DE2408627A1

DE2408627A1 - Kupplung und getriebe fuer antriebsorgane, wie synchronmotore oder dergleichen

Info

Publication number: DE2408627A1
Application number: DE19742408627
Authority: DE
Inventors: David William Underwood
Original assignee: PR Mallory and Co Inc
Current assignee: Duracell Inc USA
Priority date: 1973-02-20
Filing date: 1974-02-20
Publication date: 1974-08-22
Also published as: BR7401284D0; GB1423081A; FR2367225A1; GB1423082A; JPS49113964A; IT1008254B; FR2367225B1; US3845668A; CA991446A

Description

PATENTANWÄLTE

Dipi.-ing. H. Seiler Dipi.-ing. J.Pfenning Dipi.-Phys. K. H. Meinig

Cg.-17.735	P. R. MALLORY"	1 Berlin 19 Oldenburgallee 10 Tel. O3O/3O4 55 21 /22
	Washington Street,	Drahtwort: Seilwehrpatent
		Postscheckkonto: Berlin-West 59 38-102
	20. Februar 1974 Me/Schu
	& GOc HC.
	Indianapolis, Indiana, USA
3029 East

^: Kupplung und Getriebe für Antriebsorgane, wie Synchronmotor

oder dergleichen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Getriebeeinheit, die aus einer Mehrzahl von Plastikzahnrädern und. einer Reihe von Metallzahnrädern besteht, wobei eines der Plastikzahnräder • und ein Me tall zahnrad von einer gemeinsamen Welle aufgenommen· sind und das Plastikzahnrad mit der' Folge der übrigen Plastikzahnräder in Verbindung steht, während das Metallzahnrad mit den übrigen Metallzahnrädern in Wirkverbindung ist. Das Getriebe j ist von einer Halterungsplatte aufgenommen, welche im Bodenabschnitt eines das Getriebe umschließenden Gehäuses liegt. "

409834/0932 ~²~

In Anpassung an das Getriebe besitzt die mit diesem zusammenarbeitende Kupplung eine Welle,von der drehbar ein Kitzel
aufgenommen ist, welches in Eingriff mit einem Zahnrad des
Getriebes steht, wobei ein mittels Federkraft vorgespannter _:

Hebel schwenkbar von dem Ritzel getragen ist, daö des weiteren j

einen Anschlag besitzt, welcher in Eingriff mit dem Hebel ge-

langt, wenn sich das Ritzel in einer vorbestimmten Richtung i

dreht und wobei ein Zahnrad unabhängig drehbar über dem Ritzel ! liegt, welches mit inneren Zähnen in Eingriff mit dem Hebel

bringbar ist und dieses Zahnrad in Eingriff mit einem weiteren I

Zahnrad des Getriebes steht. '

In einer Reihe von Vorrichtungen werden in steigendem Maße j relativ kleine Synchronmotore verwendet, so beispielsweise
[ in Uhren oder dergleichen angetriebenen Zeitgebern, die ihrerseits in Verbindung mit Geschirrspülmaschinen oder dergliechen _; benützt werden. Um die jeweilige Ausgangsgeschwindigkeit des ! Antriebsorgans der anzutreibenden Vorrichtung anzupassen,
ist der Ausgang eines Synchronmotors gewöhnlich mit einem
Untersetzungsgetriebe versehen. Die bekannten Untersetzungsgetriebe bestehen in der überwiegenden Zahl ihrer Einzelteile
aus Metall, um den auftretenden Torsionskräften ausreichenden
Widerstand entgegenzusetzen und die Abnutzungserscheinungen
klein zu halten.

