DE19532722C2 - Getriebe für eine hydraulische Kolbenmaschine - Google Patents
Getriebe für eine hydraulische KolbenmaschineInfo
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- F16H55/06—Use of materials; Use of treatments of toothed members or worms to affect their intrinsic material properties
Description
Die Erfindung betrifft ein Getriebe für eine hydrauli
sche Kolbenmaschine mit mindestens einer Zahnradpaarung
aus zwei Zahnrädern, die in einem mit Wasser gefüllten
Gehäuse angeordnet sind, von denen das erste aus einem
Metall gebildet ist und das zweite zumindest an seiner
Oberfläche aus einem reibungsvermindernden Kunststoff
besteht.
Ein derartiges Getriebe ist aus WO 95/15897 bekannt.
Getriebe werden üblicherweise verwendet, um die Aus
gangsdrehzahl einer hydraulischen Maschine so umzuset
zen, daß eine bestimmte Drehzahl oder ein bestimmter
Drehzahlbereich erreicht wird. Hierbei sollte das Ge
triebe eine möglichst große Lebensdauer aufweisen und
möglichst wenig Verluste erzeugen. Aus diesem Grunde
werden Getriebe in der Regel geschmiert, wofür vielfach
Fett oder Öl verwendet wird.
Im Zuge eines zunehmenden Umweltbewußtseins ist man bei
hydraulischen Maschinen bestrebt, die zumeist giftigen
Hydrauliköle durch andere Flüssigkeiten zu ersetzen. Be
sondere Vorteile verspricht man sich hierbei von der
Verwendung von Wasser als Hydraulikflüssigkeit.
Die in der Vergangenheit verwendeten Hydrauliköle haben
jedoch den Vorteil, daß sie nicht nur als Hydraulikme
dium dienen, sondern gleichzeitig schmierende Eigen
schaften aufweisen, die die Reibung zwischen bewegten
Teilen der hydraulischen Maschine herabsetzen und sich
mit dem Schmiermittel des Getriebes vertragen.
Die Kombination eines fett- oder ölgeschmierten Getrie
bes mit einer mit Wasser oder einer ähnlichen Flüssig
keit betriebenen hydraulischen Maschine ist jedoch nicht
unproblematisch. Eine vollständige Abdichtung läßt sich
praktisch nicht erreichen. Bereits geringe Wasserzusätze
zu dem Öl im Getriebe würden aber ausreichen, um die
schmierenden Eigenschaften des Schmieröls so weit her
abzusetzen, daß die Gefahr einer dauerhaften Beschädi
gung entsteht.
Aus US 5 038 523 A ist ein motorbetriebenes Werkzeug be
kannt, das für den Unterwassereinsatz mit Seewasser als
Hydraulikflüssigkeit betrieben werden kann. Dort ist ein
Winkelgetriebe vorgesehen, das zwei aus einem Kunst
stoff, nämlich Delrin, gebildete Kegelräder aufweist.
Mit einem derartigen Getriebe lassen sich aber aufgrund
der begrenzten Festigkeit des Kunststoffs auch nur eng
begrenzte Momente übertragen. Diese Übertragungseigen
schaften reichen in vielen Fällen nicht aus.
DE 41 37 931 A1 zeigt ein Differential der Planetengetrie
bebauart mit Planetenrädern, die auf Lagerbolzen drehbar
gelagert sind, wobei die Lagerbolzen eine schrau
benlinienförmige Nut aufweisen, die zur Zufuhr von
Schmieröl in den Bereich zwischen Planetenrad und La
gerbolzen dienen soll. Hier ist ausdrücklich von Öl die
Rede. Die Zahnräder scheinen alle aus Metall gebildet
zu sein.
US 3 261 234 A beschreibt ein Planetenradgetriebe mit
einem Planetenrad, das auf einem Lagerzapfen gelagert
ist. Das Planetenrad weist stirnseitig im Bereich des
Lagerzapfens eine Innendurchmessererweiterung auf, um
dort ein Wälzlager unterzubringen.
DE 33 11 310 C1 zeigt ein Planetengetriebe, das zwi
schen einer Strömungsmaschine und einer elektrischen
Maschine in einem Gehäuse angeordnet ist. Auch hier ist
das innere Zentralrad in den Planetenrädern gelagert,
so daß für die das Zentralrad aufnehmende Welle ledig
lich eine einzige weitere Lagerung erforderlich ist.
