DE2002614A1

DE2002614A1 - Kurbelumlaufgetriebe

Info

Publication number: DE2002614A1
Application number: DE19702002614
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Gebauer & Cie
Current assignee: Gebauer & Cie
Priority date: 1969-02-25
Filing date: 1970-01-21
Publication date: 1970-10-01
Also published as: SE356107B; DE2002614B2; GB1256469A; FR2035421A5; CH482948A; AT304978B

Description

BE 12958

A.K. Gebauer & Cie., Spezialfabrik

i—_—i—.£—:—,—, _, Zürich

für Aufzüge,

Kurbelumlaufgetriebe

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe für grosse Untersetzungen.

Bei der Auslegung eines Getriebes für grosse Untersetzungen sind verschiedene Punkte zu beachten, nämlich die Art und die Grosse des Getriebes, der zulässige Aufwand bei der Herstellung, die zu übertragende Leistung und damit die Beanspruchung des Materiales sowie die Geräuschlosigkeit des Getriebes.

Pur stark untersetzte Getriebe sind mehrstufige Vorgelege,

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Planetengetriebe und Schneckengetriebe üblich. Die ersten sind relativ aufwendig, weisen hohe Reibungsverluste auf und benötigen viel Platz. Die Planetengetriebe normaler Bauweise, sind bei gegebenen Abmessungen in ihren Uebersetzungsverhaltnissen beschränkt, sofern man von Spezialausführungen absieht (Abgriff an den Planetenrädern), welche jedoch für die meisten Anwendungen zu aufwendig sind. Am geeignetsten und daher auch am meisten verbreitet sind die Schneckengetriebe, die konstruktiv einfach sind. Sie sind jedoch in der Herstellung sehr aufwendig.

Bei starken Untersetzungen taucht jeweils das Problem des Zahndruckes, d.h. der spezifischen Belastung der miteinander im Eingriff stehenden Zähne auf. Je unterschiedlicher der Durchmesser der beiden kämmenden Zahnräder, desto grosser wird mit dem Untersetzungsverhältnis auch der Zahndruck, da die Anzahl der im Eingriff stehenden Zähne dann geringer wird. Im Extremfall, nämlich beim Schneckengetriebe, kommt man auf eine Anzahl, die nur noch wenig über Sins liegt. Da gleichzeitig auch die zu übertragenden Kräfte mit steigender Untersetzung stark zunehmen, steigt die Zahnbelastung somit rasch an. Es wäre also von Vorteil, wenn auch die Anzahl der im Eingriff stehenden Zähne zunehmen könnte, damit die Flächenbelastung annähernd gleich bleibt. Dies ist jedoch bei diesen Getrieben nicht möglich. Eine Reduktion des Zahndruckes auf anderem Wege, z.B. durch Verbreiterung der Zahnräder, führt zu neuen Problemen, auf die hier nicht eingegangen werden soll.

Soll im weiteren das Getriebe noch billig in der Herstellung sein, so scheiden die Schneckengetriebe aus, da sie, wie schon erwähnt, namentlich in der Herstellung einen beträchtlichen Aufwand erfordern. Aber auch die

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üblichen Planetengetriebe verlangen in der Zahnräderbe-

arbeitung wegen der hohen auftretenden Zahndrücke eine .. sehr genaue Herstellung, damit störende Oberwellenschwingungen und damit Geräuschbildung vermieden werden.

Betrachtet man nun die zu Übertragende leistung, so ist festzuhalten, dass der Zahndruck nicht beliebig gesteigert werden kann, da auch der zwischen den im Eingriff stehenden Zähnen vorhandene, tragende Schmierfilm eine obere Grenze der Belastung aufweist. Sofern das Getriebe in den Abmessungen nicht zu gross sein soll, werden parallel angeordnete Zahnräder vorgesehen, wobei sich dann aber sofort wieder das Problem des Zahndruckäusgleiches stellt.

Es⁵ ergibt sich somit die Forderung, ein Getriebe zu schaffen, bei dem die Uebertragungsorgane so angeordnet ' sind, dass mit steigendem Untersetzungsverhältnis auch eine steigende Anzahl Zähne in Eingriff kommen, so dass der spezifische Zahndruck annähernd gleich bleibt.

