DE1949934C - Übertragungsvorrichtung fur Umlauf getriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Übertragungs- len auf Grund einer größeren Exzentrizität des Zahnvorrichtung für Umlaufgetriebe mit exzentrisch zu- rades im Durchmesser unstatthaft groß werden einander versetzten Ühertragungsteilen in Gestalt von müßten.

Zahnrädern oder Flanschen, die durch einen Kranz E!s sind auch schon Übertragungsvorrichtungen von Kugeln in gleichmäßiger Teilung in gegenseitiger 5 bekannt, die mit Wälzkörpern in Gestalt von Kugeln Mitnahnievcrbindung und Führung stehen. unter verlusta.-ner Rollreibung arbeiten (vgl. USA.-Zumeist arbeiten die Umlaufgetriebe dieser Art Patentschrift 2 677 288). Die Kugeln la>fen in ringmit drehbeweglich auf Exzentern der Getrieb'i-An- förmig geschlossenen L.anfrillen um, welche im Zentriebswelle lagernden Zahnrädern, welche bei Dre- trum jeweils einen kegelförmigen Vorsprung bilden, hung dieser Welle an Zahnkräzen mit Innenverzah- io der bei der Übertragung der relativ hohen Umfangsnung umlaufen und stirnseitig in Miinahmeverbin- kräfie durch die anliegende Kugel stark belastet wird, dung mit einem mit der Getriebe-Abtriebswelle fest Der Druckwinkel auf diesen kegelförmigen Vorverbundenen Flansch stehen. Ein Getriebe mit die- sprung ist dabei naturgemäß verhältnismäßig groß, scr Übertragungsvorrichtung ist universell für große Wie bekannt, ist für das Maß der Belastbarkeit einer und kleinere Drehzahländerungen"verwendbar, eignet 15 solchen Verbindung die Rerührungsgeometrie an der sich auch für hohe Belastungen und hat dabei nur Kugel — wozu auch die Druckwinkelgrößc und der einen geringen Raumbedarf. Schmiegungsgrad gehören — neben der Durchmesser-Für die Übertragung der Drehbewegung eines an größe der Kreise des Kugelkontaktes von enlscheieinem feststehenden Innenzahnkranz umlaufenden dender Bedeutung. Alle diese Faktoren sind aber bei Zahnrades auf einen Flansch der Getriebe-Abtriebs- 20 den bekannten Konstruktionen für die Belastbarkeit welle sind bei dieser Getriebart immer Übertra- der zum Tragen kommenden kegelförmigen Vorgungselemente erforderlich, welche die überlagerte sprünge und damit für die Belastbarkeit der Mit-Drehbewegung des um zwji Achsen rotierenden nahmeverbindung selbst ungünstig. Schon sehr Zahnrades umwandeln in eine einfache Drehbewe- geringe Größenunterschiede an den Kugeln und Laufgung des abtreibenden Flansches. Hierfür sind bei 25 rillen durch unvermeidliche Fertigungsuneenauigkeimanchen der bekannten Konstruktionen zwischen ten oder unterschiedlichen Verschleiß verursachen dem Zahnrad und dem Flansch Kreuzkupplungsschci- bei diesen Konstruktionen außerdem nach einer beil vorgeseht. . bei anderen Kardangelenke und bd gewissen Laulzeit ein schädliches Drängen der Kuweiteren mehrere Bolzen mit Rollen auf einem Kreis geln gegeneinander mit gegenseitiger Verklemmung nahe dem Umfang des Flanscnes, die mit dem Zahn- 30 der anliegenden Teile, weil die Kugeln während ihres rad in eepaßten Bohrungen ' ändig in tragendem Wälzens durch diese Durehmesserunieisehiede mit Kontakt stehen. Die Paßbohrungen in dem Zahn- der Zeit ihre erforderliche gleichmäßige Teilung verrad haben dabei einheitlich einen Durchmesser, der lassen. Schließlich ist es auch ein Nachteil bei dieum die doppelte Exzentrizität des umlaufenden Zahn- sen bekannten übertragung^ orrichtiinger.. daß diese rades größer ist als der einheitliche Durchmesser 35 mitnehmenden Kugeln auch die radiale Führung und der RiTllcn (\gl. Offenlegungsschrift