DE1500451A1 - Getriebe - Google Patents

Description

• G e t r i e b e Die Erfindung bezieht sich auf Getriebe und richtet sich in erster Linie auf epizyklische Getriebe insbesondere die Lagerung von Planetenzahnrädern auf Trägerng ist jedoch .auch auf andere Ausführungsformen von auf parallelen Wellen montierten Zahnradzügen anwendbar.
• Eine Schwierigkeit bei epizyklischen Getrieben besteht in der Sicherstellung der Verteilung der übertragenen Belastung zwischen jedem aus einer Vielzahl von Planetenzahnrädern. die mit dem gemeinsamen Sonnenrad und mit einem äußeren Zahnkranz in Eingriff stehen» Jede Ungenauigkeit beispielsweise beim Einarbeiten von Bohrungen in den Träger zur Aufnahme der Planetenwellen wirkt sich in einer ungleichmäßigen Verteilung der Belastung aus6 Neben einer außerordentlich genauen Bearbeitung ist es gewöhnlich wünschenswert iin achsialen Abstand angeordnete Lagerpunkte für jede Planetenwelle, d.h. Gabellager, vorzusehen, so daß der Träger körperlich groß wird und Fenster aufweist, durch welche die Planetenräder hindurch ragen. Dies begrenzt die Anzahl der Planetenräder, die verwendet werden können und kompliziert weiter die Herstellung.
• Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist die Reduzierung der notwendigen Genauigkeit beim Bearbeiten, d.h. die Vergrößerung der möglichen Toleranzen, unter Verbesserung der Gleichförmigkeit der lastenverteilung auf jedes Planetenrad des epizyklischen Getriebes. Die Erfindung ist jedoch auch für andere Ausführungsformen von Getrieben anwendbar. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Zahnrad auf einer coachsialen Welle auf einem Träger angeordnet" wobei diese Welle entgegengesetzte Endteile aufweist, die wirksam starr mit dem Zahnrad bzw. dem Träger sind, wobei ein Abstand verbleibt, so daß sich die Welle durchbiegen und damit das Getriebe eine gleichmäßige Belastung aufnehmen kann.
• Vorzugsweise wird eine röhrförmige HÜlse zwiochen dem Zahnrad und der Welle eingesetzt, wobei diese Hülse einen Bohrungsteil mit einem kleineren Durchmesser aufweist. Dieser Bohrungsteil ist mit der Vielle fest. Ein Bohrungsteil mit größerem Durchmesser dieser Hülse erzeugt einen Ringspalt um die Welleg in welchem diese sich durchbiegen kann, wobei das Zahnrad ganz um den den größeren Durchmesser aufweisenden Bohrungsteil der Hülse angeordnet ist.
• Die Theorie, auf der die vorliegende Erfindung basiert, fordert, daß , wenn die Hülse, auf welcher das Zahnrad montiert ist, mit der Welle vollständig starr istg und letztere absolut starr mit der Befestigungg beispielsweise einem Planetenträger ist, die Welle sich zwischen den zwei im Abstand befindlichen Punkten, d.h. dem Punkt, an dem die Welle die Hülse berührt" und dem Punkt, an dem sie den Träger berührt, sich durchbiegen kann. Nimmt man dann an,-daß der Widerstand gegen diese Durchbiegung an diesen Stellen gleich istg d.h. die Welle gleichmäßigen Durchmesser aufweist, und das gleiche Ilomente erzeugt werden, um die Biegung zu erzieler d.h. das.die auf das Zahnrad aufgebrachte Belastung gleiche und entgegengesetzte Momente um diese Punkte hervorruft (wobei ein Punkt in der Mitte des Zahnrades gleichen Ab- stand von diesen Punkten aufweist), dann stellt die auftretende Durchbiegung die Achsen der Wellenteile auf dentgegengesetzten Seiten dieser Punkte aus der Coach,sialität, richtet sie jedoch parallel aus. Daher wird das Zahnrad nicht verkippt, sondern als Ganzes und seitlich soweit verschoben, daß es automatisch die günstigste Stellung einnimmt, d.h. eine minimale Belastung auf das Zahnrad beim Lauf nur zwischen den beiden fest zentrierten Zahnrädern auftrittg oder bei einer Verteilung einer Last-zwischen zwei solcher Zahnräder (was der Fall ist, wenn das auf der durchbiegbaren Welle sitzende Zahn-: rad eines aus einer Vielzahl von Planetenrädern in einem epizyklischen Getriebe ist) in eine Stellung gelangt) in der' eine gleichmäßige Verteilung der Belastung