DE-PS 286 869 zeigt eine Schmiervorrichtung für Zahnrä
dergetriebe, die sich dadurch auszeichnet, daß die
Zahnräder radial verlaufende Schlitze aufweisen, durch
die Schmierflüssigkeit gegebenenfalls bis zum Zahngrund
vordringen kann.
DE-PS 321 320 zeigt ein Zahnrad, das durch mehrere
Zahnradscheiben gebildet ist, die durch Abstandshalter
in Axialrichtung voneinander getrennt sind.
US 1 520 625 A zeigt ein Zahnrad, das aus drei axial
nebeneinander angeordneten Scheiben gebildet ist. Alle
drei Scheiben werden durch Bolzen in der gleichen win
kelmäßigen Ausrichtung zueinander gehalten. Wenn aller
dings ein Zahn bricht, kann man nach dem Entfernen der
Bolzen die mittlere Scheibe um einen vorbestimmten Win
kel verdrehen, so daß wieder über den gesamten Umfang
eine Zahnstruktur entsteht, auch wenn diese in Axial
richtung an zwei Stellen defekt ist.
DE-GM 18 10 903 zeigt ein Kunststoffzahnrad, d. h. ein
Zahnrad mit Zähnen aus elastischem Material, das mit
einem harten Werkstoff, beispielsweise aus Metall, in
Eingriff steht.
Streib, Jürgen und Wolf, Peter: "Vorteilhafter Kon
struktionswerkstoff" in "Der Konstrukteur" 1994, Heft
10, Seite 18 bis 22 stellt eine Werkstoffklasse der Po
lyaryletherketone (PAEK) vor. Diese Werkstoffe zeichnen
sich durch eine hohe Dauergebrauchstemperatur und eine
große Verschleißfestigkeit aus. Derartige Kunststoffe
haben auch geringe Reibkoeffizienten.
DE 44 25 961 A1 zeigt ein Planetengetriebe und dessen
Verwendung in einem akkumulatorgetriebenen Elektro
schrauber. Das Planetengetriebe ist hierbei zweistufig
ausgebildet. Zumindest in der ersten Stufe sind die
Planetenräder aus Kunststoff gebildet und nehmen ein
Sternrad oder Zentralrad zwischen sich auf, das durch
das Motorritzel gebildet ist. Die Planetenräder haben
einen größeren Durchmesser als das Motorritzel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe
so auszubilden, daß es auch höhere Kräfte von einer hy
draulischen Maschine übertragen kann, die mit einer
Flüssigkeit betrieben wird, die keine oder nur geringe
schmierende Eigenschaften aufweist, insbesondere von
einer Maschine, die mit Wasser als Hydraulikflüssigkeit
betrieben wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Getriebe der eingangs ge
nannten Art dadurch gelöst, daß das zweite Zahnrad
stirnseitig im Bereich des Lagerzapfens eine Innen
durchmessererweiterung aufweist.
Durch die Kombination des Metalls mit dem Kunststoff
erhält man einerseits ein reibungsarmes Zusammenwirken
dieser beiden Teile, so daß eine Schmierung bzw. eine
Kühlung nicht mehr in dem zuvor notwendigen Ausmaß er
forderlich ist. Die Schmierung bzw. die Kühlung wird
vielmehr von dem Kunststoff im Zusammenwirken mit der
Flüssigkeit übernommen. Darüber hinaus hat die Kombina
tion des Metalls mit dem Kunststoff aber auch den Vor
teil, daß eine verbesserte Festigkeit der Zahnradpaa
rung erreicht wird. Das eine der beiden Zahnräder, näm
lich das aus Metall, hat die gleiche Festigkeit wie zu
vor, d. h. bei einem herkömmlichen Getriebe aus Zahn
rädern, die alle aus Metall bestehen. Das zweite Zahn
rad mit dem Kunststoff hat zwar eine etwas geringere
Festigkeit. Im Zusammenwirken mit dem Metall-Zahnrad
erfüllt es jedoch seine Aufgabe in ausreichendem Maße.
