DE1223649B - Zweiweggetriebe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Flöh

Deutsche KL: 47h-6

1223 649
S69229XII/47h
4. Juli 1960
25. August 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zweiweggetriebe zum Kuppeln einer Antriebswelle mit einer Arbeitsmaschine. Bei einem solchen Zweiweggetriebe wird die Leistung mittels zweier, horizontaler Zwischenwellen, von denen jede über ein gemeinsames Ritzel durch die Antriebswelle angetrieben wird und ein insbesondere pfeilverzahntes Ritzel trägt, das mit einem zwischen den Ritzeln angebrachten und mittels einer Welle mit der getriebenen Maschine verbundenen Zahnrad kämmt, übertragen.

Wenn mittels eines Zahnradgetriebes eine Leistung übertragen werden soll, die eine gewisse Größe übersteigt, dann hat es sich als zweckdienlich erwiesen, das Getriebe als ein Zweiweggetriebe auszubilden, da dadurch die entstehenden Zahndrücke halbiert werden. Eine Voraussetzung für das einwandfreie Arbeiten eines solchen Zweiweggetriebes ist aber, daß sich die Last auf die beiden Zwischenwellen gleichmäßig verteilt, und es müssen daher Maßnahmen ergriffen werden, die bewirken, daß diese Voraussetzung bestmöglich erfüllt wird.

Eine ungleichmäßige Belastung innerhalb des Getriebes führt zu einem unregelmäßigen Lauf und läßt unter Umständen erhebliche Schwingungen auftreten, die zu schweren Schäden führen können und zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Arbeitsweise führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Zweiweggetriebe durch entsprechende konstruktive Maßnahmen unerwünschte Schwingungen der getriebenen Welle, die mit der Arbeitsmaschine verbunden ist, zu verhüten und einen ruhigen Lauf des Getriebes zu sichern, und insbesondere die unvermeidlichen Querschwingoingen der Welle nicht einfach mit Gewalt zu unterdrücken, sondern solche Schwingungen nachgiebig zu dämpfen.

Die Erfindung ist insbesondere anwendbar zum Antrieb von großen Mühlen in der Zementindustrie und verwandten Industrien, wo es sich darum handelt, die Leistung eines Elektromotors auf große Drehtrommeln zu übertragen, jedoch ist ihre Anwendungsmöglichkeit keinesfalls auf dieses Spezialgebiet beschränkt. Die Erfindung kann vielmehr überall dort vorteilhaft angewandt werden, wo eine schnelllaufende Antriebsmaschine eine schwere Arbeitsmaschine mit kleineren Tourenzahlen antreiben soll.

Die Erfindung geht aus von einem Zweiweggetriebe zum Kuppeln einer Antriebswelle mit einer Arbeitsmaschine mittels zweier horizontaler Zwischenwellen, von denen jede über ein gemeinsames Ritzel durch die Antriebswelle angetrieben wird und ein insbesondere pfeilverzahntes Ritzel trägt, das mit Zweiweggetriebe

Anmelder:

F. L. Smidth & Co. A/S, Kopenhagen-Valby

Vertreter:

Dr.-Ing. A. van der Werth, Patentanwalt,

Hamburg-Harburg, Wilstorfer Str. 32

Als Erfinder benannt:

Kaj Henning Mansachs, Kopenhagen-Valby

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 6. Juli 1959 (23 145)

