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Exzentergetriebe mit Paralleldoppelkurbeln Die Erfindung betrifft
ein Exzentergetriebe mit Paralleldoppelkurbeln, deren Zwischenkörper im Getriebegehäuse
gelagert sind und die das Drehmoment von der drehbar und exzentrisch auf der Antriebswelle
gelagerten Antriebsscheibe auf eine koaxial mit der Antriebswelle gelagerte Abtriebsscheibe
übertragen.
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Es sind bereits Exzentergetriebe bekannt, bei denen ein Exzenter auf
der treibenden Welle befestigt ist. Dabei wird auf dem Antriebsexzenter eine Antriebsscheibe
drehbar gelagert, welche das Drehmoment über im Getriebegehäuse gelagerte Paralleldoppelkurbeln
auf die Abtriebsscheibe überträgt. Hierbei sind die Kurbelzapfen der Paralleldoppelkurbeln
einerseits in der Antriebsscheibe und andererseits in der Abtriebsscheibe drehbar
gelagert. Bei diesen bekannten Getrieben greift die Abtriebsscheibe über einen Zahneingriff
in den getriebenen Teil ein. Bei Zykloidengetrieben ist es bekannt, die Zapfen der
Kurbeln dicht in die Verzahnung des getriebenen Teiles eingreifen zu lassen.
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Es ist weiter ein Exzentergetriebe bekannt, bei dem die treibende
und die getriebene Welle in Richtung ihrer Achsen hintereinander angeordnet sind
und die getriebene Welle durch eine Exzenterschwinge und ein von dieser bewegtes
Zwischenglied angetrieben wird. Die Ausschläge der Exzenterschwinge werden auf ein
drehbares Kugel- oder Rollenklemmschaltwerk übertragen, das die getriebene Welle
nur in einer Bewegungsrichtung mitnimmt. Ein solches Getriebe zeigt zwar eine kompaktere
Bauart als das vorstehend erläuterte Getriebe, es leidet aber an dem übelstand,
daß die exzentrisch an einem antreibenden Glied angeordnete Schwinge exzentrisch
auf den Zahn einer Abtriebsscheibe einwirkt, wobei die gesamte Kraft durch einen
Zapfen der Exzenterschwinge übertragen werden muß, so daß dieser erhebliche Beanspruchungen
aufzunehmen hat. Dabei wirkt das zwischen die Exzenterschwinge und das angetriebene
Glied geschaltete Kugel- oder Rollenklemmschaltwerk, das die getriebene Welle nur
in einer Bewegungsrichtung mitnehmen soll, kraftverzehrend. Die bekannte Vorrichtung
war infolgedessen auch nur für verhältnismäßig kleine und langsam laufende Apparate,
z. B. für Schmierpumpen, gedacht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbindung zwischen
den Paralleldoppelkurbeln und dem getriebenen Teil in besonders einfacher und betriebssicherer
Weise zu gestalten. Die Erfindung besteht darin, daß bei dem Getriebe die nach der
Abtriebsseite hinweisenden Zapfen der Paralleldoppelkurbeln in die Zykloidenverzahnung
der mit der Abtriebswelle fest verbundenen außenverzahnten Abtriebsscheibe eingreifen
und daß bei einer Anzahl n der Zapfen, durch welche 360° teilbar sind, die relative
Stellung der Zapfen an den Zwischenkörpern für jeden in der Drehrichtung der Antriebsscheibe
folgenden Zwischenkörper gegenüber der Stellung am vorhergehenden Zwischenkörper
um einen Phasenwinkel der Größe 3600 verschoben ist. n Eintritt, Abwälzung und Austritt
der Zapfen in und aus den Abwälzmulden erfolgen zwangläufig. Man kann bei der Herstellung
der zykloidenverzahnten Abtriebsscheibe eine Kurbelscheibe verwenden, deren freie
Zapfen als rotierende Fräser ausgebildet werden und nunmehr zwangläufig und automatisch
die Mulden der erwähnten Abtriebsscheibe ausfräsen. Die Form der Abwälzmulden ist
also bestimmt durch den Kurbelhub und durch den Zapfendurchmesser. Man ist dabei
nicht an eine bestimmte Zahl von Kurbeln gebunden. Es sind z. B. zwölf Zähne und
zehn Kurbeln oder sechzehn Zähne und vierzehn Kurbeln möglich. Im Falle des Ausführungsbeispiels
der Zeichnung sind zehn Zähne und acht Kurbeln vorgesehen. Die Anzahl der verwendeten
Kurbeln kann dann bei der fertiggestellten, zur Geschwindigkeitsübertragung dienenden
Vorrichtung der Anzahl der Zwischenkörper entsprechen.
