DE1219756B - Getriebe mit gleichmaessiger Lastverteilung in beiden Drehrichtungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F 16h

Deutsche KL: 47h-6

Nummer: 1219 756

Aktenzeichen: M 45415 XII/47 h

Anmeldetag: 24. Mai 1960

Auslegetag: 23. Juni 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe mit gleichmäßiger Lastverteilung in beiden Drehrichtungen mit zwei parallel angeordneten Zwischenwellen und einem Antriebsritzel, dessen Achse außerhalb der die beiden Zwischenwellenachsen enthaltenden Ebene angeordnet ist und in einer Ebene senkrecht zur Antriebsritzelachse frei einstellbar ist.

Es sind schon Getriebe dieser Art gebaut worden, bei denen die gleichmäßige Lastverteilung durch Einbau von Torsionswellen in die Zwischenwellen erreicht wurde. Diese Konstruktionsart erfordert jedoch relativ viele Lager und ergibt große Baulängen mit entsprechend schweren Getriebegehäusen.

Es ist auch bereits ein Getriebe bekannt, bei welchem zum Aufheben des Zahnspieles das in der Ebene der beiden Zwischenwellen liegende Antriebsritzel derart gelagert ist, daß dieses mit Hilfe einer Fremdkraft senkrecht zur Ebene der beiden Zwischenwellen gedrückt wird. Das Antriebsritzel bewegt sich dabei in Richtung dieser die beiden Zwischenwellen enthaltenden Ebene so lange, bis die gewünschte Zahnberührung erreicht ist. Das Getriebe ist dann in sich verspannt, und die Zahnkräfte sind gleich groß, solange keine Leistung von dem Antriebsritzel an die Antriebswelle übertragen wird. In einer gegebenen Drehrichtung ist eine Leistungsübertragung vom Antriebsritzel auf das Antriebsrad nur über die eine Zwischenwelle möglich. Die andere Zwischenwelle kann jedoch eine Leistung nur in umgekehrter Drehrichtung übertragen. Es wird bei diesem Getriebe also immer nur von einer Zwischenwelle eine Last übertragen, während die zweite Zwischenwelle lediglich der Verspannung dient und eine Blindleistung zurück an das Antriebsritzel zu übertragen hat. Eine gleichmäßige Lastverteilung in beiden Drehrichtungen auf die Zwischenwellen ist mit dieser bekannten Anordnung nicht möglich.

Es sind ferner bereits Getriebe bekannt, bei denen das Antriebsritzel zur Aufrechterhaltung einer konstanten Zahneingriffstiefe elastisch gelagert ist, beispielsweise über eine in sich elastische Ritzelwelle oder einen elastischen Steg. Auch diese bekannten Getriebe sind nach anderen Gesichtspunkten bemessen und erlauben nicht eine gleichmäßige Lastverteilung in beiden Drehrichtungen auf die beiden Zwischenwellen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Getriebe der bezeichneten Art so zu verbessern, daß mit einfachen konstruktiven Mitteln in beiden Drehrichtungen eine gleichmäßige Lastverteilung auf die beiden Zwischenwellen erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

Getriebe mit gleichmäßiger Lastverteilung in
beiden Drehrichtungen

Anmelder:

Maag-Zahnräder & -Maschinen
Aktien-Gesellschaft,
Zürich (Schweiz)

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,
Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:

Fritz Haupt, Zürich (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 9. Juli 1959 (75 525)

löst, daß das einstellbar gelagerte Antriebsritzel in an sich bekannter Weise an dem Getriebegehäuse über gegenkrafterzeugende Einrichtungen (z. B. elastischen Steg) derart abgestützt ist, daß die aus einer vorbestimmten Last sich ergebende Zahnkraftkomponente durch diese gegenkrafterzeugenden Einrichtungen kompensiert wird. Vorzugsweise erfolgt dabei die selbsttätige Einstellung des Antriebsritzels in an sich bekannter Weise, um einen Zapfen, dessen Achse in der Ebene der Wirkungslinie der Horizontalkomponente des Zahndruckes und parallel zur Antriebswelle verläuft. Wird zur Erzeugung der Gegenkraft in an sich bekannter Weise ein elastischer Steg verwendet, so wird dieser in oder nahezu in der Ebene der Wirkungslinie der Horizontalkomponente des Zahndruckes angeordnet. Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, die Einstellbarkeit des Antriebsritzels durch Begrenzungselemente in engen einstellbaren Toleranzen einzuschränken. So können beispielsweise zur Einschränkung der Durchbiegung des elastischen Steges entsprechende Begrenzungselemente vorgesehen sein. Schließlich kann das Antriebsritzel in an sich bekannter Weise beidseitig der Verzahnung schwenkbar gelagert sein, und die Axialkraft kann von einem feststehenden Axiallager aufgenommen werden.

Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Getriebe erlaubt eine gleichmäßige Lastverteilung in beiden

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Drehrichtungen und damit eine optimale lastmäßige Ausnutzung der beiden Zwischenwellen. Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäße Getriebeausbildung einen sehr raumsparenden gedrungenen Gesamtaufbau. .

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen . an Ausführungsbeispielen näher erläutert. · ..;-

F i g. 1 zeigt einen; ^Querschnitt durch das Getriebe nach F i g. 2 längs der Linie I-I;

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Getriebe bei abgenommenem Gehäusedeckel;

Fig· 3 zeigt die verschiedenen auf die Lager des, Äntriebsritzels wirkenden Kräfte;

Fig. 4 zeigt eine Variante der Lagerung des Antriebsritzels' als Schnitt längs der Linie IV-IV nach Fig. 2, und zwar im vergrößerten'Maßstab"-gegenüber dem Schnitt nach Fig. 1, wobei teilweise auch längs- der Linie IV-IV-naGh-FIg₁-S geschnitten ist;

F i g. 5 zeigt einen Schnitt längs der Linie V-V nach Fig. 4. ..

Das Antriebsritzel 1 der Welle 18 ist beidseitig in den Lagern 2 und 3 gelagert, welche durch die Bügel 4 miteinander biege- und verdrehungssteif verbunden sind und gemeinsam auf dem Zapfen 5 schwenkbar sitzen. Der Lagersupport 6, in welchem der Zapfen S.!befestigt, ist, liegt.auf. dem Getriebegehäuse 7 auf. In; diesem Getriebegehäuse sind die beiden .Zwischenwejien 8 und 9 gelagert. Darauf angeordnet sind '"die 'Übertragungsräder 10 und 11, die mit dem AntrieBsntzel im Eingriff stehen. Auf den Zwischenwellen 8 und 9 sind ebenfalls die Übertragungsräder 12 utid 13 befestigt, die mit dem auf der Antriebswelle 15 sitzenden Abtriebsrad 14 im Eingriff stehen. Die Welle 15 ist im Getriebegehäuse 7 .und dessen Unterteil. 16 gelagert. Auf dem Getriebegehäuse .7, geschützX.durch den Gehäusedeckel 27, ist neben dem Lagersupport 6 ein weiterer Lager-^B support 17 befestigt bzw. damit kombiniert, der ein Axiallager, .z.B. ein Michell-Lager,-enthält, welches die" Welle 18 in axialer-Richtung festhält, und möglicherweise vorkommende Axialschübe' aufnehmen .kann. In diesem Axiallager kann sich die Welle 18 in radialer Richtung jedoch frei bewegen. Die Welle 18 wird vorzugsweise über eine flexible Kupplung angetrieben, die beispielsweise eine nicht dargestellte Zahnkupplung sein Jcann. Diese ist so weit beweglich, daß sie die geringfügigen .Schwenkbewegungen der Lager.2 und 3 ohne weiteres aufnehmen kann. Diese Schwenk- bzw. Einstellbewegungen sorgen selbsttätig für den Lastausgleich der- Kraftübertragung auf die .beiden Wellen 8 und'9.

