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Verzahnung für Innengetriebe Die Erfindung betrifft eine Verzahnung
ftir Innengetriebe zur Übertragung einer Drehbewegung zwischen zwei parallelen Achsen,
die je einem innenverzahnten Zahnrad und einem außenverzahnten Zahnrad zugehören.
Im folgenden wird das innenverzahnte Zahnrad als Außenrad bezeichnet, weil es das
andere 'Za'hnrad außen umfaßt. Das innensitzende, außenverzahnte Rad heißt dementsprechend
Innenrad.
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Zweck einer solchen, vielfach angewandten Verzahnung für Innengetriebe
ist beispielsweise der Antrieb einer im Innenrad angeordneten Zahnradpumpe.
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Es ist bekannt hierfür eine Evolventenverzshnung zu. benUtzen, bei
der sowohl die Zähne des Außenrades als auch die Zähne des Innenrades Evolventen-Zahnflanken
auSweisen. Nackiteilig ist jedoch, dass bei einer Evolventenverzahnung Eingriffsstörungen
auftreten, sobald das Übersetzungsverhältnis nahe an 1:1 kommt. Um solche Eingriffsstörungen
zu. vermeiden muß man entweder einen Drehzahlverlust in Kauf nehmen oder eine Übertragung
der Drehbewegung mittels einer Taumelwelle bzw. mittels parallel zueinander angeordneten
Scheiben benützen, vop denen die eine symmetrisch'angeordnete Bolzen trägt, die
in entsprechende Löcher der anderen Scheibe'eingreifen. Die Halbmesser der löcher
sind um den Achsabstand der Scheiben größer als die Halbmesser der Bolzen. Die Abstände
dr
Bolzenmittelpunkte von der zugehörigen Scheibenmitte sind gleich groß wie die Abstände
der Lochmittelpunkte von der ihnen zugehörigen Scheibenmitte. Solche ebenfalls bekante
Anordnungen weisen aber eine größere Baulänge auf und bieten keine Möglichkeit stirnseitig
Schalt- und Steuereinrichtungen anzuordnen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Innenverzahnung
mit einem Ubersetzungsverhältnis von 1:1 ohne Eingriffsstörungen zu schaffen, deren
Baulänge nicht größer als diejenige mit einer Evolventenverzahnung istf Die Erfindung
besteht darin, dass die Zähne des Außenrades und die Zähne des Innenrades jeweils
Zahnflanken mit einem Rreisbogenprofil aufweisen, deren Eweisbogenradien sich um
den Abstand der beiden Achsen unterscheiden, und deren Kreisbogenmitteipunkte jeweils
den gleichen Abstand von der zugehörigen Radachse haben.
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Ferner gehört es zur Erfindung, dass die größeren Radien konkave
Zahnflanken und die kleineren Radien konvexe Zahnflanken bilden, wobei die Mittelpunkte
für die größeren Radien und die Mittelpunkte für die kleineren Radien jeweils getrennt
und die zugehörigen Zahnflanken gegeneinander gerückt sind.
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Schließlich ist'es ein Merkmal der Erfindung, dass die Anordnung
der konvexen Zahnflanken am Außenrad und der konkaven Zahnflanken am Innenrad vertauschbar
ist mit der Anordnung der konkaven Zahnflanken am Außenrad und der konvexen Zahnflanken
am Innenrad.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, dass eine
Innenverzahnung mit dem Ubersetzungsverhältnis
von 1:1 bei einer
geringsten Baulänge erreicht wird, und daß die das Getriebe stirnseitig abschließenden
Seitenteile für die Anordnung von Schalt- und Steuereinrichtungen venzendbar sind.
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Die erfindung ist nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht der miteinander im Eingriff stehenden
Außen- und Innenräder; Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 eine Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels; Fig. 4 ein vergrößertes
Detail nach Fig. 1; Fig. 5 ein vergrößert'es Detail nach Fig. 1 mit getrennten Radienmittelpunkten.
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Xn Fig. 1 ist eine Innenverzahnung dargestellt, bei der ein innenverzahntes
Außenrad 1und ein außenverzahntes Innenrad 2 die gleichen Zähnezahlen haben. Das
Außenrad 1 besitzt eine Achse 3, das Innenrad 2 eine Achse 4, deren Abstand mit
5 bezeichnet ist. Die Zähne 6 des Außenrades 1 weisen konvexe Zahnflanken 7 auf,
deren kreisbogenförmiges Profil durch einen kleineren Radius 8 bestimmt ist, wa1"end
die Zähne 9 des Innenrades 2 konkave Zahnflanken 10 besitzen, deren kreisbogenförmiges
Profil von einem größeren Radius 11 abhängig ist. Die Differenz der beiden Radien
11 und 8 ist gleich dem Abstand 5 der Achsen 3 und 4. Ein Abstand 25 der Mittelpunkte
der kleineren Radien 8 von dr Achse 3 ist gleich einem Abstand 26 der Mittelpunkte
der größeren Radien li von der Achse 4.
