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Getriebeeinrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung zur Obertragung und
Transformation der Drehbewegung, insbesondere mit mittlerem und hohem Drehmomenten.
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Im Maschinen- und Apparatenbau werden meistens zu einer kontinuierlichen
Transformation der Drehbewegung Zahnradgetriebe benutzt, bei denen die Obertragung
der Drehbewegung dadurch erfolgt, daß bei dem Eingriff die Zähne eines Rades in
die Zahnlücken eines zweiten Rades die Zahnflanken sich aneinander abstützen. Damit
wird die Kraft und das Drehmoment von dem einen auf das zweite Rad übertragen. Das
kinematische ObersetzungsverhSltnis, das als das Verhältnis der Winkelgeschwindigkeiten
dieser Eingriffs räder definiert ist, muß dabei überwiegend konstant sein, das Getriebe
darf nicht pulsieren. Die Forderung eines konstanten Getriebe'verhältnisses erfüllt
eine unbegrenzte Menge von Funktionszahnflächen.und Profilen. Aus Fertigungs- und
Betriebs gründen wird gegenwärtig in der Praxis fast ausschließlich eine evolvente
Verzahnung benutzt.
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Die Ansprüche an Zahnradgetriebe erhöhen sich jedoch ständig.
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Bei Obertragungsgetrieben werden ständig kleinere Ausmaße und Massen
gleichzeitig mit wachsenden Anforderunen an die Übertragung von fortwährend ¢rösseren
Leistungen gefordert.
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Diese Forderungen können in einigen Fällen nicht mehr erfüllt werden,
so daß in bestimmten Gebieten der Technik die Getriebe einen Engpaß bilden. Eine
der Folgen dieser Lage ist z,B.
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die Notwendigkeit der Verteilung der großen Leistungen bei den Getriebekästen
von Schiffen, Walzgeräten, Fgrdermaschinen und anderen schweren Maschinen. Eine
weitere Folge ist das Bestreben, andere physikalische Prinzipien, z.B. hydraulische
Strömungseffekte auszunützen. Bei ihrer Ausnützung kommt es jedoch zu energetisch
sehr nachteiligen, unausweichlich mit beträchtlichen Verlusten verbundenen Transformationen.
Demgegegenüber kommt es bei einer mechanischen direkten Transformation, die durch
eine unmittelbare Obertragunz der senkrechten Reaktionen in zusammenarbeitenden
Obertragungspaaren erfolgt, zu solchen unvorteilhaften Umwandlungen nicht.
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Die Möglichkeit einer beträchtlichen Erhöhung der flbertragungs parameter,
insbesondere der Drehmomente, bieten die Rollgetriebe, bei denen senkrechte Reaktionen
in jedem Getriebepaar mit rollend gelagerten obertragungselementen übertragen werden.
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Bei einer bekannten Ausführung eines Rollgetriebes vom Typ CYCLO bilden
diese Obertragungselemente Tragrollen, die in jedem Obertragungspaar auf Übertragungszapfen
eines Obertragungsgliedes gelagert sind. Diese stehen in einem einseitigen rollenden
Kontakt mit wenigstens einem wellenförmigen Umfang des zweiten Getriebegliedes.
In der planetenartigen Konstruktionsausführung dieser Rollgetriebe wird als Obertragungsglied
ein unbeweglicher Zentral ring mit achsenorientierten und regelmässig verteilten
nbertragungszapfen verwendet. Das zweite Obertragungsglied bilden hier mit Rücksicht
auf die maximale Kompensation der inneren Kräfte und Momente zwei kinematisch aneinander
gegebundene
Satellitenkurvenscheiben mit einem zykloidisch epizykloidisch
ausgestalteten Umfang. Die CYCLO-Getriebe sind sehr kompakte Übersetzungsgetriebe
mit kleiner Masse und kleinen Abmessungen. Weitere Möglichkeiten der Erhöhung der
Leistungs- und Drehzahlparameter dieser übrigens sehr erfolgreichen Konstruktionsausführungen
führen jedoch insbesondere zu einer eini¢ermaßen nachteiligen Verteilung der inneren
Kräfte.
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Auch bei toroidalen Wälzgetrieben, bei denen ebenso WEe bei den oben
an anzefffhrten planetenartigen Wälzgetrieben, Typ CYCLO, die An- und Abtriebswellen
zueinander planparallel sind, haben die Obertragungselemente die Form von Tragrollen,
die in einem einseitigen nilenden Kontakt mit Übertragungsrillen stehen. Diese Rillen
sind in zwei koaxial angeordneten Übertragungsgliedern ausgebildet.
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Das erste Obertranungsglied ist eine Globoidschnecke, die auf der
Antriebswelle angebracht ist, das zweite Obertragungsglied ist ein Statorkranz,
der in dem Gehäuae des toroidalen Getriebekastens rings um diese Globoidschnecke
angebracht ist. In einem Torusraum zwischen dem Außenumfang der Globoidschnecke
und dem inneren Umfang des Statorkranzes ist ein Stegkranz angebracht, der fest
mit einer Abtriebswelle verbunden ist. Auf dem Stegkranz sind in regelmässigen Abständen
auf den zuständigen Stegzapfen die Satellitenrader schwenkbar gelagert, auf welchen
spinnenartig angeordnete Obersetzungszapfen mit schwenkbar gelagerten Tragrollen
befestigt sind, welche in die Obertragungsrillen auf dem äußeren Umfang der Globoidschnecke
eingreifen und auf dem inneren Umfang des Stegkranzes ausgebildet sind.
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Robuste und kompakte toroidale Getriebe ermöglichen die Obertragung
beträchtlich hoher Drehmomente, sie besitzen auch einen guten Wirkungsgrad und eine
relativ kleine Masse. Der Nachteil der toroidalen Getriebe ist aber eine beträchtliche
Kompliziertheit, eine Drehzahlbegrenzung mit Rücksicht auf hohe gyroskopische Momente,
die auf die Satellitenräder und Obertragungsrollen einwirken.
