DE7128323U - Schneckenwendegetriebe - Google Patents

Description

Pfaff Haushaltmaschinen GmbH, Karlsruhe-Durlach

Schneckenwendegetriebe

Die Neuerung betrifft ein Sehneckenwendegetriebe, bei dem von einer umsteuerbaren Antriebswelle aus über ein drehrichtungsabhängig schaltendes, auf einer Achse verschiebbar gelagertes Kupplungsmittelteil das eine oder andere von zwei stirnseitig mit Kupplungsmitnehmern versehenen Abtriebsrädern angetrieben wird.

Zum selbsttätigen Verschieben eines drehrichtungsabhängig schaltenden Kupplungsmittelteiles ist es bekannt, für das von einer Schnecke angetriebene Kupplungsmittelteil eine Schrägverzahnung zu wählen, bei der je nach Drehrichtung der die Schnecke tragenden Antriebswelle ein in die eine oder andere Richtung wirkender Axialschub auftritt, wodurch das Kupplungsmittelteil drehrichtungsabhängig in Kupplungseingriff mit im Abstand voneinander angeordneten anzutreibenden Maschinenteilen axial verschoben wird.

Der große Vorzug einer derartigen Einrichtung besteht darin, daß eine große Untersetzung in einer Stufe möglich ist und zum Schalten des beweglichen Kupplungsmittelteiles keinerlei mechanische Schaltgestänge oder sonstige zusätzliche Vorrichtungen benötigt werden, sondern je nach gewünschtem Schaltzustand lediglich die

Drehrichtujig der antreibenden Schnecke entsprechend gewählt zu werden braucht. Ferner sind der geräuscharme Lauf und der wirtschaftliche einfache Aufbau einer solchen Einrichtung allgemein anerkannte Vorteile.

Bei Belastungsversuchen hat sich aber gezeigt, daß beim Übertragen höherer Drehmomente dieses lediglich mit Punktberührung arbeitende Getriebe durch Rollen im Wälzpunkt zu "Grübchenbildung" neigt und dadurch sehr hohem Verschleiß unterliegt, wodurch die Lebensdauer eines solchen Getriebes nur sehr begrenzt ist.

Der Erfindung liegt zur Vermeidung der erwähnten Nachteile die Aufgabe zugrunde, die Eingriffs- bzw. Berührungsverhältnisse zwischen dem antreibenden und dem zu schaltenden angetriebenen Teil eines Schneckenwendegetriebes so zu verbessern, daß der Verschleiß herabgesetzt und die Übertragung größerei- Drehmomente ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine auf der Antriebswelle befestigte Schnecke mit dem stirnseitig Kupplungsmitnehmer für die Abtriebsräder aufweisenden Kupplungsmittelteil in Eingriff steht, welches zwischen den zu schaltenden Abtriebsrädern angeordnet ist und eine Schneckenradverzahnung aufweist, die bei voller Zahnlückentiefe unter Beibehaltung des Schneckensteigungswinkels in Achsrichtung des Kupplungsmittelteiles um dessen Verschiebeweg zwischen den Abtriebsrädern verlängert ist.

Durch die zur Lösung vorgeschlagenen Maßnahmen ist es bei einem Schneckenwendegetriebe mit einem selbsttätig drehrichtungsabhängig schaltenden, zwischen zwei im Abstand voneinander gelegenen Kuppelsteilungen verschiebbaren Kupplungsmittelteil erstmals möglich, ein iu den Betriebskuppelstellungen weitgehend die vorteilhaften Eingriffsverfeältnisse eines Schneckengetriebes aufweisendes Getriebe zu verwenden, bei dem die zusammen-

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■wirkenden Zahnflanken Linienberührung - gegenüber Punktberührung i bei einem aus Schnecke und Schrägzahnrad bestehenden Getriebe haben und das daher bei im wesentlichen gleichen Abmessungen höher belastbar als das bekannte Getriebe ist und geringerem Verschleiß unterliegt.

Durch die Verlängerung der Schneckenradverzahnung um den Verschiebeweg des Kupplungsmittelteiles wird praktisch die normale Schneckenradverzahnung geteilt, so daß in den beiden Kuppelstellungen des Kupplungsmittelteiles die Schnecke mit jeweils einer Hälfte der Schneckenradverzahnung in Eingriff ist. Da der Zahnkranz eines Schneckenrades aus fertigungstechnischen Gründen an beiden Teilen üblicherweise meist unter einem Winkel von 45 bis zum Fußkreis der Schneckenradverzahnung angefast ist, geht der in die Anfasung fallende Bereich der Verzahnung als Eingriffsbereich verloren. Um bei der oben srvHhntsn Teilung der Schneckenradverzahnung gegenüber der allgemein verwendeten Ausführung den tragenden Plankenbereich zu vergrößern, läuft nach einem weiteren neuerungsgemäßen Vorschlag die Schneckenradverzahnung im wesentlichen im zylindrischen Bereich des Kupplungsmittelteiles aus. Dadurch wird neben dem in die Anfasung fallenden Bereich der Verzahnung auch noch ein weiteres, auf dem Teilkreis der Verzahnung liegendes Flankenstück als tragende Flanke gewonnen.