409834/0932 - 3 -

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die geforderten Drehmomente in "Stromaufwärtsrichtung" des Zahnradgetriebes geringer sind als die i!n "Stromabwärtsrichtung" erforderlichen. In diesem Zusammenhang wäre es wesentlich wirtschaftlicher, sowohl die Materialkosten als auch die Herstellungskosten für Zahnradgetriebe dadurch wesentlich zu senken, daß der j Getriebeaufbau so gewählt wird, daß die auftretenden Drehmoment

relativ niedrig sind und daß darüberhinaus billigere Materialien·,

etwa geeignete Kunststoffe, verwendet werden, wobei ausschließlich dort, wo höhere Drehmomente auftreten, Metailkonstruktionen Anwendung finden sollen.

Ein anderes Problem, welches im Zusammenhang mit Zahnradgetrieb κ auftritt, ergibt sich aus dem Erfordernis des Vorsehens eines Kupplungselementes, mit welchem manuell und unabhängig das antriebene und das antreibende Organ, wie etwa ein Zeitgeber und ein Motor, aneinanderkuppelbar sind. Eine derartige Kupplun, sollte so einfach wie nur irgendmöglich aufgebaut sein, anderer-■ seits aber auch als zuverlässiges Zwischenelement für den Antrieb dienen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zahnradgetriebe zu schaffen, dessen Material und Herstellungskosten

A0983A/0932 _ _

relativ niedrig liegen, wobei diejenigen Zahnradgetriebe, die nur mit einem relativ geringen Drehmoment beaufschlagt werden, aus einem billigeren Material gefertigt werden als jene, die hohe Drehmomente aufnehmen müssen. Der erfindungsgemäß ausgebildete Zahnradtrieb besteht aus einer Folge von Plastikzahnrädern und einer Folge von Metallzahnrädern, wobei wenigstens eines der KunststoffZahnräder und ein Metallzahnrad zusammen von einer gemeinsamen Welle aufgenommen sind und das Plastikzahnrad auf dieser Welle in Verbindung mit der Plastikzahnradfolge steht, während das Metallzahnrad auf der Weile mit der Mehrzahl der Metallzahnrader in Wirkverbindung ist.

Erfindungsgemäß wird darüberhinaus ein Kupplungsorgan geschaffen, welches einer Zahnradfolge leicht anpassbar und in seinem Aufbau sehr einfach ist. Die erfindungsgemäß ausgebildete Kupplung bedient sich u.a. eines Zahnrades, welches Bestandteil des Getriebes ist. Besonders vorteilhaft ist bei der Vorrichtung auch,dass die Kupplung eine Welle besitzt, welche ihrerseits ein Eitzel trägt, über welchem ein Zahnrad unabhängig befestigt ist, wobei eine Feder oder dergleichen nachgiebiges Element mit dem Eitzel in Verbindung steht und sich in Eeibungseingriff mit dem Zahnrad befindet.

409834/093 2

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kennzeichnet sich die Kupplung auch dadurch, daß sie auf ihrer Welle ein drehbares Üitzel hält, welches seinerseits eine !Federkraft beaufschlagte Klinke um einen Drehpunkt verschwenkbar trägt und zusätzlich einen Anschlag besitzt, der in Eingriff mit der Klinke bringbar ist, wobei ein Zahnrad unabhängig drehbar über dem Hitzel angebracht ist, dessen innere Zahnung in Eingriff mit der Klinke bringbar ist.

Eine Platine oder Halterungsplatte wird von dem Boden des das Zahnradgetriebe umschließenden Gehäuses gehalten.WEitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäß ausgebildeten Zahnradgetriebes mit Kupplungsvorrichtung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen in beispielsweiser Form näher erläutert. Es bedeutet:

Pig. 1 eine Draufsicht auf ein Zahnradgetriebe,

wobei der Gehäusedeckel entfernt worden ist,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Getriebe nach Fig. 1,

Pig. 3 einen Teilschnitt durch eines der Zahnräder des Getriebes von Pig. 2,

409834/0932

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine im Zusammenhang

mit dem Zahnradgetriebe verwendeten Kupplung,

Fig. 5 einen Teilschnitt entlang der Linie 5-5 von

Fig. 4, und

Fig. 6 einen Teilschnitt durch eine weitere, bevorzugte Ausführungsform einer Kupplung für das Zahnradgetriebe.