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Eine weitere wesentliche Erhöhung der Obertragungsparameter, insbesondere
der Drehmomente, ermöglichen die Planrollgetriebe, die in den tschechoslowakischen
Patentschriften Nr. 176 638 und Nr. 176 639 beschrieben sind.
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Bei diesen Planrollgetrieben, die Rollübertragungsglieder enthalten,
welche auf den gegenseitig aniiegenden und mitarbeitenden Stirnflächen mit Planrillen
mit walzenförmig gelagerten Kuge lübertragungselementen versehen sind, stehen die
angeführten flbertragungselemente mit Übertragungsgliedern in einer beiderseitigen
walzenförmigen Berührung. Dabei sind in der Eingriffszone die erwähnten Übertragungselemente
in den Obertragungsrillen beider Obertragungsglieder mit Spiel gelagert, außerhalb
der Eingriffszone sind diese Obertragungselemente einerseits in einem im festen
Teil des Rollgetriebekastens ausgebildeten Oberführungskanal und andererseits in
den Obertragungsrillen des Obertragungsgliedes befindlich, das mit seiner Stirnfläche
diesem festen Teil zugewandt ist.
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Die Nachteile dieser bekannten Ausführungen der Planrollgetriebe bestehen
insbesondere in einer mangelhaften Einmündung des Überführungskanals in die Eingriffszone,
in der Reibung in dem Überführungskanal und weiterhin in einer manzelhaften und
nicht eindeutigen Führung der Übertragungselemente in den Endpartien der Obertragungsrillen.
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Die Erfindung vermindert die angeführten Nachteile in beträchtlichem
Maße. Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein; einfach herzustellendes und einfach
aufgebautes Getriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei geringer Geräuschentwicklung
und geringen Reibungsverlusten hervorragende Obe rtragun gse i gens chaften aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die zwischen
den zusammenarbeitenden Obertragungsgliedern in entsprechenden Verbundübertragungsrillen
rollend gelagerten Übertragungselemente regelmässig im Kreis angeordnet sind und
in einem zwischen- den Obertragungsgliedern drehbar angeordneten Führungsgetriebe
drehbar gelagert sind. Das Führungsgetriebe besteht aus einem Käfig, der auf einem
Führungszapfen einer Stabilisationsgruppe drehbar gelagert ist, die gegenüber den
beiden Obertragungsgliedern drehbar angeordnet ist. Auf diesem Käfig sind konzentrisch
rings um seine drehbare Lagerung auf dem Führungszapfen drehbar gelagerte Übertragungselemente
regelmässig verteilt.
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Eine besondere Ausführungsform besteht darin: Zwischen dem Eintrittstbertragungsglied
und dem koaxial Stirn gegen Stirn angeordneten Austrittsübertragungsglied ist auf
einem exzentrischen Führungszapfen der Antriebswelle ein Satellitenübertragungsglied
drehbar gelagert, wobei in dem ersten gemeinsamen Stirnraum zwischen dem zentralen
Eintrittsfibertragungsglied und dem Satellitentbertragungsglied auf dem ersten Stabilisationszapfen
der Antriebswelle der Käfig des ersten Führungsgetriebes für drehbar gelagerte Obertragungselemente
drehbar angeordnet ist und in dem zweiten gemeinsamen Stirnraum zwischen dem Satellitenübertragungsglied
und
dem zentralen Austrittsübertragungsglied auf dem zweiten Stabilisationszapfen der
Antriebswelle der Käfig des zweiten Piihrungsgetriebes für drehbar gelagerte flbertragungselemente
drehbar gelagert ist.
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Die erfindungsgemäßen Ausführungen der Planrollgetriebe beeinflussen
die Verminderung des LaufgerRusches und der Vibrationen günstig, die bei dem Abwälzen
der Obertragungselemente entlang den Laufbahnen der Obertragungsrillen auf den Fbertragungsgliedern
entstehen. Insbesondere Stöße werden vermieden, die bei dem Ein- und Austritt der
Obertragungselemente aus dem Eingriff entstehen, Gegenüber den bekannten Ausführungen
der Planrollgetriebe haben die erfindungsgemäßen Planrollgetriebe auch beträchtlich
kleinere Reibungsverluste, Die Planetenanordnung verbreitet die Möglichkeit der
Ausnutzung der Planrollgetriebeeinrichtung und ermöglicht es weiterhin bei gegenseitiger
Montageumstellung der Obertragungsglieder, die Größe des resültierenden Übertragungsverhältnisses
zu verändern. Für manche Anwendungen besteht ein bedeutender Vorteil der erfindungsgemäßen
Planetenanordnung sowohl in der kleinen Axialtie£e und in der Möglichkeit der Regelung
für den festen und toten Gang.
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Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand von drei in der Zeichnung
schematisch dargestellten Ausführungsbei -spielen der Getriebeeinrichtung näher
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Achsenschnitt durch das vorgelegte Planrollgetriebe
mit dem freien Führungsgetriebe, Fig. 2 und Fig. 3 einen Achsenschnitt durch zwei
weitere Anordnungen dieses freien Führungsgetriebes,
Fig. 4 einen
Achsenschnitt durch ein Planrollgetriebe mit dem stabilisierten Führungsgetriebe,
Fig. 5 und Fig. 6 zwei weitere Alternativen ihrer inneren Stabilisationsgruppe,
Fig. 7 einen Achsenschnitt durch ein planetenartiges Planrollgetriebe.
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Das erste Ausfffhrungsbeispiel ist in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt.
