DE3535970A1 - Schneckengetriebe mit schaltkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneckengetriebe, das aus einer an einen Antriebsmotor anschließenden Stirnradstufe, einer deren Abtriebsrad aufnehmenden , beidseitig im Getriebege­ häuse gelagerten Schneckenwelle und einem mit der Schnecke kämmenden, auf der Abtriebswelle sitzenden Schneckenrad so­ wie einer Schaltkupplung besteht.

Schneckengetriebe bieten als typischer Winkelantrieb durch ihre Form und Wellenanordnung Verwendungsmöglichkeiten, die mit anderen Getriebearten nur schwerlich und umständlich zu erreichen wären. Da es sich um Wälz-Schraubgetriebe handelt, besitzen sie einen geräuscharmen Lauf und außerdem schwingungs­ dämpfende Eigenschaften. Schließlich gibt die eingängige Schnec­ ke die Möglichkeit,eine große Übersetzung in einer einzigen Stufe unterzubringen. Es haben deshalb solche Schneckenge­ triebe - wie auch Schneckengetriebemotoren - ihren festen Platz in der Antriebstechnik. Sie werden serienmäßig und in großen Stückzahlen hergestellt.

In bestimmten Anwendungsfällen ist es wünschenswert, für das Schneckengetriebe bzw. einen Schneckengetriebemotor eine mechanische Schaltmöglichkeit zu haben, um die Abtriebswelle vom Antrieb zu trennen. Dies geschieht üblicherweise durch eine Schaltkupplung. Es bereitet naturgemäß keine Probleme, eine solche Schaltkupplung außerhalb des Getriebes vorzu­ sehen, doch ist dies mit einem entsprechenden Platzbedarf und - je nach Ort der Anordnung der Schaltkupplung - unter Umständen mit hohen Schaltkräften verknüpft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in ein serienmäßiges Schneckengetriebe des eingangs genannten Aufbaus eine Schalt­ kupplung zu integrieren, ohne in die von der Serienferti­ gung vorgegebene Konstruktion nennenswert einzugreifen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Abtriebsrad der Stirnradstufe frei drehbar auf der Schnecken­ welle angeordnet und ihm eine auf der Schneckenwelle sitzen­ de, zwischen dieser und dem Abtriebsrad wirksame Kupplung zugeordnet ist und daß die Schneckenwelle im Umfang des für das Ein- und Auskuppeln notwendigen Schaltwegs axial ver­ stellbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung ist die Kupplung selbst innerhalb des Getriebegehäuses im Bereich der Stirnradstufe untergebracht, wobei es durch entsprechend schmale Bauweise der Kupplungsteile ohne weiteres möglich ist, die von der Serienfertigung vorgegebene Form und Abmessung des Gehäuses im Bereich der Stirnradstufe beizubehalten. Mit der er­ findungsgemäßen Ausbildung wird ferner die Schneckenwelle selbst gleichsam als Schaltstange für die Kupplung verwen­ det, so daß keine gesonderten Schaltorgane mit entsprechen­ den Lager- und Befestigungsstellen in das Getriebegehäuse hineingeführt werden müssen. Es können vielmehr die Schalt­ kräfte über die ohnehin vorhandene Öffnung für das eine Lager der Schneckenwelle in das Getriebegehäuse eingeleitet werden. Auch die beiden Lager der Schneckenwelle selbst brauchen lediglich an die zusätzliche axiale Beweglichkeit der Schneckenwelle angepaßt werden. Die die axiale Schalt­ kraft aufbringende Betätigungseinrichtung kann vollständig außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet sein, so daß auch insoweit Bauform und Dimensionierung des Getriebes nicht beeinflußt werden.

