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Exzentrisches Zahnradgetriebe.
Vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf solche Zahnradgetriebe, die zur Aufgabe haben, grössere Kräfte mit verhältnismässig geringer Geschwindigkeit fortzuleiten, was z. B. bei Flaschenzügen oder andern Hebemaschinen meist der Fall ist. Die Erfindung kann mit Vorteil auch für Übersetzung grösserer Geschwindigkeiten gebraucht werden, für welchen Zweck nur einzelne Teile einigen konstruktiven Änderungen unterworfen werden müssen, die das Wesen der Erfindung nicht ändern.
Da solche Änderungen aber den in Betracht kommenden Verhältnissen entsprechen müssen, wird es genügen, im folgenden bloss einige beispielsweise Verwendungsformen näher zu beschreiben. Die Erfindung ist im folgenden mit Bezug auf Ausführungsformen beschrieben, die auf den zugehörigen Zeichnungen beispielsweise veranschaulicht sind, ohne auf sie beschränkt zu sein.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf solche bekannte Getriebe, bei welchen die Bewegung von einem treibenden Maschinenteil auf einen damit koaxialen Maschinenteil unter Vermittlung eines mit dem treibenden Maschinenteil verbundenen Exzenters übertragen wird, das ein auf dem Exzenter drehbar gelagertes Zahnrad mit mindestens zwei Zahnkränzen trägt, die mit je einem mit den genannten Maschinenteilen koaxialen Zahnrad zusammenwirken, von welchen das eine mit dem Gestell (dem Gehäuse oder dem Fundament), das das Getriebe trägt, fest verbunden ist und das andere mit dem getriebenen Maschinenteile, wobei von sämtlichen Zahnrädern und Zahnkränzen diejenigen, die den grösseren Durchmesser haben, diejenigen mit den kleineren Durchmessern glockenförmig umschliessen, so dass die Mittelebenen sämtlicher genannten Zahnräder und Zahnkränze im wesentlichen zusammenfallen.
Entweder der treibende oder der getriebene Maschinenteil ist bei solchen Getrieben von dem Fundament (oder Gehäuse) des Getriebes direkt unterstützt oder von Lagern auf jeder Seite der Getrieberäder getragen. Gemäss der Erfindung wird der andere der zwei genannten Maschinenteile von dem erstgenannten Maschinenteil derart getragen, dass sämtliche Räder und Wellen des Getriebes von dem Fundament (dem Gehäuse) unter Vermittlung nur der zwei Lager getragen werden, die den erstgenannten Maschinenteil direkt tragen.
Der Vorteil dieser Lagerung ist sehr wichtig, da hiedureh nur die zwei Lager, die den betreffenden Maschinenteil auf dem Fundament bzw. im Getriebegehäuse tragen, genau zentriert werden müssen, wogegen die Traglager des andern Maschinenteiles sozusagen selbsttätig zentriert werden, weil ihre Aehsenmittel mit dem Achsenmittel der erstgenannten Lager notwendigerweise zusammenfällt. Bei den bisher bekannten ähnlichen Getrieben sind die zwei Lager, die die betreffenden Maschinenteile tragen, voneinander unabhängig, und deshalb müssen beim Zusammenbau des Getriebes mindestens vier Lager auf dasselbe Achsenmittel gebracht werden, was äusserst viel Geschicklichkeit erfordert und die Herstellungskosten sehr erhöht, wobei noch die Fehlerquellen erhöht und die Arbeitsfähigkeit des Getriebes verringert werden.
Hiezu kommt, dass durch vorliegende Erfindung das Getriebe einen sehr gedrängten Bau erhält, der seinen Raumbedarf, sein Gewicht und seine Kosten herabsetzt.
In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt eines Flaschenzuges mit einem Getriebe gemäss der Erfindung, Fig. 2 einen Längsschnitt eines Getriebegehäuses mit Getriebe nach einer etwas geänderten Ausführungsform, Fig. 3 einen Querschnitt eines Einzelteiles des Getriebes nach Fig. 2, Fig. 4 ein Schema des Zahnkranzes eines Getrieberades mit Innenverzahnung und Fig. 5 ein ähnliches Schema des Zahnkranzes eines Getrieberades mit Aussenverzahnung, das mit dem Zahnrad nach Fig. 4 zusammenwirken soll.