In einem zweiteiligen Gehäuse des Rollgetriebes nach Fig. 1, das aus miteinander
an den Stirnseiten verbundenen Teilen 13, 14 besteht, sind zwei gegenseitig axial
versetzte flanschförmige Rotationsffbertragungsglieder 23, 24 drehbar gelagert.
In den gegenseitig einander zugewandten ebenen Stirnflächen sind einander in ihrem
Verlauf überlappende zykloidale Übertragungsrillen 21, 22 ausgebildet. In dem gemeinsamen
Stirnraum dieser Obertragungsglieder 23, 24 ist frei das Führungsgetriebe mit drehbar
gelagerten Kugelübertragungselementen 19 drehbar gelagert, die beiderseitig in die
beiden einander gegenüberliegenden Obertragungsrillen 21, 22 eingreifen. Dabei sind
die Obertragungsrillen 21 auf dem ersten als ein Ritzel ausgebildeten Obertragungsglied
23 in Formen von einfachen Perizykloiden ausgebildet. Die Obertragungsrillen 22
auf dem zweiten, als ein Rad ausgebildeten Obertragungsglied 24 sind in Formen von
einfachen Hypozykloiden ausgebildet. Beide Teile 13, 14 des Gehäuses sind aneinander
befestigt und mit nicht dargestellten Lage- und Fixationselementen eingestellt.
In einer Achsenöffnung (Axialbohrung) des Eintrittsübertragungliedes 23, das mit
Wälzlagern 25, 27 in dem Austrittsteil des Getriebes drehbar sie lagert ist, ist
das Ende der Antriebswelle 11 angeordnet, ordnet, das in dieser Achsenöffnung gegen
Drehung mit einer Feder 31 gesichert ist. In der Achsenöffnung des
Austrittsibe
rtragungs gliedes 24, das mit Wälzlagern 26, 28 in dem Austrittsteil des Getriebes
drehbar gelagert ist, ist das Ende der Abtriebswelle 12 gelagert, das gegen Drehung
mit einer Feder 32 gesichert ist. Dabei verläuft die Antriebswelle 11 des hier beschriebenen
inneren Planrollgetriebes mit der Abtriebswelle 12 parallel. Die Größe ihrer gegenseitigen
Achsenversetzung ist wie bei dem inneren StirnrEdergetriebe durch den Unterschied
der Wälzradien gegeben. Die Axiallager 27, 28 dienen zur Aufnahme der Achsenkräfte.
Die Lager 25, 26 sind Radiallager. Die Lage dieser Radiallager 25, 26 in beiden
Teilen 13, 14 des Gehäuses ist mit Stirnversetzungen auf den Obertragungsgliedern
23, 24 gesichert und mit Stirnseiten der Abstandsringe 15, 16 begrenzt, die in zuständigen
walzenfdrmigen Bohrungen der Teile 13, 14 angeordnet sind und die sich am Deckel
17, 18 abstützen. Diese Deckel sind auf den äußeren Stirnen der beiden Teile 13,
14 mit Schrauben befestigt.
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Auf der zugehdrigen Stirnfläche des Obertragungsgliedes 23 sind zehn
regelmässig angeordnete einfache perizykloidalen Obertragungsrillen 21 mit aus geschliffenen
ogivaken Funktionsflächen vorgesehen. Auf der anliegenden Stirn fläche des Übe rtragungs
gliedes 24 sind dann fünfzehn regelmässig angeordnete, verbundene, einfache hypozykloidalen
Obertragungsrillen 22 ausgebildet, die auch ausgeschliffene ogivale Funktionsflächen
besitzen.
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Nach der ersten Alternative gemäß Fig. 1 besteht das Führungsgetriebe
aus einem einfachen Leitkäfig 30 in Form einer dünnen Kreisscheibe mit zwölf gleichmässig
angeordneten kreisförmigen oeffnungen, in denen Kugelübertragungselemente
19
drehbar gelagert sind. Der Durchmesser des Teilkreises bei den kreisförmigen Öffnungen
in dem Leitkäfig 30 ist gleich dem Durchmesser des harmonischen Kreises, der die
Wälzkreise auf den Obertragungsgliedern 23, 24 vereinigt und welcher im fertig montierten
Zustand des Führungsgetriebes durch die Mittelpunkte der Obertragungselemente hindurchläuft.
In dieser Ausführung ist der erste Wälzdurchmesser bei dem Obertragungsglied 23
gleich zehn Längeneinheiten, der zweite Durchmesser bei dem zweiten Übertragungsglied
24 ist gleich fünfzehn Längeneinheiten und der Teilkreisdurchmesser der öffnungen
in dem Käfig 30, der dem harmonischen Mittel von beiden Wälzdurchmessern gleich
ist, hat die Größe von zwölf Längeneinheiten.
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Das Führungsgetriebe gemäß Fig. 2 nach der zweiten Alternative besteht
aus dem einfachen Leitkäfig 30 in Form einer dünnen Kreisscheibe mit zwölf regelmässig
auf dem harmonischen Kreis verteilten kreisförmigen öffnungen, in denen elastische
ringförmige Einlagen 33 mit drehbar gelagerten Kugelübertragungselementen 19 angebracht
sind. Zur Verminderung der Reibung der Übertragungselemente 19 ist auf dem inneren
Kreis jeder Ein lage 33 eine innere Ringnut ausgebildet, die beim Betrieb als eine
ringförmige Schmierkleinkammer dient.
