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Umlaufrädergetriebe mit koaxial angeordneten Trommeln Zur übertragung
größerer Drehmomente sind Umlaufrädergetriebe bekannt, die eine schamiergelenkähnliche
Anordnung ergeben.
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Derartige Getriebe können z. B. dazu benutzt werden, um die Landeklappe
eines Flugzeuges mit dem Tragflügel zu verbinden. Sie enthalten koaxial angeordnete
Trommeln, die relativ zueinander drehbar sind, und Innenverzahnungen mit unterschiedlichen
Zähnezahlen sowie eine Anzahl jeweils mehrere Ritzel enthaltender Umlaufräder, wobei
jedes Ritzel mit der Innenverzahnung einer Trommel im Eingriff steht. Die Trommeln
sind einerseits mit dem drehbaren Teil verbunden, der eine begrenzte Drehbewegung
ausführen soll, andererseits mit einem Teil, der an seiner Drehbewegung gehindert
ist und festgehalten wird, so daß das Getriebe nicht durchrollen kann.
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Es wird angestrebt, die Anzahl der Bauteile eines solchen Getriebes
möglichst klein zu halten und den Aufbau einfach zu gestalten. Außerdem soll die
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stützung der Umlaufräder selbsttätig einstellend sein und eine möglichst
gleichmäßige telastung über die Teile des Getriebes erreicht werden.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jedes Umlaufrad
zwischen seinen Ritzeln mindestens einen glatten zylindrischen Abschnitt aufweist,
an dem ein sonst nicht geführter Ring anliegt, der die Umlaufräder nach innen abstützt,
wobei der Ring sich an dem Umlaufrad abwälzt, wenn sich dieses innerhalb der Trommeln
dreht. Zwischen den nebeneinanderliegenden Trommeln sind vorzugsweise ringfönnige
Wälzlager angeordnet, und wechselständige Trommeln sind so miteinander verbunden,
daß sie zusammen umlaufen. Das Getriebe kann ferner so ausgebildet sein, daß wechselständige
Trommeln Innenverzahnungen mit gleicher Zähnezahl besitzen.
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Das Getriebe läßt sich ferner so ausführen, daß es zwei koaxial angeordnete
Trommeln mit leicht unterschiedlichen Teilkreisdurchmessern der Innenverzahnungen
aufweist, daß Bolzen die Trommeln zur Verhinderung einer Relativbewegung festhalten,
daß jedes Umlaufrad aus mehreren Ritzeln mit verschiedenen Teilkreisdurchmessern
besteht, wobei ein Ritzel mit der Innenfläche der einen Trommel, ein zweites Ritzel
mit der Innenfläche der anderen Trommel im Eingriff steht und daß die Umlaufräder
alle mit der gleichen Drehzahl angetrieben werden.
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Vorzugsweise haben die Trommeln Innenverzahnungen, deren Zähnezahlen
sich voneinander etwas unterscheiden, während die ersten beiden Ritzel der Umlaufräder
einen gleichen Zahnmodul wie die ihnen zugeordneten Trommeln aufweisen. Zum Antrieb
der Unilaufräder kann ein Zwischenzahnkranz in die Verzahnung eines der Ritzel eingreifen
und ein Umlaufrädersatz den Zwischenzahnkranz antreiben.
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Die Ritzel der Umlaufräder der Getriebeausgangsstufe sind gemäß der
Erfindung durch eine Eindrehung getrennt, an die ein Ring anliegt. Durch diese Anordnung
erübrigt sich ein Käfig und eine umständliche Lagerung für die Umlaufeinheiten.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend im einzelnen unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt F i g. 1 einen
Längsschnitt durch das Umlaufrädergetriebe gemäß der Erfindung, F i g. 2
eine Ansicht des Getriebes, F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie
3-3 der Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der Fig.
1 und Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 der Fig.
1.
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Wie aus den F i g. 1 und 2 hervorgeht, sind zwei einander gleiche,
ringförmige Trommeln 10 vorgesehen, die in einem Abstand voneinander angeordnet
sind und eine Innenverzahnung 12 besitzen. Zwischen den beiden Trommeln
10 befindet sich eine Zwischen-trommel 14 mit zwei einander gleichen,
nach innen gerichteten Zahnkränzen 16. Die Trommel 14 trägt zwischen
den beiden Z2bnk än en 16 eine radiale Trennwand 18 mit einer Innenverzahnung
20. An den beiden Enden der Trommeln 10 sind weitere ringförmige
Trommeln
22 mit einer Innenverzahnung 24 angeordnet. Die Verzahnungen 12 sind miteinander
identisch, während die Verzahnungen 16 und 24 ebenfalls miteinander identisch
sind, doch eine geringere Zähnezahl besitzen, als die Innenverzahnungen 12. Die
Trommeln 22 und 14 sind vorzugsweise mit Hilfe von Wälzlagem 26 ineinandergreifend
gelagert, so daß alle Teile zwangläufig zentriert sind und sich gegenseitig abstützen.