Dieser Forderung genügt das erfindungsgemässe Umlaufgetriebe mit wenigstens einem auf einer Antriebswelle gelagerten Sonnenrad und einem mit diesem in Eingriff stehenden, den Abtrieb bildenden Aussenrad mit Innenverzahnung. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, welche das Sonnenrad mit dem feststehenden Teil des Getriebes verbinden und es bei seiner exzentrischen Bewegung derart führen, dass es keine Eigenrotation relativ zu diesem Teil ausführt, und dass bei mehr als einem Sonnenrad, Einrichtungen zum Ausgleich der Zahndrücke zwischen den einzelnen Rädern vorhanden sind.

Nach einer bevorzugten Ausführung umfassen die Mittel zwei

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erste, am Sonnenrad angebrachte und axial von diesem abstehende Nockenrollen, ferner eine parallel zum Sonnenrad angeordnete Herzplatte mit je einer länglichen Kulisse, in welcher je eine der Nockenrollen gleitend eingreift, und eine feststehende, parallel zur Herzplatte angeordnete Festhalteplatte mit zwei weiteren, ebenfalls axial abstehenden Nockenrollen, mit welchen zwei weitere längliche Kulissen der Herzplatte, welche zu den erstgenannten Kulissen unter einem rechten Winkel stehen, in Gleichverbindung stehen, zur Ermöglichung einer hin- und hergehenden Bewegung der Herzplatte.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Getriebes dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch das Getriebe gemäss Linie I-I in Fig. J>,

Fig. 2 eine Ansicht einer Herzplatte nach Schnitt H-II in Fig. 1, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung für den Zahndruckausgleich, mit perspektivischer Ansicht des Getriebes.

Das Getriebe besteht in seinen wesentlichsten Teilen aus einer Welle 1, zwei exzentrisch gelagerten Sonnenrädern, 2 und 5 mit den dazugehörigen Herzplatten 3 und 6, den Festhalteplatten und 7 sowie dem Gehäuse 8 mit Innenzahnkranz 9. An den Sonnenrädern 2 und 5 sind Achsen 10 befestigt, auf welchen Nockenrollen 11 drehbar gelagert sind. Diese greifen in längliche Kulissen 12 der Herzplatten 3 und 6 ein. Die beiden Nockenrollen 11 und die Kulissen 12 liegen einander diametral

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gegenüber. «Zwei gleicheNockenrollen 13 greifen in zwei weitere Kulissen 14 ein, die ebenfalls in den Herzstücken ~3 und 6angebracht sind, jedoch um 90° gegenüber den Kulissen 12 versetzt sind. Statt Noekenrollen können auch Kulissen·^ steine oder Kuliseenstäbe ^vvorgesehen sein, und die Rollen, Steine- oder Stäbe können auch an der Herzplatte angebracht sein, wobei sich dann die entsprechenden Kulissen im Sonnenrad bzw. der Pesthalteplatte befinden.

Im folgenden wird das Zusammenwirken all dieser, für die Funktion des Getriebes unerlässlichen Teile dargestellt. Dabei sei vorerst zum leichteren Verständnis vorausgeschickt, dass von den obgenannten Teilen lediglich die Welle 1 und das Gehäuse 8 mit dem Innenzahnkranz eine rotierende Bewegung ausführen. Die Pesthalteplatten 4 und 7 sind feststehend, während die Sonnenräder 2 und 5 eine kreisende, aber nicht-rotierende Bewegung, und die Herzplatten eine hin- und hergehende Bewegung ausführen.

Von einer Keilriemenscheibe 15 oder irgend einem Antriebselement wird die Welle 1 in Drehung versetzt. Diese ist bei den Sonnenrädern 2 und 5 mit Exzentern 16 versehen, die um 180° gegeneinander versetzt sind und eine Exzentrizität e aufweisen. Diese Exzenter dienen als Sitz für den Innenring eines Wälzlagers 17, dessen Aussenring in der Bohrung des entsprechenden Sonnenrades angeordnet ist.

Wie schon erwähnt, erstrecken sich von jeder Pesthalteplatte aus je zwei einander diametral gegenüberliegende Noekenrollen 13 in die benachbart© Herzplatte. Diese . kann daher nur noch eine Verschiebebewegung, nämlich in Richtung der Kulissen ausführen (In diesem Ausführungebeiepiel in der Horizontalen). Zu diesem Zweck weist die Herzplatte noch einen zentralen Längsschlitz 24 auf, um diese

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Bewegung relativ zur Welle 1 zu ermöglichen.

