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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe mit einem auf einer Antriebswelle
angeordneten Antriebszahnrad und einem auf einer Abtriebswelle angeordneten
Abtriebszahnrad, wobei An- und Abtriebswelle koaxial ausgerichtet
sind, sowie mit einem Hilfszahnrad, das eine erste und eine zweite Verzahnung
aufweist, wobei die erste Verzahnung mit dem Antriebszahnrad und
die zweite Verzahnung mit dem Abtriebszahnrad zusammenwirkt.
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Mit
einem derartigen Getriebe kann eine starke Untersetzung ins Langsame
erreicht werden. Ein solches Getriebe ist z. B. in der
EP 271 898 A1 beschrieben.
An- und Abtriebswelle dieses Getriebes sind koaxial zueinander angeordnet
und tragen jeweils ein Zahnrad mit einer Außenverzahnung. Parallel zur
Achse der Antriebs- bzw. Abtriebswelle ist ein Hilfszahnrad mit
zwei Außenverzahnungen
vorgesehen, das drehbar auf einem gehäusefesten Stift gelagert ist.
Die erste Verzahnung des Hilfszahnrades greift in die Verzahnung
des Zahnrades an der Antriebswelle ein, während die zweite Verzahnung
des Hilfszahnrades, die einen kleineren Durchmesser aufweist als
die erste Verzahnung, in die Verzahnung des Zahnrades der Abtriebswelle
eingreift.
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Der
Stift, auf dem das Hilfszahnrad gelagert ist, ist gehäusefest
ausgebildet, wobei das eine Ende in einem Lagerschild für die Antriebswelle
und das andere Ende in einem Lagerschild für die Abtriebswelle eingesteckt
ist. Dies hat zur Folge, dass alle Zahnräder durch eine Außenverzahnung dargestellt werden
müssen.
Dies wiederum bewirkt, dass das Getriebe eine relativ große radiale
Ausdehnung aufweist.
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Aus
der
DE 25 19 028 A1 ist
ein Getriebe offenbart, welches ebenfalls eine Antriebs- und eine Abtriebswelle
und ein dazwischen angeordnetes Hilfszahnrad aufweist. Eine große Untersetzung
ins Langsame ist mit diesem Getriebe aber nicht möglich. Aus
der
DE 1 179 436 B ist
ein Getriebe bekannt, das zwar eine große Untersetzung ins Langsame
besitzt, hierfür
aber eine Vielzahl an Hilfs- und Zwischenzahnrädern benötigt.
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Ausgehend
von der
DE 25 19 028
A1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe
mit starker Untersetzung so konstruktiv auszugestalten, dass es
schlank baut und vor allem keinen größeren Durchmesser aufzuweisen
braucht, als der Durchmesser eines Elektromotors, der dem Getriebe
als Antrieb vorgeschaltet ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Getriebe gelöst,
das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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Um
die Ausdehnung des Getriebegehäuses, insbesondere
den Außendurchmesser
der Gehäusehülse, klein
zu halten, sind im Bereich der ersten Verzahnung der Hilfszahnräder Ausnehmungen
in der Lagerhülse
vorgesehen.
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Um
eine besonders starke Untersetzung zu erzielen, ist das Antriebszahnrad
zweigängig
bzw. 3-gängig
ausgebildet und mit einer Steigung versehen, die größer als
17° ist.
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Ein
derartiges Zahnrad kann mit einem sehr kleinen Außendurchmesser
hergestellt werden. Ein derartiges Zahnrad benötigt eine ausreichende radiale
Abstützung,
die gemäss
einer Weiterbildung der Erfindung dadurch bewirkt wird, dass mindestens zwei
Hilfszahnräder
vorgesehen sind, die jeweils zweifach abgestützt sind, wobei jeweils eine
Lagerung im Schild zur Lagerung de Antriebswelle und die jeweils
andere Lagerung in der Zwischenwand erfolgt.
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Durch
die Anordnung von zwei Zahnrädern, die
diametral zueinander angeordnet sind, lassen sich folgende Vorteile
erreichen
- 1. Abstützung der dünn ausgeführten Motorwelle gegen eine
Verbiegung
- 2. Erhöhung
der Verzahnfestigkeit sowohl in der ersten als auch in der zweiten
Stufe des Getriebes.
- 3. die Zahnräder
lasen sich aus Kunststoff herstellen.
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Die
Anordnung einer Zwischenwand ermöglicht
es darüber
hinaus, die Abtriebswelle zweifach zu lagern. Eine erste Lagerung
erfolgt in einem Endschild des Getriebegehäuses, während die andere Lagerung in
der Zwischenwand erfolgt.
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Vorzugsweise
wird die Zwischenwand einstückig
mit einer Gehäusehülse ausgebildet,
die durch die beiden Lagerschilde verschlossen wird.