einem zwischen den Ritzeln angebrachten und mittels einer elastisch gelagerten Welle mit der getriebenen Maschine verbundenen Zahnrad kämmt, wobei dieses radial bewegliche Zahnrad nachgiebig mit seiner Welle und letztere nachgiebig mit der Welle der getriebenen Maschine verbunden ist, so daß keine Biegebeanspruchungen zwischen Zahnrad und Welle der getriebenen Maschine übertragen werden, indem das Gewicht des Zahnrades und seiner Welle an einem Ende letzterer von den Lagern der getriebenen Maschine getragen wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Welle mit dem Zahnrad an dem anderen Wellenende mittels eines vertikal beweglichen, federnd aufgehängten, gleitschuhähnlichen Unterstützungsorgans getragen wird und daß zwei horizontal wirkende, eine zahnlose Umfangsbahn des Zahnrades angreifende Führungsorgane vorgesehen sind, die das Zahnrad stets in der Lage zu halten bestrebt sind, in der die Zahndrücke zwischen dem Zahnrad und den Ritzeln gleich groß sind.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung soll jedes der zwei horizontal wirkenden Führungsorgane als ein Ring ausgebildet sein, der eine unverzahnte, vorzugsweise in der Mitte angeordnete zylindrische Fläche des zugehörigen Ritzels lose umschließt und einen genügend großen äußeren Durchmesser hat, um die zahnlose Umfangsbahn des Zahnrades berühren zu können.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist das gleitschuhähnliche Unterstützungsorgan in an sich bekannter Weise mittels Spannbolzen aufgehängt, die sein Gewicht elastisch tragen, durch je eine Öffnung in einem obenliegenden Tragteil unter Wahrung eines

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Spielraumes hindurchgeführt sind und an ihren freien Enden eine Mutter tragen, die nachgiebig vorzugsweise durch Scheibenfedern unterstützt ist. Die Mutter kann auch dadurch nachgiebig unterstützt sein, daß der Tragteil aus einer oder mehreren Blattfedern besteht.

Aus der deutschen Patentschrift 549 517 ist ein Zahnrädergetriebe mit zwei seitlich, symmetrisch zur treibenden Welle angeordneten Zwischenwellen, bei denen das treibende Ritzel oder dessen Zahnkranz oder auch das getriebene Rad senkrecht zu einer Ebene durch die Mittellinie der Zwischenwellen verschiebbar angeordnet sind, bekannt, wobei gegeneinander anliegende zylindrische Stützflächen neben den eingreifenden Zähnen an dem verschiebbaren Rad oder dessen verschiebbaren Zahnkranz und an den auf den Zwischenwellen sitzenden Zahnrädern verwendet werden. Das erfindungsgemäße Getriebe hat mit diesem bekannten Getriebe gemeinsam, daß die Lastverteilung dadurch erzielt wird, daß das Abtriebszahnrad schwebend angeordnet ist, so daß es Bewegungen ausführen kann, die dazu dienen, eine gleichmäßige Lastverteilung zu bewirken. Bei diesem bekannten Getriebe befinden sich zu beiden Seiten des Abtriebsritzels zylindrisch abgedrehte Laufringe, welche auf entsprechenden Laufringen der beiden Ritzel der Zwischenwellen abrollen, was zur Folge hat, daß der Zahnkranz des Abtriebsrades stets im gleichen Abstand von den Mittellinien der Zwischenwellen gehalten wird. Diese bekannte Konstruktion ist jedoch mit gewissen Mangeln behaftet, die unter anderem Temperaturunterschieden zugeschrieben werden können, die einen großen Einfluß auf den Lauf eines Getriebes haben. Wenn ein Getriebe in Gang gesetzt wird, ist es nämlich kalt, und es erwärmt sich dann während des Betriebes, so daß sich die Räder und die Laufringe ausdehnen. Falls die letzteren für den warmen Betriebszustand ausgelegt sind, werden sie sich im kalten Zustand nicht an beiden Seiten gegenseitig berühren, so daß das schwebende Abtriebsrad unkontrollierte, seitliche Schwingungen ausführen kann. Falls dagegen die Laufringe für den kalten Anlaufzustand ausgelegt sind, entstehen in warmem Zustand starke Drücke an den Berührungspunkten zwischen den Laufringen, wodurch Klemmungen und Reibungen entstehen, die ein schädliches Rütteln des Getriebes zur Folge haben.