Wie ebenfalls schon erwähnt, stehen die Kulissen 12, in denen die Nockenrollen 11 gleiten, senkrecht zu den Kulissen 14. Diese lassen somit, in bezug auf die Herz-¹ platte betrachtet, eine Verschiebung des dazugehörigen Sonnenrades nur in dieser Richtung zu, im Ausführungsbeispiel in vertikaler Richtung. Aus der Ueberlagerung dieser beiden Bewegungsmöglichkeiten sowie aus der exzentrischen Lagerung der Sonnenräder 2, 5 folgt somit, dass diese zwar eine kreisende Bewegung mit dem Radius e um die Wellenachse ausführen, wegen der soeben erwähnten Führung jedoch dabei nicht rotieren können, sondern durch diese stets in derselben Winkellage festgehalten werden.

Mit den beiden Sonnenrädern 2, 5 ist das Gehäuse 8 mit dem Innenzahnkranz 9 im Eingriff. Auf die gerade im Eingriff stehenden Zähne wird durch die kreisende Bewegung des Sonnenrades eine Umfangskraft ausgeübt, so dass der Innenzahnkranz 9 und damit das Gehäuse 8 in Rotation versetzt werden. Zur Lagerung des Gehäuses 8 auf den feststehenden Teilen, also den Festhalteplatten 4 und 7, können Wälzlager 18 vorgesehen werden. Am Gehäuse selber kann in irgend einer bekannten Weise der Abtrieb 19. beispielsweise in Form einer Treibscheibe befestigt werden.

Da die Sonnenräder 2, 5 sich nicht drehen, sondern nur kreisen, ist die Umfangsgeschwindigkeit des Eingriffspunktes der Zähne (und damit des Abtriebs) nicht durch den Durchmesser dieser Räder, sondern einzig und allein durch die Exzentrizität e bestimmt. Sie ist also bei gegebener Drehzahl der Welle 1 desto kleiner, je geringer diese Exzentrizität ißt. Der Durchmesser der Sonnenräder 2,

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wird lediglich dadurch beeinflusst, dass er bei gegebener Grosse des Innenzahnkranzes 9 tanso grosser wird, je kleiner die Exzentrizität ist, womit sich die Zähnezahl entsprechend vergrössert. Das Gehäuse 8 bzw* der Abtrieb 19 drehen sich also umso langsamer, je kleiner der Wert von e ist, d.h. das Untersetzungsverhältnis nimmt entsprechend zu. Es berechnet sich nach der Formel

wobei z, die Zähnezahl des Innenzahnkranzes 9 und z_? die jedes Sonnenrades ist.

Aus den obigen-Darlegungen ergeben sich einige wesentliche Vorteile. So folgt, dass im Gegensatz zu einem normalen Getriebe mit steigender Untersetzung die beiden Raddurchmesser sich mehr und mehr angleichen, was bedeutet, dass desto mehr Zähne gleichzeitig miteinander in Eingriff stehen, je höher die Untersetzung ist, je mehr Kraft also zu übertragen ist. Daraus ergibt sich als wesentlicher Vorteil, dass der Zahnflankendruck annähernd konstant bleibt. Der Schmierfilm zwischen den Zähnen wird also annähernd gleich belastet, so dass die Schmierprobleme auch bei höchsten Untersetzungen nicht erseht <>rt sind. Sofern es aufgrund der zu übertragenden Leistung möglich ist, bereits bei massigen Untersetzungen Kunststoffzahnräder zu verwenden, können diese auch für die höheren Verhältnisse beibehalten werden. .

