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Zahnradgetriebe zum Antrieb einer Welle bei beschränktem Platz für
Zahnrad und Wellenradiallager Die Erfindung betrifft ein Zahnradgetriebe zum Antrieb
einer Welle bei beschränktem Platz für Zahnrad und Wellenradiallager, insbesondere
einer Schneckenwelle eines Dnppelschneckenextruders für die Verarbeitung thermoplasti
scher Kunststoffe.
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In einem bekannten Getriebe zum Antrieb einer Welle bei beschränktem
Platz für Zahnrad und Wellenradiallager wird das Antriebsdrehmoment durch eine entsprechende
Getriebekonstruktion aufgeteilt und die Teildrehmomente werden der Abtriebswelle
von zwei gegenüberliegenden Seiten her zugeleitet und damit zugleich die Radiallager
der Abtriebswelle entlastet. Zur gleichmäßigen ffbertragung der Deildrehmomente
auf die Abtriebswelle ist in dem Getriebe ein selbsteinstellendes Glied vorhanden,
welches das Eingriffs zahnspiel der Räder sowie Fertigungsgenauigkeiten kompensiert.
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Bei der bekannten Getriebeausführung wird das selbsteinstellende Glied
von doppelten, eine Pfeilverzahnung darstellenden Scbrägzahnritzeln, die sicb auf
der Antriebswelle befinden und auf oder mit dieser in axialer Richtung frei pendeln
können, gebildet. Jedes Schrägzahnritzel steht mit einem Schrägzahnrad zur Aufteilung
des Antriebsdrehmomentes im Eingriff.
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Auf den Wellen dieser Schrägzahnräder sind in einer benachbarten Ebene
je ein weiteres Schrägzahnrad angeordnet, das von zwei gegenüberliegenden Seiten
her in das Ritzel der Abtriebswelle eingreift.
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Das bekannte Getriebe ist mit Nacbteilen behaftet, die im wesentlichen
darin bestehen, daß zur Aufteilung des Antriebsdrehmomentes mehrere Räderebenen
erforderlich sind.
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Neben dem hohen fertigungstechnischen Aufwand zur Herstellung des
Getriebes besitzt dieses auf Grund mehrere Räderebenen große axiale Abmessung, die
die Getriebeausführung verteuern und die Gesamtmasse der Maschine erhöhen.
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Der Zweck der Erfindung besteht darin, den fertigungstech nischen
und kostenmäßigen Aufwand für ein Zahnradgetriebe zum Antrieb einer Welle bei beschränktem
Platz für Zahnrad und Wellenradiallager zu senken und die räumliche Abmessung, insbesondere
in axialer Richtung zu verringern.
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Der Erfindung Liegt die Aufgabe zugrunde, ein drehmomentenveizweigendes
Getriebe zu schaffen, das durch eine besondere Gestaltung des selbsteinstellenden
Gliedes geringe axiale Abmessung besitzt und die Verwendung von leichten Radiallagern
mit geringerer Tragfähigkeit für die Ab triebswelle gestattet.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem Getriebe
eine Scbwin.->e mit mehreren geradverzahnten Stirnrädern angeordnet ist, von
denen zwei Räder derartig gegenüberliegend gelagert sind, daß sich das Ritzel der
Abtriebswelle zwischen ihnen befindet und von zwei gegenüberliegenden Seiten her
mit ihnen im Eingriff steht. Die beiden Zahnräder stehen durch ein weiteres Zwischenrad
in Verbinbunt.
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Die Drehachsen der beiden mit dem Ritzel der Abtriebswelle im Eingriff
stehenden Räder befinden sich zweckmäßigerwei se auf einer durch die Drehachse der
Schwinge führenden Geradien.
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Die Drehachse der Schwinge ist zweckmäßigerweise gleichzeitig Drehachse
des Antriebszahnrades.
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Die Schwinge ist in ihrer Drehachse auf Buchsen gelagert, die im Getriebegehäuse
fest eingepaßt sind und gleichzeitig zur Aufna.hme der Lagerung der Antriebswelle
dienen.