Eine weitere Besonderheit der erfindungsgemäßen Ausbildung liegt darin, daß die Schaltkraft für die Kupplung während des Eingriffs in der Schneckenradstufe, also unter Last übertragen wird. Dies ist aufgrund des Wälz-Schraubbewegung in der Schneckenradstufe möglich, so daß die Schnecken­ welle während des Schaltvorgangs eine kombinierte Dreh- und Axialbewegung durchführt, wobei die Drehbewegung der Wälz­ bewegung in der Schneckenradstufe folgt. Dabei wird während der Schaltbewegung lediglich die Eingriffslinie auf der Schneckenwelle verlagert. Die Kupplung kann kraftschlüssig oder formschlüssig arbeiten. Für sie kommt prinzipiell jeder Aufbau in Frage, der eine axiale Schaltbewegung ermöglicht. So kann die Kupplung als Scheiben-, Klauen- oder Zahnkupplung ausgebildet sein.

In vorteilhafter Ausführung ist die Kupplung aus zwei Kupp­ lungsscheiben gebildet, zwischen denen das Abtriebsrad der Stirnradstufe angeordnet und von denen die erste am Getriebe­ gehäuse drehfrei, die zweite an der Schneckenwelle axial ab­ gestützt ist.

Das frei drehbare Abtriebsrad in der Stirnradstufe wird beim axialen Verstellen der Schneckenwelle in der Kupplungslage zwischen den beiden Kupplungsscheiben eingeklemmt und somit das Drehmoment vom Abtriebsrad auf die Schneckenwelle über­ tragen. Im entkuppelten Zustand, bei dem wenigstens eine der Kupplungsscheiben von dem Abtriebsrad abgerückt ist, wird der Kraftfluss vom Abtriebsrad auf die Schneckenwelle unter­ brochen, da nunmehr das Abtriebsrad auf dieser frei drehen kann.

Gemäß einem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel ist die zweite Kupplungsscheibe über eine Druckfeder, z. B. eine Tellerfeder, an der Schneckenwelle abgestützt. Diese Federausbildung ge­ stattet insbesondere ein gedämpftes Einrücken der Kupplung, die außerdem als eine Art Rutschkupplung und damit als Überlastungssicherung fungieren kann. Dabei hat die Aus­ bildung einer Druckfeder als Tellerfeder den besonderen Vor­ teil, daß ein sehr kurzer Schalthub ausreicht, um das Ab­ triebsrad von den Kupplungsscheiben freizusetzen bzw. um den gekuppelten Zustand herzustellen.

Die Federkraft der Tellerfeder wird einerseits über die Schneckenwelle und deren Lagerung, andererseits dadurch aufgenommen, daß die erste Kupplungsscheibe über ein doppelwirkendes Axiallager am Getriebegehäuse abgestützt ist.

Um die Schaltbewegungen durchführen zu können, ist vorgesehen, daß die Schneckenwelle beidseitig in axial beweglichen Lagern sitzt und an ihrem dem Abtriebsrad gegenüberliegenden Ende zusätzlich in einer am Getriebegehäuse geführten Stellspindel gelagert ist.Die Stellspindel ermöglicht einerseits die für das Ein- und Ausrücken der Kupplung notwendige Axialbewegung und kann andererseits der durch den Eingriff in der Schnecken­ radstufe vorgegebenen Drehbewegung der Schneckenwelle folgen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Stellspindel in einer außerhalb des Getriebegehäuses angeordneten und in deren eine Lageröffnung drehfest eingesetzten Gewindebuchse geführt. Durch diese Maßnahme wird der Forderung Rechnung ge­ tragen, den serienmäßigen Aufbau des Schneckengetriebes durch die von der Schaltkupplung vorgegebene Notwendigkeiten so­ wenig als möglich zu beeinflussen. Es braucht nämlich lediglich die ohnehin vorhandene Lageröffnung des Getriebegehäuses so ausgebildet sein, daß sie die Gewindebuchse für die Stell­ spindel aufnehmen kann.

Auf der Stellspindel kann ein Schalthebel zum Einbringen der Schaltkräfte befestigt sein, wobei dieser zweckmäßigerweise mit einem Rastorgan versehen ist, das in je eine an der Außenseite der Gewindebuchse vorgesehene Rastöffnung für die ein- und ausgerückte Lage der Schaltkupplung eingreift. Als weitere Sicherungsmaßnahme kann die Gewindebuchse außen­ seitig mit Begrenzungsanschlägen für die Bewegung des Schalt­ hebels versehen sein.

