DE3139110C2

DE3139110C2 - Mehrstufiges Zahnradgetriebe

Info

Publication number: DE3139110C2
Application number: DE3139110A
Authority: DE
Inventors: Hans 8968 Mutschellen Sigg
Original assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Current assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Priority date: 1981-09-12
Filing date: 1981-10-01
Publication date: 1983-07-28
Also published as: DE3139110A1; JPS5857543A; FR2512907B1; IT8223032A0; GB2105817A; IT1153565B; FR2512907A1; JPS5947176B2

Description

— der Vorgelegeblock (30) eine axiale Bohrung (32) aufweist, in der er auf einem Lagerkörper (28) gelagert ist,

— und die Verzahnungen des Zahnradgetriebes i-> Schrägungswinkel (ßu βϊ) aufweisen, bei denen in bezug auf den Vorgelegeblock (30) die Momente (Mg und M_A) der an den Verzahnungen des Vorgelegerades (34) und des Vorgelegeritzels (36) wirksamen Radialkräfte (Fr₁ a> und £=52) einerseits und (Fa ι und Fat) andererseits einander zumindest annähernd aufheben.

2. Zahnradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (C) des2> Lagerkörpers (28) mit dem Schnittpunkt der Achse (B) des Vorgelegeblocks (30) und der Verbindungslinie (D) der Wälzpunkte (E_t, £i) des Vorgelegerades (34) und des Vorgelegeritzels (36) zumindest annähernd Obereinstimmt

3. Zahnradgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgelegeblock (30) auf dem Lagerkörper (28) um dessen Mittelpunkt (C) begrenzt kippbar ist

4. Zahnradgetriebe nach Agspruch 3, dadurch J> gekennzeichnet, daß der Lagerkörper (28) ein Pendellager für den Vorgelegeblock (30) bildet.

5. Zahnradgetriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vorgelegeblock (30) mindestens ein vom Lagerkörper (28) getrenn- -to tes Axiallager (38,40) zugeordnet ist.

Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges Zahnradgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei solchen Getrieben (FR-PS 7 19 349) bildet das Zentralritzel mit dem Vorgelegerad jedes Vorgeleges (Vorgelegeblock) eine erste Getriebestufe; das zugehörige Vorgelegeritzel bildet mit dem Zentralrad eine zweite Getriebestufe. Die Gestaltung des Zentralrades als innenverzahntes Rad ermöglicht in der zweiten Geiriebestufe ein Obersetzungsverhältnis, das erheblich größer ist als bei Getrieben, die sich von der beschriebenen Gattung nur dadurch unterscheiden, daß das Zcntralrad außenverzahnt ist. Die gattungsgemäße Gestaltung des Zentralrades als innenverzahntes Rad begrenzt allerdings den Bauraum für Lagerungen der Vorgelege im Bereich der Vorgelegeritzel. Geiade in diesem Bereich sind aber kräftig bemessene Lagerungen besonders wichtig, da an den Verzahnungen der Vorgelegeritzel die größten Umfangskräfte und dementsprechend auch die größten Radialkräfte auftreten.

Die Radialkraft an der Verzahnung jedes Vorgelegeritzels erzeugt zusammen mit der Radialkraft an der Verzahnung des zugehörigen Vorgelegerades ein Moment, das bestrebt ist, das Vorgelege um eine Achse

b0 zu kippen, die sich normal zur gemeinsamen Ebene der Achsen des Vorgeleges und des Zentralritzels erstreckt Dieses Moment ruft in den Lagerungen des bzw. jedes Vorgeleges Belastungen hervor, die zu den Belastungen durch die Umfangskräfte hinzukommen. Um die resultierenden Lagerbelastungen aufzunehmen, sind bei bekannten gattungsgemäßen Getrieben axial beiderseits jedes Vorgeleges Lager vorgesehen, die großen Bauraum beanspruchen mit der Folge, daß das bei gegebener Größe des Getriebegehäuses erreichbare größtmögliche Obersetzungsverhältnis weniger groß ist, als wünschenswert wäre.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß sofche mit dem Platzbedarf der Lagerungen der Vorgelegewellen zusammenhängenden Beschränkungen entfallen oder zumindest gelockert werden.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches I gelöst

