. The Those skilled in the art will expediently also individually consider and together to useful further combinations grasp.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Getriebes.The only figure shows a schematic representation of a transmission according to the invention.

Das dargestellte Stirnradgetriebe 1 umfaßt ein Losrad 5 mit einer Doppelschrägverzahnung 14, das mit einem Festrad 8 in Eingriff steht und mit einem weiteren An triebselement in Form eines Zahnrads 12 verbunden ist, des sen Zähne 15 eine Schrägverzahnung 16 bilden, indem sie unter einem Schrägungswinkel ϕ₃ zu einer Mantellinie 18 verlaufen. Das Zahnrad 11 sitzt mit dem Lösrad 5 fest auf einer Antriebswelle 3, die in einem Gehäuse 2 drehbar und axial verschiebbar gelagert ist, während das Festrad 8 drehfest auf einer Abtriebswelle 4 sitzt, die in dem Gehäu se 2 drehbar gelagert ist. Das Festrad 8 ist direkt oder über die Abtriebswelle 4 durch Axiallager 30, 31 axial fi xiert.The spur gear 1 shown comprises an idler gear 5 with a double helical toothing 14 , which is in engagement with a fixed gear 8 and is connected to another drive element in the form of a gear 12 , the teeth 15 of which form helical teeth 16 by being at an helix angle ϕ _{3 run} to a generatrix 18 . The gear 11 sits with the release wheel 5 on a drive shaft 3 , which is rotatably and axially displaceably mounted in a housing 2 , while the fixed gear 8 rotatably sits on an output shaft 4 , which is rotatably mounted in the housing 2 . The fixed gear 8 is axially fi xed directly or via the output shaft 4 by axial bearings 30 , 31 .

Die Doppelschrägverzahnung 14 besteht aus zwei mitein ander fest verbundenen Teilverzahnungen 6 und 7, deren Zäh ne 12 und 13 Schrägungswinkel ϕ₁ und ϕ₂ zu Mantellinien 17 des Losrads 5 aufweisen, die zueinander entgegengesetzt geneigt sind und sich dem Betrag nach unterscheiden. Das gleiche gilt für die Teilverzahnungen 9 und 10 in Bezug auf Mantellinien 19 des Festrads 8. The double helical gearing 14 consists of two mutually firmly connected partial gears 6 and 7 , whose teeth ne 12 and 13 helix angles ϕ ₁ and ϕ _{2 have} generatrices 17 of the idler gear 5 , which are inclined in opposite directions and differ in amount. The same applies to the partial toothings 9 and 10 with respect to surface lines 19 of the fixed gear 8 .

Durch den Antrieb des Zahnrads 11 erzeugen Umfangs kräfte 20 in Verbindung mit der Schrägverzahnung 16 eine axiale Kraftkomponente 25. Ferner wirken auf die Antriebs welle 3 axiale Kraftkomponenten 26, 27, die sich aufgrund der Umfangskräfte 21, 22 in Verbindung mit den Verzahnungen 6 und 7 ergeben. Dabei ist. die axiale Kraftkomponente 27 entsprechend dem größeren Schrägungswinkel ϕ₁ größer als die axiale Kraftkomponente 26, die durch den kleineren Schrägungswinkel ϕ₂ entsteht.By driving the gear 11 generate circumferential forces 20 in conjunction with the helical teeth 16 an axial force component 25th Furthermore, act on the drive shaft 3 axial force components 26 , 27 , which result from the circumferential forces 21 , 22 in connection with the teeth 6 and 7 . It is. the axial force component 27 corresponding to the larger helix angle ϕ _{1 is} greater than the axial force component 26 , which is created by the smaller helix angle ϕ ₂ .