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Das Antriebs zahnrad überträgt das Antriebsdrehmoment auf das der
Schwingendrehachse naheliegende Zahnrad der beiden mit dem Abtriebsritzel im Eingriff
stehenden Zahnräder oder in einer anderen Variante-der Getrwiebequsführung
auf
das außen- und innenverzahnte große Rad. Das große Rad bildet mit den beiden Zahnrädern,
die mit dem Abtriebsritzel im Eingriff stehen, ein Innengetriebe.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Getriebeausführung gegenüber dem
bekannten Stand der Technik besteben darin, daß die Teilung des Antriebsdrehmomentes
in den Rädern der Schwinge erfolgt, die als selbsteinstellendes Glied zur Ubertra.gung
der Teildrehmomente auf die Abtriebswelle funktioniert. Durch den Wegfall zusätzlicher
Räderebenen im Getriebe können die Getriebeabmessung in axialer Richtung verkleinert,
der Fertigungsa.uSwa.nd verringert und die Herstellungskosten gesenkt werden. Die
Einleitung der Teildrehmomente von zwei gegenüberliegenden Seiten in die Abtriebswelle
führt zur weitestgehenden Entlastung der Abtriebswellenradiallager und gestattet
die Verwendung von leichten Wälzlagern mit geringer Trgfähigkeit.
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Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher
erläutert werden.
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In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: die Seitenansicht der
Getriebeschwinge mit einem Zwischenrad, das mit den das Ritzel antreibenden Zahnräder
ein Außengetriebe bildet.
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Fig. 2: den Schnitt A-A nach Fig. 1.
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FiGo 3: die Seitenansicht der Getriebeschwinge mit einem Zwischenrad,
das mit den das Ritzel antreibenden Zahnrädern ein Innengetriebe bildet.
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Figo 4: den Schnitt B-B nach Fig. 3.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen die Abtriebswelle 1 mit dem zQcrehörigen
Ritzel 3, die eng neben einer anderen Abtriebswelle 2 gelagert ist. Das Ritzel 3
steht zweiseitig mit den Zahnrädern 4 und 5 im Eingriff, die auf den Achsen 6 und
7 in der Schwinge 8 gelageçt sind. Die Drehachsen der Zahnräder 4 und 5 liegen zweckmäßigerweise
auf einer durch die Drehachse der Schwinge 8 führenden Geraden.
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Die Zahnräder 4 und 5 stehen mit dem Zwischenrad 9 im Eingriff, das
auf der Achse 10 in der Schwinge 8 gelagert ist.
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Das Zahnrad 4 steht mit dem Antriebsrad 11 der Antrieb welle 12 im
Eingriff. Die Antriebswelle 12 ist mittels Ualzlaxern 13 in den Buchsen 14 des Getriebegehäuses
15 gelagert. Auf dem über die Planflächen der La.gerbohrungen des Getriebegehäuses
15 hinaus ragenden Teil der Buchsen 14 ist die Schwinge 8 gelagert.
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Die Funktionsweise des Getriebes ist folgendermaßen: Das in die Antriebswelle
12 eingeleitete Antriebsdrehmoment wird von dem Antriebsrad 11 auf das Zahnrad 4
übertragen Das Zahnrad 4 überträgt einen Teil des Drehmomentes auf das Ritzel 3
der Abtriebswelle 1 und einen anderen Teil
des Drehmomentes auf
das Zwischenrad 9. Vom Zwischenrad 9 wird das Teildrehmoment auf da.s Zahnrad 5
und von diesem ebenfalls auf das Ritzel 3 der Abtriebswelle 1 übertragen, das somit
von zwei Fregenüberliegenden Seiten her angetrieben wird. Die aus den Umfangskräften
der Zahnräder 4 und 5 resultierenden Reaktionskräfte wirken über die Achsen 6 und
7 auf die Schwinge 8 und erzeugen in ihr entgegengesetzt gerichtete Momente. Diese
bewirken stets eine derartige Einstellung der Lage der Schwinge 8, daß sowohl von
dem Zahnrad 4 als auch von dem Zahnrad 5 eine einwandfreie Kraftübertragung a.uf
das Ritzel 3 der Abtriebswelle 1 erfolgt.