Die erfindungsgemäße innerhalb jedes Vorgeleges selbst angeordnete Lagerung hat im wesentlichen nur die Resultierende der an den Verzahnungen des Vorgelegerades und des Vorgelegeritzels auftretenden Umfangskräfte zu übertragen. Der Lagerkörper, der diese Resultierende aufnimmt, dreht sich selbst nicht und läßt sich deshalb beiderseits des Vorgeleges raumsparend abstützen, wobei es vor allem darauf ankommt, daß die Abstützung im Bereich des innenverzahnten Zentralrades derart wenig Platz beansprucht, daß für die Gestaltung dieses Zentralrades selbst ausreichend Raum bleibt. Der weitgehende, wenn nicht vollständige Ausgleich der genannten Momente in bezug auf eine zu den Achsen des Zentralritzels und des Vorgeleges normale Achse hat zur Folge, daß das bzw. jedes Vorgelege, wenn überhaupt, nur eine geringe Tendenz hat, in bezug auf den zugehörigen Lagerkörper zu kippen. Deshalb werden Kantenpressungen am Lagerkörper, auch wenn dieser nur eine geringe axiale Länge hat, gering gehalten oder praktisch vermieden.

Mit den Merkmalen des Anspruches 2 wird erreicht, daß eine Tendenz des Vorgeleges, um je eine zu den Achsen des Vorgeleges und des Zentrakitzels normale Achse zu kippen, ebenfalls vermieden oder zumindest auf ein praktisch vernachlässigbares Maß begrenzt wird, da die Resultierende der auf jedes Vorgelege einwirkenden Umfangskräfte durch den genannten Schnittpunkt verläuft.

Der Kräfte- und Momentenausgleich wird gemäß Anspruch 3 noch verbessert. Gemäß Anspruch 4 nimmt der Lagerkörper auch Axialkräfte auf.

Für den Fall, daß sich ein wenigstens annähernder Axialkraftausgleich mit Rücksicht auf den angestrebten, weitgehend vollständigen Momentenausgleich nicht erzielen läßt, ist die Anordnung nach Anspruch 5 zweckmäßig; das Axiallager kann auch geringfügige, noch nicht ausgeglichene Momente aufnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein zweistufiges Zahnradgetriebe mit Lastverzweigung über drei Vorgelege,

F i g. 2 eine vereinfachte Stirnansicht in Richtung des Pfeils II in Fig. I, wobei nur die Verzahnungen eines Vorgeleges und die damit kämmenden Verzahnungen jeweils durch einen Wälzkreis dargestellt sind,

Fig.3 die zugehörige Draufsicht in Richtung des

Pfeils III in Fig. 2 und

Fig.4 die verzahnten Bauteile des Getriebes in Schrägansicbt, teilweise sektorförmig aufgeschnitten.

Das dargestellte Getriebe hat ein Gehäuse 10, in dem eine Antriebswelle 12 und eine Abtriebswelle 14 mit gemeinsamer geometrischer Achse A gelagert sind. Auf der Antriebswelle 12 ist ein schrägverzahntes Zentralritzel 16 ausgebildet; an der Abtriebswelle 14 ist eine topfförmige, elastische Nabe 18 befestigt, an der ein innen- und ebenfalls schrägverzahntes Zentralrad 20 ausgebildet ist.

An einer Außenwand 22 und einer Zwischenwand 24 des Gehäuses 10 sind — gemäß F i g. 4 in gleichmäßigen Winkelabständen von jeweils 120° gegeneinander versetzt — drei Achskörper 26 befestigt, an denen je ein Lagerkörper 28 ausgebildet ist. Auf jedem der drei Lagerkörper 28 ist ein Vorgelege (Vorgelegeblock) 30 gelagert, das zu diesem Zweck eine axiale Bohrung 32 aufweist. Die geometrischen Achsen der Achskörper 26, die mit den Achsen B der Vorgelege 30 zumindest annähernd übereinstimmen, erstrecken sich in gleichen Abständen parallel zur gemeinsamen geometrischen Achse A der Antriebswelle J2 und der Abtricbswelle 14.

An jedem Vorgelege 30 ist ein mit dem Zentralritzel 16 kämmendes und somit ebenfalls sch rag verzahntes Vorgelegerad 34 sowie ein mit dem Zentralrad 20 kämmendes und deshalb gleichfalls schrägverzahntes Vorgelegeritzel 36 ausgebildet. Zentralritzel 16 und Vorgelegerad 34 bilden eine erste Getriebestufe, Vorgelegeritzel 36 und Zentralrad 20 dagegen eine zweite Getriebestufe. Der Mittelpunkt C jedes Lagerkörpers 28 liegt einerseits auf der Achse B des zugehörigen Vorgeleges 36 und andererseits auf der Verbindungslinie D zwischen den Wälzpunkten E\ und Ei der beiden Getriebestufen.

