DE10328421A1

DE10328421A1 - Hochleistungs-Abrollgetriebe

Info

Publication number: DE10328421A1
Application number: DE2003128421
Authority: DE
Original assignee: HUTFLIES CHRISTIAN; KREIDERWEIS OLAF; Kreiderweiß Olaf; Sauer Marcus Dipl-Kaufm; WILHELMY KARL HEINZ; Wilhelmy Karl-Heinz Dipl-Bauing
Current assignee: HUTFLIES CHRISTIAN; KREIDERWEIS OLAF; Kreiderweiß Olaf; Sauer Marcus Dipl-Kaufm; WILHELMY KARL HEINZ; Wilhelmy Karl-Heinz Dipl-Bauing
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

Ein trockenlaufgeeignetes gerade- oder schrägverzahntes Triebstockgetriebe mit wenigstens zwei aufeinander abwälzenden Getrieberädern soll für den Einsatz in allen nichtschaltbaren Anwendungsbereichen mit hoher Standzeit und gutem Wirkungsgrad ausgebildet werden. DOLLAR A Erreicht wird das dadurch, daß ein Getrieberad als Zahnrad und das andere Getrieberad mit auf dessen Umfangsfläche verteilten, drehbar gelagerten Bolzen versehen ist. DOLLAR A Die Bolzen werden in lebensdauergeschmierten abgedichteten Wälz- oder Gleitlagern unverlierbar in einer Ringnut gelagert. DOLLAR A Bei optimaler Wälzkreisauslegung und exaktem Achsabstand ist die Relativbewegung der drehbar gelagerten Bolzen vernachlässigbar. DOLLAR A Eine Ölschmierung zwischen den kraftübertragenden Bolzen und der Zykloidenverzahnung wird in dieser Ausführung nicht benötigt. DOLLAR A Vorteile: DOLLAR A - keine Ölquetschung DOLLAR A - geringe Wärmeentwicklung DOLLAR A - umweltneutral (kein Ölaustritt) DOLLAR A - reduzierte Wartungsintervalle (wartungsarm) DOLLAR A - einfache Instandhaltung durch Lagertausch vor Ort.

Description

Stand der Technik:

Literatur, Maschinenelemente Band 2
G. Niemann, H. Winter
Seite: 44

Die Triebstockverzahnung mit der einfachen Bolzenlagerung wird als einfach herstellbar, aber relativ ungenau und nur für rauhen Betrieb geeignet, beschrieben. Die Umfangsgeschwindigkeiten sind mit bis ca. 1 m/s beschrieben.
Schrägverzahnte Triebstockauslegungen sind nicht bekannt.
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein trockenlaufgeeignetes Triebstockgetriebe mit wenigstens zwei aufeinander abwälzenden Getrieberädern. Sie betrifft insbesondere ein nichtschaltbares Übersetzungsgetriebe mit erheblich reduziertem Losbrechmoment und erheblich reduziertem Schleppmoment.
Erste fachhochschul-bestätigte Messungen an einem Labormodell:

Bolzendurchmesser: 20 mm,

Zähnezahl des Bolzenrades: 42,

Teilung: 30 mm,

Zähnezahl des Ritzels: 14,

Übersetzung: 2 mal 1:3,

Gesamtübersetzung: 1:9

ergaben Umfangsgeschwindigkeiten von bis 10 m/s, ein um ca. 95% niedrigeres Losbrechmoment und ein um ca. 50% niedrigeres Schleppmoment im Vergleich zu einer evolventen Übersetzung gleicher Baugröße.
Einige Verbesserungen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
Es hat sich herausgestellt, daß die Reibungsverluste in einem erfindungsgemäß ausgebildeten Getriebe äußerst gering sind. Die drehbar gelagerten Bolzen rollen auf der Kontur des Zahnrades ab. Die hierbei entstehende, ohnehin sehr geringe Reibung kann durch den Einbau lebensdauergeschmierter austauschbarer Wälz- oder Gleitlager weiter vermindert werden.
Bevorzugt werden austauschbare Lager und Bolzen, um höhere Standzeiten durch regelmäßige Wartung bzw. Austausch von Verschleißteilen zu gewährleisten. Die bevorzugten, auf lebensdauer geschmierten Lager benötigen im Dauereinsatz keine externe Schmierung, ebenso wird keine Schmierung zwischen den auf der Zahnflanke abrollenden Bolzen und der Zykloidenzahnflanke benötigt. Das erfindergemäße Triebstockgetriebe ist somit für den ölfreien Trockenlauf prädestiniert. Die Bolzenlagerung für eine Geradezahnauslegung in den Stirn- und Hohlrädern der Ringnut erfolgt durch eine 90 Grad-Bohrung auf einem Hochgenauigkeitsteilkreis in bekannter Weise.
Für eine vorgesehene Schrägverzahnung wird der Bohrkopf vertikal in dem vom schrägverzahnten Ritzel vorgegebenen Zahnwinkel justiert.
Im Gegensatz zur Geradeverzahnung verlaufen die Berührlinien schräg über die Zahnflanke. Die Berührlinie ist eine Gerade, wenn der Schrägungswinkel über die Zahnbreite konstant ist.
Die Zähne kommen allmählich in den Eingriff und ebenso allmählich aus dem Eingriff, eine Sprungüberdeckung ist somit für die Triebstockverzahnung gegeben.
Die Drehbewegung wird gleichförmiger übertragen, das Geräuschverhalten wird günstiger.
Zur Übertragung höherer Drehmomente wird durch zwei oder mehr Ringnuten eine Doppel-Schräg-Verzahnung bevorzugt.
Durch eine solche bevorzugte Ausgestaltung wird die Wirkfläche auf den aufeinander abwälzenden und miteinander zusammenwirkenden
Paaren von Zahnkränzen und zugeordneten Bolzenkränzen erhöht.
Auftretende Axialbelastungen werden in dieser bevorzugten Auslegung vermieden.
In der Geradezahnauslegung wird die Kopfkontur der Zykloidenverzahnung durch eine symetrische oder asymetrische Ausnehmung (Freischliff) bevorzugt so gestaltet, daß der Zahneingriff zum Bolzen allmählich erfolgt. Durch diese bevorzugte Weiterbildung wird das Geräuschverhalten, insbesondere im Schnelllauf, erheblich verbessert.
Die in den Wangen der Ringnut unverlierbar gehaltenen Bolzen werden bevorzugt mit balligen Kopfkonturen eingesetzt, um die auftretende Reibung an der Bolzenhalterung auf ein Minimum zu reduzieren.
Anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen werden Einzelheiten der Erfindung erläutert.
Es zeigen:
1: Ein Triebstock-Stirnrad mit Flansch, Lagerbohrung und Bolzenhalterung
2: Eine Schnittansicht nach 1 mit Gleit- und/oder Wälzlager und Bolzen
3: Eine Schnittansicht nach 1 mit Bolzenhalterung
4: Eine Schnittansicht nach 1 mit einer Ringnut mit Wangen
5: Eine schematische Schnittansicht einer Hohlradausführung
6: Eine schematische Darstellung der Bolzenlagerung für Schrägverzahnung
7: Eine schematische Darstellung der Ritzelverzahnung-Zykloidenverzahnung mit Freischliff
1 zeigt ein mit (10) bezeichnetes Triebstock-Stirnrad. Das Stirnrad umfasst die austauschbaren, abgedichteten Wälz- oder Gleitlager (14), die Bolzen (20) und die ringförmige Bolzenhalterung (22).
In 2 wird eine Schnittansicht des Triebstock-Stirnrades (10) mit der Ringnut (16), den Wangen (18), den Wälz- oder Gleitlagern (14) und den Bolzen (20) gezeigt.
3 zeigt eine Schnittansicht der Bolzenhalterung (22). Die Bolzenhalterung (22) ist als Ring ausgebildet und durch Schraubverbindungen am Stirnrad (10) befestigt. Mit der Bolzenhalterung (22) werden die Wälz- oder Gleitlager (14), sowie die Bolzen (20) unverlierbar in den Wangen (18) der Ringnut (16) gehalten.
4 zeigt eine Teilansicht vom Stirnrad (10) mit der Ringnut (18) ohne Bohrungen.
5 zeigt eine Teilansicht einer Hohlradausführung mit der Ringnut (16) und einer Wange (18) ohne Bohrung.
6 zeigt in einer Schnittansicht die Wälz- oder Gleitlager (14), die Wangen (18), den Bolzen (20) und die von 90 Grad abweichende Bolzenlagerung (24) bei Schrägverzahnung.
In 7 wird ein einzelner Zahn der zum Eingriff kommenden Zykloidenverzahnung (26) gezeigt. Durch den ringförmigen Hinterschliff (28) bei einer Geradeverzahnung wird ein Vollkontakt über die ganze Zahnbreite mit dem Bolzen (20) in der Eintauchphase verhindert. Durch diesen ringförmigen symetrisch oder asymetrisch gestalteten Hinterschliff wird ein einer Schrägverzahnung gleichkommender geräuscharmer Lauf gewährleistet.

