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Beschreibung:
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Untersetzungsgetriebe mit mindestens
zwei hintereinandergeschalteten Untersetzungsstufen.
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Für viele Verwendungszwecke werden Untersetzungsgetriebe benötigt,
die für relativ kleine Leistungen bestimmt sind, jedoch ein sehr großes Übersetzungsverhältnis
ins Langsame haben, so daß schnellaufende kleine Elektromotoren an der Antriebswelle
des Getriebes angekuppelt werden können und an der Abtriebswelle sehr langsame Bewegungen,
mit im Bedarfsfall auch großem Drehmoment, entstehen. Solche Getriebe werden beispielsweise
für den Antrieb einer Markisen-Aufwickelwalze gebraucht. Die Getriebe sollen möglichst
billig hergestellt werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe zu schaffen,
bei dem mit zwei hintereinandergeschalteten Untersetzungsstufen ein möglichst großes
Untersetzungsverhältnis erreicht wird, wobei das Gesamtgetriebe aus nur wenigen
Teilen bestehen soll.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß eine erste
Stufe ein Schneckengetriebe mit Schnecke und
Schneckenrad und eine
zweite Stufe ein Planetengetriebe ist, das einen innenverzahnten Zahnkranz, ein
sich auf diesem Zahnkranz abwälzendes Zahnrad, in dessen Zentrum der Exzenter einer
Exzenterwelle eingreift, die fest mit dem Schneckenrad des Schneckengetriebes gekuppelt
ist und eine Mitnehmerverbindung aufweist, die aus einem am Zahnrad angeordneten
und zu diesem konzentrischen Kranz aus Erhöhungen oder Vertiefungen und einem weiteren
Kranz aus Vertiefungen oder Erhöhungen, die zur Exzenterwelle konzentrisch sind,
besteht.
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Ein Schneckengetriebe hat bereits für sich ein großes Untersetzungsverhältnis.
Bei einer eingängigen Schnecke ist dieses Untersetzungsverhältnis durch die Zahl
der Zähne des Schneckenrades gegeben. Auch ein Planetengetriebe der genannten Art
hat ein großes Untersetzungsverhältnis, das abhängig ist von der Zähnezahl des Zahnkranzes
und von der Differenz der Zähnezahlen zwischen Zahnrad und Zahnkranz. Die Untersetzungsverhältnisse
multiplizieren sich, so daß ohne Schwierigkeiten Untersetzungsverhältnisse von einigen
Tausend zu eins erzielt werden können. Hierzu werden nur wenige Bauteile benötigt.
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Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Schneckengetriebes
mit gebogener Schnecke gemäß Anspruch 2. Ein solches Schneckengetriebe ist beispielsweise
bekannt aus der FR-PS 2 303 997. Ein solches Getriebe wird ganz besonders billig,
wenn es gemäß den Ansprüchen 3 bis 6 ausgebildet ist, weil dann alle Teile des Getriebes
aus Feinstanzteilen besteht, einschließlich der Schnecke.
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In den Ansprüchen 7 bis 12 ist eine Ausführungsform der Erfindung
beschrieben, bei der die Abtriebswelle im Zentrum des Getriebes angeordnet ist.
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In den Ansprüchen 13 bis 15 ist eine Ausführungsform angegeben, bei
der der Abtrieb durch den äußeren Umfang des
Zahnkranzes gebildet
ist. Diese Ausführungsform eignet sich z.B. zum Antrieb einer Aufwickelwalze einer
Markise, wobei das Aufwickelrohr unmittelbar am Umfang des Zahnkranzes befestigt
werden kann. Das Getriebe liegt dann teilweise innerhalb des Rohres. Lediglich das
schmale Schneckengetriebe befindet sich seitlich des Rohres, wo es nur wenig Platz
in Anspruch nimmt und den Rohrdurchmesser nicht zu überschreiten braucht.
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Die beiden vorgenannten Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung
dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen diametralen Schnitt durch ein Getriebe gemäß
einer ersten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II
in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III in Fig. 1, Fig. 4 einen diametralen
Schnitt durch ein Getriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, Fig.
5 eine Ansicht eines strangförmiges Gebildes, aus dem eine Getriebeschnecke hergestellt
wird und Fig. 6 einen Querschnitt durch das strangförmige Gebilde nach Linie VI-VI
in Fig. 5.
