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Umlaufrädergetriebe mit parallel angeordneten einfach schrägverzahnten
Radsätzen Die Erfindung bezieht sich auf ein Umlaufrädergetriebe mit parallel angeordneten
einfach schrägverzahnten Radsätzen, deren Zahnschrägen entgegengesetzt gerichtet
sind, und über Zahnkupplungen verbundenen ungelagerten Sonnenritzeln, die mittels
einer geradverzahnten, die Drehmomente aufnehmenden Zahnkupplung und eines zentralen
biegsamen Bolzens, der die axialen Schubkräfte aufnimmt, verbunden sind, nach der
Hauptpatentanmeldung.
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Umlaufrädergetriebe mit großer Leistung sind mitunter derart groß,
daß bestimmte Getriebeteile mit den auf dem Markt befindlichen Maschinen nicht mehr
bearbeitet werden können. Zum anderen sind bei schnell laufenden Umlaufrädergetrieben
die Lager- und Zahngeschwindigkeiten nicht mehr genau zu beherrschen.
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Es ist bekannt, das Drehmoment über eine Zahnkupplung mit freier Winkelbeweglichkeit
in das innere Sonnenritzel einzuleiten und die Axialkräfte der Schrägverzahnung
über biegsame Bolzen und Platten oder Kegel mit elastischer Einstellmöglichkeit
abzustützen.
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Nach der Hauptpatentanmeldung ist ein Weg gewiesen worden, der es
erlaubt, bei verkleinerten Getriebeabmessungen, insbesondere der Außendurchmesser,
gleiche Leistungen wie bei vergleichsweise größeren Getrieben der üblichen Bauart
zu erzielen.
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Die Lager- und Zahngeschwindigkeiten konnten verkleinert und die Laufruhe
verbessert werden durch eine Konstruktion mit besonderen Drehmoment- und Schubaufnahmemitteln
für die Sonnenritzel.
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Aufgabe der Erfindung ist, diese Konstruktion weiter zu verbessern,
indem doppelgelenkige Wälzgelenkkupplungen zur gleichmäßigen Verteilung des eingeleiteten
Drehmomentes auf die beiden Sonnenritzel vorgesehen werden und gleichzeitig die
von den Zahnschrägen herrührenden axialen Schubkräfte ohne Beeinträchtigung der
Einstellbarkeit der Sonnenritzel aufgenommen werden.
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Erfindungsgemäß sind die Sonnenritzel zur Drehmomentübertragung unabhängig
voneinander in doppelgelenkigen Wälzgelenkkupplungen aufgenommen und über eine Hülse
mit dem das Drehmoment weiterleitenden Teil verbunden, wobei zur Schubaufnahme der
zentral angeordnete biegsame Bolzen die beiden Sonnenritzel über hintereinander
angeordnete Platten und äußere biegsame Bolzen axial miteinander verbindet.
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Eine weitere Lösung der gestellten Aufgabe besteht er-findungsgemäß
darin, daß die Sonnenritzel zur Drehmomentübertragung unabhängig voneinander in
doppelgelenkigen Wälzgelenkkupplungen aufgenommen und über eine Hülse mit dem das
Drehmoment weiterleitenden Teil verbunden sind, wobei zur Schubaufnahme statt des
zentralen biegsamen Bolzens die Wälzgelenkkupplungen mit schrägen Laufbahnen versehen
sind.
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Die zur Anwendung kommenden Wälzgelenkkupplungen sind an sich bekannt.
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Bei der Verwendung nur eines biegeweichen Stabes zur Schubübertragung
sind die Wälzgelenkkupplungen reine Drehmomentübertragungsmittel, wobei durch
je ein Sonnenritzel nur das halbe Drehmoment geleitet wird.
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Dadurch, daß die Sonnenritzel selbst als Innenteil der Wälzgelenkkupplung
ausgebildet sind und nur zylindrische Halbbohrungen, die zusammen mit den ebenfalls
zylindrischen Halbbohrungen des ringförmigen Außenteiles eine einfach zu fertigende,
billige Laufbahn ergeben, benötigt werden, ist der größte Außendurchmesser der Konstruktion
- nämlich das Verbindungsteil zur nächsten Stufe bzw. zum antreibenden oder
anzutreibenden Maschinenteil -
nicht wesentlich größer als der Außendurchmesser
der Sonnenritzel.
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Zum anderen sind die Sonnenritzel und damit auch die Planeten und
Außenräder praktisch ohne Spalt benachbart anzuordnen. Ferner können die einzelnen
Radhälften ungleiche Schrägen und eventuell sogar auch ungleiche Breiten und Module
aufweisen, die zusammen mit den anderen getroffenen Maßnahmen
bei
dieser Konstruktion eine Laufgüteverbesserung ergeben.