Die Schrägungswinkel ϕ₁ und ϕ₂ werden erfindungsgemäß so gewählt, daß der Betrag der Resultierenden aus den axia len Kraftkomponenten 26, 27 dem Betrag der axialen Kraft komponente 25 entspricht, die aufgrund des Schrägungswin kels ϕ₃ entsteht, und diese damit ausgleicht, wobei die Resultierende aus den beiden axialen Komponenten 26, 27 entgegengesetzt gerichtet ist zu der axialen Komponente 25. Dadurch kann sich das Losrad 5 ideal auf das Festrad 8 ein stellen, so daß sich ein leiser Lauf der Teilverzahnun gen 6, 7 bzw. 9, 10 mit einer gleichmäßigen Lastverteilung ergibt. Die auf die Teilverzahnungen 9 und 10 wirkenden Umfangskräfte 23, 24 erzeugen ebenfalls axial wirkende Kraftkomponenten 28, 29, deren Resultierende durch die La gerkraft 32 des Axiallagers 31 aufgenommen wird. The helix angle ϕ ₁ and ϕ ₂ are chosen according to the invention so that the amount of the resultant from the axia len force components 26 , 27 corresponds to the amount of the axial force component 25 , which arises due to the Schrägungswin angle ϕ ₃ , and thus compensates for it, the Resulting from the two axial components 26 , 27 is directed opposite to the axial component 25 . As a result, the idler gear 5 can be ideally placed on the fixed gear 8 , so that there is a quiet running of the partial gearing 6 , 7 or 9 , 10 with a uniform load distribution. The peripheral forces 23 , 24 acting on the partial toothings 9 and 10 also produce axially acting force components 28 , 29 , the resultant of which is absorbed by the bearing force 32 of the axial bearing 31 .

reference numeral

11

Stirnradgetriebe
Helical gear

22nd

Gehäuse
casing

33rd

Antriebswelle
drive shaft

44th

Abtriebswelle
Output shaft

55

Losrad
Idler gear

66

Verzahnung
Gearing

77

Verzahnung
Gearing

88th

Festrad
Fixed gear

99

Teilverzahnung
Partial gearing

1010th

Teilverzahnung
Partial gearing

1111

weiteres Zahnrad
another gear

1212th

Zahn
tooth

1313

Zahn
tooth

1414

Doppelschrägverzahnung
Double helical teeth

1515

Zahn
tooth

1616

Schrägverzahnung
Helical gearing

1717th

Mantellinie
Surface line

1818th

Mantellinie
Surface line

1919th

Mantellinie
Surface line

2020th

Umfangskraft
Circumference

2121

Umfangskraft
Circumference

2222

Umfangskraft
Circumference

2323

Umfangskraft
Circumference

2424th

Umfangskraft
Circumference

2525th

axiale Kraftkomponente
axial force component

2626

axiale Kraftkomponente
axial force component

2727

axiale Kraftkomponente
axial force component

2828

axiale Kraftkomponente
axial force component

2929

axiale Kraftkomponente
axial force component

3030th

Axiallager
Thrust bearing

3131

Axiallager
Thrust bearing

3232

Lagerkraft
ϕ₁ Schrägungswinkel
ϕ₂ Schrägungswinkel
ϕ₃ Schrägungswinkel
Bearing force
ϕ₁ helix angle
ϕ₂ helix angle
ϕ₃ helix angle

Claims

Helical gear ( 1 ) with a double helical fixed gear ( 8 ) which meshes with a corresponding toothed idler gear ( 5 ), the teeth ( 12 , 13 ) of the two partial toothings ( 6 , 7 and 9 , 10 ) of a gear ( 5 , 8 ) opposite to a surface line ( 17 or 19 ) are inclined and have the amount of two different angles of inclination (ϕ ₁ , ϕ ₂ ), characterized in that the idler gear ( 5 ) together with another drive element ( 11 ) , which generates an axial force component ( 25 ) when driving, sits axially fixed on an axially slidable ver shaft ( 3 ) and the helix angle (ϕ ₁ , ϕ ₂ ) of the double helical toothing ( 14 ) are selected so that the drive from Superposition of the two axial force components ( 26 and 27 ) resulting, resulting axial force component compensates for the axial force component ( 25 ) of the further drive element ( 11 ).