DE102019120594A1

DE102019120594A1 - Winkelgetriebe

Info

Publication number: DE102019120594A1
Application number: DE102019120594.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Bayer; Johannes Röder; Klaus Völker
Original assignee: Wittenstein SE
Current assignee: Wittenstein SE
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2021-02-04

Abstract

Winkelgetriebe (1), insbesondere für die industrielle Antriebstechnik, mit einem ersten Kegelrad (3) und einem zweiten Kegelrad (5), welche unmittelbar an einem Kegelradeingriff (7) miteinander kämmen, und einem Hohlrad (9) mit einer Innenverzahnung (13), mit welchem zumindest eines der Kegelräder an einem Hohlradeingriff (11) kämmt, wobei der Hohlradeingriff (11) gegenüber dem Kegelradeingriff (7) in Umfangsrichtung beabstandet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Offenbarung betrifft ein Winkelgetriebe, insbesondere für die industrielle Antriebstechnik.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Winkelgetriebe mit Kegelrädern und einem Hohlrad bekannt. Grundsätzlich besteht bei Winkelgetrieben das Erfordernis einer Schmierung der sich kämmenden Räder. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Winkelgetrieben werden Maßnahmen vorgeschlagen, um die Schmierung sicherzustellen. So schreibt die EP 1 619 420 B1 über den dort behandelten Stand der Technik, welcher Bohrungen in Zahnrädern vorsieht, dass die Zahnräder nur in einem begrenzten Drehzahlbereich optimal mit Schmiermittel versorgt werden und dementsprechend verschleißarm betrieben werden können. Das Einhalten dieses Drehzahlbereichs kann in der Praxis nicht immer sichergestellt werden.
Die EP 1 619 420 B1 schlägt vor, am Austritt Bleche zur Führung des Schmiermittels an der Oberfläche eines Zahnes vorzusehen.
Allerdings ist auch diese Lösung vergleichsweise kompliziert oder kann nicht in allen Betriebslagen eine Schmierung sicherstellen.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Offenbarung ist es, Winkelgetriebe, insbesondere für die industrielle Antriebstechnik, anzugeben, welche gegenüber dem Stand der Technik verbessert sind. Insbesondere sollte ein wartungsarmes oder ein Schmierstoff-sparendes Winkelgetriebe angegeben werden, welches insbesondere eine ausreichende Schmierung bei unterschiedlichen Betriebssituationen sicherstellt. Beispielsweise sollte ein Winkelgetriebe angegeben werden, welches eine verbesserte Schmierstoffverteilung in einem Winkelgetriebe bereitstellt.
Die Aufgabe wird mit einem Winkelgetriebe gemäß Anspruch 1 und einer Verwendung nach dem nebengeordneten Anspruch gelöst.
Gemäß einem Aspekt wird ein Winkelgetriebe, insbesondere für die industrielle Antriebstechnik, angegeben, mit einem ersten Kegelrad und einem zweiten Kegelrad, welche unmittelbar an einem Kegelradeingriff miteinander kämmen, einem Hohlrad mit einer Innenverzahnung, mit welchem zumindest eines der Kegelräder an einem Hohlradeingriff kämmt, wobei der Hohlradeingriff gegenüber dem Kegelradeingriff in Umfangsrichtung beabstandet ist.
Beispielsweise kämmt das erste Kegelrad mit dem Hohlrad an dem Hohlradeingriff, welcher auch als erster Hohlradeingriff bezeichnet wird, und mit dem zweiten Kegelrad an dem Kegelradeingriff. Sollte bei Ausführungsformen ein Eingriff des Hohlrades mit dem zweiten Kegelrad vorhanden sein, wird dieser Eingriff auch als zweiter Hohlradeingriff bezeichnet. Das Hohlrad ist gegenüber einem Gehäuse des Winkelgetriebes drehbar gelagert.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Verwendung eines Hohlrades in einem Winkelgetriebe, insbesondere einem Winkelgetriebe in einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen, zur Schmierstoffverteilung angegeben.
Bei typischen Ausführungsformen können sich die Drehachsen der beiden Kegelräder kreuzen, insbesondere unter einem beliebigen Winkel oder einem Winkel von zumindest im Wesentlichen 90°. Bei weiteren typischen Ausführungsformen kreuzen sich die Drehachsen der beiden Kegelräder nicht. Insbesondere können die beiden Kegelräder als Hypoidradpaar ausgebildet sein.
Bei typischen Ausführungsformen sind die beiden Kegelräder eines Winkelgetriebes gleich groß. Insbesondere weist das Winkelgetriebe eine Übersetzung gleich eins auf. Bei weiteren typischen Ausführungsformen sind die beiden Kegelräder eines Winkelgetriebes unterschiedlich groß. Insbesondere weist das Winkelgetriebe eine Übersetzung ungleich eins auf. Typischerweise kämmt ein schnellerdrehendes Kegelrad der beiden Kegelräder mit dem Hohlrad. Insbesondere kämmt nur das schnellerdrehende Kegelrad oder nur das kleinere Kegelrad der beiden Kegelräder mit dem Hohlrad. Beispielsweise kann an einem schnellerdrehenden Kegelrad aufgrund von stärkeren Fliehkräften ein höherer Verlust an Schmiermittel auftreten. Bei Ausführungsformen kann das Hohlrad ausschließlich zur Schmierstoffversorgung oder ausschließlich zur Schmierstoffverteilung dienen. Bei typischen Ausführungsformen wird über das Hohlrad kein Drehmoment übertragen.