Dreht das Antriebsritzel 1 in Gegenuhrzeigersinn (Fig.,3), z.B. als .Vorwärtslauf, dann wirken die Kräfte mit den. ausgezogenen Linien auf dessen Lager. Der Pfeil Z_Vi bedeutet die Zahnkraft, die das .Übertragungsrad 10 auf das Antriebsritzel 1 ausübt, der Pfeil Zy₂ die/Zahnkraft, mit der das Übertragungsrad Il auf das.Antriebsritzel 1 wirkt. Werden .die gleich groß angenommenen Zahnkräfte Z_Vl und Zy₂ bis zur Achse des Antriebsritzels 1 parallel verschoben, so kann die Resultierende Rv mit der Horizontalkomponente H und der Vertikalkomponente V ermittelt werden. Die Komponente V zeigt in Richtung der freien bzw. selbsttätigen Einstellbarkeit .des AntriebsritzelSj· also vertikal nach oben. Diese ,Richtung ist identisch mit der Richtung der Schnittjgeraden versehen der sich durch die Achsen von Antriebs- und Abtriebsrad und einer senkrecht zu dessen Achse sich erstreckenden Ebene. Um das Ausweichen der Achse des Antriebsritzels 1 in Richtung und unter Einfluß der Komponente V zu verhindern, übt die Feder 31 .einen ,ständigen der Komponente V entsprechenden Druck auf das Lager des Antriebsritzels 1 aus, also in entgegengesetzter Richtung, d. h. vertikal nach unten. Die Federkraft wird mittels Schraube 27, Mutter 28, Hülse 29 und

ίο Distanzbüchse 30 (ersichtlich in F i g. 4 und 5) auf das Getriebegehäuse 7 übertragen. Damit ist die Achse des Antriebsritzels 1 im Gleichgewicht und

.sind.die.beiden ZahndrückeZy_± und Zy₂,.wie angenommen, einander gleich, womit auch der Lastausgleich für die parallelgeschalteten Zwischenwellen 8 und 9 und für .die vorbestimmte.Last erreicht ist. Bei einer davon abweichenden Last verschiebt sich die Resultierende R_v in Richtung und Größe (strichpunktierte Resultierende R_v), da die vertikale Feder-

iäo kraft in Größe der vorbestimmten Kraftkomponente V konstant bleibt. .

Somit ist der Lastausgleich,nur bei dieser vorbe^ stimmten Last vorhanden. Hingegen zeigt die Fig. 3 an Hand der gestrichelten Linien,· daß für die entgegengesetzte Drehrichtung des Antriebsritzels 1 im Uhrzeigersinn für die gleiche vorbestimmte Last ebenfalls mit Hilfe der gleichen.Feder31 ein Lastausgleich zwischen den parallelgeschalteten Zwischenwellen 8 und 9 erreicht ist. Die auf die Achse des

3p Antriebsritzels 1 bezogenen Zahnkräfte Z^₁ und Z^₂ ergeben die Resultierenden R_R mit der vertikalen Komponente V und der horizontalen Komponente Ή. Um bei allzu starkem Abweichen von der vorbestimmten Last eine zu starke Verschiebung der Achse des Antriebsritzels 1 zu verhindern, ist zwischen der Hülse 29 und dem Lager 2, 3 bzw. dem Lager 23 und dem Getriebegehäuse 7 wenig Platz gelassen. Dadurch kann sich in diesem Fall das Lager 2, 3 oder 23 entweder auf die Hülse 29 oder das Getriebegehäuse 7 abstützen.

Eine Variante für die Schwenk- bzw. Einstellbarkeit des Antriebsritzels 1 ist in F i g. 4 und 5 dargestellt. Der Support 24 ist zusammen mit dem Steg 25 auf das Getriebegehäuse 7 geschraubt. Das Lager 23

an Stelle des Lagers 2 ist mittels Schraube 26 mit dem Steg 25 verbunden, der eine gewisse Elastizität besitzt und ein Ausschwenken in vertikaler Richtung, ähnlich wie der Zapfen 5, gestattet. Der Steg 25 liegt in der Wirkungslinie der Horizontalkomponente H.

Die Bügel 4 verbinden das Lager 3 mit einem zu diesem analogen Lager. Als Axialfixierung dient der Lagersupport 17.

Um ein zu starkes Durchbiegen des Steges 25 bei außergewöhnlichen Lasten zu verhindern, ist die

.55 Schraube 19 mit Mutter 20, Unterlagsscheibe 21 und Distanzbüchse 22 angeordnet, wodurch sich in diesem. Falle das Lager 23 auf das Getriebegehäuse 7 oder die Unterlagsscheibe 21 abstützen kann. Diese Begrenzungselemente 19, 20, 21 und 22 treten auch bei starken Laständerungen in Funktion wie die Begrenzungselemente 27, 28, 29 und 30.

