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Drehkraftübertragendes Werkzeug Die Erfindung bezieht sich auf ein
drehkraftübertragendes Werkzeug mit einem rinoförmigen Halter, in dem ein Rotor
drehbar angeordnet ist, der Eingangs- und Aussangswellen und ein Planetengetriebe
umfaßt, das so konstruiert ist, daß es die auf die Eingangswelle ausgeübte Kraft
an der Ausgangswelle vervielfacht. Der Halter umfaßt ein inneres RinOzahnrad,und
der Rotor ist mit kreisförmigen Endplatten versehen, die in kreisförmige Endlager
in dem Halter eingreifen, um den Rotor und das Getriebe in konzentrischer Beziehung
zu dem Ring zahnrad zu halten. Wenn bei dieser Konstruktion die Belastung erhöht
wird, nimmt der Seitendruck zwischen den Endplatten und dem Halter beträchtlich
zu und verringert dadurch die Ausgangsleistung.
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Das Hauptziel der Erfindung besteht darin, die oben erwähnte Konstruktion
derart zu verbessern, daß die Einwirkung der Belastung und der Reibung zwischen
den Einzelteilen
verringert wird, so daß in wesentlichen über den
gesamten Jelastunsbereich des Werkzeuges dieselbe Leistung erzielbar ist. Das wird
erreicht durch Schaffang einer rollenden Bertihrung zwischen allen Einzelteilen
des Werkzeuges, die Berührung miteinander aufweisen und die während der Übertragung
der auf di-e Eingangswelle ausgeübten Kraft auf die Ausgangswelle relativ zueinander
bewegt werden.
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In der gezeigten Ausführung weist das Werkzeug einen Halter auf, der
ein inneres Ringzahnrad umfaßt, das ringförmig angeordnete, axial gerichtete Zähne
und parallel im Abstand voneinander angeordnete ebene Flächen rechtwinklig zu den
Zähnen aufweist. Eine Lagerplatte ist in Drehberahrunu mit Weder der Flächen des
Halters angeordnet, wobei eine der Platten eine an ihr befestigte erste Welle trägt,
deren Achse mit der Mitte es Ringzahnrades zusammenfällt, währnd die innere Platte
ein Lager aufweist, das konzentrisch zur Achse des Ringzahnrades offen ist. Eine
zweite Welle ist in der Lageröffnung elagert, wobei sich ein eil außerhalb der Au3enseite
der Platte und ein anderer Teil sich in den Raum zwischen den Platten erstreckt
und ein fest angeordnetes Zentralrad mit kleinerem Durchmesser als das Ringzahnrad
trägt.
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Eine Vielzahl von Planetenrädern sind auf zwischen den Lagerplatten
gelagerten Lagerzapfen um die zweite Welle herum in Eingriff mit dem Zentralrad
und mit den Ringzahnrad angeordnet, und es sind Mittel vorgesehen, die die Platten
aneinander befestigen, so daß diese und die dazwischen gelagerten Zahnräder einen
Rotor bilden, der in dem Halter drehbar getragen wird. Ringförmige Drucklager sind
zwischen den Flächen des Halters und den Lagerplatten
angeordnet
sind umfassen jeweils eie Vielzahl von radial und in Umfangsrichtung im Abstand
voneinander angeordneten Nadellagern, die eine rollende Berührung zwischen den Platten
und den Flächen des halters herstellen. Jede der Platten enthält kreisförmig angeordne
te Lageröffnungen, die die Achse der Wellen umgeben und in denen die Enden der Lagerzapfen
angeordnet sind, auf denen die Planetenräder befestigt sind, und jede Lageröffnung
enthält eine Nadellageranordnung, um die Enden der Zapfen aufzunehmen.
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Die Erfindung wird nachf olgend an Hand der Zeichnung beschrieben.
