DE4216288A1 - Getriebe mit einem konstanten Übersetzungsverhältnis, vorzugsweise ins Langsame, das als Übertragungselement zylindrische Rollen aufweist. (Rollen-Getriebe) - Google Patents

Description

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung des Wirkungs­ grades und eine Erhöhung des übertragbaren Drehmomentes, sowie eine Verringerung des Drehspiels des Getriebes, welches in der deutschen Patentanmeldung P 41 07 477.7 nach der Fig. 2 beschrieben ist und ist Zusatz dazu.

Nach dieser Fig. 2 liegt die Mantelfläche der Scheibe 15 als Kurvenbahn 14 vor und ist mit den Rollen 9 voll belegt, so daß zwischen diesen Berührungskontakte bestehen. Das Getriebe überträgt das eingeleitete Drehmoment über die Rollen 9, wobei sich diese auf der Kurvenbahn 14 durch den gegenseitigen Druck entgegen der Antriebsrichtung gleitend verschieben, weil durch diese Druckkräfte ein Ab­ rollen über die Kurvenbahn 14 gebremst ist.

Bei dem Gleitvorgang ist der Reibungswiderstand zwischen der Kurvenbahn 14 und den Rollen 9 zu überwinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Gleit­ reibungswiderstand auszuschließen und dadurch den Wirkungs­ grad des Getriebes zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an Stelle der Scheibe 15 drei wälzgelagerte Ringe mit gleichem Außendurchmesser und gleicher Exzentrizität ihrer Dreh­ achsen zur Antriebswelle auf dieser dicht nebeneinander und in der Weise drehfest angeordnet sind,daß die Exzentrizität der beiden äußeren Ringe richtungsgleich verläuft und die des mittleren Ringes diametral dazu und maßgleich ist mit dem Radius der Rollen 9.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß beim Drehen der Antriebswelle an den Auflageflächen der Rollen 9 keine Verschiebungen zwischen diesen und den Ringen stattfindet und somit keine Gleitreibung entsteht. Statt dessen drehen sich die wälzgelagerten Ringe entgegen der Antriebsrichtung,wobei nur deren Rollreibung zu über­ winden ist.

Ferner liegen nach Fig. 2 der P 41 07 477.7 die Rollen 9 einzeln vor und sind durch ein endloses und biegsames Ringband 10 auf der Kurvenbahn 14 geführt und gegen die rückwirkende Umfangskraft gehalten.

Allerdings ist die Umspannung der Rollen 9 durch das Ring­ band 10 mit einem relativ großen Spiel ausgeführt, damit sich diese leicht auf der Kurvenbahn 14 verschieben können. Eine solche, verhältnismäßig lockere, Rollenhalterung und Rollenführung hat jedoch den Nachteil, daß sie ein großes Drehspiel des Getriebes verursacht.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausführung,wonach sich die Rollen 9 nicht auf ihren Auflageflächen verschieben, ist es möglich, die Rollen 9 mit dem Ringband 10 spielfrei, bzw. mit Vorspannung, zu umspannen und dadurch ein geringes Drehspiel des Getriebes zu bewirken.

Dem gleichen Zwecke dient eine weitere Ausführung der Erfindung. Danach weisen die Rollen 9 an beiden Enden in ihrer Querschnittsmitte Schlitze auf, durch welche endlose, biegsame Zugkörper in Form von elastischen Stahlbändern, oder Drähten, bzw. Draht- oder Glasfaserlitzen,geführt sind. Die Verbindung der Rollen 9 mit einem, oder mit mehreren Zugkörpern in der beschriebenen Ausführung, hat den prak­ tischen Vorteil, daß die Vielzahl der Rollen 9 als ein Rol­ lenkranz vorliegt,der problemlos über die wälzgelagerten Ringe montiert werden kann,wobei jede einzelne Rolle 9 spielfrei, bzw. unter Vorspannung, auf den Mantelflächen der Ringe aufliegt.

Der erfindungsgemäß ausgeführte Rollenkranz ist auch des­ halb für das Getriebe zweckmäßig,weil die Rollen 9, unge­ hindert durch die Zugkörper, in ihrer ganzen Länge in den halbrunden Zähnen 12 des Hohlrades 11 geführt sind.

Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung liegen auf der koaxial gelagerten Antriebs- und Abtriebswelle je eine Scheibe und ein Ring vor, welche als geometrisch gleiche Doppelexzenter ausgeführt sind mit gleicher dia­ metraler Exzentrizität zu ihrer Mittelachse und gleich große wälzgelagerte Außenringe aufweisen.

