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Zahnradgetriebe zwischen Fahrmotor und Treibachse bzw. einer sie umschließenden
Hohlwelle, beispielsweise für elektrische Lokomotiven
Zahnrad. das sogenannte Großrad, einreifen zti lassest. Bei dieser Anordnung ist
aber die iin II<iclistfall auf die einzelne Treibachse übertragbare Leistung,
wie ini folgernden gezeigt \\-erden soll, auf hArte begrenzt, die «-esentlich
unter dein liegen, \vas heute wünschenswert wäre. Eine Erli<iliung der auf die
Treibachse übertragenen Leistung erfordert nicht nur die entsprechende Vergrößerung
der Motorleistung, sondern auch eine Verstärkung des Zahntriebes. Diese beiden Forderungen
widersprechen jedoch einander, und deshalb ist eine Erhi>ltun- <les- Treibachsetileistung
bei der iibliclieti (ietrielxatiorchmng über eine ge\dsse Grenze hinaus nicht sn
iiglicli. Durch die Erfindung wird ein Zahnrad-etrielx@ für cIeti \-orliegesiden
Zweck geschaffen,
(las eine wesentliche Steigerung der Treibachsenleistung
gestattet.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung sollen zunächst die Leistungsverhältnisse
geschildert werden, wie sie bei der bisher üblichen Getriel>eanordming vorliegen.
Eine solche Anordnung ist scheinatisch in Fig. i der Zeichnung dargestellt. Darin
bedeutet t den äußeren Umkreis des Motorgehäuses, 2 den Teilkreis des auf der llotorw-elle
sitzenden Ritzels und 3 den Teilkreis des mit dem Ritze' 2 im Eingriff stehenden
Großrades. .
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Das Großrad möge auf einer Hohlwelle 5 befestigt seift, die beweglich
mit der Treibachse 6 und damit niit (lern Triebrad :M gekuppelt ist.
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Man erkennt ohne weiteres, daß der höchstzulässige Teilkreisdurchmesser
des Großrades 3 wegen der notwendigen Bodenfreiheit ein gewisses Maß zurr Triebraddurchmesser
nicht überschreiten darf. Dabei liegt 1>e1 gegebenem Triebraddurchniesser bereits
die an der Verzahnung auftretende Umfangskraft fest. Die für die Verzahnung zulässige
Umfangskraft ist der Zahnbreite uiid der Zahnteilung proportional. Eine Steigerung
der zulässigen Umfangskraft könnte demnach durch Vergrößerung der Zahnbreite erreicht
werden. Da aber die Zahnräder 11n(1 der Motor zwischen den Triebrädern mit ihrer
fest gegebenen Spurweite untergebracht werden müssen, könnte die Zahnbreite nur
auf Kosten der l)'atilänge des 'Motors nennenswert vergrößert werden. blas würde
aber eine Heral>LSetzun:g der Motorleistung bedingen, so (laß hierdurch nichts gewonnen
würde.
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Es bleibt also für die Vergrößerung der Umfaligskraft und damit derTreibachsenleistutignureine
l'-rliöliting der Zahnteilung übrig. Gleichzeitig muß aber auch (lie Leistung des
:Motors. entsprechend gesteigert werden, was bei der gegebenen. Motorlänge entweder
durch Vergrößerung des Motordurclitnessers oder der 'Motordrehzahl erfolgen könnte.
Eine nennenswerte Durchmesservergrößerung ist jedoch nicht möglich, da der Ritzeldurchmesser
nur einen geringen Einfluß auf den Abstand der Motorwelle von der Treibachse hat
und bei dieser \'ergrößerutig des Ritzels ja die Vbersetzung des Zahirtriebes verkleinert,
die Drehzahl des Motors also herabgesetzt werden würde. Gerade eine Erhöhung der
Motordrehzahl ist aller nach dem vorstehend Gesagten die einzige 'löglichkeit, die
Nfotorleistung zu erhöhen. EineI:rhöhung derTreibaclisenleistungläuft also auf die
Forderung Hinaus, bei Vergrößerung der Zahnteilung auch das Vbersetzungsverhä ltnis
zu vergrößern, d. h. dem Ritze' 1>e1 gegebenem Großraddurchinesser einen kleineren
Durchines,ser zu geben. :Mich dieser Weg ist nicht beschreitbar. weil mit Rücksicht
auf einen genügend langen Eingriffsweg der Verzahnung die Zähnezahl des Ritzels
einen he
stimmten Wert nicht unterschreiten darf. Eine Verg 'i1.3,ei-tiii,r
der Zahnteilung Nvürde also zwar eine r( Erliöliung der zulässigen Umfangskraft
bedeuten, zugleich aber eine Herabsetzung der Motordrehzahl und damit der Motorleistung
zur Folge haben.