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Das Umlaufrädergetriebe wird infolge der Ausbildung der Sonnenritzel,
deren Durchmesser die Bauhöhe des gesamten Getriebes bestimmen, auf einen bisher
nicht erreichten Kleinstdurchmesser gebracht.
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Da weiterhin die Sonnenritzel und damit alle anderen Getrieberäder
praktisch ohne Spalt nebeneinander anzuordnen sind, erreicht man ebenfalls eine
bislang nicht erreichte Kleinstlänge des Umlaufrädergetriebes; d. h. eine
weitgehende Verbesserung in bezug auf das Bauvolumen derartiger Getriebe, die trotzdem
hochleistungsfähig sind.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion ist die gleichmäßige
Belastung der Sonnenritzel, wodurch ein optimales Verhältnis von Ritzelbreite zu
Ritzeldurchmesser für größte Übertragungsfähigkeit erreicht wird.
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Durch die erfindungsgemäße Konstruktion wird ferner eine reibungsfrei
wirkende Einstellbarkeit der Sonnenritzel erreicht. Die Kugeln sind praktisch drehspielfrei
in die zylindrischen Bohrungen der aus Innen- und Außenteil gebildeten Kupplungshälften
eingesetzt. Die Kugelkupplung ist ferner in hohem Maße beugungsfähig. Für die reibungsfreie
Einstellbarkeit, die bislang nur - allerdings mit anderen Mitteln
- an innenverzahnten Außenrädern und auch an Planetenrädem erreicht wurde,
ist von großer Wichtigkeit, daß sich dadurch die einzelnen Sonnenritzel unabhängig
voneinander frei verdrehen lassen.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes
der Erfindung schematisch dargestellt; und zwar zeigt F i g. 1 den Längsschnitt
durch die Konstruktion der Halterung eng beieinanderliegender Sonnenritzel mit Kugelkupplungen
und zentralem biegsamem Bolzen, F i g. 2 den Längsschnitt durch eine ähnliche
Konstruktion wie nach F i g. 1, jedoch mit zwischen den Sonnenritzeln angeordneter
Kugelkupplung ohne biegsame Bolzen, und F i g. 3 den Längsschnitt durch eine
ähnliche Konstruktion wie die nach F i g. 2 mit zentralem biegsamen Bolzen.
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Alle dargestellten Figuren stellen Ausschnitte aus einem Umlaufrädergetriebe
nach dem Hauptpatent dar.
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Fig. 1 zeigt eine praktisch spaltfreie Anordnung zweier benachbarter
Sonnenritzel 1, l', zwischen denen ein geringer Spalt 15 frei gelassen
ist. Dieser Spalt ist in der dargestellten Größe jedoch nicht notwendig.
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Mit 20 ist das Maschinenteil bezeichnet, das entweder zur nächsten
Getriebestufe oder aber zur antreibenden oder anzutreibenden Maschine gehört. Zwischen
diesem Teil und der Hülse 19 ist eine Anzahl von umfangsverteilten Kugeln
23 spielfrei eingesetzt. Die Kugelhalterungen sind nicht dargestellt. i Die
Hülse 19 umschließt dann als Außenkupplungsteil die beiden Innenkupplungsteile
21 und 14.
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21 ist ein Ringkörper, der auf der Hohlwelle 25 befestigt ist, und
14 ist eine Verlängerung der Nabe des Sonnenritzels 1.
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Auch hier sind eine Anzahl umfangsverteilter Kugeln eingesetzt, und
zwar einmal zwischen dem Außenteil 19 und dem Innenteil 14 die Kugeln
18
und zum anderen -zwischen dem Außenteil 19 und dem Innenteil 21
die Kugeln 17.
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Die zentral die Sonnenritzel 1, l' durchsetzende Hohlwelle
25 weist an der einen Seite einen ringförmigen Ansatz 26 größeren Durchmessers
auf, der als Außenteil für die Kupplungsstelle des anderen Sonnenritzels
l' benutzt wird. Hier sind die Kugeln 17' eingesetzt.
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Das z. B. vom Teil 20 eingeleitete volle Drehmoment geht zu
50 Prozent über die Gelenkstelle 17
in das Sonnenritzel l' und
zu 50 Prozent über die Gelenkstelle 18 in das Sonnenritzel
1.