Wie aus F i g. 2 hervorgeht, ist die linke Trommel 22 mit der linken Seite
der Trommel 14 mit Hilfe von Bolzen 28 verbunden, die über die Trommel
10 hinweggreifen. In ähnlicher Weise ist die rechte Trommel 22 mit der rechten
Seite der Trommel 14 durch Bolzen 28 verbunden, die über die rechte Zwischentrommel
10 hinweggreifen.
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Die Trommeln 22 und 14 sind mit ösen 30 ausgestattet, mit deren
Hilfe eine Verbindung mit einer nicht dargestellten zugehörigen Anordnung hergestellt
wird. In gleicher Weise besitzen auch die Teile 10
ösen 32, damit auch
diese Teile 10 mit Hilfe nicht dargestellter Verbindungen an eine zweite
Anordnung angeschlossen werden können. Die beiden Anordnungen sind scharnierartig
durch das Umlaufrädergetriebe verbunden und können über das Getriebe eine geleakartige
begrenzte Schwenkbewegung um die Achse der koaxial zueinanderliegenden Getriebeteile
10, 14 und 22 ausführen, wobei diese Teile durch Lager 26 gegeneinander
abgestützt sind.
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Das Getriebe enthält innerhalb der Trommeln zwei Stufen eines Umlaufgetriebes,
von denen die eine die Antriebsstufe und die andere die Abtriebsstufe darstellt.
Die Abtriebsstufe enthält zwei gleiche-Getriebesätze rechts und links von der Trennwand
18. Die Abtriebsstufe enthält mehrere Umlaufräder 34, von denen jedes ein
Ritzel 36, das mit der innenverzahnten Trommel 12 im Eingriff steht, sowie
zwei gleich ausgebildete, an den Enden angeordnete Ritzel 38 aufweist von
denen eines mit der Innenverzahnung 24 und das andere mit der Innenverzahnung
16 im Eingriff steht. Diese Ritzel 36 und 38 besitzen unterschiedliche
Zähnezahlen. Eine größere Zahl derartiger Umlaufräder 34 befindet sich innerhalb
der in F i g. 3 und 4 dargestellten Trommeln und ermöglicht über die Verzahnung
eine übertragung großer Kräfte, da sich eine Vielzahl von Kraftübertragungspunkten
zwischen den beiden Trommelsätzen 22, 14, 22 und 10, 10 ergibt. Die Ritzel
38 sind symmetrisch an den beiden Enden des Ritzels 36 angeordnet,
so daß die Belastung der Un-flaufräder ausgeglichen ist, d. h., ein auf die
Trommel 10 wirkendes Drehmoment wird aufgeteilt und wirkt in gleicher Weise
auf die Trommeln 22 und 14.
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Die Kraftübertragung zwischen den Trommeln 22, 14, 22 und
10, 10 wird ganz durch die Umlaufräder ausgeführt. Eine Drehung zwischen
den Trommeln erfolgt durch entsprechende Verdrehung der Umlaufräder, da die einzelnen
Getriebestufen unterschiedliche Teilkreisdurchmesser haben.
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Die Ritzel 38 und 36 sind durch glatte zylindrische
Abschnitte 40 in Form von Eindrehungen voneinander getrennt. Die Eindrehungen führen
sonst nicht geführte Ringe 42. Auf diese Weise werden die Umlaufräder nach innen
abgestützt, wobei die Ringe sich an den Umlaufrädem abwälzen, wenn sich diese innerhalb
der Trommel drehen. Da die Radialkräfte sämtlicher Umlaufräder im wesentlichen gleich
groß und mehr oder weniger nach innen gerichtet sind, stützen die Ringe 42 alle
Umlaufräder ab und machen einen besonderen Führungskäfig oder auch irgendwelche
anderen Abstützmittel überflüssig. Im Betrieb laufen die Ringe 42 mit den Umlaufrädern
innerhalb der Trommeln um, wobei sich kein Gleiten zwischen den Rändern der Ringe
42 und den Oberflächen der Eindrehungen 40 ergibt.