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13e1 (lern heute in Drehgestellen meist gebräuchlichem Triebraddurchmesser
von 1250 111111 ergibt sich der größtmögliche Teilkreisdurclitnesser für
das Großrad zu 942 mm. Ein befriedigendes Zusammenarbeiten zwischen Ritze' und Großrad
verlangt eine Eingriffsdauer, die mindestens i,1 Zahnteilung entspricht. Wie schon
gesagt, hängt bei gegebenem Lbersetzungsverhältniis die Eingriffsdauer von der "Zähnezahl
des Ritzels ab. Das lTl>ersetzungsverhälttilis liegt meist zwischen t : 3 und t
: 3,695. Dem liöh@eren Vbersetzun;gsverhältnis entspricht dabei ein Ritzeldurchmesser
voll 255 mm. Die erforderliche Eingriffsdauer ist dabei nur erreichbar, wenn das
Ritze' mindestens 23 Zähne besitzt. Damit ergibt sich die größte anwendbare "Zahnteilung,
(nie dein .Modal i i entspricht. Der Achsabstand zwischen Troibachse und Motorwelle
ist 1>e1 den geschilderten Verliältn@isseti auf etwa 598 intn festgelegt.
Ist derTreibachsendurchniesser t95nini und der-\ußendurchmesser der Hohlwelle
200 111m, so bleibt als Höchstmaß für den Unikreis des ?\lotorgeliätises
ein Betrag von etwa goo min. Man kann den letzteren Wert zwar noch dadurch e@rliölieii,
daß man das Motorgehäuse in l'reil>achstiälie ausspart. Diese Aussparung ist aber
auch begrenzt, und es verbietet sich daher schon bei diesen Verhältnissen die An-Nvendung
einer Hohlwelle.
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Die Erfindung überwindet die genannten Schwierigkeiten, die bisher
der Erhöhung der '1'reiliaclisetileistung entgegenstanden, dadurch, daß zwischen
(lern auf der Treibachse bzw. (lei- Hohlwelle befestigten Großrad und dem auf der
Motorwelle befestigten Ritze' zwei Zwis,chenzahnt-ä(lei- ni,it gegeneinander versetztem
Achsen derart angeordnet sind, daß jedes von ihnen sowohl mit denn Ritze' als auch
mit dem Großrad im Eingriff steht.
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Man könnte zunächst annehmen. daß (las angestrebteZiel der Leistungsvergrößerung
bereits durch Verw-eti@dting nur eines Zwischenzahnrades erreicht werden könnte.
Eine solche Anordnung ist in Fig. 2 schematisch dargestellt, in der für gleiche
Teile die gleichen Bezeichnungen wie in Fig. i benutzt sind und mit 7 bzW. 7' Zwischenzahrräder
verschiedener Größen bezeichnet sind, von denen jedoch voraussetzungsgeniäß nur
das eine oder das andere vorhandeiii sein soll. Aus Fig. 2 ist ohne weiteres ersichtlich,
daß ein Zwischenzahnrad 7 von etwa dem gleichenDurchmesser, wie ihn das Großrad
3 besitzt, aus Gründen der Rauinbeschrärikurrg nicht irr Betracht kommt. Man müßte
sich also auf ein Zwischenzahnrad beschränken, das, wie durch 7' angedeutet, itn
Durchmesser kleiner ist als das Großrad 3. Um jetzt aber noch eine befriedigende
Eingriffs-(lauer zwischen Ritze' 2 1111d zwischen Zahnrad 7' zu gewährleisten, miißte
die Zähnezahl des Ritzels 2 größer gewählt werden, als es 1>e1 direktem Eingriff
zwischen dem Ritze' und dem größeren Großrad 3 der Fall wäre. Die Zahnteilung müßte
also noch kleiner gemacht werden, als sie es 1>e1 einer Anordnung entsprechend Fig.
i schon ist. Das bedeutet aller eitre Verminderung (let- übertragbaren Leistung
statt einer Erhöhung.
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Der gewünschte Erfolg wird erst darin erreicht. wenn gemäß der I?t-findung
zwei Zw isclietizalinräder vorgesehen werden, deren Durchnies#er darin ohne
baren Leistung, wobei der Vorteil, daß der Motordurchmesser wesentlich größer gewählt
werden kamt, ebenfalls erhalten bleibt.