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In Fig. 1 bezeichnet 1 die treibende Welle des Flaschenzuges, die am einen Ende von einem selbst- einstellenden Kugellager 2 im linken Seitenschild 3 des Flaschenzuggehäuses getragen wird und am andern
Ende von einem ebenso selbsteinstellenden Kugellager 4 im rechten Seitenschild 5 des Flaschenzug- gehäuses. Vor dem linken Seitenschild 3 trägt das verjüngte Endstück 6 der Welle 1 ein Handkettenrad 7 unter Vermittlung einer Büchse 8 mit einer als Senkbremse vorgesehenen Reibungskupplung 9. Die
Büchse 8 ist auf dem Wellenteil 6 mit Hilfe einer Kupplungsscheibe 10 und einer Mutter 11 auf dem mit
Gewinde versehenen Wellenende 12 festgehalten.
Im Gehäuse befindet sich das Kettenrad 13 des Last- hakens, das einerseits links von einem Kugellager 14, das auf der Welle 1 angebracht ist, getragen wird und anderseits rechts von einer Hülse 15, die aus dem Rad 13 seitlich erheblich herausragt und dort durch ein Nadellager 16 gegen die mit der Welle 1 koaxiale innere Zylinderfläche 170 einer Hülse 17 gestützt wird. Die Hülse 17 ist an ihrem rechten Ende an dem verjüngten rechten Ende 18 der Welle 1 befestigt, derart, dass der Halsteil180 der Hülse die Welle 1 im Kugellager 4 unterstützt.
Die äussere zylindrische Mantelfläche 171 der Hülse 17 ist exzentrisch zur Welle 1 und trägt unter Vermittlung eines Nadellagers 19 ein freilaufendes Zahnrad 20 mit zwei koaxialen Zahnkränzen 21, 22, von denen der innere 21 mit einem in einem Stück mit dem Lastrad 13 hergestellten inneren Zahnkranz 23, der zu der
Welle 1 koaxial ist, zusammenwirkt, während der äussere Zahnkranz 22 mit einem mit dem Flaschenzug- gehäuse starr verbundenen inneren Zahnkranz 24 zusammenwirkt, der auch zu der Welle 1 koaxial ist.
25 bezeichnet die bügelförmigen Bleche, in welchen der Traghaken 26 des Flaschenzuges unter
Vermittlung eines Querstückes 27 in bekannter Weise angebracht. ist. MM ist die Mittelebene des
Getriebes.
In Fig. 2 bezeichnet 25'die getriebene"Welle des Getriebes, mit welcher ein mit Innenverzahnung versehenes Zahnrad 29 starr verbunden ist. Die Welle 25 wird an der rechten Seite des Gehäuses 30 von einem selbsteinstellenden Kugellager 31 getragen, das die Welle unmittelbar trägt, obschon dies nach der beispielsweise gezeigten Ausführungsform unter Vermittlung der verlängerten Radnabe 290, die die
Welle dicht umschliesst, stattfindet.
Von dem verjüngten linken Ende 32 der Welle 28 wird eine Hülse 34 unter Vermittlung eines Nadellagers 33 getragen, deren rechter Teil von einer äusseren Hülse 35 um- schlossen ist, die bei der gezeigten Ausführungsform aus einem mit der nabenähnlichen Hülse 34 zusammen- hängenden Stück besteht, aber auch ebensogut als ein von der letzteren lösbarer, aber damit starr ver- bundener Teil hergestellt werden kann. Die äussere zylindrische Mantelfläche 350 der Hülse 35 ist koaxial zu der Welle 28, während ihre innere zylindrische Mantelfläche 351 zu derselben Welle exzentrisch ist.