Durch die vorgenannten Merkmale wird der für die Betätigung der Schaltkupplung notwendige konstruktive Aufbau auf ein Minimum an Bauteilen beschränkt, indem alle für die Betätigungs­ mechanik notwendigen Einrichtungen (Verrastung, Bewegungs­ begrenzung etc.) ausschließlich an der Gewindebuchse bzw. zwischen dieser und dem Schalthebel getroffen sind, so daß die Anzahl der zusätzlich notwendigen Bauteile auf ein Mini­ mum beschränkt wird.

In weiterer vorteilhafter Ausführung sitzen die Kupplungs­ scheiben über eine axial verschiebbare Mitnehmerverbindung auf der Schneckenwelle. Diese Verbindung gestattet also einerseits den notwendigen axialen Schaltweg und ermög­ licht andererseits die Momentenübertragung im gekuppelten Zustand. Dabei ist es zweckmäßig, wenn auch das Drehlager des Abtriebsrades über die Mitnehmerverbindung auf der Schneckenwelle sitzt. In einfachster Ausführung ist die Mitnehmer-Verbindung von einer Abflachung an dem einen Ende der Schneckenwelle gebildet.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Schneckengetriebe im Schnitt entsprechend Schnittlinie I-I gemäß Fig. 2 und

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht auf die Abtriebsseite des Schneckengetriebes.

Das insgesamt mit 1 bezeichnete Schneckengetriebe ist an einen Antriebsmotor 2 angeflanscht, dessen Abtriebswelle 3 in das Getriebegehäuse 4 hineinragt. Innerhalb des Getriebe­ gehäuses 4 ist eine Stirnradstufe 5 und eine Schneckenrad­ stufe 6 angeordnet. Die Stirnradstufe 5 besteht aus einem auf der Abtriebswelle 3 des Motors 2 sitzenden Antriebs­ ritzel 7 und einem mit diesem kämmendem Abtriebsrad 8, das seinerseits über ein Lager 9 frei drehbar auf der Schnecken­ welle 10 sitzt. An der Schneckenwelle 10 ist die Schnecke 11 ausgebildet, die auf dem Schneckenrad 12 abwälzt, das seiner­ seits auf der Abtriebswelle 13 des Getriebes sitzt. Die Ab­ triebswelle 13 ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, aus dem Getriebegehäuse 4 herausgeführt.

Die Schneckenwelle 10 sitzt beiderseits der Schnecke 11 in Lagern 14, 15, die in entsprechenden Bohrungen des Ge­ triebegehäuses 4 untergebracht sind und eine axiale Be­ wegung der Schneckenwelle 10 zulessen. Die Lager 14, 15 können beispielsweise als Radial-Rollenlager ausgebildet sein.

An der das Abtriebsrad 8 in der Stirnradstufe aufnehmenden Ende der Schneckenwelle ist eine Kupplung 16 angeordnet, die beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel aus zwei Kupplungs­ scheiben 17, 18 besteht, zwischen denen das Abtriebsrad 8 der Stirnradstufe 5 angeordnet ist. Die Kupplungsscheiben 17,18, die als Friktionssscheiben ausgebildet sein können,sind über eine axial unwirksame Mitnehmer-Verbindung in Form einer Ab­ flachung 19 mit der Schneckenwelle 10 verbunden. Ebenso sitzt des Lager 9 des Antriebsrades 8 auf der Abflachung der Schnek­ kenwelle 10. Die innenliegende Kupplungsscheibe 18 ist über ein Axiallager 20 drehbar am Getriebegehäuse 4 abgestützt, während sich die äußere Kupplungsscheibe 17 über eine Teller­ feder 21, eine Druckscheibe 22 und einen Sicherungsring 23 an der Schneckenwelle 10 abstützt.