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Ein dritter Weg für die 13ernessung ergibt sich, wenn matt bei der
Walil der Verzahnung von der \or-in\-erzaltrititig abweicht; dann kann mau nämlich
unter Beibehaltung einer erhöhten Zällliezalil des Ritzels eine kleinere Teilung
anwenden und somit e-iii größeres L'bersetzungsverhältnis erhalten, wenn man dafür
die Festigkeit der Zähne dadurch steigert, claß man die Zahnhöhe so weit verringert,
daß beide 1?ingritisstellen zusammengenommen gerade noch eiheil kontinuierlichen
Eingriff ergeben. 13e1 den bereits erwiiliiiteii zweiten und dritten Wegen überträgt
hold das eitle, bald das andere Zwischenrad die vi]Ilel_cistung, cla die Eingriffsdauer
kleiner als i ist.
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Das Großrad wird finit der Treibachse bzw. der lluhlwelle zweckmäßig
drehelastisch verbunden. Hierdurch \\-ird zweierlei erreicht. Erstens wird heim
Spriingen der Treibachse, d. lt. hei einem schnellen von Gleisunebenheiten, der
Motorwelle keine Zusatzd'freliltewegung mehr aufgezwungeih Z\\(!iteiis gestattet
die Dreliclastizität, daß der 1@t»nnititatur imAuge-nblickeines Aufkonimenseines
1)i-eliinuiiicirtes ins Motoranker sich sofort etwas drelren kann, olitie claß sich
die Treibachse :elbfit mitdreht. Das ve-rntindert die Gefahr etwaiger \'erbreimungetl
Gier Kommutatoroberfläche ins Augenblick des Anfahrens.
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13e1 cleii in Frage koinnienden Abniessurigen liegt die \lotoi-iiiitte
so wenig höher als die Treibachsmitte, dali leint vertikalen Federn des Lokoniotivgestells
gegenüber der Tre:ibaclise die Pendelder Zentrale des Getriebes stur sehr klein
werden und im llitt@elpunkt des Grol.irades fast nur in senkrechter Richtung verlaufen.
Isst eine Hohlwelle vorhanden, so kann inan daher deal Motor iin 1)religestell fest
einbauen und die geringe Iloi-izontalkc» nponeltte der Großradbewegung iii die Federung
zN@ isclicii Hohlwelle und Trcil>aclise legen. Mai] gelangt damit zti einem fest
gnelagerteti Gestellinutor, der sich sticht inehr nach der Art des Tatzlagerinotors
auf die Treibachse abzustützen braucht und der daher weitere laufteclinisclie \-orzüge
in bezog auf und Schonung der Lager und des C)1>Erl]aues aufweisen wird.
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-,Man kaiirr auch das ganze Getriebe mit im Gestell fest einhatieii.
Daturi maß <Las Großrad dreh-, radial-und asialelastisch oder nach Art eines
Kugelgelenkes mit der @reil>aclise gekuppelt werden. Bei den Hohlwelleilabniessuligen,
wie sie sich jetzt lrei Ausfiitlrung des Getriebes nach der Erfindmig ausfi.ihreii
lassen, gelingt es ohne Schwierigkeiten, dies Beweglichkeit herzustellen, indem
man eine Hohlwelle, z. 13. aus lllech geschweißt, ain einen Ende mit einer ixtet
niehi-eren zwischen zur Welk, koaxialen ZvliiiderH:icheti liebenden Guinmiritigschicht
ans Großrad, a111 anderen I,ti,de mit eitler ebensolcheil a111 "hreihracl altschlieLit.
Die, I-lohlwelle pendelt dat111 ill ihren \nschlul.istellen infolge der Schubelastizität
<Iei-Gum@@isc@ichte@ wie in Kugelgeleirketi. Sie das Dreliniornent drehelastisch
elmifalls durch Tallgelrtialsclitili in der Gutniitischicht. Sie erlaubt
aber
infolge der axialen Schubelastizität dieser Schichten leichtes axiales Verschieben
zwischen Hohlwelle bzw. Großrad und Treibachse, so daß die axialen Schläge, die
vom Anlaufen der Spurkränze herrühren und die bisher etwa bis zu 5 Tonnen betragen,
vom Triebwerk und natürlich erst recht vom Motor ferngehalten werden.
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Das nicht abgefederte Gewicht beschränkt sich darnit auf der Getriebeseite
auf das Treibrad selbst finit seinem Wellenanteil, auf der anderen Seite auf Gien
gleichen Betrag, vermehrt um den geringen Artteil, der vorn Gewicht des Gunimiringeinl>aues
und einem Teil der Hohlwelle herrührt. Er beschränkt sich daher praktisch auf die
Laufachse und deren Lagerung selbst und hat damit den überhaupt kleinsteil erreichbaren
Wert.
