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Schrägverzahntes Umlaufrädergetriebe mit ungelagertem innerern Zentralrad
Die Erfindung bezieht sich auf ein schrägverzahntes Umlaufrädergetriebe, dessen
inneres Zentralrad ungelagert angeordnet ist. Ein derartiges Zentralrad wird in
radialer Richtung lediglich von den mit ihm im Zahneingriff stehenden Umlaufrädem
gehalten.
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Das Drehmoment wird entweder durch eine biegeelastische, fest mit
dem fliegend angeordneten Zentralrad verbundene Zwischenwelle oder durch eine winkelbewegliche
Zahnkupplung übertragen.
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Zum anderen ist die durch die Schrägverzahnung entstehende Axialschubkraft
möglichst reibungs- und spielfrei sowie mit der geringsten Gegenkraft zu übertragen.
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Nach der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist die Kraftübertragung
zwischen dem inneren Sonnenrad und den das Drehmoment weiterleitenden Teilen so
zu bewirken, daß sich das innere Sonnenrad zur Erzielung eines Lastdruckausgleiches
zwischen den Umlaufrädern radial und winkelbeweglich frei einstellen kann und daß
eine gleichmäßige Lastverteilung über die gesamte Verzahnungsbreite erzielt wird.
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Es wird hierbei bewußt auf die bekannten Mittel in Form von Seeger-
und Sprengringen, die die Axialkraft verschleißlos und spielfrei übertragen können,
verzichtet, da. diese Ringe nicht in der Lage sind, größere Axialkräfte, wie sie
bei Schrägverzahnungen auftreten, im Dauerbetrieb zu übertragen.
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Die Aufgabe wird durch eine Kombination von verhältnismäßig einfachen
Maßnahmen mit wenig kostspieligen Maschinenelementen gelöst. Die Erfindung ist allein
in der Kombination der Merkmale, gegebenenfalls in Verbindung mit den Merkmalen
der Unteransprüche, zu sehen und nicht in den Einzehnerkmalen oder Unterkombinationen
bzw. Unteransprüchen.
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Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
a) Das innere Zentralrad ist mit einer Innenverzahnung versehen, in die die Außenverzahnung
eines starr ausgebildeten Kupplungsschaftes einer das Drehmoment übertragenden Zahnkupplung
eingreift; b) in dem inneren Zentralrad und dem treibenden Teil ist
je eine Platte befestigt; c) die beiden Platten sind durch einen die Axialkräfte
übertragenden Biegebolzen miteinander verbunden; d) der Biegebolzen ist mit
reichlichem Spiel durch eine Bohrung des Kupplungsschaftes hindurchgeführt.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung ist man in der Lage, das Mittel
zur übertragung des Drehmornentes vom Mittel zur Aufnahme der Axialschubkraft zu
trennen und zugleich billige Maschinenelemente zu verwenden. Hierbei wird das Drehmoment
drehstarr übertragen, und die Axialschubkraft wird infolge einer gering elastischen
Bauweise in axialer Richtung starr, jedoch winkelbeweglich übertragen. Für die elastische
Bauweise soll keine hohe Elastizität, wie beispielsweise bei Verwendung von Gummi
oder ähnlichen Stoffen, vorhanden sein, sondern lediglich eine geringe Elastizität
von wenigen Zehntel oder Hundertstel Millimetern genügt bereits, um die unvermeidlichen
kleinen Verzahnungs-, Lager- oder sonstigen Fehler auszugleichen und die Axialschubkraftübernahme
reibungsfrei und spielfrei sowie die Drehmomentenübertragung mittig der Laufverzahnung
erfolgen zu lassen.
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Insbesondere die Maßnahme, die Axialschubkraft reibungsfrei, spielfrei
und mit der geringstmöglichen Gegenkraft zu übertragen, ist günstig und vorteilhaft,
wenn zu diesem Zweck elastische Maschinenelemente in Form von Platten, Stegen, federnden
Scheiben bzw. federnden Hülsen als Nabe verwendet werden, die entweder mit dem inneren
Zentralrad lösbar verbunden sind oder mit diesem eine Einheit bilden. Zu anderen
sind diese elastischen Maschinenelemente mit einem zentralen Biegebolzen oder gelenkig
mit dem Drehmomentenübertragungsglied verbunden.
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Dadurch, daß die elastischen Maschinenelemente zu beiden Seiten des
drehmomentübertragenden Kupplungsschaftes angeordnet sein können, wird die Axialschubkraft
auf einfache und vorteilhafte Weise direkt in ein dafür geeignetes Lager übertragen.
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Das Drehmomentenübertragungsglied in Form des zentralen Kupplungsschaftes
ist nicht elastisch; es stellt eine drehstarre Kupplungsverbindung in Form
einer
Zwischenwelle dar, die das fliegend angeordnete innere Zentralrad mit der eigentlichen
Kupplung der Antriebswelle verbindet. Der Kupplungsschaft braucht nicht immer axial
gehalten zu sein; dies ist nur in den Fällen notwendig, wenn das Drehmomentenübertragungsglied
gleichermaßen als Brücke zwischen den beiderseits von ihm befindlichen elastischen
Gliedern für die Axialschubkraftübertragung angeordnet ist.