Um den bei Schneckengetrieben auftretenden Axialschub ohne Störungen und unabhängig von unterschiedlicher Lagerreibung voll wirksam werden zu lassen und um die Fertigungstoleranzen in vertretbaren Grenzen halten zu können, ist es zweckmäßig, einen in einer Nut der Lagerachse angeordneten und gegen Drehung gesicherten Federring als Bremse für das Kupplungsmittelteil vorzusehen.

Die Neuerung ist nachstehend anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

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Es zeigen:

Fig« 1 eine Ansicht des Schnecken/Wendegetriebes mit geschnitten dargestelltem Kupplungsmittelteil und teilweise geschnitten dargestellten Abtriebsrädern ,

Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung des mit der antreibenden Schnecke in Eingriff befindlichen Kupplungsmxttelteiles.

Das als Ausführungsbeispiel dargestellte Schneckenwendegetriebe ist auf einer gehäusefesten Achse 1 angeordnet, welche ein im Durchmesser größeres Teilstück 2 aufweist. Das Getriebe besteht aus zwei im Abstand voneinander angeordneten, mit Naben 3» ^ versehenen Abtriebszahnrädern 5, 6, die auf der Achse l drehbar gelagert sind und deren Arbeitsstellung auf der Achse i durch die Schulterflächen 7, 8 τπ\ά je einem auf der Achse 1 befestigten Anlaufring 9, 10 festgelegt ist. Die Naben 3, 4 sind an der den Schulterflächen 7 bzw. 8 zugewandten Seite der Abtriebszahnräder 5, 6 angeordnet. An ihren Stxrnseiten sind Kuppelmittel in Form von lediglich in einer Drehrichtung, jedoch entgegengesetzt zueinander gerichtete Verzahnungen 11, 12 ausgebildet. Die Zähne der Verzahnungen 11 und 12 können hinterschnitten sein, um sowohl den Einkuppelvorgang als auch den Entkuppelvorgang zu unterstützen und ein Versetzen des Kupplungsmittelteiles 13 aus seinen Kuppelstellungen zu verhindern, welches zwischen den beiden Abtriebsrädern 5, 6 frei drehbar und in zwei Kuppelstellungen axial verschiebbar auf dem Teilstück 2 angeordnet ist und an dessen beiden Stirnseiten den stirnseitigen Verzahnungen 11, 12 der Abtriebszahrjräder 5, 6 entsprechende Segenverzahnungen lk, 15 ausgebildet sind. In der einen Kuppelstellung ist die Verzahnung Ik des Kupplungsmittelteiles 13 ίτι Kupplungseingriff mit der Verzahnung 11 des Abtriebszahnrades 5, während in der anderen Kuppelstellung die Verzahnung 15 des Kupplungsmittelteiles 13 mit

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der Verzahnung 12 des Abtriebs Zahnrades 6 in Kupplungseingriff ist«

Das Kupplungsittittelteil 13 "weist neuerungsgemäß eine Sonderverzahnung S für eine auf einer Antriebswelle l6 (beispielsweise auf der Welle eines umsteuerbaren Elektromotors) befestigte Schnecke 17 auf. Die Schnecke 17 kann ein- oder mehrgängig sein· Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine dreigängige Schnecke dargestellt* Dementsprechend muß dann auch die Verzahnung des mit der Schnecke 17 in Eingriff stehenden Kupplungsmitteltoiles 13 ausgeführt sein.

Die Sonderverzahnung des Kupplungsmittelteile3 13 wird auf einer Universal-Wälzfräsmaschine mit einem in den Wälzgetriebezug eingebauten Differential unter Verwendung eines Schneckenradwälzfräsers nach dem sogenannten Radialwälzfräsverfahren in der Weise hergestellt, daß der Schneckenradwüli&f raser mit ssinssr Mitte tangential so an dem Umfang des Kupplungsmittelteiles angesetzt wird, daß sie an dem zu verzahnenden Kupplungsmittelteil 13 anliegt und eine durch die Fräserlängsachse gehende Ebene bei einer seitlichen Stellung des Kupplungsmittelteiles 13 auf der Achse 1, die dessen einer Kuppelstelxung entspricht, mit der Mittelebene (Rotationsebene I) der zu Beginn des Verzahnungsvorganges zunächst herzustellenden normalen Schneckenradverzahnung des Kupplungsmittelteiles 13 Zusanrs^uifällt.