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Bei einem breiten Ausfthrun;beispiel nach Fig. 3 weist ein Außenrad
12 Zähne 13 mit konkaven Zahnflanken 14 auff deren kreisbogeaförmigea Profil von
einem größeren Radius 15 bestimmt- ist, während Zähne 16 eines Innenrades 17 konvexe
Zahnflanken 18 besitzen, deren kreisbogenförmiges Profil von einem kleineren Radius
19 abhängig ist. Auch hier ist die Differenz der beiden Radien 15 und 19. gleich
einem Abstand 20 der Achse 21 des Außenrades 1?v'o'n.der Achse 22 des innenrades
17. Wiederum ist ein Abstand 27- der Mittkpunkte der größeren Radien 15 von der
Achse 21 gleich einem Abstand 28 der Mittelpunkte der kleineren Radien 19 von der
Achse 22. Gegenüber Fig. 1 aind die konkaven und die konvexen Zahnflanken miteinander
vertauscht.
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Wie Fig. 2 zeigt, liegen das- Außenrad 1 und das Innenrad 2 in einer
Ebene und exzentrisch zueinander, was auch von dem Außenrad 12 und dem Innenrad
17 gilt. Dadurch wird nicht nur eine sehr kurze Baulänge erzielt, wobei im Innern
des Innenrades 2 bzw. 17 genügend Platz für andere Aggregate, beispielaweise eine
Zahnradpumpe, vorhanden ist, sondern beide die Verzahnung stirnseitig abschließenden
Seitenteile bleiben eugänglich, so dass Schalt- und Steuerorgane unmittelbar an
diesen angeordnet werden können.
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Das vergrößerte Detail nach Fig. 4 zeigt die Konstruktion der Kreisbogenprofile
eines Zahnes 6' eines Außenrades 1' mit konvexen Zahnflanken 7' und zweier Zähne
9' eines Innenrades 2' mit konkaven Zahnflanken 10'. Die kleineren Radien 8' der
zu einem Zahn 6' gehörenden Zahnflanken 7' und die größeren Radien 11' der zu einer
Zahnlücke 23 gehörenden Zahnflanken 10' haben jeweils denselben Mittelpunkt. In
der Praxis sind Jedoch die Mittelpunkte der Radien 8 und Jener'der Radien 11 jeweils
voneinander getrennt und die zugehörigen Zahnflanken 7 und 10 gegeneinander verschoben,
wie Fig. 5 zeigt. Dadurch erhält man am Innen- und Außenrad Zähne von gleicher Festigkeit
und
es läßt sich die Zahn'zahl erhöhen und somit ein genügend großer Uberdeckungsgrad
erreichen, ohne das die Kinematik ungünstig beeinflußt wird. Dies gilt in entsprechender
Weise' auch für die Verzahnung nach Fig. 3, bei der die konvexen und die konkaven
Zahnflanken gegenüber Fig. 1 miteinander vertauscht sind.
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Was die Bewegungsverhältnisse der beschriebenen Verzahnung betrifft,
so wird zunächst davon ausgegangen, dass die Achsen 3 und 4 der Außen- und Innenräder
? und 2 bzw. 12 und 17 in einem raumfesten, in Fig. 2 symbolisch dargestellten,
Steg 24 gelagert sind, ähnlich wie bei einer Verzahnung mit Evolventenprofil. Wie
diese funktioniert die erfindungsgemäße Verzahnung auch bei kinematischer Umkehrung.
Wenn alsd das Außenrad 1 (12) bzw. das Innenrad 2 (17) festgehalten wird, dann dreht
sich der Steg 24 um die entsprechende Achse 3 bzw. 4 wobei das Innenrad 2 (17) bzw.
das Außenrad 1 (12) eine Orbitbewegung ausführt. Auch wenn alle drei Teile bewegt
werden, funktioniert die Verzahnung, wobei das Übersetzungsverbältnis der Relativbewegung
des Außenrades und des Innenrades in bezug auf den Steg stets gleich 1:1 ist. Ferner
ist an Stelle einer Geradverzahnung eine Schrägverzahnung mit Kreisbogenprofil im
Stirnschnitt verwendbar.