Umlaufrädergetriebe mit Schrägverzahnung Die Erfindung bezieht sich auf ein Umlaufräder getriebe mit Schrägverzahnung, bei dem die Anord nung des ungelagerten inneren Zentralrades und die Abstützung des äusseren Zentralrades geringe Aus gleichsbewegungen zulassen für einen optimalen Zahnkontakt über die gesamte Zahnbreite.
Die Bestrebungen im Getriebebau gehen dahin, leichter und kleiner zu bauen. Diese Bestrebungen führen zwangläufig zu leistungsverzweigenden Ge trieben, d. h. dass z. B. ein Ritzel mit zwei oder mehr Rädern in Eingriff steht. Das Ritzel und die Räder haben aber meist kleine Verzahnungs- und Lagerfehler. Insbesondere die an- und abtreibenden Wellen können durch unsymmetrisch eingeleitete Drehmomente noch Fluchtfehler aufweisen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einer seits die Kraftübertragung zwischen dem inneren Zentralrad (Sonnenritzel) und den das Drehmoment weiterleitenden Teilen (z. B. antriebsseitige Kupp lung) und anderseits die Kraftübertragung zwischen dem äusseren Zentralrad (z.
B. feststehendes Hohl rad) und dem Gehäuse so zu bewirken, dass sich sowohl das innere als auch das äussere Zentralrad a) zur Erzielung eines Lastdruckausgleiches zwi schen den Planetenrädern radial und winkelbeweg lich einstellen können, b) dass diese gleichmässige Lastverteilung über die gesamte Verzahnungsbreite erzielt wird und c) dass ausserdem die Axialkraft bei einfach- oder doppelschrägverzahnten Rädern verschleisslos (rei bungsfrei), spielfrei und mit den geringstmöglichen Gegenkräften übertragen wird.
Erfindungsgemäss ist zu diesem Zweck das innere Zentralrad durch eine Kupplung und einen zentra len Bolzen sowie elastische Maschinenelemente ge halten, und das äussere Zentralrad stützt sich mittig über eine im Verhältnis zur Laufverzahnung schmale Ringfläche an einer verhältnismässig dünnen unver- rippten Gehäusewand ab.
Hierdurch können sich das innere und äussere Zentralrad in geringem, aber ausreichendem Masse elastisch einstellen. Es kann eine Radial- und Win keleinstellung bei mehrfachem Zahneingriff rei bungsfrei, spielfrei sowie mit den geringstmöglichen Gegenkräften erfolgen.
Die Axialschubkraft kann auf einfache Weise mit billigen Mitteln übertragen und das Drehmo ment und die Axialschubkraft können im Bereich der Mitte der Laufverzahnung aufgenommen wer den.
Die Erfindung ermöglicht, die vorhandenen Feh lerquellen aus den Fertigungs- und Montagearbei ten auszugleichen, damit möglichst auf der gesamten Zahnbreite ein optimaler Zahnkontakt vorhanden ist.
Die erforderlichen Mittel für die Halterung des ungelagerten inneren Zentralrades bzw. die erfor derlichen Mittel für die Abstützung des äusseren Zentralrades können wahlweise variiert werden.
Es können danach die folgenden zweckmässigen Ausführungsformen vorgesehen sein: 1. Bei einfachschräger Verzahnung sind für die Aufnahme des Axialschubes ein zentraler Bolzen und nachgiebige Platten zwischen dem inneren Zen tralrad und den das Drehmoment weiterleitenden Teilen, z. B. einer Kupplung, vorgesehen, die von der Kupplung für die Drehmomentübertragung ge trennt sind.
2. Für die mittige Übernahme und Abgabe des Drehmomentes ist der Kupplungsschaft z. B. einer Zahnkupplung vorgesehen, während der Axialschub von Biegebolzen und nachgiebigen Platten bzw. Hohlkegel übernommen und dann durch Wälzlager aufgenommen wird; dabei können die nachgiebigen Platten mit dem Biegebolzen durch Verschrauben oder Nieten verbunden sein oder beide aus einem Stück bestehen.
3. Die Kupplung ist eine auf beiden Seiten gerade verzahnte Nabenkupplung; der Kupplungsschaft ist als Hülse ausgebildet, und das Drehmoment wird einseitig in .das Ritzel eingeleitet.
4. Zwischen Kupplungsschaft und innerem Zen tralrad ist ein Biegebolzen befestigt, der über eine hülsenförmige Nabe in die Nähe der Mitte der Lauf verzahnung des inneren Zentralrades zurückgeführt ist.