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Bei der dritten Alternative gemäß Fig. 3 besteht das Führungsgetriebe
aus einem mehrteiligen Käfig 30, der mit zwei dünnen ringförmigen profilierten Formführungsplatten
34, 36 gebildet ist, welche konzentrisch mit Schweißverbindungen 35 durch Heftschweiasung
miteinander
verbunden sind. Weiterhin besteht der Käfig aus ringfdrminen
Einlagen 33 mit drehbar gelagerten Kugelübertragungselementen 19, wobei die Einlagen
33 in zu einander konzentrischen ziiingförmigen Öffnungen beider Führungsp latten
33, 36 angebracht sind. Bei dieser Alternative des zusammengesetzten Führungsgetriebes
sind die Mittelpunkte aller zwölf Obertragungselemente 19 auf dem harmonischen Kreis
des Rollgetriebes regelmässig verteilt, so daß alle drei dargestellten und beschriebenen
Führungsgetriebe bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Rollgetriebeeinrichtung
miteinander vertauschbar sind. Jedes Führungsgetriebe ist in dem gemeinsamen Stirnraum
zwischen den Obertragungsgliedern 23, 24 mit Übertragungselementen 19 in den Obertragungsrillen
stabilisiert, Das mit der Antriebswelle 11 drehende EintrittsAbertragungsglied 23
wirkt mit dem Druck der Laufbahnen auf die Funktionsflächen seiner Obertragungsrillen
21 auf die Obertragungselemente 19 ein. Dieser Druck wird mit den Übertragungselementen
19 auf die Laufbahnen auf den Funktionsflächen der Obertragungsrillen 22 des Obertragungsgliedes
24 übertragen. Die axiale Aktionskomponente dieses Druckes wird durch die axialen
Wälzlager des Austrittsübertragungsgliedes 24 aufgenommen, die axiale Reaktionskomponente
dieses Druckes wird durch die axialen Wälzlager 27 aufgenommen. Die Umfangskomponente
dieses Druckes bewirkt dann die Umdrehung des Austrittsübertragungsgliedes 24 und
der Antriebswelle 12. Das Führungsgetriebe ist in dem gemeinsamen Stirnraum zwischen
den Obertragungsgliedern 23, 24 mit seinen Obertragungselementen 19 stabilisiert.
Bei der Umdrehung beider Obertragungsglieder 23, 24 in den Obertragun¢srillen 21,
22 wird in der Grundlage bei den abrollenden und eingreifenden Obertragungsdementen
19 ihre ursprüngliche ringförmige
Konfiguration bewahrt, wobei
der Leitkäfig 30 des Führungsgetriebes mit diesen sich bewegenden Obertragungselementen
19 in Rotation versetzt wird, deren Sinn mit dem Sinn der Rotationen beider Obertragungsglieder
23, 24 gleichlaufend ist. Die Obertragungselemente 19, welche sich in den Endlagen
und auf den Schnittpunkten der Obertragungsrillen 21, 22 befinden, werden im Gegenteil
mit Wirkung des Führungsgetriebes über diese uneindeutigen Lagen in die Eingriffszonen
versetzt, wo diese Elemente richtig abgewälzt werden.
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Die Planrollgetriebeeinrichtung nach dem oben beschriebenen ersten
Ausführungsbeispiel kann man insbesondere bei BetStigungs- und Sicherungsmechanismen,
bei Lagegetrieben oder Manipulationsanlagen und weiterhin bei Handwerkzeugen ausnützen.
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Für die Veranschaulichung des zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles
der Getriebeeinrichtung dienen-Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 6. In einem zweiteiligen,
aus zwei Teilen 13, 14 bestehenden Gehäuse sind zwei gegenseitig achsenversetzte
Rotationsübertragungsglieder 23, 24 mit vereinigten zykloidalen Rillen 21, 22 gelagett,
die auf den anliegenden Stirnflächen angebracht sind. In dem gemeinsamen Stirnraum
dieser Übertragungsglieder 23, 24 ist das Führungsgetriebe mit drehbaren Kugelübertragungselementen
19 angeordnet, die beiderseitig in beide Obertragungsrillen 21, 22 eingreifen.
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Das erste Übe rtragungs glied 23 wird mit seiner Achsenöffnung zentriert
und ist mit nicht abgebildaten Verbindungsmitteln auf einem Zentrierzapfen und einem
Wellenflansch 51 befestigt, welcher auf der Antriebswelle 11 ausgebildet
ist.
Das zweite Obertragungsglied 24 wird zentriert und ist mit dem Zentrierzapfen auf
dem Wellenflansch 52 der Antriebswelle 12 befestigt. Die Antriebswelle 11 ist gemeinsam
mit dem Obertragungsglied 23 in dem Gehäuseteil 13 auf zwei Kugellagern 25 drehbar
gelagert. Von diesem steht das äußere mit seinem äußeren Ring in der Lageröffnung
zwischen dem Bundring des Deckels 17 und dem Abstandsring 15 angeordnete Lager 25
mit seinem inneren Ring in einer Radialberührung mit einer Welle 11. Das innere
mit seinem äußeren Ring gegen einen Sicherungsring 5S, der in der Einsenkung der
Lageröffnung angeordnet ist, abgestützt Lager 25 steht mit seinem inneren Ring in
Kraftschluß mit dem anliegenden Stirnabsatz auf der Welle 11.
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In der Achsenöffnung des Deckels 17, der auf dem Gehäuse teil 13 mit
Deckelschrauben 20 befestigt ist, ist eine innere Umfangsausnehmung für den ersten
Dichtungsring 53 angeordnet, der das Eindringen von Verunreinigungen in den inneren
Raum des Rollgetriebes und auch den Schwund des Schmiermediums aus dem inneren Raum
hinaus verhindert. Die Abtriebswelle 12, die gegenüber der Antriebswelle 11 um den
Unterschied der Wälzradien achsparallel versetzt ist, ist gemeinsam mit dem Obertragungsglied
24 in dem Gehäuse teil 14 auch auf zwei Kugellagern 26 drehbar gelagett.
