DE3341558A1

DE3341558A1 - Taumelplanradgetriebe

Info

Publication number: DE3341558A1
Application number: DE19833341558
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. DDR 6000 Suhl Hoffmann; Klaus DDR 6000 Suhl Jaksztat; Heinz Prof. Dr. DDR 8020 Dresden Linke; Reinhard Dipl.-Ing. DDR 6013 Suhl Mutschler
Original assignee: MAN Takraf Fordertechnik GmbH
Current assignee: Takraf GmbH
Priority date: 1982-12-06
Filing date: 1983-11-17
Publication date: 1984-06-07
Also published as: IT8368266A0; FI834433A; YU237083A; FI834433A0; GB2134208A; GB2134208B; SE8306659D0; FR2541405A1; NL8304197A; IT1193435B; DE3341558C2; SE8306659L; GB8331521D0; HUT37235A

Description

- 5 Taumelplanradgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Taumelplanradgetriebe zur Umwandlung von Drehbewegungen und Drehmomenten, das für unterschiedlichste Mechanismen bzw. Maschinen einsetzbar ist· Dabei sollen sehr große Übersetzungsverhältnisse verwirklicht werden.

Vorzugsweise ist die Anwendung in manuell betätigten Hebezeugen vorgesehen, eine spielfreie Ausführung ermöglicht den Einsatz der Taumelplanradgetriebe besonders in der Roboter- und Gerätetechnik.

Es sind technische Lösungen bekannt, die eine Differenz der Umfange oder Zähnezahlen zweier Räder zum Erreichen eines hohen Übersetzungsverhältnisses ausnutzen. Der SU-Urheberschein 310162 sieht ein exzentrisch schräg gelagertes größeres Rad als treibendes oder getriebenes Rad vor, das mit einem nur wenig kleineren in Eingriff steht. Bedingt durch die Exzentrizität führen die Eingriffspunkte während der Bewegung einen Bogen aus, der nicht gleich dem Radius beider Räder ist. Die Folge ist ein radiales Reiben der Berührungspunkte oder Zahnflanken, wodurch der Wirkungsgrad des Getriebes ungünstig beeinflußt wird und sich ein hoher Verschleiß der Verzahnung einstellen kann.

Durch die DE-OS 1124137 ist ein Reduziergetriebe bekannt geworden, bei dem das Antriebsrad exzentrisch auf der Antriebswelle verlagert ist, rotierend eine kreisförmige Schwingbewegung ausführt und ein im Getriebegehäuse gelagertes Abtrxebsritzel antreibt. Dabei wird die Rotation des Antriebsrades um seine Achse verhindert und die Relationsbewegung zwischen beiden Rädern während jeder Phase der Bewegung durch das Aufeinandergleiten der Flanken einer beiderseitigen Dreieckverzahnung erzeugt, die durch

die kreisförmige Schwingbewegung des Antriebsrades ineinandergedrückt wird. Es hat sich als nachteilig erwiesen, daß dieses Gleiten und Ineinanderdrücken der Verzahnung bei der Übertragung hoher Momente mit großen Reibungskräften und daraus resultierend einem schlechten Wirkungsgrad sowie hohem Verschleiß verbunden ist. Die Anwendung zahnradtypischer Verzahnungsprofile ist ausgeschlossen und damit die Kinematik des Reduziergetriebes ungenügend. Der Einsatz einer gezielten Rücklaufsperre, wie sie beispielsweise im Hebezeugbau unbedingt erforderlich ist, kann nur über aufwendige Sondermaßnahmen realisiert werden.

In vielen Fällen der Anwendung hochübersetzender Getriebe ist eine Einschränkung oder Beseitigung des Zahnspieles erforderlich, z.B. in der Roboter- und Gerätetechnik. Insbesondere bei Stirn- und Kegelradgetrieben ist es hierzu bekannt, daß mindestens ein Zahnrad beweglich und unter Kraftwirkung mittels Federn angestellt wird, wobei die Verstellung axial, radial oder tangential erfolgen kann.

Diese Maßnahmen haben bei Aufhebung des Spiels über die Gesamtumdrehungen der betreffenden Zahnräder den gemeinsamen Nachteil, daß die Flanken entweder mit einer größeren Kraft aufeinandergedrückt werden oder die Rückflanke zusätzlich belastet ist. Hierdurch entstehen zusätzliche Verluste, die den Wirkungsgrad der Getriebe wesentlich herabsetzen können. Lösungen, die eine Verringerung des Zahnspiels an hochübersetzenden Reduziergetrieben der eingangs beschriebenen Gattung vorsehen, wurden im Stand der Technik bisher überhaupt noch nicht vorgeschlagen.

