DE6947598U

DE6947598U - Ein- oder mehrstufiges uebersetzungsgetriebe mit kreisendem antriebsrad.

Info

Publication number: DE6947598U
Application number: DE6947598U
Authority: DE
Inventors: Vogel Bruno
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-12-09
Filing date: 1969-12-09
Publication date: 1970-11-12

Description

PATE MTÄfKSrW'ÄlLTE

DIPL-INS. DR. IUR. DIPL-INS.

VOLKER BUSSE DIETRICH BUSSE

45 Osnabrück , den 19. Juni 1970

MDSERSTRASSE 2O/24 DB/Ka

Heinrich Höner GmbH u. Co. Kommanditgesellschaft Maschinen- u. Getriebebau

Lette Nr. 151 !

£iS?'gereiAten Unl«r"ag«n b«nnd«n li*"in d«n AmIs^ |i,v'r: renfrei, VngesthtnW^^

Getriebe

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe mit einem einer Antriebswelle zu- und in einem Getriebegehäuse angeordneten, w außenverzahnten und auf einem Exzenterbereich der Antriebswelle gelagerten Antriebsrad und einem gegenüber dem Antriebsrad mit einer größeren Zähnezahl versehenen, innenverzahnten Abtriebsrad ndt Abtriebswells od. dgl.

Bei einer bekannten Getriebeausführung dieser Art ist das Antriebsrad in einem innenverzahnten, Bestandteil des Getriebegehäuses bildenden und dementsprechend ortsfesten Zahnkranz angeordnet^ mit einem neben dem Antriebsrad angeordneten und gleichfalls exzentrisch auf der Antriebswelle gelagerten

Zwischentriebrad mit Außenverzahnung verbunden, welches innerhalb des Abfcriebsrades angeordnet ist. Das Antriebsrad hat eine geringere Zähnezahl als der mit ihm zusammenwirkende, feststehende Zahnkranz des Getriebegehäuses. Ebenso übersteigt die Zähnezahl des Abtriebsrades die des Zwischentriebrades. Wird die Antriebswelle in Drehung versetzt, so wälzen sich das Antriebs- und das Zwischentriebrad exzentrisch auf der Antriebswelle in dem feststehenden Zahnkranz des Getriebegehäuses ab, während gleichzeitig die Verzahnung des Zwischentriebrades in die des Abtriebrades eingreift.

Getriebe dieser Art mit ihren Zahnraddoppelpaarungen erfordern einen erheblichen Bauaufwand, sind dementsprechend teuer, beanspruchen erheblichen Raum insbesondere in axialer Richtung und haben eine zur Antriebsdrehrichtung entgegengesetzte Abtrieb sdrehrichtung.

Die Erfindung schsfTt hier Abhilfe und ist ausgehend von einem Getriebe der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad unmittelbar innerhalb des Abtriebsrades angeordnet ist, mit diesem in Eingriff steht und gegenüber dem Getriebegehäuse unverdrehbar. Jedoch um das Maß der Exzentrizität des exzentrischen Antriebswellenbereiches relativ zur Antriebswellenachse in einer kreisenden Bewegung radial verschiehlich abgestützt ist. Vorzugsweise trägt zur Abstützung das Antriebsrad auf seiner dem Abtriebsrad abgewandten Stirnseite zumindest einen axial vorspringenden MLhrungsbolzen. -kugel od.

dgl. Führungsglied, während die angrenzende Wand des Getriebegehäuses mit einer dem Führungsgiied zugeordneten kreisförmigen Führungsausnehmung versehen ist, die das vorspringende Ende des Führungsgliedes aufnimmt und einen dem wirksamen Durchmesser des Führungsgliedes zuzüglich de? ExzentPiSj-veiv «es exzentrischen Antriebswellenbereiches entsprechenden Mindestdurchmesser aufweist. Zur Bildung eines zwei- oder mehrstufigen Getriebes können zwei oder mehrere Antriebs- Abtriebsradpaare koaxial hintereinander angeordnet sein, wobei jeweils das Antriebsrad einer zweiten bzw. weiteren Getriebestufe auf einem exzentrischen Bereich einer Nabe od. dgl. des Abtriebsrades der vorhergehenden Getriebestufe gelagert und über ein radiales Zwischenglied gegenüber dem Getriebegehäuse unverdrehbar, jedoch um das Maß der Exzentrizität des exzentrischen Nabenbereiches relativ zur Antriebswellenachse in einer kreisenden Bewegung radial verschieblich abgestützt ist.

