DE19824069A1 - Getriebe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere Planetengetriebe, mit einem Grundkörper (40), mindestens einem in bezug auf den Grundkörper (40) drehbar gelagerten Ausgangskörper (50) und mindestens einem mit dem Grundkörper (40) zusammenarbeitenden und auf einer Eingangswelle (10) mit Wälzkörpern (12) gelagerten Rad (30) mit einer Öffnung (31). Zwischen dem Rad (30) und der Eingangswelle (10) ist ein vom Rad (30) getragener, in Achsrichtung des Getriebes einseitig steckbarer und die Wälzkörper (12) auf Abstand haltender Käfigring (100) mit Käfigringen angeordnet (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei herkömmlichen Getrieben der eingangs genannten Art, wie sie z. B. in der WO 95/22017 beschrieben sind, sind die Räder mit Außenverzahnung am exzentrischen Abschnitt der Eingangswelle gelagert. Die Zylinderrollen des Drehlagers sind an Kurbelzapfen der Eingangswelle abstandsfrei zueinander angeordnet, wodurch zwar eine große Packungsdichte der Zylinderrollen erreichbar ist, als Nachteil hat sich die Tatsache erwiesen, daß die jeweils benachbarten Zylinderrollen miteinander in Berührung stehen, aber aufgrund herrschender Reibkräfte es zur Erhöhung der Temperatur des Getriebes im Bereich der Eingangswelle kommt, was unerwünscht ist.

Ausgehend von dem obigen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Man erkennt, daß die Erfindung jedenfalls dann verwirklicht ist, wenn es sich um ein Getriebe handelt, bei dem die Lagerung des Rades bzw. der Räder mit Außenverzahnung über Zylinderrollen erfolgt, die durch einen Käfig voneinander getrennt sind. Die Besonderheit des Käfigs besteht darin, daß er aufgrund seiner Dimensionierung zwischen dem Rad und der Eingangswelle gehalten wird.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile können insbesondere wie folgt zusammengefasst werden:

• - Die Anzahl der Wälzkörper, regelmäßig Zylinder, wird im Vergleich mit käfigfreien Lagern nur minimal verringert
• - minimale Axialvergrößerung des vorgeschlagenen Getriebes in bezug auf Getriebe mit Lagern, die einen anderen Käfig aufweisen, weil die Käfigringe schmal, aber gleichzeitig in radialer Richtung hinreichend groß sein können; hierfür ist genügend Raum vorhanden ist
• - der Käfig kann vorteilhaft sowohl in zentrischen als auch in exzentrischen Getrieben eingesetzt werden, bei denen zusätzliche und damit auf die Wälzkörper und den Käfig wirkende Kräfte auftreten können
• - aufgrund der Tatsache, daß der Käfig im Rad, allgemein äußerer Ring eines Lagers, radial geführt ist, kann der Käfig deutlich schlanker gebaut sein, also nicht so robust wie bei Lagern, bei denen der Käfig nur auf den Wälzkörpern geführt ist
• - vereinfachte Montage exzentrischer Lager
• - berührungsloses Führen der Wälzkörper, was zur Verringerung der Reibung und passiver Widerstände führt, ferner zur Verringerung der Arbeitstemperatur des Lagers und des Getriebes selbst, deutliche Erhöhung möglicher Eingangsdrehzahl des Lagers/Getriebes, Erhöhung der Lebensdauer und des Wirkungsgrades des Getriebes
• - der Käfig gewährleistet ein gleichmäßiges Verteilen der Wälzlager im Außenumfang der Laufbahn
• - ruhigerer Lauf des Getriebes.

Die Laufflächen, in denen die Wälzkörper geführt sind, könnten selbstverständlich auch im Rad selbst, also nicht auf der Eingangswelle, ausgebildet sein, so daß der Käfig entsprechend abgeändert und auf der Eingangswelle gelagert wird. Den beiden Ausführungsformen der Erfindung ist daher gemeinsam, daß der Käfig zur Separation der Wälzkörper dient, im Außen- oder Innenring des Lagers bzw. im Rad oder in der Eingangswelle gelagert und in axialer Richtung des Lagers steckbar ist.

Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ein ausführendes Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Getriebe in Explosionsdarstellung,

Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Getriebe in zusammengebautem Zustand und axialem Querschnitt,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III nach Fig. 2,

Fig. 4 einen Teil des Getriebes nach Fig. 1 vergrößert dargestellt,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V nach Fig. 4, wobei dieser Teil des Getriebes zusammengebaut ist,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI nach Fig. 4, wobei dieser Teil des Getriebes zusammengebaut ist,

Fig. 7 eine Draufsicht auf den in Fig. 4 dargestellten Käfig mit einem peripheren Teilschnitt IX,

Fig. 8 einen Schnitt durch den Käfig längs der Linie VIII-VIII nach Fig. 7,

Fig. 9 eine Vergrößerung des Teilschnitts IX nach Fig. 7,

Fig. 10 eine Vergrößerung der Einzelheit X nach Fig. 11 und

Fig. 11 eine verkleinerte perspektivische Ansicht des in Fig. 4 dargestellten Käfigs mit einer Einzelheit X, die einen Abschnitt der Käfigringe und ein zwischen diesen Abschnitten angeordneten Steg darstellt.

In den Fig. 1,2 und 3 ist ein Getriebe dargestellt. Die Eingangswelle 10 mit Zylinderrollen 12 weist zwei exzentrische Abschnitte 17 auf, die um 180° verdreht sind. Die Abschnitte 17 tragen drehbar gelagerte Räder 30 mit Außenverzahnungen 33 und zentralen kreisrunden Öffnungen 31 Die Räder 30 haben mehrere durchgehende axiale Öffnungen 32, die um die Achse der Räder 30 gleichmäßig verteilt sind. Am Umfang der Exzenter 17 sind Laufbahnen für die Zylinderrollen 12 ausgebildet, die als Lagerkörper für die Räder 30 dienen. Die Eingangswelle 10 ist mit der Motorwelle eines Antriebsmotors mittels einer nicht näher dargestellten Feder verbunden. Der Motor ist mit einem als Rad ausgebildeten Grundkörper mit Innenverzahnung 41 mittels eines Körpers und Schrauben verbunden. Die Räder 30 sind in der Mitte zwischen den als kreisrunde Flansche ausgebildeten Ausgangskörpern 50 angeordnet, die durch Verbindungselemente 60 miteinander verbunden sind. Die Verbindungselemente 60 durchqueren kontaktfrei die Öffnungen 32 der Räder 30, so daß die Flansche 50 miteinander fest verbindbar sind. Das Flansch-Paar 50 ist in bezug auf das Rad 40 mit Innenverzahnung 41 drehbar gelagert. Das Rad 40 kämmt mit der Außenverzahnung der Räder 30. Die Achsen der Räder 30 sind parallel zur Achse 40a des Rades 40 angeordnet, jedoch um eine Exzentrizität versetzt. Die Flansche 50 sind mit Führungsflächen/bahnen 54a, 54b versehen, die eine lineare Führung 50b definieren. Die Führung 50b ist quer zur Achse des Flansches 50 orientiert. Jedes Rad 30 ist mit Führungsbahnen 34a, 34b versehen, die eine lineare Führung 30b definieren, wobei diese lineare Führung quer zur Achse des Rades 30 orientiert ist. An beiden Seiten des Getriebes ist zwischen dem Flansch 50 und dem Rad 30 ein als Kreuz ausgebildeter transformierender Körper 70 angeordnet. Der transformierende Körper 70 besitzt in zwei orthogonal zueinander angeordneten Richtungen Bahnen 74a, 74b bzw. 75a, 75b, und zwar derart, daß diese Bahnen in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen verschieblich angeordnet sind. Die eine lineare Führung ist am Flansch 50 ausgebildet, während der Körper 70 in der anderen Richtung in der Führung 30b am Rad 30 verschieblich angeordnet ist. Beide Flansche 50 und der Körper 70 besitzen zentrale Öffnungen 51 bzw. 71. Die Eingangswelle 10 ist an ihren beiden Enden in den Zentralöffnungen 51 der Flansche 50 gelagert. Die Eingangswelle 10 durchquert kontaktfrei die Öffnung 71 des Körpers 70. Der Innendurchmesser der Öffnung 71 ist hierbei um mindestens die doppelte Exzentrität größer als der Außendurchmesser der Eingangswelle-Partie, welche die Öffnung 71 durchquert. Die Führungsflächen 54a und 54b, mit denen jeder Flansch 50 versehen ist, sind an den einander gegenüberliegenden Seiten der Anschläge 55a und 55b ausgebildet. Die Anschläge 55a und 55b sind als achsensymmetrische Paare ausgebildet und an der Stirnseite des Flansches angeordnet. Die Führungsflächen 54a und 54b sind direkt an den Anschlägen 55a und 55b des Flansches 50 ausgebildet. Sie können auch als flache Leisten ausgebildet sein, die an den gegenüberliegenden Seiten der Anschläge 55, 55b befestigt sein können. Durch die Anschläge 55a, 55b der Flansche 50 führen axiale Öffnungen/Bohrungen 53a, 53b. Die Führungsbahnen, mit denen jedes Rad 30 versehen ist, sind an den gegenüberliegenden Seiten der Anschläge 35a ausgebildet. Sie sind durch mittig gegenüberliegende Paare gebildet, die an der Stirnseite des Rades 30 vorhanden sind. Die axialen Öffnungen 32 des Rades 30 sind auf einem Kreis zwischen Anschlagpaaren angeordnet. Die Führungsbahnen 34a, 34b sind direkt an den Anschlägen 55a, 55b des Rades 30 ausgebildet. Sie können auch als flache Leisten ausgebildet sein, die fest an den gegenüberliegenden Seiten der Anschläge ausgebildet sind.

