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Einrichtung zur mechanischen Übertragung von Bewegungen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur mechanischen Übertragung
von Bewegungen aus dem Innenraum eines ersten Bauteils in den Innenraum eines zweiten,
gegen das erste endlos verdrehbaren Bauteils.
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Bei der Konstruktion von Vorrichtungen, die gegeneinander verdrehbare
Bauteile aufweisen, beispielsweise bei Hebezeugen, Kränen, Werkzeugmaschinen oder
insbesondere bei auf festen Anlagen oder Fahrzeugen montierten Lafetten für Waffen
ist häufig das Problem zu lösen, Bewegungen aus einem feststehenden Bauteil, beispielsweise
einem Bedienungsstand, in ein endlos drehbares Bauteil, beispielsweise die Lafette,
zu übertragen bzw. eine Bewegung in dem drehbaren Bauteil zu erzeugen. Dabei ist
die Aufgabe zu lösen, daß die zu übertragende oder zu erzeugende Bewegung vom augenblicklichen
Rotationszustand des Bauteils unabhängig sein soll.
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Es sind Lösungen dieser Aufgabe bekannt, die Gebrauch von elektrischen
oder hydraulischen Anlagen machen, Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand
darin, eine Einrichtung zu schaffen, welche auf rein mechanischem Wege die
Übertragung
von Bewegungen zwischen den obengenannten gegeneinander verdrehbaren Bauteilen ermöglicht.
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Eine solche Einrichtung ist von großer Bedeutung, wenn die Übertragung
der Bewegungen auf eine möglichst einfache, wirtschaftliche und wenig störanfällige
Weise durchgeführt werden soll. Weiterhin treten bestimmte Nachteile der elektrischen
oder hydraulischen Übertragungssysteme bei einer rein mechanischen Einrichtung nicht
auf, vor allem hinsichtlich der Isolation, der Abdichtung und der auftretenden Reibung.
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Die Erfindung geht davon aus, daß bei der Einrichtung in bekannter
Weise das zweite Bauteil mit dem ersten Bauteil über einen Drehring verbunden ist.
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Die Lösung der oben angegebenen Aufgabe geschieht dadurch, daß erfindungsgemäß
am ersten Bauteil koaxial innerhalb des Drehringes mindestens ein mit dem ersten
Bauteil fest verbundener erster Zahnkranz und mindestens ein gegen das erste Bauteil
um die Achse des Drehringes verdrehbarer zweiter Zahnkranz angeordnet ist, wobei
der zweite Zahnkranz jeweils über eine drehbare Welle vom Innenraum des ersten Bauteils
her antreibbar ist und daß am zweiten Bauteil mindestens ein mit diesem fest verbundenes
Differentialgetriebe angeordnet ist, dessen erstes Eingangselement über ein Zahnrad
mit dem zweiten Zahnkranz und dessen zweites Eingangselement über ein Zahnrad mit
dem ersten Zahnkranz verbunden ist und das so ausgelegt ist, daß sein Ausgangselement
eine von der Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnkranz abhängige
Bewegung abgibt.
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Unter einem Differentialgetriebe im Sinne der Erfindung soll dabei
jedes Getriebe verstanden werden, das zwei drehbare Eingangselemente aufweist sowie
ein eine Drehbewegung oder lineare Bewegung abgebendes Ausgangselement und das so
auslegbar ist, daß die Bewegung des Ausgangs elementes eine Funktion der Drehzahldifferenz
der Eingangselemente ist.