Das Getriebe nach der Erfindung ist baulich außerordentlich einfach, da für jede Getriebestufe lediglich ein Paar Getrieberäder benötigt werden, kommt mit einem entsprechend verminderten Ektzbedarf in axialer Richtung aus und verfügt über eine gleiche Drehrichtung der Antriebs- und der Abtriebswelle. Dabei ist das Getriebe außerordentlich lauf ruhig., verschleißarm und ermöglicht in weiten Grenzen beliebige Über- bzw. übersetzungsverhältnis se.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Ansprüchen

und der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung näher veranschaulicht sind, es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein einstufiges Getriebe nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Stirnansicht eines Antriebsrades,

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 einer zweistufigen Getriebeausführung.

Das Getriebe nach Fig. 1 weist ein zweiteiliges Getriebegehäuse 11,12 auf, in dessen Gehäuseteil 12 eine Antriebswelle 1 beispielsweise mittels eines Kugellagers h gelagert ist. Die vorzugsweise über einen Dichtring 2 dichtend in das Getriebegehäuse 11,12 führende Antriebswelle 1 weist einen angeformten oder verdrehfest aufgesetzten Exzenterteil I¹ auf, auf dem ein bei dem dargestellten Beispiel als Kugellager 5 ausgebildetes Lager für ein außenverzahntes Antriebsrad 6 angebracht ist. Das Antriebsrad 6 weist auf der dem Gehäuseteil 12 zugewandten Stirnseite zumindest einen, vorzugsweise aber zwei, drei oder mehr in regelmäßigem Abstand zueinander und gleichem Abstand zur Antriebsradachse angeordnete Führungsglieder 7 auf, welche bei dem dargestellten Beispiel als Rundbolzen ausgebildet und in Bohrungen im Antriebsrad 6 befestigt sind. Die achsparallel gerichteten Führungsbolzen 7 greifen mit ihren vorstehenden Endenj in Führungsausnehmungen 7' ein, welche in einer Radialebene einen kreisförmigen Querschnitt haben und einen Durchmesser auf- j

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weisen, welcher zumindest dem Durchmesser der Führungsbolzen 7 zuzüglich der Exzentrizität des Exzenterbereiches I¹ gleich ist. Diese Führungs ausnehmungen 7¹, von denen im Gehäuseteil eine der Zahl der Führungsbolzen 7 entsprechende Zahl bei entsprechender Anordnung vorgesehen ist, erlauben in Zusammenwirken mit den Führungsbolzen 7 dem Antriebsrad 6 eine radiale Verschiebebewegung relativ zur Achse der Antriebswelle 1, und zwar in einer exzentrischen Kreisbewegung, verhindern jedoch ein Drehen des Antriebsrades bei Umlaufen der Antriebswelle i»

Das Antriebsrad 6 ist innerhalb eines innenverzahnten Abtriebsrades 8 angeordnet, dessen die Abtriebswelle bildende Nabe 8', Bund od. dgl. z.B. über einen Gleitlagerring 9 im Gehäuseteil 11 des Getriebegehäuses gelagert ist. Das Abtriebsrad 8 hat eine gegenüber dem Antriebsrad 6 größere Zähnezahl und das Zahnverhältnis beider Räder ist so abgestimmt, daß im zusammengebauten Zustand des Getriebes die Verzahntngeipassend über einen bestimmten Umfangsbereich ineinandergreifen. Das Abtriebsrad 8 ist beispielsweise über ein Rollen- oder Nadellager 10 auf dem Ende der Antriebswelle 1 gelagert, wobei sich die Lager 9,10 in Achsrichtung teilweise überlappen. Die Nabe 8¹, der Bund oder dgl. Abtriebswellenelement ist koaxial zur Antriebswelle 1 angeordnet und vorzugsweise ebenfalls über einen Dichtungsring gegenüber der Einführung im Gehäuseteil 11 abgedichtet. Im Betrieb ist das Getriebegehäuse vorzugsweise mehr oder weniger vollständig mit öl gefüllt.