I 404 039). Bei axiale Abstützung des jcwAÜjen Übertragungsteiles einer anderen älteren Umlaufgetriebe-Konstruktion mit übernehmen. Dies wirkt sich besonders dann unsind zum Übertragen der Umfangskräfte an einer günstig aus. wenn eine axiale Kräfte erzeugende verzahnten Taumelscheibe kranzförmig angeordnete Schrägverzahnung in dem Getriebe angewendet ist, Kugeln vorgesehen, die in halbkugelförmigen Vcr- 4° zumal die Last an den Übertragungsteilen umläuft, ticlungcn in der Taumelscheibe gelagert sind und Andere bekannte Übertragungsvorrichtungen nvt im Eingriff mit einem wellenförmigen Nutenzug ste- kranzförmig und in gleichmäßiger Teilung angeordhen (vgl. deutsche Patentschrift 5S4 221). neten Kugeln weisen Taschen für diese übertragenden Die Getriebe-Belastbarkeit ist bei allen diesen be- Kugeln in !^-sonderen Scheiben auf. die ihrerseits kannten Konstruktionen noch verhältnismäßig 45 mit Passung drehbeweglich mittels Kugclkränze in gering; außerdem ist auch ihr Herstellaufwand durch Anordnung von Schrägkugellagern in den übertradas Erfordernis hoher Präzision und vieler Bauteile gungsteilcn gelagert sind (\pl. USA-Patentschrift nr.ch verhältnismäßig groß, wie vor allem bei den 2 677 288). In diesem Aufbau stellt diese Konstruk-Konstruktionen mit mehreren Rollen auf Bolzen an tion ebenfalls eine verhältnismäßig aufwendige und dem abtreibenden Mansch oder mit Kugeln im wcl- 50 kostspielige Lösung dar, die zudem auch noch keine lcpförmigcn Nutenzug, der sich in der nötigen Ge- hohen Anforderungen an die Belastbarkeit gestattet, nauigkeit nur schwierig herstellen läßt. Bei einem Ungünstig bei dieser Konstruktion ist auch ihr Raum-Teil der bekannten Konstruktionen treten überdies bedarf bei vorgegebener Exzentrizität zwischen den Gleitvorgänge an den Übcrtragungsteilen auf, die je Ubertragungsteilen. weil die ' ernden Scheiben für nach Größe der Exzentrizität bzw. Neigung des um- 55 die übertragenden Kugeln ja -ine gewisse Mindestlaufendcn Zahnrades zur Vermeidung vorzeitigen größe haben müssen und zusätzlich einer eigenen Verschleißes nahe Beschränkungen auch für die äußeren Lagerung durch Wälzkörper bedürfen,
größizulässigen Antriebsdrchzahlcn auferlegen Da Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die an diesen Übcrtragungsteilen starke Kräfte im Be- angeführten Nachteile zu vermeiden und durch eine trieb wirksam werden, entstehen an den gleitenden 6" entsprechende Übertragungsvorrichtung ein Umlauf-Flächen außerdem noch spürbare Verluste durch die getriebe zu ermöglichen, daß sich auf Grund der Reibung sowie stärkerer Verschleiß. Htcfvon sind die Eigenschaften dieser Vorrichtung durch eine große Konstruktionen mit Rollen auf Bolzen teilweise zwar Belastbarkeit bei hoher Betriebssicherheit, auch unter weitgehend frei, jedoch haben diese Konstruktionen hohen Antriebsdrchzahlen, sowie durch einen guten außer den schon genannten Nachteilen noch den 55 Übertragungswirkungsgrad auszeichnet, dabei aber Mangel, kleine Drclizahlverhältnisse wie etwa 4: 1 auch nur einen mäßigen Herstellaufwand und gerin* nicht verwirklichen zu können, weit dazu die Boh- gen Bauraum erfordert. Das Getriebe soll mit dieser Hinnen in dem Zahnrad für die Aufnahme der Rot* Übertragungsvorrichtung außerdem bei entsprechen-

der Auslegung fähig sein, kleine Drehzahlverhältnisse, wie etwa i 4, wie auch größere und große Drehzahlverhältnisse mit einem umlaufenden Zahnrad zu verwirklichen, ohne daß der einfache Getriebcaufbau mit wenigen Teilen aufgegeben werden muß.

