CH513349A - Stirnradgetriebe - Google Patents

Description

  
 



  Stirnradgetriebe
Die Übertragung eines Drehmomentes mittels Zahnrädern von einer Getriebewelle auf eine parallel dazu liegende zweite Welle bereitet dann grosse Schwierigkeiten und erlaubt nur die Übertragung begrenzter Momente, wenn die Achsabstände klein sein müssen.



   Im Vorliegenden wird ausgegangen von einem   Gec    triebe, wie es   insbesolldere    beim Antrieb von Doppel   schneckenpressen    gebraucht wird. Die Übersetzung beträgt üblicherweise 1:1. Durch die Geometrie der angetriebenen Schnecken ist ein relativ kleiner Abstand der beiden Getriebewellen gefordert. Die antreibende Ge   triebeweile    treibt sowohl die ihr koaxiale Schnecke unmittelbar mit der   lIälfte    des Drehmomentes an, während sie die andere Hälfte des Drehmomentes über die angetriebene Welle des Getriebes der zweiten,   gegenläu-    figen Schnecke überträgt.



   Es besteht die Forderung, grosse Drehmomente zu übetragen. Ein Weg dazu, die Ritzel zu verbreitern, ist nur bis zu einer gewissen Grenze wirksam. Zum einen nimmt die grösser werdende Durchbiegung der Ritzel Werte an, wodurch ein ordentliches Ineinandergreifen der Verzahnungen über die Ritzelbreite unmöglich wird; zum anderen ist der Verlauf des Drehmomentes längs der Achse bei beiden ineinander kämmenden Zahnrädern nicht konstant, so dass sich auch aus der durch das Drehmoment bedingten Torsion eine Verformung ergibt, bei welcher der rechnerisch vorausgesetzte gleiche Zahndruck längs der Zähne nicht mehr vorhanden ist.



   Da beide aufgezeigten Wirkungen die Vergrösserung der Zahnradbreite begrenzen, bleibt als Möglichkeit, das übertragbare Moment zu erhöhen, die Anordnung mehrerer hintereinanderliegender Zahnräder auf den beiden Getriebewellen. Wenn es sich dabei um geradverzahnte oder im gleichen Sinn schrägverzahnte Räder handelt, dann ist infolge des ungleichmässigen Verlaufs des Drehmoments längs der beiden Achsen eine   gleichmässige    Belastung der Zahnräder und damit ein   optimales      Auslasten    des Antriebes nicht   möglich.   



  Es muss vielmehr durch geeignete Massnahmen dafür gesorgt werden, dass jedes Zahnradpaar das gleiche Drehmoment übertragen muss. Dies ist z. B. dadurch zu erreichen, dass man jeweils ein Rad eines beliebigen Zahnradpaares mit seiner Welle nicht fest verbindet, sondern dass es auf ihr gelagert ist und durch eine Federanordnung mitgenommen wird. Diese Federanordnung kann in Drehrichtung wirksam sein, oder aber bei Verwendung schrägverzahnter Stirnräder in axialer Richtung wirken. Der Nachteil dieser Lösung liegt darin, dass sich der Winkelweg der treibenden Welle mit der Belastung ändert, was z. B. beim Einbau in Doppelschneckenpressen nachteilig wäre.



   Eine gleichmässige Belastung der Zahnräder lässt sich exakt und mit gleichem Winkelweg für beide Achsen in bekannter Weise dadurch erreichen, dass man zwei Zahnradpaare anordnet, die erstens gegenläufig   sdlrägverzahnt    sind (Pfeilverzahnung) und zweitens die angetriebene Welle axial nicht festlegt, so dass sie sich auf gleichmässigen Zahndruck in beiden Räderpaaren einspielen kann; dies ist z. B. dadurch zu erreichen, dass das weiterzuleitende Drehmoment über eine längsverschiebliche Kupplung übertragen wird.



   Die Erfindung bezieht sich auf eine darauf aufbauende Anordnung, bei der es möglich ist, mehrere, im besonderen vier Zahnradpaare, unter den geschilderten Umständen zu gleichmässigem Tragen zu bringen.