Außer von Temperaturunterschieden herrührenden Mangeln müssen ferner Bewegungen in der Radialebene, des Abtriebsrades berücksichtigt werden, die auf Ungenauigkeiten in der Konstruktion des Getriebes zurückzuführen sind und zu Querbewegungen oder Vibrationen Anlaß geben.

Die geschilderten Bewegungen können immer in vertikale und horizontale Komponenten zerlegt werden. Die vertikale Gesamtkomponente wird dazu ausgenutzt, den Zahndruckausgleich auszuführen. Das Auftreten der horizontalen (d. h. der seitlichen) Bewegungen darf jedoch nicht verhindert werden, wie dies gemäß der Konstruktion der deutschen Patentschrift 549 517 geschieht, denn dann entsteht ein Rütteln des ganzen Getriebes. Erfindungsgemäß werden daher die seitlichen Bewegungen zwar zugelassen, aber sie werden mittels der beiden horizontal wirkenden Führungsorgane innerhalb gewisser Grenzen gehalten, indem die Führungsorgane stets bestrebt sind, das Zahnrad in der Lage zu halten, in der die Zahndrücke zwischen dem Abtriebsrad und den Ritzeln gleich groß sind. Die vorzugsweise als lose Ringe ausgebildeten Führungsorgane lösen dabei gleichzeitig in hervorragender Weise die Aufgäbe, die darin besteht, ein zu tiefes Ineinandergreifen der Zähne zv.

verhindern, da diese erfindungsgemäßen Ringe irr. Gegensatz zu den Laufringen gemäß der bekannten Konstruktion selbst in der Lage sind, Bewegungen auszuführen, so daß sie ungeachtet des augenblicklichen Betriebszustandes den richtigen Zahneingrifl

ίο gewährleisten.

In dem erfindungsgemäßen Getriebe betragen die maximalen Amplituden der Querschwingungen dei Welle des Abtriebsrades ± 5 bis 10 μ, was insbesonders der erfindungsgmäßen Konstruktion zuzuschreiben ist.

Aus derUSA.-Patentschrift 1 357 674 ist ein Zweiweggetriebe bekanntgeworden, bei welchem die Abtriebswelle jedoch nicht frei beweglich ist, sondern in zwei festen Lagern gehalten wird, die das Gewicht der Abtriebswelle und des darauf montierten Getrieberades tragen. In diesem bekannten Getriebe sind zwei Zahnkränze mit innerer und äußerer Verzahnung vorgesehen, die von festen Lagerringen getragen werden, die durch ein Gestänge mit einem hydraulisehen Mechanismus verbunden sind. Diese doppelt verzahnten Zahnkränze entsprechen jedoch nicht den erfindungsgemäßen Führungsorganen, da sie in dem bekannten Getriebe zur Kraftübertragung dienen und als Führungsorgane überhaupt nicht zur Wirkung kommen können, da sie nicht wie die erfindungsgemäßen Ringe frei beweglich sind, sondern mittels eines Stangensystems untereinander zwangläufig geführt werden.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Getriebe in Draufsicht, Fig. 2 einen Schnitt nach LinieII-II der Fig. 1, F i g. 3 ein Unterstützungsorgan für die elastisch gelagerte Welle und

F i g. 4 das Unterstützungsorgan in abgewandelter Ausführungsform.

In F i g. 1 ist das Gehäuse des Getriebes durch eine einfache Linie 1 schematisch wiedergegeben. Die Lager der Getrieberäder sind ebenfalls schematisch dargestellt. Die Antriebswelle des Getriebes ist mit 2 bezeichnet; das Getriebe kann mittels einer an dem Ende der Welle 2 vorgesehenen Kupplungshälfte 3 mit einer Antriebsmaschine, z. B. mit einem Elektromotor, gekuppelt werden, der eine der Kupplungshälfte 4 entsprechende Kupplungshälfte haben muß. Die Abtriebswelle des Getriebes ist mit 4 bezeichnet; an ihrem Ende ist eine einen Teil einer sogenannten »Membran-Kupplung« bildende Membran 5 vorgesehen, mittels welcher das Getriebe mit der Arbeitsmaschine verbunden werden kann. Die Arbeitsmaschine selbst ist nicht gezeigt; nur der Endteil ihrer Welle 7 mit der Kupplungshälfte 6, die mit der Membran 5 zusammenarbeitet, ist gezeigt.

