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Umlauirädergetriebe für grosse Übersetzungen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Rädergetriebe für grosse Übersetzungen nach Art der bekannten Umlaufrädergetriebe, bei denen in einem mit Innenverzahnung versehenen Hohlrad ein eine Exzenterbewegung vollführendes Planetenrad zusammenwirkt derart, dass ein der Differenz der Zähnezahlen entsprechendes Übersetzungsverhältnis erzielt wird. Erfindungsgemäss wird nun die Bewegung des Planetenrades in der Weise bewirkt, dass die Umsetzung der Bewegung des Planetenrades in eine einfache rotierende Bewegung der getriebenen Welle durch eine Zwischenscheibe Kreuzscheibe erfolgt, deren beide aufeinander senkrecht stehende Geradführungen in einer Ebene liegen.
Das Getriebe gemäss der Erfindung (Fig. 1) grundsätzlich mit nur zwei Zahnrädern arbeitet u. zw. einem mit der Antriebswelle 1 konzentrisch liegenden Zahnkranz 5, mit dem das um den Zapfen 3 der auf der Welle 1 sitzenden Kurbel (bzw. Exzenter) 2 drehbare Umlaufrad 4 in Eingriff steht. Wird nun z. B.
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tragungsmittel (in Fig. 2 schematisch durch die biegsame Welle 6 angedeutet) eine gleichmässige Abtriebsdrehbewegung ergibt.
Die bisher bekannte Umsetzung der zusammengesetzten Bewegung des Planetenrades in eine reine Drehbewegung der getriebenen Welle (Abtriebswelle) hatte den grossen Nachteil, dass sowohl Antriebs-als auch Abtriebswelle starken Biegungsbeanspruchungen ausgesetzt sind, die auch durch mehrfache, gegeneinander entsprechend versetzte Räderpaare nur unter Zuhilfenahme entsprechend schwach dimensionierter Mitnehmerbolzen einigermassen beseitigt werden können.
Aber auch die weiters bekannten Umsetzungsarten durch ein mit Gleitführungen versehenes Zwischenstück haben zwei schwerwiegende Nachteile :
1. Durch die Verwendung einfacher Gleitführungen wird der Wirkungsgrad des Getriebes wesentlich verschlechtert.
2. Durch die axial versetzte Anordnung der Führungen wird das Getriebe nicht nur sehr umfangreich, sondern auch ungeeignet für hohe Antriebsdrehzahlen wegen der starken auftretenden Massenkräfte der unausgeglichenen Zwischenscheibe.
Beide Nachteile vermeidet die Lösung gemäss der Erfindung (Fig. 3). Auf dem Umlaufrad 4 sitzen die beiden Bolzen 8 und 9 mit den Rollen 10 und 11. Zwei weitere Rollen 12 und 13 sind um die auf gemeinsamer Scheibe (19 in Fig. 4,7 in Fig. 5) sitzenden Bolzen 14 und 15 drehbar gelagert. Beide Rollenpaare liegen in einer Ebene, so dass das Zwisc} Jenstück ("Kreuzscheibe") 17 als ebene Platte ausgeführt und somit ohne Beeinträchtigung der Übertragungsfestigkeit sehr leicht gehalten werden kann. Durch diese Massnahme wird einerseits das Anwendungsgebiet dieses Getriebes bis zu den höchsten vorkommenden Drehzahlen erweitert, anderseits eine bedeutende Verbesserung des Wirkungsgrades erzielt. In einfachen Gleitführungen gehen bei grösseren Übersetzungen bekanntlich 15-20% der übertragenen Energie verloren.
Durch die Rollenführung wird dieser Verlust auf etwa 3% herabgedrückt. Werden überdies an Stelle der einfachen Rollen Kugellager verwendet, so kann der durch die Kreuzscheibenübertragung bedingte Energieverlust auf wenige Promille vermindert werden. Dem entspricht eine weitgehende Verminderung der abzuführenden Verlustwärme, was sich wiederum raumsparend auswirkt. Das neue Getriebe benötigt daher kaum die Hälfte des Raumbedarfes von Schneckengetrieben und im Durchschnitt etwa-ein Zehntel desjenigen von mehrfachen Stirnradvorgelegen.
Nachfolgend seien von den zahlreichen Ausführungsformen drei Haupttypen herausgegriffen, durch welche die raumsparende Wirkung der flachen Kreuzscheibe besonders deutlich veranschaulicht wird.
Fig. 4 zeigt den Einbau des Getriebes in das Lagerschild eines Elektromotors. Auf der Ankerwelle 1 sitzt das Exzenterstück 2 mit dem Kugellager 18 für das Rad 4, das in den mit der Abtriebswelle 7 verbundenen Zahnkranz 5 eingreift. Die Kreuzscheibe 17 ist in dem schmalen Raum zwischen den Zahn- rädern-und der am Gehäuse festsitzenden Deckscheibe 19 untergebracht. Letztere enthält die Bolzen 14 und 15 mit den (Kugellager-) Rollen 12 und 13 (unterer Teil der Figur), während die Rollen 10 und 11 auf den Bolzen 8 und 9 des Rades 4 sitzen (oberer Teil der Figur). Nachdem die Kreuzscheibe nur eine Stirnfläche der Räder in Anspruch nimmt und die andere vollkommen frei hält, kann das sektorförmige Gegengewicht 20 für die Auswuchtung des Rades 4 mit grossem Schwerpunktabstand, daher sehr leicht und schmal ausgeführt werden.