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Das Verhältnis der von den Zahnrädern 4 und 5 auf das Ritzel 3 übertragenen
Teildrehmomente ist abhängig vom Verhältnis der Abstände "a" und "b" der Achsen
6 und 7 von der Drehachse der Schwinge. Wird das Verhältnis der Abstände a:b = 1:3
gewählt, dann sind die von den Zahnrädern 4 und 5 auf das Ritzel 3 übertragenen
Kräfte bzw. Deildrehmomente gleich groß und die Lager 16 der Abtriebswelle 1 sind
völlig lastfrei.
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Hierbei wird vorausgesetzt, daß der Wälzpunkt zwischen Antriebsrad
11 und Zahnrad 4 auf der Verb in dungsgeraden- der Achsen 6; 7 und der Schwingendrehachse
liegt.
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Die Figuren 3 und 4 zeigen eine andere Variante der erfindungsgemäßen
Getriebeausführung.
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Das Ritzel 3 der Abtriebswelle 1, die eng neben einer anderen Abtriebswelle
2 gelagert ist, steht mit den Zahnrädern 17 und 18, die auf den Achsen 6 und 7 in
der Schwinge 19 gelagert sind, zweiseitig im Eingriff. Die Zahnräder 17 und 18 werden
von dem großen außen- und innenverzahnten Rad 20, das als Zwischenrad funktioniert,
umschlossen und stehen mit dessen Innenverzahnung im Eingriff. Das große Rad ) ist
auf einer geteilten Hohlachse 21 in der Schwinge 19 mittels Wälzlagern 22 gelagert.
Die Drehachsen der Zahnruder 17 und 18 sowie des großen Rades 20 liegen zweckmäßigerweise
auf einer durch die Drehachse der Schwinge 19 führenden Geraden, Das Antriebsrad
11 der Antriebswelle 12 steht mit der Außenverzahnung des großen Rades 20 im Eingriff.
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Die Antriebswlle 12 ist mittels Wälzlagern 13 und Buchsen 14 im Getriebegehäuse
15 gelagert. Die Schwinge 19 ist auf dei: über die Planflächen der Lagerbohrungen
des Getriebegehauses 15 hinausragenden Teil der Buchsen 14 gelagert.
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Die Funktionsweise des Getriebes ist folgendermaßen: Dos in die Antriebswelle
12 eingeleitete Antriebsdrehmoment v;ird von dem Antriebsrad 11 auf die Außenverzahnung
des großen Rades 20 übertragen. ueber die Innenverzahnung überträgt das große Rad
20 die Teildrehmomente auf die Zahnräder 17 und 18. Die Zahnräder 17 und 18 übertragen
die Teildrehmomente von zwei gegenüberliegenden Seiten her auf das Ritzel 3 der
Abtriebswelle 1.
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Die aus den Umfangskräften der Zahnräder 17 und 18 resultierenden
Reaktionskräfte wirken über die Achsen 6; 7 und 21 auf die Schwinge 19 und erzeugen
in ibr entgegengesetzt gerichtete Momente. Diese bewirken eine derartige Sinstellung
der Lage der Schwinge 19, daß sowobl von dem Zahnrad 17 als auch von dem Zahnrad
18 auf das Ritzel 3 der Abtriebswelle 1 eine einwandfreie Kraftübertragung erfolgt.
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Das Verhältnis der von den Zahnrädern 17 und 18 auf das Ritzel 3 úbertragenen-Kräfte
ist abhängig vom Verhältnis des Abstandes "c" zwischen der Drehachse der Schwinge
19 und der Abtriebswelle 1 zum Abstand "d" zwischen den Achsen 6 und 7 und vom Verhältnis
der Durchmesser bzw. der Zähnezahl von Außen- und Innenverzahnung des großen Rades
20.
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Werden beide Verhältnisse gleich groß gewählt, d. h.
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c:d = Außenzähneæa.bl:Innenzähnezahl des großen Rades 20, dann sind
die Umfangskräfte der Zahnräder 17 und 18 gleich groß und die Lager 16 der Abtriebswelle
1 völlig lastfrei.
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Hierbei wird vorausgesetzt, daß der Wälzpunkt zwischen Antriebsrad
11 und Außenverabnung des großen Rades 20 auf der Verbindungsgeraden der Achsen
6; 7 und der Schwingendrehachse liegt.