Zwischen dieser Scheibe und diesem Ring ist das Abtriebs­ rad, welches als Außenrad vorliegt, gelagert. Die Scheibe ist drehfest mit der Antriebswelle verbunden und der Ring dazu koaxial drehbar gelagert.

Ein Rollenkranz in der beschriebenen Ausführung umspannt die wälzgelagerten Ringe,deren Exzentrizität zur Wellen­ achse maßgleich ist mit dem Radius der Rollen 9.

Der besondere Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausfüh­ rung besteht darin, daß die beschriebenen Zugkörper des Rollenkranzes nicht durch ein einseitig wirkendes Gegen­ moment des Abtriebsrades unterschiedlich belastet werden, sondern daß die Rollen 12 - vergleichbar mit einem Träger auf zwei Stützen mit Streckenlast in der Mitte - in zwei axial beabstandeten Ebenen auf konformen Drehsystemen mit diesen Zugkörpern umspannt sind und sich die rückwirkende Umfangskraft des Abtriebsrades auf alle vorhandenen Zug­ körper gleichmäßig verteilt.

Dadurch ermöglicht diese Getriebeausführung eine drehspiel­ arme Übertragung relativ hoher Drehmomente.

Im Vergleich mit bekannten ähnlichen Planetengetrieben hat der beschriebene Rollenkranz die selbe Funktion wie ein flexibles Planetenrad, welches mit einem oval verformten Außenring eines Wälzlagers in Berührungskontakt steht. Während bei dieser Ausführungsform durch die stetige Materialverformung zwischen dem flexiblen Planetenrad und dem Wälzlager-Außenring die Gefahr der Bildung von Reibkorrision und Trockenreibung besteht, ist bei dem er­ findungsgemäßen Getriebe diese Störanfälligkeit nicht vor­ handen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausfüh­ rungsbeispielen erläutert.

Fig. 1 ist im Längsschnitt und in drei Ansichtsebenen dargestellt.

Danach weist der zylindrische Gehäusemantel 1 über seiner inneren Breite den Hohlradkranz 2 mit halbrunden Zähnen 3 auf. In der Mitte der seitlichen Gehäusewände 4 und 5 sind jeweils die Antriebswelle 6 und die Abtriebswelle 7 drehbar gelagert, wobei die Abtriebswelle 7 drehfest verbunden ist mit dem Außenrad 8 und auf der Antriebswelle 6 die drei Wälzlager 9, 10 und 11 mit gleichem Außendurchmesser und gleicher Exzentrizität ihrer Innenringbohrungen dicht neben­ einander in der Weise drehfest verspannt sind, daß die Exzentrizität e der beiden äußeren Wälzlager 9 und 11 richtungsgleich und die des mittleren Wälzlagers 10 diametral dazu verläuft und maßgleich ist mit dem Radius der in einer geraden Stückzahl vorliegenden Rollen 12. Die Rollen 12 sind vollrollig, also Rolle an Rolle mit gegenseitigen Berührungskontakten, um die Außenringe der drei Wälzlager 9, 10 und 11 gelagert und durch zwei end­ lose und biegsame Zugkörper in Form von elastischen Bän­ dern 13, welche an den Rollenenden durch Schlitze in ihrer Querschnittsmitte geführt sind, miteinander verbunden, wobei die Länge der Rollen 12 so bemessen ist, daß sie auf einer Seite mit den halbrunden Zähnen 3 des Abtriebs­ rades 8 in zwei gegenüber liegenden Eingriffszonen kämmen.

In dieser erfindungsgemäßen Ausführung bilden die Rollen 12 einen ellipsenähnlichen, biegsamen Kranz,mit dem sie unter Vorspannung die Außenringe der drei Wälzlager 9,10 und 11 umspannen und bei welchem der Längenunterschied zwischen der langen und der kurzen Ellipsenachse maß­ gleich ist mit dem Durchmesser der Rollen 12 und (2×e) beträgt. Außerdem weist der Hohlradkranz 2 zwei Zähne mehr und das Abtriebsrad 8 zwei Zähne weniger auf als Rollen 12 vorliegen.

Fig. 2 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes dar.

Bei diesem sind folgende Teile in ihrer Ausführungsform und Anordnung die gleichen wie in Fig. 1:

Der Gehäusemantel 1, welcher als Hohlradkranz 2 mit halb­ runden Zähnen ausgeführt ist. Die Gehäusewand 4 und die beidseitig gelagerten An- und Abtriebswelle 6 und 7. Außerdem der Rollenkranz, bestehend aus den Rollen 12 und zwei elastischen Zugbändern 13.

