DE2332842A1

DE2332842A1 - Untersetzungsgetriebe

Info

Publication number: DE2332842A1
Application number: DE19732332842
Authority: DE
Inventors: Julius Leiter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-28
Filing date: 1973-06-28
Publication date: 1975-01-16

Description

Julius Leiter
4o6 Viersen 1
Rektoratstraße 42

Untersetzungsgetriebe.

Die iirfindung betrifft ein Untersetzungsgetriebe, bestehend aus einem Gehäuse, einer Antriebs- und einer zu dieser koaxial angeordneten Abtriebswelle sowie zwei miteinander kämmende Zahnradpaare, für die stufenweise Reduzierung von Drehzahlen im Bereich des Untersetzungsverhältnisses von 9:1 bis 90:1 mit einer Toleranz von plus minus 3#> insbesondere für den gleichförmigen und geräuscharmen. Antrieb von Arbeitsmaschinen.

Bei derartigen Antrieben von Arbeitsmaschinen ist ein Untersetzungsgetriebe erforderlich, das einerseits die gegebene Abtriebsdrehzahl der Kraftmaschine mit ihrem Ungleichförmigkeitsgrad reduziert und andererseits die geforderte gleichförmige Antriebsdrehzahl der Arbeitsmaschine geräuscharm antreibt, damit kann der Geräuschpegel des Maschinenaggregates sehr niedrig gehalten werden. Der Antrieb soll möglichst genau, in Leistung und Drehzahl, dem Bedarfsfall angepaßt sein. Um diesen Forderungen gerecht zu werden, müssen Leistung und Untersetzungsverhältnis sowohl einen bestimmten Bereich umfassen als auch eng genug gestuft sein. Der Hauptzweck ist jedoch, ein Untersetzungsgetriebe zu schaffen, das größere Leistungen mit kleinen Abmessungen geräusch- und schwingungsarm zu übertragen vermag und dabei ein baulich besonders einfache konstruktive Lösung bietet, welches auch große Variationsmöglichkeiten für die Abstufung der Untersetzungsverhältnisse leicht ermöglicht und dabei die Lagerhaltung der Austauschteile sehr klein hält.

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Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse Untersetzungsgetriebe zwischen Kraftmaschine und Arbeitsmaschine anzuordnen, die eine stufenweise fieduzierung der Drehzahlen ermöglichen. Die bekannten Untersetzungsgetriebe sind jedoch mit großen Nachteilen behaftet, da sie eine verhältnismäßig große Anzahl von Zahnräder, Zwischenwellen und Xagerstellen benötigen. Diese rotierenden Teile sind alle dem natürlichen Verschleiß unterworfen. Daraus ergibt sich ein großer und komplizierter Bauaufwand, der die Baugröße, das Getriebegewicht und damit die Herstellungskosten in nicht zu vernachlässigender Weise vergrößert, wobei auch die Betriebssicherheit vermindert· ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein baulich besonders einfaches Untersetzungsgetriebe zu schaffen, das größere Leistungen mit kleinen Abmessungen geräusch- und schwingungsarm überträgt und das große Variationsmöglichkeiten für die Abstufung der Untersetzungsverhältnisse bietet und dabei die Lagerhaltung der Austauschteile sehr klein hält.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß koaxial und konzentrisch zur Antriebswelle ein erstes, ortsfest abgestütztes Zentralzahnrad mit Innenverzahnung vorgesehen ist und mit einem ersten Planetenzahnrad mit Außenverzahnung in Eingriff steht, auf der Abtriebswelle ein zweites Zentralzahnrad mit Innenverzahnung zu dieser, koaxial und konzentrisch befestigt ist, welches einerseits in der Nabenausbildung des selben Zentralzahnrades und auf dem ersten Zentralzahnradkörper eines Wälzlagers gelagert und andererseits auf der Abtriebswellenlagerung in der Gehäusenabe eines Wälzlagers frei drehbar gelagert ist und mit einem zweiten Planetenzahnrad mit Außenverzahnung kämmt und dabei die beiden verschraubten Planetenzahnräder gemeinsam auf einem Wälzlager gelagert und dieses wiederum auf einem Exzenter frei drehbar gelagert ist, welcher einerseits auf einem äußeren Wälzlager und andererseits auf einem inneren Wälzlager konzentrisch zur Getriebeachse frei drehbar gelagert ist; das weiter dadurch gekennzeichnet ist, daß die beiden Zahnradpaare übereinander und auf der Wirkungslinie der Normalzahnkräfte angeordnet sind, wobei

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der Schwungmassenausgleich zwischen dem zweiten Zentralzahnrad und dem zweiten Planetenzahnrad angeordnet und zur Hälfte auf dem Exzenter und zur anderen Hälfte auf dem inneren Wellenstumpf der Antriebswelle festgesetzt ist.