-S-

Bei umlaufen der Antriebswelle 1 drückt der Exzenterbereich I¹ die über diesem liegenden Zahnpartien beider Zahnräder 6,8 fortlaufend in Eingriffa wobei das Antriebsrad 6 infolge seiner Abstützung über die Führungsbolzen 7 im Gehäuseteil 12 jedoch keins um die Achse der Antriebswelle 1 verlaufende Abroll-, sondern lediglich eine der Exzentrizität entsprechende Kreisbewegung ausführt. Infolge der von jedem Punkt des Antriebsrades 6 ausgeführten exzentrischen Kreisbewegung wird das Abtriebsrad 8 infolge Schubeingriffs der jeweils in Eingriff gelangenden Zahnpartien beider Räder im Sinne der Drehriehtung der Antriebswelle 1 stetig in Umlauf versetzt. Das Untersetzungsverhältnis berechnet sich dabei aus dem Verhältnis der Zähnezahl Z« des Abtriebsrades 8 zur Differenz der Zähnezahlen Z« - Zg des Abtriebs- und des Antriebsrades. Weist beispielsweise das Abtriebsrad 8 zweiundvierzig Zähne und das Antriebsrad 6 mit seiner modulgleichen Außenverzahnung aehtunddreißig Zähne auf, so beträgt die Zahndifferenz Zg - Z^ vier Zähne, um die das Abtriebsrad 8 bei jeder vollen Umdrehung der Antriebswelle 1 zwangsläufig weitergedreht bzw. -geschoben wird. Das Untersetzungsverhältnis beträgt hierbei iJ2:4 = 10,5:1.

Die Zähne des Antriebs- und dementsprechend des Abtriebsrades können beispielsweise Trapezform haben. Vorteilhaft jedoch ist bei dem Getriebe eine Spitzverzahnung, zweckmäßig mit einer leicht konvexen Zahnflankenform vorgesehen. Dies veranschaulicht schematisch Fig. 2.

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-7 -

Das in Fig. 3 veranschaulichte zweistufige Getriebe besteht im wesentlichen aus einer Verschmelzung von zwei einstufigen Getriebeausführungen nach Fig, 1. Daher sind in dieser Darstellung de im wesentlichen unveränderten Bauteile der Getriebeausführung nach Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die erste Getriebestufe wird von den Getrieberädern 6,8 gebildet, denen der Antrieb von der Antriebswelle 1 zugeleitet wird. Diese ist wie auch schon die Antriebswelle nach Fig. 1 mit einem Gegengewicht 3 zum Ausgleich der sich aus dem Exzenterbereich l^f ergebenden Unwucht versehen. In Abwandlung von der Ausführung nach Fig. 1 weist das Abtriebsrad der ersten Getriebestufe eine Nabe oder einen Bunde 8" auf, welcher unmittelbar als Exzenterbereich analog dem Exzenterbereich 1* ausgebildet ist. Auf dsm exzentrischen Nabenbereich 8" ist eine Laufbüchse bzw. ein Gleitlagerring 19 zur Lagerung eines Antriebsrades iß uer zweiten Getriebestufe angeordnet. Dieses Antriebsrad 16 der zweiten Getriebestufe wirkt mit einem Abtriebsrad £ der zweiten Getriebestufe zusammen, welches analog der Darstellung nach Fig. 1 mit einer Nabe 18¹, Bund od. dgl. Abtriebswellenelement versehen ist. Zur Lagerung des Abtriebsrades 18 im Gehäuseteil 11 ist wiederum ein Gleitlagerring 9 vorgesehen. Ferner ist das Abtriebsrad 18 seinerseits auf dem Ende der Antriebswelle über ein Rollen- oder Nadellager 10' gelagert. Ganz allgemein sei hier hervorgehoben, daß grundsätzlich anstelle der dargestellten Lagermittel jedes geeignete Lagermittel unter Berücksichtigung der jeweiligen Anforder-ungen Verwendung finden

kann.

