Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reduziergetriebe für Mikromotoren gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist dem Fachmann bekannt, dass die Trägerachse eines der heikelsten Elemente solcher Reduziergetriebe darstellt, da sie ausserordentlich hohen Belastungen ausgesetzt ist. Da das Getriebegehäuse nach dem Einbau des Getriebes fest verschlossen, beispielsweise vernietet wird, ist die Trägerachse für nach dem Zusammenbau erfolgende Nachschmierungen nicht mehr zugänglich und muss daher von vornherein mit einem Schmiermittelvorrat versehen werden. Aufgrund der einseitigen Belastungen, welchen die Trägerachse an den beiden Drehmoment-Übertragungsstellen ausgesetzt ist, kommt es aufgrund der hohen Dauerbeanspruchungen zu Drücken, wobei das Schmiermittel ausläuft und eine Stahl-auf-Stahlreibung die Folge ist.
Im weiteren Betrieb des Reduziergetriebes wird die Trägerachse angefressen und der Antriebsmotor überlastet, sodass sich dann der Ausfall des Antriebsaggregates nicht mehr vermeiden lässt.
Diese Situation ist umso schwerer zu meistern, als die Trägerachse gegenüber den auf ihr rotierenden Ritzeln ein Spiel von nur 0,015 bis 0,02 mm aufweist und der extrem dünne Schmierfilm somit abzureissen droht.
Aus den genannten Gründen ist es bisher nicht gelungen, die bei derartigen Reduziergetrieben angestrebte Lebensdauer von 500 Betriebsstunden mit Sicherheit zu erreichen. Trotz intensiver Bemühungen der beteiligten Firmen liegt die Lebensdauer von Reduziergetrieben für Mikromotoren immer noch bei einem Durchschnittswert von ca. 150 Stunden und schwankt, je nach Belastung, zwischen 50 und etwa 400 Betriebsstunden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Reduziergetriebe für Mikromotoren vorzuschlagen, das im Vergleich zu den bisher bekannten Reduziergetrieben dieser Art bei gleichem Wirkungsgrad eine Lebensdauer von mindestens 500, möglichst aber beträchtlich mehr Betriebsstunden erreicht.
Das erfindungsgemässe Reduziergetriebe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 definiert; bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Nachstehend wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel eines solchen Reduziergetriebes beschrieben.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Reduziergetriebes ohne den zugehörigen Antriebsmotor.
Ein in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnetes Gehäuse weist einen zylindrischen Mantel 2, eine obere Deckplatte 3 und eine untere Deckplatte 4 auf. Der Mantel 2 ist mit den beiden Deckplatten 3 und 4 unlösbar verbunden, beispielsweise vernietet oder verschweisst. Durch zwei oder drei gegeneinander versetzte Tragsäulen 5 werden die beiden Deckplatten 3 und 4 im gegenseitigen Abstand gehalten und in ihrer Lage bezüglich des Mantels 2 stabilisiert. Die Tragsäulen 5 sind vorzugsweise als Stahlröhrchen ausgebildet.
Die untere Deckplatte 4 weist eine zentrale Ausnehmung 6 auf, in welche die strichpunktiert angedeutete Abtriebswelle 7 des nicht dargestellten Antriebsmotors hineinragt. Auf dem freien Ende dieser Abtriebswelle 7 sitzt ein Antriebsritzel 8, welches somit die Aufgabe hat, das Drehmoment vom Antriebsmotor auf das Reduziergetriebe zu übertragen.
Auf der Stirnseite des Gehäuses 1 ist in einer Ausnehmung der oberen Deckplatte 3 ein selbstschmierendes Sinterlager 10 montiert, in welchem die Abgangswelle 11 des Reduziergetriebes drehbar gelagert und mittels einer Unterlagsscheibe 12 und eines Seegeringes 13 gesichert ist. Die Abgangswelle 11 erstreckt sich einteilig bis zu einem Lagerzapfen 14, der seinerseits in einem zweiten selbstschmierenden Sinterlager 15 rotiert.