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Das insgesamt mit G1 bezeichnete Getriebe nach den Fig. 1 bis 3 hat
eine erste Stufe 1 in Form eines Schneckengetriebes und eine zweite Stufe 2 in Form
eines Planetengetriebes. Die Beschaffenheit und das Zusammenwirken dieser hintereinandergeschalteten
Getriebestufen wird nachfolgend erläutert.
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Das Schneckengetriebe S1 hat ein Gehäuse, das aus zwei Platten 1 und
2 besteht, die mittels Nieten 3 zusammengehalten sind. Die Nieten 3 dienen weiteren,
noch zu beschreibenden Zwecken. Zwischen den Platten 1 und 2 ist ein Schneckenrad
4 gelagert. Der Raum 6 für die Aufnahme des Schneckenrades 4 ist durch Ausnehmungen
6a und 6b gebildet, die sich in den Platten 1 und 2 befinden. Die Teile 1, 2 und
4 sind Feinstanzteile, die nach demFeinstanzen nicht mehr nachbearbeitet wurden.
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Die Platte 1 hat einen Kragen 7, in dem eine Exzenterwelle 8 mittels
eines Nadellagers 9 drehbar gelagert ist. Zum Abschluß des Getriebes nach außen
dient eine Kappe 10 aus Kunststoff, die mit einem Zapfen 10a in ein Loch am rechten
Ende er Exzenterwelle 8 eingesteckt ist. Die Exzenterwelle 8 ist weiterhin in der
Platte 2 und einer weiteren Platte 11 gelagert, die als Zwischenplatte bezeichnet
werden soll.
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An der Exzenterwelle befinden sich zwei Mitnehmerflächen 12 und 13,
die zur Mitnahme des Schneckenrades 4 dienen, das einen entsprechend geformten Durchbruch
14 aufweist.
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Mit dem Schneckenrad 4 kämmt eine Schnecke 15, die in einem Rohr 16
gefaßt ist. Das Rohr 16 ist teils in der Platte 2 aufgenommen, die zu diesem Zweck
einen bogenförmigen Schlitz 17 aufweist und teils in der Platte 1, die zu diesem
Zweck eine Ausbauchung 18 hat. Das Rohr 16 hat einen Schlitz 16a, durch den das
Schneckenrad 4 hindurchgreift und so mit der Schnecke 15 in Eingriff kommen kann.
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An einem Ende des Rohres 16 befindet sich ein insgesamt mit 19 bezeichnetes
Lager, das aus einer Laufbahn 19a, Wälzkörpern 19b und einem Laufring 19c besteht,
der mit der Schnecke verbunden ist. Die Laufbahn 19a ist durch eine Umbördelung
16b des Rohres 16 fixiert. Auf das andere Ende der Schnecke ist ein Körper 20 aufgeschraubt,
und zwar derart, daß die Schneckengänge als Einschraubgewinde benutzt
werden.
Der Körper 20 hat einen Bund 20a, der über Wälzkörper 21 an einem Laufring 22 abgestützt
ist, wodurch ein weiteres Längslager gebildet wird.
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Die Schnecke ist aus einem strangförmigen Gebilde 23 hergestellt,
wie es in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist. Das strangförmige Gebilde hat einen
Querschnitt nach Fig. 6 mit Flanschen 24 und 25 und einem kräftigen Vorsprung 26.
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Die Flansche 24 und 25 sind als Zahnstangen mit Zähnen 26 und Zahnlücken
27 ausgebildet. Die Schnecke 26 wird durch Wickeln des strangförmiges Gebildes 23
zu einer Wendel gebildet. Benachbarte Gänge der Wendel sind dadurch aneinander fixiert,
daß die Zähne 26 einer Zahnreihe in die Zahnlücken 27 der benachbarten Zahnreihe
eingreifen. Dadurch wird vermieden, daß sich die Schnecke unter dem Antriebsmoment
aufweiten oder zusammenziehen kann.
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Der Krümmungsradius r5 der Schnecke, gemessen an ihrer Innenseite
auf halber Höhe der Schneckengänge 26, ist größer als der Krümmungsradius rR des
Schneckenrades 4, gemessen auf halber Höhe der Schneckenradzähne. Die Schnecke bildet
also einen tangierenden Bogen, wobei mehrere Schnekkengänge so tief im Eingriff
mit dem Schneckenrad sind, daß sie eine antreibende Wirkung ausüben.