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Wenii es itn Hinblick auf den Einbau wünschenswert erscheint, kann
man die Ringe, in die die Guminischich-t einvulkanisiert ist, auch in Sektoren auflösen.
Die Sektoren kann man auch durch ebene Anordnungen ersetzen, wie man überhaupt die
Federungselemente auch anders ausbilden kann. Zum Beispiel kann matt die Ringe auch
nach Fig. 4 aufschneiden, um sie ohne Demontage der Räder über die Welle führen
zu können. Dann wird es für die Festigkeit zweckmäßig sein, die Gummischicht an
den Enden zugespitzt anlaufen zu lassen, wie in Fig. 5 dargestellt.
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Der hier dargestellte Antrieb gestattet die Ausnutzung aller Vorzüge,
die andere zur Leistuligssteigerung von elektrischen Lokomotiven. bisher entworfene
Konstruktionen erwarten lassen, ohne mit deren getriebetechnischen Umständlichkeiten,
etwa einem teuren vielteiligen Planetengetriebe mit Innenverzalin.ung, belastet
zu sein.
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Während bei den bisherigen Getrieben zwei Zwischenräder vorgesehen
sind, kann man zur weiteren Erhöhung der Leistung noch ein drittes Zwischenrad mit
Innenverzahnung vorsehen, das einerseits mit dein Ritze], andererseits mit dem Großrad
ini Einriff stellt.
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Ein sclieniatisches Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 6.
]Lit 3 ist wieder das Großrad, tn.it 2 das Ritze] und niit 8 und 9 sind die beiden
Zwischenzahnräder bezeichnet. Gemäß der Erfindung ist ein weiteres Zahnrad io vorgesehen,
das eine Innenverzahnung besitzt und nlit dem Ritze] einerseits und andererseits
mit dem Großrad im Eingriff steht.
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Gellt die Welle 5 des Großrades 3 nicht durch das "Zahnrad io hindurch,
so kann tnan, wie in Fig. 7 dargestellt, das Zahnrad io mittels einer zentrischen
Nahe i i lagern. Gebt jedoch die Großradwelle 5 durch das Zahnrad lo hindurch, so
kamt man den Zapfen 12 des Zahnradfies io als Hohlzapfen, ausbilden, wie in Fig.
8 dargestellt. Man kann aber auch das Zahnrad lo lediglich als Radkranz ausführen
uird in einem Rollenlager 13 mit iin Raum festen oder umlaufenden Rollen lagern,
wie in Fig. 9 schematisch dargestellt.
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Das Getriebe hat infolge der drei tragenden Zahnflanken die dreifache
Leistung gegenüber einem praktisch gleich großen einfachen. Vergrößert man die Eingriffsdauer
einer Eingriffsstelle auf das i,4fache der Zahnteilung, dann halten die drei Eingriffsstellen
zusammen bei geeigneter Wahl der Zähnezahlen eine gesamte Eingriffsdauer von 4,2
der Zahnteilung, d. 1i. es sind stets vier Zähne gleichzeitig im Eingriff. Die Leistung
ist dann gegenüber dein gewöhnlichen Getriebe sogar vervierfacht.
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Wie bereits erwähnt, kann das Getriebe gemäß der Erfindung nicht mir
bei elektrischen Triebfahrzeugen angewendet werden, sondern bei allen Antrieben,
wo der Ratitnlrcctarf nicht zu groß sein darf, z. B. bei Schiffsantrieben oder bei
l lel>ezeugen.
