DE3139110A1

DE3139110A1 - Mehrstufiges zahnradgetriebe

Info

Publication number: DE3139110A1
Application number: DE19813139110
Authority: DE
Inventors: Hans 8968 Mutschellen Sigg
Original assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Current assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Priority date: 1981-09-12
Filing date: 1981-10-01
Publication date: 1983-04-28
Also published as: JPS5947176B2; JPS5857543A; IT1153565B; IT8223032A0; FR2512907B1; GB2105817A; FR2512907A1; DE3139110C2

Description

PATENTANWÄLTE

W UESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOETZ

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

DR.-INC. FRAN7 T 1.1-SI ΠΟΓ F DR. PHIL. 1 Kl·I)A ΪΙΙΜΜΟΓΡ (l J): 7" I 9 jCi) DIPL.-ING. GlRIlAKI) I'U LS (195 2-I971) DIPL.-CHEM. DR. h. FKElHERR VON PITCHMANN DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL.-\CIRTSCH.-ING. RUPtRT GOETZ

1A-55 192 D-8000 MÜNCHEN SCHWEIGERSTRASSE

telefon: (089) 6620 ji telegramm: protectpatent telex: 524070

1. Oktober 1981

Patentanmelduna

Anmelder:

Maag-Zahnräder & -Maschinen Aktiengesellschaft
Hardstraße 219
CH-8023 Zürich

Titel:

Mehrstufiges Zahnradgetriebe

lA-55 192
Maag-Zahnräder

Beschreibung

Mehrstufiges Zahnradgetriebe

Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges Zahnradgetriebe, bei dem zwischen einem Zentralritzel und einem innenverzahnten Zentralrad mindestens ein Vorgelege angeordnet ist, das ein mit dem Zentralritzel kämmendes Zentralrad und ein mit dem Abtriebsrad kämmemndes Vorgelegeritzel aufweist.

Bei solchen Getrieben bildet das Zentralritzel mit dem Vorgelegerad jedes Vorgeleges eine erste Getriebestufe; das zugehörige Vorgelegeritzel bildet mit dem Zentralrad eine zweite Getriebestufe. Die Gestaltung des Zentralrades als innenverzahntes Rad ermöglicht in der zweiten Getriebestufe ein Übersetzungsverhältnis, das erheblich größer ist als bei Getrieben, die sich von der beschriebenen Gattung nur dadurch unterscheiden, daß das Zentralrad außenverzahnt ist. Die gattungsgemäße Gestaltung des Zentralrades als innenverzahntes Rad begrenzt allerdings den Bauraum für Lagerungen der Vorgelege im Bereich der Vorgelegeritzel. Gerade in diesem Bereich sind aber kräftig bemessene Lagerungen besonders wichtig, da an den Verzahnungen der Vorgelegeritzel die größten Umfangskräfte und dementsprechend auch die größten Radialkräfte auftreten.

Die Radialkraft an der Verzahnung jedes Vorgelegeritzels erzeugt zusammen mit der Radialkraft an der Verzahnung des

zugehörigen Vorgelegerades ein Moment, das bestrebt ist, das Vorgelege um eine Achse zu kippen, die sich normal zur gemeinsamen Ebene der Achsen des Vorgeleges und des Zentralritzels erstreckt. Dieses Moment ruft in den Lagerungen des bzw.jedes Vorgeleges Belastungen hervor, die zu den Belastungen durch die Umfangskräfte hinzukommen. Um die resultierenden Lagerbelastungen aufzunehmen, sind bei bekannten gattungsgemäßen Getrieben axial beiderseits jedes Vorgeleges Lager vorgesehen, die großen Bauraum beanspruchen mit der Folge, daß das bei gegebener Größe des Getriebegehäuses erreichbare größtmögliche übersetzungsverhältnis weniger groß ist als wünschenswert wäre.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß solche mit dem Platzbedarf der Lagerungen der Vorgelegewellen zusammenhängenden Beschränkungen entfallen oder zumindest gelockert werden.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

- die Vorgelege je eine axiale Bohrung aufweisen, in der sie auf einem Lagerkörper gelagert sind,

- und die Verzahnungen des Zahnradgetriebes Schrägungswinkel aufweisen, bei denen in bezug auf jedes Vorgelege die Momente der an den Verzahnungen des Vorgelegerades und des Vorgelegeritzels wirksamen Radialkräfte einerseits und Axialkräfte andererseits einander zumindest annähernd auf¹-heben.