jWie aus den Zeichnungen ersichtlich, ist das Zahnradgetriebe

im wesentlichen von einem Gehäuse 12 umschlossen. Das Gehäuse ■besteht aus der Gehäusekappe 14 mit der Bodenplatte 16, wobei

!das offene Ende 17 freibleibend von einer Abdeckung 18 ver— !schlossen werden kann. Das Gehäuse ist mit demjenigen eines

Synchronmotors 2O fest verbindbar, wofür eine Mehrzahl von Befestigungselementen 22 vorgesehen ist, die in der aus der Darstellung ersichtlichen Weise durch die Bohrungen 24 innerhalb der Bodenplatte 16 der Gehäusekappe hindurchführbar und dort Izu verriegeln sind. Der Synchronmotor 20 kann irgendein handels- - übliches Antriebsorgan sein, beispielsweise ein Synchronmotor, wie er in der US-PS 3 558 94O beschrieben ist.

409834/0932

Ober die Leitungsanschlüsse 26 wird Wechselstrom an den Synchronmotor 20 angelegt. Der Synchronmotor 20 ist mit dem ausgangsseitigen Ritzel 28 versehen, welches in kämmendem Eingriff mit dem Zahnradgetriebe steht.

Wie aus den Zeichnungen zu entnehmen ist, gehört zu dem Zahnradgetriebe 10 das Eingangszahnrad oder Ritzel 28, ein Ausgang 40 und das Kupplungselement 11, welches den Eingang mit dem Ausgang, verbindet. Im Ausführungsbeispiel besteht die Kupplung 11 aus einer Mehrzahl von Zahnradstufen bzw. -folgen-(1 bis 5). Selbstverständlich kann eine beliebige Anzahl von Untersetzungssfcufen und damit Zahnrädern Anwendung finden, je nach dem gewünschten Untersetzungsverhältnis. Die Untersetzungsstufen 1 bis 4 stellen eine Kombination von Zahnrad und Ritzel dar. Die Stufe 1 ist gekennzeichnet durch das Zahnrad 31 und das Ritzel 32, welches von der Welle 34 aufgenommen ist; die Stufe 2 setzt sich zusam-

men aus dem Zahnrad 35 und dem Ritzel 37 auf der Welle 39; die Stufe 3 ist durch das Zahnrad 30 und das Ritzel 32 auf der Welle 36 gebildet, während die Stufe 4 sich durch das Zahnrad 27 und das Ritzel 29 auf der Welle 25 darstellt und schließlich die Stufe 5 dem Zahnrad 43 auf der Welle 42 entspricht.

— 8 —

409834/0932

Der Ausgang 40, die Welle 42 und das Zahnrad 43 bilden in der dargestellten Weise eine Einheit, die in den Buchsen 48 und 50 gelagert ist, die ihrerseits innerhalb der Abdeckung 18 und zum anderen in der Bodenplattel6 des Gehäuseteiles 14 eingebracht sind. Grundsätzlich können Lager und Halterungen

' für das Getriebe vorgesehen werden, wobei sich jedoch hierfür

insbesondere die Platte 44 anbietet, die mit den Bohrungen 45 j versehen ist, durch welche die Buchsen 50 hindurchgeführt sind.

^! Das Getriebe wird von einer Halterungsplatte oder Platine aufgenommen, die ihrerseits von dem Bodenabschnitt 16 mittels einer Mehrzahl von Ohren oder Ösen 46 getragen ist„ Der zufoxge der Ösen erreichte Punktkontakt zwischen Bodenabschnitt und Platine schafft eine stabile Auflagemöglichkeit.