Bei typischen Ausführungsformen kann das Hohlrad eines Winkelgetriebes mit beiden Kegelrädern kämmen. Typischerweise kann das Hohlrad zur Schmierstoffversorgung oder zur Schmierstoffverteilung dienen. Bei typischen Ausführungsformen kann das Hohlrad zur Leistungsverzweigung im Getriebe dienen, insbesondere zur Leistungsverzweigung und zur Schmierstoffverteilung.
Bei typischen Ausführungsformen ist der Hohlradeingriff gegenüber dem Kegelradeingriff in Umfangsrichtung am Kegelrad beabstandet. Typischerweise ist der Hohlradeingriff des ersten Kegelrads auf der dem Kegelradeingriff mit dem zweiten Kegelrad gegenüberliegenden Seite des ersten Kegelrads angeordnet. Insbesondere ist der Hohlradeingriff gegenüber dem Kegelradeingriff in Umfangsrichtung am Kegelrad um 180° plus oder minus 20° versetzt angeordnet, insbesondere um 180° plus oder minus 10° versetzt oder um 180° versetzt.
Bei typischen Ausführungsformen ist die Drehachse des Hohlrads parallel zu der Drehachse des ersten Kegelrads oder parallel zu der Drehachse des zweiten Kegelrads ausgerichtet ist. Typischerweise ist die Drehachse des Hohlrads radial versetzt bezüglich der parallel ausgerichteten Drehachse des ersten Kegelrads oder des zweiten Kegelrads. Bei weiteren typischen Ausführungsformen ist die Drehachse des Hohlrads zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Winkelhalbierenden der Drehachse des ersten Kegelrads und der Drehachse des zweiten Kegelrads ausgerichtet. In weiteren typischen Ausführungsformen ist die Drehachse des Hohlrads zumindest im Wesentlichen parallel zu der Verbindungsachse ausgerichtet, welche durch den ersten Hohlradeingriff des ersten Kegelrads mit dem Hohlrad und durch den zweiten Hohlradeingriff des zweiten Kegelrads mit dem Hohlrad verläuft.
Typischerweise weist die Innenverzahnung des Hohlrads Zahnlücken auf, die zu mindestens einer der Stirnseiten des Hohlrads hin geschlossen sind. Typischerweise sind die Zahnlücken der Innenverzahnung bezüglich einer Drehachse des Hohlrads radial nach innen hin an einer Stirnseite mindestens bis zur Höhe von Zahnköpfen der Innenverzahnung hin geschlossen. Typischerweise sind die Zahnlücken über die Höhe der Zahnköpfe hinaus geschlossen, beispielsweise bis zu einer Höhe von mindestens der 1,25-fachen Höhe der Zahnköpfe, insbesondere bis zu einer Höhe von mindestens der 1,5-fachen oder der 2-fachen Höhe der Zahnköpfe. Die Zahnlücken können durch ein zusätzliches Blech oder durch Material des Hohlrades selbst verschlossen sein.
Typischerweise weist das Hohlrad mindestens einen Innendurchmesser auf, welcher geringer ist als ein Verzahnungsdurchmesser des Hohlrads im Bereich der mindestens einen Innenverzahnung des Hohlrads. Der so genannte Innendurchmesser bezieht sich dabei typischerweise auf einen minimalen Innendurchmesser des Hohlrades insbesondere in einem Bereich außerhalb der mindestens einen Verzahnung. Der Verzahnungsdurchmesser bezieht sich typischerweise auf den Durchmesser im Bereich der Zahnköpfe der Verzahnung oder auf den Durchmesser im Bereich der Zahnfüße der Verzahnung. Insbesondere kann der Innendurchmesser geringer sein als der Verzahnungsdurchmesser des Hohlrads bezüglich der Zahnköpfe der Innenverzahnung. Typischerweise ist der Innendurchmesser an mindestens einer Stirnseite, insbesondere sind die Innendurchmesser an beiden Stirnseiten des Hohlrads geringer als der Verzahnungsdurchmesser des Hohlrads. Der oder die Innendurchmesser an den beiden Stirnseiten können auch als Stirnseitendurchmesser bezeichnet werden.
Typischerweise ist mindestens eines der beiden Kegelräder, mit welchem das Hohlrad kämmt, innerhalb des Hohlrads aufgenommen. Typischerweise ist das Hohlrad bezüglich der Drehachse des Hohlrads axial räumlich weiter ausgedehnt als das mindestens eine Kegelrad der beiden Kegelräder, mit welchem das Hohlrad kämmt.