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Um den Zusammenbau des Umlaufrädersystems zu erleichtern, ist jede
Einheit mit einer leichten Führungswelle 44 ausgestattet, auf der das Ritzel lose
auf Lagern 46 rollt. Die Wellen 44 sind ihrerseits in leichten frei beweglichen
Führungskäfigen 48 gelagert. Bolzen 50 verbinden die Führungskäfige 48 miteinander
und halten dadurch die Umlaufeinheiten in ihren näherungsweise richtigen Stellungen.
Die eigentliche Ausrichtung der Undaufräder 34 erfolgt jedoch durch Zahneingriff
und die obenerwähnten Ringe 42. Die Käfige 48 dienen dazu, die Umlaufräder 34 durch
ihre Berührung mit der Trennwand 18 sowie mit den Abschlußwänden
51, die an den Enden der Trommeln 22 befestigt sind, axial einzustellen.
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Die Käfige 48 sowie die Wellen 44 sind entbehrlich. Die Umlaufräder
34 werden auf den Lagerringen 42 beim Betrieb selbstausrichtend gehalten, ohne daß
besondere Käfige zur Halterung notwendig sind. Die beiden Sätze der Unflaufräder
34 werden in gleicher Weise durch zwei außenverzahnte Zwischenzahnkränze 54 angetrieben,
die konzentrisch innerhalb,der gesamten Vorrichtung angeordnet sind. Ein Zwischenzahnkranz
steht mit dem einen Satz der Ritzel 36 und der andere mit dem anderen Satz
der Ritzel 36 im Eingriff. Die Zwischenzahnkränze 54 können aber auch andererseits
mit den Ritzeln 38 zusammenarbeiten, die der Trennwand 18 benachbart
sind, ohne daß sich dadurch eine Änderung der Funktionsweise ergeben würde. Die
Zwischenzahnkränze 54 sind außerdem mit einer Innenverzahnung 56 versehen,
deren Zähnezahl sich etwas von derjenigen des feststehenden Innenzahnkranzes 20
der Trennwand 18 unterscheidet. Die Zahnkränze 56, 20, 56 sind
miteinander durch eine Anzahl von Umlaufrädern 58 gekuppelt, die innerhalb
der Anordnung liegen. Die Unilaufräder 58 enthalten Ritzel 60, die
mit der Innenverzahnung 56 des Zwischenzahnkranzes im Eingriff stehen sowie
ein Ritzel 62, das in dem Innenzahnkranz 20 kämmt. Die Umlaufräder
58 werden durch ein konzentrisch im Getriebe angeordnetes Zahnrad 64 angetrieben,
das auf der mit hoher Drehzahl angetriebenen Antriebswelle 66 sitzt oder
einen Teil dieser Welle darstellt. Die Welle 66 verläuft axial durch das
gesamte Getriebe und ist in Lagern 68 in den Abschlußwänden 51 gelagert.
Die Umlaufräder 58 sind in einer verhältnismäßig geringen Zahl, vorzugsweise
drei, vorgesehen, um eine ausgeglichene Belastung zu ermöglichen, da sie einen Teil
der mit hoher Drehzahl und geringem Drehmoment laufenden Stufe des zweistufigen
Getriebes bilden.
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Wenn die Umlaufräder 58 durch das Zahnrad 64 angetrieben werden,
drehen sich die Zwischenzahnkränze 54, 56 langsam gegenüber dem Innenzahnkranz
20 und treiben die Umlaufräder der mit geringer Drehzahl und hohem Drehmoment laufenden
Getriebestufe an. Eine Drehung der Umlaufräder 34 verursacht, wie bereits erwähnt,
eine langsame Schwenkbewegung der Trommeln 10, 10 und 22, 14, 21, wodurch
sich deren Relativbewegung mit geringer Drehzahl und hohem Drehmoment ergibt.
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Die Umlaufräder 58 sind vorzugsweise durch Platten
72 käfigartig gehalten, welche durch Bolzen 74 miteinander verbunden sind.
Die Lagerung der Umlaufräder
58 erfolgt mit Hilfe von Lagern
76. An den Endscheiben 72 angebrachte Laschen ragen in Rillen
80 der Zwischenzahnkränze 54, 56 und gewährleisten damit deren
axiale Fixierung in bezug auf die Umlaufräder und den Käfig. Die Umlaufräder
58 und ihre Käfige erfordern keine konzentrisch vom Getriebe an-,geordneten
Zentrierungslager, da die über die Zahnkränze 56, 20 und 56 eingeführten
äußeren Kräfte durch Eingriff des Ritzels 62 mit dem Ritzel 64 weitergegeben
werden. Außerdem wird die Baugruppe der ersten Getriebestufe durch die konzentrische
Beziehung der zweiten Getriebestufe konzentrisch zum Gesamtgetriebe gehalten.