10: Triebstock-Stirnrad
12: Lagerbohrungen
14: abgedichtete Wälz- oder Gleitlager
16: Ringnut
18: Wangen
20: Bolzen
22: ringförmige Bolzenhalterung
24: Bolzenlagerung für Schrägverzahnung
26: Zykloidenverzahnung, Ritzel
28: Freischliff

Claims

Triebstockgetriebe mit wenigstens zwei aufeinander abwälzenden Getrieberädern (10,26) dadurch gekennzeichnet, daß ein Getrieberad ein Zahnrad (26) mit Zykloidenverzahnung ist, welches in der Geradezahnausführung mit einem symetrischen oder asymetrischen Freischliff (28) versehen ist. Auf der Umfangsfläche des anderen Getrieberades (10) (1, 2, 3, 5) sind drehbar gelagerten Bolzen (20) angeordnet. Diese wälzen sich in bekannter Weise auf dem Zahnrad (26) ab. Die Bolzen (20) werden in abgedichteten, lebensdauergeschmierten Wälz- oder Gleitlagern in der Ringnut (16) gelagert.
Triebstockgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (20) und die Wälz- oder Gleitlager (14) entsprechend einem schrägverzahnten Ritzel (26) in den Wangen (18) der Ringnut (16) eingepasst sind.
Triebstockgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälz- oder Gleitlager (14) und der Bolzen (20) durch die Bolzenhalterung (22) unverlierbar und austauschbar in den Wangen (18) der Ringnut (16) gehalten werden.
Triebstockgetriebe nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Stirnräder (3) (10) und Hohlräder (5) in Gerade- und Schrägverzahnung zur Anwendung kommen.
Triebstockgetriebe nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Stirnrad (10) oder Hohlrad (5) ein oder mehrere Ringnuten (16) nebeneinander angeordnet sind und eine Einheit bilden.
Triebstockgetriebe nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei paarweiser Anordnung der Ringnuten (16) die Bolzen (20) als Doppel-Schrägverzahnung (24) angeordnet sind.
Triebstockgetriebe nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Planetengetriebe mit zwei oder mehr Ringnuten (16) in Doppel-Schrägverzahnung (24) vorgesehen sind.
Triebstockgetriebe nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz abgedichteter Wälz- oder Gleitlager (14) keine zusätzliche Ölschmierung erfolgt.
Triebstockgetriebe nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Instandsetzungsarbeiten durch die schraubbare Bolzenhalterung (22) ein Austausch der Wälz- oder Gleitlager (14), sowie der Bolzen (20) ohne Demontage der Wellenlager erfolgt.
Triebstockgetriebe nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in doppel-schrägverzahnter Auslegung keine Axialkräfte auftreten.