Diese exzentrische innere. Zylinderfläche 351 trägt unter Vermittlung eines Nadellagers 36 ein um die
Hülse 34 freilaufendes Zahnrad 37 mit zwei Zahnkränzen, u. zw. einen äusseren 38 und einen inneren 39, die untereinander koaxial und exzentrisch zu der Welle 28 sind. Der äussere Zahnkranz 38 wirkt mit der
Innenverzahnung 40 des Zahnrades 29 zusammen, während der innere Zahnkranz 39 mit der Aussen- verzahnung 41 eines mit dem Getriebegehäuse 30 starr verbundenen Zahnringes 42 zusammenwirkt.
Die Hülse 34 wird vom Gehäuse 30 durch ein Kugellager 43 getragen.
Die treibende Welle 44 des Getriebes, die zu der getriebenen Welle 28 koaxial ist, ist in ihrem innerhalb des Gehäuses befindlichen Ende als Muffe 45 ausgebildet, deren innere zylindrische Mantel- fläche mit Gewinden 46 versehen ist, die in entsprechende äussere Gewinde der Hülse 34 eingreifen, so dass die letztere starr, aber lösbar mit der Welle 44 verbunden ist. M-M ist wieder die Mittelebene des Getriebes.
Infolge der beschriebenen Lagerungseinrichtung wird einerseits das rechte Ende der treibenden
Welle 44 unmittelbar vom Getriebegehäuse 30 durch ein selbsteinstellendes Kugellager 43 getragen und anderseits die getriebene Welle 28 rechts auch unmittelbar vom Getriebegehäuse 30 durch das Kugel- lager 31 getragen, aber am linken Ende mittelbar vom Lager 43 im Getriebegehäuse unter Vermittlung des Nadellagers 33 der Hülse 34 und der treibenden Welle 44. Jedenfalls sind es aber doch die beiden im Gehäuse 30 angebrachten Kugellager 43 und 31, die sowohl die treibende wie die getriebene Welle tragen, und deshalb ist es die Zentrierung dieser zwei Lager, die allein den richtigen Gang des Getriebes sichert.
In Fig. 3 ist bei 47 die innere zylindrische Mantelfläche der Hülse 34 und bei 48 die äussere zylindrische Mantelfläche derselben Hülse ersichtlich, die untereinander koaxial sind. Die innere zylindrische Mantelfläche 351 der äusseren Hülse 35 und die äussere zylindrische Mantelfläche 350 der letzten Hülse sind als exzentrische Oberflächen sowohl untereinander als auch gegenüber den Ober- flächen 47, 48 gezeigt, wodurch ein verdickter Hülsenteil 49 entsteht, der der Exzentrizität der inneren
Oberfläche 351 gegenüberliegt, so dass der Teil 49 ein Gegengewicht gegen das von der inneren Oberfläche 351 getragene Zahnrad 37 darstellt.
Die vorliegende Erfindung nutzt die Vorteile der hier beabsichtigten Getriebeart im höchsten
Grade aus, u. a. dadurch, dass der Unterschied der Zähnezahl zweier zusammenwirkender Zahnräder nach Belieben bis zu dem geringstmöglichen Wert herabgedrückt werden kann, d. h. bis auf eins, so dass das Übersetzungsverhältnis innerhalb weiter Grenzen gehalten werden kann.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass es nicht möglich ist, einen so kleinen Unterschied der Zähnezahl auszunutzen, wenn den Zähnen eines Rades mit Innenverzahnung und denjenigen eines damit zusammen-
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wirkenden Zahnrades die bisher üblichen Profile und Grössen gegeben werden, weil dann die Zahnköpfe der beiden Räder Gefahr laufen, aneinanderzustossen. Nach der Erfindung haben deshalb diese Zähne eine besondere Ausbildung erhalten, die sich zwar durch eine geringe Höhe im Verhältnis zu der peripherischen Stärke kennzeichnet, wie in den Fig. 4 und 5 zu erblicken ist.