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Von diesen ist das äußere Lager 26 zwischen dem Vorsprung des Deckels
18 und dem Abstandsring 16 zum Auffangen der Radialbelastung bestimmt. Das innere
Lager 26, das zwischen dem Sicherungsring 56 und dem Stirnabsatz der Antriebswelle
12 angebracht ist, ist zur Aufnahme der Radial- und Axialkräfte bestimmt. In der
Axialöffnung des an dem Gehäuseteil 13 mit Deckelschrauben 20 befestigten Deckels
18 ist eine innere Umfangsausnehmung für den zweiten Dichtungsring 54 angeordnet,
der auch das Eindringen der Verunreinigungen hinein und den Schwund des Schmiermediums
hinaus verhindert.
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In der an dem gemeinsamen Stirnraum anliegenden ebenen Stirnfläche
des ersten Übertragungsgliedes 23 sind sechs regelmässig angeordnete einfache perizykloidale
Obertragungsriilen 21 ausgebildet, auf deren Flanken ogivale Funktionsflächen angeordnet
sind. In der ebenen an dem gemeinsamen Stirnraum anliegenden Stirnfläche des zweiten
Übertragungsgliedes 24 sind neun regelmässig angeordnete einfache hypozykloidale
Obertragungsrillen 22 ausgebildet, die auf ihren Flanken angeordnet sind.
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Das-Führungsgetriebe nach Fig. 4 besteht aus dem Käfig 30 in der Form
einer dünnen Kreisscheibe mit einer versteiften Achsenöffnung und mit sieben regelmässig
angeordneten kreisförmigen Öffnungen, in denen die Kugelübertragungselemente 19
drehbar gelagert sind. Weiter besteht es aus einer Stabilisationsgruppe, die mit
Kugellagern 57, 58 in beiden Übertragungsgliedern 23, 24 und mit einem Gleitlager
in der Achsenöffnun,« des Käfigs 30 drehbar gelagert ist. Die Stabilisationsgruppe
nach Fig. 4 und 5 besteht aus einer stabilisierten Doppelkurbel 29. Auf ihrem inneren
Führungszapfen 41 ist eine Hülse lo angeordnet.
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Die Stabilisationskurbel-29 nach der ersten Alternative ist aus Montagegründen
in zwei Kurbelteile geteilt, von denen das eine mit einer Stirnnase, das andere
mit einer Rille versehen ist, und die durcheine Hülse lo miteinander zentrisch eingestellt
sind. Die beiden Teile sind mit nicht ab gebildeten Verbindungsmitteln verbunden.
Der erste Teil der Stabilisationskurbel 29 ist in einem Lager 57 in dem Eintritts
übe rtragun gs glied 23 mit dem ersten Stabilisationszapfen 37 gelagert, der zweite
Kurbelteil der Stabilisationskurbel 29 ist in einem' Lager 58 in dem Austrittsübertraungsglied
24 mit dem zweiten Stabiiisationszapfen 39 gelagert.. Gegen Axialverschiebung ist
der Käfig 30 in einem ¢emeinsamen-Stirnraum mit Stirnversprüngen
gesichert,
die auf den anliegenden Flächen der Kurbelarme 39, 40 angeordnet sind.
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In diesem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist der erste
Wälzdurchmesser bei dem Eintrittsübertragungsglied 23 gleich sechs Längeneinheiten,
der zweite Wälzdurchmesser bei dem Austrittsübertragungsglied 24 ist gleich neun
Längeneinheiten und der Teilkreisdurchmesser der Öffnungen in dem Käfig 30, welcher
hier von einem harmonischen Durchmesser afls beiden Wälzdurchmessern verschieden
ist, hat eine Größe von sieben Läng,,eneinheiten.
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In der zweiten nach Fig. 6 dargestellten Alternative ist die Stabilisationsgruppe
mit der ungeteilten Stabilisationskurbel 29 gebildet. Eine solche Ausbildung mit
einer ungeteilten Stabilisationskurbel 29 ist in den Fällen vorteilhaft, in denen
der Achsenabstand a der Achsen al, o2 der Stabilisationszapfen 37., 38 und die Acbsenversetzung
el, e2 der Achse o3 des Führungszapfens 41 relativ zu klein sind.
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Bei der Drehung der beiden Übertragungsglieder 23, 24 mit den Obertragungsrillen
21, 22 werden die abrollenden belasteten tXbertragungselemente 19 auf der Stabilisationskurbei
29 mit dem drehbar gelagerten Käfig So in Rotation gesetzt, deren Sinn mit dem Sinn
der Drehbewegung beider Übertragunsglieder 23, 24 gleichlaufend ist. Die entlastenen
Übertragungselemente 19, die sich in den Spitzenteilen der Übertragungsrillen 21,
22 und außerhalb des Eingriffsfeldes befinden, werden im Gegenteil mit dem rotierenden
Käfig 30 zwischen beiden Obertragun¢s¢liedern 23, 24 in den Eingriff kontinuierlich
versetzt.
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Die Anordnung des Führungsgetriebes in dem oben beschriebenen zweiten
Ausführungsbeispiel der Getriebeeinrichtung erlaubt im bestimmten Bereich das gegenseitige
Größenverhältnis der Achsenversetzungen e1, e2 zu ändern.
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Für die Veranschaulichung des dritten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen
Getriebeeinrichtung dient Fig. 7.