Wasser hat zwar keine oder nur geringe schmierende Ei
genschaften. Es dient aber zur Abfuhr der entstehenden
Wärme von den mit Reibung beanspruchten Stellen. Bei
einer entsprechenden Dimensionierung reicht diese Was
serkühlung aus, um ein zufriedenstellendes Arbeiten bei
einer adäquaten Lebensdauer sicherzustellen. Das Wasser
kann auch durch das Getriebe fließen. Die Zahnräder
können in direktem Kontakt mit dem Wasser stehen. Die
stirnseitige Innendurchmessererweiterung im Bereich des
Lagerzapfens des zweiten Zahnrads erleichtert den
Druckausgleich über das Zahnrad. Gelegentlich lassen
sich Druckunterschiede nicht vermeiden. Die Gefahr, daß
diese Druckunterschiede zu einer ungleichmäßigen Bela
stung und damit zu einer Erhöhung der Reibung des zweiten
Zahnrades auf seinem Lagerzapfen führen könnte,
wird damit geringer.
Dies ist insbesondere auch dann der Fall, wenn das
zweite Zahnrad in vorteilhafter Weise vollständig aus
dem Kunststoff besteht. Dies erleichtert die Fertigung.
Das Risiko, daß sich eine Kunststoffschicht von einem
Kern, beispielsweise einem Metallkern, ablöst, besteht
nicht mehr.
Auch ist bevorzugt, daß der Kunststoff faserverstärkt
ist, insbesondere mit Glas- und/oder Kohlefasern
und/oder organischen Fasern. Die Verstärkung mit Glas-
oder Kohlefasern erhöht die Festigkeit des Kunststoffs
ganz erheblich, so daß man Teile erhält, die im ge
wünschten Maße belastbar sind.
Vorteilhafterweise weist der Kunststoff eine Zugfestig
keit von mehr als 200 N/mm2 auf. Es existiert mittlerweile
eine Reihe von Kunststoffen mit reibungsvermin
dernden Eigenschaften, die diese Zugfestigkeit aufwei
sen. Eine derartige Zugfestigkeit hat sich für sehr
viele Anwendungszwecke als ausreichend erwiesen.
Mit Vorteil ist der Kunststoff gewählt aus der Gruppe
der hochfesten thermoplastischen Kunststoffe auf der
Basis von Polyaryletherketonen, insbesondere Polyethe
retherketonen, Polyamiden, Polyacetalen, Polyarylether,
Polyethylenterephtalaten, Polyphenylensulfiden, Poly
sulfonen, Polyethersulfonen, Polyetherimiden, Polyami
dimid, Polyacrylaten, Phenol-Harzen, wie Novolack-Har
zen, oder ähnliches in Betracht, wobei als Füllstoffe
Glas, Graphit, Polytetrafluorethylen oder Kohlenstoff,
insbesondere in Faserform, verwendet werden können. Bei
Verwendung derartiger Materialien läßt sich auch Wasser
als Hydraulikflüssigkeit verwenden. Insbesondere Poly
etheretherketon (PEEK) hat sich bewährt, weil dieser
Kunststoff nur ein sehr geringes Aufnahmevermögen für
Wasser aufweist.
Vorzugsweise weist das erste Zahnrad einen kleineren
Durchmesser als das zweite Zahnrad auf. Mit anderen
Worten ist von den beiden Zahnrädern einer Zahnradpaa
rung, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen, das
kleinere aus dem Metall gebildet. Das kleinere Zahnrad
muß in der Regel die größeren Kräfte oder Momente auf
nehmen. Da das Metallzahnrad in der Regel doch eine
höhere Festigkeit als das Kunststoffzahnrad aufweisen
wird, macht man sich bei dieser Kombination sinnvoll
erweise diese Eigenschaft zunutze.
Auch ist bevorzugt, daß das erste Zahnrad von minde
stens drei in Umfangsrichtung verteilten zweiten Zahn
rädern gehalten ist. Das erste Zahnrad hat also eine
Drehlagerung, die ohne eine Lagerachse oder einen La
gerzapfen auskommt. Es entstehen hierdurch keine Reibungen
zwischen dem ersten Zahnrad und seinem Lagerzap
fen. Zwar entstehen auch Reibungskräfte zwischen den
einzelnen Zahnrädern, insbesondere an den Zahnflanken.
Diese können jedoch hingenommen werden, weil zum einen
bei diesen Zahnrädern immer eine Werkstoffpaarung Me
tall/Kunststoff zusammenwirkt. Darüber hinaus wird je
der Zahn immer nur kurzzeitig mit Reibung beaufschlagt.
Wenn dieser Zahn seine Berührungsstelle mit dem anderen
Zahn durchlaufen hat, ist er wieder frei und kann sich
abkühlen. Die "zapfenfreie" Lagerung des ersten Zahn
rads trägt also zur Verminderung von Reibungsverlusten
bei.
