DE705496C - Mehrstufiges Zahnradgetriebe mit Veraestelung des Kraftflusses in Zwischenraedern - Google Patents
Mehrstufiges Zahnradgetriebe mit Veraestelung des Kraftflusses in ZwischenraedernInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
- F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
- F16H1/20—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving more than two intermeshing members
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe, das vorzugsweise für sehr hohe Übersetzungen
aus dem Schnellen ins Langsame verwendet werden soll und bei dem die Unter-Setzung
in mehreren Stufen mittels Zahnrädern erfolgt.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, den Materialbedarf und damit das Gewicht
und den Raumbedarf derartiger hochuntersetzter Getriebe erheblich zu vermindern und
die Herstellungskosten bei Erhaltung eines guten Wirkungsgrades und der Vorteile der
Stirnradverzahnung trotz Verwendung kleinerer und billiger Zahnräder zu ermäßigen.
Gemäß der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß die Kraftübertragung von jedem
Triebrad zur nächstfolgenden langsameren Stufe über mehr als ein, vorzugsweise über
zwei Abtriebsräder derart erfolgt, daß die ständige Verästelung des Kraftflusses durch
Anordnung mehrerer Zwischenräder auch in einem mehrstufigen Getriebe in sämtlichen
Stufen und radial nach außen zunehmend — unter Zwischenschaltung federnder EIe-
«5 mente zur Erzielung gleichmäßiger Belastung
— erfolgt und daß das letzte Abtriebsrad zweckmäßig Innenverzahnung besitzt
und mit dieser das Getriebe bzw. die wesentlichsten Getriebeteile umschließt. Diese
Anordnung hat zur Folge, daß ζ. B. bei Annähme von vier Untersetzungsstufen und der
Annahme, daß die Kraftübertragung von einem Rad zum nächstfolgenden, langsamer laufenden Rad immer durch zwei Räder erfolgt,
die Kraftübertragung von der dritten zur letzten Stufe statt über ein Rad über acht Räder erfolgt. Der hierdurch erzielte
Vorteil ist offensichtlich. Dadurch, daß das letzte langsam laufende Abtrie'bsrad durch
acht Räder angetrieben wird, erfolgt die Kraftübertragung an acht Stellen des Umfanges,
und der notwendige Zahn druck je Eingriffsstelle beträgt daher nur den achten
Teil, so daß in bekannter Weise die Zahnstärken und Zahnbreiten und daher auch das
Zahnkranzgewicht des Abtriebsrades erheblich vermindert werden kann.
Es sind an sich schon Getriebe bekanntgeworden, bei denen der Kraftfluß über mehr
als eine Eingriffsstelle in symmetrischer und
konzentrischer Anordnung erfolgt, z. B. bei Farmangetrieben für den Propellerantrieb
oder bei Differentialgetrieben für Kraftfahrzeuge. Bei diesen Getrieben erfolgt aber
höchstens nur eine einmalige Aufteilung zum Zwecke des Massenausgleiehes oder überhaupt
keine Geschwindigkeitsübersetzung, wie z. B. bei den Differentialgetrieben. Ferner sind
bereits auch Getriebe mit mehreren Stufen xo bekanntgeworden, bei denen innerhalb jeder
Stufe mehrere Zwischenräder symmetrisch und konzentrisch verwendet werden, jedoch
ist die Zahl der Zwischenräder in jeder Stufe gleich, so daß im Gegensatz zur Erfindung
keine ständige, radial nach außen zunehmende Verästelung des Kraftflusses stattfindet. Infolge
dieser Anordnung sind die einzelnen Stufen bei den bekannten Getrieben in
Wellenrichtung gesehen hintereinander angeordnet, so daß der Raumbedarf und das
Gewicht verhältnismäßig sehr groß sind. Bekannt ist es auch bei Kraftverästelung, gleichmäßige
Belastung durch eingeschaltete federnde Elemente zu erzielen. Durch die Anwendung
gemäß der Erfindung des mehrfachen Eingriffs auf mehrstufige Getriebe, insbesondere
auf Stirnradgetriebe hoher übersetzung, und die zweckmäßig zu erfolgende Ausbildung
des letzten Abtriebsrades mit Innenverzahnung ergeben sich außer dem bekannten Vorteil
der günstigen Zahnbelastung noch der weitere wesentliche Vorteil, daß trotz Vergrößerung
der Räderzahl entgegen der herrschenden Ansicht das Gewicht wesentlich vermindert
und ein äußerst raumsparender Aufbau erzielt wird. In der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles wird auf diese Vorteile an den geeigneten
Stellen näher eingegangen werden. Die Gegenstände der Unteransprüche sollen nur in Abhängigkeit von Anspruch 1 geschützt
sein.