Die erfindungsgemäße innerhalb jedes Vorgeleges selbst angeordnete Lagerung hat im wesentlichen nur die Resultierende der an den Verzahnungen des Vorgelegerades und des Vorgelegeritzels auftretenden Umfangskräfte zu übertragen. Der Lagerkörper, der diese Resultierende aufnimmt, dreht sich selbst nicht und läßt sich deshalb beiderseits des

- Ir-

Vorgeleges raumsparend abstützen, wobei es vorallem darauf ankommt, daß die Abstützung im Bereich des innenverzahnten Zentralrades derart wenig Platz beansprucht, daß für die Gestaltung dieses Zentralrades selbst ausreichend Raum bleibt. Der weitgehende, wenn nicht vollständige Ausgleich der genannten Momente in bezug auf eine zu den Achsen des Zentralritzels und des Vorgeleges normale Achse hat zur Folge, daß das bzw.jedes Vorgelege, wenn überhaupt, nur eine geringe Tendenz hat, in bezug auf den zugehörigen Lagerkörper zu kippen. Deshalb werden Kantenpressungen am Lagerkörper, auch wenn dieser nur eine geringe axiale Länge hat, gering gehalten oder praktisch vermieden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stimmt der Mittelpunkt des bzw.jedes Lagerkörpers mit dem Schnittpunkt der Achse des zugehörigen Vorgeleges und der Verbindungslinie der Wälzpunkte des Vorgelegerades und des Vorgelegeritzels zumindest annähernd überein. Damit wird erreicht, daß eine Tendenz des Vorgeleges, um je eine zu den Achsen des Vorgeleges und des Zentralritzels normale Achse zu kippen, ebenfalls vermieden oder zumindest auf ein praktisch vernachlässigbares Maß begrenzt wird, da die Resultierende der auf jedes Vorgelege einwirkenden Umfangskräfte durch den genannten Schnittpunkt verläuft.

Der Kräfte- und Momentenausgleich wird noch verbessert, wenn jedes Vorgelege auf dem zugehörigen Lagerkörper um dessen Mittelpunkt begrenzt kippbar ist. Dabei kann der bzw. jeder Lagerkörper ein - auch Axialkräfte aufnehmendes - Pendellager für das zugehörige Vorgelege bilden.

Für den Fall, daß sich ein wenigstens annähernder Axialkraftausgleich mit Rücksicht auf den angestrebten, weitgehenden vollständigen Momentenausgleich nicht erzielen läßt, kann dem bzw.jedem Vorgelege ein vom zughörigen

Lagerkörper getrenntes Axiallager zugeordnet sein. Dieses Axiallager kann auch geringfügige, noch nicht ausgeglichene Momente aufnehmen.

Die Schrägungswinkel der Verzahnungen des Vorgelegerades und des Vorgelegeritzels können unterschiedlich sein; in der Regel ist es zweckmäßig, wenn die Verzahnung des Vorgelegerades einen größeren Schrägungswinkel hat als diejenige des Vorgelegeritzels.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig.l einen Axialschnitt durch ein zweistufiges Zahnradgetriebe mit Lastverzweigung über drei Vor gelege,

Fig.2 eine vereinfachte Stirnansicht in Richtung des Pfeils II in Fig.l, wobei nur die Verzahnungen eines Vorgeleges und die damit kämmenden Verzahnungen jeweils durch einen Wälzkreis dargestellt sind,
Fig.3 die zugehörige Draufsicht in Richtung des

Pfeils III in Fig.2 und
Fig.4 die verzahnten Bauteile des Getriebes in

Schrägansicht, teilweise sektorförmig aufgeschnitten.