Die Antriebswelle 2 wird von den Lagern 8 und 9 getragen, von denen eines als Drucklager ausgebildet ist und an seinem Ende ein Ritzel 10 mit einfacher Schraubenverzahnung aufweist. Das Ritzel 10 kämmt mit zwei übereinstimmenden, symmetrisch gelagerten Getrieberädern 11' und 11" mit entsprechender Schraubenverzahnung. Jedes dieser beiden Getrieberäder wird von einer Zwischenwelle 12' bzw. 12" getragen, die in den Lagern 13' und 14' bzw. 13"

und 14" gelagert ist, von welchen die Lager 13' und 13" als Drucklager ausgebildet sind. Jede der Zwischenwellen 12', 12" trägt nicht nur das Getrieberad 11' bzw. 11", sondern auch ein Ritzel 15' bzw. 15", das jeweils in zwei Bahnen 15 a', 15 b' bzw. 15 a", ISb" mit Pfeilverzahnung aufgeteilt ist. Zwischen den beiden Bahnen eines jeden Ritzels liegt eine eingedrehte zahnlose zylindrische Strecke 15 c' bzw.

15 c" (s. die untere Hälfte der F i g. 1 sowie 2).
Die Ritzel 15' und 15" greifen in ein gemeinsames, elastisch angeordnetes Zahnrad 16 ein. Die Bahn dieses Rades ist ebenfalls in zwei mit 16 a und

16 & bezeichneten Bahnen mit Pfeilverzahnung entsprechend der Verzahnung der Ritzel aufgeteilt. Dieses Getrieberad hat ebenfalls eine eingedrehte zahnlose Umfangsbahnl6c. An der Innenseite des Zahnrades 16 ist in der mittigen Radialebene desselben eine Rippe 17 vorgesehen, an deren Innenseite eine aus einer Anzahl von kreisförmigen flexiblen Stahlplatten bestehende Membran 18 mittels zahlreicher, gleichmäßig verteilter, nicht dargestellter Bolzen befestigt ist. Die langsam umlaufende Abtriebswelle 4 ist mittels eines Flansches 18 α mit der Mitte der Membran durch nicht gezeigte Bolzen kraftschlüssig verbunden. Auf diese Weise wird eine äußerst flexible Verbindung zwischen dem Zahnrad 16 und der Abtriebswelle 4 erreicht. Nahe dem Zahnrad 16 besitzt die Abtriebswelle einen Bund 19. Die zahnlosen Kreisbahnen 15 c' und 15 c" der Ritzel 15' und 15" werden durch je einen Ring 20' bzw. 20" umschlossen; der Innendurchmesser jedes dieser Ringe ist größer als der Außendurchmesser der zahnlosen Strecke.

Die Ringe 20' und 20" gehen am deutlichsten aus Fig. 2 hervor, in der der Flansch 18a in der Mitte der Membran gezeichnet und ein Schnitt durch die zahnlose Umfangsbahnlöc des Zahnrades 16 gelegt ist. In derselben Figur ist auch ein durch die zahnlosen Strecken 15 c' und 15 c" der Ritzel 15' und 15" gelegter Schnitt eingezeichnet. Wie ersichtlich, umgeben die Ringe 20' und 20" die zahnlosen Strecken der Ritzel und berühren sie in den Punkten x' und x" sowie zugleich die zahnlose Umfangsbahn 16 c des Zahnrades 16 in den Punkten y' und y". Infolge der Schwerkraft üben die Ringe daher auf die Zwischenwellen 12' und 12" in den Punkten x' und x" einen gegen die Achse der Wellen und auf das Zahnrad 16 in den Punkten y' und y" einen gegen seine Achse gerichteten Druck aus. Die Drücke in / und y" sind zugleich bestrebt, das Zahnrad 16 im gleichen Abstand von jeder der beiden Zwischenwellen zu halten. Andererseits erlauben die Ringe 20' und 20" dem Zahnrad 16, sich zwischen den beiden Zwischenwellen bis in die Stellung zu bewegen, in der zugleich der jeweils günstigste Eingriff mit den Ritzeln gegeben ist.