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Die
Zwischenwand weist einen zentralen Durchbruch auf, der hülsenförmig verlängert ist,
wobei die Verlängerung
in einen sich radial erstreckenden Kragen endet. Die Verlängerungshülse dient
der Aufnahme des Lagers für
die Abtriebswelle, während der
Kragen Lagerpunkte für
die Hilfszahnräder
zur Verfügung
stellt.
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Vorzugsweise
werden die Hilfszahnräder
auf Stiften gelagert, die einerseits im Lagerschild für die Antriebswelle
und andererseits im Kragen der Zwischenwand eingesteckt sind.
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Weiterhin
ist der Schild zur Aufnahme der Lagerung der Antriebswelle so ausgebildet,
dass auf seiner nach außen
weisenden Seite das Gehäuse
eines Motors befestigt bzw. aufgesteckt werden kann.
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Das
Getriebe wird vorzugsweise mit einem Motor kombiniert, wobei der
Außendurchmesser
des Gehäuses
des Motors dem Außendurchmesser
des Gehäuses
des Getriebes entspricht. Insgesamt entsteht damit eine schlanke
Antriebseinheit, die in vielfältiger
Weise eingesetzt werden kann.
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Im
folgenden soll anhand einer Zeichnung die Erfindung näher erläutert werden.
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Die
Zeichnung zeigt im Querschnitt eine Antriebseinheit, bestehend aus
einem Elektromotor 1 und einem Getriebe 2.
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Das
Getriebe 2 ist in einem Gehäuse untergebracht, das aus
einem Motorschild 3, einem Endschild 4 sowie einer
Gehäusehülse 5 besteht.
Der erste Lagerschild dient zur Lagerung der Antriebswelle und zum
Anflanschen des Motors 1. Der zweite Lagerschild dient
der Lagerung der Abtriebswelle und es schließt die Motorgetriebeeinheit
ab.
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Motorschild 3 und
Endschild 4 werden beidseitig auf die Gehäusehülse 5 aufgesteckt
und bilden so ein tonnenförmiges
Gehäuse.
Motorschild 3 und Endschild 4 können aus
Kunststoff hergestellt werden, die Gehäusehülse 5 wird vorzugsweise
aus Metall z.B. aus Zinkdruckguss hergestellt.
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Einstückig mit
der Gehäusehülse 5 ist
eine Zwischenwand 6 ausgebildet, die sich in etwa mittig zwischen
dem Motorschild 3 und dem Endschild 4 befindet.
Die Zwischenwand 6 weist einen zentralen Durchbruch 7 sowie
mehrere, entsprechend der Zahl von Hilfszahnrädern 13, weitere Durchbrüche 8 auf, die
außermittig
angeordnet sind.
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Der
zentrale Durchbruch 7 wird durch eine Verlängerungshülse 9 in
Richtung auf den Endschild 4 verlängert, wobei am Ende der Verlängerungshülse 9 ein
radial nach außen
weisender Kragen 10 vorgesehen ist, der bis vor die Durchbrüche 8 für die Hilfszahnräder 13 reicht.
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Durch
den Motorschild 3 führt
die Antriebswelle 11, deren freies Ende als Antriebszahnrad 12 ausgebildet
ist. Das Antriebszahnrad 12 weist lediglich zwei Zähne auf,
die mit extremer Steigung z.B. mit einem Steigungswinkel von 17° die Antriebswelle 11 schraubenförmig umlaufen.
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Parallel
zur Antriebswelle 11 sind zwei Hilfszahnräder 13, 13' angeordnet.
Die Zahnräder 13, 13' sind gleich
aufgebaut, so dass im folgenden nur noch ein Hilfszahnrad 13 beschrieben
wird. Die Hilfszahnräder 13 liegen
diametral gegenüber.
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Das
Hilfszahnrad 13 weist zwei axial gegeneinander versetzte
Verzahnungen auf, wobei die erste Verzahnung 14 im Antriebszahnrad 12 kämmt, während die
zweite Verzahnung 15 mit dem noch zu beschreibenden Abtriebszahnrad 16 zusammenwirkt.
Das Hilfszahnrad 13 weist eine zentrale Bohrung auf, durch
die ein Stift 17 hindurchgeführt ist. Das eine Ende des
Stiftes 17 ist im Motorschild 3, während das
andere Ende des Stiftes 17 im Kragen 10 gelagert
bzw. eingesteckt ist. Das Hilfszahnrad 13 selbst ist zwischen
dem Motorschild 3 und dem Kragen 10 abgestützt, so
dass es keine axiale Bewegung ausführen kann.
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Beide
Hilfszahnräder 13, 13' weisen Montagemarkierungen
z.B. in Form von Nocken auf, die eine zugeordnete Montage ermöglichen.