Das Ziel der Erfindung ist ein Taumelplanradgetriebe, das sich neben einer optimalen Verbesserung des Wirkungsgrades und geringstmöglichem Verschleiß vor allem durch eine universelle Anwendbarkeit und Kombinationsfähigkeit auszeichnet. Daneben sollen durch einen einfachen Gesamtauf-

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bau die Zuverlässigkeit erhöht, der Herstellungsaufwand wesentlich gesenkt und der spielfreie Verzahnungseingriff mit geringem Aufwand ermöglicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Taumelplanradgetriebe zu entwickeln, in dem sich alle wesentlichen Belastungen kompensieren, Gleitreibungen in allen Eingriffspunkten der Verzahnung ausgeschlossen sind und gleichzeitig eine zwangsläufig funktionierende Rücklaufsperre gegeben ist. Alle unmittelbar im Verzahnungseingriff stehenden Teile sind spielfrei zu lagern.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß innerhalb des Taumelplanradgetriebes ein oder mehrere Antriebe vorgesehen sind, die rückwärtig am Taumelplanrad angreifen und zur Abtriebswelle achsgleich gelagert sind. Das Taumelplanrad steht mit der Verzahnung des Orthogonalrades in Eingriff und ist in einem das Übersetzungsverhältnis bestimmenden Winkel derart auf der Abtriebswel-Ie gelagert und angeordnet, daß das Taumelplanrad in jeder Stellung zum Orthogonalrad in drei Freiheitsgraden beweglich ist.

Die räumliche Zuordnung und Lagerung von Taumelplanrad und Orthogonalrad wird derart gestaltet, daß sich die Achsen des Antriebes, der Abtriebswelle und des Taumelplanrades in der Ebene aller Eingriffspunkte der Verzahnung des Taumelplanrades schneiden, wobei das Taumelplanrad auf der Abtriebswelle durch ein an sich bekanntes homokinetisches Gelenk gelagert und geführt wird.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß das Taumelplanrad dem theoretischen Planrad eines Kegelradtriebes entspricht, das tangential als eine Zahnstange ausgedrückt an einem Ersatzstirnrad des Orthogonalrades abrollt. Dabei ist die Verzahnung des Taumelplanrades mit

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geraden Profilen ausgebildet, während die Verzahnung des Orthogonalrades gekrümmte Profile aufweist und somit dem Ersatzstirnrad entspricht, das aus dem Großrad eines Kegelradtriebes abgeleitet ist. Der Grad der Krümmung der Zahnprofile ist auf die theoretische Zähnezahl des zugehörigen Ersatzstirnrades bezogen, und beim Abwälzvorgang zwischen Taumelplanrad und Orthogonalrad ist somit Rollreibung zu erwarten.
Der Antrieb des Taumelplanrades ist flanschartig ausgebildet und weist ein Flanschlager auf, das das Taumelplanrad gegenüber dem Orthogonalrad winkel- und abstandsfixiert aufnimmt. In bevorzugter Ausbildung ist der Antriebsflansch rotationssymmetrisch ausgebildet und umschließt das auf der Abtriebswelle angeordnete, homokinetisch ausgeführte Gelenk, wodurch sich vorteilhafterweise eine kurze Baulänge des Taumelplanradgetriebes ergibt. Weitere zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung bestehen darin, daß das Orthogonalrad als unmittelbarer Bestandteil des Gehäuses ausgebildet und das homokinetische Gelenk insbesondere für flache Anstellwinkel des Taumelplanrades als Membrankupplung ausgeführt ist.

Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist der, Antriebsflansch innerhalb einer Antriebstrommel angeordnet und mit dieser fest verbunden, wobei die Antriebstrommel das Taumelplanradgetriebe gehäuseförmig umschließend über das homokinetische Gelenk auf der Abtriebswelle und/oder im Bereich des Orthogonalrades drehbeweglich gelagert ist. Eine Lagerung der Antriebstrommel am feststehenden Gehäuse ist ebenso möglich.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung besteht darin, den Antriebsflansch und das Flanschlager auf der Antriebswelle zu befestigen und die Antriebswelle innerhalb der Abtriebswelle und/oder getriebeeingangsseitig am feststehenden Gehäuse zu lagern.

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Zur kinematischen Umkehr der Getriebeanordnung besteht die Möglichkeit, das Taumelplanrad an seiner Rotation zu hindern und das Orthogonalrad drehbar auf der Abtriebswelle zu lagern. Dabei kann alternativ ein direktes Festhalten des Taumelplanrades gegenüber dem Gehäuse oder ein Festsetzen des homokinetischen Gelenkes erfolgen. Sofern das Taumelplanrad hohen Querbelastungen unterliegt, kann es eine weitere, rückwärtige Verzahnung aufweisen und sich an einem zweiten Orthogonalrad abstützen. Funktions-Voraussetzung für diese Ausführung ist das gleiche Obersetzungsverhältnis beider Verzahnungen, wodurch sich deren Eingriffspunkte ständig gegenüberliegen.