Die zur Lösung dieser Aufgabe verhelfende Übertragungsvorrichtung gemäß der Erfindung sieht einen Kranz von Kugeln vor, die durch eine (lache Scheibe mit Paßbohrungen genau auf Abstand und Teilung gehalten sind und aus zwei Gruppen von jeweils in gleichmäßiger Teilung bestellen, von denen die eine Gruppe von Kugeln die Umfangskrüfte /wischen den Übertragungsteilen überträgt und die andere Gruppe von Kugeln zur Führung des einen Übertragungsglied an dem anderen mit Andruck an ebenen Stirnflächen dieser Teile umläuft, wobei beide Übertrugungsieile über axiale Kräfte aufnehmende Lager zueinander einstellbar sind.

Es ist ein besonderer Vorteil der Anordnung der führenden Kugeln, daß diese eine s lir breite Basis zu ihrer Anlage haben. Die hierdurch gegebene genaue und sichere Führung des Flansches hat entsprechend günstigen Einfluß auf den Zahneingrifl im Getriebe, der auch durch eine Schrägverzahnung gebildet sein kann.

Außer zu einer Genauigkeit des Zahneingriffs zugunsten der Getriebebelastbarkeit und L.aufruhe verbiift die vorgeschlagene Übertragungsvorrichtung aber auch zu einer Genauigkeit in der Übertragung Die eine

w,,_ einfache Drehbewegung sieben die beiden Flansche 3, 4 durch einen Kranz von mehreren Kugeln 9 in gleichmäßiger Teilung in Miimihmeserbindung. Diese nur die Umfangskräfle übertragenden Kugeln 9 bilden eine Gruppe. Fine andere Gruppe bildet eine geringere Zahl von Kugeln 10 in ebenfalls gleichmäßiger Teilung, die ausschließlich ti ie genaue radiale Führung und axiale Abstützung de;, schnell umlaufenden treibenden Flansches 3 an dem abtreibenden Flansch 4 übernehmen. Heide Gruppen \on Kugeln 9, 10 sind in einer gemeinsamen flachen Käfigscheibe 11 mit Paßbohrum-en genau auf Abstand und Teilung gelullten.

Die mitnehmenden Kugeln 9 walzen sich hei Gelriebelauf an Kugellaulbahnen 12 der Flansche 3, 4 ab, ohne jemals außer tragendem Kontakt mit diesen beiden Teilen zu kommen.Die Kugellaufbahn-n 12 haben v.n beiden Flanschen 3, 4 die gleiche Gestalt und den gleichen Lu ffbahn-Durchmesser. dei fast dem um die Ηχ/entrizitüi des treibenden Flansches 3 vergrößerten Kugeldiirchmesser gleich ist. Die einander zugekehrten Kugellaufbahneu 12 je Kugel 9 sind einheitlich so in jeweils einer Paßbohrung 13 angeordnet, daß sie mit der Kugel 9 einen günstigen kleinen Druckwinkel von nur etwa 15 bilden, gemessen von der Ebene der Käfigscheibe 11 aus.

Dadurch ist die für die Tragkraft der Mitnabsneverbindung entscheidende Beiührungsgeometrie an den mitnehmenden Kugeln 9 in allen einzelnen Be

einstellbare Spielreduzierung auch an den mitneh- 30 dingunuen sehr günstig, auch was den Sehmie»unu-<menden Kugeln durch das Zustellen des Flansches 4 ^iad der Kugeln 9 in den Kugellaufbahnen 12 -cvi-

Größen der Kreise des Kugelkontaktes und im

auf den Mansch schaltet jeden Totgang in der Übertragung aus. Die nur sehr geringen Rollreibun«s\erluste an den Kugeln gewährleisten einen guten Übertragungswirkungsnrad für diese Vorrichtung und erlauben zudem auch einen Betrieb mit hohen Antriebst! ehzahlen, welche die übrigen Eigenschaften der Vorrichtung ebenfalls zulassen. Weitere Merkmale zu der Übertragungsvorrichtung nach der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. 4"