In Fig. 4 bezeichnet 100 den mit Innenverzahnung versehenen Zahnkranz eines Rades mit dem Teilkreishalbmesser R. Die Höhe des Zahnkopfes wird mit x bezeichnet und der Angriffswinkel im Teilkreis zwischen den Zähnen mit v. In Fig. 5 bezeichnet 200 den mit Aussenverzahnung versehenen Zahnkranz, der dem Rad 100 entspricht, und r den Halbmesser des Teilkreises, während die Höhe des Zahnkopfes mit y und der Angriffswinkel zwischen den Zähnen mit w bezeichnet sind. Die Exzentrizität der zwei zusammenwirkenden Räder oder der Unterschied R-r zwischen den Halbmessern der Teilkreise wird mit e bezeichnet.
Prüfungen haben gezeigt, dass der Unterschied der Zähnezahl der zusammenwirkenden Räder 100 und 200 zwischen 1 und 4 gehalten werden kann, wenn den Angriffswinkeln v bzw. w Werte zwischen wenigstens 200 und höchstens 350 gegeben werden, wobei der beste Erfolg bei noch engeren Wertgrenzen, u. zw. zwischen 28 und 32 , erhalten wird. In der Literatur ist bekanntlich der günstigste Eingriffswinkel mit dem Höchstwert 200 angegeben, was jedoch eine bedeutende Abrundung der Zahnköpfe erfordert, um das erwähnte Zusammenstossen während des Rollens der Räder aufeinander zu vermeiden.
Mit demselben geringen Unterschied der Zähnezahl zwischen 1 und 4 muss die Höhe x der Köpfe der Innenverzahnung kleiner sein als die Höhe y der Köpfe der Aussenverzahnung, wobei auf Grund der Erfahrung a ; = % < / sich als das beste Verhältnis erwiesen hat. Die Summe x + y darf höchstens gleich der gegenseitigen Exzentrizität e = R-r der Räder sein.
Wie schon angegeben, ist dieses Getriebe zahlreicher verschiedener Ausführungsformen fähig und für verschiedene Verwendungszwecke geeignet. Die Erfindung ist also auf die gezeigten Beispiele nicht beschränkt.
Beispielsweise können Getriebe der beschriebenen Art auch derart ausgebildet werden, dass die Zahnräder in axialem Sinne in zwei symmetrische Teile zerlegt werden, wobei auch der Exzenter zweiteilig ist, die beiden Teile gegeneinander um 1800 versetzt sind, um dadurch eine bessere Ausgleichung des Getriebes zu erzielen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Exzentrisches Zahnradgetriebe zum Übertragen von Bewegung eines treibenden Maschinenteiles auf einen damit koaxialen Maschinenteil unter Vermittlung eines mit dem treibenden Maschinenteil verbundenen Exzenters und eines auf dem Exzenter drehbar gelagerten Zahnrades mit mindestens zwei Zahnkränzen, welche mit je einem zu den genannten Maschinenteilen koaxialen Zahnrad zusammenwirken, von welchen das eine mit dem Gestell (Gehäuse oder Fundament) des Getriebes und das andere mit dem getriebenen Maschinenteil starr verbunden ist, wobei die Zahnräder und Zahnkränze von grösseren Durchmessern diejenigen von kleineren Durchmessern glockenförmig umschliessen, so dass die Mittelebenen sämtlicher Zahnräder oder Zahnkränze nahezu zusammenfallen,
während entweder der treibende oder der getriebene Maschinenteil auf jeder Seite der Getrieberäder von einem im Fundament (bzw. Gehäuse) des Getriebes angeordneten Lager (2 und 4 bzw. 31 und 43) unmittelbar getragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der andere der genannten zwei Maschinenteile drehbar auf dem erstgenannten Maschinenteile durch Lager (2 und 4 bzw. 31 und 43) derart gelagert ist, dass sämtliche Räder und Wellen des Getriebes von dem Fundament bzw. Getriebegehäuse) unter Vermittlung nur von den zwei Lagern an den Seiten des
Getriebes getragen werden, die den erstgenannten Maschinenteil unmittelbar tragen.