Damit ist zunächst die Möglichkeit gegeben, das Gegenlager 30 für die Motorwelle 7, welches zweckmässigerweise in die Abtriebswelle 7 eingebaut wird, in unmittelbare Nähe des Exzenterlagers 18 zu bringen, wodurch die Lager der Welle 7 erheblich entlastet werden. Ferner kommt das Gegengewicht 20 der Radmittelebene so nahe, dass es für sich allein (ohne zweites Gegengewicht auf der andern Radseite) das Rad 4 hinreichend auswuchtet.
In Fig. 5 ist ein transportabler Getriebekopf dargestellt. 1 ist das Endstück einer hochtourigen biegsamen Welle, das in den Kugellagern 21 und 22 läuft. Die Exzenterhülse 2 trägt das Kugellager 18
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für das Rad 4 und das wiederum als Bleehsektor ausgebildete Gegengewicht 20. Im Rad 4 sind die Bolzen 8 und 9 (oberer Teil der Fig. 5) eingepresst, um die sich die Rollen 10 und 11 leicht drehen lassen.
Die Gegenrollen 12 und 13 (unterer Teil der Fig. 5) laufen auf den Bolzen 14 und 15, die in den scheibenförmig erweiterten Teil der Abtriebswelle 7 eingepresst sind. Der Zahnkranz 5 ist gegen das Gehäuse 23 festgeschraubt (Deckel 24 mit dem Drahtring 25). Das auf das Gehäuse wirkende Drehmoment wird durch das Rohr 26 abgefangen, das sich gegen irgendeinen ruhenden Teil der anzutreibenden Maschine legt. Die Kreuzscheibe 17 überträgt also die Bewegungen des Rades 4 unmittelbar auf die Abtriebswelle 7.
Nachdem diese Übertragung in Form eines reinen Kräftepaares erfolgt, dessen Ebene senkrecht steht zur Wellenachse, ist das Lager von 7 vollkommen entlastet und konnte daher ohne zusätzliche Verluste als einfaches Gleitlager ausgebildet werden. Um auch die vom Kugellager 22 herrührende radiale Zusatzbeanspruchung klein zu halten, wurde dieses Lager vom Exzenterlager 18 weiter weggerückt als das Lager 21.
Da die üblichen Kugellagerfassungen axial zumeist viel Platz beanspruchen und damit den durch die ebene Kreuzscheibe erzielten Raumgewinn stark verringern würden, wurde die Verbindung zwischen Rad 4 und Kugellager 18 für die Getriebe gemäss den Fig. 4 und 5 eigens durchgebildet : Zwischen den Aussenring des Kugellagers 18 und den Radkörper wird ein ringförmiger Blechstreifen 31 eingelegt, der beiderseits um einige Millimeter vorsteht. Diese vorstehenden Blechränder sind durch axiale Schlitze unterteilt, wodurch es möglich wird, dieselben abwechselnd über den Radkörper und den Aussenring umzubördeln. Damit ist eine sehr einfache und billige, dabei vollkommen rüttelsichere Verbindung zwischen Kugellager und Radkörper hergestellt.
Eine besonders einfache Bauweise des Getriebes mit flacher Kreuzscheibe für Antriebe, bei denen es weniger auf guten Wirkungsgrad, als auf weitgehendst Raumökonomie bei billigstem Preis ankommt, ist in den Fig. 6 und 7 veranschaulicht. Die Kreuzscheibe (Fig. 6 b) erhält vier durch Stanzen und Herausbiegen erzeugte Gleitansätze, von denen zwei in Schlitze der Scheibe a, die beiden andern in die Schlitze des Rades c eingreifen. Natürlich können die lappenförmigen Ansätze auch auf der Scheibe a und dem Rad c sitzen ; in diesem Falle erhält die Kreuzscheibe b die einfachen Schlitze. Das Gegenrad d ist eine Blechscheibe mit umgebogenen Randzinken, welche einen sehr billigen Ersatz für den Zahnkranz 5 mit Innenverzahnung darstellt.
Fig. 7 zeigt die Teile der Fig. 6 in zusammengebautem Zustand als Ausführungsbeispiel des stanzbaren Getriebes für Zählwerke. Das Übersetzungsverhältnis eines Zählwerkselementes, bestehend aus den Teilen a-d ist 1 : 10. Das Rad d ist mit dem Exzenter 2'für das nächstfolgende Zählwerkselement verbunden. Die einzelnen Elemente lassen sich in beliebiger Zahl aneinanderreihen und werden durch Distanzringe 27 und das Bördelrohr 28 zusammengehalten. Die Räder d werden mittels der durchgehenden, einseitig mit dem Gehäuse verbundenen Stange 29 zentriert. Die Zinken der Räder d können mit Ziffern versehen werden, die an einem in der Zeichnung nicht näher zur Darstellung gebrachten Schauloch im Gehäusemantel die Ablesung der Zählwerksstellung ermöglichen.
Selbstverständlich ist die durch Fig. 6 und 7 gekennzeichnete Ausführungsform des Getriebes nicht nur auf Zählwerke beschränkt, sondern wird auch bei Hilfsantrieben im Werkzeugmaschinenbau, bei Hebezeugen, im Fahrzeugbau usw. vorteilhaft Anwendung finden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Umlaufrädergetriebe für grosse Übersetzungen mit einem Zentralrad und einem exzentrisch bewegten, sich in dem Zentralrad abwälzenden Planetenrad, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung der Bewegungen des Planetenrades (4) in eine einfache rotierende Bewegung der getriebenen Welle (7) durch eine Zwischenscheibe (Kreuzscheibe 17) erfolgt, deren beide aufeinander senkrecht stehende Geradführungen in einer Ebene liegen.