Ebenfalls besteht mit Fig. 1 Gleichheit in dem Verhältnis zwischen der Anzahl Rollen und Zähne.

Demgegenüber weist die innere Gehäusewand 5 einen Rohr­ flansch 14 auf, neben dem,in der mittleren Gehäuseebene, das Abtriebsrad 8 mit halbrunden Zähnen 3 drehfest mit der Abtriebswelle 7 gelagert ist.

Je einer der zwei geometrisch gleichen Doppelexzenter, welche gegenüber den Wellen 6 und 7 eine gleich große diametrale Exzentrizität aufweisen, die maßgleich ist mit dem Radius der Rollen 12 und mit gleich großen wälz­ gelagerten Außenringen 9 und 10 ausgerüstet sind, ist als Scheibe 15 mit der Antriebswelle 6 kraftschlüssig ver­ bunden und als Ring 16 mit den zwei Wälzlagern 17 auf dem Rohrflansch 14 an der Gehäusewand 5 drehbar gelagert. Die Rollen 12 umspannen in der beschriebenen Ausführungs­ weise mit Vorspannung die insgesamt vier wälzgelagerten Außenringe 9 und 11 und kämmen in ihrer Mitte mit den halbrunden Zähnen 3 des Abtriebsrades 8 in zwei gegen­ über liegenden Eingriffszonen.

Während bei der Ausführung nach Fig. 1 die Zug­ bänder 13 des von den Rollen 12 gebildeten Rollenkranzes durch das von dem Abtriebsrad 8 erzeugte Gegenmoment unterschiedlich belastet werden, ist die Belastung der Zugbänder 13 infolge der in Rollenmitte rückwirkenden Umfangskraft nach Fig. 2 gleichmäßig verteilt. Dadurch kann gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 ein höheres Drehmoment übertragen werden.

Der Antrieb des Getriebes ist an der Antriebswelle 6 in beiden Drehrichtungen möglich und ist an der Abtriebs­ welle 7 in beiden Richtungen gesperrt.

Das Untersetzungsverhältnis errechnet sich nach der in P 41 07 477.7 bereits beschriebenen Formel.

Claims (6)

1. Getriebe für den Maschinenbau mit einem zylind­ rischen Gehäuse (1) in dessen Seitenwände (4, 5) in der Mittelachse die Antriebs- und Abtriebswelle (6, 7) koaxial gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) einen Hohlradkranz (2) mit halbrunden Zähnen (3) aufweist.

2. Getriebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebswelle (6) drei Wälzlager (9, 10, 11) mit gleichem Außendurchmesser und gleicher Exzentrizität ihrer Innenringbohrungen unmittelbar nebeneinander in der Weise angeordnet sind, daß die Exzentrizität der beiden äußeren Wälzlager (9, 11) richtungsgleich und die des mitt­ leren Wälzlagers (10) diametral dazu verläuft und maß­ gleich ist mit dem Radius der zylindrischen Rollen (12), welche in einer geraden Stückzahl, mit gegenseitigen Be­ rührungskontakten,die Mantelflächen der drei Wälzlager (9, 10, 11) umspannen.

3. Getriebe gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet,daß die Rollen (12) an ihren beiden Enden und in der Mitte ihres Querschnitts Schlitze aufweisen, durch welche endlose, biegsame,oder elastische, Zugkörper (13) in Form von Bändern (13), oder Drähten, bzw. Draht­ litzen, geführt sind.

4. Getriebe gemäß den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abtriebswelle (7) mit einem Außen­ rad (8) mit halbrunden Zähnen (3) drehfest verbunden ist mit denen die Rollen (12) in zwei gegenüberliegenden Eingriffszonen kämmen.

5. Getriebe gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) an einer Seitenwand (5) zentrisch einen Rohrflansch (14) aufweist und je zwei gleich großen und wälzgelagerte Ringe (9, 10) auf geometrisch gleichen Doppelexzentern nebeneinander vorliegen und eine gleiche, diametral gerichtete, Exzentrizität aufweisen,welche maß­ gleich ist mit dem Radius der Rollen (12), wovon ein Doppel­ exzenter als Scheibe (15) mit der Abtriebswelle (7) kraft­ schlüssig verbunden ist und der andere als Ring (16) auf dem Rohrflansch (16) an der Gehäusewand (5) drehbar gelagert ist.

6. Getriebe gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ gekennzeichnet, daß die zylindrischen Rollen (12) als Hohlkörper ausgeführt sind.