F i g. 3 veranschaulicht ein Unterstützungsorgan für das elastisch gelagerte Zahnrad 16, wobei die Abtriebswelle 4 im Querschnitt gezeigt ist. Unter dem Bund 19 dieser Welle ist ein Gleitschuh 21 vorgesehen, dessen Oberfläche sich der Krümmung des Bundes 19 anpaßt. An seinen Enden besitzt der Gleitschuh Zapfen 22' und 22", die in entsprechende Durchbrüche in den Spannbolzen 23' und 23" hineinragen, mittels welcher der Gleitschuh schwenkbar aufgehängt ist; die durch kleine Kreise veranschaulichten Splinte verhindern das Herausgleiten der Zapfen aus den Durchbrüchen. Obgleich die größte Bewegungsamplitude dieses gleitschuhähnlichen Unterstützungsorgans in der vertikalen Ebene liegt, ist es gerade ein Vorteil dieser Konstruktion, daß dieses Unterstützungsorgan auch in anderen Richtungen etwas beweglich ist, um ausgleichen zu können.

Die eben erläuterten Bestandteile sind in einem einen Teil des Gesamtgehäuses 1 bildenden kastenförmigen Gehäuse 25 untergebracht. Dieses Gehäuse 25 ist an seinem oberen Teil offen und an beiden

ίο Seiten durch Wandungen 24' und 24" und an den beiden anderen Seiten durch niedrige Wandungen 26 begrenzt, über welchen die Welle 4 verläuft. Das Gehäuse 25 ist bis zur Höhe der oberen Ränder der Wandungen 26 mit Öl gefüllt. Demgemäß wird zwisehen den Teilen 19 und 21 ein Schmierölfilm aufrechterhalten. Über dem Gehäuse ist ein Tragteil 27 mit Öffnungen 28' und 28" (von denen die letztgenannte in den Zeichnungen nicht sichtbar ist) vorgesehen, durch welche Spannbolzen 23' und 23"

zo unter Wahrung reichlicher Zwischenräume hindurchgeführt werden können. Diese Spannbolzen erstrekken sich durch die mittige Aushöhlung jedes der beiden Stapel der Scheibenfedern 29' und 29" und dann durch die jeweilige Unterlegscheibe 30' bzw. 30" hindurch. Auf das obere Ende jedes der beiden Bolzen ist eine Endmutter 31' bzw. 31" aufgeschraubt.

Durch Anziehen oder Lockern der Muttern ist es beim stillstehenden Getriebe jederzeit möglich, das Zahnrad 16 in einen genauen Eingriff mit den Ritzein 15' und 15", d. h. in die Stellung zu bringen, in der die Flanken der beiden Seiten des Zahnrades in Berührung mit den Flanken der beiden Ritzel sind. Während dieser Einstellung wird das Zahnrad 16 mittig zwischen den beiden Ritzeln durch die Ringe 20' und 20" gehalten.

Im Betriebszustand des Getriebes ist die Abtriebswelle 4 imstande, sich heraus- und herunterzubewegen. Die Scheibenfedern sorgen ohne jeglichen unangemessenen Zwang für eine geeignete Dämpfung dieser Bewegungen. Infolge der besonderen, eben erläuterten Aufhängungsart sind jedoch auch seitliche Bewegungen möglich.