Die Zeichnung zeig· ein Ausiiihningsbeisniel der Erfindung im Axialschnitt und liegt damit der folgenden nähcien Beschreibung zugrunde. Dir Darstellung gibt einen Ausschnitt aus einem beliebigen

Umlaufgetriebe wieder, das mit der Übertragung^ 45 Fur nicht so große Getriebcbelastungen genügt es

d Kilfbh 12 i klförmige Ge

die

Verhältnis zueinander anbetrifft. Dabei baut die ganz«. Konstruktion aufgabengemäß sehr raumsparend, besonders auch i.: der radialen Ausdehnung, so daß mitnehmende Kugeln 9 großen Durchmessers zum Übertragen entsprechend großer Umfangskrifie ohne weiteres unterzubringen sind; bekanntlich nimmt die zulässige Tragkraft einer Kugel quadratisch mit ihrem Durchmesser zu. Zur weiteren F.rhöhung dieser Tragkraft sind die Kugellaufbahne:i 12 in den die Kugeln 9 aufnehmenden Bohrungen 13 im Profil so zu ireViulten, daß sie für eine Kugehnlage mit Schmiegung eine konkav gewölbte Mantellinie im Schnitt haben.

vorrichtung nach der Erfindung arbeiten knnn. Dies k^nn etwa ein einfaches Reduktionsgeuiebc sein wie auch ein Mehrgang-Schaltgetriebe mit mehreren wechselnd feststellbaren Innenzahnkran/en.

Auf einem Exzenter 1 der Getriebc-AntriebsweKc lagert mitteis eines Wälzlagers 2 drehbeweglich ein Flansch 3 als das eine der Ubertragungsteile. Dieser Flansch 3 kann als aufnehmendes Teil beispielsweise mit einem Zahnrad fest und zentriert verbunden sein, welches an einem gehüusefesten exzentrisch umläuft. Das andere stellt ebenfalls einen Flansch 4 dar, der eine Baueinheit mit der Gctricbe-Abtriebswclle S bildet, die mittels eines Wälzlagers 6 auch die Getriebe-Antriebswenn die Kugeilaufbahnen 12 eine kegelförmige Gestalt mit gerader Mantellinie haben.

Die Dicke der m't Paßspiel zwischen den einander zugekehrten Sttrrilächcn der Flansche 3, 4 geführten Käfißscheibc 11 zur Halterung der Kugeln 9, IO beträgt etwa ein Achtel des Durchmessers dieser Kugeln. Dadurch können die von den vorgenannten Stirnflächen ausgehenden Kugeilaufbahnen 12 mit ihrer Mantellinie zu der Achse der die Kugeln 9 aufkleinen

Innen/ahnkranz 55 nehmend .i Bohrungen 13 den erwünschten
Übi-rtragungsteil Dniekwmkel mit den Kugeln bilden, der auch maximal nie größer als 30 zu sein braucht. Der kleine Druckwinkcl kann erhalten bleiben, wenn die Übcrtp'gungsteiie für große Übersetzungen einen nur

welle an ihrem inneren Ende 7 lagert. Zwischen bei- 60 geringen exzentrischen Achsversatz zueinander baden Wellen rotiert ein Ausgleichsgewicht 8 zum Aus- bcn. In solchen Fällen verbessern sich die KontaKtgleich der exzentrisch umlaufenden und dadurch Un- Verhältnisse an den mitnehmenden Kugeln 9 zur bcwucht erzeugenden Massen. Das Ausgleichsgewicht 8 triebssicheren Übertragung der den großen Übcrsct-

sitzt fest mit auf dem inneren Ende 7 der Antriebswelle.

Zur Kräfte- und Bewegungsübertragung gleichzeitiger Rückführung der zweifach überlagerten Drehbewegung des treibenden Flansches 3 auf zungen entsprechenden Umfangskräfte sogar weiter, weil sich die Größe des Durchmessers der Laufbahunter nen 12 mit Abnahme des exzentrischen Achsversatzes immer mehr der Größe des Durchmessers der Kugeln 9 annähert.