Darin zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht des Werkzeuges; Fig. 2 eine Teiloberansicht
des Werkzeuges; Fig. 3 eine Seitenansicht des Werkzeugs, wobei die Einzelteile axial
voneinander getrennt und teilweise im Schnitt dargestellt sind; FizO 4 einen horizontalen
Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3; Figo 5 einen Teilschnitt durch eine zylindrische
Lageranordnung, die zum Tragen der Enden der Lagerzapfen verwendet wird, auf denen
die Planetenräder befestigt sind; Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie 6-6 in
Fig 5;
Figo 7 eine Teiloberansicht der ringförmigen Lageranordnungen,
die zum Tragen der Lagerplatten in rollender Berührung mit dem Halter verwendet
werden; Fig. 8 einen diametralen Teilschnitt in größerem Maßstab, der die rollende
Beruhrung zwischen einer der Lagerplatten und dem Halter mit einem Dichtungsring
zeigt, und Fige 9 einen diametralen Teilschnitt, der das ohne Rollendrucklager konstruierte
Lager zeigt.
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Gemaß Figo 1 bis 3 weist das Werkzeug einen Halter 10 auf, der mit
einem radial gerichteten Handgriff 12, einer Eingangswelle 14, einer Ausgangswelle
16 und einem Getriebe 18 versehen ist, um die Drehung der Eingangswelle 14 auf die
Ausgangswelle 16, vervielfacht durch das verwendete Übersetzungsverhältnis, zu übertragen.
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Der Halter 10 hat ringförmige Gestalt und weist innen ein Ringzahnrad
20 (Fig. 4)'auf, das eine Vielzahl von kreisförmig angeordneten, axial gerichteten
Zähnen 22 enthält, die im wesentlichen in ihrer Iange der Dicke des Halters entsprechen.
Die gegenüberliegenden Flächen 24 des Halters sind eben, parallel zueinander und
von ringförmiger Gestalt und bilden glatte, im wesentlichen reibungslose Lagerflächen.
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Ein Paar End- oder Lagerplatten 26 und 28 mit kreisförmiger Gestalt
und im wesentlichen kegelstumpfförmigem Querschnitt sind auf dem Halter in konzentrischer
Beziehung
zur Achse des Ringzahnrades angeordnet. Diese Lagerplatten
haben ebene Flächen 30 bzw. 32, die den Flächen 24 des Halters gegenüberliegen.
Die Welle 14 ist an der Kitte der Lagerplatte 28 befestigt, wobei ihre Achse mit
der Mitte des Ringzahnrades übereinstimmt, und weist einen Abschnitt 34 mit nicht
kreisförmiger Gestalt auf, um einen Schraubenschlüssel oder eine andere Vorrichtung
auf zunehmen, mit der eine Drehkraft aufgebracht werden kann. Die Lagerplatte 28
enthält eine mittlere Lageröffnung 36, in der die Welle 16 drehbar angeordnet ist.
Das äußere Ende der Welle 16 eist eine nicht kreisförmige Muffe 40 auf. Das innere
Ende der Welle 16 erstreckt sich innen zwischen den Platten 26 und 28 axial durch
das Ringzahnrad hindurch und weist an seinem Ende einen Lagerzapfen 44 mit verringertem
Durchmesser auf, der drehbar in einer Lagerbohrung 46 aufgenommen ist, die in der
Mitte der Innenseite der Lagerplatte 26 vorgesehen ist.
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Ein Zentralrad 48 mit kleinerem Durchmesser als das Ringzahnrad ist
an dem Teil der Welle 16, der zwischen den Lagerplatten liegt, befestigt (in der
dargestellten Ausführung fest angeformt), und um dieses Zahnrad herum sind Planetenräder
50 mit einem solchen Durchmesser angeordnet, daß sie mit dem Zentralrad 48 und dem
Ringzahnrad 20 in Eingriff stehen. Die Planetenräder, von denen vier gezeigt sind,
sind auf Lagerzapfen 52 befestigt, deren entgegengesetzte Enden in Lagerbohrungen
54 (Fig. 5) in den Lagerplatten 26 und 28 aufgenommen sind.
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Vorzugsweise haben die Lagerbohrungen 54 einen größeren Durchmesser
als die Enden der Lagerzapfen 52, und in Jeder
Bohrung ist eine
Lageranordnung vorgesehen, die einen Käfig 56 von zylindrischer Gestalt aufweist,
der in die Lagerbohrung eingesetzt ist und eine Vielzahl von Nadeln 58 zur rollenden
Berührung mit den Enden des dort eingesetzten Lagerzapfens trägt.