5. Das äussere Zentralrad ist ein feststehendes Rad; dessen Befestigung an der Gehäusewand erfolgt durch im Bereich der Stützstelle radial angeordnete Bolzen, von denen mehrere auf den Umfang des Gehäuses verteilt sind; dabei kann das feststehende Rad ein pilzkopfartiges oder T-förmiges Profil erhal ten, wobei der an der unverzahnten Aussenseite vor handene Stiel bzw. Steg als Führungsmittel dient. Die radial angeordneten Bolzen können federnd ein gesetzt sein und in Bohrungen des feststehenden Rades eingreifen; die in diese Bohrungen eingreifen den Teile der federnden Bolzen sind schräg bzw. kugelig ausgeführt, wodurch das Ganze als Ratsche wirkt.
Die elastische Verbindung zwischen dem Ge häuse und dem feststehenden Rad kann auch mittels Federn mit Rollen-, Wellen- oder Ringform, die in Ausnehmungen des Gehäuses und des feststehenden Rades liegen, bewirkt werden.
6. Schliesslich können die innen verzahnten Au ssenräder des Umlaufgetriebes an elastischen Topf rädern angeordnet und befestigt sein, welche in ih ren Wandungen Ausnehmungen oder Hohlkehlen aufweisen, die axial oder radial verlaufen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläu tert.
In der Fig. 1 ist die Erfindungslösung allgemein dargestellt. Die verschiedenen Ausführungsformen für die Halterung des inneren Zentralrades (1) sind in den Fig. 5 bis 11 dargestellt, während die Aus führungsformen für die Abstützung des äusseren Zen tralrades (17) in den Fig. 12 bis 25 wiedergegeben sind.
Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch ein zweistufiges, schrägverzahntes Stirnrad-Umlaufgetriebe mit zwei facher Leistungsverzweigung, Fig. 2 eine schematische Darstellung dieses Ge triebes, Fig. 3 eine Stirnansicht des Getriebes, Fig. 4 eine Stirnansicht auf ein Planetengetriebe mit dreifacher Leistungsverzweigung, Fig. 5 einen Querschnitt durch ein mehrteiliges Zahnritzel und dessen Lagerung, Fig. 6 einen Querschnitt durch ein Zahnritzel in anderer Ausbildung,
Fig. 7 einen Querschnitt durch ein federndes Glied mit einem Kugelgelenk, Fig. 8 einen Querschnitt durch ein Zahnritzel in einer weiteren Ausbildung, Fig. 9 einen Querschnitt durch ein Zahnritzel in einer weiteren Ausbildung mit aussermittiger Kupplungsverzahnung, Fig. 10 einen Querschnitt nach Fig. 9 in einer anderen Ausführung, Fig. 11 einen Querschnitt durch ein Zahnritzel für Axial-Schubaufnahme,
Fig. 12 einen Querschnitt durch die Befestigungs anordnung eines innenverzahnten Zahnkranzes, Fig. 13 einen Querschnitt nach Fig. 12 in an derer Ausbildung, Fig. 14 einen Querschnitt nach Fig. 12 in einer weiteren Ausführungsform, Fig. 15 einen Schnitt in der Radialebene durch eine weitere Ausbildungsform einer Befestigung des Zahnkranzes, Fig. 16 einen Schnitt nach Fig. 12 in einer wei teren Ausbildung,
Fig. 17 einen Schnitt nach Fig. 12 in einer wei teren Abwandlung der elastischen Lagerung des Zahnkranzes, Fig. 18 eine Ansicht eines elastisch ausgebilde ten Gehäuses für die Zahnkranzlagerung, Fig. 19 eine Stirnansicht nach Fig. 18, Fig. 20 einen Schnitt durch eine ähnliche Aus bildungsform gemäss Fig. 18, Fig. 21 eine Stirnansicht nach Fig. 20, Fig. 22 einen Schnitt durch ein Gehäuse mit einem Zahnkranz,
Fig. 23 eine Stirnansicht gemäss Fig. 22, Fig. 24 eine schematische Darstellung der Wir kungsweise nach dem Vorschlag gemäss Fig. 22 und 23, Fig. 25 einen Schnitt durch die schematische Darstellung gemäss Fig. 24.
In Fig. 1 sind ein fliegend gelagertes Ritzel (in neres Zentralrad) 1 und ein mittig angeordneter Kupplungsschaft 2 zu sehen.