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Die Antriebswelle 66 des Getriebes kann in üblicher Weise durch
eine äußere Antriebsquelle angetrieben werden; falls erforderlich, kann auch ein
Elektromotor in dem Getriebe untergebracht werden, womit sich ein einteiliges Leistungsgetriebe
mit hohem übersetzungsverhältnis ergibt.
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Die übersetzungsverhältnisse des Gesamtgetriebes lassen sich auf einfache
Weise durch Anwendung üblicher Berechnungsverfahren für zusammengesetzte Umlaufgetriebe
auslegen. Für gewöhnlich, wenn eine niedrige Drehzahl und ein großes Moment zwischen
den Trommeln erforderlich ist, würde zwischen den Trommeln 22, 14, 22 und
10, 10 ein Unterschied von einem Zahn bestehen, ebenso zwischen den Ritzeln
36
und 38, den Zahnkränzen 56, 56 und 20 und zwischen
den Ritzeln 60 und 62. Die Zahl der Umlaufräder 34 ist ebenfalls entsprechend
des zu übertragenden Drehmomentes veränderbar. Obwohl in der gezeigten Ausführungsform
neun Umlaufräder vorgesehen sind, lassen sich bei entsprechender Zahngröße auch
zwanzig Umlaufräder einführen, wodurch wesentlich größere Momente übertragen werden
können.
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Wenn man eine nur geringe Untersetzung erzielen will, kann man die
erste Getriebestufe überhaupt weglassen und die Ritzel 36, 38 der zweiten
Stufe unmittelbar über Zahnräder antreiben, die mit der Antriebswelle
66 verbunden sind.
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Die Anordnung und Zahl der Lagerringe 42, welche die Umlaufräder 34
in ihrer richtigen Lage bezüglich der mit Innenverzahnung versehenen Trommeln
10,
14 und 22 halten, kann je nach den Erfordernissen geändert
werden. In jedem Fall aber erlaubt die Anwendung der Lager- und Führungsringe 42
eine weitgehende Anpassungsfähigkeit an die jeweils vorliegenden Verhältnisse sowie
den Bau eines sehr wirksamen Getriebes. jeweils mehrere Ritzel enthaltender Umlaufräder,
wobei jedes Ritzel mit der Innenverzahnung einer Trommel im Eingriff steht,
d a d u r c h g c -k e n n z e i c h n e t, daß jedes Umlaufrad
(34) zwischen seinen Ritzeln (36,38) mindestens einen glatten zylindrischen
Abschnitt (40) aufweist, an dem ein sonst nicht geführter Ring (42) anliegt, der
die Umlaufräder nach innen abstützt, wobei der Ring sich an dem Umlaufrad abwälzt,
wenn sich dieses innerhalb der Trommeln dreht.
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2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
nebeneinanderliegenden Trommeln (22, 10) ringförmige Wälzlager
(26)
angeordnet sind.
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3. Getriebe nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß wechselständige Trommeln (22, 14) miteinander verbunden sind und umlaufen.
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4. Getriebe nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß wechselständige Trommeln
(22, 14) Innenverzahnungen (24, 16) mit
gleicher Zähnezahl besitzen.
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5. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es zwei koaxial.angeordnete Trommeln mit leicht unterschiedlichen Teilkreisdurchmessem
der Innenverzahnungen aufweist, daß Bolzen (28) die Trommeln zur Verhinderung
einer Relativbewegung festhalten, daß jedes Umlaufrad (34) aus mehreren Ritzeln
mit verschiedenen Teilkreisdurchmessem besteht-, wobei ein Ritzel (38) mit
der Innenfläche der einen Trommel (22), ein zweites Ritzel (36) mit der Innenfläche
der anderen Trommel (10) im Eingriff steht und daß die Umlaufräder alle mit
der gleichen Drehzahl angetrieben werden.
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6. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trommeln (22, 10) Innenverzahnungen (24, 12) haben, deren
Zähnezahlen sich voneinander etwas unterscheiden, und daß die beiden ersten Ritzel
(38, 36) der Umlaufräder einen gleichen Zahnmodul wie die ihnen zugeordneten
Trommeln aufweisen.
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7. Getriebe nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Zwischenzahnkranz (54, 56) in die Verzahnung eines
der Ritzel (36) eingreift und ein Umlaufrädersatz (60) den Zwischenzahnkranz
antreibt.