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In einem zweiteiligen Gehäuse, bestehend aus zwei miteinander verbundenen
Gehäuseteilen 13, 14 sind zueinander parallel drei im Grunde scheibenförmige Übertragungsglieder
23, 24, 63 angeordnet. Beide Gehäuseteile -13, 14, die aus geschweißten Halberzeugnissen
angefertigt sind, sind mit Befestigungselementen aneinander befestigt, die hier
die Befestigungsschrauben 40 bilden. Diese Teile sind mit nicht abvebildeten Fixationselementen
zueinander eingestellt. In dem sefestigungsflansch 64 des Gehäuseteiles 14 sind
in regelmässigen Abständen Befestigungsöffnungen 43 für die Befestigung der Planrollgetriebeeinrichtung
an der diesbezüglichen Einrichtung ausgebildet. In den anlieeenden Stirnflächen
der Obertraguncrsglie der 23, 24, 63 sind einander paario ?««eordnete zykloidale
Obertragungsrillen 21, 22, 71, 72 ausgebildet. Während auf dem Eintrittsübertragunesglied
23 und auf dem Austrittsübertragungsglied 24, die koaxial gegenüber der Zentralebene
dieses planetenartigen Planrollgetriebes angebracht sind, die Planübertragungsrillen
21, 72 einseitig auf der dem Satelitenübertragungsglied 63 zugewandten Seite ausgebildet
sind, sind die Planübertragungsrillen 22, 71 auf den beiden Stirnflächen des Satelitenübertra,gungsgliedes
63 ausgebildet. Die Achse des Satelitenübertragungsgliedes 63 ist gegenüber der
Zentralachse exzentrisch angebracht.
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In dem ersten gemeinsamen Stirnraum der Obertragungs¢lieder 23, 63
ist das erste Führungsgetriebe mit drehbar gelagerten Kuelübertranungselementen
19 angeordnet, die beiderseitig
in beide Obertragungsrillen 21,
22 eingreifen. In dem zweiten gemeinsamen Stirnraum der Obertragungsglieder 63,
72 ist das zweite Führungsgetriebe mit den drehbar gelagerten Kugelübertragungselementen
7o angeordnet, die beiderseitig in beide Obertragungsrillen 71, 72 eingreifen, Das
Eintrittsglied 23 ist in dem rechten Gehäuseteil 13 mit der Antriebswelle 11 koaxial
angeordnet. Das Sateiitenübertragungsglied 63 ist gemeinsam mit beiden Fthrungsgetrieben
auf einem exzentrischen Fthrungszapfen 41 gelagert und auf dem exzentrischen Stabilisationszapfen
37, 38 drehbar gelagert. Das stirnangeordnete AustrittsAbertragungsglied 24 ist
auf dem Nabenflansch 48 der Stegnabe 47 koaxial befestigt. Diese Stegnabe ist gemeinsam
mit der gleichachsigen Abtriebswelle 12 auf den Wälzlagern 26, 28 in dem linken
Gehäuseteil drehbar gelagerbt, Die zur Befestigung des Obertragungsgliedes 23 in
dem Gehäuseteil 13 und des Austrittsübertragungsgliedes 24 auf dem Nabelflansch
48 dienenden Verbindungsmittel sind nicht dargestellt.
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Die in dem Führungszapfen 41 geteilte Kurbelantriebswelle 11 ist in
dem Gehäuse mit ihren Zentralpartien auf den Wälzlagern 61, 68 drehbar gelagert,
von denen das äußere Lager 61 auf einem Ende der Antriebswelle 11 in einer zylindrischen
öffnung des unbeweglichen Eintrittstborttsgungsgliedes 23 angeordnet ist. Das innere
Lager 68 ist auf dem zweiten Ende der Antriebswelle 11 in der zylindrischen Öffnung
des drehbaren Austrittsübertragungsgliedes 24 angebracht. Das Satelitenübertragungsglied
63 ist au£ dem Führungszapfen 41 durch das Wälzlager 67 gelagert.
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Beide Kurbelteile der geteilten Antriebswelle 11 sind mit der Stirnnase
einerseits, mit der Rille andererseits und der gemeinsamen Hülse 42 eingestellt
und mit den nicht abgebildeten
Verbindungsmitteln axial verbunden.
Diese haben gleichzeitig die Funktion der Stabilisationszruppen des Führungsgetriebes.
Das zwischen dem Satellitenübertragungsglied 63 und dem Eintrittsübertragungsglied
23 angeordnete,-erste Führungsgetriebe besteht aus dem-Käfig 3o in der Form der
dünnen Kreisscheibe mit versteiftem Mittelteil, in dem die Achsenöffnung ausgebildet
ist, und mit regelmässig im Kreis angeordneten fünfzehn Kreisöffnungen, in denen
die Kugelelemente 19 drehbar gelagert sind, und weiterhin aus der ersten Stabilisationsgruppe,
die mit dem rechten Kurbelteil Antriebswelle 11 gebildet ist, Die erste Stabilisationsgruppe
besteht aus der rechten Hälfte des Führungszapfens 41 mit der auf ihm angeordneten
gemeinsamen Hülse 42, aus einem Stabilisationszapfen 37, wobei zwischen dem Führungszapfen
41 und dem Stabilisationszapfen 37 der erste Armansatz ausgebildet ist, und weiterhin
aus anknüpfenden Zentralpartien der Antriebswelle 11. Die Achsen des Führungszapfens
41 und des Stabilisationszapfens 37 sind planparallel, wobei die Exzentrizität des
Führungszapfens 41 mit der Hülse und dem Lager 67 gegenüber den Zentralpartien der
Antriebswelle 11 zweimal größer als die Exzentrizität des Stabilisationszapfens
37 mit dem gleitfähig drehbar gelagerten-Käfig 30 gegenüber diesen Zentralpartien
ist. Für eine Auswuchtung der exzentrisch angeordneten Massen ist an der Stirn des
Stabilisationszapfen 37 mit Hilfe nicht abgebildeter Verbindungsmittel ein erstes
Auswuchtsegment 45 befestigt, das gleichzeitig zusammen mit dem ersten Areansatz
zu der Axialführung des käfigs 30 zwischen den Übertragungsgliedern 23, 63 dient.
Zwischen dem SateI litenrXfl'ertragungsglied 63 und dem Austrittsübertragungsglied
24 ist das zweite Führungsgetriebe angeordnet, das aus einem Käfig 60 in der Form
der
dünnen Kreisscheibe mit dem versteiften Mittelteil, in dem
eine Axialöffnung ausgebildet ist, und mit regelmässig im Kreis angeordnet siebzehn
Öffnungen besteht, in denen die Kugelübertragungselemente 70 drehbar gelagert sind.