Mit 12 ist die Kupplung bezeichnet, die ausser halb der Lagerung 14 auf dem Kupplungsschaft 2 angeordnet ist. Die Verzahnungen sind mit v bzw. v' angedeutet; fest angeordnete Zahnkränze 17 bzw. 17' sind über die schmalen Ringflächen a, ä an der Gehäusewand 16, 16' abgestützt.
In der Fig. 5 sind ein fliegendes Ritzel (inneres Zentralrad) 1 und ein Kupplungsschaft 2 dargestellt, der mit zwei Zahnkupplungen versehen ist. Der Kupplungsschaft 2 umschliesst hierbei den elastischen Bolzen 3 für die Axialschubaufnahme koaxial. Die als beugungsfähige Nabenscheiden 4 ausgeführten nachgiebigen Platten sind durch See,-erringe 8 in der Kupplungshälfte 14 einerseits und im Ritzel 1 anderseits gehalten.
Fig. 6 zeigt ein fliegend angeordnetes Ritzel 1 mit zwei Zahnkupplungen des Kupplungsschaftes 2 und einseitig angeordneten, hohlkegelförmigen fe dernden Nabenscheiben 5 für die Axial-Schubüber- tragung. Als Abstandsmittel für die Befestigung sind die Zwischenringe 6, 7 vorgesehen.
In der Fig. 7 ist zwischen Nabenscheibe 5 und Kupplungsschaft 2 ein Kugelgelenk 13 geschaltet, dessen Drehpunkt mit dem Mittelpunkt der Zahn rad- und Kupplungsverzahnung zusammenfällt, Fig. 8 zeigt die Anordnung des fliegenden Rit- zels 1, bei der der Kupplungsschaft 2 und der elasti sche Bolzen 3 aus einem Stück bestehen. Die Na benscheibe 5 ist entsprechend der Länge des Bol zens 3 ausgebildet. Die Befestigung erfolgt hierbei durch Klemmelemente 9, Druckstücke 10 und Schrauben 11.
Nach Fig. 9 und 10 ist der Kupplungsschaft 2 als Hülse ausgebildet. Die Anordnungen unterschei den sich nur durch Befestigung des Bolzens 3 im Zahnritzel 1.
Mit der Fig. 11 ist eine Anordnung gewählt worden, bei der der Kupplungsschaft 2 den Axial schub direkt auf das Wälzlager 14 überträgt.
In Fig. 12 ist das Gehäuse eines Getriebes mit 16 bezeichnet. Ein fest angeordneter Zahnkranz 17, dessen schmaler Bund oder Steg 18 mittels mehrerer, am Umfang des Gehäuses verteilt angeordneter Bol zen 19, die in Bohrungen des Zahnkranzsteges hin einragen, ist im Gehäuse 16 gehalten. Die Bolzen 19 werden durch Sicherungsglieder 20, welche als das Gehäuse 16 umgreifende Schellen ausgebildet sind, in den Bohrungen des Gehäuses und des Zahn kranzes gehalten. Mittels in die Bolzen eingeschraub ter Gewindestifte 21 wird die Schelle an den Bolzen 19 befestigt.
Eine ähnliche elastische Halterung eines innen verzahnten, feststehenden Radkörpers ist in der Fig. 13 dargestellt. Jedoch sind die Bolzen 19 als Scher- oder Brechbolzen ausgebildet, welche in je einer oder zwei gehärteten Buchsen 22 geführt sind, die im Bereich der zwischen Stegboden des Zahn kranzes und der Gehäuseinnenwand vorgesehene Sollbruchstellen 23 der Scherbolzen 19 mit Gleit- oder Pass-Sitz auf der Gehäuseinnenwand bzw. auf dem Stegboden anliegen.
Tritt eine über die vorgesehene Auslegung des Getriebes hinausgehende Belastung auf, so brechen die Scherbolzen 19 und der Zahnkranz dreht sich im Gehäuse mit um.
Beidseitig des Steges oder des Bundes 18 im Gehäuse vorgesehene, als Führungen für den Zahn kranzsteg angeordnete, am Umfang des Gehäuses verteilte Anschläge oder Führungsstücke 24, die justierbar sind, sorgen dafür, dass unter der Ein wirkung des übertragenen Drehmomentes keine Ver- kantung des Zahnkranzes auftritt und dadurch eine Zerstörung des Getriebes vermieden wird.
Nach Auswechseln der gebrochenen Bolzen und nach Beseitigung der die überlast herbeigeführten Ursache kann das Getriebe wiederum eingesetzt wer den. Eine ähnliche Ausführung einer Sicherung des Getriebes und Halterung eines feststehenden Zahn radkörpers ist in der Fig. 14 gezeigt.