Denn nur für
eine relative Winkelstellung der Hilfszahnräder 13, 13' zueinander
ergibt sich ein Eingriff sowohl in die Verzahnung der Antriebswelle 11 als
auch in die Verzahnung der Abtriebswelle 12.
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Die
Außenverzahnung
der ersten Verzahnung 14 reicht an die Gehäusehülse 5 heran,
so dass Taschen 18 in der Gehäusehülse 5 vorgesehen sind, in
deren Bereich die Wanddicke der Gehäusehülse 5 verkleinert
ist. Das Hilfszahnrad 13 ragt mit seinem Bereich, der die
zweite Verzahnung 15 trägt,
durch die Durchbrüche 8 in
der Zwischenwand 6 hindurch.
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Das
Abtriebszahnrad 16 hat insgesamt eine topfförmige Struktur,
wobei der verdickte Boden 19 des Topfes formschlüssig mit
der Abtriebswelle 21 verbunden ist, die dazu eine Riffelung
trägt.
Die Topfwände
weisen eine Innenverzahnung 20 auf, die in die zweite Verzahnung
der Hilfszahnräder 13, 13' eingreifen.
Das Abtriebszahnrad 16 übergreift
dazu den Kragen 10 der Zwischenwand 6 sowie die
zweite Verzahnung 15 der Hilfszahnräder 13.
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Die
Abtriebswelle 21 weist einen im Getriebegehäuse liegenden
Endzapfen 22 auf, der in der Verlängerungshülse 9 gelagert ist.
Der Endzapfen 22 dient gleichzeitig als Anlauffläche für die Antriebswelle 11.
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Die
Innenseite des Bodens 19 des Abtriebszahnrades 16 weist
eine umlaufende Erhebung 23 auf, die am Kragen 10 der
Zwischenwand 6 abgestützt
ist. Die außenliegende
Seite der Verdickung des Bodens 19 des Abtriebszahnrades 16 liegt
am Endschild 4 bzw. am Gleitlager 24 für die Abtriebswelle 21 im
Endschild 4 an. Auf diese Weise ist das Abtriebszahnrad 16 im
Gehäuse
in axialer Richtung fixiert. Da die Befestigung des Abtriebszahnrades 16 an
der Abtriebswelle 11 auch in axialer Richtung formschlüssig ausgebildet
ist, ist auch eine axiale Fixierung der Abtriebswelle 11 gegeben.
An der Außenseite
des Abtriebszahnrades 16 ist eine umlaufende Erhebung 25 vorgesehen,
die an der Innenseite der Gehäusehülse 5 anliegt.
Damit soll vermieden werden, dass sich die Innenverzahnung der Abtriebswelle 11 aufweitet.
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Der
Elektromotor 1 besteht aus einer Motorwelle 30,
die unmittelbar in die Antriebswelle 11 übergeht.
Die Motorwelle 30 trägt
einen Anker 31, der über
einen Kommutator 32 mit Gleichstrom wechselnder Polarisierung
versorgt wird. Der Gehäusemantel
des Motors 1 besteht aus einem Metallmantel 33,
an dessen Innenseite Permanentmagnete 34 eingeklebt sind,
wobei der Metallmantel 33 den magnetischen Rückschluss
sicherstellt. Elektromotor 1 und Getriebe 2 sind
nun so aufeinander abgestimmt, dass der Außendurchmesser des Metallmantels 33 des Motors 1 mit
dem Außendurchmesser
der Gehäusehülse 5 des
Getriebes 2 übereinstimmt.
Wie auch die 1 verdeutlicht, entsteht damit
eine insgesamt schlank ausgeführte
Antriebseinheit. Insbesondere durch das nur zweigängig ausgeführte Antriebszahnrad 12 sowie
das mit einem effektiv großen
Verzahnungsdurchmesser versehene Abtriebszahnrad 16 kann
eine sehr starke Untersetzung ins Langsame erreicht werden, ohne
dass das Getriebe 2 eine zu starke radiale Ausdehnung erfährt.
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- 1
- Elektromotor
- 2
- Getriebe
- 3
- Motorschild
- 4
- Endschild
- 5
- Gehäusehülse
- 6
- Zwischenwand
- 7
- zentraler
Durchbruch
- 8
- Durchbruch
- 9
- Verlängerungshülse
- 10
- Kragen
- 11
- Antriebswelle
- 12
- Abtriebswelle
- 13
- Hilfszahnrad
- 14
- Erste
Verzahnung
- 15
- Zweite
Verzahnung
- 16
- Abtriebszahnrad
- 17
- Stift
- 18
- Taschen
- 19
- Boden
- 20
- Innenverzahnung
- 21
- Abtriebswelle
- 22
- Endzapfen
- 23
- Erhebung
- 24
- Gleitlager
- 25
- Radiale
Erhebung
- 30
- Motor
- 31
- Anker
- 32
- Kommutator
- 33
- Gehäusemantel
- 34
- Magnete