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Es wird davon ausgegangen, daß die im ersten Bauteil erzeugte Bewegung
jeweils eine Drehbewegung ist, die über die angegebene Welle der Einrichtung zugeführt
und im zweiten Bauteil als in Weg und Zeit bestimmbare Drehbewegung oder lineare
Bewegung abgegeben wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung,
bei der die übertragene Bewegung im zweiten Bauteil als Drehbewegung abgegeben wird,
ist das Differentialgetriebe ein Planetengetriebe, wobei die Welle des Sonnenrades
über ein Zahnrad in die Verzahnung des ersten mit dem ersten Bauteil fest verbundenen
Zahnkranzes eingreift, während der innen verzahnte Zahnkranz des Planetengetriebes
über ein Vorgelege mit dem zweiten gegen das erste Bauteil verdrehbaren Zahnkranz
verbunden ist und die beiden Planetenräder über ihren Lagersteg mit der Abtriebswelle
des Planetengetriebes verbunden sind.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform, bei der die übertragene
Bewegung im zweiten Bauteil als lineare Bewegung abgegeben wird, ist das Differentialgetriebe
ein Spindelgetriebe, wobei das eine Ende der Spindel in Achsrichtung verschiebbar,
aber unverdrehbar, in einem Zahnrad geführt ist, das in die Verzahnung des ersten
mit dem ersten Bauteil fest verbundenen Zahnkranzes eingreift, während die Spindelmutter
über ein Zahnrad mit dem zweiten gegen das erste Bauteil verdrehbaren Zahnkranz
verbunden ist und das andere Ende der Spindel über ein Axiallager mit einem linear
verschiebbaren Bauteil verbunden ist.
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Wird die Welle zum Antrieb des zweiten verdrehbaren Zahnkranzes koaxial
zum Drehring geführt, so kann der zweite Zahnkranz als eine Außenverzahnung aufweisendes
auf der Welle angeordnetes Antriebsrad ausgebildet sein. Wenn es notwendig oder
zweckmäßig ist, den Bereich um die Mittelachse des Drehringes herum freizuhalten,
kann die Welle zum Antrieb des zweiten Zahnkranzes außerhalb der Mitte des Drehringes
angeordnet sein.
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In diesem Falle weist der zweite Zahnkranz eine Außen- und Innenverzahnung
auf, wobei eine der beiden Verzahnungen über ein Zahnrad mit der Welle und die andere
über ein Zahnrad mit dem ersten Eingangselement des Differentialgetriebes verbunden
ist.
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Um möglichst einfache Verhältnisse bei der Auslegung der Differentialgetriebe
zu erhalten, ist es weiterhin zweckmäßig, wenn mindestens ein erster und mindestens
ein zweiter Zahnkranz gleichen Durchmesser und gleiche Zahnzahl aufweisen und übereinander
angeordnet sind. Sollen mehrere verschiedene Bewegungen teils als Drehbewegungen,
teils als lineare Bewegungen, übertragen werden, kann die erfindungsgemäße Einrichtung
selbstverständlich gleichzeitig mindestens ein Planetengetriebe und mindestens ein
Spindelgetriebe aufweisen.
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Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Einrichtung als geschlossenes
Bauteil ausgeführt ist, das eine mit dem ersten Bauteil fest verbundene bzw. verbindbare
Grundplatte aufweist, auf der über dem Drehring ein mit dem zweiten Bauteil fest
verbundenes bzw. verbindbares Gehäuse angeordnet ist, wobei die Zahnkränze und die
Differentialgetriebe innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Die Einrichtung kann
dann besonders günstig in bestehende Anlagen zur Übertragung von Bewegungen eingebaut
werden und ihre Auslegung kann weitgehend auf die bestehenden Einbauverhältnisse
abgestimmt werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es möglich, ein oder mehrere
verschiedene Antriebs- oder Steuerbewegungen von dem ersten Bauteil, welches ein
feststehendes Bauteil sein kann, aber nicht sein muß, in das zweite gegenüber dem
ersten drehbare Bauteil zu übertragen. Von besonderer Bedeutung ist hierbei die
Ausführungsform, bei der die Mittelachse des Drehringes frei bleibt, so daß hier
andere Vorrichtungen angeordnet werden können. So kann beispielsweise die erfindungsgemäße
Einrichtung bei einer auf einem Panzerfahrzeug angeordneten Lafette für eine Waffe
verwendet werden, wenn koaxial zum Drehring innerhalb
der Lafette
beispielsweise ein Sichtgerät, eine Achse oder eine Welle angeordnet werden sollen
und gleichzeitig die Richt- und Bedienungsbewegungen für die Waffe auf rein mechanische
Weise vom Innenraum des Fahrzeuges aus in die Lafette übertragen werden sollen.
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Im folgenden wird @@@@@@ der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel
für den Gegenstand der Erfindung näher erläutert.