Am gegenüberliegenden Ende ist die Schneckenwelle 10 jen­ seits des Radial-Rollenlagers 15 mit einem Wellenzapfen 24 duch die Lageröffnung nach außen geführt. Das abgestufte Ende des Wellenzapfens 24 sitzt in einer Lagerung 26 einer Stellspindel 25. Die Lagerung 26 wird von zwei hinterein­ ander angeordneten Axialkugellagern 27, 28 gebildet, deren Zwischenring 29 mittels einer Mutter 30 gegen eine Stufe des Wellenzapfens 24 verspannt ist. Die Stellspindel 25 sitzt in einer außerhalb des Getriebegehäuses angeord­ neten Gewindebuchse 31, die in die Gehäuseöffnung 32 für das Lager 15 drehfest eingesetzt ist. Die Stellspindel 25 und die Gewindebuchse 31 stehen über ein Gewinde 33 in Wirkverbindung.

Durch Verdrehen der Stellspindel 25 bewegt sich die Schnec­ kenwelle 10 in axialer Richtung, wodurch das Axialspiel zwischen den Kupplungsscheiben 17, 18 einerseits und dem Abtriebsrad 8 in der Stirnradstufe 5 andererseits verändert werden kann. Dadurch läßt sich die Kupplungsscheibe 17 aus der kraftschlüssigen Kupplungslage vom Abtriebsrad 8 abrücken, so daß die Tellerfeder 21 keine oder eine für die Drehmoment­ übertragung nicht mehr ausreichende Kraft auf die Kupplungs­ scheiben ausübt und somit das Abtriebsrad 8 in der entkup­ pelten Lage frei auf dem Lager 9 dreht. Die Kupplungslage kann kräftemäßig ferner so ausgelegt sein, daß die Kupplung als Rutschkupplung wirkt und zusätzlich die Funktion einer Überlastsicherung übernimmt.

Zum Betätigen der Stellspindel 25 dient beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel eine Betätigungsmechanik 34, die beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel aus einer auf das freie Ende der Stellspindel 31 aufgeklemmten Gabel 35 und einem Schalthebel 36 besteht. Die Gabel 35 ist mit einem über die Gewindebuchse 31 greifenden Ansatz 37 versehen, an dem eine Kugelraste 38 angeordnet ist, die in den beiden Endlagen der Kupplung in Rastausnehmungen 39, 40 an der Außenseite der Gewindebuchse 31 einrastet (Fig. 2). Außer den Rastausneh­ mungen 39, 40 sind außenseitig an der Gewindebuchse 31 noch Begrenzungsanschläge 41, 42 für die Schwenkbewegung des Schalthebels 39 vorgesehen.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel dient der Schneckenge­ triebemotor als Antrieb für Einschienenhängebahnen, wo­ bei in Fig. 2 die Schiene 43 und die auf ihr abrollende, auf der Antriebswelle 13 drehfest sitzende Laufrolle 44 in gestrichelten Linien wiedergegeben sind. Auf der der Schiene 43 gegenüberliegenden Seite ist eine Steuerschiene 45 erkennbar, auf der eine auf dem Schalthebel 39 gelagerte Rolle 46 läuft und die an der Position, an der der Getriebe­ motor stillgesetzt werden soll, mit einer Steigfläche 47 versehen ist. Erreicht der Getriebemotor mit dem an ihm hängenden Werkstück oder dgl. die Steigfläche 47, so steigt die Rolle 46 auf dieser Fläche nach oben, so daß der Schalt hebel 39 in die strichpunktiert wiedergegebene Schaltlage wandert und dabei die Kupplung 16 löst. Hinter der Stand­ position kann eine weitere Steuerschiene 48 mit einer nach unten fallenden Neigungsfläche 49 vorgesehen sein, um dort wieder die Kupplungslage herzustellen. Selbstverständlich kann der in der Zeichnung wiedergegebene Schneckengetriebe­ motor aber auch für alle anderen Anwendungszwecke, bei denen ein mechanisches Stillsetzen des Antriebs erwünscht ist, ein­ gesetzt werden.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, sind die für die Ausbildung und Unterbringung einer Schaltkupplung not­ wendigen Änderungen an einem herkömmlichen serienmäßigen Schneckengetriebe bzw. Schneckengetriebemotor auf ein Minimum beschränkt. So läßt sich die Kupplung 16 durch ihre schmale Bauweise (Kupplungsscheiben und Tellerfeder) ohne weiteres in dem für die Stirnradstufe ohnehin vorhandenen Gehäusebereich unterbringen. Es sind im wesentlichen nur die Lager 14, 15 der Schneckenwelle 10 an die axiale Verstell­ barkeit der Schneckenwelle anzupassen. Die konstruktiven Mittel für die axiale Verstellung, nämlich die Stellspindel 25 und die Gewindebuchse 31 sind außerhalb des Getriebegehäuses 4 angeordnet, wobei letztere lediglich in die entsprechend aus­ zubildende Gehäuseöffnung 32 einzusetzen ist. Zur Herstellung einer drehfesten Verbindung zwischen Gewindebuchse 31 und Ge­ triebegehäuse 4 kann eine in Fig. 1 erkennbare Schraube 50 dienen.