   Das erfindungsgemässe Getriebe ist dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Zahnrad auf einer der Achsen fest angebracht ist, während das Gegenzahnrad auf der anderen Achse verschieblich gelagert und mit dieser oder dem Nachbarzahnrad durch eine axial verschiebbare Kupplung verbunden ist, und dass eine Vorrichtung zum gegenseitigen Ausgleich der bei   Bela-    stung der verschieblichen Gegenzahnräder sich einstellenden Axialkräfte vorhanden ist.



   Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.



   Fig. 1 zeigt die Anordnung der antreibenden und der angetriebenen Welle. Die antreibende Welle 1   überträgt das Drehmoment auf die mit ihr verbundene eine Schnecke 2 der   Doppeischneckenpresse.    Von den vier Schrägzahnrädern 3, 4, 5, 6 sind die ersten beiden rechts, die beiden anderen links verzahnt. Diese Räder sind fest mit der Welle 1 verbunden. Die Lagerung kann in jeder geeigneten Weise erfolgen (im Beispiel durch fünf Gleitlagerungen 7). Die damit im Eingriff stehenden Zahnräder 8, 9, 10, 11 sind jeweils einzeln durch die Lager 12 längsverschieblich gelagert und miteinander durch längsverschiebliche Kupplungen 13 verbunden. Die mitlere Kupplung 14, sowie der Bereich, den sie umschliesst, ist in Fig. 2 erläutert. Das zu übertragende Drehmoment wird durch eine Kupplung der zweiten Schnecke 15 der   Koppeischneckenpresse    übertragen.

  Für die axiale Lagerung dieser zweiten Schnecke ist in bekannter Weise gesorgt (nicht gezeichnet).



   Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das System der angetriebenen Welle. Die Schrägzahnräder 8, 9 werden durch ihren Zahndruck nach links und die Schrägzahnräder 10, 11 durch ihren Zahndruck nach rechts   gb    drückt. Die Zahnräder 8, 11 übertragen ihre Axialkräfte durch zwei kolbenartig ausgebildete Stangen 16, 17 die Zahnräder 9, 10 durch ihre Ringflächen 18, 19 (welche die gleiche Fläche wie die kolbenartig   auso    gebildeten Stangen 16, 17 haben) auf zwei allseitig ein   geschlossene Ausgleichskissen    20, 21 welche durch den Ausgleichskolben 22 verbunden sind.



   Dies erfolgt unter der zuvor gemachten   Vorausset-    zung, dass auf die angetriebene Welle keine axiale Kraft ausgeübt wird und dass schrägverzahnte Stirnradpaare derart angeordnet werden, dass ein Zahnrad mit der Welle fest verbunden ist, während das dazugehörige Lagerzahnrad verschieblich gelagert ist, wobei es sein Drehmoment über eine verschiebbare Kupplung überträgt. Die entsprechence Axialkraftkomponente eines jeden verschiebbar gelagerten Rades wird durch ein Ausgleichselement aufgenommen, wobei   vorzugsF    weise durch hydraulische oder diesen gleichgestellte Mittel dafür gesorgt wird, dlass die sich einstellenden Axialkräfte jedes Zahnrades sich gegenseitig ausgleichen und somit gleich   gross    werden. Damit sind auch die Zahnkräfte gleich gross und die Belastung bzw.



  Übetragungsfähigkeit eines jeden Räderpaares ist gleich. Es ergibt sich so eine optimale Belastbarkeit der gesamten Getriebeanordnung. Die Anzahl der Räderpaare ist grundsätzlich gleich, jedoch ist eine gerade Anzahl vorzuziehen.



   Im besonderen empfiehlt sich, die Anordnung so zu treffen, dass die antreibende Welle, fest auf ihr angebracht, vier schrägverzahnte   Stirnräder    gleichen   Schrägungswinkels    trägt, wobei das erste und zweite gegenüber dem dritten und vierten entgegengesetzte Verzahnung haben. Die Verzahnung ist hinsichtlich der Drehrichtung des Getriebes so anzuordnen, dass die Axialkomponente der Verzahnung die Räder der antreibenden Welle von der Mitte aus gesehen nach aussen drückt. Die vier dazugehörigen Räder der angetriebenen Welle sind, wie eben erwähnt, einzeln seitlich verschiebbar gelagert und miteinander durch längs verschiebliche Kupplungen zur   Übertragung    des Drehmomentes verbunden.