Alle genannten Grundausführungen der Taumelplanradgetriebe sind durch entsprechende Kombination mehrstufig ausführbar, wobei die Unterbringung mehrerer Getriebestufen zweckmäßigerweise in einem gemeinsamen Gehäuse erfolgt. Die Abtriebswelle der vorgeordneten Getriebestufe bildet die Antriebswelle der nachfolgenden Getriebestufe, und jeweils paarweise benachbarte Getriebestufen weisen zweckmäßigerweise gemeinsame, über eine beiderseitige Verzahnung verfügende Orthogonalräder auf, an denen die jeweiligen Taumelplanräder angreifen.

In einer weiteren Modifikation des Grundgetriebes ist es auch möglich, an der umlaufenden Antriebstrommel eine Klammer anzuordnen, die über das Taumelplanrad und das Orthogonalrad im Eingriffsbereich hinweggreift und die Antriebsbewegung einleitet.

Schließlich ist durch einen weiteren Bestandteil der Erfindung vorgesehen, innerhalb der Verzahnung zwängungsfreie, reibungsarme und ausreichende Eingriffsverhältnisse zu schaffen. Hierzu ist eine axiale Verschieblichkeit des Taumelplanrades bzw. Orthogonalrades gegen ela-

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stische Elemente vorgesehen, die vorzugsweise auf der Rückseite der jeweiligen Verzahnungen angreifen. Es ist vergleichsweise ebenso möglich, das Taumelplanrad um den Schnittpunkt der Taumelachse mit der Getriebeachse elastisch abgestützt zu lagern.

Die Erfindung soll nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1: eine sinnbildliche Darstellung des erfindungsgemäßen Getriebes im Längsschnitt,

Fig. 2: die getriebetechnische Einordnung des Taumelplanrades in das Gesamtgetriebe, Fig. 3: die formschlüssige Verbindung zwischen Taumelplanrad und Orthogonalrad,

Fig. 4: den Längsschnitt eines Taumelplanradgetriebes mit einem im Orthogonalradbereich gelagerten Taumelplanradantrieb,
Fig. 5: das Schema eines Taumelplanradgetriebes mit axial

federnd verschiebbarem Antriebslager,

Fig. 6: den Längsschnitt eines Taumelplanradgetriebes mit einem in der Abtriebswelle gelagerten Taumelplanradantrieb,

Fig. 7; ein Handhebezeug mit erfindungsgemäßem Taumelplanradgetriebe nach Fig. G, Fig. 8: das Schema eines Taumelplanradgetriebes mit achs-

verschieblichem, drehfestem Orthogonalrad, Fig. 9: das Schema eines Taumelplanradgetriebes mit elastisch gebettetem, drehfestem Orthogonalrad, Fig. 10: das Schema eines Einstufengetriebes mit drehfestem Taumelplanrad,

Fig. 11: das Schema eines Einstufengetriebes mit festem Orthogonalrad und auf der Abtriebswelle verlagertem Antriebsflansch,

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Fig. 12: das Schema eines Einstufengetriebes mit festem Orthogonalrad und Membrankupplung,

Fig. 13: das Schema eines Taumelplanradgetriebes mit elastisch ausgebildetem Taumelplanrad, Fig. 14: das Schema eines Einstufengetriebes mit zwei Orthogonalrädern,

Fig. 15: das Schema eines Zweistufengetriebes mit festem Taumelplanrad in der ersten und festem Orthogonalrad in der zweiten Stufe, Fig. 16: das Schema eines Zweistufengetriebes mit festem Orthogonalrad in der ersten und in der zweiten Stufe,

Fig. 17: das Schema eines Zweistufengetriebes mit drehbarem Orthogonalrad und Differenzbildung zwischen erster und zweiter Stufe,

Fig. 18: das Schema eines Taumelplanradgetriebes mit elastischem, winkelverstellendem Druckstück und umlaufender Klammer.

Entsprechend Fig. 1 wird von einem verzahnten Orthogonalrad 2, das gleichzeitig den innenliegenden Bestandteil des feststehenden Gehäuses 8 bildet, eine Abtriebswelle 7 drehbeweglich aufgenommen. Das zugehörige Taumelplanrad 1 ist auf der gemeinsamen Rotationsachse von Antrieb und Abtrieb im Taumelplanradgetriebe auf einem homokinetischen 'Gelenk 6 bzw. einem Kugelpfannenlager gelagert und steht durch seine Verzahnung mit dem Orthogonalrad 2 in Eingriff. Auf der Abtriebswelle 7 sind getriebeeingangsseitig weiterhin Antriebe gelagert, die z.B. als Hebelsystem 27 ausgebildet sind und unmittelbar auf der Antriebswelle 4 sitzen. Die Lagerung der Antriebswelle 4 erfolgt im Gehäuse 8 und gegenüber der Abtriebswelle 7, die die Antriebswelle 4 durchdringt. Durch Drehen der Antriebswelle 4 rotieren die Antriebe und das Hebelsystem 27 kippt über die Gleitsteine 26 das Taumelplanrad 1 um den tiefsten Ein-

griffspunkt der Berührungszone zwischen Orthogonalrad 2 und Taumelplanrad 1. Infolge der gegebenen Umfangsdifferenzen dreht sich das Taumelplanrad 1 mit einer zur Antriebsdrehzahl nicht identischen Drehzahl weiter und überträgt diese Abtriebsdrehzahl über das homokinetische Gelenk auf die Abtriebswelle 7.