In der Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung ist in prinzipieller Darstellung ein vierstufiges
Zahnradgetriebe der bisherigen Ausführungsform dargestellt. Hierbei erfolgt die Kraftübertragung von einer Stufe zur
nächsten immer nur an einem Punkt des Umfanges, und zwar an den Punkten 1, 2, 3
und 4 zwischen den Zahnrädern I und II, III und IV. V und VI, VII und VIII. Das letzte
Abtriebsrad VIII ist als innenverzahntes Zahnrad ausgebildet, um einen besseren Vergleich
mit der in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsform eines Getriebes gemäß der
Erfindung zu erhalten.
In dieser Figur ist ebenfalls ein vierstufiges Getriebe dargestellt. Bei diesem erfolgt gemäß
der Erfindung die Übertragung des Kraftflusses vom Antriebsrad I zur nächstfolgenden
Stufe über drei Räder II. Der Antrieb der nächsten Stufe erfolgt immer über je zwei Räder, so daß das letzte Abtriebsrad
VIII von insgesamt zwölf Rädern VlI angetrieben wird.
Wie aus dieser Figur ersichtlich, müssen infolge der Eigenart der Übertragung zwischen
den einzelnen Stufen sämtliche Zahnräder symmetrisch und konzentrisch um die Achse des Antriebsrades I angeordnet werden.
Bei dieser Anordnung ist es ferner zweckmäßig, für das letzte Abtriebsrad Innenverzahnung
zu wählen, was auch insofern vorteilhaft ist, als der Wirkungsgrad der
Innenverzahnung etwas besser ist als der der Außenverzahnung. Die konzentrische Anordnung
ergibt den Vorteil einer leichteren Lagerausführung und die Zulässigkeit, schwächere Wellendurchmesser zu wählen,
da bei den einzelnen Zahnrädern das Kraft- 8<
> moment nicht an einem Punkt, sondern an mehreren am Umfang verteilten Punkten angreift,
so daß dadurch eine Verminderung der auf jdie Lagerfläche wirkende Kraftkomponente
und damit eine Entlastung der Lager eintritt.
Da das letzte Abtriebsrad von mehreren Zahnrädern angetrieben wird, ist es, damit
der Zahndruck bei sämtlichen Rädern gleich ist, vorteilhaft, in der letzten Stufe federnde
Elemente einzubauen. Infolge des geringen Federungsweges in der letzten Stufe kann
man davon absehen, Spiralfedern o. dgl. anzuwenden, und kann die Wellen der letzten
Zahnräder direkt als Torsionsstäbe ausbilden; hierdurch ergibt sich der weitere Vorteil, daß
das Getriebe außerordentlich weich arbeitet und in der Lage ist, große Belastungsstöße im letzten Abtriebsrad aufzunehmen
und Ungenauigkeiten in der Zahnteilung »00 auszugleichen. Durch diesen Umstand kommt
man auch mit niedrigeren Festigkeitsziffern aus, so daß hierdurch sowie auch infolge der
schwächeren Lagerausbildung und der damit verbundenen schwächeren Ausbildung des '05
Getriebegehäuses eine erhebliche Materialersparnis erzielt wird. Infolge der Unterteilung
in viele kleine Räder wird ferner auch der Einfluß der rotierenden Massen erheblich
herabgesetzt. no
Auf den ersten Blick mag es erscheinen, daß durch die hohe Zahl der einzelnen Räder
das Getriebe verteuert und der Übersetzungswirkungsgrad herabgesetzt wird. Wie jedoch
die Berechnung ergeben hat, ist das Gegenteil »15
der Fall, denn es können nunmehr billige und serienmäßige Zahnräder mit einem kleinen
Modul verwendet werden, die insgesamt billiger sind als die wenigen großen Zahnräder
mit großem Modul, die infolge der großen >*°
Herstellungsgenauigkeit teuer sind. Obwohl der Wirkungsgrad der kleinen Räder etwas
ungünstiger ist als der Wirkungsgrad großer geschliffener Räder, ergibt sich im ganzen
keine Verminderung des Wirkungsgrades gegenüber der bisherigen Ausführungsform, da
der geringe Einfluß der Lagerreibung eine Verbesserung des Wirkungsgrades zur Folge hat.