Für die Bohrungen 13 mit den Kugellaufbalincn 12 trugen die beiden Flunsche 3.4 stirnscitig mit Fcstsit/ je eine Scheibe 14, 15. die auch ₍Freibolmingen 16 für die Gruppe der führenden Kugeln 10 aufweisen. Die Bohrungen 13 für die mitnehmenden Kugeln 9 sind durch die Flansche 3, 4 stirnscitig so abgedeckt, daß diese Kugeln mit Paßspiel zwischen den beiden abdeckenden Flüchen liegen. Diese Flächen sind die gleichen wie die Lauf- und Stützflächen 17, 18 für die führenden Kugeln 10. Zur Erzeugung des Pußspiels der mitnehmenden Kugeln 9 zwischen den Flächen ist für diese Kugeln 9 eine Sortierung vorgesehen, die im Durchmesser gegenüber den führenden Kugeln 10 etwas kleiner gehallen ist. entsprechend der für Lagerkugeln üblichen Aufteilung in Toleranzgruppen mit Abstufungen. Zur Sicherstellung einer hohen Tragfähigkeit und Lebensdauer der Mitnahmeverbindung mit den Kugeln 9 ist für die beiden Scheiben 14, 15 ein besonderer Werkstoff zu verwenden, wie etwa gehärteter Wälzlagerslahl für besonders starke Beanspruchungen.

Durch die geringe Größe der Bohrungen 13,16 in den beiden tragenden Scheiben 14.15 bietet diese Konstruktion einesteils auch noch die Möglichkeil, die Kugeln 9, 10 zur Anhebung der Gctriebebelastbarkeit weiter nach außen zu einem möglichst großen Abstand von der Drehachse der Abtriebswelle 5 zu verlegen, andernteils ermöglicht die Konstruktion dadurch auch kleine Drehzahlverhältnisse wie etwa i 4, die eine verhältnismäßig große Exzentrizität des treibenden Flansches 3 od. dgl. bedingen. Hierbei wirkt sich noch günstig aus, daß für die Größe der Bohrungen 13,16 nur die einfache Exzentrizität des treibenden Flansches zu berücksichtigen ist, nicht wie bei den bekannten Konstruktionen mit übertragenden Rollen od. dgl. die doppelte Exzentrizität des umlaufenden Teiles. Außer dem schon erwähnten Einbau von Kugeln großen Durchmessers erlaubt diese Konstruktion mit den angeführten Eigenschaften schließlich auch, ohne Platzschwicrigkeiten eine größere Zahl von Kugeln unterzubringen.

Für den Herstellaufwand und den Preis dieser Konstruktion ist es von Bedeutung, daß die Kugeln 9, 10 als normale Lagerkugeln billige, jederzeit zur Verfügung stehende Massenteile sind. Die Scheiben 11, 14. 15 mit den verschiedenen Bohrungen für die Kugeln 9,10 können zumindest in Vorfertigung billig durch Stanzen hergestellt werden. Eine weitere Herstellmöglichkcit mit kurzer Bearbeitungszeit für diese Teile bietet sich durch Einsatz einer Mehrspindel-Werkzeugmaschine, die alle Bohrungen unter genauer Einhaltung der Teilung zugleich fertigt. Ein Härten der beiden Scheiben 14,15 für die Flansche 3, 4 ist auch für große Drehzahlverhältnisse und damit große Abtriebsmomente oft zu entbehren, weil durch die dabei bestehende geringe Exzentrizität zwischen den Flanschen 3,4 die Bohrungen 13 in den Scheiben klein gegenüber den Kugeln 9 und damit die Kontaktverhältnisse zwischen den Kugeln 9 und den Seheiben 14. 15 für die Belastbarkeit besonders günstig sind.

Bei Scheiben 14,15 aus ungehärtetem Stahl ist es nicht erforderlich, die konkave Profilwölbung der Kugellaufbahnen 12 für eine Schmiegung mit den Kugeln 9 schon bei der Herstellung der Scheiben zu fertigen; hierbei genügt es, die Kugellaufbahnen 12 mit gerader Profillinie fertigzustellen. Die sehr flache Wölbung ergibt sich bei dem Getriebeeinlauf ohne Last durch eine plastische Verformung mittels der wälzenden Kugeln 9 von selbst, bis sich nach fortschreitender axialer Zustellung des Flansches 4 auf den treibenden Flansch 3 die Form auf der gewünschten Bcrührungsbreitc gesetzt hat.