Um ein solches Untersetzungsgetriebe, das in seinem baulichen Aufwand besonders einfach gestaltet ist, das größere Leistungen mit kleinen Abmessungen geräusch- und schwingungsarm überträgt und das große Variationsmöglichkeiten für die Abstufung der Untersetzungsverhältnisse bietet und dabei die Lagerhaltung der Austauschteile sehr klein hält, sind nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung, das zweite Zentralzahnrad mit 100 Zähnen und das zweite Planetenzahnrad mit 96 Zähnen als Standardgrößen ausgeführt, das auswechselbare erste Zentralzahnrad mit 29 Zähnen beginnend und jeweils um einen Zahn erhöhend bis zu 79 Zähnen, wobei das ebenfalls auswechselbare zweite Planetenzahnrad mit 25 Zähnen beginnend und jeweils um einen Zahn erhöhend bis zu 75 Zähnen ausführbar sind, weiter dadurch gekennzeichnet, daß alle vier Zahnräder jeweils einen gemeinsamen Zahnmodul und Evolventenverzahnung aufweisen, der Eingriffswinkel 20 Grad und der Betriebseingriffswinkel 35»2 Grad beträgt, Geradverzahnung hat und mit positiver Profilverschiebung ausgestattet sind.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Untersetzungsgetriebe nur zwei Zahnradpaare besitzt, wobei die Paarung durch jeweils eines innen- und eines außenverzahnten Stirnrades entsteht. Der kleine Achsabstand - weil die Zähnezahldifferenz äußerst klein ist - gestattet eine raumsparende Bauart. Die Paarung der hohl gekrümmten Zahnflanken der Zentralzahnräder mit den erhaben gekrümmten Zahnflanken der Planetenzahnräder, ermöglichen günstigste Zahnflankengleitverhältnisse und auch besonders hohe Zahnflankentragfähigkeiten. Da keine Richtungsänderung der Gleitgeschwindigkeit stattfindet, kann der tragende Ölschmierfilm nicht abreißen, auch tritt keine plötzliche Richtungsänderung der Reibungskräfte ein, daher ist keine Geräuschbildung durch Teilkreisstoß zu verzeichnen. Die bevorzugte Anordnung der beiden Zahnradpaare über-

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einander, hat den großen Vorteil, daß auf der Wirkungslinie, sich die Normalzahnkräfte der beiden Planetenzahnräder zu einer resultierenden Ersatzkraft ergänzen, die etwa der Hälfte der beiden
Norraalzahnkräfte entspricht und für die Planetenzahnradlagerung
maßgebend ist. Weiter werden durch diese Maßnahme die Bearbeitungs-, Einbau- und Lagerungsfehler vorteilhaft ausgeglichen, dadurch wird das Zahnflankentragbild in idealer Weise verwirklicht. Wodurch der Bauaufwand, die Baugröße, das Getriebegewicht und damit die Herstellungskosten äußerst klein gehalten werden. Die
Zahl der beweglichen Getriebeteile, die dem natürlichen Verschleiß unterworfen sind, ist auf ein Mindestmaß herabgesetzt und bei geringster Wartung höchste Betriebssicherheit gewährleistet. Es
können größere Leistungen, bei kleinen Abmessungen, geräusch- und schwingungsarm übertragen werden. Sie ermöglicht große Variationsmöglichkeiten in der Abstufung der Untersetzungsverhältnisse, bei kleiner Lagerhaltung der Austauschteile, statt einer Vielzahl von unterschiedlichen, kompletten Zahnradsätzen für die verschiedenen Bedarfsfälle lagermäßig führen zu müssen. Für den gesamten Untersetzungsbereich von 9:1 bis 90:1 und mit einer Toleranz von plus
minus 3#, brauchen jeweils nur zwei Zahnräder ausgetauscht zu
werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Axialschnitt durch das Untersetzungsgetriebe.