Der Körper 70 ist mit vier Schenkeln/Armen versehen, die von einem Ringabschnitt getragen sind. Das eine Paar gegenüberliegender Arme weist Führungsbahnen auf, durch die der Körper 70 in der linearen Führung 50b des Flansches 50 verschieblich angeordnet ist. Das zweite Paar der gegenüberliegenden Arme weist ebenfalls parallele Führungsbahnen auf, durch welche der Körper 70 in der linearen Führung 30b des Rades 30 verschieblich angeordnet ist. Zwischen den Führungsflächen 54a und 54b der linearen Führung des Flansches 50 und den Führungsflächen des Körpers 70, durch welche der Körper 70 in der linearen Führung 50b verschieblich angeordnet ist, sind zylindrische Wälzkörper 80 angeordnet. Genauso ist es verwirklicht auch bei den Führungsbahnen 34a und 34b der linearen Führung 30b am Rad 30 und den Bahnen des Körpers 70, in denen der Körper 70 verschieblich angeordnet ist. In beiden Fällen ist eine Führung des Körpers 70 mittels Wälzkörper 80, 90 gewährleistet, wenn er in bezug auf das Rad sowie in bezug auf den Flansch 50 und die Achse 50a relative Oszillationsbewegungen ausübt. Die Innenverzahnung 41 des Rades 40 besteht aus Zylindern, die in Axialnuten gelagert sind. Die Axialnuten sind am Innenumfang des Rades 40 gleichmäßig verteilt. Es handelt sich somit um Zahnräder, deren Zähne vorzugsweise aus Zylindern bestehen. Das gleiche gilt auch für die Außenverzahnung 33 des Rades 30, die aus Körpern mit kreisrundem Querschnitt bestehen kann. Die Körper sind ebenfalls in Axialnuten gelagert. Die Axialnuten sind am Außenumfang des Rades 30 gleichmäßig verteilt. Im Kontaktbereich der Flansche 50 und des Rades 40 sind radiale Umlaufbahnen bzw. Laufräume ausgebildet, in denen die Zylinder 47, 47' mit Positionierkörpern 49 gelagert sind. Durch axiale Abstandsringe 44 kann die gewünschte Vorspannung der Lager in axialer Richtung erreicht werden.

Weitere Einzelheiten bezüglich eines solchen Getriebes sind in der WO 95/22017 und der WO 97/13989 offenbart.

