WO2001071220A1

WO2001071220A1 - Getriebebaukasten

Info

Publication number: WO2001071220A1
Application number: PCT/EP2001/000023
Authority: WO
Inventors: Hubert Leibold
Original assignee: Sew-Eurodrive Gmbh & Co.
Priority date: 2000-03-20
Filing date: 2001-01-03
Publication date: 2001-09-27
Also published as: US8578817B2; US7707721B2; US20030047018A1; DE10013785A1; EP1266153A1; ATE263324T1; US20080172877A1; EP1266153B1; DE50101848D1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Getriebebaukasten, umfassend in mindestens einer Baustufe mit einem Gehäuse (10) mehrere Getriebe mit verschiedenen Übersetzungen, die jeweils eine erste Getriebestufe aufweisen, umfassend ein Winkelgetriebe mit Achsversatz (a), wobei der Achsversatz (a) für alle Getriebe einer Baustufe gleich ist und wobei mindestens ein erstes Ritzel (30) des Winkelgetriebes mit einem ersten stirnverzahnten Planrad (31) in einer Kronradverzahnung (32') und ein zweites Ritzel (30) mit einem zweiten Planrad (31) in einer Spiroplanverzahnung (32) vorgesehen sind.

Description

Titel: Getriebebaukasten

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Getriebebaukasten, wie er häufig in der Antriebstechnik, insbesondere zur Anpassung der Drehzahl und des Antriebsmomentes eines Elektromotors an einen bestimmten Verwendungszweck, zum Beispiel eine Maschmenanlage Verwendung findet. Hierbei tritt das Problem auf, daß j e nach Anwendungszweck verschiedenste Übersetzungen unter Verwendung nur weniger bestimmter Motoren (oder auch nur eines einzigen Motors) mit möglichst geringem Aufwand verwirklicht werden sollen.

Ein solcher Getriebebaukasten ist beispielsweise aus der DE 197 33 546 Cl bekannt. In dieser Druckschrift wird vorgeschlagen, mindestens ein Getriebemodul als Winkelgetriebe auszubilden, das mit mehreren Antriebsmodulen kombinierbar ist. Das Winkelgetriebe soll ein Kronradgetriebe sein, dessen Kronrad an den Eingriff des jeweiligen Antriebsritzels eines Antriebsmotors angepaßt ist. Will man jedoch sehr große Ubersetzungsbereiche erfassen, so müssen bei dem bekannten Getriebebaukasten mehrere Getπebegehause vorgesehen werden, da Kronradgetriebe üblicherweise Ubersetzungsvariationen lediglich im Bereich von etwa 1-6 zulassen. Auch die in der Druckschrift vorgeschlagenen weiteren Getriebestufen (mit Stirnradern) erlauben in einem einzigen Gehäuse nur eine begrenzte Variation.

Ein weiterer Getriebebaukasten ist aus der EP 0 557 961 Bl bekannt. Als Eingangsstufe wird ein achsversetztes

Winkelgetriebe und zwar ein Kegelrad vorgeschlagen, als nachgeschaltete weitere Getriebestufen sind Stirnrader gezeigt. Die Problematik bei diesem Getriebebaukasten entspricht dem oben Gesagten. Insbesondere ist auch hier kein sehr großer Bereich von Ubersetzungszahlen möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Getriebebaukasten aufzuzeigen, der m einfacher Weise einen großen Bereich von Ubersetzungszahlen erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch einen Getriebebaukasten gemäß Patentanspruch 1 gelost.

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, daß in ein und demselben Gehäuse entweder eine Spiroplanstufe oder eine Kronradstufe eingebaut wird und zwar bei Verwendung des gleichen Achsversatzes bzw. der gleichen Bohrung. Der besondere Vorteil ist hierbei der große Bereich von Ubersetzungszahlen, der sich ergibt, da eine Spiroplanstufe und eine Kronradstufe sehr unterschiedliche Ubersetzungszahlen ermöglichen. Die Ubersetzungszahlen für eine Kronradstufe liegen bei etwa 1-6, wahrend die Ubersetzungszahlen bei einer Spiroplanstufe bei 6-200 liegen. Insgesamt kann also mit dem Getriebebaukasten innerhalb eines einzigen Gehäuses ein Ubersetzungsbereich von 1-200 bei nur einer Getriebestufe überstrichen werden.

Zur Spiroplanverzahnung sei angemerkt, daß derartige, hier gemeinte Verzahnungen zur Getriebeart der Winkelgetriebe gehören. Sie werden zur Leistungsubertragung bei sich schneidenden oder kreuzenden Wellen eingesetzt. In kinematischer Hinsicht handelt es sich hierbei um eine der Schneckenverzahnung ähnliche Schraubverzahnung, jedoch kämmt im Gegensatz zur Schneckenverzahnung hier eine zylindrische Schnecke mit einem Planrad als Gegenrad und nicht mit einem globoidischen Schneckenrad. Bei dem hier vorgesehenen Achsversatz ist die Zahnflankenlangsform des Rades bogenförmig .

Ein Spiroplangetriebe ist beispielsweise in der DE 43 09 559 AI derselben Anmeldenn beschrieben.

Im Unterschied dazu handelt es sich bei der Kronradverzahnung (gemäß Niemann/Wmter, Band III, Kapitel 24.1.3) kinematisch gesehen um ein Kegelradpaar, bei welchem sich die Profilverschiebungen entlang der Zahnbreite andern, und zwar so, daß ein zylindrisches Ritzel und ein Planrad als Gegenrad entstehen. Bei geradverzahntem Ritzel und Achsversatz ist die Zahnflankenlangsform des Rades eine Gerade, bei schragverzahntem Ritzel ist sie bogenförmig.

Insbesondere wird also ein Getriebebaukasten zur Losung der gestellten Aufgabe vorgeschlagen, der in mindestens einer Baustufe mit einem Gehäuse mehrere Getriebe mit verschiedenen bersetzungen umfaßt, die jeweils eine erste Getriebestufe umfassend ein Winkelgetriebe mit Achsversatz umfassen, das ein eintreibendes Ritzel aufweist, welches mit einem stirnverzahnten Planrad kämmt, wobei der Achsversatz für alle Getriebe einer Baustufe gleich ist und wobei mindestens ein erstes Ritzel mit einem ersten stirnverzahnten Planrad in einer Kronradverzahnung und ein zweites Ritzel mit einem zweiten Planrad m einer Spiroplanverzahnung vorgesehen sind.

Vorzugsweise ist im Gehäuse eine mit der eintreibenden Getriebestufe in Drehverbindung befindliche zweite Getriebestufe bestehend aus mindestens zwei Stirnradern vorgesehen. Dadurch ist ein erweiterter Bereich von Ubersetzungszahlen möglich.

Bei einer ersten bevorzugten Ausfuhrungsform ist das Planrad der ersten Getriebestufe über eine gemeinsame Lagerwelle mit einem Ritzel der zweiten Getriebestufe verbunden, so daß das Winkelgetriebe eine eintreibende Getriebestufe bildet. Besonders vorteilhaft ist hier die Tatsache, daß ein geräuschärmerer Lauf auf der schneilaufenden Getriebestufe sichergestellt wird, als dies mit Stirn- oder Kegelrädern machbar wäre. Nachdem eine Winkelstufe immer teurer ist als eine gleich große Stirnradstufe ergibt sich eine Kosteneinsparung, da die Stelle, an welcher das geringere Moment wirkt, kleiner ausgebildet sein kann. Eine Tragbildeinstellung wie bei Schnecken- oder Kegelradgetrieben ist hier nicht notwendig.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein Abtriebszahnrad der zweiten Getriebestufe über eine gemeinsame Lagerwelle mit dem eintreibenden Ritzel der ersten Getriebestufe verbunden, so daß das Winkelgetriebe eine abtreibende Getriebestufe bildet. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß die aus Standardbaukästen (insbesondere der Anmelderin) bereits vorhandenen Stirnräder verwendbar sind, so daß sich deren Übersetzungsvarianz kostengünstig zur Verfügung stellen läßt. Damit aber sind nur zwei oder drei verschiedene Übersetzungen der abtreibenden Winkelgetriebestufe (insbesondere Spiroplanstufe) notwendig, um eine ausreichende Übersetzungspalette anbieten zu können. Der Getriebeaufbau ist auch hier wieder einfach und ohne Tragbildeinstellung, wie bei Schnecken- oder

Kegelradgetrieben. Es ergibt sich ein besonders stoßdämpfender und geräuscharmer Lauf. Ein weiterer wichtiger Punkt liegt hierbei auch darin, daß durch den Achsversatz des Ritzels Platz geschaffen wird für die Stirnrad- Getriebestufen, so daß das Getriebe besonders flachbauend ist .

Insbesondere bei der Ausführungsform, bei welcher das Winkelgetriebe die abtreibende Getriebestufe bildet, ist es von Vorteil, wenn das Gehäuse Einrichtungen zum Anflanschen an einen Motor aufweist, wobei das eintreibende Stirnrad der zweiten Getriebestufe auf einer Ausgangswelle des Motors befestigt ist. Dieser Aufbau ist besonders kostensparend und kompakt .

Insgesamt wird der Achsversatz vorzugsweise zwischen 2/10 und 4/10 des Durchmessers des Planrads vorgenommen.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung anhand von Abbildungen naher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine erste bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung im Längsschnitt, bei welcher die erste Stufe des Getriebes ein Paar von Stirnradern umfaßt,

Fig. 2 eine schematisierte Schnittansicht des Getriebes nach Fig. 1 entlang der Linie II-II aus Fig. 1,

Fig. 3 eine zweite Ausfuhrungsform der Erfindung m einer Darstellung ähnlich der nach Fig. 1, wobei die eintreibende Getriebestufe ein Winkelgetriebe ist, und

Fig. 4 einen Schnitt durch das Getriebe nach Fig. 3 entlang der Linie IV-IV.

In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.

Wie aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, ist ein Gehäuse 10 vorgesehen, das an einer Seite einen Flansch 11 zum Anflanschen (eines hier nicht gezeigten) Elektromotors aufweist, zu dessen Befestigung Bohrungen 12, 13 im Gehäuse 10 dienen. Zur Zuganglichmachung des Gehauseinneren ist ein Deckel 14 vorgesehen, der über Schraubbolzen (nicht gezeigt) und Dichteinrichtungen fest auf dem Gehäuse 10 befestigt ist. In die beim Flansch 11 offene Seite des Gehäuses 10 ragt bei anmontiertem Motor ein Stirnradritzel 20, das auf einer Motorwelle 21 befestigt ist. Das Stirnradritzel 20 kämmt mit einem Stirnrad 22, welches auf einer ersten Welle 23 aufgekellt ist, die über ein erstes Lager 24 und ein zweites Lager 25 m einem Lagerabschnitt 15 des Gehäuses 10 gelagert ist. Das erste Lager 24 liegt mit einer Außenseite am Stirnrad 22 und mit einer Innenseite an einem Distanzstuck 26 an, das bis zu einer ersten Stirnseite des zweiten Lagers 25 fuhrt. Das zweite Lager 25 ist zwischen einer Schulter 16 des Lagerabschnitts 15 und einem Sprengring 27 befestigt, wahrend die erste Welle 23 mit einer Schulter 28 an der dem Stirnrad 22 gegenüberliegenden Flache des zweiten Lagers 25 anliegt. Auf diese Weise ist die Welle 23 gegen Axialverschiebung im Lagerabschnitt 15 gesichert.

An der dem Stirnrad 22 gegenüberliegenden Seite ist die erste Welle 23 mit einem Winkelradritzel 30 versehen, dessen Verzahnung mit der Verzahnung eines Planrades 31 kämmt. Die Verzahnung kann als Spiroplanverzahnung 32 oder als Kronradverzahnung 32' ausgebildet sein, je nachdem welche Übersetzung gewünscht ist. Die Zahnflankenformen, die in Figur 1 angedeutet sind, sollen diesen Umstand verdeutlichen, wobei die bei der Bezugsziffer 32 gezeichnete Zahnverlaufsform für eine Kronradverzahnung bei geradverzahntem Ritzel angedeutet ist, wahrend bei einem schräg verzahntem Ritzel für eine Kronradverzahnung sich ein bogenförmiger Verlauf ergäbe. In beiden Fallen, also sowohl dann wenn das Winkelradritzel 30 und das Planrad 31 mit einer Spiroplanverzahnung 32 versehen sind, als auch dann, wenn die beiden Verzahnungen einer Kronradverzahnung 32 entsprechen, ist ein Achsversatz a zwischen der Achse der Welle 23 und der Achse einer zweiten Welle 33 des Planrades 31 vorgesehen. Dies bedeutet, daß bei ansonsten identischen Bauteilen sich nur die Verzahnungsgeometrien des Planrades 31 bzw. des Ritzels 30 voneinander unterscheiden, wobei jedoch sehr unterschiedliche Ubersetzungszahlen für diese beiden Zahnflankenformen (m an sich bekannter Weise) erreichbar sind.

Die zweite Welle 33 des Planrades 31 ist über ein drittes Lager 34 und ein viertes Lager 35 im Gehäuse 10 gelagert. Das dritte Lager 34 liegt mit einer Außenflache an einem Sprengring 36 an, der im Gehäuse 10 sitzt. Bei der hier gezeigten Ausfuhrungsform ist ein Deckel 37 vorgesehen, der das dritte Lager 34 abdeckt. Das dritte Lager 34 liegt weiterhin an einer ersten Schulter 38 der Welle 33 an, so daß eine Fixierung der Welle 33 m axialer Richtung (in Fig. 2 nach links) sichergestellt ist.

Das Planrad 31 liegt an einer zweiten Schulter 39 der Welle 33 an und ist mittels eines Keils 61 auf der Welle 33 drehfest befestigt. Auf der der zweiten Schulter 39 gegenüberliegenden Seite liegt das Planrad 31 an der einen Seite des vierten Lagers 35 an, das auf seiner anderen Seite an einem Sprengring 36 anliegt, der im Gehäuse 10 befestigt ist. Dadurch werden die Welle 33 und das Planrad 31 mittels der Lager 34 und 35 im Gehäuse 10 in axialer Richtung gesichert gehalten.

Die Welle 33 weist einen Abtriebszapfen 40 auf, der durch einen Dichtring 41 am Gehäuse 10 hindurchgefuhrt ist. Auf den Abtriebszapfen 40 kann ein anzutreibendes Maschinenelement aufgekeilt werden. Wie aus Fig. 2 leicht ersichtlich, kann die Welle 33 auch mit zwei Abtriebszapfen versehen werden, wenn man den Deckel 37 fortlaßt und stattdessen eine zweite Dichtung an diesem Ende vorsieht. Eine zu Fig. 2 umgekehrte Anordnung, bei welcher der Antriebszapfen 40 nach links ragt und der Deckel 37 auf der rechten Seite sitzt, ist selbstverständlich ebenso möglich, da das Gehäuse 10 in dieser Hinsicht symmetrisch aufgebaut ist. Die in den Figuren 3 und 4 gezeigte Ausfuhrungsform der Erfindung unterscheidet sich vom Prinzip her von der nach den Figuren 1 und 2 durch die Reihenfolge vom Winkelgetriebe und Stirnradgetriebe. Demzufolge ist bei der n den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausfuhrungsform eine eintreibende Welle 42 vorgesehen, welche einen aus dem Gehäuse 10 herausstehenden Antriebszapfen 43 aufweist, auf den ein antreibendes Element aufkeilbar ist. Die eintreibende Welle 42 ist über einen Dichtring 44 gegenüber dem Gehäuse 10 abgedichtet und über ein äußeres Lager 46 und ein inneres Lager 47 gelagert. Das äußere Lager 46 sitzt zwischen einer Schulter im Gehäuse 10 und einem Sprengring 45 und liegt an einer ersten Schulter 48 auf der eintreibenden Welle 42 an. Das innere Lager 47 liegt an einer zweiten Schulter 49 der eintreibenden Welle 42 und auf der anderen Seite an einer Schulter des Gehäuses 10 an. Auf diese Weise ist die eintreibende Welle 42 in axialer Richtung unverschiebbar im Gehäuse 10 befestigt.

An ihrem, dem Antriebszapfen 43 gegenüberliegenden Ende ist die eintreibende Welle 42 mit dem Winkelradritzel 30 versehen, das - je nach Ausfuhrungsform - wie oben erläutert, eine Spiroplan oder eine Kronradverzahnung aufweisen kann. Das Winkelradritzel 30 kämmt mit der entsprechenden Verzahnung 32 bzw. 32^' des Planrades 31, welches auf einer im Gehäuse 10 drehbar gelagerten Welle 51 sitzt, auf welcher ein erstes Stirnrad 50 zusammen mit dem Planrad 31 befestigt ist, so daß das Stirnrad 50 und das Planrad 31 drehfest miteinander verbunden sind.

Das erste Stirnrad 50 kämmt mit einem zweiten Stirnrad 52, welches auf einer Abtriebswelle 53 mittels eines Keils 61 drehfest befestigt ist. Die Abtriebswelle 53 ist als Hohlwelle ausgebildet und weist eine durchgehende Langsnut 53 zum Festkeilen eines anzutreibenden Elementes auf. Die

Abtriebswelle 53 ist über ein erstes Lager 54 und ein zweites Lager 55 im Gehäuse gelagert. Das erste Lager 54 liegt an seiner Außenseite an einem Sprengring 56 an, der im Gehäuse 10 sitzt. Auf seiner anderen Seite liegt das erste Lager an einem Distanzstuck 62 an, das wiederum am zweiten Stirnrad 52 anliegt. Das zweite Stirnrad 52 liegt an einer Schulter 63 der Abtriebswelle 53 an.

Das zweite Lager 55 liegt auf seiner Außenseite an einem zweiten Sprengring 57 an, welcher im Gehäuse 10 sitzt. Auf seiner anderen Seite liegt das zweite Lager 55 an einer

Schulter 60 der Abtriebswelle 53 an, so daß die Abtriebswelle 53 sowie das darauf befindliche zweite Stirnrad 52 axial unverschiebbar gesichert sind. Zur Abdichtung der Abtriebswelle 53 sind auf beiden Seiten Dichtungen 58 bzw. 59 vorgesehen.

Die oben beschriebenen Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung zeigen jeweils auch Einzelelemente, die untereinander vertauschbar sind. Insbesondere ist es beispielsweise möglich, auch bei der in den Figuren 3 und 4 gezeigten zweiten Ausfuhrungsform der Erfindung das Winkelradritzel 30 direkt auf der Welle eines eintreibenden Motors vorzusehen und das Gehäuse 10 mit einem Flansch 11 und Bohrungen 12, 13 zum direkten Anflanschen des Motors zu versehen, wie dies in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist. Gleichfalls ist es möglich, bei der Ausfuhrungsform nach den Figuren 1 und 2 anstelle des Flansches 11 und den Befestigungsbohrungen 12, 13 die in den Figuren 3 und 4 gezeigte eintreibende Welle 42 mit ihrer Lagerung im Gehäuse und dem frei verwendbaren Antriebszapfen 43 vorzusehen.

Auch die Ausbildung der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Abtriebswelle 53 als Hohlwelle laßt sich bei der Ausfuhrungsform nach den Figuren 1 und 2 anwenden bzw. die einseitig herausgeführte Anordnung der Abtrieoswelle nach den Figuren 1 und 2 in der Ausfuhrungsform nach den Figuren 3 und 4. Hieraus ergibt sich, daß ein Getriebebaukasten entsteht, der extrem variabel einsetzbar ist. Insbesondere die Stirnrad-Getriebestufen lassen sich aus Stirnrädern zusammensetzen, wie sie in den üblicherweise schon vorhandenen Stirnrad-Getriebebaukästen vorgesehen sind, so daß eine kostengünstig fertigbare breite Palette an Ubersetzungszahlen zur Verfügung gestellt werden kann. Der wahlweise Einsatz des Winkelradgetriebes entweder mit einer Spiroplan- oder mit einer Kronradverzahnung erlaubt extrem große Bereiche der Ubersetzungszahlen.

Bezugszeichenliste

10 Gehäuse

11 Flansch 12 Bohrung

13 Bohrung

14 Deckel

15 Lagerabschnitt

16 Schulter 20 Stirnradritzel

21 Motorwelle

22 Stirnrad

23 erste Welle

24 erstes Lager 25 zweites Lager

26 Distanzstück

27 Sprengring

28 Schulter

30 Winkelradritzel 31 Planrad

32 Spiroplanverzahnung 32^' Kronradverzahnung

33 zweite Welle

34 drittes Lager 35 viertes Lager

36 Sprengring ' Sprengring

Deckel erste Schulter zweite Schulter

Abtriebszapfen

Dichtring eintreibende Welle

Antriebszapfen

Dichtring

Sprengring äußeres Lager inneres Lager erste Schulter zweite Schulter erstes Stirnrad

Welle zweites Stirnrad

Abtriebswelle ^' Nut erstes Lager zweites Lager erster Sprengring zweiter Sprengring erste Dichtung zweite Dichtung

Schulter

Keil

Distanzstück

Schulter

Claims

Patentansprüche

1. Getriebebaukasten, umfassend in mindestens einer

Baustufe mit einem Gehäuse (10) mehrere Getriebe mit verschiedenen Übersetzungen, die jeweils eine erste

Getriebestufe aufweisen, umfassend ein Winkelgetriebe mit Achsversatz (a) , wobei der Achsversatz (a) für alle Getriebe einer Baustufe gleich ist und wobei mindestens ein erstes Ritzel (30) des Winkelgetriebes mit einem ersten stirnverzahnten Planrad (31) in einer

Kronradverzahnung (32') und ein zweites Ritzel (30) mit einem zweiten Planrad (31) in einer Spiroplanverzahnung (32) vorgesehen sind.

2. Getriebebaukasten nach Anspruch 1, dadurch g e ke nn z e i chn e t , daß im Gehäuse (10) eine mit der ersten Getriebestufe in Drehverbindung befindliche zweite Getriebestufe bestehend aus mindestens zwei Stirnradern (20, 22; 50, 52) vorgesehen ist.

3. Getriebebaukasten nach Anspruch 2, da dur ch ge ke nn z e i chne t , daß das Planrad (31) der ersten Getriebestufe über eine gemeinsame Lagerwelle (51) mit einem Ritzel (50) der zweiten Getriebestufe verbunden ist, so daß das Winkelgetriebe (30, 31) eine eintreibende Getriebestufe bildet.

4. Getriebebaukasten nach Anspruch 2, dadurch ge ke nn z e i chnet , daß ein Abtriebszahnrad (22) der zweiten Getriebestufe über eine gemeinsame Lagerwelle (23) mit dem eintreibenden Ritzel (30) der ersten Getriebestufe verbunden ist, so daß das Winkelgetriebe (30, 31) eine abtreibende Getriebestufe bildet.

5. Getriebebaukasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kenn ze i chne t , daß daß das Gehäuse (10) Einrichtungen (11-13) zum Anflanschen an einen Motor aufweist und daß ein eintreibendes Zahnrad (20, 30) auf einer Ausgangswelle (21) des Motors befestigt ist.

6. Getriebebaukasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da du rch ge ke nn z e i chne t , daß der Achsversatz (a) zwischen 2/10 und 4/10 des Durchmessers des Planrades (31) beträgt.