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Das Zwei- bzw. I)reiradgetriel>e gemäß der Erfindung kann seine @ttffrabe,
weint die Eingriffs-(lauer an jeder Eingriffsstelle größer als eine Zahnte ilung
isst, nur vollkommen erfüllen, weint die Radmitten genau an, den richtigen Stellen
liegen und die Verzahnungen gänzlich fehlerfrei sind. Montagefehler bewirken Iren
dem @weira<l@getrielx ungleiche Aufteilung dir Kraftülrertragung auf die beiden
Ritzeleingriffsstel'len bis zur völligen Unbeteiligung einer von beiden.. Das gleiche
gilt von Fehlern in der Verzahnung. Beide Almeichungen können zwar beschränkt durch
die elastische Nachgiebigkeit der Werkstoffe und durch die in den `'erzalniutigen
und Lagerstellen vorhandenen Schmierschichten in ihrer ungünstigen Wirkung abgeschwächt
werden, es hängt jedoch sehr von der Größe der auszugleichenden Fehler ab, wieweit
dieser Ausgleich gelingt. Um auch bei großen Fehlern in der Verzahnung oder in der
Montage oder beiden den gewünschten Ausgleich herbeizuführen, katini inan gemäß
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Ritze] in der Getriebeebene beweglich
anordnen. Bei einer Anordnung, bei welcher die Eingriffsstellen am Ritze] einander
diametral gegenüberliegen, kann man das Ritze] frei beweglich in der Getriebeebene
machen. Bei Anordnungen, bei denen die Eingriffsstellen inch,t dliametral gegenüberliegen,
muß man durch besondere Mittel dafür sorgen, daß das Ritze] nur in einer bestimmten
Richtung verschiebbar ist und die senkrecht zur N,erscliieliungsrichtung auftretendien
Drücke aufgefangen. werden. Man kann aber auch eine allseitige Verschiebbarkeit
zulassen, wenn man dafür sorgt, daß die Verlagerung des Ritzels nicht ganz kräftefrei
erfolgt.
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Die bei der Verzahnung auftretenden Kräfte und die erforderliche Beweglichkcit
des Ritzels werden an Hand der nachfolgenden 7# iguren ini einzelnen erläutert.
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Fig. io zeigt eine symmetrische Anordnung der Zw-ischenizalinräder
8 und 9, wolmi außerdem die Durchmesser der Zwischeilräder 8 und 9 gleich groß gewählt
sind, so daß die Eingriffsstellen F und E' sich am Ritzet 2 diairietral gegenüberliegen.
Das Ritze] möge so gelagert sein, daß es sich in der Zeichenebene allseitig frei
vc#rscliiielleri kann. Bei der ini der Praxis immer angewendeten Evolventenverzahnung
genügt es, wenn eine Paralleh-et-schiebung seiner Achse ins Richtung der Zentt-alen
A-B ohne nennenswerten Widerstand möglich ist. Die Richtung der Zahndrücke
I' und 7 ' , finit denen die Zwischeti7ahnräd,er 8 bzw.
o auf die 1Zitzelzäline zurückwirken, bilden mit der radialen kichtung F_-13-E'
einen
Winkel (1 voll etwa 7or entsprechend dein Eingriffsw-iiikel dervolventenverzahnung.
Sind die Zahlidrückc l' und I-'' gleich groß, dann bilden sie für (las Kitzel ein
Kräftepaar init <lein Drehmoment I' X a, welches zur Herstellung des Gleichgewichtes
catgegengf,setzt gleich (lein Drehmonietit sein rnuß, Osts voll der Kitzelwelle
cillgeleitet wird.
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Ist inf(llgc voll Montage- oder Teilungsfehlern zull:ich:.t nur z.
l3. an (lcr Stelle 1: Berührung vorhan(leit, während die l#,>itzelzahnflankc bei
F_' eilic#tr gew-isselt Abstall(I vorn Gegenzahn des Zw-iscliellrades 8 hat, s(>
wird bei 1?inleiten eines Drehmomentes von der Welle her bei frei beiveglicheni
Ritzet dieses um den Punkt I? geschwenkt bis sich die beiden Räder auch 1>ei E'
berühren und die Zahn drücke an beideli Stellen gleich groß sind. DasRitzel niul3
w-ührciui des Laufes. wenn die Zalintcilungen nicht genau gleich sind, kleiliv Achsbewegungen,
im wesentlichen längs der zentralen RichtungA-B, ausführen, damit sich in jedem
Augenblick das Kreisl)oge:rlviereck I: l#_"13" F ... den fehlerhaften
TeilkreislKigell allpaßt. ])je LTrltersuclittlig dieses Bewegilngsv<irgan;,^(s
zeigt, daß die in den Eingriffsstellen zur l?lx#rw-ili<lung (l,er lZitzclträglieit
erforderlichen Zusatzkräfte frei (leli heute üblichen Herstellungsgerianigkeitcn
und Laufgescliw-indigkeiten gegenüber den zur Dreliniotnentiibertragung notwendigen
Zaliri(Iriicken in (fiert Hintergrund treten. so daß praktisch auch im Lauf der
erstrel),te Ausgleich erhalten bleibt.
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Zerlegt rnan (I,ie 7aliti(Iriickc P in die beiden Kornpoltenten X
und 1', wie in der Fig. io dargestellt ist, so sieht rnan, daß ltei richtigem Eingriff
sich die Komponenten 1- und l-' aufhellen und daß die Kornponerttelt X und X' gleich
groß-sind, so (laß sie keine Verschiebung bewirken.