Außer der Rotation um die Abtriebswelle 7 bewegt sich das Tauraelplanrad 1 in zwei Freiheitsgraden auf dem homokinetischen Gelenk 6 und ermöglicht dadurch ein Abwälzen des Taumelplanrades 1 auf dem Orthogonalrad 2 ohne unzulässige Verschiebung in radialer und tangentialer Richtung. Wie Fig. 2 zeigt, ist das Taumelplanrad 1 die praktische Ausführung des für die Ausbildung der Verzahnung maßgebenden theoretischen Plan- bzw. Erzeugungsrades in einem aus Kegelritzel O und Kegelrad » Orthogonalrad 2 bestehenden Kegelradtrieb·

Nach Fig. 3 kann die Paarung Orthogonalrad 2 zum Taumelplanrad 1 durch eine Ersatzstirnradpaarung dargestellt werden, in der das Tauraelplanrad 1 eine gerade Zahnstange bildet, die am Umfang des Ersatzstirnrades des Orthogonalrades 2 tangential abrollt. Die Zahnprofile des Orthogonalrades 2 sind gekrümmt, die des Taumelplanrades 1 gerade ausgeführt.
Es besteht auch die Möglichkeit, daß das Taumelplanrad 1 als Tellerrad ausgeführt wird, dessen Teilkegelwinkel nahezu 90 betragt. Die Zahnprofile sind auf die zugehörige Ersatzzähnezahl bezogen.

Die mit Fig. 1 bis 3 vermittelten Erläuterungen bilden die Grundlage für alle nachstehend beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Taumölplanradgetriebes· Nach Fig. 4 ist auf der im feststehenden Gehäuse 8 gelagerten Abtriebswelle 7 ein drehmomentenübertragendes homokinetisches Gelenk 6 befestigt, das wiederum mit dem Taumelplanrad 1 .fest verbunden ist. Auf der Rückseite des Taumelplanrades 1 befindet sich als Antrieb ein Flanschlager 9, dessen Außenring auf einem Antriebsflansch 5 angebracht ist. Der Antriebsflansch 5 ist fest mit der Antriebstrommel 3 verbunden.

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Die Antriebstrommel 3 ist rückwärtig auf dem Orthogonalrad 2 über das Antriebstrommellager IO drehbar gelagert. Orthogonalrad 2 und Gehäuse 8 sind fest miteinander verbunden. Die Zähnezahlen von Taumelplanrad 1 und Orthogonalrad 2 sind ungleich, das Taumelplanrad 1 besitzt dem Übersetzungsverhältnis entsprechend die größere Zähnezahl. Bei Einleitung eines Drehmomentes an der Antriebstrommel 3 wird das Taumelplanrad 1 über den Antriebsflansch 5 und das Flanschlager 9 in eine Taumelbewegung versetzt und rollt im Bereich des gemeinsamen Wälzkegels (Teilkegels) am Orthogonalrad 2 ab. Bei einer Umdrehung der Antriebstrommel 3 bewegt sich das Taumelplanrad 1 um die Differenz der Teilkreisumfänge von Taumelplanrad 1 und Orthogonalrad 2 um die gemeinsame Rotationsachse von Antrieb und Abtrieb weiter· Die Drehzahldifferenzen zwischen Antriebstrommel 3 und Taumelplanrad 1 werden durch das Flanschlager 9 ausgeglichen.

Das Taumelplanrad 1 überträgt seine Bewegung über das homokinetische Gelenk 6 auf die Abtriebswelle 7, wobei eine Abnahme des Abtriebsmomentes auch zwischen den Abtriebswellenlagern 11 erfolgen kann. Durch die Lagerung der Antriebstrommel 3 auf dem Orthogonalrad 2 wird erreicht, daß axiale Belastungen aus Verzahnung und Schrägstellung des Taumelplanrades 1 im feststehenden Teil des Getriebes aufgenommen werden.

- Eine Möglichkeit zur Beseitigung des Flankenspiels in den Verzahnungen zeigt Fig. 5.

Das Antriebstrommellager 10 ist in der Antriebstrommel 3 axial verschiebbar angeordnet und stützt sich axial beiderseitig an den elastischen Elementen 23, beispielsweise Gummifederringen, ab. Infolge der Kraftspeicherwirkung der elastischen Elemente 23 wird das System Antriebstrommel 3 Flanschlager 9 - Taumelplanrad 1 konstant axial gegen das Orthogonalrad 2 gedrückt. Unregelmäßigkeiten aus Fertigung oder Axialkrafteinwirkung werden durch Federwirkung der

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elastischen Elemente 23 kompensiert und damit ein Flankenspiel in den Verzahnungen in jedem Betriebszustand beseitigt.