Im Gehäuse 1 ist ferner eine Trägerachse 9 gelagert, welche mit ihren Endabschnitten in die obere und untere Deckplatte 3 bzw. 4 hineinragt und an mindestens einer der beiden Deckplatten, z.B. durch Pressitz gegen Drehung gesichert ist. Die Trägerachse 9 liegt somit im seitlichen Abstand von der gemeinsamen Achse A-A von Motorantriebswelle 7 und Getriebeabgangswelle 11 und verläuft ferner parallel zu dieser Achse.
Mit dem motorseitigen Antriebsritzel 8 kämmt ein aus Kunststoff hergestelltes Eingangsrad 16, das seinerseits drehstarr auf einem Stahlritzel 17 montiert ist. Das Stahlritzel 17 ist auf der Trägerachse mit einem Spiel von beispielsweise 0,02 mm drehbar gelagert und kämmt seinerseits mit einem weiteren Stahlrad 18, das auf einem Stahlritzel 19 fest montiert ist. Letzteres ist im Eingriff mit einem Stahlrad 20, das auf einem weiteren Stahlritzel 21 sitzt. Das Stahlritzel 21 überträgt schliesslich sein Drehmoment auf ein fest auf der Abgangswelle 11 angeordnetes Rad 22.
Der für die erstaunlich hohe Lebensdauer des Reduziergetriebes verantwortliche Aspekt der Konstruktion liegt nun darin, dass die gesamte Trägerachse 9 einteilig aus Hartmetall gefertigt und somit sowohl den auftretenden Biegebeanspruchungen als auch den bisher unabwendbaren Verschleisserscheinungen enthoben ist.
Durch Langzeitversuche konnte in der Tat bestätigt werden, dass das Reduziergetriebe dank der Verwendung solcher aus Hartmetall gefertigter Trägerachsen die geforderte Mindestlebensdauer von 500 Betriebsstunden erreicht und in den meisten Fällen bis zu 800 Stunden in Betrieb sein kann.
Die Trägerachse 9 ist vorzugsweise, wie die Figur zeigt, mit ringförmigen, in Umfangsrichtung verlaufenden Schmiernuten 23 versehen, welche vor dem Zusammenbau des Reduziergetriebes mit einem Schmiermittel gefüllt werden und die Friktionsflächen der Trägerachse 9 während deren gesamter Lebensdauer schmieren. Anstelle der dargestellten, kreisringförmigen Nuten 23 könnten in die Oberfläche der Trägerachse 9 auch anders geformte, beispielsweise schraubenlinienförmige Schmiernuten eingeformt sein.
Gemäss einer Variante wäre es aber auch möglich, derartige beliebig geformte, zur Schmiermittelaufnahme dienende Nuten in den die Trägerachse 9 umschliessenden Ritzeln 17 und 21 anzubringen.
Die mit den erfindungsgemässen Merkmalen ausgestatteten Reduziergetriebe verdanken ihre extreme Lebensdauer der für den Durchschnittsfachmann überraschenden Tatsache, dass das Hartmetall die auftretenden Belastungen sehr gut aufnimmt und selbst bei einer Betriebsdauer von weit über 500 Stunden die exakte Koaxialität der Trägerachse gewährleistet und ferner ausserordentlich günstige Friktionseigenschaften aufweist.
The present invention relates to a reduction gear for micromotors according to the preamble of claim 1.
It is known to the person skilled in the art that the carrier axis represents one of the most delicate elements of such reduction gears, since it is subjected to extremely high loads. Since the gear housing is tightly closed, for example riveted, after the gear unit has been installed, the carrier axis is no longer accessible for relubrication after assembly and must therefore be provided with a lubricant supply from the outset. Due to the one-sided loads to which the carrier axis is exposed at the two torque transmission points, there are pressures due to the high continuous loads, with the lubricant leaking out and resulting in steel-on-steel friction.
As the reduction gear continues to operate, the carrier axle is gnawed at and the drive motor is overloaded, so that the failure of the drive unit can then no longer be avoided.