Im Verlauf der Herstellung der Veraahnung wird der Schneckenradwälzfräser parallel zu sich selbst radial bis auf don Betriebsachsabstand, d.h. auf volle Zahnlückentiefe der Verzahnung S des Kupplungsmittelteiles 13 vorgeschoben bzw. gegebenenfalls umgekehrt das Kupplungsmittelteil 13 an den Fräser herangeführt und dabei am Kupplungsmittelteil 13 zunächst eine normale Schneckenradverzahnung erzeugt. Wem? die volle Zahnlückentiefe erreicht ist, wird über eine Schaltanordnung der Maschine

der Radialvox-schub unterbrochen und das Werkstück führt zum Freischneiden der Schneckenradverzahnung eine volle Umdrehung aus.

Unmittelbar nachdem das Kupplungsmittelteil eine volle Umdrehung ausgeführt hat, wird dem Kupplungsmittelteil durch Einschalten der an der Maschine vorhandenen Vorschubeinrichtung zur Durchführung des weiteren Verzahnungsvorganges nach dem Abwälzfräsverfahren eine Axialbewegung erteilt, die zur Korrektur des Steigungswinkels über das in den Wälzgetriebezug eingebaute Differential durch eine Tangentialbewegung überlagert wird. Die Größe der tangentialen Korrekturbewegung ist das Produkt aus axialem Verschiebeweg und dem Tangens des Schneckensteigungswinkels.

Auf diese Weise wird die Schneckenradverzahnung bei voller Zahnlückentiefe unter Beibehaltung des Schneckensteigungswinkels in Achsrichtung des Kupplungsmittelteiles 13 um den Verschiebeweg Y zwischen seinen beiden Kuppelstellungen verlängert.

Sobald eine der zweiten Kuppelstellung entsprechende seitliche Stellung des Kupplungsmittelteiles 13 in Bezug auf den Schneckenradwälzfräser erreicht (Rotationsebene II), das Kupplungsmittelteil 13 also axial um den Verschiebeweg Y verschoben ist und dabei eine Korrekturdrehbewegung ausgeführt hat, werden Werkstück und Werkzeug radial voneinander entfernt und sodann in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt. Auf diese Weise ergibt sich als Verzahnung für das Kupplungsmittelteil 13 eine um ein "zylindrisches" Mittelstück axial versetzte Schneckenradverzahnung mit zwei Rotationsebenen (I und II).

Die Lage der Sonderverzahnung S wird in bezug auf die Länge des Kupplungsmittelteiles 13 so gewählt, daß die Sehneckenradverzahnung innerhalb des zylindrischen Bereiches des Kupplungsmittelteiles 13 ausläuft, um auch den bei allgemein verwendeten Schnekkenrädern in die Anfasung fallenden Bereich der Verzahnung als tragende Flanke zur Verfügung zu haben.

Das Teilstück 2 der Achse 1 weist eine Umfangsnut l8 auf, in der eine als quergeschlitzter (21) Federring 19 ausgebildete Bremse für das Kupplungsmittelteil 13 aufgenommen ist, Mittels eines in das Teilstüek 2 eingepreßten Stiftes 20, der durch den Querschlitz 21 des Federringes 19 gefu*.*-t ist, wird der Federring gegen Drehung gesichert. Die Anordnung dieser Bremse dient dazu, auf das Kupplungsmittelteil 13 ein vom Lagerspiel zw/ sehen dem Teilstüek 2 der Achse 1 und der Bohrung des Kupplungsmittelteiles 13 unabhängiges, gleichmäßiges Reibmoment auszuüben, durch das bei Last- und Richtungsänderung ein Vor- und Nachlauf des Kupplungsmittelteiles 13 sowie ein verzögertes Ansprechen und ein unkontrolliertes axiales Verschieben des Kupplungsmivtelteilec 13 verhindert vird.

Die Bremse setzt dem Rupplungsmittelteil 13 gerade soviel Widerstand entgegen, daß der vom Schneckensteigungswinkel abhängige, beim Umlauf der Schnecke 17 auf das Kupplungsmittelteil wirkende Axialschub ohne Verzögerung voll zur Wirkung kommt.