Weiterhin besteht das Getriebe aus der zweiten mit dem linken Kurbelteil der Antriebswelle
11 gebildeten Stabilisationsgruppe.
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Die zweite Stabilisationsgruppe besteht aus der rechten Hälfte des
Führungszapfens 41 mit gemeinsamer Hülse 42, aus dem Stabilisationszapfen 38, wobei
zwischen dem Führungszapfen 41 und dem Stabilisationszapfen 38 der zweite Armansatz
angeordnet ist, und weiterhin aus der zuständigen Zentralpartie der Antriebswelle
11. Die Achsen des Führungszapfens 41 und des Stabilisationszapfens 38 sind planparallel.
Die Exzentrizität des Führungszapfens 41 ist gegenüber den Zentralpartien der Antriebswelle
11 zweimal größer als die Exzentrizität des Stabilisationszapfens 38 mit dem gleitfähig
gelagerten Käfig 60 gegenüber diesen Zentralpartien. Die Größen und Richtungen der
Exzentrizitäten beider Stabilisationszapfen 37, 38 sind kongruent. Diese Stabilisationszapfen
37, 38 sind in der Fertigstellung der Antriebswelle 11 gegenseitig gleichachsig.
Bezüglich der Auswuchtung der exzentrisch angeordneten Massen ist an der Stirn des
Stabilisationszapfens 38 mit den nicht abgebildeten Verbindungsmitteln das zweite
Auswuchtsegment 46 befestigt, das nleichzeitig zusammen mit dem zweiten Armansatz
zur Axialführung des Käfigs 6o zwischen den Obertragungsgliedern 24, 63 dient.
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Der in der Hülse 42 angeordnete innere Laufring des Lagers 67 ist
zwischen den Armansätzen axial geklemmt.
Der äußere Laurin¢ dieses
Lagers 67 ist in einer zylindrischen Axialöffnung des Satellitenübertragungsgliedes
63 angebracht. Gegen die Einwirkung von Kippmomenten ist das Satellitenübertragungsglied
63 auf dem Lager 67 mit dem Innenabsatz und dem inneren Sicherungsring 74 beiderseitig
gesichert. Der Innenraum des Planrollgetriebes ist auf der Eintrittsseite der Antriebswelle
11 gegen Entweichun¢ von Schmiermittel und gegen Eindringen von Unreinigkeiten mit
einer Wellendichtung 65 geschützt.
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Diese Dichtung ist in der Achsenöffnung des Re chts teiles 13 angebracht
und mit dem Deckel 17 gesichert, der mit Deckeln schrauben 59 befestigt ist. Auf
dem nicht abgebildeten Eintrittsende der Antriebswelle 11 ist eine Kupplung für
die Anschaltung des Antriebselektromotors anreordnet.
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Auf der Austrittsseite ist der Innenraum des Planrollgetriebes einerseits
mit der Dichtungsmembrane 44, die in dem Innenabsatz der Stegnabe 47 angeordnet
ist und mit dem Abstandring 66 abgedichtet. Andererseits sind nicht abgebildete
Dichtungsmittel auf der Austrittsseite zwischen dem linken Teil 14 und der Steznabe
47 der Antriebswelle 12 angebracht. Das rechte Ende der Abtriebswelle 12 ist in
der Stegnabe 47 mit der Feder 62 befestigt, das nicht abgebildete linke Ende der
Abtiiebswelle 12 ist mit einer Kupplung für die Anschaltung der Abtriebseinrichtung
versehen.
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In der kreisringförmigen Stoßfuge der Gehäuseteile 13, 14 ist ein
verstellbares elastisches Kreisringelement 49 angeordnet, das zur Ausfüllung der
Stoßfuge und zur Abdichtung des Innenraumes der Planrollgetriebeeinrichtung bestimmt
ist. Die Befestigungselemente der als die Befestigungsschrauben 50 ausebildeten
Gehäuseteile 13, 14 dienen gleichzeitig zum axialen Spielausgleich und zur Elimination
der
Abnutzung bei den Rollgetrieben, eventuell zur Einstellung der axialen Vorspannung
bei gefordertem spielfreien Gang.
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In der kreisringförmigen Umfangsstirnfläche des Obertragungsgliedes
23, anliegend an dem gemeinsamen Stirnraum, sind sechzehn regelmässig angeordnete
hypozykloidale Obertragungsrillen 21 ausaebiidet, auf deren Flanken ogivale Funktionsflächen
ausgebildet sind. In der kreisringförmigen Stirnfläche des Satellitenfibertragungsgliedes
63> anliegend an demselben Stirnraum, sind vierzehn regelmässig angeordnete perizykloidale
Obertragungsrillen 22 mit ogivalen auf den Flanken angeordneten Funktionsflächen
ausgebildet. In dem angeführten ersten gemeinsamen Stirnraum der Rollübertragunzsglieder
23, 63 mit sechzehn zegenseitig verbundenen Obertragungsrillen 21 und mit vierzehn
Obertragungsrillen 22 ist der erste Käfig 30 mit ffinfzehn drehbar gelagerten Übertragungselementen
19 drehbar gelagert, die beiderseitig in diese Obertragungsrillen eingreifen.
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In der kreisnngförmigen Umfangsstirnfläche der ObertragungsRlieder
63, 24, anliegend an dem gemeinsamen Stirnraum, sind sechzehn perizykloidalen und
achtzehn hypozykloidalen Obertragungsrillen 71, 72 mit ogivalen Profilen der Funktionsflächen
ausgebildet. In dem zweiten gemeinsamen Stirnraum der Rollfibertragungsglieder 63,
24 mit sechzehn und achtzehn verbundenen zykloidalen Obertragungsrillen 71, 72 ist
der zweite Käfig 6o mit siebzehn drehbar gelagerten Kugelübertragungselementen 70
drehbar gelagert, die in die eingeführten Verzahnungen eingreifen.