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Damit das Kitzel leicht bewegt werden kann, wenn durch Montagefehler
oder Ungleichheiten in der Zahnteilung eilte Bewegung erforderlich ist, wird nian
das Kitzel und seine Lagerung, soweit sie mit-\\-erden muß, rn(*igliclist leicht
gestalten, z. B. (furch Verwendung von Leichtmetall. Um die altseitige Beweglichkeit
des Kitzels zu gewährleisten, kann hart (las Ritzcl so lx#weglich auf der Ritzelwcllc
an(@r(liien, da13 sich die Achse (les Kitzels parallel zti sich selbst verschieben
kann, indem das Kitzel licisl@iclsivcise üIxer cilie Ki-etizkhrantkuppltitrg mit
(für Welle verbunden ist. Ein @usfülirunsl)eispiel lii<@rfiir- zei"cri die Fig.
i i und 12. Mit' 2 ist wiederuni das Kitzel, rnit 20 die Kitzelwelle, die
gleichzeitig die antreibende Welle ist, bezeichnet. Mit der Welle ist fest eine
Buchse 21 verbunden, und (lie @erl@in(lun,g 7\\-isclieli buchse 21 und Kitzel 2
erfolgt durch ein Zw-ischenstiic1:22, das, wie aus Fig. 1 1 und Fig. 12 liervorgelit.
auf jeder Seite eine Rippe 23 bzw. 24 besitzt, die zueinander senkrecht stehen und
in entsprechende _N'uten des Kitzels 2 bzw. der Buchse 21 eingreifen. Dadurch kann
die Ritzelalclise sich gegenüber der .Achse (fier antreibenden Welle- verschieben
und somit auch gegenüber den k:i(icrn 8 und g.
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Eine andere lhiglichkeit bestellt darin, die Ritzelwelle finit (fier
antreilxn den @`-cll<: über eilte Kupplung zu @l-bindert, die eine Verschiebtilrg
(l,:r Mitten der bci<leu Wellen erm<igliclit. Die Fig. 13 ultd 1.+ zeigen
hierfür ein Ausführungsbeispiel unter Verw-cn<lung einer Kreuzgeleakkupplung.
2 ist Wieder das lZit_z#,l init seiner Welle 20. Die antreibende Welle ist reit
ig Zwischen beiden ist eilte ln#kannte Krcttzgele1tlckupplullg2- eingeschaltet.
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\lall kalin auch die Welle 2o des Kitzels init der alitrcilxa(Le@i
Welle ig durch eitle entsprechend biegnagsw-cic@e \Velle verbinden, was beispielsweise
dadurch geschehen kann, (aß, wie in Fig. 15 dar-,-stellt, die beiden Wellen ig und,
2o zw,ar atrs einem Stück bestehen, zwischen beiden aber ein Wellenstück 26 init
verringertem Durchmesser vorgesehen ist, so da13 eine entsprechende Verschiebung
zwischen Welle r g und Welle 20 möglich ist. Die Verschiebung dvs Kitzels ist dann
allerdings nicht ganz kräftefrei. so (laß (11e beiden Zahndrücke etwas verschieden
werden, doch ist der Unterschied bei einer entsprechend hiegungsweichen Welle gering.
Man kann auch die beiden Wellen z. B. durch eilte biegsame Welle kuppeln.
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Wie bereits erwähnt, genügt es, wenn eine Verschiel>ung des Kitzels
in Richtung _A-B m<iglich ist. Es wird dann durch die Komponenten X bzw. X',
wenn nur Berührung zwischen Kitzel und (lern einen Zahnrad stattfindet, eine Verschiebung
des Kitzels in der Richtung A-B erfolgen i, mid zwar so lanige, bis das .Kitzel
finit beiden Zahnräderni im Eingriff stellt. Die Komponenten Y bzw.
Y' werden dann durch die Lagerung aufgenommen. Zu diiesem Zweck kann malt
beispielsweise, wie in Fig. 16 dargestellt, die Kitzelwelle 2o, die rrnit der antreibenden
Welle 19 durch eine bewegliche Kupplung, z. B. eine Kreuzkammkupplung, verbunden
ist, zusätzlich in dem Stein-30 einer Kulisse 31 führen, die so angeordnet ist,
daß die Bewegung des Steines in Richtung A-B erfolgt. Bei der Anordnung nach Fig.
i i und 12 könnte malt den Hals des Kitzels 2, und zwar vorzugsweise auf beiden
Seiten (les Kitzels, in einem Kulissenstein lagern.