Bei typischen Ausführungsformen kämmen beide Kegelräder an Hohlradeingriffen mit dem Hohlrad. Typischerweise weist das Hohlrad zwei Innenverzahnungen auf, insbesondere eine erste Innenverzahnung, welche mit dem ersten Kegelrad und eine zweite Innenverzahnung welche mit dem zweiten Kegelrad kämmt. Typischerweise sind die Zahnlücken der beiden Innenverzahnungen zu einer jeweils nächstgelegenen Stirnseite des Hohlrads hin geschlossen.
Typischerweise kann eine Leistung, die von einer ersten Welle mit daran angeordnetem ersten Kegelrad auf eine zweite Welle mit daran angeordnetem zweiten Kegelrad übertragen wird, über den Kegelradeingriff auf einen ersten Lastpfad und über die Hohlradeingriffe auf einen zweiten Lastpfad verzweigt werden. Beispielsweise kann durch eine Leistungsverzweigung ein höheres Drehmoment durch das Winkelgetriebe übertragen werden. Beispielsweise können Zahnkräfte an mindestens einem der beiden Kegelräder symmetrisch wirken. Ein asymmetrisches Wirken von Drehmomenten, insbesondere von Kippmomenten, an einem oder beiden Kegelrädern oder an einer oder beiden Wellen kann reduziert werden. Typischerweise resultieren auf das Hohlrad zumindest im Wesentlichen lediglich Radialkräfte.
Bei typischen Ausführungsformen sind die Hohlradeingriffe bezüglich der Drehachse des Hohlrads axial beabstandet.
Typischerweise sind die beiden Kegelräder innerhalb des Hohlrads aufgenommen. Typischerweise ist das Hohlrad bezüglich der Drehachse des Hohlrads axial räumlich weiter ausgedehnt als die beiden Kegelräder.
Bei typischen Ausführungsformen weist das Hohlrad jeweils eine Innenverzahnung je Hohlradeingriff auf und zwischen den zwei Innenverzahnungen im Hohlrad ist eine Wulst gebildet. Im Bereich des Wulstes weist das Hohlrad einen Innendurchmesser auf, welcher geringer ist als zumindest ein Verzahnungsdurchmesser im Bereich von mindestens einer der Innenverzahnungen. Insbesondere kann der Innendurchmesser geringer sein als der Verzahnungsdurchmesser des Hohlrads bezüglich der Zahnköpfe der Innenverzahnungen. Der Innendurchmesser im Bereich der Wulst kann auch als Wulstdurchmesser bezeichnet werden. Typischerweise sind zumindest einer oder alle der Wulstdurchmesser und der beiden Stirndurchmesser kleiner als der Verzahnungsdurchmesser.
Typischerweise weist das Hohlrad in dem Bereich, in welchem die Wulst angeordnet ist, einen minimalen Innendurchmesser auf. Der minimale Innendurchmesser kann insbesondere minimal bezüglich des gesamten Hohlrads sein oder minimal bezüglich des axialen Bereichs des Hohlrads, in welchem die Wulst und die benachbarten Verzahnungen angeordnet sind. Typischerweise nimmt der Innendurchmesser von dem minimalen Innendurchmesser axial in Richtung der Innenverzahnungen hin zu. Insbesondere kann die Wulst so gebildet sein, dass ein Schmiermittel bei hohen Drehzahlen in Richtung der Innenverzahnungen fließt, insbesondere aufgrund von Fliehkräften in dem sich drehenden Hohlrad. Typischerweise sind die Innenverzahnungen des Hohlrads identisch ausgebildet. Bei typischen Ausführungsformen ist eine Wulst bei zumindest im Wesentlichen der Hälfte des axialen Abstands zwischen den zwei Innenverzahnungen angeordnet.
Bei typischen Ausführungsformen ist das Hohlrad einteilig hergestellt. Bei weiteren typischen Ausführungsformen umfasst das Hohlrad zumindest zwei Hohlradteile, insbesondere zwei Hohlradhälften. Typischerweise ist das Hohlrad entlang einer zu einer Drehachse des Hohlrads senkrechten Ebene in zwei Hohlradteile unterteilt. Typischerweise umfasst jedes der zwei Hohlradteile eine Innenverzahnung des Hohlrads, insbesondere eine Innenverzahnung zum Kämmen mit einem der zwei Kegelräder. Typischerweise ist der erste Hohlradeingriff einem ersten der Hohlradteile zugeordnet und der zweite Hohlradeingriff ist einem zweiten der Hohlradteile zugeordnet. Typischerweise verläuft eine Wulst an der Grenze zwischen den zwei Hohlradteilen. Insbesondere verläuft ein minimaler Innendurchmesser des Hohlrads entlang der Grenze zwischen den zwei Hohlradteilen.
Typischerweise sind die zwei Hohlradteile, insbesondere zwei Hohlradhälften, gegeneinander verdrehbar oder in verschiedenen Winkelpositionen relativ zueinander fixierbar. Insbesondere sind die zwei Hohlradteile um eine Drehachse des Hohlrads gegeneinander verdrehbar oder um die Drehachse des Hohlrads in verschiedenen Winkelpositionen relativ zueinander fixierbar.