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Fig.' 1 zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung in einer Draufsicht
bei geöffnetem Gehäuse.
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Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 und Fig. 3 ist
ein Schnitt nach der Linie ItI-III in Fig. 1.
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In den Figuren 1 bis 3 ist eine Einrichtung zur mechanischen Übertragung
von Bewegungen aus dem Innenraum eines nicht näher dargestellten Bauteils A in den
Innenraum eines ebenfalls nicht näher dargestellten Bauteils B dargestellt. Teil
A könnte beispielsweise der Bedienungsstand eines Panzerfahrzeuges sein und Teil
B die auf dem Bedienungsstand montierte Lafette einer Waffe.
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Es werden insgesamt vier verschiedene Bewegungen übertragen zu Steuer-
oder Antriebszwecken, die nicht näher ausgeführt werden und auch für den Gegenstand
der Erfindung nicht wesentlich sind.
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Von den vier übertragenen Bewegungen werden zwei als lineare Druck-
oder Zugbewegungen und zwei als Rotationsbewegungen abgegeben, Teil B ist auf Teil
A über einen auf Kugeln laufenden Drehring C gelagert. Diese zu übertragenden Bewegungen
werden im Teil A als Rotationsbewegungen erzeugt und durch die Einrichtung übertragen
und in die gewünschte Bewegungsform umgewandelt, die in Richtung, Weg und Zeit genau
durch den Antrieb von Bauteil A aus zu bestimmen ist. Rotationsbewegungen zwischen
Bauteil A und Bauteil B der Einrichtung haben, wie weiter unten
näher
ausgeführt wird, keinen Einfluß auf die durch den Drehring hindurch übertragenen
Bewegungen.
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Wie aus den Figuren 1 bis 3 ersichtlich, ist auf der Trennwand zwischen
Bauteil A und Bauteil B innerhalb des Drehringes C und koaxial zu diesem ein Zahnkranz
1 angeordnet, der fest mit dem Bauteil A verbunden ist. Der Zahnkranz 1 weist eine
Außen- und Innenverzahnung auf. Über dem Zahnkranz 1 ist mit gleichem Durchmesser
und gleicher Zahnzahl ein weiterer Zahnkranz 2 angeordnet, der gegenüber dem Zahnkranz
1 mindestens um einen gewissen Winkelbetrag verdrehbar ist. Über dem Zahnkranz 2
ist ebenfalls mit gleichem Durchmesser und gleicher Zahnzahl ein dritter Zahnkranz
9 angeordnet, der sowohl gegenübe dem Zahnkranz 1 als auch gegenüber dem Zahnkranz
2 verdrehbar ist. Auch die Zahnkränze 2 und 9 weisen sowohl eine Außen- als auch
eine Innenverzahnung auf. Der Zahnkranz 2 wird über eine Welle 3 vom Bauteil A aus
angetrieben, die mit einem Zahnrad in die Außenverzahnung des Zahnkranzes 2 eingreift.
Senkrecht zur Lagerung der Zahnkränze ist ein Spindelgetriebe 4a, 4b angeordnet.
Hierbei ist die Spindel 4a an ihrem unteren Ende in ihrer Langsrichtung verschiebbar
in einem Zahnrad 5 unverdrehbar geführt, das in die Innenverzahnung des Zahnkranzes
1 eingreift. Die Spindelmutter 4b greift über ein Zahnrad 6 in die Innenverzahnung
des bewegbaren Zahnkranzes 2 ein. Spindel 4a und Spindelmutter 4b sind in nicht
eigens dargestellter Weise im Gehäuse des Bauteils B gelagert. An ihrem oberen Ende
ist die Spindel 4a über ein Axiallager 19 mit einem in der angegebenen Pfeilrichtung
nach oben und unten verschiebbaren Bauteil 20a ver bunden, an das sich ein Drahtzug
20b anschließt.