Eine weitere Ausführung des Getriebeprinzips zeigt Fig; Der Antriebsflansch 5 ist hier mit einer Antriebswelle 4 fest verbunden, die wiederum in der Abtriebswelle 7 über die Antriebswellenlager 12 drehbar gelagert ist. Das Antriebsmoment wird in die Antriebswelle 4 eingeleitet, die dieses über Antriebsflansch 5 und Flanschlager 9 an das Taumelplanrad 1 überträgt. Der gesamte Funktionsablauf im Getriebe entspricht dann weiterhin den Erläuterungen zu Fig· 4, wobei das Flankenspiel in der Verzahnung am Orthogonalrad 2 ausgeglichen wird, das über die Bolzen 22 axial verschiebbar mit dem feststehenden Gehäuse 8 drehfest verbunden ist. Eine axiale Verschiebung des Orthogonalrades gegen das Taumelplanrad 1 wird durch elastische Elemente 23, beispielsweise durch Schraubendruckfedern, Gummifedern/ Tellerfedern, realisiert. Die Lagerung der Abtriebswelle im Orthogonalradbereich erfolgt durch ein axial verschiebbares Lager 24, Infolge der Druckwirkung der elastischen Elemente 23, die gleichmäßig im Orthogonalrad 2 und Gehäuse 8 verteilt angeordnet sind, wird ein Flankenspiel zwischen den Verzahnungen des Taumelplanrades 1 und des Orthogonalrades 2 durch axiales Verschieben des Orthogonalrades 2 in Richtung Taumelplanrad 1 ausgeschlossen.

Durch diese Ausführung ergibt sich die Möglichkeit, Antriebsmomente beiderseitig einzuleiten und die Aggregatbefestigung des Getriebes an allen Gehäusepunkten vornehmen zu können.

In Fig. 7 wird der praktische Einsatz des erfindungsgemäßen Taumelplanradgetriebes in einem Handhebezeug dargestellt. Dabei ist die nicht näher dargestellte Handkette über das Antriebsrad 17 geführt, das fliegend auf dem Ende der Antriebswelle 4 sitzt. Entsprechend der Ausführung nach Fig. 6 verläuft die Antriebswelle 4 durch die

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Abtriebswelle 7 und die zugehörigen Antriebswellenlager 12 hindurch bis zum Antriebsflansch 5. Die beiden Abtriebswellenlager 11 sind auf Abstand gehalten und werden von Lagersitzen 18 aufgenommen, an denen die Stege 19 der Aufhängung 20 befestigt sind. Das Abtriebsrad 21 der Lastkette ist zwischen den Abtriebswellenlagern 11 angeordnet und auf der Abtriebswelle 7 paßfederartig gehalten. Der weitere Aufbau des Handhebezeuges hinsichtlich der Zuordnung von Antriebsflansch 5, Flanschlager 9, Orthogonalrad 2 und Taumelplanrad 1 entspricht im wesentlichen Fig. 6, wobei das Orthogonalrad 2 mit dem zugehörigen Steg 19 der ortsfesten Aufhängung 20 verschraubt ist.

In der Fig. 8 ist das Schema eines Einstufengetriebes dargestellt. Die Antriebswelle 4 ist fest mit dem Antriebsflansch 5 verbunden, der mittels des Flanschlagers 9 das Taumelplanrad 1 führt. Das homokinetische Gelenk 6 verbindet das Taumelplanrad 1 mit der Abtriebswelle 7,und das Orthogonalrad 2 ist achsverschieblich, jedoch drehfest mit dem Gehäuse 8 durch die Bolzen 22 verbunden. Weiterhin sind elastische Elemente 23, beispielsweise als Spiralfedern mit flacher Kennlinie ausgebildet, zwischen Gehäuse 8 und Orthogonalrad 2 angeordnet. Die elastischen Elemente 23 drücken das Orthogonalrad 2 in eine für geringe zu übertragende Momente bzw. Leerlauf typische Stellung, bei der die Zahnflanken von Taumelplanrad 1 und Orthogonalrad 2 spielfrei kämmen. Dabei sind die Bolzen 22 genau so eingestellt, daß die Spielfreiheit gewährleistet ist. Bei hohen Momentenspitzen bzw. bei großen zu übertragenden Momenten legt sich das Orthogonalrad 2, bedingt durch die aus der Zahnflankenpressung resultierende axialgerichtete Kraftkomponente, rückwärtig gegen das Gehäuse 8. Diese Getriebeart ist insbesondere zur spielfreien Übertragung hoher Momente geeignet.
Fig. 9 zeigt eine weitere Variante eines Getriebes, bei der das Orthogonalrad 2 durch ein elastisches Element 23,

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dargestellt als beispielsweise einvulkanisierte Gummischeibe, mit dem Gehäuse 8 verbunden ist. Dabei hat das elastische Element 23 die Aufgabe, das Zahnspiel zwischen Orthogonalrad 2 und Taumelplanrad 1 ständig zu verhindern und gleichzeitig das Torsionsmoment gegen das Gehäuse S zu stützen.

