DE216832C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

■. .- M 216832 ~ KLASSE 47h. GRUPPE

Schneckengetriebe mit Rollenschneckenrad. Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. Januar 1907 ab.

Gegenstand der Erfindung ist ein Schneckengetriebe mit Rollenschneckenrad, bei welchem durch eine neue Anordnung der Zahnrolle die Zahnreibung den bisherigen Getrieben dieser Art gegenüber erheblich vermindert werden soll. Der Zweck der Rollenschneckenräder geht . dahin, die gleitende Reibung der gewöhnlichen Zahnräder dadurch in rollende Reibung überzuführen, daß an Stelle der Schneckenradzähne

ίο Zahnrollen treten, die sich an der Schnecke abwälzen. Die Reibungsarbeit setzt sich hierbei zusammen aus der rollenden Reibung infolge der Abwälzung der Zahnrollen und aus der Zapfenreibung der letzteren. Um.die Zapfenreibung möglichst gering zu machen, ist man zum Teil dazu übergegangen, die Zahnrolle auf Kugeln zu lagern. Allein einen wesentlich größeren Einfluß auf die Reibungsarbeit als die Zapfenreibung übt die Art der Abwälzung der Zahnrollen auf der Schneckenfläche aus. Wenn hier rollende Reibung stattfinden soll, so muß sich die Rolle an der Schneckenfläche in der augenblicklichen Richtung der letzteren abwälzen. Dies ist in Fig. 1 schematisch dargestellt, wobei α die Zahnrolle bedeutet, d den Berührungspunkt von Zahnrolle und Schnecke und b die Richtung der Schneckenfläche in diesem Punkt. Eine theoretische Untersuchung des Erfinders hat nun gezeigt, daß bei den bisherigen Schneckengetrieben, bei denen die Rollenachse und die Schneckenachse sich in der Mittellage der Zahnrolle rechtwinklig schneiden, die Schneckenlinie sich auf der Zahnrolle nicht in Richtung ihrer Rollbewegung abwälzt. Es bilden vielmehr, wie Fig. 2 zeigt, die Tangente c an die Zahnrolle und die Richtung b der Schneckenlinie im Berührungspunkt mit der' Zahnrolle einen gewissen Winkel α.. Es setzt sich infolgedessen die Wälzungsarbeit am Umfang der Zahnrolle zwischen den beiden benachbarten Punkten d und r zusammen aus der rein rollenden Reibung auf dem Weg d s und der gleitenden Reibung auf dem Weg r s, wenn d s r ein rechtwinkliges Dreieck ist.

Die gleitende Reibung kann nun dadurch klein gehalten werden, daß man den Winkel zwischen Rollentangente und Schneckenflächentangente beseitigt oder wenigstens nach Möglichkeit vermindert. Dies geschieht dadurch, daß man die Zahnrolle, von ihrer Mittellage ausgehend, nicht mehr wie bisher zentral in die Schnecke eingreifen läßt, sondern ihre Achse gegen die Radebene neigt oder aus der auf der Radachse senkrechten Schneckenächsenebene versetzt oder zugleich neigt und versetzt.·

In der Zeichnung zeigt die als Aufriß Und Grundriß anzusehende Doppelfig. 3 den üblichen zentralen Eingriff des Rollenzahns in die Schnecke. Die Doppelfig. 4 bis 7 dagegen zeigen verschiedene Anordnungen der Zahnrolle im Sinne der Erfindung. In den Fig. 3 bis 6 ist die Schnecke als Globoidschnecke, in Fig. 7 als zylindrische Schnecke gedacht. Die Herstellung geschieht in der Weise, daß die Schneckenkanäle durch einen dem späteren Rollenzahn entsprechenden Fräser aus einem Vollkörper ausgefräst werden, wobei Fräser- und Schneckenkörper so gegeneinander bewegt werden, wie sich später das Schneckenrad und die. Schnecke gegeneinander bewegen sollen. Der Drehungssinn der Schnecke und der Zahnrolle bzw. des Fräsers ist in der Zeichnung durch

Pfeile gekennzeichnet und der Schneckenkörper in den Fig. 3 bis 6 nur gestrichelt angegeben, um die gegenseitige Lage der Schneckenflächentangente und der Zahnrollentangente deutlicher hervortreten zu lassen. Die Zahnrolle ist in den Fig. 1 bis 6 außen gewölbt gedacht und der Einfachheit halber vorausgesetzt, daß nur die mittlere Zone der Rolle mit der Schnecke in Berührung tritt. Man erhält so durch Unter-ίο suchung des Mittelkreises der Rolle bereits ein volles Bild über die Art des Wälzungsvorganges von Fräser bzw. Zahnrolle und Schnecke.

