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Umlaufrädergetriebe mit. innenverzahntem Außenrad Die Erfindung bezieht
sich auf ein Umlaufrädergetriebe mit innenver7ahntem Außenrad, dessen
Ab-
stützung geringe Ausgleichsbewegungen zuläßt.
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Diese Bewegungen sind erwünscht, weil hierdurch ein selbsttätiger
Kräfteausgleich stattfindet. Dazu ist eine in geringem Maße nachgiebige statt der
üblichen starren Konstruktion notwendig. Bei letzterer stellen sich durch seitliche
radiale und tangentiale Kräfte schädliche Einflüsse für den Zahnkontakt ein.
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Bei seitlich radialen Kräften an einer gering nachgiebigen Konstruktion
erfolgt eine Ausgleichsbewegung in radialer Richtung, so daß die Zahnanlage sich
über die ganze Breite erstreckt, auch bei mehrfachen Zahneingriffen In weniger starkem
Maße wird bei seitlich tangentialen Kräften die gleiche Wirkung unterstützt.
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Bei seitlich oder mittig angreifenden radialen Kräften wird außerdem
eine radiale Nachgiebigkeit der ganzen Zahnradbreite ermöglicht, damit eine gleichmäßige
Lastverteilung auf die Mehrfacheingriffe gewährleistet ist.
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Bei Umlhufrädergetrieben greifen die Planetenräder entweder in eine
fest am Gehäuse angeordnete Innenverzahnung oder in ein feststehendes innenverzahntes
Außenrad ein.
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Trotz genauest möglicher Fertigung der einzelnen Getriebeteile und
sorgfältigem Zusammenbau sind kleine sich einstellende Fehler - Bearbeitungs-
oder Flucht- bzw. Lagerfehler - unvermeidlich. Bei der Vielzahl der Getrieberäderverzahnungen
summieren sich diese Fehlerquellen und ergeben eine ungenügende Zahnfiankenanlage,
einseitigen Verschleiß und eine hohe Geräuschentwicklung und schlechten Wirkungsgrad.
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Durch die übliche stabile Bauweise, bei der das Gehäuse und die Getrieberäder
aus Gründen der Festigkeit gegen mannigfache Beanspruchungen verhältnismäßig dickwandig
und massiv ausgebildet werden, bleibt den wirksamen Kräften keine andere Wahl, als
auf dem Wege der Kräfteüberleitung stets die Stellen anzugreifen, die in der vorgegebenen
Kraftrichtung liegen. Dadurch wird die Kraftübertragung nur an stabile, unnachgiebige
Getriebetelle, Räder und Gehäuse im besonderen, weitergeleitet.
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In der Folgezeit erkannte man dann, daß sich eine gewisse elastische
Bauweise der Getriebe hinsichtlich der Kraftübertragung und der Beanspruchung der
Getriebebauteile nicht nachteilig auswirkte.
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Es wird dabei nicht angestrebt, dem Außenrad ein oder mehrere große
Freiheitsgrade unter Gleitreibung zu verschaffen, sondern lediglich eine geringe
ausreichende elastische Einstellfähigkeit genügt, um die unvermeidlichen FeJder
auszugleichen, Bei zu großzügiger Auslegung dieser Erkenntnis treten andere Nachteile
und Mängel auf.
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So ist ein Umlaufrädergetriebe bekannt, dessen innenverzahntes Außenrad
mittels am Umfang verteilter Gummiblocks elastisch im Gehäuse abgestützt ist. Es
wird damit zwar eine Elastizität in radialer Richtung erreicht, jedoch ist diese
Abstützung nicht in der Lage, große Drehmomente zu übertragen. Außerdem ist diese
Abstützung' öl- und wärmeempfindlich und anfällig gegen dynamische Stöße.
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Zum anderen tritt bei dieser Art elastischer Ab-
stützung eine
frühzeitige Ermüdung des Werkstoffes ein, wodurch eine lange Lebensdauer nicht gp#währ7-leistet
ist.