Das in der Figur dargestellte Untersetzungsgetriebe besteht aus:
einem geschlossenen Gehäuse 1, einem Gehäusedeekel 2, der mit dem Gehäuse 1 verschraubt ist; einer Antriebswelle 3, die einerseits
auf dem Wälzlager 10 in der Nabenausbildung des Zentralzahnrades und andererseits auf dem Wälzlager. 12 in der Nabenausbildung des
ZentralZahnrades 5 frei drehbar gelagert ist; einer Abtriebswelle 4, die koaxial zur Antriebswelle 3 angeordnet ist und einerseits
auf dem Wälzlager 13 in der Nabe des Gehäuses 1 und andererseits
auf dem Wälzlager 14 in der Nabenausbildung des ZentralZahnrades frei drehbar gelagert ist; einem Zentralzahnrad 7, das koaxial

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und konzentrisch zur Antriebswelle 3 mi* dem Gehäusedeckel 2 verschraubt ist; einem Zentralzahnrad 5» das koaxial und konzentrisch zur Abtriebswelle 4- angeordnet ist und bildet mit dieser eine gemeinsam umlaufende Einheit; einem Planetenzahnrad 8, welches mit dem Planetenzahnrad 6 verschraubt ist und gemeinsam auf dem Wälzlager 11 gelagert und dieses wiederum auf einem als Exzenter 15 ausgebildeten Wellenbereich der Antriebswelle 3 frei drehbar gelagert ist und einem Schwungmassenausgleich 9> welcher zwischen dem Zentralzahnrad 5 und dem Planetenzahnrad 6 angeordnet und zur Hälfte auf dem Exzenter 15 und zur anderen Hälfte auf dem Wellenstumpf 20 der Antriebswelle 3 festgesetzt ist.

Die Wirkungsweise der dargestellten Erfindung ist die, daß die Einleitung der Drehzahl an der Antriebswelle 3 erfolgt, dabei der Exzenter 15 mit seiner Exzentrizität, welche gleich dem Bahnradius der Planetenachse entspricht, die beiden außenverzahnten Planetenzahnräder 6, 8 um den Mittelpunkt der anderen beiden innenverzahnten ZentralZahnräder 5> 7 kreisen läßt, wobei das Planetenzahnrad 8 mit dem Zentralzahnrad 7 kämmt, welches mit dem Gehäusedeckel 2 verschraubt ist, während das Planetenzahnrad 6 mit dem Zentralzahnrad 5 kämmt, welches mit der Abtriebswelle 4- gekoppelt ist und die Ableitung der Drehzahl gewährleistet. Der Schwungmassenausgleich 9j welcher auf dem Wellenstumpf 2o und dem Exzenter der Antriebswelle 3 befestigt ist, gleicht die Fliehkräfte aus. Die Drehrichtung der Antriebswelle 3 und die der Abtriebswelle sind gleich, bei Sicht auf die jeweiligen Wellenstümpfe. Die Drehrichtung der beiden Planetenzahnräder 6, 8 sind, gegenüber der Antriebswelle 3» entgegengesetzt gerichtet. Bezeichnet man die Zähnezahl des Zentralzahnrades 5 mit Z,-, die des Planetenzahnrades 6 mit Zg, die des ZentralZahnrades 7 mit Zn und die des Planetenzahnrades 8 mit Zq, so errechnet sich das Untersetzungsverhaltnis i nach der Formel: i=1:(1-Zg.Zr,:Z₁-.Zg).

Aus der vorstehend genannten Formel läßt sich ersehen, daß sich nahezu beliebige Untersetzungsverhältnisse, durch geeignete Wahl der Zähnezahlen, herbeiführen lassen. Unter Beibehaltung der Getriebegrundausbildung läßt sich mit geringstem Aufwand eine Ge-

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triebereihe aufbauen, die allen Abstufungsansprüchen gerecht wird. Die in der Praxis häufig geforderte Drehzahlabstufung nach der Normengrundreihe R 4o, kann hierdurch leicht verwirklicht werden, wenn die Grundzahnräder, nämlich das Zentral zahnrad 5 mit der Zähnezahl Zc=IoO und das Planetenzahnrad 6 mit der Zähnezahl Z₆ =96 als Standardgrößen ausgeführt sind, das leicht auswechselbare Zentralzahnrad 7 mi* der Zähnezahl Zn=29 beginnend und jeweils um einen Zahn erhöhend bis zu 79 Zähnen, wobei das ebenfalls leicht auswechselbare Planetenzahnrad 8 mit der Zähnezahl Zn=25 beginnend und Jeweils um einen Zahn erhöhend bis zu 75 Zähnen ausführbar sind. Mit dieser Zähnezahlkombination läßt sich ein Untersetzungsbereich von 9:1 bis 9o:1 verwirklichen.