Das dargestellte Getriebe hat ein Gehäuse 10, in dem eine Antriebswelle 12 und eine Abtriebswelle 14 mit gemeinsamer geometrischer Achse A gelagert sind. Auf der Antriebswelle 12 ist ein schrägverzahntes Zentralritzel 16 ausgebildet; an der Abtriebswelle 14 ist eine topfförmige, elastische

-Sr-

Nabe 18 befestigt, an der ein innen- und ebenfalls schrägverzahntes Zentralrad 20 ausgebildet ist.

An einer Außenwand 22 und einer Zwischenwand 24 des Gehäuses 10 sind - gemäß Fig.4 in gleichmäßigen Winkelabständen von jeweils 120° gegeneinander versetzt - drei Achskörper 26 befestigt, an denen je ein Lagerkörper 28 ausgebildet ist. Auf jedem der drei Lagerkörper 28 ist ein Vorgelege 30 gelagert, das zu diesem Zweck eine axiale Bohrung 32 aufweist. Die geometrischen Achsen der Achskörper 26, die mit den Achsen B der Vorgelege 30 zumindest annähernd übereinstimmen, erstrecken sich in gleichen Abständen parallel zur gemeinsamen geometrischen Achse A der Antriebswelle 12 und der Abtriebswelle 14.

An jedem Vorgelege 30 ist ein mit dem Zentralritzel 16 kämmendes, und somit ebenfalls schrägverzahntes Vorgelegerad 34 sowie ein mit dem Zentralrad 20 kämmendes und deshalb gleichfalls schragverzahntes Vorgelegeritzel 36 ausgebildet. Zentralritzel 16 und Vorgelegerad 34 bilden eine erste Getriebestufe, Vorgelegeritzel 36 und Zentralrad 20 dagegen eine zweite Getriebestufe. Der Mittelpunkt C jedes Lagerkörpers 28 liegt einerseits auf der Achse B des zugehörigen Vorgeleges 36 und andererseits auf der Verbindungslinie D zwischen den Wälzpunkten E₁ und E» der beiden Getriebestufen.

Wenn hier von dem Mittelpunkt C des Lagerkörpers 28 die Rede ist, dann soll dies nicht bedeuten, daß der Lagerkörper 28 für jedes Vorgelege 30, wie in Fig.l angedeutet, einstückig sein müßte. Jeder Lagerkörper 28 kann aus zwei in axialem Abstand voneinander auf dem zugehörigen Achskörper 26 ausgebildeten Abschnitten bestehen oder die Bohrung 32 des Vorgeleges 30 kann zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete,beispielsweise als Sacklöcher

- a.

ausgebildete Abschnitte aufweisen, in denen das Vorgelege 30 unmittelbar oder mittelbar auf dem Lagerkörper 28 gelagert ist. Vorzugsweise ist jeder Lagerkörper 28 jedoch einheitlich und leicht ballig gestaltet, so daß das auf ihm gelagerte Vorgelege 30 kleine Kippbewegungen um den Mittelpunkt C ausführen kann. Bei Ausbildung der Lagerkörper 28 als Pendellager kann es zusätzlich Axialkräfte aufnehmen. Entsprechendes kann auch durch elastische Zwischenlagerung zwischen jedem Lagerkörper 28 und dem zugehörigen Vorgelege 30 erreicht werden. In jedem Fall ist C der Mittelpunkt der Gesa mtheit der innerhalb des Vorgeleges 30 ausgebildeten Lagerung.

Bei der in Fig.1,2 und 4 mit den Pfeilen G, H und J bezeichneten Drehrichtung des Zentralritzels 16, der Vorgelege 30 und des Zentralrades 20 wird im Wälzpunkt E₁

3 *■

jeder vom Zentralritzel 16 und einem Vorgelegerad 34 gebildeten ersten Getriebestufe eine normal zu den miteinander kämmenden Zahnflanken gerichtete Normalkraft

F . übertragen. Diese Normalkraft F„. läßt sich nach einem Nl Nl

rechtwinkligen räumlichen Koordinatensystem in eine >

Umfangskraft F₁, eine Radialkraft F und eine Axialkraft Ul Ri ^r ₆

F₁ zerlegen. Diese Kräfte sind in Fig.l bis 3 so darge-^ stellt, wie sie auf das Vorgelege 30 einwirken. Ebenso sind die entsprechenden, am Wälzpunkt E auftretenden Kräfte dargestellt, nämlich die Normalkraft F und deren Komponenten, die Umfangskraft F , die Radialkraft F und die Axialkraft F .