Diese Variante ist vorzugsweise in Abhängigkeit von der Ausbildung des elastischen Elementes 23 zur spielfreien Übertragung mittlerer bis hoher Momente geeignet.

In Fig. 10 ist die Umkehrung dieses Prinzips dargestellt. Im Gegensatz zu den in der Fig. 8 und 9 gezeigten Ausführungsbeispielen ist das Taumelplanrad 1 mittels eines Stiftes 13, der in der Nut 14 geführt wird, mit dem Gehäuse 8 derart verbunden, daß die Taumelbewegung nicht behindert, ein Verdrehen jedoch ausgeschlossen ist. Diese Verbindung des Taumelplanrades 1 mit dem Gehäuse 8 kann auch über Rollen, Koppelstangen oder ein Festsetzen des homokinetischen Gelenkes 6 gegenüber dem Gehäuse 8 erfolgen. Das Orthogonalrad 2 sitzt fest auf der Abtriebswelle

7. Wird die Antriebswelle 4 in Drehpiung versetzt, treibt das Taumelplanrad 1 das Orthogonalrad 2 und damit die Abtriebswelle 7. Dabei gleitet der Stift 13 in der Nut 14 entsprechend der Stellung des Taumelplanrades 1. Die Abtriebswelle 7 dreht sich dabei gegenüber dem Antrieb in ' entgegengesetztem Drehsinn.

Das in der Fig. 11 dargestellte Schema zeigt eine Variante, bei der der Antriebsflansch 5 auf der Abtriebswelle 7 verlagert ist. Der Antriebsflansch 5 bildet einen Bestandteil der Antriebstrommel 3iund das Orthogonalrad ist analog dem in Fig. 8 gezeigten Beispiel fest an das Gehäuse 8 angeschlossen, während das Taumelplanrad 1 und die Abtriebswelle 7 durch das homokinctische Gelenk G verbunden sind.
Die Fig. 12 zeigt das Schema einer Ausführung, die mit der des in Fig. 8 bzw, 9 dargestellten Beispiels identisch

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ist. Das homokinetische Gelenk 6 wird jedoch hier durch eine Membrankupplung 16 ersetzt, die sich insbesondere für flache Neigungswinkel des Taumelplanrades 1 und damit für hohe Übersetzungen eignet.

Fig. 13 zeigt das Schema eines spielfreien Getriebes, bei dem der Zahnkranz des Taumelplanrades 1 durch ein als Membrankupplung ausgebildetes elastisches Element 23 mit dem Flanschlager 9 verbunden ist. Das elastische Element 23 drückt unter ständiger Vorspannung die Zahnflanken des Taumelplanrades 1 in die des Orthogonalrades 2 und verhindert so das Zahnspiel bei Leerlauf und Reversierbetrieb. Diese einfache Variante ist besonders für kleine zu übertragende Drehmomente geeignet.
Die Fig. 14 zeigt das Schema eines Einstufengetriebes, bei dem das Taumelplanrad 1 gleichzeitig mit zwei Orthogonalrädern 2, 2* im Eingriff steht, die beide fest mit dem Gehäuse 8 verbunden sind. Dabei liegen die Eingriffspunkte der Orthogonalräder 2, 2' mit dem Taumelplanrad 1 und der Mittelpunkt des homokinetischen Gelenks 6 auf einer Geraden. Wird die Antriebswelle 4 in Drehung versetzt und das Getriebe belastet, stützt sich das Taumelplanrad 1 an zwei Eingriffspunkten zu den entsprechenden Orthogonalrädern 2, 2*, wodurch die Querbelastung des Taumelplanrades 1 erheblich reduziert wird.

In der Fig. 15 ist das Schema eines Mehrstufengetriebes dargestellt. Durch Rotation der Antriebswelle 4 versetzen Antriebsflansch 5 und Flanschlager 9 das Taumelplanrad 1 in eine Taumelbewegung. Das Taumelplanrad 1 ist über das homokinetische Gelenk 6 verdrehfest mit dem Gehäuse 8 verbunden und treibt das Orthogonalrad 2 an, welches wiederum den Antriebsflansch 5' der zweiten Stufe und das Flanschlager 9' der zweiten Stufe treibt. Das Taumelplanrad 1' der zweiten Stufe stützt sich gegen das feste Orthogonalrad 2* und verdreht die Abtriebswelle 7', mit der sie mittels des homokinetischen Gelenkes 6* der zweiten Stufe

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verbunden ist. Die Drehrichtung der Abtriebswelle 7' ist der Antriebsdrehrichtung entgegengesetzt.

Das in Fig. 16 gezeigte Schema ist die Hintereinanderschaltung zweier Getriebe nach Fig. 9, die wie das in Fig. 15 gezeigte Mehrstufengetriebe zur Erzielung besonders hoher Obersetzungen dient.