Ausgehend von der in Fig. l dargestellten Stellung, in der die Verzahnung I^ des Kupplungsmittelteiles 13 mit der Verzahnung des Abtriebszahnrades 5 in Eingriff steht, das Kupplungsmittelteil 13 sich also in der einen Kupplungsstellung befindet, arbeitet das Getriebe wie folgt:

Beim Umlauf der auf der Welle l6 befestigten Schnecke 17 in. Richtung des Pfeiles V, Fig. I₁ wird über das Kupplungsmittelteil 13 und die Verzahnungen It, 11 das Abtriebszahnrad 5 angetrieben. Vom Abtriebszahnrad 5 aus kann die Drehbewegung in einen ersten Getriebezug einer Maschine eingeleitet werden. Da in dieser Kuppe1stellung die Rotationsebene I der Schneckenradverzahnung des Kupplungsmittelteiles 13 mit der Drehachse der Schnecke 17 zusammenfällt, besteht im Eingriffsbereich voi. Schnecke 17 und Kupplungsmittelteil 13 Linienberührung, wodurch der Verschleiß wesentlich geringer als bei Punktberührung ist und bei gleichen Abmessungen höhere Drehmomente übertragen werden können. Um die Drehung des Abtriebszahnrades 5 zu unterbrechen und die von der Schnecke 17 abgenommene Bewegung in einen

zweiten Getriebezug einer Maschine einzuleiten, braucht lediglich die Drehrichtung der die Schnecke 17 tragenden Welle l6 umgekehrt zu werden.

Beim Umlauf der Schnecke 17 in Richtung des Pfeiles R wird das Kupplungsmittelteil 13 infolge des aufgrund der Steigung der Verzahnung von Schnecke 17 und Kupplungsmittelteil 13 auftretenden, zum Abtriebszahnrad 6 hin gerichteten Axialschubes zum Abtriebszahnrad 6 hin axial um den Verschiebeweg Y verschoben, wobei zunächst die Stirnverzahnung I^ und die Verzahnung 11 des Abtriebszahnrades 5 außer Eingriff kommen und dann die Stirnverzahnung 15 des Kupplungsmittelteiles 13 in Kupplungseingriff mit der Verzahnung 12 des AbtriebsZahnrades 6 gelangt, so daß nunmehr dieses Zahnrad angetrieben wird, von dem aus ein weiterer Getriebezug angetrieben werden kann. Der Kupplungs- und Entkupplungsvorgang wird durch die Ausbildung der Zähne der Stirnverzahnungen 11, 12 und l4, 15 als hinterschnittene Zähne mit abgeschrägtem Zahnrücken unterstützt. Vor Beginn und während der Axialverschiebung des Kupplungsraittelteiles 13 ist durch die Anordnving des Federringes 19 auf der Lagerachse des Kupplungsmittelteiles 13 dafür Sorge getragen, daß der beim Umlauf der Schnecke 17 durch die Steigung der Verzahnung von Schnecke und Kupplungsmittelteil 13 auftretende Axialschub - von unterschiedlicher Lagerreibung weitgehend unabhängig - unverzögert voll zur Wirkung kommt.

Das Schneckenwendegetriebe ist überall dort vorteilhaft einsetzbar, wo zwei getrennte Getriebezüge an von außen nicht oder schwer zugänglichen Stellen einer Maschine, an der die Verwendung eines Schaltgestänges nicht möglich ist, wechselweise über ein zentrales Schaltelement selbsttätig drehrichtungsabhängig geschaltet werden sollen.

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Claims (3)

Schutzansprüche

1. Schneckenwendegetriebe, bei dem von einer umsteuerbaren Antriebswelle aus über ein drehrichtungsabhängig schaltendes, auf einer Achse verschiebbar gelagertes Kupplungsmittelteil das eine oder andere von zwei stirnseitig mit Kupplungsmitnehmern versehenen Abtriebsrädern angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf der Antriebswelle (l6> befestigte Schnecke (l7) mit dem stirnseitig Kupplungsraitnehirier

(ΐΛ, 15) für die Abtriebsräder (5i 6) aufweisenden Kupplungsmittelteil (13) in Eingriff steht, welches zwischen
den zu schaltenden Abtriebsrädern (5, 6) angeordnet ist und eine Schnee! enradverzahnung (S) aufweist, die bei voller
Zahnlückentiefe unter Beibehaltung des Schneckensteigungswinkels in Achsrichtung des Kupplungsmittelteiles (13) vib
dessen Verschiebeweg (Y) zwischen den Abtriebsrädern (5, 6) verlängert ist.

2. Schneckenwendegetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenradverzahnung (S) im wesentlichen innerhalb des zylindrischen Bereiches des Kupplungsmittelteiles (13) ausläuft.

3. Schneckenwendegetriebe nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen in einer Nut (l8) der Achse (l, 2) angeordneten und gegen Drehung gesicherten Federring (19) als Bremse für das Kupplungsmittelteil (13)·

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