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Die zweite Getriebestufe S2 hat einen Zahnkranz 28 und ein Zahnrad
29. Das Zahnrad 29 ist über eine insgesamt mit 30 bezeichnete Mitnehmerverbindung
mit einer Abtriebswelle 31 gekuppelt. Sowohl der Zahnkranz 28 als auch das Zahnrad
29 sind Feinstanzteile, die nach dem Stanzen nicht mehr bearbeitet wurden.
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Der Zahnkranz 28 hat eine Innenverzahnung 32, die konzentrisch zur
Achse 8a der Exzenterwelle 8 verläuft. Der Zahnkranz ist mittels der Nieten 3 fest
mit dem Schneckengetriebe verbunden.
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Das Zahnrad 29 hat eine Außenverzahnung 33, die mit der Innenverzahnung
32 des Zahnkranzes 28 kämmt. Die Zähne zahl des Zahnrades 29 ist nur wenig kleiner
als die Zähnezahl der Außenverzahnung 32, wobei sich die Zähnezahlen nur um einen
Zahn zu unterscheiden brauchen.
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Zur Mitnehmerverbindung 30 gehören Zapfen 34, die beim gezeigten Ausführungsbeispiel
mit dem Zahnrad aus einem Stück bestehen und beim Feinstanzvorgang aus der allgemeinen
Ebene des Zahnrades ausgestellt wurden. Wie der Schnitt nach Fig. 3 zeigt, sind
bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel insgesamt zwölf Zapfen 34 vorhanden, die glei.chmäßig
verteilt auf einem Kreis angeordnet sind, der konzentrisch zum Mittelpunkt M des
Zahnrades verläuft.
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Zur Mitnehmerverbi.ndung gehören ferner Bohrungen 35, die sich in
einer Scheibe 36 befinden, die fest mit der Abtriebswelle 31 verbunden ist, z.B.
durch Schweißpunkte 37.
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Die löcher 35 sind auf einem Teilkreis angeordnet, der zur Achse 8a
und damit auch zur Achse der Abtriebswelle 31 konzentrisch ist. Die Anzahl der Löcher
35 stimmt überein mit der Anzahl der Zapfen 34. In jedes Loch 35 greift ein Zapfen
34 ein. Der Durchmesser D eines Loches 35 ist um das Doppelte der Exzentrizität
e der Exzenterwelle 8 größer als der Durchmesser d der Zapfen 34.
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Auf der Exzenterwelle 8 sitzt ein Exzenter 38, der einen zylindrischen
Außenumfang hat, dessen Achse 38a gegenüber der Achse 8a die Exzentrizität e hat.
Es gilt also die Beziehung D = d + 2e. Das Zahnrad 29 hat in seinem Zentrum eine
zylindrische Bohrung 39, in die der Exzenter 38 mit Gleitsitz paßt.
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Die Abl:riebswelle 31 ist eine Hohlwelle, die auf der Exzenterwelle
8 gelagert ist. Sie hat einen rohrförmigen Ab-
schnitt 31a und
einen Flansch 31b, mit dem die Scheibe 36 verschweißt ist. An der Rückseite des
Flansches 31b befindet sich eine Nut 31c, in der ein Gleitring 40 aus Kunststoff
liegt. Dieser Gleitring stützt sich an einem Bauteil 41 ab, das mittels der Niete
3 mit dem Zahnkranz 28 fest verbunden ist. Der Bauteil 41 hat einen Kragen 41a,
deran den Umfang des rohrförmigen Teiles 31a angepaßt ist.
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Das Getriebe arbeitet wie folgt. An das mit der Schnecke 15 verschraubte
Bauteil 20 ist eine Antriebsquelle angeschlossen, z.B. ein Elektromotor. Zur Mitnahme
dienen Mitnehmerflächen 20b am Bauteil 20. Wenn die Schnecke 15 eingängig ist und
das Schneckenrad 4 einhundert Zähne aufweist, ist das Untersetzungsverhältnis zwischen
Schnecke und Schneckenrad 100 : 1. Das Schneckenrad 4 treibt über die Mitnehmerflächen
12, 13 die Exzenterwelle 8 an. Der Exzenter 39 bewirkt eine Abwälzbewegung des Zahnrades
29 auf der Innenverzahnung 32. Wenn das Zahnrad 29 z.B. einunddreißig Zähne aufweist
und die Innenverzahnung 32 nur einen Zahn mehr (zweiunddreißig Zähne), bewegt sich
das Innenzahnrad während einer vollen Abwälzbewegung um 1/32 einer vollen Umdrehung.