Typischerweise sind die zwei Hohlradteile einstellbar miteinander verschraubt, insbesondere über exzentrisch angeordnete Bolzen oder Schrauben, welche in axialer Richtung ausgerichtet sind, oder über einen Schraubflansch mit in Umfangsrichtung ausgebildeten Langlöchern.
Ein Verdrehen und Fixieren von zwei Hohlradteilen in einem Winkelgetriebe kann insbesondere zur Einstellung eines Verdrehspiels des Winkelgetriebes oder einer Vorspannung des Winkelgetriebes dienen. Beispielsweise kann bei einer Leistungsverzweigung ein über die beiden Hohlradeingriffe verlaufender zweiter Lastpfad gegen einen über den Kegelradeingriff verlaufenden ersten Lastpfad verspannt werden.
Bei typischen Ausführungsformen ist ein Hohlrad frei drehbar gelagert. Typischerweise ist das Hohlrad an einem Gehäuse des Winkelgetriebes außerhalb des Hohlrads gelagert, insbesondere durch ein einzelnes Lager oder durch zwei Lager. Bei weiteren typischen Ausführungsformen ist ein Hohlrad innerhalb des Hohlrads gelagert.
Typischerweise ist ein Hohlrad an einer Stirnseite des Hohlrads gegen ein Gehäuse des Winkelgetriebes, insbesondere gegen ein feststehendes Hohlradgehäuse des Winkelgetriebes, abgedichtet, beispielsweise mittels eines Radialwellendichtrings. Typischerweise sind das Hohlrad und die Kegelräder in einem geschlossenen, insbesondere einem nach außen hin abgedichteten, Ölraum angeordnet. Bei typischen Ausführungsformen sind die Kegelräder an jeweils einer Welle, beispielsweise einer Antriebswelle oder einer Abtriebswelle eines Winkelgetriebes, angeordnet. Typischerweise sind die Wellen jeweils in einem Wellengehäuse gelagert. Typischerweise sind die Wellengehäuse mit einem Gehäuse des Winkelgetriebes verbunden, beispielsweise verschraubt.
Bei typischen Ausführungsformen sind die Kegelräder aus Metall hergestellt, insbesondere aus Stahl. Bei weiteren typischen Ausführungsformen sind das Hohlrad oder die Kegelräder aus Kunststoff hergestellt, beispielsweise durch Spritzguss oder mit einem additiven Fertigungsverfahren. Bei weiteren typischen Ausführungsformen sind die Kegelräder aus Metall und das Hohlrad aus Kunststoff hergestellt. Auf diese Weise können Fertigungsaufwand und Gewicht eingespart werden, indem nur hoch belastete Teile aus Metall, beispielsweise Stahl oder Titan, hergestellt sind.
Typischerweise ist eine Kegelradverzahnung der beiden Kegelräder gebogen. Bei weiteren typischen Ausführungsformen ist die Kegelradverzahnung der beiden Kegelräder schräg oder gerade. Typischerweise ist eine Innenverzahnung eines Hohlrads an die Kegelradverzahnung der beiden Kegelräder angepasst.
Bei typischen Ausführungsformen verringert sich die Zahnbreite von Hohlradzähnen der Innenverzahnung in axialer Richtung des Hohlrads von einem Normalprofil an einer Stirnseite des Hohlrads ausgehend axial in Richtung des Berührungspunkts der Teilkegelspitzen der Kegelräder. Typischerweise verringert sich die Zahnbreite in axialer Richtung bis die Hohlradzähne spitz auslaufen. Typischerweise wird der spitze Auslauf der Hohlradzähne mit einem Radius verrundet.
Typischerweise ist ein Zahnfuß der Innenverzahnung oder ein Zahnkopf der Innenverzahnung zur Drehachse des Hohlrads geneigt. Insbesondere bilden Hohlradzähne mit zur Drehachse des Hohlrads geneigten Zahnköpfen oder Zahnfüßen eine kegelförmige Innenverzahnung. In diesem Zusammenhang ist unter „radial nach innen hin“ insbesondere eine Richtung zur Drehachse des Hohlrads hin zu verstehen. Aufgrund der axial spitz zulaufenden Zahnform und der Ähnlichkeit zu einem Schiffsbug wird eine solcherart ausgebildete Innenverzahnung auch als „Bugverzahnung“ bezeichnet. Beispielsweise kann eine konvex-konkave Flächenpaarung der Innenverzahnung des Hohlrads bei einem Hohlradeingriff mit einem Kegelrad mit passender Kegelradverzahnung in einer hohen Zahnüberdeckung zwischen der Innenverzahnung des Hohlrads und der Kegelradverzahnung resultieren. Eine hohe Zahnüberdeckung kann es erlauben, höhere Drehmomente zwischen einem Kegelrad und einem Hohlrad zu übertragen, insbesondere bei einem Winkelgetriebe mit Leistungsverzweigung.