In den Fig. 3 bis 6 bedeuten die Linien 1, 2, 3, 4, 5 verschiedene Lagen des Rollenzahns, als Schnitte der Mittelebene der Zahnrolle mit . der Mittelebene des Rollenschneckenrades gedacht ; b ist die zugehörige Richtung der Schneckenfläche und c die Richtung der Rollentangente im gemeinschaftlichen Berührungspunkt d beider; α ist der Winkel zwischen b und c; die Rollenachse ist mit nt bezeichnet. Es ist stets nur derjenige Berührungspunkt der Zahnrolle in Betracht gezogen, der in Frage kommt, wenn die Schnecke in dem mit Pfeil bezeichneten Sinn umgedreht wird, wobei sich das Schneckenrad in dem ebenfalls durch Pfeil bezeichneten Sirin mitdreht.

Bei der Ausführung mit zentralem Eingriff der Rolle nach Fig. 3 projiziert sich im Grundriß die Rollentangente c im Berührungspunkt d von Rolle und Schnecke in die Strecken 1,2,3,4; im Aufriß liegt ihre Projektion bei der eingezeichneten mittleren Lage der Zahnrolle in einer senkrechten. DieTangenteSderSchneckenfläche im Berührungspunkt d mit der Rolle sowie . dieser Punkt selbst bestimmt sich durch Zusammensetzung der Geschwindigkeiten des Punktes d als Punkt der Schnecke und als Punkt des Schneckenrades unter der Berücksichtigung, daß die Richtung b Tangente an den Rollenkörper sein muß. Es zeigt sich nun, daß der Winkel zwischen b und c ein sehr erheblicher ist, und zwar ist er am größten in der Mittellage der Zahnrolle, um von hier aus nach rechts und links kleiner zu werden.

Bei der Ausführungsform der Fig. 4 ist die Zahnrolle α von der Ausführungsform der Fig. 3 ausgehend unter Beibehaltung ihres Mittelpunktes und ihres Berührungspunktes mit der Schneckenfläche so. gedreht, daß die Rollentangente c übergeht in die Schneckenflächentangente δ. Hierbei erhält die Rollenachse bei der Mittellage der Rolle im Aufriß die Neigung β mit der Schneckenradebene und geht im Grundriß im Abstande f am Mittelpunkt k des Schneckenrades vorbei. Es zeigt sich nun, daß von der Nullage 1 ausgehend der Winkel zwischen Schneckenflächentangente b und Rollentangente c nach der Mittellage 2 zu größer, sodann aber wieder kleiner wird, um für die Lage 4 wieder auf 0 zurückzugehen.

Man hat also hier bereits eine erhebliche Ver-, minderung der Reibungsarbeit.

Eine stärkere Verminderung der Reibungsarbeit ergibt die Ausführungsform der Fig. 5, bei der. die Zahnrolle so angeordnet ist,, daß ihre Achse um die Strecke g von der auf der Radachse senkrechten Schneckenachsenebene entfernt liegt, wobei gleichzeitig im Grundriß die Rollenachse m im Abstand h am Mittelpunkt k des Schneckenrades vorbeigeht. Bei den beiden Lagen 2 und 4 der Zahnrolle gehen hier Rollentangente und Schneckenflächentangente ineinander über. In der mittleren Lage 3 ■. ist die Schneckenflächentangente b nach rechts und in den beiden Endlagen 1 und 5 nach links gegen die Rollentangente verdreht. Der Winkel zwischen Schneckenflächentangente und Rollentangente hält sich aber durchweg auf geringem Maß. '

Noch etwas geringer w,ird die Reibungsarbeit bei der Ausführungsform der Doppelfig. 6. Hier befindet sich der Mittelpunkt der Zahnrolle um die Strecke y von der auf der Radachse senkrechten Schneckenachsenebene entfernt, die Rollenachse m ist im Aufriß unter dem Winkel γ gegen die Radebene geneigt und geht im Grundriß im Abstand t am Radmittelpunkt k vorbei. Bei den Lagen 2 und 3 gehen Rollentangente c und Schneckenflächentangente b ineinander über; in den Lagen 1, 4 und 5 bilden sie nur kleine Winkel gegeneinander. Die günstigste Neigung und Versetzung der Rollenachse be-, stimmt sich in jedem Fall aus den Größenverhältnissen des Schneckengetriebes.