An den Anschlägen 55a und 55b des Flansches 50 sind Distanzelemente 52 angeordnet. Diese Distanzelemente 52 durchqueren mit Spiel die axialen Öffnungen 32 des Rades 30, wobei sie mit axialen Öffnungen 53a, 53b versehen sind. Diese Öffnungen sind von den Verbindungselementen 60 durchquert. Durch Anziehen der Schraubenmuttern definieren die Stirnseiten der Distanzelemente 52 die Lage der beiden Flansche.

In den Fig. 4 bis 11 sind die Lagerung des Rades 30, allgemein Außen­ körper, auf der Eingangswelle 10 sowie Teile des Wälzlagers dargestellt.

Das in Fig. 4 dargestellte Rollenlager besteht somit aus der Eingangswelle 10, Zylindern 12, einem Käfig 100 und dem Rad 30. Die Eingangswelle 10 mit zwei Exzentern ist mit drei Ringflanschen 10b, 10c und 10d versehen, die zwei Laufflächen 10a für die Rollen 12 begrenzen. Durch die Ringflansche 10b, 10c und 10d werden die Rollen 12 gegen eine axiale Verschiebung gesichert. Der Abstand A der Rollen 12 voneinander beträgt im eingesetzten Zustand in den Laufflächen 10a vorzugsweise etwa 0,1 mm. Die Rollen 12 können beispielsweise aus einem nicht dargestellten, ringförmigen Magazin mit Schmierfett in die Laufflächen 10a eingesetzt werden. Die axiale Länge der Rollen 12 entspricht etwa dem Abstand der einander benachbarten Ringflansche 10b, 10c bzw. 10c, 10d voneinander. Der Käfig 100 weist einen vorderen Käfigring 102, einen hinteren Käfigring 101 und eine der Anzahl der Rollen 12 entsprechende Anzahl von Stegen 104 auf, die sich quer zwischen den Käfigringen 101, 102 erstrecken und gleichmäßig auf dem Umfang des Käfigs 100 verteilen. Die Stege 104 sind im Querschnitt grundsätzlich keilförmig, hier trapezförmig, ausgebildet, wie insbesondere die Fig. 9 und 10 zeigen. Die Stege 104 weisen, wie es am deutlichsten in Fig. 10 gezeigt ist, an ihren Enden jeweils als Vorsprünge ausgebildete Keilseitenflächenstücke 104a, 104b auf, gegenüber denen mittlere Keilseitenflächenstücke 104c nach innen versetzt sind. Die Keilseitenflächenstücke 104a, 104b dienen zur Führung der Rollen 12, während die Keilseitenflächenstücke 104c die Rollen 12 nicht berühren. Die Berührungsflächen der Stege 104 mit den Rollen 12 sind daher sehr klein.

Der vordere Käfigring 102 hat einen größeren Innendurchmesser d1 als der Innendurchmesser d2 des Rades 30, während der hintere Käfigring 101 einen kleineren Außendurchmesser d3 als der Innendurchmesser d2 des Rades 30 hat. Dadurch kann bzw. können bei der Montage des Rollenlagers einerseits der Käfig 100 über die Rollen 12 oder umgekehrt die Rollen 12 in den Käfig 100 geschoben werden und andererseits der Käfig 100 in das Rad 30 geschoben werden. Bei montiertem Rollenlager stößt die hintere Stirnfläche 12b jeder Rolle 12 gegen die radiale Innenfläche 101b des Käfigrings 101. Dabei wird durch den hinteren Käfigring 101 gleichzeitig auch eine axiale Verschiebung des Innenrings 10 mit den Rollen 12 nach hinten verhindert. In der vorderen Seitenwand des Rades 30 ist eine ringförmige Ausnehmung 30' mit einem Durchmesser d4 vorgesehen, durch die eine vertikale Aufnahmefläche 30'a und eine horizontale Aufnahmefläche 30'b gebildet sind. In diese Ausnehmung 30' ist der vordere Käfigring 102 so eingepaßt, daß dessen Innenfläche 102a der vertikalen Außenfläche 30ä gegenüberliegt, während die Randfläche 102b des Käfigrings 102 der horizontalen Aufnahmefläche 30'b gegenüberliegt. Die Außenfläche 102c des Käfigrings 102 schließt dabei etwa bündig mit der vorderen Seitenfläche des Rades 30 ab oder ist in bezug auf diese nach innen zu versetzt. Die Lagerung des Käfigs 100 am Rad kann in beliebiger Weise erfolgen. Vorzugsweise jedoch erfolgt die Lagerung durch die Aufnahme des vorderen Käfigrings 102 in der Ausnehmung 30', in der sie mit Spiel und schwimmend gelagert ist.