Bei einer typischen Verwendung eines Hohlrads in einem Winkelgetriebe wird das Hohlrad zur Schmierstoffverteilung oder zur Schmierstoffumwälzung verwendet. Insbesondere kann das Hohlrad hauptsächlich oder zumindest im Wesentlichen zur Schmierstoffverteilung oder zur Schmierstoffumwälzung verwendet werden. Beispielsweise kann das Hohlrad ausschließlich zur Schmierstoffverteilung oder zur Schmierstoffumwälzung verwendet werden, beispielsweise bei Kämmen nur eines Kegelrades der beiden Kegelräder mit dem Hohlrad. Auch bei einem Kämmen beider Kegelräder mit dem Hohlrad kann beispielsweise durch Vorsehen eines Spiels eine Drehmomentübertragung über das Hohlrad vermieden werden, so dass das Hohlrad zumindest im Wesentlichen ausschließlich zur Schmierstoffverteilung vorgesehen ist.
Bei weiteren typischen Ausführungsformen wird das Hohlrad zur Leistungsverzweigung verwendet. Insbesondere kann ein Hohlrad zur Leistungsverzweigung und zur Schmierstoffverteilung oder Schmierstoffumwälzung verwendet werden.
Bei typischen Ausführungsformen wird ein Winkelgetriebe bei Verwenden eines Hohlrads mit zwei Hohlradteilen zur Leistungsverzweigung vorgespannt. Typischerweise wird das Winkelgetriebe vorgespannt durch ein Verdrehen der Hohlradteile gegeneinander um eine Drehachse des Hohlrads und ein Fixieren der Hohlradteile in einer Winkelposition zueinander. Durch das Verdrehen und Fixieren der zwei Hohlradteile kann bei einer Leistungsverzweigung ein über das Hohlrad verlaufender zweiter Lastpfad gegen einen über einen Kegelradeingriff verlaufenden ersten Lastpfad verspannt werden.
Typische Ausführungsformen des Winkelgetriebes können gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil bieten, dass von einem Kegelrad weggespritztes Schmiermittel von dem Hohlrad aufgefangen und wieder der Kegelradverzahnung des Kegelrads zugeführt werden kann. Beispielsweise kann das Winkelgetriebe den Vorteil bieten, dass es auch bei einer hohen Drehzahl eines Kegelrads oder bei Schmierung mit einem Schmiermittel hoher Viskosität nicht trocken läuft. Insbesondere können typische Winkelgetriebe besonders wartungsarm und Schmiermittel-sparsam gestaltet sein. Ein typisches Winkelgetriebe kann im Vergleich zu Winkelgetrieben, welche mit Schmiermitteln niedriger Viskosität betrieben werden, Planschverluste vermeiden. Typische Ausführungsformen können den Vorteil bieten, dass durch eine Leistungsverzweigung höhere Drehmomente von einem ersten Kegelrad auf ein zweites Kegelrad übertragen werden können. Typische Winkelgetriebe können den Vorteil bieten, dass zwei Lastpfade zur Leistungsverzweigung gegeneinander verspannt werden können.
Figurenliste
Weitere Vorteile und Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei die Figuren zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht eines typischen Winkelgetriebes;
2 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines typischen Winkelgetriebes; und
3 eine schematische Schnittansicht eines weiteren typischen Winkelgetriebes.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend werden typische Ausführungsformen anhand der Figuren beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist, vielmehr wird der Umfang der Erfindung durch die Ansprüche bestimmt.
Bei der Beschreibung der Figuren werden die gleichen Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Teile verwendet. Teilweise werden Merkmale, welche bereits im Zusammenhang mit anderen Figuren beschrieben wurden, der Übersichtlichkeit halber nicht nochmals beschrieben.
1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines typischen Winkelgetriebes 1. Das Winkelgetriebe 1 umfasst ein erstes Kegelrad 3, welches an einem Kegelradeingriff 7 mit einem zweiten Kegelrad 5 kämmt. Insbesondere greift am Kegelradeingriff 7 die erste Kegelradverzahnung 23 des ersten Kegelrads 3 in die zweite Kegelradverzahnung 25 des zweiten Kegelrads 5.
Das erste Kegelrad 3 kämmt an einem Hohlradeingriff 11 mit einem Hohlrad 9. Insbesondere kämmt an dem Hohlradeingriff 11 die erste Kegelradverzahnung 23 des ersten Kegelrads 3 mit einer Innenverzahnung 13 des Hohlrads 9. In der 1 ist das erste Kegelrad 3 in dem Hohlrad 9 aufgenommen. Insbesondere ist das Hohlrad 9 bezüglich der Hohlrad-Drehachse 21 des Hohlrads 9 axial räumlich weiter ausgedehnt, d.h. axial länger, als die erste Kegelradverzahnung 23 des ersten Kegelrads 3, jeweils ohne daran eventuell angeordnete Wellen betrachtet. Das erste Kegelrad 3 ist in der beispielhaften Ausführungsform der 1 das schnellerdrehende Kegelrad.