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Die bekannten Lösungen in Form von Zahnkupplungen erfolgen in bezug
auf die Axialschubkraftaufnahme nicht reibungs- und nicht spielfrei.
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Bei Verwendung eines Zugankers, der das innere Zentralrad mit der
Antriebswelle verbindet, schränkt die vorgesehene Befestigung des Ankers eine radiale
und winkelige Einstellung des Zentralrades ein, so daß diese Lösung nicht Vorbild
für eine Verbesserung des schrägverzaWien Umlaufrädergetriebes mit ungelagertem
innerem; ` Zent'raltad sein konnte.
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Es ist ferner bekannt, eine Zahnkupplung als drehmomentübertragendes
Maschinenelement mit einer verhältnismäßig langen biegsamen Druck- bzw. Zugstange
zu kombinieren. Diese Maßnahme erfolgt lediglich aus Gründen2des Wärmedehnungsausgleiches
bei Turbinen öderAhnlichen Maschinen.
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Des weiteren sind Wellenkupplungen bekannt zur gleichzeitigen übertragung
großer Umfangs- und Zugkräfte, wobei je elq eigenes übertragungselement verwendet
wird. Ftir#-bin Umlaufrädergetriebe, das leicht und klein zu bauen ist, kann eine
derartige Kupplung nicht verwendet werden; wie auch nicht bei der bekannten Lösung,
daran gedacht worden ist, die gestellte Aufgabe für ein Umlaufrädergetriebe zu lösen.
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Bei dieser Aufgabellmuß berücksichtigt werden, daß außerdem die un,#ermeidlichen
kleinen Verzähnungs-, Flucht- und Bearbeitungsfehler, deren Auswirkung sich bei
der Vielzahl der Verzahnungseingriffe gewissermaßen -tümm * iert und die
eine unbefriedigende,Lastvertoilung über die gesamte Verzahnungsbreite verhindern
sowie eine hohe Geräuschentwicklung 'erzeugen,-: eliminiert bzw. vermieden werden.
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'Gemäß der Erfindung kann unter Vermeidung der Nachteile der bekanfigfi
Bauweisen mit einfachen, wenig kostspieligen Mitteln ein freie Einstellfähigkeit
und eine gleichmäßige,-Lastverteilun' über die ge-9 samte Verzahnungsbreite bei
' verschleißloser und spielfreier übertragung- der Axialschubkraft erzielt
und ein Drehmoment mittels des ungelagerten inneren Zentralrades in einbin schrägverzahnten
Umlaufrädergetriebe übertragen werden.
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Bevorzugte Ausfühl'ungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt. Es zeigt , '
F i g. 1 den Längsschnitt durch
. ein Umlaufrädergetriebe mit fliegend angeordnetem innerem Zentralrad, F
i g. 2 die Einzelheit einer fliegenden Anordnung des inneren Zentralrades,
und. zwar mit gelagertem hohlem Kupplungsschaft'als Drehmomentenübertragungsglied
und dem* zentralen, mit einer im Zentralrad befestigten Platte verbundenen Biegebolzen
als AxiaIkraftaufnahmeglied-er, F i g. 3 die « Einzelheit'einer nach
F i g. 2 abgewan-m delten Bauweise, und > zwar mit einem Kupplungss.chaft
und einer mit dessen zentraler Verlängerung verbundener, # in ' die NJAhe-
der Laufverzahnungsmitte zurückgeführtär nülsö als Axialkraftaufnahmeglied, F i
g. 4 die Einzelheit der fliegenden Anordnung des inneren Zentralrades gemäß
F i g. 1, und zwar mit hohlem Doppelkupplungsschaft und durch diesen hindurchgeführtem
zentralem Biegebolzen, der an beiden Enden mit fest angeordneten axial nachgiebigen
Platten verbunden ist, F i g. 5 die Einzelheit einer fliegenden Anordnung
des inneren Zentralrades, und zwar mit Doppelkupplungsschaft und beiderseits mit
diesem verbundenen kegeligen Hülsen als Axialschubaufnahmeglied, F i g. 5
a die Einzelheit einer nach F i g. 5 abgewandelten Bauweise, und zwar mit
dem Doppelkupplungsschaft gelenkig verbundene Kegelhülsen, F i g. 6, 6 a
die Einzelheiten einer fliegenden Anordnung des inneren Zentralrades, und zwar mit
einer innenverzahnten Außenhülse als drehmomentübertragendes Glied und zentralem
Biegebolzen als Axialkraftaufnahmeglied.
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In der F i g. 1 ist ein Umlauffädergetriebe dargestellt, dessen
Getrieberäder einfach schrägverzahnt ausgebildet sind. Das innere Zentralrad
1 ist fliegend angeordnet.