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Ringförmige Drucklager 60 (Fig. 7) sind zwischen den Lagerplatten
26 und 28 und den ringförmigen Lagerflächen 24 des Halters angeordnet, und jedes
Drucklager 60 weist einen Käfig 62 auf, der eine Vielzahl von radial gerichteten
Nadeln 64 in rollender Beruhrung mit den Oberflächen der Lagerplatten und des alters
trägt. imine ringförmige Aussparung 60a ist in jeder der Platten 26 und 28 vorgesehen,
um die Außenseiten der Käfige 62 aufzunehmen und sie in konzentrischer Beziehung
zu den Lager flächen 24 zu halten. Vorzugsvleise ist ein O-Ring 66 (Fig. 8) aus
elastischen Material um jedes Lager 60 herum angeordnet, um in dem Werkzeug verwendetes
Schmiermittel festzuhalten. Wahlweise, aber nicht notwendigerweise, kann eine Ringnut
66a in jeder der Platten 26 und 28 vorgesehen werden, um den O-Ring 66 aufzunehmen
und in seiner Lage festzuhalten. Druckscheiben 68 (Fig. 3) sind in der Nähe der
Enden jedes der Lagerzapfen zwischen den Enden der Planetenräder und den Lagerplatten
angeordnet.
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Die Lagerplatten 26 und 28 sind aneinander mittels Schrauben 70 (Fig.
2 und 4) derart befestigt, daß sie und die zwischen ihnen angeordneten Zahnräder
sich als eine Einheit mit dem Halter drehen. Um ein Klemmen zu verhindern, sind
Abstands elemente 72 auf den Lagerplatten 28 vorgesehen, die durch Berührung mit
der Lagerplatte 26 die Platten in vorherbestimmtem Abstand haltens
Bei
dieser Konstruktion wird seitlicher Druck zwischen dem Halter und dem Rotor einfach
durch rollende Bertihrung zwischen den beiden am Teilkreis des Ringzahnrades aufgenommen.
Die smmetrische Anordnung der Planetenräder und des Ringzahnrades schafft ein selbstzentrierendes
System, das die aufgebrachte Belastung verteilt, die Reibung zwischen den miteinander
in Berührung stelenden Einzelteilen verringert und auch jeglichen Aufbau von Reibung
vermindert, wenn die Belastung steigt. Die Drucklager zwischen den Endplatten und
dem Halter und die Rollenlager an den Enden der Lagerzapfen, auf denen die Planetenräder
befestigt sind, verringern zusätzlich die Reibungsverluste zwischen den Endplatten
und den Flächen des Halters und die Reibungsverluste zwischen den Enden der Lagerzapfen
und den Endplatten infolge der Kräftepaare in den Achsen der Eingangs- und Ausgangswellen.
Die gesamte Wirkung der oben erwähnten Konstruktion besteht darin, eine Wirksamkeit
von annähernd 97 bis 98 %.
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zu schaffen.
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Wie es in Fig. 8 gezeigt ist, liegt es im Bereich der Erfindung, das
Yrkzeug ohne die Drucklager zwischen den Endplatten und dem Halter und ohne die
Lager an den Enden der Lagerzapfen herzustellen, die die Planetenräder tragen. Ein
derartiges Werkzeug weist die hauptsächliche Verbesserung in der Konstruktion auf,
wie sie in Fige 1 bis 7 dargestellt ist, nämlich den rollenden Eingriff zwischen
den Planetenrädern und dem Ringzahnrad, und schafft auf diese Weise ein Werkzeug,
das im wesentlichen frei von Reibung ist, die sich infolge von exzentrischen und/oder
hohen Belastungen aufbaut, das aber weniger teuer in der Herstellung ist.
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In beiden Ausführungsformen verringert die Ausschaltung der Lagerabstützung
des Rotors in dem Halter das Gesamtgewicht des Werkzeugs um annähernd 1,5 kg, und
die verbesserte Form des Werl;zeugs, die durch die Gestaltung des Umfangsrandes
des halters und durch Neigung des Randes der Endplatten, so daß sie sich der Gestalt
des Halters angleichen, erzielt wird, ermöglicht die Verwendung des Werkzeuges an
engen Stellen, die bisher nicht erreicht werden konnten.