I Eür den vorliegenden Getriebeaufbau ist wesentlich, daß das i Zahnradgetriebe 10 sich aus einer Serie von Plastikzahnrädern ! und einer Folge von Metallzahnrädern zusammensetzt, wobei die aus Kunststoff bestehende Zahnradfolge dazu verwendet wird, relativ niedrige Drehmomente zu übertragen, während die aus Metall bestehenden Zahnräder die relativ hohen Drehmomente aufnehmen. Die in den Zeichnungen gezeigte beispielsweise Ausführungsform ist so ausgebildet, daß die aus Kunststoff bestehende Zahnradfolge durch das Zahnrad 31 und das iützel

409834/0932

und damit die erste Übersetzungsstufe gebildet ist, während die aus Metall bestehenden Zahnräder durch die Kombination aus Zahnrädern und Ritzeln dargestellt ist, die den Übertragungsstufen 5 bis 5 zugehörig sind. Demzufolge ist für die Verbindung der Stufe 1 mit der Stufe 3 eine Zahnradritzelkombination 35 und 37 verantwortlich, für die Stufe 2,die insbesondere in Figur 3 verdeutlicht ist, das Plastikzahnrad 35 und das Metallritzel 37 auf der Welle 39 (s. auch Fig. 1), wobei die Welle durch die Bohrung 41 hindurchgeführt ist, die zentrisch innerhalb des Ritzels 37 und des Zahnrades liegte Das Zahnrad 35 ist von einem versplinteten Element in der dargestellten Weise aufgenommene Das aus Metall bestehende Ritzel 37 greift in das Me-call zahnrad 30 der Stufe ein, während das Plastikzahnrad 35 in Eingriff mit dem aus Plastik bestehenden Ritzel 33 der Stufe 1 steht. Während im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Plastik-Metallzahnradkombination in der Stufe 2 vorliegt, kann eine solche Kombination je nach auftretenden Drehmomenten selbstverständlich auch in anderen bzw. jeder übertragungsstufe des Getriebes vorliegen·

In den Figuren 4 und 5 ist eine Ausführungsform einer Kupplung wiedergegeben, die in Verbindung mit dem Zahnradgetriebe

A0983A/0932

- 10 -

verwendet wird, von dem ein Teil zu dem Kupplungselement !

11 gehört. Wie in den genannten Figuren abgebildet, setzt J sicn die Kupplung 60 aus einem drehbar von einer Welle ; aufgenommenen Ritzel 64, die durch eine Bohrung 62 hindurch- j führt, einer mittels Federkraft beaufschlagten Klinke 66, die schwenkbar auf dem Ritzel angebracht ist, und einem ebenfalls auf dem Ritzel vorgesehenen Anschlag .67 sowie dem oberhalb des Ritzels drehbar gelagerten Zahnrad 68 ; zusammen. Der Anschlag 67 stellt sich durch einen bolzenarti- ι gen Stutzen 70 dar, der in der aus der Zeichnung ersichtlichen

Weise von dem Ritzel 64 aufgenommen ist. Die Klinke 66 ist ^: ihrerseits vterschwenkbar an dem Stutzen 63 gehalten und mittels der Federzunge 72 vorgespannt, die ihrerseits von dem Stutzen 74 gehalten ist. Das die Ineingriffbringung bewirkende Organ i 69 besteht aus der inneren Zähnefolge 76 auf der Nabe 77, ■ die in der dargestellten Weise mit der Klinke 66 in Eingriff ! stehen bzw. bringbar sind. Das Zahnrad 68, die Klinke 66 und < die Federzunge 72 sind in der im einzelnen aus derZeichnung " ersichtlichen Weise auf dem Ritzel 64 gehalten, wobei ihre Verankerung mittels eines Ansatzes 78 gegeben ist.