   Die entsprechende Axialkomponente des Zahndruckes der angetriebenen Zahnräder wirkt zur Mitte.



  Der Druckausgleich wird dadurch erreicht, dass die Axialkräfte der äusseren Räder über jeweils einen axial angeordneten Stempel durch die jeweils durchgebohrten inneren Räder auf je ein Ausgleichskissen drücken.



  Auf die gleichen Ausgleichskissen drücken auch die Ringflächen der beiden mittleren Räder. Die Ausgleichskissen (z. B. aus elastischem Gummi) sind in einem geschlossenen Raum untergebracht. Die Kräfte von rechts und links werden durch ein verschiebbares   Zwischenstück    aufgenommen.

 

   Da die Kolbenflächen der beiden inneren Kolben und die Ringflächen der beiden äusseren Kolben flächenmässig gleich gross ausgebildet sind, stellt sich bei der Übertragung irgendeines Drehmomentes ein Druckaufbau im Ausgleichskolben ein. Dieser wiederum wirkt sich in gleich grossen Axialkräften für jedes angetriebene Ritzel aus. Dies aber bedeutet genau den gleichen Zahndruck in jedem der vier Zahnradpaare, und zwar auch dann, wenn durch elastische Torsion der Wellen infolge der Betriebslast die ursprünglichen geometrischen Verhältnisse der Schrägverzahnung im Hinblick auf die axialen Positionen verändert sind. Es stellt sich in allen Fällen wieder die gleiche Belastung ein.



   Hinsichtlich der Zahl der Räderpaare kann diese Anordnung sinngemäss ausgeweitet werden. Bei ungerader Anzahl der Räderpaare ist eine Korrektur der Axialkomponente durch verschiedene Zahnschrägen zu empfehlen. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Getriebe zur Übertragung eines Drehmomentes auf eine parallel zur Eingangsachse und nahe bei dieser lie gende zweite Achse, insbesondere zum Antrieb der zweiten Schnecke an Doppelschneckenpressen unter Verwendung von mehr als zwei schrägverzahnten Stirnradpaaren, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Zahnrad (3, 4, 5, 6) auf einer (1) der Achsen fest angebracht ist, während das Gegenzahnrad (8, 9, 10, 11) auf der anderen Achse verschieblich gelagert und mit dieser oder dem Nachbarzahnrad durch eine axial verschiebbare Kupplung (13) verbunden ist, und dass eine Vorrichtung (16, 17, 20, 21, 22) zum gegenseitigen Ausgleich der bei Belastung der verschieblichen Ge genzahnräder (8, 9, 10, 11) sich einstellenden Axialkräfte vorhanden ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Getriebe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkraft-Ausigleichvorrichtung mittels eines Hydraulik-Bauelementes gebildet ist.

   2. Getriebe nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es vorzugsweise aus vier schrägverzahnten Zahnradlpaaren besteht.

   3. Getriebe nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass z. B. vier Schrägzahnräder (3, 4; 5, 6) auf der antreibenden Welle (1) so angeordnet sind, dass sich an den verschiebbar gelagerten Gegenzahnrädern (8, 9; 10, 11) bei Belastung nach der Mitte zu gerichtete Axialkräfte ergeben, welche durch zur Mitte gerichtete Stirnflächen (20, 21) der Gegenzahnräder, bzw. über zwischengeschaltete, in der Achse liegende Säulen (16, 17) gleicher Druckflächen auf einen oder zwei miteinander zusammenwirkende abgeschlossene Ausgleichräume drükken, die mit einem hydraulischen Mitten gefüllt sind.

   4. Getriebe nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von mehr als vier Zahnradpaaren der Axialdruck der innersten Räder und der äussersten Räder durch Stirnflächen, bzw. Kolben übertragen wird, während für die dazwischen geschalteten Räder zum gleichen Zweck rohrförmige, koaxiale Stücke gleicher Druckflächen vorgesehen sind.