Vorzugsweise ist das zweite Zahnrad auf einem Lagerzap
fen drehbar gelagert, wobei zwischen Zahnrad und Lager
zapfen eine Rille ausgebildet ist. Auch wenn der Lager
zapfen aus Metall besteht, ergibt sich hier wieder eine
Werkstoffpaarung Metall/Kunststoff. Diese arbeitet rei
bungsarm zusammen. Allerdings lassen sich Reibungsver
luste hier nicht vollständig vermeiden. Die Rille zwi
schen dem Zahnrad und dem Lagerzapfen dient daher dazu,
das Vordringen von Flüssigkeit in den Bereich zwischen
Zahnrad und Lagerzapfen zu erlauben. Diese Flüssigkeit
kann dann die durch Reibung entstehende Wärme leicht
abführen. Die Reibung hat dann keine schädlichen Aus
wirkungen auf die Lebensdauer des Getriebes. Die Rille,
die man auch als Nut bezeichnen kann, kann sowohl auf
der Umfangsfläche des Lagerzapfens als auch in der In
nenfläche des Zahnrads vorgesehen sein, die den Lager
zapfen umgibt. Selbstverständlich ist es auch möglich,
eine derartige Rille in beiden Flächen vorzusehen.
Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Rille schrau
benlinienförmig verläuft. Es entsteht dann beim Drehen
des Zahnrades auf dem Zapfen eine Art Pumpeneffekt,
durch den Flüssigkeit in den Bereich zwischen dem Zahn
rad und dem Lagerzapfen eingefördert wird.
Mit besonderem Vorteil weist das zweite Zahnrad minde
stens eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut auf. Die
Nut unterbricht zwar die Zähne auf einem Teil ihrer
axialen Länge. Sie hat aber den Vorteil, daß Flüssig
keit leichter in die Zahnzwischenräume gelangen kann,
und zwar auch in den Bereichen, in denen das zweite
Zahnrad gerade mit dem ersten Zahnrad kämmt. Entstehen
de Wärme kann daher sofort und unmittelbar abgeführt
werden.
Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Nut eine Tiefe
aufweist, die der Tiefe der Zähne entspricht. Auch in
den Bereichen, in denen die beiden Zahnräder miteinan
der in Eingriff stehen, ist dann ein permanenter Flüs
sigkeitsaustausch möglich, der nicht durch den Eingriff
behindert wird.
Vorteilhafterweise ist hierbei das zweite Zahnrad aus
zwei Zahnradteilen gebildet, die durch eine Distanz
scheibe voneinander getrennt sind. Die beiden Zahnrad
teile und die Distanzscheibe liegen dann axial aufein
ander. Eine derartige Vorgehensweise erleichtert die
Herstellung.
Vorzugsweise ist das Getriebe mit einem Leckflüssig
keitsanschluß der hydraulischen Maschine verbunden. Bei
den meisten Maschinen läßt sich der Austritt einer ge
wissen Leckflüssigkeitsmenge praktisch nicht verhin
dern. Diese Leckflüssigkeit wird nun vorteilhafterweise
gleich dazu verwendet, das Getriebe zu versorgen und
damit zu kühlen. In der hydraulischen Maschine dient
das Wasser als Hydraulikflüssigkeit.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das
erste Zahnrad auf einer Stirnseite mit einer Schicht
aus reibungsverminderndem Kunststoff versehen. Diese
Schicht ändert nichts an der Festigkeit des ersten
Zahnrades. Sie erlaubt aber eine axiale, reibungsarme
Abstützung des ersten Zahnrades.
Mit Vorteil ist das Getriebe als Planetengetriebe aus
gebildet, wobei das erste Zahnrad das Sonnenrad bildet
und mindestens drei zweite Zahnräder in einem Planeten
radträger angeordnet sind. Mit einem derartigen Plane
tengetriebe lassen sich günstige Übersetzungsverhält
nisse bei kleiner Baugröße erzielen. Die zweiten Zahn
räder im Planetenradträger sind dann praktisch die ein
zigen Zahnräder, die gelagert werden müssen, um sich
drehen zu können.
Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das erste
Zahnrad drehfest mit der Welle der hydraulischen Ma
schine und der Planetenradträger drehfest mit einer
Ausgangswelle des Getriebes verbunden ist. In diesem
Fall wird das erste Zahnrad von den zweiten Zahnrädern
im Planetenradträger gehalten. Die einzige Reibungsbe
anspruchung erfolgt dann zwischen dem ersten und den
zweiten Zahnrädern durch die Metall/Kunststoff-Paarung.
Die zweiten Zahnräder können sich auf dem Planetenrad
träger frei drehen, weil sie dort ebenfalls mit einer
Kunststoff/Metall-Kombination gelagert sind. Die zwei
ten Zahnräder im Planetenradträger wirken wiederum mit
einem Zahnkranz mit Innenverzahnung zusammen. Dieser
Zahnkranz kann dann ebenfalls aus Metall gebildet sein.
Beispielsweise kann das erste Zahnrad aus Stahl, ins
besondere rostfreiem Stahl, bestehen. Der Zahnkranz
kann aus dem gleichen oder aus einem anderen Metall,
beispielsweise auch aus Aluminium, gebildet sein.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug
ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich
nung beschrieben. Hierin zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein geöffnetes Getriebe und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein mit einem Radial
kolbenmotor zusammengebautes Getriebe.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein offenes Getriebe
1, das in Fig. 2 mit einem Motor 2 zusammengeflanscht
dargestellt ist. Der Motor ist hier als Radialkolbenmo
tor ausgebildet, der an sich bekannt ist. Auf seine
Erläuterung wird daher verzichtet. Die Ansicht nach
Fig. 1 ergibt sich, wenn man den Motor 2 vom Getriebe 1
entfernt und dann von rechts (in Fig. 2) auf das Ge
triebe blickt. Selbstverständlich kann man aber auch
einen Axialkolbenmotor verwenden.
Das Getriebe 1 weist ein Gehäuse 3 auf, in dem ein
Zahnkranz 4 mit Innenverzahnung 5 drehfest angeordnet
ist.
In der Mitte des Gehäuses 3 ist ein Zahnrad 6 angeord
net, das im folgenden als erstes Zahnrad bezeichnet
werden soll und in dem Getriebe 1 die Funktion eines
Sonnenrades hat. Das erste Zahnrad 6 weist eine Außen
verzahnung 7 und eine Innenverzahnung 8 auf, wobei
letztere mit einer entsprechenden Außenverzahnung einer
Abtriebswelle 9 des Motors 2 in Eingriff steht. Das
erste Zahnrad 6 ist also mit der Abtriebswelle 9 dreh
fest verbunden. Gewisse axiale Verschiebungen werden
hingegen zugelassen.
Zwischen dem ersten Zahnrad 6 und dem Zahnkranz 4 sind
drei Zahnräder 10 angeordnet, die im folgenden als
zweite Zahnräder 10 bezeichnet werden sollen. Die zwei
ten Zahnräder 10 sind auf einem gemeinsamen Träger 11
angeordnet und haben die Funktion von Planetenrädern.
Die Zähnezahl bzw. der Durchmesser der ersten und zwei
ten Zahnräder 6, 10 sowie des Zahnkranzes 4 bestimmen
die Übersetzung des Getriebes.
Der Träger 11 weist zur Lagerung der zweiten Zahnräder
10 für jedes zweite Zahnrad 10 einen Lagerzapfen 12
auf, auf dem sich das zweite Zahnrad 10 drehen kann.
Das zweite Zahnrad 10 ist auf seinem Lagerzapfen 12 mit
Hilfe eines Sprengrings 13 gesichert. Mit seiner ande
ren Seite liegt das Zahnrad 10, gegebenenfalls unter
Zwischenlage einer Lagerscheibe 14, am Träger 11 an.
Auf dem Lagerzapfen 12, genauer gesagt, in einer Um
fangsfläche, ist eine schraubenlinienförmig umlaufende
Rille oder Nut 15 vorgesehen, die so angeordnet ist,
daß sie sowohl in Umfangsrichtung als auch in Axialrichtung
den gesamten Bereich zwischen dem zweiten
Zahnrad 10 und seine Lagerzapfen 12 abdeckt. Jedes
zweite Zahnrad 10 ist an seiner Stirnseite, aber noch
um Bereich des Lagerzapfens 12, mit einer umlaufenden
Ausnehmung 19 versehen, die den Innendurchmesser hier
vergrößert. Diese Ausnehmung 19 erleichtert zum einen
den Eintritt von Flüssigkeit in die umlaufende sprial
förmige Rille 15. Die Ausnehmung 19 verbessert anderer
seits auch die Möglichkeiten eines Druckausgleichs über
das zweite Zahnrad 12, so daß die Gefahr eines Verkan
tens geringer wird.