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Das Drehmoment wird durch den zentralen Kupplungsschaft 2 übertragen,
und die durch die Schrägverzahnung entstehenden Axialschubkräfte werden durch den
zentralen Biegebolzen 3 aufgenommen, der mit in axialer Richtung nachgiebigen
Platten 4 verbunden ist.
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Diese Anordnung ist in F i g. 4 als Einzelheit vergrößert dargestellt.
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Der das Drehmoment einleitende Teil des Umlaufrädergetriebes ist mit
12 bezeichnet; er ist bei 14 gelagert. Das innere Zentralrad 1 und der Getriebeteil
12 sind je mit einer inneren Kupplungsverzahnung versehen, in die der starre,
ebenfalls mit Kupplungszähnen versehene Kupplungsschaft 2 eingreift und die beiden
Getriebeteile 1 und 12 kuppelnd miteinander verbindet, damit hierdurch das
Drehmoment übertragen werden kann.
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Der Kupplungssehaft 2 ist gemäß F i g. 4 hohl ausgebildet,
so daß ein zentraler Biegebolzen 3 durch ihn mit reichlichem Spiel hindurchgeführt
werden kann. Der Bolzen 3 ist beiderseits mit Platten 4 verbunden, deren
eine im Zentralrad 1 nahe der Laufradverzahnungsmitte angeordnet und deren
andere im Teil 12 mittels eines Ringes 8 befestigt ist. Durch diese Verbindung
wird die durch die Schrägverzahnung entstehende Axialschubkraft reibungs- und spielfrei
und mit den geringsten Gegenkräften vom Zentralrad 1 auf das Teil 12 und
dessen Lagerung 14 übertragen. Der Schaft 2 ist hierbei ein reines Drehmomentenübertragungsglied.
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Gemäß F i g. 2 ist die Lagerung 14 auf den zentralen Kupplungsschaft
2 verlegt, der, wie oben geschildert, das bei 12 eingeleitete Drehmoment weiterleitet.
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In Abwandlung von der Bauweise gemäß F i g. 4 ist hierbei der
zentrale Biegebolzen 3 nur an der Zentralradseite mit einer im Zentralrad
1 mittels des Ringes 8 befestigten Platte 4 verbunden. Zum anderen
stützt sich der Bolzen 3 über die Hülse 5 am Kupplungsschaft 2 ab,
so daß die vom Zentralrad 1
erzeugten Axialschübe vom Bolzen 3 über
den linken Teil des Küpplungsschaftes 2 vom Lager 14 aufgenommen werden.
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Gemäß F i g. 3 ist der zentrale Kupplungsschaft 2 nicht hohl
ausgebildet, sondern selbst mit einer dünnen Verlängerung 3' als Biegebolzen
versehen.
An dem äußeren Ende der Verlängerung 3" ist über
bekannte Ringfederelemente9 sowie die zugehörige Spannhülse10 und Spannschrauben11
eine dünnwandige Hülse 5 als bis in die Nähe zur Laufverzahnungsmitte zurückgeführtes
und im Zentralrad 1 befestigtes Axialkraftaufnahmeglied mit der Verlängerung
3' verbunden.
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Gemäß F i g. 5 dient der Kupplungsschaft 2 als Brücke zwischen
den mit seinen Zapfen 16 verbundenen geschlitzten Hohlkegeln5. Zur Befestigung
der HohlkegeI 5 mit dem Zentralrad 1 bzw. mit dem Teil 12 sind die
Elemente 6, 7, 7' und 8 vorgesehen.
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In Abwandlung von dieser Bauweise ist nach F i g. 5 a der geschlitzte
Hohlkegel 5 mittels des Kreuzgelenkes 13 gelenkig mit dem Kupplungsschaft
2 verbunden. Die Elemente zur Befestigung der Hohlkegel 5 mit dem Zentralrad
1 sind die gleichen wie nach F i g. 5.
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Gemäß F i g. 6 ist das Drehmoment übertragende Glied als an
beiden Enden mit je einer Innenverzahnung versehenen Hülse 2 ausgebildet.
Die Innenverzahnung greift hierbei einerseits in die verlängerte Laufverzahnung
des inneren Zentralrades 1 und andererseits in die Außenverzahnung des treibenden
Teiles 12 ein. Der im Teil 12 mittels Ringes 8 befestigte Bolzen
3 ist seitlich im Zentralrad 1 auf der Seite der Kupplungshülse eingesehraubt.
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In Abwandlung dieser Bauweise ist nach F i g. 6 a der Biegebolzen
3 in der der Kupplungshülse 2 abgewandten Seite im Zentralrad 1 eingeschraubt.
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Durch die Kombination der beschriebenen Maßnahmen und die Verwendung
billiger Maschinenelemente ist die Kraftübertragung zwischen dem inneren Zentralrad
und den das Drehmoment weiterleitenden Teilen so zu bewirken, daß sich das innere
Zentralrad zwischen den Unflaufrädern radial und winkelbeweglich frei einstellen
und eine gleichmäßige Lastverteilung über die gesamte Verzahnungsbreite erzielt
werden kann. Die entstehenden Axialkräfte sind dennoch verschleißlos und spielfrei
zu übertragen.