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Von der Gelenkstelle 17 wird also das halbe Drehmoment über
den-Innenteil 21,- die Hohlwelle 25 und den Außenteil 26 zur Gelenkstelle:17'
geleitet. Das ringförmige Innenteil 21 ist nach Art einer kurzen Verzahnung 24 auf
der Hohlwelle 25 befestigt.
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Die unterschiedlichen Zahnschrägen beider Sonnenritzel 1, l'
sind mit 16, 16' bezeichnet und entsprechend unterschiedlich schräg angedeutet.
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Der Axialschub der beiden Sonnenritzel 1, l' wird über die
äußeren biegsamen Bolzen 22, 22, die Platten 27, 27' und von dem zentralen
biegsamen Bolzen 10 aufgenommen.
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Wenn an irgendeiner Verzahnungshälfte, z. B. an einem Sonnenritzel,
einem Planeten oder dem Außenhohlrad ein Fehler durchläuft, so wird selbst bei fest
verbundenem Außenhohlrad eines der Sonnenritzel durch Verdrehung des entsprechenden
Planetenrades eine Radialverstellung des entsprechenden Sonnenritzels bewirkt. Die
Radialverstellung wird durch eine Axialbewegung der beiden Sonnenritzel aufgenommen.
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Bei schnell laufenden Getrieben ist z. B. das Außenhohlrad einstellbar
und verdrehbar befestigt, es tritt jedoch durch Masseneinwirkungen bei hohen Geschwindigkeiten
eine leichte Einstellbarkeit der Sonnenritzel zusätzlich zur Verbesserung des Laufes
auf.
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Erwähnenswert ist ferner, daß fest miteinander verbundene Sonnenritzel,
wie sie heute üblich sind, eine verhältnismäßig hohe Last zu übertragen haben, und
zwar muß das eine Sonnenritzel, z. B. 1, gleichzeitig noch das Drehmoment
für das andere Sonnenritzel l' übernehmen. Die Verdrehung des Ritzels
1
ist deshalb angenähert doppelt so groß wie die des Sonnenritzels
1'.
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Bei der Konstruktion nach der Erfindung sind wegen der reinen Seitensymmetrie
die Sonnenritzel gleich breit und eventuell breiter gestaltet, wodurch eine optimale
übertragungsfähigkeit über die Zahnbreite vorhanden ist. Von Vorteil ist ferner
die Verwendung von Kugeln als Kupplungswälzkörper bei der Konstruktion nach der
Erfindung. Die bisher -üblichen gleitenden Gelenke erzeugen bei der hohen Belastung
eine Starrheit des Systems gegen Winkelverstellungen, so daß die leichte Einstellbarkeit
darunter leidet.
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Die Wälzgelenkkupplungen beruhen auf wälzender Reibung, die ungefähr
im Verhältnis 1.- 100 kleiner ist als bei bislang gebräuchlichen Gelenken
mit gleitender Reibung, so daß das neue System leicht einstellbar ist, selbst bei
größten Laufgeschwindigkeiten. Die Wälzkörpergelenke lassen auch aus den gleichen
Gründen einen kleineren Gelenkabstand zu, wie es aus der Distanz der Gelenke
23, 18 ersichtlich ist.
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Zum anderen werden durch die Wahl unterschiedlicher Verzahnungsschrägen
an den Rädern und
eventuell auch unterschiedlicher Module Drehschwingungen
vermieden, die von einer nicht vollen Sprungüberdeckung herrühren und die durch
die vorgenannte Maßnahme ausgeglichen werden.
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Bei der Konstruktion gemäß Fig. 2 sind die zylindrischen Bohrungen
der Kugelkupplungen28, 28' und 29 schräg gebohrt, so daß bei Axialschub
die beiden Sonnenritzell, l' untereinander kraftschlüssig gehalten werden.
Bei der Konstruktion gemäß F i g. 3 sind die gleichen Kugelkupplungen vorgesehen
wie bei der F i g. 2, allerdings sind hier geradaxiale Bohrungen für die
Kugeln vorhanden. Der biegsame Bolzen 10 dient hierbei zur Axialschubaufnahme.
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Da ein Sonnenritzel, z. B. 1, das volle Drehmoment zu übertragen
hat, kann, um auf eine maximale Breite des Sonnenritzels zu kommen, dieses eine
Ritzel so in seiner Zahnschräge korrigiert werden, daß bei maximaler Last die unterschiedliche
Torsion berücksichtigt ist.
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Die erfindungsgemäße Konstruktion ist sowohl für mittelschnell laufende
Planetengetriebe mit Wälzlagern als auch für schnell laufende Planetengetriebe mit
Gleitlagem geeignet.