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Ein weiteres bekanntes Umlaufrädergetriebe ist ebenfalls über umfangsverteilte,
Guinmiblocks elastisch im Gehäuse abgestützt, und, zwar unter Verwendung von die
Gehäusewand mit dem Außenrand verbindenden Bolzen. Zwischen der Gehäusewand und
dem Zahnkranz des Außenrades ist ein Spalt belassen, Durch diese Maßnahme erhält
man eine verhältnismäßig hochelastische Abstützung, die keine allzu hohe Momentenübertragungsfähigkeit
sichert. Diese Abstützkonstruktion ist ebenfalls gegen dynamische Stöße anfällig,
weil kein fester Gelenkpunkt vorhanden ist. Sie ist im Sinne des Erfindungsgedankens
zu elastisch, weil die Abstütistelle mehrere Freiheitsgrade aufweist, die durch
den Spalt und die Gummiblockhaltung entstehen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Außen-rad derart am Gehäuse
abzustützen, daß der Zahnkranz und die Abstützung sich in engen Grenzen selbsttätig
einzustellen
vermögen unter dem Einfluß der wirksamen Kräfte, um
die vorhandenen Fehlerquellen aus den Fertigungs- und Montagearbeiten auszugleichen,
damit möglichst auf der gesamten Zahnbreite ein optimaler Zahnkontakt vorhanden
ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Außenrad
sich mittig über eine im Verhältnis zur Zahnbreite schmale Ringfläche an einer verhältnismäßig
dünnen unverrippten, hohlzylindrischen Gehäusewand abstützt, deren freie Zylinderlänge
wesentlich größer ist als die Zahnbreite.
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Dadurch ist das Außenrad unmittelbar auf der Gehäusewand abgestützt,
und der Außenkranz hat auf einer ringförmigen Basisfläche eine feste Auflage. Es
ist ein fester Gelenkpunkt vorhanden, in dem die Kräfte starr aufgenommen werden.
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Wenige hundertstel Millimeter Nachgiebigkeit im Bereich der Abstützung
an den Stellen im Umlaufrädergetriebe, wo die Zähne der Planetenräder mit den Zähnen
des Außenrades Kontakt haben, äußern sich an den Berührungsflächen der Zähne schon
so erheblich, daß durch diese gering elastische Bauweise ein größtmöglicher Zahnkontakt
auf der gesamten Zahnbreite erzielt wird.
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Die örtliche Krafteinwirkung auf die Zahnflanken selbst ist zudem
wesentlich geringer als bei der üblichen starren Bauweise, weil die nachgiebigen
Getriebeteile verhältnismäßig rasch einen selbsttätigen elastischen Kräfteausgleich
zulassen.
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Durch die Verwendung von Bolzen oder Rastgliedern als Verbindungselemente
zwischen dem Gehäuse und dem Außenrad, unterstützt durch die geringfügig nachgiebige
Gehäusewand, finden ständig geringe Ausgleichsbewegungeo, uater der Einwirkung mittig
oder außenmittig angreifender radialer oder tangentialer Kräfte statt.
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In vielen Fällen genügt es, daß der Zahnkranz des Außenrades ein pilzkopfartiges
bzw. T-förmiges Profil aufweist, dessen Schmalseite zleßteg zur Abstützung am Gehäuse
dient, um die natürlich gegebene Elastizität dieser Bauweise durch eine solche Verbindung
zu erhöhen, während man in der bisher üblichen Bauweise das Gehäuse und die Außenradverbindung
durch Rippen möglichst starr ausgebildete und damit eine selbsttätige Einstellfähigkeit
zunichte machte. Bei seitlich auf den Zahnkranz wirkenden Kräften weicht die betreffende
Randkranzzone elastisch aus, weil die klein gehaltene Stützbasis, die in Achsrichtung
festgehalten ist, praktisch als fester Drehpunkt wirkt.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Gehäusewand außerhalb
der Stützfläche dünner gehalten werden als an der Stützstelle selbst.
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Da durch Umlaufrädergetriebe nach der Erfindung große Drehmomente
bei verhältnismäßig kleinen Getrieberad- und Gehäuseabmessungen übertragen werden
können, ist gleichzeitig in die gering elastische Abstützung eine überlastsicherung
miteinbezogen.
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Infolge einer auftretenden überlastung des Umlaufrädergetriebes werden
lediglich die Bolzen durche schert bzw. wirken die Verbindungselemente als Ratsche,
so daß das Getriebegehäuse und die Getrieberäder selbst vor Zerstörung geschützt
werden.
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In der Zeichnung sind einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der gering
elastischen Bauweise bei Umlaufrädergetrieben nach der Erfindung dargestellt, Es
zeigt Fig. 1 eine Außenradabstützung im Gehäuse mit einfachen Verbindungsbolzen,
F i g. 2 eine Außenradabstützung im Gehäuse mit Scherbolzen und Verbindungsbuchsen,
F i g. 3 eine Außenradabstützung im Gehäuse mit abgefederten Rastbuchsen,
F i g. 4 eine Außenradabstützung im Gehäuse mit eingeschweißtem Verbindungssteg.
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In F i g. 1 ist die Gehäusewand des Getriebes mit
1
und das innenverzahnte Außenrad mit 2 bezeichnet, dessen schmaler Bund
3 sich auf einer schmal gehaltenen Basis a am Bund 24 der Gehäusewandung
1
abstützt. In mehreren am Umfang verteilten Bohrungen 25 des Außenrades
und Bohrungen 26 der Gehäusewandung sind Biegebolzen 4 als Verbindungsglieder
eingesetzt. Sie werden durch Sicherungselemente 5, 6 in ihrer Lage gehalten.
Der Bund 3 des Außenrades 2 und der Bund 24 der Gehäusewand sind im Bereich
der Stützbasis von Führungsstücken 8
axial gehalten. Diese fixieren zusammen
mit dem Verbindungsbolzen 4, der ferner den Achsschub bei Schrägverzahnung aufnimmt,
die Lage des Außenrades in Achsrichtung und halten es in dieser Stellung.
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In F i g. 2 sind in die umfangsverteilten Bohrungen
25 des Außenrades 2 und die Bohrungen 26 der Gehäusewand
1 gehärtete Buchsen 23 eingesetzt, in denen mit Sollbruchstellen
7 versehene Scherbolzen 4 eingesetzt sind.
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Die Bunde 3 und 24 sind ebenfalls von Führungsstücken
8 axial gehalten. Die geteilte Buchse 23 ist mit Gleit- oder Paßsitz
in die Bohrungen 25, 26 des Außenrades 2 und der Gehäusewand 1 eingesetzt
und durch ein Sicherungsglied 5 in ihrer Lage gehalten. Tritt eine über die
vorgesehene Auslegung der Getrieberäder hinausgehende Belastung auf, so brechen
die Scherbolzen 4, und das Außenrad 2 dreht sich im Gehäuse mit. Durch die Führungsstücke
8 tritt unter der Einwirkung des übertragenen Drehmomentes keine Verkantung
des Zahnkranzes auf, wodurch eine Zestörung dieser Getriebeteile vermieden wird.
Diese Vorkehrung bezeichnet man als überlastsicherung.
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Eine ähnliche Ausführung der Außenradabstützung ist in F i
g. 3 dargestellt. Hierbei ist der Steg 3
des Außenrades mit umfangsverteilten
Zentrierbohrungen 9 ausgestattet, in die eine kegelige oder kugelige Spitze
10 einer als Rastglied ausgebildeten Verbindungsbuchse 21 eingreift. Die
Buchse 21, die mit einem Ansatz versehen ist, wird unter der Wirkung einer Feder
11, die sich auf dem Sicherungsglied 5 abstützt, in die Zentrierbohrung
gedrückt. Bei Auftreten einer schädlichen überlastung wirken diese Buchsen 21 als
Ratsche, wodurch eine Mitnahme des Außenrades solange möglich ist, bis die überlastung
abklingt.
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In der F i g. 4 ist in Abwandlung von den bisher geschilderten
Ausführungsbeispielen mit lösbaren Verbindungsgliedern eine Abstützung des Außenrandes
2 am Gehäuse 1 dargestellt, wobei als Verbindungsglied ein schmaler kurzer
Steg 20 zwischen Gehäusewand 1 und Zahnkranz 2 eingeschweißt ist.
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Bei allen diesen Ausführungsbeispielen ist grundsätzlich immer die
gegenüber der Zahnbreite klein gehaltene Stützbasis a und eine geringfügig nachgiebige
Gehäusewand 1 vorhanden. Lediglich die Verbindungsglieder zwischen dem Außenrad
und der Gehäusewand sind je nach Bedarsfall zu wählen.