Die Erfindung betrifft ein Zahnradgetriebe, umfassend mindestens zwei miteinander kämmende Stirnräder mit Schrägverzahnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 .

Bei Stirnradstufen mit Schrägverzahnung treten Axialkräfte auf, welche durch entsprechend dimensionierte Axiallager aufgenommen werden müssen. Hierfür werden häufig Kegelrollenlager verwendet, die einerseits relativ teuer sind und andererseits eine relativ hohe Wärmentwicklung aufweisen. Man hat daher bereits vorgeschlagen, anstelle der kostenaufwändigen Axiallager so genannte Druckkämme an den Stirnrädern mit Schrägverzahnung anzuordnen, wodurch die Axialkräfte aufgenommen werden. In dem Fachaufsatz„Hydrodynamische Axialkraftübertragung bei Wellen schnelllaufender Getriebe" von H. Langer, veröffentlicht in der Zeitschrift Konstruktion 34 (1982) Heft 12, Seite 473 - 478 sind derartige Druckkämme beschrieben. Der bekannte Druckkamm wird als separates, ringförmig ausgebildetes Einzelteil (Druckring) hergestellt und mit dem betreffenden Stirnrad gefügt, wobei die Befestigung zwischen Stirnrad und Druckring im Allgemeinen durch eine Schrumpfpassung erfolgt. Der Druckring, der mittig oder stirnseitig am Stirnrad befestigt wird, weist bevorzugt kegelförmig ausgebildete Anlaufflächen auf, welche sich an entsprechenden Anlaufflächen des Gegenrades, z. B. den Nutflanken einer Ringnut am Gegenrad abstützen. Zwischen den Anlaufflächen bildet sich ein Schmierfilm aus.

Nachteilig bei den bekannten als zusätzliches Bauteil hergestellten Druckringen oder Druckkämmen ist die nicht immer zuverlässige Befestigung auf dem Stirnrad. Infolge Fliehkrafteinwirkung während des Betriebes kann es zu einem Lockern oder Lösen des Schrumpfsitzes kommen.

Durch die DE 1 215 463 wurde ein Zahnradgetriebe mit einem schräg verzahnten Ritzel bekannt, auf welches mittig ein Ring mit konischen Anlageflächen aufgeschrumpft ist. Die konischen Anlageflächen laufen gegen Nutflanken einer Ringnut, welche mittig in den beiden Gegenrädern, die mit dem Ritzel kämmen, angeordnet sind. Der Ring, der auch als Druckkamm bezeichnet werden kann, nimmt die aus der Schrägverzahnung resultierenden Axialkräfte auf, sodass entsprechende Axiallager entfallen können.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zahnradgetriebe der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass die aus der Schrägverzahnung resultierenden Axialkräfte möglichst ohne Axiallager sicher und dauerhaft aufgenommen werden können.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß ist bei dem ersten Stirnrad mindestens eine Überhöhung des Zahnprofils über den Kopfkreis hinaus vorgesehen, wobei sich die Überhöhung partiell über einen oder mehrere Bereiche der Zahnbreite erstreckt. Durch die Überhöhung des Zahnprofils, d. h. der Verzahnung ergibt sich ein zugespitztes Zahnprofil, welches im Bereich der Überhöhung mindestens eine seitliche Anlauffläche aufweist. Durch die Überhöhung des Zahnprofils können die aus der Schrägverzahnung resultierenden Axialkräfte innerhalb der Stirnradstufe aufgenommen werden, indem sich die mindestens eine Anlauffläche am ersten Stirnrad an einer korrespondierenden Anlauffläche am zweiten Stirnrad in axialer Richtung abstützt. Eine Paarung von Anlaufflächen am ersten und am zweiten Stirnrad führt zu einer Abstützung in einer axialen Richtung, während zwei Paarungen von Anlaufflächen am ersten und am zweiten Stirnrad zu einer Abstützung in beiden axialen Richtungen führen. Die Überhöhung des Zahnprofils führt zu einer Überdeckung beider Stirnräder in axialer Richtung. Dadurch können aufwändige Axiallager, z. B. Kegelrollenlager entfallen, was die Herstellungskosten eines solchen Zahnradgetriebes erheblich senkt. Im Gegensatz zum eingangs genannten Stand der Technik sind die Überhöhungen an jedem einzelnen Zahnprofil, d. h. am Zahnkopf einstückig mit der Verzahnung bzw. dem Stirnrad oder Zahnkranz ausgebildet. Es wird zunächst eine Verzahnung mit über die gesamte Zahnbreite durchgehender Überhöhung hergestellt, und anschließend wird das über den Kopfkreis hinausstehende Material spangebend teilweise abgetragen, z. B. abgedreht, sodass partielle Überhöhungen stehen bleiben. Vorteilhaft bei dieser einstückigen Ausbildung ist, dass kein zusätzliches Bauteil zur Aufnahme der Axialkräfte in Form eines zusätzlichen ringförmigen Druckkammes benötigt wird, der sich unter der betrieblichen Beanspruchung lockern oder lösen könnte. Insofern ist die erfindungsgemäße Lösung sicherer und dauerhafter.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Überhöhung innerhalb der Zahnbreite angeordnet: Beispielsweise kann eine Überhöhung in der Mitte der Zahnbreite angeordnet oder es können mehrere Überhöhungen über den Bereich der Zahnbreite vorgesehen sein. Jeder Überhöhung ist eine Ringnut am zweiten Stirnrad zugeordnet, in welche die Überhöhung am Zahnprofil eingreift und damit eine Überdeckung in axialer Richtung herstellt. Die Ringnut bildet mit ihren Nutflanken die Anlaufflächen für die an den Überhöhungen angeordneten Anlaufflächen.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind nur an den Stirnseiten des ersten Stirnrades Überhöhungen vorgesehen, welche das zweite Stirnrad umfassen. Am zweiten Stirnrad ist dann keine Ringnut erforderlich, sondern lediglich stirnseitig angeordnete Anlaufflächen, welche mit den Anlaufflächen an den Überhöhungen zwei Paarungen bilden, welche die Axialkräfte in beiden Richtungen aufnehmen. Die Anlaufflächen können plan, konisch oder ballig ausgebildet sein. Wie aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt, bildet sich zwischen den Anlaufflächen vom ersten und zweiten Stirnrad ein Schmierfilm aus.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Stirnradstufe in perspektivischer Darstellung und

Fig. 1 a einen vergrößerten Ausschnitt des Zahneingriffes beider Stirnräder.