Das Innere des Gehäuses 3 ist mit Flüssigkeit gefüllt,
insbesondere mit Wasser, so daß bei einer Drehung des
zweiten Zahnrades 10 auf dem Lagerzapfen 12 die Flüs
sigkeit durch die Rille 15 gefördert wird und im Be
reich zwischen Lagerzapfen 12 und zweitem Zahnrad 10
entstehende Wärme abführen kann.
Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, besteht
das zweite Zahnrad 10 aus zwei Zahnradteilen 10a, 10b,
die durch eine Distanzscheibe 10b voneinander getrennt
sind. Hierdurch entsteht in der Verzahnung des zweiten
Zahnrades 10 eine Nut 16 in Umfangsrichtung, die minde
stens so tief wie die Zähne des zweiten Zahnrads 10
sind. Auch wenn das zweite Zahnrad 10 mit dem ersten
Zahnrad 6 oder mit dem Zahnkranz 4 in Eingriff steht,
ist es möglich, daß Flüssigkeit bis zu dem Abschnitt
vordringt, der gerade in Eingriff mit dem jeweils ande
ren Zahnrad steht.
Das erste Zahnrad 6 besteht aus rostfreiem Stahl. Die
zweiten Zahnräder 10 bestehen aus einem Kunststoff,
insbesondere aus Polyetheretherketon (PEEK). Beispiels
weise kann man hierfür PEEK vom Typ 450CA30 verwenden,
weil dieser Werkstoff eine relativ hohe Druck- und Zug
festigkeit aufweist. Die Zugfestigkeit liegt bei über
210 N/mm2. Damit kann ein zweites Zahnrad 10 aus diesem
Werkstoff eine Belastung aufnehmen, die etwa 90% der
eines Stahlzahnrades entspricht. Eine derartige Bela
stungsfähigkeit reicht aber aus. Wie insbesondere aus
Fig. 11 ersichtlich ist, hat das erste Zahnrad 6 einen
kleineren Durchmesser als die zweiten Zahnräder 10.
Hier entstehen also die größten Kräfte, die aber pro
blemlos aufgenommen werden können, weil das erste Zahn
rad 6 aus nichtrostendem Stahl besteht. Die Belastung
auf die zweiten Zahnräder 10 verteilt sich auf drei
Zahnräder mit größerem Durchmesser, so daß diese Bela
stung dort entsprechend geringer ist.
Das erste Zahnrad 6 wird im Getriebe 1 ausschließlich
durch die drei zweiten Zahnräder 10 gehalten. Diese
Zahnräder 10 zentrieren das erste Zahnrad 6. Das erste
Zahnrad 6 ist also zapfenfrei gelagert. Zwar entsteht
auch zwischen dem ersten Zahnrad 6 und den zweiten
Zahnrädern 10 eine gewisse Reibung. Diese entsteht aber
bei einem Zahnradgetriebe ohnehin. Diese Reibung ist
auch relativ unkritisch, weil sie bei einzelnen Zähnen
nur kurzfristig entsteht. Danach kommt der betreffende
Zahn wieder frei und kann sich bis zum nächsten Ein
griff in der umgebenden Flüssigkeit wieder Abkühlen.
Das erste Zahnrad 6 ist lediglich im Bereich seiner dem
Motor 2 abgewandten Stirnseite mit einer dünnen Schicht
17 aus einem reibungsvermindernden Kunststoff, insbe
sondere PEEK, versehen. Eine Reibung zwischen dem
zweiten Zahnrad 6 und dem Träger 11 kann damit klein
gehalten werden.
Der Flüssigkeitsvorrat im Innern des Gehäuses 3 wird
laufend durch Leckflüssigkeit aus dem Motor 2 ergänzt.
Die Leckflüssigkeit fließt hierbei entlang der Ab
triebswelle 9 zwischen der Abtriebswelle 9 und einer
Dichtung 18. Diese Verbindung ist ohnehin nur sehr
schwer dicht zu bekommen. Die Leckflüssigkeit wird also
gleich zum Kühlen des angeschlossenen Getriebes 1 ver
wendet.