Bei der gezeigten Anordnung ist der volle Lastausgleich zwischen den parallelgeschalteten Zwischenwellen 8 und 9 bei beiden Drehrichtungen und einer

.65 vorbestimmten Last des Getriebes gewährleistet, da die Komponente V für beide Drehrichtungen gleichbleibt. Für die Erreichung des Lastausgleiches genügt die freie Einstellung in der Ebene der beiden Achsen

von Antriebs- und Abtriebsrad und der Ebene senkrecht zur Achse des Antriebsrades, was mittels der gezeigten Anordnung ermöglicht ist.

Fabrikationstoleranzen haben darauf einen äußerst geringen Einfluß, da geringfügige Verschiebungen des Antriebsritzels aus der theoretischen Lage oder kleine Abweichungen der Federkraft vom Sollwert nur unbedeutende Änderungen in den Komponenten Z_Vl und Z_V2, bzw. Z_Rl und Z_R2, zur Folge haben. Darauf basiert die Gleichheit der Zahndrücke auf die beiden Übertragungsräder 10 und 11 und damit auch der Lastausgleich der beiden Zwischenwellen 8 und 9.

Die erfindungsgemäße Lösung kann sinngemäß auch angewendet werden für mehrere Antriebsritzel, wobei jedoch jedem Antriebsritzel je zwei parallelgeschaltete Zwischenwellen zugeordnet sind, die auf ein und dasselbe Abtriebsrad wirken.

Die Benennungen »horizontal« und »vertikal« wurden der Übersichtlichkeit wegen gewählt. Bei einer anderen Anordnung der Lage der Wellen zueinander gelten die sinngemäßen Bezeichnungen.

Als ebenfalls zur Problemlösung gehörend ist eine Einstellung der Achse des Antriebsritzels 1 in der genannten Richtung mittels einer Geradführung zu verstehen. Die gezeigte Einstellung mittels Schwenkung um die Achse 5 ergibt die theoretisch geforderte Richtung nur in einem Punkt. Doch ist das damit praktisch erreichte Resultat vollständig genügend, wie auch mittels des Steges 25.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Getriebe mit gleichmäßiger Lastverteilung in beiden Drehrichtungen mit zwei parallel angeordneten Zwischenwellen und einem Antriebsritzel, dessen Achse außerhalb der die beiden Zwischenwellenachsen enthaltenden Ebene angeordnet ist und in einer Ebene senkrecht zur Antriebsritzelachse frei einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das einstellbar gelagerte Antriebsritzel (1) in an sich bekannter Weise an dem Getriebegehäuse (7) über gegenkrafterzeugende Einrichtungen (z. B. elastischen Steg 25) derart abgestützt ist, daß die aus einer vorbestimmten Last sich ergebende Zahnkraftkomponente (F) durch diese gegenkrafterzeugenden Einrichtungen kompensiert wird.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Einstellung des Antriebsritzels (1) in an sich bekannter Weise um einen Zapfen (5) geschieht, dessen Achse in der Ebene der Wirkungslinie der Horizontalkomponente (H) des Zahndruckes und parallel zur Antriebswelle (18) verläuft.

3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter, die Gegenkraft erzeugender elastischer Steg (25) in oder nahezu in der Ebene der Wirkungslinie der Horizontalkomponente (H) des Zahndruckes angeordnet ist.

4. Getriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einer vorbestimmten Last entsprechende Vertikalkomponente (V) des Zahndruckes mittels einer Feder (31) kompensiert ist.

5. Getriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellbarkeit des Antriebsritzels (1) durch Begrenzungselemente (27, 28, 29, 30, 31) in engen, einstellbaren Toleranzen eingeschränkt ist.

6. Getriebe nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbiegung des elastischen Steges (25) mittels Begrenzungselementen (19, 20, 21, 22) in engen einstellbaren Toleranzen eingeschränkt ist.

7. Getriebe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel in an sich bekannter Weise beidseitig der Verzahnung schwenkbar gelagert ist und die Axialkraft von einem feststehenden Lagersupport (17) aufgenommen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 380178;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1031075;
schweizerische Patentschrift Nr. 85 773;
britische Patentschrift Nr. 633 971.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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