Um den Zahndruck noch weiter ausgleichen zu können, ist gemäss, Fig. 3 eine Ausgleichsvorrichtung vorhanden. An jedem der Festhalteplatten 4 und 7, die ein geringes Drehspiel aufweisen, ist ein Arm 21, 20 angebracht. Die Enden

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dieser Arme stützen sich auf einen Waagebalken 22 ab, der in seiner Mitte auf einem elastischen Lager 23 ruht. Wirkt nun beispielsweise auf das Sonnenrad 2 ein erhöhter Zahndruck P, dann wird über die Herzplatte die dazugehörige Festhalteplatte 4 geringfügig verdreht, so dass sich der Arm 20 nach abwärts bewegt. Dadurch wird über den Waagebalken 22 der gegenüberliegende Arm 21 gegenläufig verdreht und übt auf die Festhalteplatte 7 und damit auf das andere Sonnenrad 5 ein Drehmoment aus, welches den Zahndruck auch auf diesem Rad vergrössert. Damit findet jeweils eine Angleichung der Zahndrücke statt. Diese Anordnung trägt wesentlich zum ruhigen Lauf des ganzen Getriebes bei.

Gegenüber dem Schneckengetriebe weist das erfindungsgemässe Getriebe den Vorteil auf, dass es fast ausschliesslich aus Drehteilen besteht, die billiger herzustellen sind, und dass an die Zahnherstellung wesentlich geringere Anforderungen gestellt werden können, wodurch eine weitere Verbilligung erzielt wird.

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Claims

Pat en t a η s ρ r ü ehe

Kurbelumlaufgetriebe mit wenigstens einem exzentrisch auf einer Antriebswelle gelagerten Sonnenrad und einem mit diesem in Eingriff stehenden, den Abtrieb bildenden Aussenrad mit Innenverzahnung, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, welche das Sonnenrad (2 bezw. 5) mit dem feststehenden Teil (4 bezw. 7) des Getriebes verbinden und es bei seiner exzentrischen Bewegung derart führen, dass es keine Eigenrotation relativ zu diesem Teil ausführt, und dass bei mehr als einem Sonnenrad (2, 5) Einrichtungen (20, 21, 22) zum Ausgleich der Zahndrücke zwischen den einzelnen Rädern vorhanden sind.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zwei erste, am Sonnenrad (2 bezw. 5), angebrachte und axial von diesem abstehende PÜhrungsorgane (10, 11) umfassen, ferner eine parallel zum Sonnenrad (2 bezw. 5) angeOrdnete Herzplatte (3 bezw. 6) mit je einer länglichen Kulisse (12), in welcher je eines der Führungsorgane (10, 11) gleitend eingreift,, und eine feststehende, parallel zur Herzplatte angeordnete Festhält e plat te (4 bezw. 7) mit zwei weiteren, ebenfalls axial abstehenden Führungsorganen (13), mit welchen zwei weitere längliche Kulissen (14) der Herzplatte, welche zu den erstgenannten Kulissen (12) unter einem

(T,

rechten Winkel stehen, in Gleitverbindung stehen zur Ermöglichung einer hin- und hergehenden Bewegung der Herzplatte . --.*;"■
3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite jeder Kulisse (12 bezw. 14) dem Durchmeeaer

des zugehörigen Führungsorgans (11 bezw. 13) entspricht und die Länge wenigstens dem doppelten Exzenterradius.
4. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sonnenräder (2, 5) mit den dazugehörigen Führungsmitteln (10, 11) vorhanden sind, wobei die Exzenter (16) der Sonnenräder um 180 gegeneinander versetzt sind.
5. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussenrad (8) das Getriebegehäuse bildet.
6. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsorgan (19) am Aussenrad (8) angebracht ist.
7. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Festhalteplatte (4* 7) ein minimales Drehspiel aufweist, und an jeder Platte ein Arm (20, 21) senkrecht zur Antriebswelle angeordnet ist, und dass die beiden Arme, an ihren von den Platten (4, 7) entfernten Enden durch einen in seiner Mitte elastisch gelagerten Waagebalken (22) verbunden sind, derart, dass die Drehbewegung des einen Armendes eine Gegendrehung des andern Endes bewirkt.
8. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsorgane (11) aus Kulissensteinen bestehen.
9. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsorgane (11) aus Kulissenstäben bestehen.
10. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungeorgane (11) aus Nockenrollen bestehen.

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- ii -.
11. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsorgane (10. 11, 13) an der Herzplatte befestigt sind und je paarweise von jeder Seite derselben abstehen, und dass sich die dazugehörigen Kulissen (12.14) im Sonnenrad (2, 5) bezw. der Pesthalteplatte (4, 7) befinden.

FS/15.12.69.

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