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Bei der Anordnung nach Fig. io liefert eine Verschiebbarkeit (ICs
Kitzels 2 in Richtung der Geraden A-B den Ausgleich für beide Drehrichtungen. Liegen
\ 1 11 je(I()cll. V'c in F". 17 dargestellt, die Einigriffs,stellen
1? und I?' leicht diametral, so muß die Ritzelver-;chiebung zur Erzielunig gleicher
Zahndrücke 1' und I" büi (fei- angedeuteten Drehrichtuvng in die Linie B-C
fallen. Sie ist festgelegt durch (Lie Kitzelmitte B und den Schnittpunkt C der Kraftrichtungen
P bzw. I'', die mit den zugehörigen Radien lf-B bzw. E'-B bei einer Evolventenverzahnung
den Eingriffswinkel von rund 70° bilden. Man erkennt das sofort, wenn malt- die.
Kräfte 1' und I' parallel und senkrecht zti B-C in die Komponenten X bzw. X' und
1- 1)7w-. Y' zerlegt. X und X' sind dann bei gleichen Zahndrücken
untereinander gleich groß und entgegengesetzt, geben also keine Verschiebungskraft.
1' und Y' stehen senkrecht zur Verschicbungsrichtung und werden von der Abstützung
aufgenommen. Die Lagerung kann beispielsweise wie an Hand der Fig. 16 beschrieben
erfolgen, nur niit dein Unterschied, daß die Verschiebung des Steilfes 30
nunmehr
in die Richtung B-C gelegt wird. Dann wird hei ungenauer Zahnteilung oder bei Montagefehlern
eine Verschiebung des Ritzels in Richtung B-C so lange erfolgen, bis die Zahndrücke
gleich werden und man das Diagramm der Fig. 17 erhält. Man könnte auch die antreibende
Welle i9 fest mit dem Ritzet 20 verbinden, die Welle i9 aber in einer Kulisse lagern.
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Bei Umkehr der Drehrichtung miißte die Verschiebungsrichtung von C-B
in die symmetrische Lage C'-B geschwenkt werden, wenn man wieder gleiche Zahndrücke
aufrechterhalten will. Lagert man das Ritzet 2, wie erwähnet, im Kulissenstein 30
einer Kulisse 31 und macht man diese um den Ritzelmittelpunkt schwenkbar, dann ist
eine solche Bedingung konstruktiv leicht zu erfüllen, Es ist aber zu beachten, daß
diese Kulisse nicht unbedingt bei jedem Drehrichtungswechsel geschwenkt zu werden
braucht, nämlich dann nicht> wenn der Rückwärtsgang nur kurzzeitig und womöglich
nicht mit voller Leistung benötigt wird, z. B. beim Rangieren und Verholen.
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Ähnlich wie bei Fi.g. io liegen die Verhältnisse, wenn das Getriebe
zwar wie in Fig. 18 unsymmetrisch aufgebaut ist, die ungleich großen Zwischen, räder
8 und 9 aber so bemessen sind, daß die Ein griffisstellen E und E' am Ritzet wieder
diametral gegenüberliegen. Auch hier kann das Ritzet wieder in der Zeichenebene
allseitig beweglich sein, da die Zalindriicke P und P' im ausgeglichenen Zustand,
nur ein Kräftepaar bilden und keine auf das Lager wirkende Kraft ausüben. Es genügt
aber bei der Anordnung nrach Fig. 18, das Ritzet nur in Richtung der strichpunktierten
Geraden durch B verschiebbar anzuordnen.
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Bei nicht diametral liegenden Ritzeleingriffsstellen, wie es in Fig.
i9 dargestellt ist, müßten, wie bei Fig. 17, zwei Ritzelverschiebungsrichtungen
C-B und C'-B wahlweise eingestellt werden können,, wenn vollkommener Ausgleich für
beide Drehrichtungen möglich sein soll. Diese beiden, Richtungen liegen nicht mehr
symmetrisch zur Verbindungslinie A-B.
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In allen Fällen, die den Fig. 17 und i9 entsprechen, ist es im Interesse
konstruktiver Einfachheit zweckmäßig, zu prüfen, welche Abweichungen von der angestrebten
gleichen Aufteilung des Zahud,ruckes eintreten, wenn man an Stelle der, streng genommen,
erforderlichen zwei verschiedenen Verschiebungsrichtungen C-B und C'-B nur eine
vorsieht, und zwar entweder eine von beiden oder eine Zwischenlage. An Hand der
Fig. 2o und 21 ist diese Frage leicht zu beantworten. Sie entsprechen im Aufbau
den Anordnungen nach Fig. 17 und i9.