Für die Punktionsfähigkeit der dargestellten Vorrichtung kann dieKupplung 60 in irgendeine der Stufen des Zahntriebes

409834/0932 -11-

- li -

eingefügt werden. Wenn sich das Zahnrad 68 in der gewünschten .Richtung dreht (in Pig. 4 im Uhrzeigersinn.) ,versuchen die Zähne 76 den Eingriff mit der Klinke 66 stehen, die Klinke um den Stutzen 63 zu verschwenken. Die ihrerseits mit dem Stutzen 70 in Eingriff gelangende Klinke versucht diesen Verschwenkvorgang zu verhindern, so daß das Ritzel 64 im Uhrzeigersinn angetrieben wird. Sollte eine manuelle Drehung des Zahnrades 68 im entgegengesetzten Sinne, also entgegen der Uhrzeigerrichtung, gewünscht sein, dann werden die Planken 80 der Zähne 76 die Klinke 66 so verschwenken, daß sie außerhalb der Bahn der Drehbewegung gelangt, wodurch die manuäle Drehung des Zahnrades möglich wird.

In Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer j bevorzugten Kupplung dargestellt, die in Verbindung mit dem oben beschriebenen Getriebe Anwendung finden kann. Wie in der Ausführungsform von Figur 4 und 5 kann auch die in F igur 6 dargestellte Kupplung in irgendeine der (ietriebestufen des Zahnradgetriebes 10 nach Figur 1 und 2 eingefügt werden. Die Kupplung 90 besteht im wesentlichen aus einem ■ritzel 94» welches von einer Nabe 104 aufgenommen ist, einem drehbar auf der Nabe 94 befestigten Zahnrad 96 und einer nachgiebig mit der Wabe 94 verbundenen Feder sowie einer damit

409834/0932

- 12 -

in ßeibungseingriff stehenden Zahnscheibe 106. Die Kupplung kann drehbar von einer Welle des Zahnradgetiebes 10, die durch die Bohrung 92 hindurchgerührt ist, aufgenommen werden. Die dargestellte Äusführungsform zeigt eine Feder 98, die sich aus zwei Federringen oder -scheiben 100 und 102 zusammensetzt, die auf der ßabe 104 des JÜtzels 94 befestigt sind und die in Reibungseingriff mit den gegenüberliegenden Stirn- j flächen 106 und lo£i des Zahnrades 96 stehen. Die Federscheibenj 100 und 102 ergeben einen besonders wirkungsvollen .Reibungseingriff mit den sieh gegenüberliegenden Oberflächen des Zahnrades vermittels einer Vielzahl von Vertiefungen 110. ;

ι Die Kupplung gemäß der Ausführungsform nach Figur 6 überträgt j

die Drehbewegung in jeder Richtung bis zu einem vorgegebenen maximalen Drehmoment. Wenn dieses Drehmoment überschritten wird, dann gleiten die Federscheiben 100 und 102 über die Oberflächen des Zahnrades 96 hinweg, so daß sich dieses nicht mit einem noch größeren Drehmoment drehen kann«,

- 13 409834/0932

Claims

Ansprüche

/l.^ Aus mehreren Übertragungsstufen bestehendes Zahnradgetriebe mit einem eingangsseitigen Zahnrad, einem Ausgang und einem Kupplungsorgan, welches zwischen Eingang und Ausgang einschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß die das Zahnradgetriebe bildende Folge von Zahnrädern aus mehreren Pkstikzahnrädern und aus mehreren Metallzahnradern bestehen, wobei ein Plastikzahnrad und ein Metallzahnrad von einer gemeinsamen Welle aufgenommen sind, und das Plastikzahnrad in Eingriff mit der übrigen Folge der Plastikzahnräder steht, während sich das Metallzahnrad in Wirkverbindung mit den übrigen ■ Metallzahnrädern der Folge befindet.
2. Zahnradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradfolge wenigstens zwei Zahnrad-/Ritzel-Kombinationen aufweist, wobei jede der Kombinationen von einer gemeinsamen Welle aufgenommen ist.
3. Zahnradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallzahnrad ein Ritzel ist.