Claims (14)

1. Schneckengetriebe, bestehend aus einer an einem Antriebs­ motor anschließenden Stirnradstufe, einer deren Abtriebs­ rad aufnehmenden, beidseitig im Getriebegehäuse gelagerten Schneckenwelle und einem mit der Schnecke kämmenden, auf der Abtriebswelle sitzenden Schneckenrad sowie einer Schaltkupplung, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsrad (8) der Stirnradstufe (5) frei dreh­ bar auf der Schneckenwelle (10) angeordnet und ihm eine auf der Schneckenwelle sitzende, zwischen dieser und dem Abtriebsrad wirksame Kupplung (16) zugeordnet ist, und daß die Schneckenwelle (10) im Umfang des für das Ein- und Auskuppeln notwendigen Schaltwegs axial verstellbar ist.

2. Schneckengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (16) als Scheiben-, Klauen- oder Zahn­ kupplung ausgebildet ist.

3. Schneckengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplung (16) aus zwei Kupplungs­ scheiben (17, 18) gebildet ist, zwischen denen das Ab­ triebsrad (8) angeordnet und von denen die erste (18) am Getriebegehäuse (4) drehfrei, die zweite an der Schneckenwelle (10) axial abgestützt ist.

4. Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die zweite Kupplungsscheibe (17) über eine Druckfeder (21) an der Schneckenwelle (10) ab­ gestützt ist.

5. Schneckengetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (21) eine Tellerfeder ist.

6. Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kupplungsscheibe (18) über ein Axiallager (20) am Getriebegehäuse (4) abgestützt ist.

7. Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schneckenwelle (10) beid­ seitig in axial beweglichen Lagern (14, 15) sitzt und an ihrem dem Abtriebsrad (8) der Stirnradstufe (5) gegen­ überliegenden Ende zusätzlich in einer am Getriebegehäuse (4) geführten Stellspindel (25) gelagert ist.

8. Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellspindel (25) in einer außer­ halb des Getriebegehäuses (4) angeordneten und in deren eine Lageröffnung (32) drehfest eingesetzten Gewinde­ buchse (31) geführt ist.

9. Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß auf der Stellspindel (25) ein Schalthebel (36) befestigt ist.

10. Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthebel (36) mit einem Rast­ organ (39) versehen ist, das in je eine an der Außenseite der Gewindebuchse (31) vorgesehenen Rastöffnung (39, 40) für die ein- und ausgerückte Lage der Kupplung (16) ein­ greift.

11. Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Gewindebuchs (31) außen­ seitig mit Begrenzungsanschlägen (41, 42) für die Be­ wegung des Schalthebels (36) versehen ist.

12. Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsscheiben (17, 18) über eine axial verschiebbare Mitnehmer-Verbindung (19) auf der Schneckenwelle (10) sitzen.

13. Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß das Drehlager (9) des Abtriebs­ rades (8) über die Mitnehmer-Verbindung (19) auf der Schneckenwelle (10) sitzt.

14. Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer-Verbindung (19) von einer Abflachung an dem einen Ende der Schnecken­ welle (10) gebildet ist.