Das Hohlrad 9 umfasst zwei Stirnseiten 15. An den Stirnseiten 15 weist das Hohlrad 9 Innendurchmesser, auch als Stirndurchmesser bezeichnet, auf, welche jeweils geringer sind als ein Verzahnungs-Innendurchmesser des Hohlrads 9 an der Innenverzahnung 13. Beispielsweise kann so ein Schmiermittel (nicht dargestellt) während des Betriebes in der Innenverzahnung 13 gehalten werden. Beispielsweise kann aufgrund von starken Fliehkräften bei hohen Drehzahlen ein Schmiermittel auch unabhängig von einer Ausrichtung des Winkelgetriebes 1 bezüglich der Richtung der Gewichtskraft in der Innenverzahnung 13 gehalten werden.
Die Innenverzahnung 13 weist Hohlradzähne mit Zahnköpfen und Zahnfüßen auf. In der 1 sind die Zahnköpfe und die Zahnfüße zu der Hohlrad-Drehachse 21 hin in Richtung der Teilkegelspitze des ersten Kegelrads 3 geneigt. Beispielsweise sind die Zahnköpfe und die Zahnfüße der Innenverzahnung 13 an dem Hohlradeingriff 11 so zu der ersten Drehachse 17 des ersten Kegelrads 3 geneigt wie zweite Zahnköpfe und zweite Zahnfüße der zweiten Kegelradverzahnung 25 an dem Kegelradeingriff 7 zu der ersten Drehachse 17 des ersten Kegelrads 3.
In der 1 sind das erste Kegelrad 3, das zweite Kegelrad 5 und das Hohlrad 9 in einem Gehäuse 27 des Winkelgetriebes 1 aufgenommen. Das erste Kegelrad 3 ist auf einer ersten Welle 29 angeordnet. Die erste Welle 29 ist über ein erstes Wellenlager 31 an dem Gehäuse 27 des Winkelgetriebes 1 gelagert. Die erste Welle 29 und das erste Kegelrad 3 sind um eine erste Drehachse 17 drehbar gelagert. Das zweite Kegelrad 5 ist auf einer zweiten Welle 33 angeordnet. Die zweite Welle 33 ist über ein zweites Wellenlager 35 an dem Gehäuse 27 des Winkelgetriebes 1 gelagert. Die zweite Welle 33 und das zweite Kegelrad 5 sind um eine zweite Drehachse 19 drehbar gelagert. In der 1 kreuzen sich die erste Drehachse 17 und die zweite Drehachse 19 unter einem Winkel von 90°. Das erste Wellenlager 31 und das zweite Wellenlager 35 sind beispielhaft als Schrägwälzlager ausgeführt.
Das Hohlrad 9 ist über ein Hohlradlager 37, in 1 beispielhaft als Kugellager dargestellt, an dem Gehäuse 27 frei drehbar um die Hohlrad-Drehachse 21 gelagert. Insbesondere sind die erste Drehachse 17 des ersten Kegelrads 3 und die Hohlrad-Drehachse 21 parallel ausgerichtet.
2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines typischen Winkelgetriebes 1. Ein erstes Kegelrad 3, welches um seine als erste Drehachse 17 bezeichnete Drehachse drehbar ist, kämmt an einem Kegelradeingriff 7 mit einem zweiten Kegelrad 5, welches um seine als zweite Drehachse 19 bezeichnete Drehachse drehbar ist. In der 2 kämmen das erste Kegelrad 3 an einem ersten Hohlradeingriff 11 mit einem Hohlrad 9 und das zweite Kegelrad 5 an einem zweiten Hohlradeingriff 12 mit dem Hohlrad 9. Die Hohlrad-Drehachse 21 des Hohlrads 9 ist zumindest im Wesentlichen parallel ausgerichtet zu einer Verbindungsachse durch den ersten Hohlradeingriff 11 und durch den zweiten Hohlradeingriff 12.
Bei der beispielhaften Ausführungsform der 2 sind das erste Kegelrad 3 und das zweite Kegelrad 5 in dem Hohlrad 9 aufgenommen. Das Hohlrad 9 weist zwei Innenverzahnungen 13 auf. Die Innenverzahnungen 13 umfassen Zähne, wobei ein Zahn einen Zahnkopf 45 und an der Zahnwurzel einen Zahnfuß 47 aufweist.
Das Hohlrad 9 weist in einem axialen Bereich zwischen dem ersten Hohlradeingriff 11 und dem zweiten Hohlradeingriff 12 eine Wulst 43 auf. An der Wulst 43 weist das Hohlrad 9 einen Innendurchmesser auf, welcher geringer ist als Verzahnungsdurchmesser des Hohlrads im Bereich der Zahnköpfe 45 oder im Bereich der Innenverzahnungen 13. Das Hohlrad 9 weist in dem axialen Bereich zwischen dem ersten Hohlradeingriff 11 in der ersten Innenverzahnung 13 und dem zweiten Hohlradeingriff 12 in der zweiten Innenverzahnung 13 einen minimalen Innendurchmesser, auch als Wulstdurchmesser bezeichnet, auf, von welchem ausgehend sich das Hohlrad 9 in beide axialen Richtungen des Hohlrads 9 weitet.