Bei der Ausführungsform der Doppelfig. 7 greifen die am Schneckenradkörper u drehbar gelagerten Zahnrollen ν seitlich in die Schnecke w ein. Die Verminderung der Zahnwälzungsarbeit im Sinne der Erfindung wird dadurch hervorgerufen, daß die Achse m der Zahnrolle in deren Mittellage 1 nicht wie bei den bisherigen Schneckengetrieben dieser Art die Schneckenachse senkrecht schneidet, sondern um das Stück χ an der Schneckenachse vorbeigeht. An Stelle der Versetzung der Rollenachse kann natürlich auch eine Neigung derselben gegen die Schneckenradebene treten oder eine Ver- ' Setzung und Neigung zugleich, wodurch sich die Ausführungsform der Fig. 7 den Ausführungsformen der Fig. 4 und 6 nähert.

Je nach dem Verwendungszweck und dem zulässigen Kostenaufwand wird man sich bei der Auswahl des Getriebes an die eine oder andere der beschriebenen Ausführungsformen anschließen, wobei auch die Verwendbarkeit für den Rückwärtslauf in Berücksichtigung gezogen werden muß. Beim Rücklauf tritt die Zahnrolle «mit einem dem Punkt d ungefähr gegenüberliegenden Umfangspunkt mit der Schneckenfläche in Berührung. Die Wälzungsarbeit der Zahnrolle wird hier am größten bei der Aus-

führungsform der Fig. 5, etwas geringer bei der Ausführungsform der Fig. 6 und am geringsten bei der Ausführungsform der Fig. 4. Allerdings ist auch hier die Wälzungsarbeit beim Rücklauf immer noch größer als bei der Ausführungsform der Fig. 3, bei welcher beim Vor-. und Rücklauf eine gleich große Reibungsarbeit zu überwinden ist.

An Stelle der gewählten Schneckenformen können ohne Beeinträchtigung des Erfindungsgedankens auch gewöhnliche Schnecken angewandt werden, soweit Rollenschneckenräder sich überhaupt an solche anpassen lassen.
Berücksichtigt man, daß durch die Erfindung die Wälzung der Zahnrolle an der Schnecke für die eine Drehrichtung des Schneckengetriebes in nahezu rollende Bewegung übergeführt wird, so ergibt sich hieraus, daß Rolle und Schnecke sich nur noch auf einer kurzen Linie,oder fast nur noch in einem Punkt zu berühren brauchen, ähnlich wie die Kugeln bei Kugellagern, während bei der schrägen Abwälzung zur Verhinderung schädlicher Abnutzung die Berührungslinie ziemlich läng gehalten werden mußte. Die hieraus sich ergebende Verringerung der Abmessung der Rollenhöhe und der übrigen Getriebeteile bildet einen wesentlichen Vorteil der Erfindung, der überall da angewendet werdenwird, wo das Getriebe andauernd in derselben Richtung treibend zu wirken hat, oder wo nur ausnahmsweise ein Rücklauf oder eine Bremsung des Getriebes zu erwarten steht.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Schneckengetriebe mit Rollenschneckenrad, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Verminderung der Zahnreibung der Winkel zwischen Rollentangente. und Schneckenflächentangente im Berührungspunkt der Rolle und Schnecke vermindert oder beseitigt wird.

2. Schneckengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenachse gegen die Radebene geneigt ist.

3. Schneckengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenachse gegen die auf der Radachse senkrechte Schneckenachsenebene versetzt ist.

4. Schneckengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenachse die in den Patentansprüchen 2 und 3 angeführten Merkmale in sich vereinigt.

5. Schneckengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Schneckenrädern mit seitlich eingreifenden Rollen (Fig. 7) die Rollenachse in der Mittellage gegen die zur Radachse parallele Schneckenachse versetzt ist. .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.