Der Boden des Zahnkranzsteges weist an sei nem Umfang verteilte Bohrungen 25 auf. Die mit einem Ansatz 26 versehenen Bolzen 23, welche mit tels .der das Gehäuse umfassenden Schellen 20 in den Bohrungen gehalten werden, sind durch Federn 27 abgestützt und greifen mit ihrem kegeligen Ende in die Bohrungen 25 ein.
Wenn eine schädliche Überlastung auftritt, wir ken diese Bolzen als Ratsche, wodurch ein Mitneh men des Zahnkranzes durch die umlaufenden Pla netenräder bzw. durch das angetriebene Zentralrad so lange möglich ist, bis die überlastung beseitigt ist.
Eine weitere, sehr vorteilhafte Möglichkeit der elastischen Halterung eines Zahnkranzes ist in Fig. 15 dargestellt. Von mehreren Ausführungsbei spielen gemäss den durch starke strichpunktierte Li nien sind die gekennzeichneten Sektoren veranschau licht. Am Umfang der Innenflächen des Gehäuses 16 verteilt, sind Ausnehmungen 32 und Ausnehmun- gen 33 im Innenzahnkranz vorgesehen. Sie dienen zur Aufnahme federnd elastischer oder radial beweg licher Mittel, wie z. B. Ringfedern 34, Federbolzen 35 oder Wellenfedern 36.
Fig. 16 zeigt die Ausbildung einer federnden Halterung des Zahnkranzes 17 im Gehäuse 16, wo bei als federndes Glied der zwischen Gehäuse und Zahnkranz durch Schweissen befestigte Steg 37 dient.
Fig. 17 zeigt das elastisch ausgebildete Gehäuse eines Getriebes, dessen Wandungen 38 im Bereich, wo das feststehende, innenverzahnte Aussenrad 39 am Gehäuse befestigt ist, eine durch eine nicht durchbrochene Ausnehmung gebildete Stegordnung 40 aufweist, wodurch eine gewisse radiale Beweg lichkeit der Gehäusewandungen möglich ist. Das innenverzahnte Aussenrad 39 ist mittig im Gehäuse angeordnet.
Durch diese Anordnung des innenver zahnten Aussenrades und durch die elastische Aus bildung des Gehäuses wird erreicht, dass die infolge von Verzahnungs- und Lagerfehlern während des Betriebes auftretenden unsymmetrischen Kräfte ela stisch nachgiebig vom Gehäuse bzw. innenverzahn ten Aussenrad aufgenommen werden.
In den weiteren Fig. 18 und 19 sind elastische Halterungen bzw. elastisch ausgebildete Zahnräder bzw. Zahnkränze, die an einem Topfrad 41 oder einer Glocke befestigt sind, dargestellt, wobei der Topf 41 infolge der in dessen Flansch- oder Boden platte 42 und in den Seitenflächen eingearbeiteten Schlitze 43 oder Ausnehmungen 44 in sich elastisch ist, so dass das Topfrad 41 oder die Glocke neben ihrer Drehbewegung noch kardanische Bewegungen ausführen bzw. mitmachen kann.
Die in den Fig. 10 und 11 gezeigte Ausführung ist vorwiegend für re- versierende Umlaufrädergetriebe vorgesehen, wäh rend sich die Ausführung gemäss den nachfolgenden Fig. 20 und 21 für gleichsinnig treibende Umlauf- rädergetriebe mit feststehendem, eine Innenverzah nung tragenden Topfrad eignet.
Schliesslich ist in den Fig. 22 und 23 ein am Gehäuse befestigter, einen Zahnkranz tragender Topf 41 als ein mit Längsschlitzen und/oder in axialer Richtung verlaufenden Stegen versehener Bauteil dargestellt, eine Ausführung, die nur für gleichsinnig treibende Umlaufrädergetriebe in Be tracht kommt.
Auch hier wird durch die Schlitze oder die Stege dem feststehenden Topfrad eine kar- danische Beweglichkeit ermöglicht. In übertriebener Darstellung ist in den Fig. 24 und 25 die Wir kungsweise der im vorhergehenden beschriebenen Einrichtungen gemäss den Fig. 18 bis 23, also die Benutzung federnd elastischer Töpfe mit daran be festigten Zahnkränzen, welche eine kardanische Be weglichkeit ermöglichen, dargestellt.