Insbesondere kann in einem Winkelgetriebe 1 nach 2 Schmiermittel aufgefangen werden, welches beispielsweise von dem schnellerdrehenden ersten Kegelrad 3 tangential weggespritzt wird. Insbesondere kann Schmiermittel aufgefangen werden, welches von dem ersten Kegelrad 3 oder dem zweiten Kegelrad 5 an dem Kegelradeingriff 7 tangential weggespritzt wird. Von dem Hohlrad 9 aufgefangenes Schmiermittel kann aufgrund von Fliehkräften, welche in einem sich drehenden Hohlrad 9 auftreten, von der Wulst 43 nach radial außen hin in die Innenverzahnungen 13 getrieben werden.
An den beiden Stirnseiten 15 des Hohlrades 9 ist der Innendurchmesser des Hohlrads 9 bzw. die Stirndurchmesser wieder geringer als im Bereich der Innenverzahnungen 13, insbesondere geringer als an der jeweils nächstgelegenen Innenverzahnung 13. Hierdurch können die Zahnlücken der Innenverzahnung stirnseitig geschlossen werden. Dadurch kann bei Ausführungsformen verhindert werden, dass Schmiermittel in axialer Richtung entlang der Zahnlücken, beispielsweise zwischen Zahnfüßen 47, schnell aus einem Hohlrad 9 entweicht.
Bei der beispielhaften Ausführungsform der 2 umfasst ein Hohlradlager 37 zwei Lager, beispielsweise zwei Kugellager. Eine erste Welle 29 ist in einem ersten Wellengehäuse 39 über ein erstes Wellenlager 31 gelagert. Eine zweite Welle 33 ist in einem zweiten Wellengehäuse 41 über ein zweites Wellenlager 35 gelagert. Das erste Wellengehäuse 39 und das zweite Wellengehäuse 41 sind mit einem Gehäuse 27 des Winkelgetriebes 1 einteilig ausgeführt. In weiteren Ausführungsformen sind ein erstes Wellengehäuse und ein zweites Wellengehäuse mit einem Gehäuse eines Winkelgetriebes verschraubt.
3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines weiteren typischen Winkelgetriebes 1. Eine erste Drehachse 17 eines ersten Kegelrades 3 und eine zweite Drehachse 19 eines zweiten Kegelrades 5 kreuzen sich unter einem Winkel von 90°. Eine Hohlrad-Drehachse 21 eines Hohlrades 9 steht senkrecht zu einer Winkelhalbierenden der ersten Drehachse 17 und der zweiten Drehachse 19. Das Hohlrad 9 ist mittels eines Hohlradlagers 37, welches in der 3 zwei Kugellager umfasst, an einem Gehäuse 27 des Winkelgetriebes 1 gelagert. Das Hohlrad 9 ist an Stirnseiten 15 gegen das Gehäuse 27 durch Dichtringe 49, in der 3 als Radialwellendichtringe dargestellt, abgedichtet. Beispielsweise kann durch zusätzliches Abdichten (nicht dargestellt) einer ersten Welle 29 und einer zweiten Welle 33 gegen das Gehäuse 27 ein abgedichteter Ölraum gebildet werden, aus welchem kein oder kaum Schmiermittel, beispielsweise Öl, entweichen kann.
Das Hohlrad 9 umfasst ein erstes Hohlradteil 51 und ein zweites Hohlradteil 53. Das erste Hohlradteil 51 und das zweite Hohlradteil 53 sind in der 3 als Hohlradhälften ausgeführt. Das erste Hohlradteil 51 und das zweite Hohlradteil 53 umfassen jeweils eine Innenverzahnung 13. Die erste Innenverzahnung 13 des ersten Hohlradteils 51 kämmt an einem ersten Hohlradeingriff 11 mit dem ersten Kegelrad 3. Die zweite Innenverzahnung 13 des zweiten Hohlradteils 53 kämmt an einem zweiten Hohlradeingriff 12 mit dem zweiten Kegelrad 5.
Beispielsweise kann durch Drehen des ersten Hohlradteils 51 gegen das zweite Hohlradteil 53 um die Hohlrad-Drehachse 21 und anschließendes Fixieren des ersten Hohlradteils 51 mit dem zweiten Hohlradteil 55 in der gegeneinander verdrehten Position das Winkelgetriebe 1 vorgespannt werden. Die verdrehte Position bedeutet dabei, dass die Verzahnungen in Umfangsrichtung zueinander verdreht sind, also axial nicht fluchten.
In der 3 sind erste Langlöcher 55 radial außen an dem ersten Hohlradteil 51 und zweite Langlöcher 57 radial außen an dem zweiten Hohlradteil 53 ausgeführt. Durch Anziehen einer durch ein erstes Langloch 55 und ein zweites Langloch 57 geführten Schraube können das erste Hohlradteil 51 und das zweite Hohlradteil 53 einstellbar gegeneinander fixiert werden. In weiteren Ausführungsformen können eines oder mehrere der ersten Langlöcher oder der zweiten Langlöcher als Rundlöcher ausgeführt sein.