Bei der Zähnezahlkombination: Zc=IoO; Z^=97 als Standardgröße; Zn=28 bis 81 und Z_fi=25 bis 78 der auswechselbaren Zahnräder, läßt sich ein Untersetzungsbereich von 11:1 bis 137:1 verwirklichen. Bei der Zähnezahlkombination: Z,-=1oo; Zg =98 als Standardgröße; Z,-,=27 bis 83 und Zg»25 his 81 der auswechselbaren Zahnräder, läßt sich ein Untersetzungsbereich von 17:1 bis 238:1 verwirklichen. Bei der Zähnezahlkombination: Zj-=1oo; Z^=99 als Standardgröße; Ζπ=26 bis 85 und Zg=25 bis 84 der auswechselbaren Zahnräder, läßt sich ein Untersetzungsbereich von 34:1 bis 56o:1 verwirklichen. Ferner besteht die Möglichkeit, durch Räderwechsel, bei einem bestehenden Getriebe das Untersetzungsverhältnis schnell und leicht zu verändern.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche;

My Untersetzungsgetriebe, bestehend aus einem Gehäuse, einer Antriebswelle und einer zu dieser koaxial angeordneten Abtriebswelle sowie zwei miteinander kämmende Zahnradpaare, für die stufenweise Eeduzierung von Drehzahlen im Bereich des Untersetzungsverhältnisses von 9:1 ois 90:1 mit einer Toleranz von plus minus 3#, insbesondere für den gleichförmigen und geräuscharmen Antrieb von Arbeitsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial und konzentrisch zur Antriebswelle (3) ein erstes, ortsfest abgestütztes Zentralzahnrad (7) mit Innenverzahnung vorgesehen ist und mit einem ersten Planetenzahnrad (8) mit Außenverzahnung in Eingriff steht, auf der Abtriebswelle (4·) ein zweites Zentralzahnrad (5) mit Innenverzahnung zu dieser koaxial und konzentrisch befestigt ist, welches einerseits in der Nabenausbildung (16) des selben Zentralzahnrades und auf dem ersten Zentralzahnradkörper (17) eines Wälzlagers (14) gelagert und andererseits auf der Abtriebswellenlagerung (18) in der Gehäusenabe (19) eines Wälzlagers (13) frei drehbar gelagert ist und mit einem zweiten Planetenzahnrad (6) mit Außenverzahnung kämmt und dabei die beiden verschraubten Planetenzahnräder (6, 8) gemeinsam auf einem Wälzlager (11) gelagert und dieses wiederum auf einem Exzenter (15) frei drehbar gelagert ist, welcher einerseits auf einem äußeren Wälzlager (1o) und andererseits auf einem inneren Wälzlager (12) konzentrisch zur Getriebeachse frei drehbar gelagert ist; das weiter dadurch gekennzeichnet ist, daß die beiden Zahnradpaare (5, 6, 7, 8) übereinander und auf der Wirkungslinie der Normalzahnkräfte angeordnet sind, wobei der Schwungmassenausgleich (9) zwischen dem zweiten Zentralzahnrad (5) und dem zweiten Planetenzahnrad (6) angeordnet und zur Hälfte auf dem Exzenter (15) und zur anderen Hälfte auf dem inneren Wellenstumpf (2o) der Antriebswelle (3) festgesetzt ist.
2. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Zentralzahnrad (5) mit 1oo Zähnen und das zweite

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Planetenzahnrad (6) mit 96 Zähnen als Standardgrößen ausgeführt, das auswechselbare erste Zentralzahnrad (7) mit 29 Zähnen beginnend und jeweils um einen Zahn erhöhend bis zu 79 Zähnen, wobei das ebenfalls auswechselbare zweite Planetenzahnrad (8) mit 25 Zähnen beginnend und jeweils um einen Zahn erhöhend bis zu 75 Zähnen ausführbar sind, weiter dadurch gekennzeichnet, daß alle vier Zahnräder jeweils einen gemeinsamen Zahnmodul und Evolventenverzahnung aufweisen, der Eingriffswinkel 2o Grad und der Betriebseingriffswinkel 35»2 Grad beträgt, Geradverzahnung hat und mit positiver Profilverschiebung ausgestaltet sind.

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