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Wird über die Welle 3 der Drehkranz 2 in Drehung versetzt, so erfährt
die Spindelmutter 4b über die Bewegung des Zahnkranzes 2 gegenüber der feststehenden
Spindel 4a eine Drehung. Da die Spindel über die Axialführung im Zahnrad 5, das
sich in Eingriff mit dem feststehenden Zahnkranz 1 befindet, am Mitdrehen gehindert
wird, führt sie entsprechend der Drehrichtung eine
Hub- oder Senkbewegung
durch. Ihre Lageveränderung wird durch die Führung im Zahnrad 5 ermöglicht, so daß
der Eingriff des Zahnrades 5 mit dem festen Zahnkranz 1 bestehen bleibt. Setzt nun
zusätzlich eine Rotationsbewegung zwischen Bauteil A und Bauteil B ein, so wird
über das in diesem Falle am Zahnkranz 1 abrollende Zahnrad 5 die Spindel selbst
in Umdrehung versetzt.
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Gleichzeitig dreht sich die Spindelmutter 4b infolge der entsprechenden
Auslegung der Zahnkränze 1 und 2 sowie der Zahnräder 5 und 6 in gleicher Richtung
und um gleiche Beträge. Dies hat zur Folge, daß die Rotationsbewegung zwischen den
Bauteilen A und B keinen Einfluß auf die Lage der Spindel 4a hat.
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Die Axialbewegung der Spindel 4a wird nur von Relativbewegungen zwischen
dem Zahnkranz 1 und dem Zahnkranz 2 bewirkt. Die bei der Rotation der Bauteile A
und B auftretende Drehung der Spindel 4a wird von dem Axiallager 19 aufgenommen,
so daß nur Hub- oder Senkbewegungen der Spindel am Bauteil 20a abgenommen werden.
Die Steigung der Spindel 4a bestimmt die Größe der Übersetzung für Drehzahl und
Drehmoment.
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Zur Übertragung von Rotationsbewegungen aus Bauteil A in Bauteil B
dient die außerhalb der Mittelachse des Drehringes durch die Trennwand zwischen
Bauteil A und Bauteil B geführte Antriebswelle 8, die über ein Zahnrad mit der Außenverzahnung
des drehbaren Zahnkranzes 9 im Eingriff steht. An der Innenseite des Zahnkranzes
9 ist ein Planetengetriebe 10 angeordnet, welche mit der Welle seines Sonnenrades
11 über ein Zahnrad 12 in die Innenverzahnung des feststehenden Zahnkranzes 1 eingreift.
Der mit einer Innenverzahnung versehene Zahnkranz 13 des Planetengetriebes 10 ist
über ein Vorgelege 15 mit der Innenverzahnung des drehbaren Zahnkranzes 9 in Verbindung.
Die beiden Planetenräder 14 des Planetengetriebes 10 sind über ihren Lagersteg mit
der Antriebswelle 16a des Getriebes verbunden, an welche sich über ein doppeltes
Kreuzgelenk mit Längenausgleich 16b ein Gestänge anschließt. Planetengetriebe 10
und Vorgelege 15 sind in dem mit Mitnehmernocken 7b versehenen Gehäuse 7a des Bauteils
B gelagert.
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Wird über die Antriebswelle 8 eine Drehbewegung zwischen dem drehbaren
Zahnkranz 9 und dem festen Zahnkranz 1 herbeigeführt, so überträgt sich diese Bewegung
über das Vorgelege 15 auf den Zahnkranz 13 des Planetengetriebes 10. Da das Sonnenrad
11 über seine Welle und das Zahnrad 12 mit dem festen Zahnkranz 1 verbunden ist,
bleibt es in Ruhe, und die beiden Planetenräder umlaufen das Sonnenrad in bekannter
Weise. Sie übertragen dabei die Drehbewegung in dem gewünschten Verhältnis auf die
Abtriebswelle 16.
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Erfolgt zwischen Bauteil A und Bauteil B der Einrichtung eine Rotationsbewegung,
so rollt gleichzeitig einerseits das Vorgelege 15 auf dem drehbaren Zahnkranz 9
und andererseits das mit dem Sonnenrad 11 verbundene Zahnrad 12 auf den Zahnkranz
1 ab. Das Vorgelege 15 überträgt seine Bewegung auf den Zahnkranz 13, während das
Sonnenrad 11 vom Zahnrad 12 angetrieben, sich ebenfalls dreht. Durch die Umkehrung
der Drehrichtung über das Vorgelege 15 wird erreicht, daß beide Getriebeteile 13
und 11 sich gegenläufig bewegen. Entsprechend gewählte Übersetzungen bewirken, daß
die Planetenräder 14 zwischen dem Sonnenrad 11 und dem Zahnkranz 13 ohne eine Drehung
des Lagersteges abrollen.