409834/0932 ¹⁴~
4. Zahnradgetriebe nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsorgan zusätzlich eine Kupplung besitzt.
5. Zahnradgetriebe nach Anspruch 4» dadurch· gekennzeichnet, daß zu der Kupplung eine Welle, ein drehbar von der Welle aufgenommenes Ritzel, welches in Eingriff mit einem Zahnrad der Zahnradfolge steht, eine Federkraft beaufschlagte, verschwenkbar an dem Ritzel angebrachte Klinke, ein ebenfalls

von dem Ritzel aufgenommenes mit der Klinke in Eingriff ; bringbares Anschlagorgan und schließlich ein unabhängig | drehbar oberhalb des Ritzels befestigtes Zahnrad mit inneref Zähnefolge gehört ,wobei die Zähnefolge in Eingriff mit der_: Klinke und das Zahnrad in Singriff mit einem anderen Zahnrad

der Zahnradfolge bringbar ist. |

ι ! i
6. Zahnradgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, j

daß der Anschlag einen Stutzen oder dergleichen bolzen- ;

i artiges Element, welches an dem Ritzel befestigt ist,

besitzt.
7· Zahnradgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Klinke vorspannende Federzunge od. dgl. Federelement von dem Ritzel gehalten ist·

409834/0932 -15-
8. Zahnradgetriebe nach Anspruch. 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung folgende Elemente aufweist: eine Welle ι ein von der Welle getragenes Ritzel, das in .eingriff mit einem Zahnrad der Zahnradfolge steht, ein Zahnrad, welches unabhängig oberhalb des Hitzeis befestigt ist und in Eingriff mit einem Zahnrad der Zahnradfolge steht, und ein Federorgan, welches mit dem Ritzel verbunden ist und in Reibungseingriff mit dem'Zahnrad steht, j
9* Zahnradgetriebe nach Anspruch 8, dadurch- gekennzeichnet, j daß sich das Federorgan aus zwei Tellerfedern zusammensetzt, welche in Anlage mit den gegenüberliegenden Oberflächen des Zahnrades sind.

j
10. Untersetzungsgetriebe bestehend aus einem Gehäuse mit j einer Grundplatte, einer Platine, die von der Grundplatte j mittels einer Mehrzahl von Ösen oder uhren gehalten wird, und einer Zahnradfolge innerhalb des Gehäuses, zu der ein Eingangszahnrad und ein Ausgangszahnrad gehört, wobei die Zannradfolge von der Platine aufgenommen ist_o

- 16 -

409834/0932
11. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Gehäuse aus einer Gehäusekappe und einer Gehäuseabdeckung zusammensetzt.
12. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte das geschlossene Ende der Gehäusekappe mit umfaßt.
13. Kupplung bestehend aus einem ersten drehbaren auf einer Welle gehaltenen Element, einem zweiten drehbaren von der Welle oberhalb des ersten Elementes gehaltenen drehbaren Element einer federbeaufschlagten verschwenkbar ge-' haltenen Klinke, die von dem ersten drehbaren Element i gehalten ist, einem Anschlagorgan, welches von dem ersten; drehbaren Element aufgenommen ist und Mitteln, die von dem zweiten drehbaren Element getragen sind und die i wahlweise mit der Sperrklinke in Eingriff bringbar bzw. \ kuppelbar sind.
14· Kupplung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel aus einer inneren Zahnfolge in einer Habe des zweiten drehbaren Elementes bestehen.

40983W0932

- 17 -
15. Kupplung nach Anspruch 15, dadurch, gekennzeichnet, daß das i¹ ed er element .auf dem ersten sich drehenden Element angebracht die Sperrklinke vorspannt.
16. Kupplung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag aus einem auf dem ersten drehbaren Element angebrachten Stutzen besteht.

17- Kupplung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das erste sich drehende Element ein Ritzel und das zweite sich drehende Element ein Zahnrad mit einer inneren Zähnefolge ist.

409834/0932