Aus Fig. 5 geht hervor, daß die Außenfläche 104d jeder Strebe 104 gegenüber der Radialfläche 101a nach innen versetzt ist, so daß ein größerer Spalt 29 zwischen der Lauffläche 31 des Rades 30 und der Strebenaußenfläche 104d gebildet ist. Dieser Spalt 29 gewährleistet besseres Durchlaufen von Schmierfett. Der in den Fig. 7, 8 und 11 dargestellte Käfig 100 mit den Käfigringen 101, 102 hat in radialer Richtung die Maße d1 und d5 bzw. d3. Der größere Käfigring 102 hat zwei radial ausgerichtete Flächen 102a und 102c sowie eine axial ausgerichtete Fläche 102b, während der kleinere Käfig 101 mit Flächen 101a, 101c und 101b versehen ist. Dabei gilt: d3 ≦ d2 ≦ d1 und d5 ≦ 4.

Die Bemaßung wird hier so gewählt, daß der Käfig im Rahmen seines radialen Spiels nicht auf die Rollen "fällt", sonst könnte es zur radialen Führung des Käfigs auf den Rollen kommen, was unerwünscht ist. Der Käfig wird vielmehr über seine radialen Flächen 101a und 102b an den Flächen 30'b und 31 geführt.

Claims (10)

1. Getriebe, insbesondere Planetengetriebe, mit einem Grundkörper (40), mindestens einem in bezug auf den Grundkörper (40) drehbar gelagerten Ausgangskörper (50) und mindestens einem mit dem Grundkörper (40) zusammenarbeitenden und auf einer Eingangswelle (10) mit Wälzkörpern (12) gelagerten Rad (30) mit einer Öffnung (31), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rad (30) und der Eingangswelle (10) ein vom Rad (30) getragener, in Achsrichtung des Getriebes einseitig steckbarer und die Wälzkörper (12) auf Abstand haltender Käfig (100) mit Käfigringen (101, 102) angeordnet ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser (d3) des einen Käfigrings (101) kleiner und der Innendurchmesser (dl) des anderen Käfigrings (102) größer als der Innendurchmesser (d2) des Rades (30) ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Öffnung (31) des Rades (30) eine seitliche, ringförmige Ausnehmung (30') ausgebildet ist, in welcher der den größeren Innendurchmesser aufweisende Käfigring (102) angeordnet ist.

4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (30') im Querschnitt stufenförmig ist.

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle (10) mindestens zwei Ringflansche (10b, 10c, 10d) aufweist, zwischen denen die Stirnseiten (12b) der Rollen (12) geführt sind.

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Käfigringen (101, 102) Stege mit Vorsprüngen zur Halterung der Rollen (12) vorgesehen sind.

7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege sich zur Längsachse (40a) hin verjüngen und daß die Vorsprünge durch an den Stegenden angeordnete Keilseitenflächenstücke (104a, 104b) gebildet sind.

8. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Stege (104) im Bereich der Keilseitenflächenstücke (104a, 104b) so bemessen ist, daß der Abstand (A) der Rollen (12) voneinander nur ein die Lagerschmierung noch ermöglichendes Minimum ist.

9. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Keilseitenflächenstücken (104a, 104b) ein nach innen zu versetztes und mit den Rollen (12) nicht in Kontakt stehendes Keilseitenflächenstück (104c) angeordnet ist.

10. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das etwa mittig angeordnete Keilseitenflächenstück (104c) größer ist als die Summe der Flächen der beiden anderen Keilseitenflächenstücke (104a, 104b).