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Eine zusätzlich herbeigeführte Bewegung der Antriebswelle 8, die zu
einer Relativbewegung der Zahnkränze 1 und 9 gegeneinander führt, wird zusätzlich
in das Planetengetriebe 10 eingeleitet, so daß zwischen Sonnenrad 11 und Zahnkranz
13 ein verändertes Drehverhältnis eintritt. Durch die Veränderung der Gegenläufigkeit
wird der Lagersteg und damit die Antriebswelle 16 in Bewegung gesetzt und dreht
sich unbeeinflußt von der Rotationsbewegung zwischen den Bauteilen A und B in der
durch die Drehung der Antriebswelle 8 bestimmten Weise. Dabei werden die Rotationsbewegungen
stets richtungsgleich übertragen und Drehzahl und Drehmoment erfahren eine von der
Auslegung des Planetengetriebes 10 abhängige und von der Drehrichtung der Bauteile
A und B gegeneinander unbeeinflußte konstante Veränderung.
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In Figur 3 ist dargestellt, wie zusätzlich zu den über außerhalb
der Drehachse des Drehringes C angeordnete Antriebswellen zugeführten Bewegungen
auch Bewegungen übertragen werden können, die über den um die Drehachse des Drehringes
C herumliegenden Bereich zugeführt werden.
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Zu diesem Zweck ist innerhalb des festen Drehkranzes 1 koaxial zum
Drehring C ein weiterer fest mit dem Bauteil A verbundener Drehkranz 21 mit Außenverzahnung
angeordnet. Im Bereich der Drehachse des Drehringes C sind durch die Trennwand zwischen
den Bauteilen A und B eine Hohlwelle 18 und in dieser eine weitere Welle 17 hindurchgeführt.
Die Hohlwelle 18 trägt einen Drehkranz 22 und die Welle 17 ein Zahnrad 29. Der Drehkranz
21, der der Drehkranz 22 und das Zahnrad 29 sind wiederum übereinander angeordnet
und weisen gleichen Umfang und gleiche Zahnzahl auf.
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Zur Zur Übertragung der Hub- und Senkbewegung dient wiederum ein
Spindelgetriebe, dessen Spindel 24a über ein Zahnrad 25, in dem es in seiner Längsrichtung
geführt ist, mit dem festen Zahnkranz 21 verbunden ist, während die Spindelmutter
24b über ein Zahnrad 26 mit dem drehbaren Zahnkranz 22 verbunden ist.
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Zur Übertragung einer Rotationsbewegung dient ein Planetengetriebe
20, dessen Sonnenrad 31 über ein Zahnrad 32 mit dem festen Drehkranz 21 und dessen
Drehkranz 33 Ü@@@ ein Vorgelege 35 mit dem Zahnrad 29 der Welle 17 verbunden ist.
Die Planetenräder 34 des Planetengetriebes 30 sind über ihren Lagerungssteg, die
Abtriebswelle 36a und ein doppeltes Kreuzgelenk 36b mit einem Gestänge verbundene
Die Wirkungsweise des Spindelgetriebes 24a, 24b sowie des Planetengetriebes 30 entspricht
genau der Wirkungsweise des Spindelgetriebes 4a, 4b bzw.
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des Planetengetriebes 10. Eine Drehung der Hohlwelle 18 verursacht
unabhängig von einer Rotation der Bauteile A und B gegeneinander eine Hub- oder
Senkbewegung des mit der Spindel 24a verbundenen Bauteils, während eine Drehbewegung
der Welle 17 ebenfalls unbeeinflußt von der Rotationsbewegung der Teile A und B
eine entsprechende Drehung der Abtriebswelle 36 des Planetengetriebes 30 bewirkt.
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Patentansprüche - --