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Zur Abstützung des Antriebsrades l6 der zweiten Getriebestufe dient ein Zwischenglied I¹I, welches bei dem dargestellten Beispiel aus einer fest mit dem Antriebsrad 16 verbundenen Scheibe besteht. Diese Scheibe trägt den Führungsgliedern 7 entsprechend* Führungsglieder, welche in nicht näher dargestellte Führungsausnehmungen im Gehäuseteil 11 oder 12 im Bereich des dargestellten Gehäuseansatzes 13 eingreifen. Statt dieser Ausführung besteht auch die Möglichkeit, das Zwischenglied als feste Zwischenwand auszugestalten und analog der Ausführung des Gehäuseteils 12 mit Führungsausnehmungen zu versehen, in welche in diesem Falle im Antriebsrad 16 angeordnete Führungsglieder eingreifen. Diese Führungsglieder können ebenso wie die der ersten Getriebestufe bzw. der Getriebeausführung nach Fig. 1 auch als Kugeln ausgebildet sein, die zu einem Teil in einer entsprechenden Ausnehmung im jeweiligen Antriebsrad eingreifen und in diesem festgelegt sind und mit ihrem axial vorstehenden Teil in eine entsprechend im axialen Querschnitt angepaßte Führungsausnehmung eingreifen.

Der K?aftfluß im Betrieb des Getriebes nach Fig. 3 läuft über die Bauteile 1₃1^τ ₃6,8₃8",ΐ6,ΐ8 und 18', wobei der exzentrische Nabenteil 8" das Bindeglied zwischen der ersten und der zweiten 1

i Getriebestufe darstellt. Infolge der Untersetzung in der ersten j

Getriebestufe hat der exzentrische Nabenteil 8" lediglich noch j

! die Drehgeschwindigkeit des Abtriebsrades 8 der ersten Getriebe-j

j stufej welche in der zweiten Getriebestufe entsprechend der Aus-1

1 gestaltung der Bauteile nochmals herabgesetzt wird. Bei dem dar-I

gestellten Beispiel haben die Antriebsräder 6 und 16 und ebenso die /btriebsräder 8 und 18 jeweils gleiche Zähnezahlen, und zwar beispielsweise 38 bzw. ^l2 Zähne. Beide Getriebestufen haben daher ein Untersetzungsverhältnis von 10,5:1, wie dies für das Getriebe nach Fig. 1 ermittelt wurde. Für die erste und die zweite Getriebestufe ergibt sich daraus ein Gesamtuntersetzungsverhältnis von 110,25:1. Es versteht sich jedoch, daß das Untersetzungsverhältnis der ersten Getriebestufe von dem der zweiten Getriebestufe ohne weiteres auch abweichen kann. Dabei kann das Untersetzungsverhältnis der ersten Getriebestufe gegenüber dem der zweiten Getriebestufe sowohl größer als auch kleiner sein. Durch entsprechende Bemessung der Exzentrizität der Exzenterbereiche 1' und/oder 8" in Verbindung mit der Wahl geeigneter Zähnezahlen lassen sich praktisch beliebige Untersetzungsverhältnisse herbeiführen.

Es versteht sich, daß durch koaxiale Hintereinanderordnung von weiteren Antriebs- und Abtriebsradpaaren+Getriebe mit drei, vier und mehr Getriebestufen aufbauen lassen.

Um auch bei einer mehrstufigen Getriebeausführung einen Ausgleich der sieh aus der exzentrischen Nabengestaltung 8" ergebenden Unwucht herbeizuführen, kann z.B. außen auf dem Abtriebsrad 8 ein Gegengewicht angeordnet werden. Anstelle einer Scheibe Ik als Zwischenglied genügt es auch, radiale, die Führungsglieder tragende Stützarme vorzusehen.