Fig. 1 zeigt ein erstes Zahnrad 1 und ein zweites Zahnrad 2, welche jeweils eine Schrägverzahnung 3, 4 aufweisen. Die beiden Zahnräder 1 , 2, auch Stirnräder 1 , 2 genannt, stehen miteinander in Eingriff und erzeugen aufgrund der Schräg- Verzahnung Axialkräfte. Beide Stirnräder 1 , 2 weisen jeweils eine etwa gleichgroße Zahnbreite b auf. Am ersten Stirnrad 1 ist die Schrägverzahnung 3, im Folgenden auch kurz Verzahnung 3 genannt, im mittleren Bereich der Zahnbreite b überhöht, sodass prismatische Körper 5 ausgebildet werden, welche wie dachförmige Reiter oder Zacken auf den Zahnköpfen angeordnet sind. Die prismatischen Körper 5, allgemein auch Überhöhungen 5 genannt, weisen beiderseits Anlaufflächen 5a auf, welche in Fig. 1 a vergrößert dargestellt sind. In der Zeichnung sind jeweils nur die vorderen Anlaufflächen 5a erkennbar. Korrespondierend zu den Überhöhungen 5 am ersten Stirnrad 1 ist im zweiten Stirnrad 2 eine umlaufende Nut 6, auch Ringnut 6 genannt, eingearbeitet, in welche die Überhöhungen 5 eingreifen.

Fig. 1 a zeigt den Eingriff der beiden Stirnverzahnungen 3, 4 des ersten und des zweiten Stirnrades 1 , 2 in einer Ansicht in axialer Richtung. Ein Zahn der Schrägverzahnung 3 weist ein Zahnprofil 3a mit einem Zahnkopf 3b und einem Kopfkreisdurchmesser D _K i auf. Die Verzahnung 4 des zweiten Stirnrades 2 weist ein Zahnprofil 4a mit einem Fu ßkreisdurchmesser D _F2 auf. Die in das zweite Stirnrad 2 eingearbeitete Ringnut 6 erstreckt sich in radialer Richtung über den Fu ßkreisdurchmesser DF2 nach innen und weist einen gestrichelt dargestellten Nutgrunddurchmesser DN auf, wobei D _N < D _F 2 ist. Auf dem Zahnkopf 3b des ersten Stirnrades 1 ist die Überhöhung in Form des prismatischen Körpers 5 angeordnet, welcher in Fig. 1 a etwa die Form eines gleichseitigen Dreiecks aufweist. Im Bereich der Ringnut 6 ergibt sich durch den über den Fu ßkreisdurchmesser DF2 hineinragenden prismatischen Körper 5 eine Überdeckung 5a' in axialer Richtung, über welche die Axialkräfte übertragen werden. Die auf den Zahnköpfen 3b angeordneten prismatischen Körper 5 sind einstückig mit der Stirnverzahnung 3 hergestellt, wobei letztere einstückig mit dem ersten Stirnrad 1 oder als Zahnkranz ausgebildet sein kann. Man stellt also vorzugsweise zunächst eine Stirnverzahnung mit einem vorläufigen Kopfkreisdurchmesser her, der größer als der Kopfkreisdurchmesser D^ der fertigen Schrägverzahnung 3 ist. Anschließend wird das Material beiderseits der Zacken 5 spangebend abgetragen, z. B. durch Abdrehen. Die Überhöhungen 5 bleiben dann - wie in Fig. 1 dargestellt - stehen. Die in Fig. 1 und Fig. 1 a dargestellte Ausführungsform stellt eine von mehreren erfindungsgemäßen Lösungen dar. Möglich - jedoch nicht dargestellt - ist z. B. auch, dass mehrere Überhöhungen oder prismatische Körper in Richtung der Zahnbreite b vorgesehen werden, welche in entsprechende Ringnuten am zweiten Stirnrad eingreifen. Damit kann eine größere Überdeckungsfläche zur Übertragung der Axialkräfte geschaffen werden. Möglich ist es jedoch auch, die Überhöhungen stirnseitig am ersten Stirnrad 2 anzuordnen, wobei die Überhöhungen jeweils nur eine nach innen gerichtete Anlagefläche aufweisen und das zweite Stirnrad von außen umgreifen. Damit ist ein hinsichtlich der auftretenden Axialkräfte geschlossener Kraft- fluss innerhalb der Stirnradstufe geschaffen.

Bezuqszeichen

1 erstes Stirnrad

2 zweites Stirnrad

3 Schrägverzahnung

3a Zahnprofil

3b Zahn köpf

4 Schrägverzahnung

4a Zahnprofil

5 Überhöhung (prismatischer Körper)

5a Anlauffläche

5a' Überdeckung

6 Ringnut b Zahnbreite

DKI Kopfkreisdurchmesser, Rad 1

D _F2 Fußkreisdurchmesser, Rad 2

D _N Nutgrunddurchmesser, Rad 2