Entlang der Grenze zwischen dem ersten Hohlradteil 51 und dem zweiten Hohlradteil 53 ist eine Wulst 43 angeordnet. Die Wulst 43 ist ausgebildet, um Schmierstoff, welcher von dem ersten Kegelrad 3 oder dem zweiten Kegelrad 5 weggespritzt wird, in eine der Innenverzahnungen 13 zu leiten und über einen der Hohlradeingriffe 11,12 wieder dem ersten Kegelrad 3 oder dem zweiten Kegelrad 5 zuzuführen.
Außerdem weist das Hohlrad 9, welches in der 3 gezeigt ist, vergleichbare Innendurchmesser-Verhältnisse wie das Ausführungsbeispiel der 2 auf, d.h. die Zahnlücken sind stirnseitig geschlossen. Zur Erläuterung wird auch auf die Beschreibung der 2 verwiesen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1619420 B1 [0002, 0003]

Claims

Winkelgetriebe (1), insbesondere für die industrielle Antriebstechnik, mit - einem ersten Kegelrad (3) und einem zweiten Kegelrad (5), welche unmittelbar an einem Kegelradeingriff (7) miteinander kämmen, - einem Hohlrad (9) mit einer Innenverzahnung (13), mit welchem zumindest eines der Kegelräder an einem Hohlradeingriff (11) kämmt, und - wobei der Hohlradeingriff (11) gegenüber dem Kegelradeingriff (7) in Umfangsrichtung beabstandet ist.
Winkelgetriebe (1) nach Anspruch 1, wobei der Hohlradeingriff (11) auf der dem Kegelradeingriff (7) gegenüberliegenden Seite des Kegelrads, mit welchem das Hohlrad (9) kämmt, angeordnet ist.
Winkelgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Drehachse (21) des Hohlrads (9) parallel zu der Drehachse (17) des ersten Kegelrads (3) oder der Drehachse (19) des zweiten Kegelrads (5) ausgerichtet ist oder wobei die Drehachse (21) des Hohlrads (9) zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Winkelhalbierenden der Drehachse (17) des ersten Kegelrads (3) und der Drehachse (19) des zweiten Kegelrads (5) ausgerichtet ist.
Winkelgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Innenverzahnung (13) des Hohlrads (9) Zahnlücken aufweist, die zu mindestens einer der Stirnseiten (15) des Hohlrads (9) hin geschlossen sind.
Winkelgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hohlrad (9) mindestens einen Innendurchmesser, insbesondere Wulstdurchmesser und/oder Stirndurchmesser, aufweist, welcher geringer ist als ein Verzahnungsdurchmesser des Hohlrads an der Innenverzahnung (13) des Hohlrads (9).
Winkelgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Drehachse des ersten Kegelrads (3) und die Drehachse des zweiten Kegelrads (5) unter einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind.
Winkelgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beide i Kegelräder (3,5) an jeweiligen Hohlradeingriffen (11,12) mit dem Hohlrad (9) kämmen, und wobei die Hohlradeingriffe (11,12) bezüglich der Drehachse (21) des Hohlrads (9) axial beabstandet sind.
Winkelgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die beiden Kegelräder (3,5) innerhalb des Hohlrads (9) aufgenommen sind.
Winkelgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Hohlrad (9) jeweils eine Innenverzahnung (13) je Hohlradeingriff (11,12) aufweist, und wobei zwischen den zwei Innenverzahnungen (13) im Hohlrad (9) eine Wulst (43) gebildet ist, welche einen Wulstdurchmesser aufweist, welcher geringer ist als zumindest einer der Verzahnungsdurchmesser der zwei Innenverzahnungen (13).
Winkelgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hohlrad (9) zwei Hohlradteile (51,53) umfasst.
Winkelgetriebe (1) nach Anspruch 10, wobei die zwei Hohlradteile (51,53) gegeneinander verdrehbar und/oder in verschiedenen Winkelpositionen relativ zueinander fixierbar oder verschraubbar sind.
Winkelgetriebe (1) nach Anspruch 11, wobei Zahnfüße der Innenverzahnung (13) zu der Drehachse (21) des Hohlrads (9) geneigt sind.
Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die zwei Hohlradteile (51,53) jeweils eine Innenverzahnung (13) zum Kämmen mit jeweils einem der beiden Kegelräder (3, 5) umfassen.
Winkelgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kegelräder (3,5) aus Metall hergestellt sind.
Winkelgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hohlrad (9) und/oder die Kegelräder (3,5) aus Kunststoff hergestellt ist; oder wobei die Kegelräder (3,5) aus Metall hergestellt sind und das Hohlrad (9) aus Kunststoff hergestellt ist.
Verwendung eines Hohlrades in einem Winkelgetriebe, insbesondere in einem Winkelgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zur i Schmierstoffverteilung.