Diese Teildrehung wird über die Mitnehmerverbindung 30 auf die Abtriebswelle 31
übertragen, so daß auch diese pro einer Umdrehung der Exzenterwelle 8 eine Drehbewegung
von 1/32 einer vollen Umdrehung ausführt. Das Untersetzungsverhältnis in der zweiten
Stufe ist also 32 : 1.
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Da die beiden Stufen hintereinander geschaltet sind, multiplizieren
sich die beiden Untersetzungsverhältnisse, so daß 3.200 Umdrehungen der Schnecke
15 stattfinden müssen, bis sich die Abtriebswelle 31 einmal gedreht hat, d.h. die
Gesamtuntersetzung ist 3.200 : 1.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 (G triebe G2) ist die erste Stufe
S1 gleich ausgebildet wie bei der Ausführungsform nach der bisher beschriebenen
Ausführungsform, so daß eine erneute Beschreibung nicht erforderlich ist. Hingegen
ist die
zweite Stufe S2' anders aufgebaut und wird nachfolgend
beschrieben.
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In der Platte 2' und der Zwischenplatte 11' sind Bolzen 42 befestigt,
die auf einem zur Achse 8'a der Exzenterwelle 8' konzentrischen Kreis angeordnet
sind. Es sei auch hier angenommen, daß es sich um zwölf solcher Bolzen handelt.
Die Bolzen ragen nach links über die Zwischenplatte 11' vor. Das Gehäuse des Schneckengetriebes
und die Zwischenplatte 11' sind durch sechs Schrauben 55 zusammengehalten.
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Auf der Exzenterwelle 8' ist eine Platte 43 mittels eines Nadellagers
44 drehbar gelagert, und zwar konzentrisch zur Achse 8'a. Mit der Platte 43 ist
ein Innenzahnkranz 45 durch Nieten 46 fest verbunden. Die Platte 43 ist axial einerseits
durch Anlage am Exzenter 47 der Exzenterwelle und andererseits durch Anlage an einer
Platte 48 fixiert, die auf der Exzenterwelle 8' sitzt und dort durch Anlage an einer
Schulter der Exzenterwelle und an einem Sprengring 49 axial gehalten ist. Mit der
Baugruppe 45/46 ist ein Rohr 50 verbunden, dasbeispielsweise die Aufwickelwalze
einer Markise sein kann.
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Der Zahnkranz 45 hat wieder eine Innenverzahnung 32', in die die Außenverzahnung
33' eines Zahnrades 51 eingreift. Das Innenzahnrad 51 hat als Bestandteil einer
Mitnehmerverbindung Löcher 52, die konzentrisch zu einer zylindrischen Bohrung angeordnet
sind, die sich im Zahnrad 51 befindet und in die der Exzenter 47 mit Gleitsitz eingreift.
Jedem Bolzen 42 ist ein Loch 52 zugeordnet. Auch hier gilt, daß der Durchmesser
der Löcher 52 ein Maß hat, das sich aus der Summe des Durchmessers des eingreifenden
Bolzens 42 und der doppelten Exzentrizität der Exzenterwelle 8' ergibt, selbstverständlich
zuzüglich des für eine reibungslose Funktion erforderlichen Spieles.
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Am Getriebe ist ein Befestigungswinkel 54 angeordnet, der eine tjnterfiäche
54a aufweist, mit dem das Getriebe auf einer
Befestigungsfläche
aufgesetzt werden kann.
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Das Getriebe nach Fig. 4 arbeitet wie folgt. Die Funktion der ersten
Stufe (Schneckengetriebe) stimmt überein mit der Funktion des bereits beschriebenen
Getriebes. Auch hier bewirkt der Exzenter 47 eine Abwälzbewegung, die jedoch in
diesem Fall in eine Drehung des Zahnkranzes 45 umgesetzt wird, da das Zahnrad 51
wegen des Eingriffes der Bolzen 42 in die Bohrungen 52 eine Drehbewegung nicht ausführen
kann. Das Untersetzungsverhältnis ändert sich dadurch nicht, so daß auch hier beispielsweise
pro 3.200 Umdrehungen der Schnecke nur eine Umdrehung des Zahnkranzes 45 und damit
des Rohres 50 stattfindet.
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Auch bei dem Getriebe nach Fig. 4 sind die meisten Teile Feinstanzteile,
so insbesondere auch der Zahnkranz 45, das Zahnrad 51, die Platte 43 und die Platte
48.