Außer dieser Ersparnis an Zahnrädergewichten ergibt sich aber noch eine weitere
Gewichtsersparnis, die darin begründet liegt, ίο daß die schwere Abtriebswelle und die beiden
Lager für dieselbe fortfallen und auch das Gehäusegewicht um ein Mehrfaches geringer
ist als bei der bisher üblichen Ausführung. Eine weitere Gewichtsersparnis tritt ferner
dadurch ein, daß meistenteils das eine Innenverzahnung besitzende Abtriebsrad gleich
mit dem Arbeitsgerät konstruktiv verbunden ist, so daß ein weiteres Maschinenelement für
die Kopplung der Antriebswelle mit der Arbeitsmaschine in Fortfall gerät.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, bei der die großen Vorzüge
eines derartigen Getriebes besonders anschaulich in Erscheinung treten, ist in den Fig. 3
bis 5 dargestellt, wobei die Fig. 3 und 4 Außenansichten zeigen, während in der Fig. 5
das Getriebe teilweise im Schnitt dargestellt ist. Hier ist die Aufgabe gestellt, an einem
Maschinenkörper G einen Kurbelhebel K anzubringen, der eine große Verstellwirkung
bei kleinem Kraftweg ausüben und durch einen kleinen Motor angetrieben werden soll.
Bei Verwendung eines Getriebes in der bisherigen Bauweise müßte die die Kurbel K
tragende Welle in zwei kräftigen Lagern gelagert sein, während für die übrigen Teile
des Getriebes und den Motor noch ein besonderes Fundament oder Lagergehäuse vorgesehen
sein müßte. Das Getriebe gemäß der Erfindung bietet die Möglichkeit, die Kurbel /C direkt auf dem Getriebegehäuse zu
lagern, so daß die schwere Welle mit ihrem Abtriebszahnrad entbehrt werden kann. Im
dargestellten Beispiel ist die Anordnung so getroffen, daß ein am Gehäuse angegossener
zylindrischer Stumpf G1 (Fig. 5) gleichzeitig die eine Wand des Getriebegehäuses bildet.
Ferner ist die Kurbellagerung derart ausgebildet, daß die in die Hebellagerung eingebaute
Innenverzahnung gabelartig in zwei Zahnkränze X' und X" aufgeteilt ist.
Im dargestellten Beispiel wird ein fünfstufiges Getriebe verwendet, wobei die Übertragung
vom Antriebsrad I des Motors M zur zweiten Stufe über drei Zahnräder II, von
den Ritzeln III dieser Stufe dagegen zu den nächstfolgenden Stufen immer über zwei
Zahnräder erfolgt, so· daß in der letzten Stufe mit einem Zahnkranz X' oder X" der Kurbei
24 Ritzel IX, insgesamt also 48 Ritzel kämmen.
Die Anordnung und die Vorteile der Bauweise sind aus der Fig. 5 klar ersichtlich.
Der Antriebsmotor M liegt in der Mitte des Getriebes und innerhalb der Kurbelnabe und
ist direkt an die Gehäusewand G1 des Maschinenteiles angeflanscht. Die Wellen der Zahnräder
IV und VI sind einesteils in der Gehäusewand G1, anderenteils in einem ringförmigen
Kranz G3 gelagert, der mittels nicht dargestellter Abstandsnasen an die Gehäusewand
G1 angeschraubt ist. Die »Wellen der drei Zahnräder II sind auf der einen Seite
in der ringförmigen Platte G2 und auf der anderen Seite in einer Deckelabschlußplatte G4
gelagert, die das Getriebe nach außen abschließt und mittels Schrauben S an einem
flanschartigen Kranz des Teiles G- angeschraubt ist. Die Welle W der beiden
Ritzel IX, die die Zahnkränze X' und X" der Kurbel antreiben, sind auf der einen Seite
im Gehäuse G, auf der anderen Seite in der bereits erwähnten Deckplatte G4 gelagert.
Durch die gewählte Anordnung und die Unterteilung des Innenzahnkranzes in zwei
schmalere Zahnkränze X' und X" ergibt sich eine breite Lagerfläche für die Kurbel /C, eine
günstigere Zahndruckverteilung sowie eine lange Welle W, die aus besonderem Federstahl
gefertigt ist und daher einen großen Torsionsschub zuläßt. Der Raum zwischen der Gabel der Kurbel K wird durch einen
zweiteiligen Ring G3 abgedeckt und dient gleichzeitig mit den Rändern R der Teile G
und G4 als Lagerfläche für die beiden Zahnkranznaben der Kurbel.
Das dargestellte Getriebe besitzt ungefähr eine Übersetzung von 4500 : 1. Man kann
deshalb mit einem derartig hochuntersetzten Getriebe Kräfte erzeugen, die sich sonst nur «oo
mit großkalibrigen hydraulischen Pressen oder Schneckengetrieben erzielen lassen.