Dies zu ermöglichen sowie auch für die erforderliche Spiclfrcimachung der Kugeln 10 zwischen den beiden abstützenden Flächen 17, 18 der Flansche 3,4 ist die Abtriebswelle 5 mit dem Flansch 4 durch eine

ίο Einstellmutter mit Stellgewinde feiner Steigung im Getriebegehäuse (nicht dargestellt) über die Lager dieser Welle auf den treibenden Flansch 3 zu einstellbar. Für die Verschleißsicherhcit verhält sich die bevorzugte Werkstoffpaarung für die Kugeln 9 und die damit zusammenarbeitenden Scheiben 14, 15 — gehärteter Wälzlagcrstahl mit der polierten Kugelobcrfläche gegen den ungehärteten Qualitätsstahl der Scheiben — sehr günstig. Diese Werkstoffpaarung schließt ein schädliches Fressen an den Kon-

taktstellen aus und bewirkt im Betrieb auch eine gute Oberflächenverfestigung und Glättung der tragenden Kontur in den Scheiben 14, 15 während des genannten Einlaufvorganges.

Der kleine Druckwinkcl von 15' an den mitnchmenden Kugeln 9 läßt nur geringe axiale Kräfte an den Flanschen 3,4 aufkommen, die im Zusammenwirken mit den führenden Kugeln 10 betriebssicher durch die Wälzlager 2,19 und die übrigen Wcllenlager abgestützt werden. Die Lager stehen durch diese Kräfte wie durch die zu übertragenden Umfangskräfte unter umlaufender Last.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Übertragungsvorrichtung für Umlaufgetriebe mit exzentrisch zueinander versetzten Übertragungsteilen in Gestalt von Zahnrädern oder Flanschen, die durch einen Kranz von Kugeln in gleichmäßiger Teilung in gegenseitiger Mitnahmeverbindung und Führung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (9, 1OJ durch eine flache Scheibe (11) mit Paßbohrungeti genau auf Abstand und Teilung gehalten sind und aus zwei Gruppen von jeweils gleichmäßiger Teilung bestehen, von denen die eine Gruppe von Kugeln (9) die Umfangskräfte zwischen den Übertragungsteilen (3, 4) überträgt und die ändert Gruppe von Kugeln (10) zur Führung de* einer Übertragungsteiles (3) an dem anderen (4) mil Andruck an ebenen Stirnflächen dieser Teile umso läuft, wobei beide Ubertragungsteilc (3, 4) übei axiale Kräfte aufnehmende Lager zueinander ein stellbar sind.

2. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der mi Paßspiel zwischen einander zugekehrten Stirnflä chen der Ubertragungsteile (3,4) geführtei Scheibe (11) zur Halterung der Kugeln (9,10 etwa ein Achtel des Durchmessers der Kugeli (9,10) beträgt und die von den vorgenannte Stirnflächen ausgehenden, mit den mitnehmen den Kugeln (9) ständig in Kontakt stehenden Ku gellaufbahnen (12) mit ihrer Mantellinie zu de Achse der die Kugeln aufnehmenden Bohrungei (13) einen Winkel von maximal 30° bilden

3. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch je eine Scheibe (14,15) mi Festsitz an den Übertragungsteilen (3,4), welch die Bohrungen (13,16) für die Kugeln (9,10) auf

;ist, von denen die Bohrungen (13) mit der jgellaufbahn (12) durch die Übertragungsteile , 4) stirnseiiig so abgedeckt sind, daß die mithmenden Kugeln (9) mit Paßspiel zwischen den iden abdeckenden Flächen liegen.

4. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellaufbahnen (12) der die mitnehmenden Kugeln (9) aufnehmenden Bohrungen (13) in den Übertragungsteilen (3,4) für eine Anlage der Kugeln mit Schmiegung im Profil eine konkav gewölbte Mantellinie haben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

909 610/248

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