erfolgt. Ist darüberhinaus irgendeine Neigung der Belastung vorhanden, sich nicht gleichmäßig über die Breite des Zahnrades zu verteilen, d.h. nicht zentralt beispielsweise infolge eines Fehlers der Schnecke, dann biegt sich die Welle derart.durchp daß dieser Fehler kompensiert wird. Dies gilt auch, wenn sowohl das Sonnenra:d als auch der Zahnkranz Fehler unterschied- Ma n-erkennt, daß die theoretischen Ideale der absoluten Starrheit in der Praxis nicht erreicht werden, daß die Starrheiten oder Steifheiten jedoch theoretisch bestimmbar sind und die Er indung sich als praktisch durchf#hrbar erweisty so lange sie in der Größe größer als die Starrheit der Wellesind. Zweckmäßig wendet man das Erfindungsprinzip auf ein leerlaufendes Zahnrad an, welches einen Teil eines Zahnradzuges eines mit parallelen Wellen ausgerüsteten Getriebes darstellt und zwar in der gleichen Weise wie bei epizyklischen Getriebeng obwohl dann, wenn das Zahnrad kein leerlaufendes Zahnrad, sondern ein angetriebenes Zahnrad ist, dies eine kontinuidr- -iiehe Änderung im Winkel-oder in der lage der Durchbiegung bei laufender Welle erforderlich macht und zu Ermüdungen der Welle ühren kann. Da es jedoch theoretisch möglich ist, daß eine Dolche Anordnung in einigen Fällen trotz der Ermüdungeschwierigi keiten vorteilhaft istg soll die Erfindung auch in der Anwendung auf eine angetriebene Zahnradwelle zu sehen sein.
• Im Falle einer angetriebenen Zahnradwelle wird die erforderliche Starrheit am befestigten Ende der Welle relativ zu dem Teil der Welle vorgeäehen, der sich durch das Zahnrad erstrecktg indem nian der Welle einen geringeren Durchmesser als dem Teil gibty welcher gelagert wird.
• Die Zeichnungen zeigen in: Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gezeichnete scheßiatische Ansicht eines epizyklischen Getriebes mit stark übertriebener Durchbiegung; Fig. 2 einen Schnitt durch ein Stirnradübersetzungegetriebe; einen Schnitt längs der linie 3-3 der Fig.2 Fig- 3' Fig. 4 eine der Fig.2 ähnliche Ansicht zur Wiedergabe eines Planetenuntersetzungegetriebes; und in Fig. 5 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht zur Wiedergabe eines Sonnenradübersetzungegetriebes mit veränderlichem Übersetzungaverhältnis, Nach Fig. lp die den Erfindungsgegenstand schematisch wiederg.#ibt, enthält das epizyklische Getriebe allgemein ein Sonnenrad 1,0, einen Zahnkranz 11 und eine Vielzahl von Planetenrädern 122 die sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem Zahnkranz in eingriff -stehen. Die Planetenräder sitzen auf Spindeln 13, die an einem Träger 14 befestigt sind. Der Effekt des Getriebes hängt davon abg ob das Sonnenrad, der Zahnkranz oder der Träger Eingang oder Ausgang sind und welches dieser drei Elemente ent-#eder dauernd oder willkürlich festgelegt ist. In jedem Fall ist Aie Mitte 15 des Planetenzahnes in Richtung gemessen j#n gleichem Abstand von den Punkten 16 und 17 entfernt, die in benen liegen, welche den Austrittspunkt der Spindel 13 vom räger bzw. dae Planetenrad enthalten, so daß die entstehenden *omente, wie im Vorhergehenden erläutert, gleich sind.
• In ähnlicher Weise verkippt das Planetenrad aus den später noch näher anzugebenden Gründen nicht, wenn es außer Flucht gerät, sondern biegt die Welle durch, wie man aus der Figur erkennt, bis jedes Planetenrad gleichmäßig belastet ist. Ermöglicht wird dies durch den Ringspalt 18. Es ist ersichtlichg daß in der Praxis die Durchbiegung vergleichweise gering ist.
• Das Planetenrad 12 kann unmittelbar -auf der Spindel 13 sitzen oderg wie aus Fig. 1 ersichtlich, auf einer Hülse 19 angeordnet sein, die dann den gewünschten Spalt 18 liefert. In diesem Falle'* ist die Hülse an der Spindel befestigt. Die Spindel ist mit Preß- oder Schrumpfsitz im Träger 14 und möglicherweise in der Hülse 19 angeordnetg jedoch kann man auch ein System von Halteklammern 20 als Vorsichtsmaßnahme gegen Beschädigungen durch ein lösen des Paßsitzes verwenden.