Schließlich zeigt die Fig. 17 ebenfalls eine Zweistufenvariante, bei der die Antriebsflansche 5, 5' der ersten Stufe und der zweiten Stufe fest mit der Antriebswelle 4 verbunden sind. Das Taumelplanrad 1 ist über das homokinetische Gelenk G verdrehfest mit dem Gehäuse 8 verbunden und steht mit dem Orthogonalrad 2 im Eingriff. In gleicher Weise ist das beiderseits verzahnte Orthogonalrad 2 mit dem Taumelplanrad 1' der zweiten Stufe verbunden. Das Orthogonalrad 2 ist auf der Antriebswelle 4 drehbar verlagert. Das homokinetische Gelenk 6* der zweiten Stufe verbindet des Taumelplanrad 1' der zweiten Stufe mit der Abtriebswelle 7. Bei einer Rotation der Antriebswelle 4 treiben die Antriebsflansche 5 der ersten und der zweiten Stufe das Taumelplanrad 1 der ersten und das TaumeTplanrad 1' der zweiten Stufe mit gleicher Drehzahl an, wodurch beide synchron, jedoch antivalent taumeln, das heißt sie taumeln genau spiegelbildlich. Das Taumelplanrad 1 der ersten Stufe treibt das Orthogonalrad 2 an, so daß sich dieses entgegen dem Drehsinn der Antriebswelle 4 mit dem Obersetzungsverhältnis der ersten Stufe langsam dreht. Das Taumelplanrad 1 der zweiten Stufe verdreht sich jedoch im gleichen Drehsinn wie die Antriebswelle 4 relativ zum Orthogonalrad 2 im Übersetzungsverhältnis der zweiten Stufe, so daß sich die Bewegung des Orthogonalrades 2' und die des Taumelplanrades 1' der zweiten Stufe subtrahieren. Unter der Voraussetzung, daß sich die Obersetzungsverhältnisse der ersten und der zweiten Stufe unterscheiden, wird die Abtriebswelle 7 mittels des homokinetischen Gelenkes 6' der zweiten Stufe mit der Differenz der Drehbewegung zwischen

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Taumelplanrad 1' der zweiten Stufe und Orthogonalrad 2 angetrieben. De nach Wahl der Übersetzungsverhältnisse der ersten und zweiten Stufe stellt sich die Drehrichtung der Abtriebswelle 7 in gleichem oder entgegengesetztem Sinne zur Antriebsdrehrichtung ein.

Die Fig. 18 zeigt das Schema eines Getriebes, das in seinem Aufbau der Ausführung nach Fig. 5 gleicht. Das Taumelplanrad 1 wird jedoch auf der Abtriebswelle 7 nur durch das homokinetische Gelenk 6 geführt. Weiterhin ist zwisehen Orthogonalrad 2 und Taumelplanrad 1 eine mit der Antriebstrommel 3 umlaufende Klammer 15 angeordnet, die bei Drehung der Antriebstrommel 3 das Taumelplanrad 1 in die Taumelbewegung zwingt.

Mit der Erfindung wird der Wirkungsgrad erfindungsgemäß ausgestatteter Geräte gegenüber herkömmlichen Getrieben mit vergleichbarem Übersetzungsverhältnis deutlich verbessert. Dieser optimale Wirkungsgrad besteht auch bei reversierbarem Betrieb, und der Einsatz homokinetischer Gelenke vergleichmäßigt die erfindungsgemäße, insbesondere für Handhebezeuge notwendige Selbsthemmung bzw. Rücklaufsperre. Da im Getriebe nur wenige Teile hohen Drehzahlen unterliegen, sind deren Massenträgheitskräfte äußerst gering, weshalb u.a. auch die erfindungsgemäß bewirkte Kombinationsfähigkeit derartiger Taumelplanradgetriebe höchste Übersetzungen ermöglicht. Unregelmäßigkeiten aus Fertigungsungenauigkeiten und Axialkrafteinwirkung werden durch die Federwirkung der elastischen Elemente in jeder Phase der Bewegung, im Stillstand und bei Reversierbetrieb kompensiert.

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Claims

Patentansprüche:

.jTaumelplanradgetriebe, vorzugsweise für Hebezeuge und hohe Obersetzungsverhältnisse, bestehend aus zwei Zahnrädern, die eine Umfangsdifferenz aufweisen, gekennzeichnet dadurch, daß zur Abtriebswelle (7) achsgleich gelagerte Antriebe vorgesehen sind, die rückwärtig an dem Taumelplanrad (1) angreifen, das formschlüssig mit der Verzahnung des Orthogonalrades (2) in Eingriff steht, wobei das Taumelplanrad (1) in einem das Übersetzungsverhältnis bestimmenden Winkel derart auf der Abtriebswelle (7) gelagert ist, daß eine Beweglichkeit des Taumelplanrades (1) gegenüber dem Orthogonalrad (2) in drei Freiheitsgraden vorliegt und daß sich die Achsen des Antriebes, der Abtriebswelle (7) und des Taumelplanrades (1) in der Ebene aller Eingriffspunkte des Taumelplanrades (1) schneiden.
2. Taumelplanradgetriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß für die Lagerung und Führung des Taumelplanrades (1) gegenüber dem Orthogonalrad (2) ein von der Abtriebswelle (7) aufgenommenes, homokinetisches Gelenk (6) vorgesehen ist, dessen Mitte sich im Schnittpunkt der Ebene aller Eingriffspunkte des Taumelplanrades (1) mit den Achsen des Antriebes und der Abtriebswelle (7) befindet.
3. Taumelplanradgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Taumelplanrad (1) das theoretische Planrad eines Kegelradtriebes oder eine tangential am Umfang des Ersatzstirnrades das Orthogonalrades (2) abrollende Zahnstange darstellt, wobei als Antrieb des Taumelplanrades (1) ein vorzugsweise rotationssymmetrischer, das Taumelplanrad (1) gegenüber dem Orthogonalrad (2) winkel- und abstandsfixiert aufnehmender, ein Flanschlager (9) aufweisender Antriebsflansch (5) vorgesehen ist, der das homokinetische Gelenk (6) vorzugshalber teilweise umschließt.
4. Taumelplanradgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Krümmung der Zahnprofile auf die Zähnezahl der zugehörigen Ersatzstirnräder bezogen ist«
5. Taumelplanradgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß das homokinetische Gelenk
(6) als Merabrankupplung (17) ausgebildet ist.
6· Taumelplanradgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß das Orthogonalrad (2) als
unmittelbarer Bestandteil des Gehäuses (8) ausgebildet ist·
7. Taumelplanradgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß elastische Elemente (23),
ausgebildet als Schraubenfedern, Tellerfedern, Gummifedern oder Membrankupplungen, dem Orthogonalrad (2)
axial verschieblich bzw. dem Taumelplanrad (1) axial

verschieblich oder um den Schnittpunkt der Taumelachse mit der Getriebeachse derart zugeordnet sind, daß eine zwängungsfreie, reibungsarme und ausreichende Anlage
der Zahnflanken besteht.
8, Taumelplanradgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die elastischen Elemente
(23) vorzugsweise auf der Rückseite der jeweiligen
Verzahnungen am Orthogonalrad (2) bzw. Taumelplanrad
(1) angreifen.
9. Taumelplanradgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß der Antriebsflansch (5) und
das Flanschlager (9) innerhalb einer, das Taumelplanradgetriebe umschließenden Antriebstrommel (3) be-

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befestigt sind, wobei die Antriebstrommel (3) auf der Abtriebswelle (7) und/oder am Orthogonalrad (2) bzw. Gehäuse (8) drehbeweglich gelagert ist.
10. Taumelplanradgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß der Antriebsflansch (5) und das Flanschlager (9) auf der Antriebswelle (4) befestigt sind, wobei die Antriebswelle (4) innerhalb der Abtriebswelle (7) und/oder getriebeeingangsseitig im feststehenden Gehäuse (8) gelagert ist.
11. Taumelplanradgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 8 und 10, gekennzeichnet dadurch, daß das Taumelplanrad (1) gegenüber dem Gehäuse (8) drehfest gehalten und das Orthogonalrad (2) mit der Abtriebswelle (7) verbunden ist.
12. Taumelplanradgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 5 und 7 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß das homokinetische Gelenk (6) gegenüber dem Gehäuse (8) drehfest verriegelt und das Orthogonalrad (2) mit der Abtriebswelle (7) verbunden ist.
13. Taumelplanradgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 8 und 10, gekennzeichnet dadurch, daß das Taumelplanrad (1) eine weitere, rückwärtige Verzahnung aufweist und an einem zusätzlichen Orthogonalrad (2') derart angreift, daß sich die Eingriffspunkte aller Verzahnungen ständig gegenüberliegen.
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14. Taumelplanradgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 8 und 10 bis 13, gekennzeichnet dadurch, daß die Taumelplanradgetriebe mehrstufig in einem vorzugsweise gemeinsamen Gehäuse (8) verkettet sind und die Abtriebswel-Ie (7) der vorgeordneten Getriebestufe die Antriebs-

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welle (4) der nachfolgenden Getriebestufe bildet, wobei in jeweils benachbarten Getriebestufen die Taumelplanräder (1, I¹) vorzugsweise an einem gemeinsamen, eine beidseitige Verzahnung aufweisenden Orthogonalrad (2) angreifen.
15. Taumelplanradgetriebe nach den Ansprüchen 1, 2, 4 bis 8 und 11 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß die Antriebe als Hebelsystem (27) ausgebildet sind und außerhalb des tiefsten Eingriffspunktes zwischen Taumelplanrad (1) und Orthogonalrad (2) symmetrisch über Gleitsteine (26) am Taumelplanrad (1) angreifen, wobei die Antriebe im Gehäuse (8) und/oder der Abtriebswelle (7) gelagert sind.
16. Taumelplanradgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Antriebstrommel (3) eine umlaufende, das Taumelplanrad (1) und Orthogonalrad (2) im Eingriffsbereich übergreifende Klammer (15) aufweist.

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