This situation is all the more difficult to cope with, since the carrier axis has a play of only 0.015 to 0.02 mm compared to the sprockets rotating on it and the extremely thin lubricating film thus threatens to tear off.
For the reasons mentioned, it has so far not been possible to achieve with certainty the lifespan of 500 operating hours aimed at in such reduction gears. Despite intensive efforts by the companies involved, the lifespan of reducers for micromotors is still around 150 hours on average and, depending on the load, fluctuates between 50 and around 400 operating hours.
It is the object of the present invention to propose a reduction gear for micromotors which, in comparison to the previously known reduction gears of this type, achieves a service life of at least 500, but possibly considerably more operating hours with the same efficiency.
The reduction gear according to the invention is defined in the characterizing part of patent claim 1; preferred embodiments result from the dependent claims.
An embodiment of such a reduction gear is described below with reference to the accompanying drawing.
The single figure of the drawing shows a section through an embodiment of the reduction gear according to the invention without the associated drive motor.
A housing designated in its entirety by 1 has a cylindrical jacket 2, an upper cover plate 3 and a lower cover plate 4. The jacket 2 is permanently connected to the two cover plates 3 and 4, for example riveted or welded. The two cover plates 3 and 4 are held at a mutual distance from one another and are stabilized in their position with respect to the jacket 2 by two or three support columns 5 offset from one another. The support columns 5 are preferably designed as steel tubes.
The lower cover plate 4 has a central recess 6 into which the output shaft 7 of the drive motor (not shown), indicated by dash-dotted lines, projects. On the free end of this output shaft 7 there is a drive pinion 8, which thus has the task of transmitting the torque from the drive motor to the reduction gear.
On the front side of the housing 1, a self-lubricating sintered bearing 10 is mounted in a recess in the upper cover plate 3, in which the output shaft 11 of the reduction gear is rotatably mounted and secured by means of a washer 12 and a circlip 13. The output shaft 11 extends in one piece to a bearing journal 14, which in turn rotates in a second self-lubricating sintered bearing 15.
In the housing 1 there is also a support shaft 9 which protrudes with its end sections into the upper and lower cover plates 3 and 4 and on at least one of the two cover plates, e.g. is secured against rotation by a press fit. The carrier axis 9 is thus at a lateral distance from the common axis A-A of the motor drive shaft 7 and transmission output shaft 11 and also runs parallel to this axis.
An input wheel 16 made of plastic meshes with the motor-side drive pinion 8, which in turn is rigidly mounted on a steel pinion 17. The steel pinion 17 is rotatably mounted on the carrier axis with a play of 0.02 mm, for example, and in turn meshes with a further steel wheel 18 which is fixedly mounted on a steel pinion 19. The latter is in engagement with a steel wheel 20 which is seated on a further steel pinion 21. The steel pinion 21 finally transmits its torque to a wheel 22 fixedly arranged on the output shaft 11.
The aspect of the design that is responsible for the astonishingly long service life of the reduction gear is that the entire support axis 9 is made in one piece from hard metal and is thus relieved of both the bending stresses that occur and the previously inevitable signs of wear.
Long-term trials have indeed confirmed that the reduction gear, thanks to the use of carrier axes made of hard metal, achieves the required minimum service life of 500 operating hours and in most cases can be up to 800 hours in operation.
The carrier shaft 9 is preferably provided, as the figure shows, with annular, circumferential lubrication grooves 23 which are filled with a lubricant before the reduction gear is assembled and which lubricate the friction surfaces of the carrier shaft 9 during its entire service life. Instead of the illustrated annular grooves 23, differently shaped, for example helical, lubrication grooves could also be formed in the surface of the support axis 9.
According to a variant, however, it would also be possible to make such arbitrarily shaped grooves, which serve to hold the lubricant, in the pinions 17 and 21 enclosing the carrier axis 9.
The reduction gears equipped with the features according to the invention owe their extreme service life to the fact that the average person is surprised to find that the hard metal absorbs the loads that occur very well and guarantees the exact coaxiality of the carrier axis even with an operating time of well over 500 hours and also has extraordinarily favorable friction properties.