• Bei der praktischen, in den Figuren 2 und 3 wiedergegebenen Ausführungsform finden Stirnräder Verwendung und der Planetenträger 13 ist am stationären Gehäuse befestigt. Diese Ausführungsform gleicht im wesentlichen derjenigen nach Fig.1 und in diesem Fall erfolgt der Ei ngang über den Ring 1119 während der Ausgang die Sonnenradwelle 110 ist.
• Man erkennt, daß das dem mit der Spindel festen Ende.abgewendete Ende jeder Hülse 19 gegengebohrt und in der Nähe des Trägers angeordnet ist. In dem derart erzeugten Zwischenraum sitzt ein NO1I-Ring 121.
• Der "O"-Ring wirkt in erster Linie als Abdichtung zur Begrenzung des Austrittes von Schmiermittely aber auch zur Unterdrückung von Resonanzschwingungen.
• Da s Getriebe nach Fig.4 ist im wesentlichen demjenigen nach Flg. 3 ähnlich. Der Eingang ist das Sonnenrad 210, der Ausgang der Planetenträger 214 und das Reaktio'noglied ist der feste Ring 211. Bei diesem Getriebe finden schräg verzahnte Zahnräder Verwendung.
• Das in Fig. 5 wiedergegebene Getriebe ist wiederum denjenigen: nach den Piguren 1 --4 ähnlichg wobei ebenfalls einzelne, schräg verzahnte Zahnräder Verwendung finden. In diesem Fall ist der Zahnkranz 311 der Ausgang und der Planetenträger 314 der Eitigang. Die Sonnenwelle 310 trägt ein Paar von Sonnenrädern 3229 3239 die veränderliche Reaktionsglieder bilden und durch entsprechende Motoren 324 angetrieben werden. Jeder Motor treibt über eine 'Welle 325 an, welche in der Nabe des entsprechenden Ritzels 316 verkeilt ist, das an jedem Ende im Gehäuse gelagert ist.
• In den Fällen der Ausführungsformen nach den Figuren 2 - 5 weisen die Planetenräder 112, 212 und 312 Spalte auf, so daß sich die Spindeln 113, 213 und 3139 wie in Fig. 1 angedeutet, durchbiegen können. Man erkenntg daß Ausmaß und Richtung der Durchbiegung in jedem Falle unterschiedlich sein können.

Claims (3)

1. 2 a t e n t a n a p r ü c h e Auf einer coacheialen auf einem Träger montierten Welle angeordnetes Zahnrad, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die entgegengesetzten Endteile der Welle starr mit dem Zahnrad bzw. dem Träger ausgebildet sind" wobei ein Zwischenraum vorgesehen ist, der ein Durchbiegen der Welle er.möglichtg so daß das Zahnrad gleichmäßig unter Belastung gesetzt wird.
2. 2. Zahnrad"nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n et, daß zwischen dem Zahnrad und der Welle eine rohrförmige Hülse sitzt und diese Hülse einen Bohrungsteil mit geringerem Durchmesserg der mit der Welle fest ist, und einem Bohrungsteil mit größerem Durchmesser alafweistt der einen Ringspalt um die Welle bildet. 3. Epizyklisches Getriebe mit einem Planetenträger mit einer Vielzahl daran befestigter Spindelng wobei jede Spindel ein Planetenrad drehbar aufnimmtg das Planetenrad und die Spindel einander berühren und verhältnismäßig starr relativ zueinander in einer Lage symmetrisch auf der abgewendeten Seite des Acheialmittelpunktes des Zahnrades bezüglich der Stelle, an der die Spindel befestigt und mit dem Träger starr ist, ausgebildet und zwischen diesen Punkten im Abstand angeordnet istt so daß sich die Spindel unter gleichen Drehmomenten durchbiegty dijals Ergebnis ungleichmäßige Belastungen auf entgegengesetzte Stellen des Zahnrades aufgebracht werden, und eine durchgebogene Lage einnimmt, in der die Belastungen ausgeglichen sind.
3. Zahnräderzug bestehend aus drei konzentrischen und in Eingriff stehenden Zahnrädern, deren mittleres auf einer Spindel sitztt die sich durch das mittlere Zahnrad erstreckt und von ihm durch einen Ringspalt getrennt ist, der sich in Achsrichtung über die-ganze Länge des in Eingriff stehenden Zahnradteiles erstreckt, wobei die Spindel starr mit dem Zahnrad auf einer Seite des Teiles und am anderen Ende der Spindel starr mit einer Befestigung.verbunden ist, so daß sich die Spindellänge zwischen den Enden relativ zu den Endendurchbiegen kann-und damit das Zahnrad eine Lage einnimmtg in der es unter gleicher Belastung vom ersten und dritten Zahnrad steht.