Dabei ist die Anordnung sehr raumsparend, benötigt keine ausladenden Fundamente und
besitzt gegenüber hydraulischen Einrichtun- <°5 gen, abgesehen von der großen Gewichtsersparnis, noch den großen Vorteil, daß eine
kontinuierliche Umdrehung der Kurbel oder eines aufgesetzten Antriebsrades erzielt wird
und daß der Wirkungsgrad erheblich besser «><>
ist. A-ußer den gewichts- und betriebsmäßigen Vorteilen ist noch zu erwähnen, daß infolge
der hohen Übersetzung schnell laufende kleine Elektromotoren verwendet werden können,
wie überhaupt der elektrische Einzelantrieb i»5
für derartige Getriebe sich ganz besonders vorteilhaft eignet.
Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt; so kann vor allem das Abtriebsrad nur einen einzigen Zahnkranz besitzen,
und die Lagerung der Zwischenräder sowie
des Antriebsmotors kann in anderer Weise erfolgen, z. B. derart, daß der Motor außerhalb
liegt und daß sämtliche Zwischenräder zwischen zwei Wänden des Getriebegehäuses
gelagert sind.
Das Getriebe gemäß der Erfindung eignet sich infolge seines geringen Gewichts in all
den Fällen, in denen die Gewichtsverminderung die ausschlaggebende Rolle spielt und
ίο so kurzhübige Bewegungen hoher Leistung
ausgeführt .werden sollen, so z. B. im Luftschiff- und Flugzeugbau, im Schiffbau zum
Antrieb von Davits, Schottentüren, Rudermaschinen, Pivottrieben, Drehtürmen, Geschützwiegen
u. dgl., im Maschinenbau für Pressen, Backenzerkleinerer u. ä. m.
Claims (4)
- Patentansprüche:ao i. Mehrstufiges Zahnradgetriebe, insbesondere für Kraftübertragungen aus dem Schnellen ins Langsame, wobei die Kraftübertragung vom Antriebsritzel zur nächsten Stufe und von der letzten Stufe zum Abtriebsrad über mehr als ein Zwischenrad (II, IV, VI, VIII) in symmetrischer und konzentrischer Anordnung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die ständige Verästelung des Kraftflusses durch Anordnung mehrerer Zwischenräder auch in einem mehrstufigen Getriebe in sämtlichen Stufen und radial nach außen zunehmend — unter Zwischenschaltung federnder Elemente (W) zur Erzielung gleichmäßiger Belastung — erfolgt, wobei das letzte Abtriebsrad (VIII, X) zweckmäßig Innenverzahnung besitzt und mit dieser das Getriebe (I bis VII) bzw. die Getriebeteile (C2) konzentrisch umschließt.
- 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Elemente (W) zwischen Ritzel und Antriebsrad der letzten Stufe eingeschaltet sind.
- 3. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Ausführung des Getriebes, daß bei Verwendung eines elektrischen Antriebes der Antriebsmotor (M) in an sich bekannter Weise innerhalb des vom Getriebe gebildeten Raumes gelagert ist.
- 4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse mit einer Flachseite (C1) in an sich bekannter Weise an die Haltevorrichtung (Maschinenwand G, Sockel u. dgl.) angeflanscht ist.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES132279D DE705496C (de) | 1938-05-28 | 1938-05-28 | Mehrstufiges Zahnradgetriebe mit Veraestelung des Kraftflusses in Zwischenraedern |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES132279D DE705496C (de) | 1938-05-28 | 1938-05-28 | Mehrstufiges Zahnradgetriebe mit Veraestelung des Kraftflusses in Zwischenraedern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE705496C true DE705496C (de) | 1941-04-30 |
Family
ID=7539026
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES132279D Expired DE705496C (de) | 1938-05-28 | 1938-05-28 | Mehrstufiges Zahnradgetriebe mit Veraestelung des Kraftflusses in Zwischenraedern |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE705496C (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1089608B (de) * | 1956-10-04 | 1960-09-22 | Schleicher Relaisbau K G | Zahnradgetriebe mit zentraler Anordnung der Antriebswelle |
DE2707699A1 (de) * | 1977-02-23 | 1978-08-24 | Thyssen Industrie | Getriebe mit veraenderbarer uebersetzung |
-
1938
- 1938-05-28 DE DES132279D patent/DE705496C/de not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1089608B (de) * | 1956-10-04 | 1960-09-22 | Schleicher Relaisbau K G | Zahnradgetriebe mit zentraler Anordnung der Antriebswelle |
DE2707699A1 (de) * | 1977-02-23 | 1978-08-24 | Thyssen Industrie | Getriebe mit veraenderbarer uebersetzung |
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