Der Träger 11 ist drehfest mit einer Abtriebswelle 20
des Getriebes 1 verbunden. Wenn nun die Abtriebswelle 9
des Motors 2 gedreht wird, wird auch das erste Zahnrad
6 in Drehungen versetzt. Dieses kämmt mit den zweiten
Zahnrädern 10, die sich dementsprechend ihrerseits in
der Innenverzahnung 5 des Zahnkranzes 4 abrollen. Da
der Zahnkranz 4 im Gehäuse 3 stationär ist, führt die
ses Abrollen zwangsweise zu einer Drehbewegung des Trä
gers 11, die sich auf die Abtriebswelle 20 fortsetzt.
Bei dieser Funktionsweise ist erkennbar, daß, wenn man
einmal von der Lagerung der Abtriebswelle 20 absieht,
alle bewegten Teile immer mit einer Metall/Kunststoff-
Paarung aneinander anliegen. Hierdurch wird die Reibung
klein gehalten. Es ist aber auch ersichtlich, daß in
jeder dieser Materialpaarung Maßnahmen vorgesehen sind,
um Wärme, die bei der unvermeidlichen Reibung entsteht,
sofort mit Hilfe von Flüssigkeit abzuführen. Auf diese
Weise läßt sich ein zufriedenstellendes Betriebsverhal
ten über eine relativ lange Lebensdauer sicherstellen.
Claims (16)
1. Getriebe für eine hydraulische Kolbenmaschine mit
mindestens einer Zahnradpaarung aus zwei Zahnrä
dern, die in einem mit Wasser gefüllten Gehäuse
angeordnet sind, von denen das erste (6) aus einem
Metall gebildet ist und das zweite (10) zumindest
an seiner Oberfläche aus einem reibungsvermindern
den Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß
das zweite Zahnrad (10) stirnseitig im Bereich des
Lagerzapfens eine Innendurchmessererweiterung (19)
aufweist.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Zahnrad (10) vollständig aus dem
Kunststoff besteht.
3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Kunststoff faserverstärkt
ist, insbesondere mit Glas- und/oder Kohlefasern
und/oder organischen Fasern.
4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kunststoff eine Zugfestig
keit von mehr als 200 N/mm2 aufweist.
5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kunststoff gewählt ist aus
der Gruppe der hochfesten thermoplastischen Kunst
stoffe auf der Basis von Polyaryletherketonen, ins
besondere Polyetheretherketonen, Polyamiden, Polya
cetalen, Polyarylether, Polyethylenterephtalaten,
Polyphenylensulfiden, Polysulfonen, Polyethersul
fonen, Polyetherimiden, Polyamidimid, Polyacrylaten
oder Phenol-Harzen.
6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad (6) einen
kleineren Durchmesser als das zweite Zahnrad (10)
aufweist.
7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad (6) von min
destens drei in Umfangsrichtung verteilten zweiten
Zahnrädern (10) gehalten ist.
8. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das zweite Zahnrad (10) auf
einem Lagerzapfen (12) drehbar gelagert ist, wobei
zwischen Zahnrad (6) und Lagerzapfen (12) eine Ril
le (15) ausgebildet ist.
9. Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rille (15) schraubenlinienförmig verläuft.
10. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das zweite Zahnrad (10) minde
stens eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut (16)
aufweist.
11. Getriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Nut (16) eine Tiefe aufweist, die der Tiefe
der Zähne entspricht.
12. Getriebe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß das zweite Zahnrad (10) aus zwei
Zahnradteilen (10a, 10b) gebildet ist, die durch
eine Distanzscheibe (10c) voneinander getrennt
sind.
13. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß es mit einem Leck
flüssigkeitsanschluß (9, 18) der hydraulischen
Maschine 2 verbunden ist.
14. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da
durch gekennzeichnet, daß erste Zahnrad (6) auf
einer Stirnseite mit einer Schicht (17) aus rei
bungsverminderndem Kunststoff versehen ist.
15. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da
durch gekennzeichnet, daß das Getriebe als Pla
netengetriebe ausgebildet ist, wobei das erste Zahn
rad (6) das Sonnenrad bildet und mindestens drei
zweite Zahnräder (10) in einem Planetenradträger
angeordnet sind.
16. Getriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich
net, daß das erste Zahnrad (6) drehfest mit der
Welle (9) der hydraulischen Maschine (2) und der
Planetenradträger (11) drehfest mit einer Aus
gangswelle (20) des Getriebes verbunden ist.
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