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Die Großen der einander kongruenten Achsversetzungen der Obertragungsglieder
23, 63 und der Obertragungsglieder 63, 24 sind gleich den Unterschieden der zuständigen
Wälzhalbmesser der nbertragungsrillen 21, 22 und der Obertragungsrillen 71, 72.
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Das gesamte kinematische Übertragungsverhältnis i des Planrollgetriebes
ist durch das Verhältnis zwischen dem Zahlenprodukt der Obertraeungsrillen 22, 72
und zwischen dem Unterschied des Zahlenproduktes, der Übertragungsrillen 22, 72
und des Zahlenproduktes der Obertragungsrillen 21, 71 gegeben. In der darFestellten
Ausführung hat das planetenartige Planrollgetriebe das kinematische Obersetzungsverhältnis
18 14 i = ~~~~~~~~~~~~~~~~~ - = - 63 -.
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18.14 - 16.16 Das Negativzeichen bei dem bezifferten kinematischen
Übersetzungsverhältnis i zeigt, daß die Abtriebswelle 12 gegenüber der Antriebswelle
11 den Gegensinn der Drehung besitzt.
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Die Planrollgetriebeeinrichtung arbeitet folgendermaßen: Die mit dem
nicht ab gebildeten Antriebsmotor getriebene Antriebswelle 11 wird mit ihren Zentralpartien
in den Lagern gedreht, wobei sie mit ihren beiden Kurbelteilen das Satellitenübertragungsglied
63 und beide Käfige 30, 60 rings um die Zentralachse des Planroll£etriebes in planetenartige
Bewegungen versetzt. Bei diesen Bewegungen wird das Satellitenubertragungsglied
63 durch die Einwirkung der Übertragungselemente 19 bewegt und diese werden an der
anliegenden Stirn des unbeweglichen Eintrittsübertragunsgliedes 23 gelenkt abgewälzt.
Mit der Bewegung der belasteten Übertragungselemente 19, die sich in dem Eingriffsfeld
befinden, ist auch der Käfig 30 mitgenommen,
der außer dem Eingriffsfeld
die entlasteten Obertragungselemente 19 in den Wiedereingriff versetzt. Mit dem
gelenkten planetenartigen Abwälzen des Satellitenübertragungsgliedes 63 wird gleichzeitig
das Austrittsübertragungsglied 24 und damit auch die Abtriebswelle 12 angetrieben.
Dabei versetzen die Obertragungselemente 70, die in dem Eingriffsfeld der Obertragungsglieder
63> 24 abgewälzt werden, den Käfig 60 wieder in Rotation. Das Umdrehen des Satellitenübertragungsgliedes
63 und der Käfige 30, 60 rings um den Führungszapfen 41 und die Stabilisationszapfen
37, 38 sowie auch das Umdrehen der Abtriebswelle 12, haben gegenaber dem Umdrehen
der Antriebswelle 11 eine Gegenorientierung. Der Axialdruckzwischen den Laufbahnen
der Obertragungsrillen 21, 22, 71, 72 und den Obertrågunzselementen 19, 20 ist im
Gehäuse des planetenartigen Planrollgetriebes von der rechten Seite gerade durch
die Wand des Gehäuseteiles 13 und von der linken Seite durch das Axiallager 28 und
den Gehäuseteil 14 aufgenommen.
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Wenn die Funktionsflächen der Obertragungsrillen 21, 22, 71, 72 und
auch die Obertragungsel emente 19 20 genügend hart sind, hat das Planrollgetriebe
in dieser Ausführung keine innere Reibung. Diese Beschaffenheit ist sehr vorteilhaft
bei einer Ausnützung bei Lager und Betätigungseinrichtungen, Getrieben und Werkzeugen,
insbesondere bei Schraubböcken. Wegen eines spielfreien Ganges ist diese Rollgetriebeeinrichtung
auch bei Meßeinrichtungen und in der Präzisionsmechanik, weiterhin bei den Werkzeug-
und Umformmaschinen, Manipulatoren und anderorts mit Vorteil verwendbar.
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Das erfindunpsemäße planetenartige Planrollgetriebe ermöglicht es,
die Eintrittswinkelgeschwindigkeit bis hundertmal zu reduzieren, so daß es in bestimmten
Fällen
als Ersatz für ein Schneckengetriebe ausgenützt werden kann.
Gegenüber diesen Schneckengetrieben hat das Getriebe einen höheren Betriebswirkungsgrad
und kleinere Abnutzung. Bei der Herstellunn ist es möglich, den Energle- und Materialverbrauch,
insbesondere von Buntmetallen, zu vermindern. Bei seiner Benutzung für die Übertragung
kleiner Leistungen ist es möglich, zur Herstellung seiner Teile einschließlich der
Obertragungsglieder 23, 63, 24 sowohl Kunststoffe als auch andere nicht übliche
Materialien zu benutzen. In solchen Fällen sowie bei anderen weniger anspruchsvollen
Nutzungen ist es unnötig wegen der sehr guten Abwälzverhältnisse, dem hohen Wirkungsgrad
und der niedrigen Wärmeentwicklung Schmiermittel zu benutzen.
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Dank der kleinen Masse, dem anspruchs losen Antrieb, kleinerei Herstellungskosten,
niedrigeren Preisen des Kunststoffmateri ales und der Möglichkeit des Entfallens
von Schmiermitteln in der Praxis ist es möglich, das Planrollgetriebe sowohl bei
niedrigen Temperaturen, bei Beförderungs- und Transportmitteln und in einem staubhaltigen
Korosionsraum vorteilhaft auszunutzen.
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