Wenn hier von dem Mittelpunkt C des Lagerkörpers 28 die Rede ist, dann soll dies nicht bedeuten, daß der Lagerkörper 28 für jedes Vorgelege 30, wie in F i g. 1 angedeutet, einstückig sein müßte. Jeder Lagerkörper 28 kann aus zwei in axialem Abstand voneinander auf dem zugehörigen Achskörper 26 ausgebildeten Abschnitten bestehen, oder die Bohrung 32 des Vorgeleges 30 kann zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete, beispielsweise als Sacklöcher ausgebildete Abschnitte aufweisen, in denen das Vorgelege 30 unmittelbar oder mittelbar auf dem Lagerkörper 28 gelagert ist. Vorzugsweise ist jeder Lagerkörper 28 jedoch eiriheitlich und leicht ballig gestaltet, so daß das auf ihm gelagerte Vorgelege 30 kleine Kippbewegungen um den Mittelpunkt C ausführen kann. Bei Ausbildung der Lagerkörper 28 als Pendellager kann es zusätzlich Axialkräfte aufnehmen. Entsprechendes kann auch durch elastische Zwischenlagerung zwischen jedem Lagerkörper 28 und dem zugehörigen Vorgelege 30 erreicht werden. In jedem Fall ist Cder Mittelpunkt der Gesamtheit der innerhalb des Vorgeleges 30 ausgebildeten Lagerung.

Bei der in Fig. 1,2 und 4 mit den Pfeilen C, //und / bezeichneten Drehrichtung des Zentralritzels 16, der Vorgelege 30 und des Zentralrades 20 wird im Wälzpunkt E\ jeder vom Zentralritzel 16 und einem Vorgelegerad 34 gebildeten ersten Getriebestufe eine normal zu den miteinander kämmenden Zahnflanken gerichtete Normalkraft Fn ι übertragen. Diese Normalkraft F_n ι läßt sich nach einem rechtwinkligen räumlichen Koordinatensystem in eine Umfangskraft Fuu eine Radialkraft Fr , und eine Axialkraft F* ι zerlegen. Diese Kräfte sind in F i g. 1 bis 3 so dargestellt, wie sie auf das Vorgelege 30 einwirken. Kbenso sind die entsprechenden, am Wälzpunkt Ei auftretender Kräfte dargestellt, nämlich die Normalkraft Fv; und deren Komponenten, die Umfangskraft Fui, die Radialkraft Fr₂ und die Axialkraft Fa 2-

Die Radialkräfte Fr ι und Fr₂ erzeugen in bezug auf eine Achse, die sich im rechten Winkel zur Ebene der beiden Achsen A und B durch den Mittelpunkt C des zugehörigen Lagerkörpers 28 erstreckt, ein Moment Mr, das bei den angegebenen Drehrichtungen gegen den Uhrzeigersinn gerichtet ist. Gleichzeitig erzeugen aber die an den beiden Wälzpunkten E\ und Ei auftretenden Axialkräfte Fa ι und F_A 2 ein Moment Ma in bezug auf dieselbe durch den Mittelpunkt Cverlaufende Achse; und dieses Moment Ma ist dem Moment Mr entgegengerichtet. Dabei sind die Schrägungswinkel |3i und 02 der miteinander kämmenden Verzahnungen so gewählt, daß das Moment Ma dem Moment Mr dem Betrag nach gleich ist, so daß beide Momente einander aufheben. In der Regel ist es hierzu erforderlich, den Schrägungswinkel ß\ größer zu wählen als ßi. Falls dabei an den einzelnen Vorgelegen 30 je eine resultierende Ax!alkraft F_Ai-F_A\ übrigbleibt und fails der Lagerkörper 28 nicht als Pendellager ausgebildet ist, sind am Getriebegehäuse 10 Axiallager 38 und 40 ausgebildet, an denen sich je nach Drehrichtung der Antriebswelle 12 entweder die Vorgelegeräder 34 oder die Vorgelegeritzel 36 abstützen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrstufiges Zahnradgetriebe, bei dem zwischen einem schrägverzahnten Zentralritzel (16) und einem innenverzahnten Zentralrad (20) mindestens "» ein Vorgelegeblock (30) angeordnet ist, der ein mit dem Zentralritzel (16) kämmendes Vorgelegerad (34) und ein mit dem Zentralrad (20) kämmendes Vorgelegeritzel (36) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß "'