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Taumelrad-Umlaufgetriebe. Die Erfindung bezieht sich auf ein Taumelrad-Umlaufgetriebe,
bei dem ein Taumelrad mit einem feststehenden und einem sich drehenden Rad in Eingriff
steht, wobei die Bewegung durch das sich drehende Rad übertragen wird.
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Gewöhnlich treten bei Getrieben dieser Art folgende Beanspruchungen
auf: a) Entgegengesetzt gerichtete Drehmomente, welche in der Achsenebene rechtwinklig
zu der Diametralebene wirken, die die Berührungslinien der Kegel enthält. Wenn der
schiefe Bund symmetrisch auf den beiden Seiten des Taumelrades angeordnet ist, so
wird das sich ergebende Drehmoment seine Achse im Schwingungsmittelpunkt haben.
Dieses Drehmoment wird durch die Momente der Lagerdrücke ausgeglichen.
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b) Ein unmittelbarer der resultierenden Kraft der Zahndrücke entsprechender
Druck im Schwingungsmittelpunkt, der in seinem Angriffspunkt unausgeglichen ist
und durch die Welle mit hoher Geschwindigkeit auf die Zapfen übertragen wird, wo
er durch die Reaktionsdrücke der Lager ausgeglichen wird. Er verursacht eine Reibung
der mit großer Geschwindigkeit sich drehenden Welle sowohl an dem Bund als auch
an den Lagern.
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c) Ein Rückdruck infolge der Zahndrücke, der durch die Ansätze der
Welle mit der hohen Geschwindigkeit auf das Gehäuse übertragen wird, was beträchtliche
Reibungen hervorruft.
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Die Arbeit, die durch die Überwindung der durch diese inneren Beanspruchungen
veranlaßten Reibung verloren geht, ist so beträchtlich, daß ein solches Getriebe
für den praktischen Gebrauch einen zu ungünstigen Wirkungsgrad hat.
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Gegenstand der Erfindung ist es nun, Mittel vorzusehen, wodurch die
Kräfte ,und Gegenkräfte so wirken, daß keine unausgeglichene Kraft im Schwingungsmittelpunkt
wirkt, und auf diese Weise dieser Schwingungsmittelpunkt unabhängig von dem schiefen
Bund oder der treibenden Welle erhalten und der Druck vermindert wird - und damit
auch die Reibung an dem Bunde und in den Lagern der Welle mit hoher Geschwindigkeit.
Ferner bezweckt die Erfindung, die anderen, symmetrisch zum Schwingungsmittelpunkt
auftretenden Kräfte auszugleichen, so daß das Getriebe sanft ohne Vibrationen laufen
kann, und die Welle mit der hohen Geschwindigkeit von dem Gegendruck der Zähne zu
entlasten, so daß die durch diesen Druck auftretende Reibung vermindert bzw. aufgehoben
wird.
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Diese Unterstützung des Schwingungsmittelpunktes hat die Verminderung
der Lagerdrücke der Welle mit hoher Geschwindigkeit zur Folge, die zum Zwecke des
Verteilens der auf sie wirkenden Kräfte so behandelt werden kann, als ob sie im
Schwingungsmittelpunkt in zwei Teile geteilt wäre, von denen jeder mit dem einen
Ende in diesem Punkt und mit dem anderen durch das Lager unterstützt würde und ein
Gewicht gleich der Hälfte des resultierenden Druckes trüge, das in einer Entfernung
von dem Schwingungsmittelpunkt gleich der Hälfte der Hebellänge des Drehmomentes
angreift, das die Resultante der
Drehmomente ist, die um den Schwingungsmittelpunkt
herum in einer rechtwinklig zur Drehebene geführten Ebene wirken.. Die Drücke in
den Lagern wirken auf diese Weise in entgegengesetzten Richtungen und können in
jedem gewünschten Maße verringert werden, übereinstimmend mit den praktischen und
baulichen Erwägungen, indem man die Entfernung zwischen den Lagern und dem Schwingungsmittelpunkt
vergrößert. Da die Reibung in den Lagern proportional diesen Drücken ist, kann sie
deshalb im entsprechenden Verhältnis verringert werden.
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Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß das Taumelrad durch einen schrägen
Bund ohne Ansätze oder Schultern angetrieben wird, so däß das Taumelrad und der
Bund gegenseitig seitliche Bewegungsfreiheit haben, und daß ferner die Zahnreihen
der arbeitenden Räder in einer solchen Weise verdoppelt werden, daß der gegenseitige
Druck zwischen den entsprechenden Zusatzzahnreihen den in der Drehungsebene wirkenden
Kräften um den Schwingungsmittelpunkt herum das Gleichgewicht hält.
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Die übrigen Drehmomente, die in .der achsialen Ebene wirken, Welche
durch den Schwingungsmittelpunkt geht, werden von den Traglagern aufgenommen. Auf
diese Weise werden einfache Kräfte oder Kräftepaare erhalten, die um den Schwingungsmittelpunkt
herum ausgeglichen sind, der deshalb von allen Beanspruchungen befreit und virtuell
unterstützt ist.
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Das Hin- und Herschwingen des Taumelrades ruft infolge seines Gewichtes
einen geringen seitlichen Druck hervor (der Ausschwingungswinkel ist nur gering),
der zweimal bei jeder Umdrehung der Welle mit hoher Geschwindigkeit seine Richtung
wechselt. Die raschen Wechsel. dieses seitlichen Druckes bewirken, daß das Taumelrad
bei der Abwesenheit von Ansätzen oder Schultern auf dem Bunde, das seitliche Gleichgewicht
in bezug auf den Bund selbsttätig aufrecht erhält. Infolgedessen werden auch keine
Erschütterungen auf das Gehäuse übertragen.
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Der Rückdruck, der von den Zahndrücken herkommt, wird auf das Gehäuse
übertragen, ohne daß er durch die Welle mit der hohen Geschwindigkeit geleitet wird,
indem er von den Zähnen oder Arbeitsflächen an den gegenüberliegenden Seiten des
Taumelrades aufgenommen wird, in welchem Falle die auftretende Reibung eine rollende
und infolgedessen sehr gering ist.
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Ein nach dieser Erfindung gebautes Getriebe besteht aus einem Taumelrad,
das zwei oder mehr kegelförmige Arbeitsflächen oder Zahnreihen hat, die mit einer
feststehenden Fläche oder Flächen oder Zahnreihen und mit einer rotierenden Fläche
oder Flächen oder Zahn.. reihen .auf einem oder mehreren drehbaren Rädern in Eingriff
stehen, wobei sich die sämtlichen kegeligen Arbeitsflächen oder die Teilkegel der
Zahnreihen in einem gemeinsamen Punkt treffen, welcher der Schwingungsmittelpunkt
ist. Das Taumelrad wird von einem auf der Welle mit der hohen Geschwindigkeit sitzenden
Bund getragen und angetrieben, der keinerlei Ansätze oder Schultern hat, so daß
jeder oder beide Teile eine seitliche Bewegung zur selbsttätigen Einstellung ausführen
kann.
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Das Verhältnis der Spitzenwinkel der Kegel der Arbeitsflächen oder
der Zahnreihen bestimmt die Anzahl der Zähne in jeder Reihe und sowohl Drehrichtung
als auch Drehungsgeschwindigkeit.
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In der Zeichnung ist ein Getriebe nach der Erfindung im Längsschnitt
mit teilweiser Ansicht in seiner Anwendung an einer Windentrommel dargestellt, bei
welchen das Ausgleichen der resultierenden Kraft im Schwingungsmittelpunkt durch
die Verdoppelung der Zahnreihen erfolgt.- Der feststehende Teil A wird durch ein
Paar Arme oder die Seitenschilder der Winde gebildet. Die treibende Welle B geht
durch diese Schilder und kann an jedem ihrer Enden die Antriebsscheiben oder -kurbeln
aufnehmen. Auf der Welle E ist der Schwingkörper in Form eines Bundes D im Querschnitt
aufgesetzt, der das schwingende Rad trägt. Der Bund D hat keinerlei Flansche oder
Schultern, so daß das Rad E eine freie seitliche Bewegung ausführen und sich dadurch
von selbst in seine richtige Arbeitslage einstellen kann. Das Rad E ist auf jeder
Seite mit einem Zahnkranz El versehen, von denen jeder mit je einem der feststehenden
Zahnkränze F' der feststehenden, an den Armen oder Seitenschildern der Winde befestigten
Räder F in Eingriff kommen kann. Das schwingende Rad E hat ferner zwei Zahnkränze
E2, die mit den Zahnkränzen Hl auf der Innenseite- -der Windentrommel M zusammenarbeiten,
wobei sich die Trommel um die Naben der feststehenden Räder F dreht. Die Trommel
M kann gleichzeitig als Ölkammer für das Getriebe ausgebildet sein. Die obenerwähnte
Verdoppelung der Zahnreihen ist zum Zwecke des Ausgleichens -des auftretenden Druckes
im Schwingungsmittelpunkt vorgesehen, so daß dieser virtuell unterstützt ist, Bei
der praktischen Ausführung sind das Taumelrad und der Bund so gestaltet, daß der
Schwerpunkt der beiden vereinigten Teile mit dem Schwingungsmittelpunkt zusammenfällt,
so daß die oben vorausgesetzte erreichte ; Ausgleichung keinerlei Störung durch
die Schwerkraft unterworfen ist.