Die Radialkräfte F und F erzeugen in bezug auf eine

Rl R2

Achse, die sich im rechten Winkel zur Ebene der beiden Achsen A und B durch den Mittelpunkt C des zugehörigen Lagerkörpers 28 erstreckt, ein Moment M , das bei den angegebenen Drehrichtungen gegen den Uhrzeigersinn gerichtet ist. Gleichzeitig erzeugen aber die an den beiden

~ AQ-

Wälzpunkten E und E auftretenden Axialkräfte F und F ein Moment M in bezug auf dieselbe, durch den Mittelpunkt

JrV

C verlaufende Achse, und dieses Moment M ist dem Moment M entgegengerichtet. Vorzugsweise sind die Schrägungswin-

^R I

kel ßl und ß2 der mitteinander kämmenden Verzahnungen so gewählt, daß das Moment M dem Moment M dem Betrag nach gleich ist, so daß beide Momente einander aufheben. In der Regel ist es hierzu erforderlich, den Schrägungswxnkel ß größer zu wählen als ß . Falls dabei an den einzelnen Vorgelegen 30 je eine resultierende Axialkraft F - F₁

A^i AI

übrigbleibt, und falls der Lagerkörper (28) nicht als Pendellager ausgebildet ist, sind am Getriebegehäuse 10 Axiallager 38 und 40 ausgebildet, an denen sich je nach Drehrichtung der Antriebswelle 12 entweder die Vorgelegeräder 34 oder die Vorgelegeritzel 36 abstützen.

Claims

1 -55 192
Maag-Zahnräder

Patentansprüche

Il.,Mehrstufiges Zahnradgetriebe, bei dem zwischen einem Zentralritzel (16) und einem innenverzahnten Zentralrad (20) mindestens ein Vorgelege (30) angeordnet ist, das ein mit dem Zentralritzel (16) kämmendes Vorgelegerad (34) und ein mit dem Zentralrad (20) kämmendes Vorgelegeritzel· (36) aufweist,
dadurch gekennzeichnet , daß

- die Vorgelege (30) je eine axiale Bohrung (32) aufweisen, in der sie auf einem Lagerkörper (28) gelagert sind,

- und die Verzahnungen des Zahnradgetriebes Schrägüngswinkel (ß. ,ß_) aufweisen, bei denen in bezug auf jedes Vorgelege (30) die Momente (M und M) der an den Verzah-

Ja. A

nungen des Vorgelegerades (34) und des Vorgelegeritzels

(36) wirksamen Radialkräfte (F .) und (F ) einerseits und

Rl K/

Axialkräfte (F ) und (F ) andererseits einander zumin-

Al Ά./L

dest annähernd aufheben.

2. Zahnradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Mittelpunkt (C) jedes Lagerkörpers (28) mit dem Schnittpunkt der Achse (B) des zugehörigen Vorgeleges (30) und der Verbindungslinie (D) der Wälzpunkte (E..,E„) des Vorgelegrades (34) und des Vorgelegeritzels (36) zumindest annähernd übereinstimmt.

3. Zahnradgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß jedes Vorgelege (30) auf dem zugehörigen Lagerkörper (28) um dessen Mittelpunkt (C) begrenzt kippbar ist.

4. Zahnradgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , das der bzw. jeder Lagerkörper (28) ein Pendellager für das zugehörige Vorgelege (30) bildet.

5. Zahnradgetriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Vorgelege (30) mindestens ein vom zugehörigen Lagerkörper (28) getrenntes Axiallager (38,40) zugeordnet

6. Zahnradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schrägungswinkel (ß-,ß_) der Verzahnungen des Vorgelegerades (34) und des Vorgelegeritzels (36) unterschiedlich sind.

7. Zahnradgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung des Vorgelegerades (34) einen größeren Schrägungswinkel (ß ) hat als diejenige des Vorgelegeritzels (36) .