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Wird z. B. nach Fig. 20 eine Verschiebung des R1tZels 2 in Richtung
A-B zugelassen, dann kann man das Verhältnis der dann auftretenden Zahndrücke in
folgendem Weise feststellen. Man zeichnet zunächst P in E mit willkürlicher Größe
und zerlegt sie dann in eine Komponente, X parallel zu A-B und eine
Komponente senkrecht hierzu. Dann muß, damit das Ritzet im Gleichgewicht ist, in
E' eine Komponente X' entgegengesetzt gleich X angesetzt werden. Der Zahndruck P'
ergibt sich aus der Über- , legung, daß X' die eine Komponente von P' und, die zweite
Komponente Y' dazu senkrecht stehen muß. Läßt man also das Ritzet nur in Richtung
A-B sich bewegen, so sand die Zahndrücke P und I' ungleich: man sieht jedoch; daß
die verbleibende Urisymmetrie nicht allzu groß ist und in den meisten Fällen in
Kauf genommen werden kann.
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In Fig. 21, die Fig. i9 entspricht, ist sogar der extrenueFal;l gezeichnet,
daß man die Verschiebungsrichtung für das Ritzet für die eine Drehrichtung richtig
ausfuhrt, diese Richturig aber für die andere Drehrichtung beibehält. Das wird insbesondere
dann zweckmäßig sein, wenn eine Drehrichtung weit überwiegt. Man erkennt auch hier
bereits, daß die Unterschiedlichkeit der Zahndrücke bei Drehrichtungsuinkehr durchaus
erträglich bleiben kann.
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Um die Bewegungsrichtung des Ritzels- in der Richtung A-B bzw. C-B
festzulegen, kann man beispielsweise das Ritzet 2, welches mit der antreibenden
Welle über eine bewegliche Kupplung oder eine biegsame Welle verbunden ist (frei
bewegliches Ritzet), in einen Kulissenstein lagern. Man kann aber auch ein frei
bewegliches Ritzet anordnen und den Mittenabstand des Ritzels von den Zwischenzahnrädern
in der Weise sichern, claß Ritzet und Zwischenzahnrad mit Laufringen am Kranz versehen
werden, deren Durchmesser uni ein geringes kleiner als die entsprechenden Wälzkreise
sind. Der Laufring eines Zwischenzahnrades und der Laufring des Ritzels rollen dann
aufeinander ab und sichern den Mittenabstand des Ritzels `von den Zwischenrädern
wie ein Rollenlager. Die Verschiebungsrichtung des Ritzels ist dann jew-eils tangential
zu dem Zwischenrad, an dein der Laufring des Ritzels anliegt, d. h. sie entspricht
ungefähr der Richtung Großradmitte-Ritzelmitte.
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Die Bewegung des Ritzels ins einer bestimmten Richtung kann man auch
lyeisl>i(,lsweise dadurch. erreichen, daß das, an sich frei bewegliche Ritzet durch
einen Lenker geführt wird, der beispielsweise zentrisch zum Zwischenzahnrad oder
sonstwie gelagert ist. Man kann aber auch die Antriebswelle, auf welcher das Ritze.l
dann festsitzt, in Lenkern, führen, so daß die ganze Antriebswelle mit dem Ritzet
sich in einer bestimmten Richtung verlagern kann. Es ist zu erwähnen, daß diese
Verlagerungen nur gering zu sein brauchen.
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Zu einer anderen vereinfachten :\usführung, die bei all den verschiedenen
Nlöglichkeiten angewendet werden kann und bei seler hochwertiger Herstellung genügend
Ausgleichsmöglichkeiten bietet, gelangt man dadurch, daß das Ritzet mittels einer
radial federnd nachgiebigen Kupplung auf der Welle angeordnet wird. Zu diesem Zweck
kann man z. B. eine Gummischicht zwischen Ritzet und Welle vorsehen, die einerseits
auf das Ritzet, andererseits auf der Welle aufvulkanisiert wird. Vorzugsweise wird
man die Anordnung so treffen, daß das Ritzet eine Bohrung größer als die Welle erhält
und der Zwischenraum .durch aufvulkanisierten Gummi ausgefüllt wird. Man kann auch
das Lager des Ritzels radial federnd ausführen, inKlenn man z. B. den Außenring
eines Rollenlagers mittels einer auf den Ring auf-