F i g. 4 zeigt eine andere Ausbildung des Unterstützungsorgans. Die Scheibenfedern nach F i g. 3 sind hier durch eine Blattfeder 32 ersetzt, welche aus einzelnen Lamellen bestehen kann. Die Blattfeder wird von zwei am Gehäuse 1 befestigten Ständern 33' und 33" getragen. Zwischen jedem der Ständer 33' und 33" und der Blattfeder 32 ist ein Verbindungsglied 34' bzw. 34" zwischengefügt, das derart konstruiert ist, daß die Übertragung von in der Blattfeder auftretenden Biegungsmomenten und normalen Kräften auf die Ständer im wesentlichen unterbunden wird.

Die Abtriebswelle 4 ist also nicht in stationären Lagern abgestützt, sondern wird an ihrem einen Ende von der Arbeitsmaschine durch eine elastische Verbindung getragen, während sie mit ihrem anderen, das Zahnrad 16 durch eine elastische Verbindung tragenden Ende durch ein elastisch aufgehängtes Unterstützungsorgan abgestützt wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Zweiweggetriebe zum Kuppeln einer Antriebswelle mit einer Arbeitsmaschine mittels zweier horizontaler Zwischenwellen, von denen jede über ein gemeinsames Ritzel durch die An-

triebswelle angetrieben wird und ein insbesondere pfeilverzahntes Ritzel trägt, das mit einem zwischen den Ritzeln angebrachten und mittels einer elastisch gelagerten Welle mit der getriebenen Maschine verbundenen Zahnrad kämmt, wobei dieses radial bewegliche Zahnrad nachgiebig mit seiner Welle und letztere nachgiebig mit der Welle der getriebenen Maschine verbunden ist, so daß keine Biegebeanspruchungen zwischen Zahnrad und Welle der getriebenen Maschine übertragen werden, indem das Gewicht des Zahnrades und seiner Welle an einem Ende letzterer von den Lagern der getriebenen Maschine getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (4) mit dem Zahnrad (16) an dem anderen Wellenende mittels eines vertikal beweglichen, federnd aufgehängten, gleitschuhähnlichen Unterstützungsorgans (21) getragen wird, und daß zwei horizontal wirkende, eine zahnlose Umfangsbahn (16 c) des Zahnrades angreifende Führungsorgane (20', 20") vorgesehen sind, die das Zahnrad (16) stets in der Lage zu halten bestrebt sind, in der die Zahndrücke zwischen dem Zahnrad und den Ritzeln (15', 15") gleich groß sind.

2. Zweiweggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der zwei horizontal wirkenden Führungsorgane (20', 20") als ein loser Ring von erheblich größerem Durchmesser als das Ritzel ausgebildet ist, der eine unverzahnte vorzugsweise in der Mitte angeordnete zylindrische Fläche (15 c', 15 c") des zugehörigen Ritzels (15', 15") umschließt und die zahnlose Umfangsbahn (16 c) des Zahnrades (16) berührt.

3. Zweiweggetriebe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschuh (21) in an sich bekannter Weise mittels Spannbolzen (23', 23") aufgehängt ist, die sein Gewicht elastisch tragen, durch je eine Öffnung (28' bzw. 28"); in einem obenliegenden Tragteil (27) unter Wahrung eines Spielraumes hindurchgeführt sind und an ihren freien Enden eine Mutter (3Γ, 31") tragen, die nachgiebig vorzugsweise durch Scheibenfedern (29', 29") unterstützt ist.

4. Zweiweggetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (31', 31") dadurch nachgiebig unterstützt ist, daß der Tragteil (27) aus einer oder mehreren Blattfedern besteht (Fig. 4).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 236 736, 240 016,
517, 593161, 888 640;

deutsche Auslegeschrift Nr. 1031075;
britische Patentschrift Nr. 560 273;
USA.-Patentschriften Nr. 1357 674, 1792049.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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