+sich

Claims

- 10 -

Ansprache:

Ι. Getriebe, mit einem einer Antriebswelle zu- und in einem Getriebegehäuse angeordneten, außenverzahnten und auf einem Exzenterbereich der Antriebswelle gelagerten Antriebsrad und einem gegenüber dem Antriebsrad mit einer größeren Zähnezahl versehenen, innenverzahnten Abtriebsrad mit Abtriebswelle od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (6) unmittelbar innerhalb des Abtriebsrades (8) angeordnet ist, mit diesem in Eingriff steht und gegenüber dem Getriebegehäuse (11,12) unverdrehbar, jedoch um das Maß der Exzentrizität des exzentrischen Antriebswellenbereiches (I¹) relativ zur Antriebswellenachse in einer kreisenden Bewegung radial verschieblich abgestützt ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (6) auf seiner dem Abtriabsrad (8) abgewandten Stirnseite zumindest einen axial vorspringenden Führungsbolzen₃ -kugel od. dgl. Führungsglied (7) trägt und die angrenzende Wand des Getriebegehäuses mit einer dem Führungsglied (7) zugeordneten kreisförmigen Führungsausnehmung (7¹) versehen ist, die das vorspringende Ende des Führungsgliedes aufnimmt und einen dem wirksamen Durchmesser des Führungsgliedes zuzüglich der Exzentrizität des exzentrischen Antriebswellenbereiches (I^s) entsprechenden Mindestdurchmesser aufweist.

3.

Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

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- 11 -

das Antriebsrad (6) mit mehreren₃ gleichmäßig um seine Achss verteilt angeordneten Führungsgliedern (7) und das Getriebegehäuse (11,12) mit einer entsprechenden Anzahl von Führungsausnehmungen (7') versehen ist.

l\. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis ; dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsrad (8) auf dem Ende der Antriebswelle (1) innengelagert ist.

5. Getriebe nach Anspruch ¹I, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle des Abtriebsrades (8) ihrerseits in an sich bekannter Weise im Getriebegehäuse (11,12) außengelagert ist.

6. Getriebe nach Anspruch k und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab'criebswelle als Nabe, Bund od. dgl. (8¹) ausgebildet ist und sich die Lagerbereiche zwischen der Antriebswelle (1) und dem Abtriebsrad (8) sowie zwischen der Abtriebswelle (8') und dem Getriebegehäuse (11,12) in axialer Richtung zumindest teilweise überlappen.

7. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines zwei- oder mehrstufigen Getriebes zwei oder mehrere Antriebs- Abtriebsradpaare vo,8;l6,l8)koaxial hintereinander angeordnet sind, wobei jeweils das Antriebsrad (l6) eir.er zweiten bzw. weiteren Getriebestufe auf einem exzentrischen Bereich (8") einer Nabe od. dgl. des Abtriebsrades (8) der vorhergehenden Getriebestufe

- 12 -

gelagert und über ein radiales Zwischenglied (14) gegenüber dem Getriebegehäuse (11,12,13) unverdrehbar, jedoch um das Maß der Exzentrizität des exzentrischen Nabenbereiches (8") relativ zur Antriebswellenachse in einer kreisenden Bewegung radial verschieblich abgestützt ist.

8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Zwischenglied eine mit dem jeweiligen Antriebsrad (16) fest verbundene Scheibe (1*1) bildet, welche sich über von ihr getragene Führungsglieder und entsprechende Führungsausnehmungen des Getriebegehäuses an diesem abstützt.

9· Getriebe nach Anspruch J₃ dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Zwischenglied eine ortsfest vom Getriebegehäuse (11,12) abgestützte Zwischenwand bildet, welche mit Führungsgliedern am zugehörigen Antriebsrad (1β) zusammenwirkende Führungsausnehmungen aufweist.

10. Getriebe nach Anspruch ²I und I₃ dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Abtriebsräder (8_sl8) der Getriebestufen auf der Antriebswelle (1) gelagert sind.

11. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis \ 10, dadurch gekennzeichnet₃ da& die Getrieberäder eine Spifczver- ] zahnung aufweisen.

Getriebe nach Anspruch H₃ gekennzeichnet durch eine Spitz-

verzahnung des oder der Antriebsräder mit; einer konvex gekrümmten \ Zahnflankenform.