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Die Durchmesser des Kopfkreises und des Fußkreises der Verzahnung
sind um je einen Zapfendurchmesser größer bzw. kleiner als der Teilkreisdurchmesser
D. Maßgebend ist immer der Durchmesser der Zapfen und die Zähnezahl, welche ebenfalls
nach praktischen Gesichtspunkten angenommen werden. Bei hoher Drehzahl kann man
mit geringem Zapfendurchmesser arbeiten. In einem gewissen Drehzahlbereich ist der
Zapfen nach der größten auftretenden Scherkraft zu dimensionieren. Die Zwischenkörper,
an denen die Zapfen sitzen, können als Hohlrollen ausgebildet werden, so daß sie
während des Betriebs von Öl durchflutet sind. Beim Betrieb
tritt
eine gewisse Verkantung der Zwischenkörper ein, deren Ausmaß von dem Abstand zwischen
der Antriebs- und der Abtriebsscheibe abhängt.
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Die Verkantung ist bei hoher Drehzahl der Antriebsscheibe geringer.
Der Abstand zwischen der Abtriebsscheibe und der Antriebsscheibe kann etwa das 1.,2-
bis 2fache des Durchmessers der Zwischenkörper betragen. Diese Abstandsmessung gilt
sowohl für die Gleitlagerung als auch für Kugellagerung der Zapfen.
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Es lassen sich beliebig große Kräfte übertragen bei entsprechender
Bemessung der Scheiben und der Zapfen, vorausgesetzt, daß das ganze Getriebe in
Öl läuft. Das erfindungsgemäße Übersetzungsgetriebe läßt sich z. B. bei der Konstruktion
stufenloser Getriebe in verschiedenartiger Weise und Anordnung verwenden, ferner
unmittelbar zum Antrieb von Werkzeugmaschinen durch schnell laufende Motoren. Das
Getriebe ist überall da am Platze, wo eine schnelle oder mittlere Geschwindigkeit
in langsamere oder besonders langsame Bewegung umgewandelt werden soll: z. B. lassen
sich bei Werkzeugmaschinen oder Pressen Schneckentriebe durch das erfindungsgemäße
Getriebe ersetzen.
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Einem Schneckentrieb ist das erfindungsgemäße Getriebe in jedem Falle
durch seinen hohen Wirkungsgrad überlegen. Dies gilt insbesondere, wenn die Zwischenkörper
und die in der Antriebsscheibe gelagerten Zapfen kugelgelagert werden.
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Gegenüber den bekannten, mit Zahneingriff arbeitenden Getrieben besitzt
das erfindungsgemäß ausgebildete Getriebe den Vorzug außerordentlich kompakter Bauart
und konzentrischer Achsen, so daß neben Material- und Kostenersparnis ein sehr geringer
Verschleiß vorliegt.
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Außerdem läßt sich, abgesehen von der bis zur höchsten theoretischen
Grenze gehenden Verringerung der Reibungskräfte, auch bei Übertragung großer Kräfte
und hohen Luftgeschwindigkeiten Geräuschlosigkeit des Getriebes erzielen.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt.
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F i g. 1 zeigt in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, in schematischer
Darstellung das erfindungsgemäße Getriebe; F i g. 2 zeigt das Getriebe in Ansicht,
von rechts gesehen; F i g. 3 stellt das Getriebe gemäß F i g. 1 in einem Axialschnitt
dar; F i g. 4 zeigt das Getriebe im Schnitt nach Linie A -B in F i g. 3.
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Die mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Abtriebsscheibe besteht aus
einer Stahlscheibe, die mittels eines Bundes 2 und eines Flachkeils 3 auf der drehbar
gelagerten Abtriebswelle 4 befestigt ist.
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Die Abtriebsscheibe 1 ist an ihrem Umfang mit einer bestimmten Anzahl
von Zykloidenzähnen 5 mit konvex gekrümmt gestaltetem Kopf und zwischen den Zähnen
befindlichen muldenförmigen Aussparungen 6 versehen.
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Koaxial mit der Welle 4 dieser Abtriebsscheibe ist die Antriebswelle
8 angeordnet. Die theoretische Mittellinie 7 ist also sowohl für die Antriebswelle
8 wie für die Abtriebswelle 4 dieselbe. Auf der Antriebswelle 8 ist mittels eines
Kugellagers 9 eine Scheibe 10 exzentrisch gelagert, an deren Umfang eine Anzahl
von Paralleldoppelkurbeln mit auf einer Stirnseite der Zwischenkörper 11 exzentrisch
angeordneten Zapfen 12 drehbar gelagert sind. Die Achse 13 der Antriebsscheibe 10
ist, wie aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich ist, gegenüber der gemeinsamen Achse
7 der Antriebswelle 8 und der Abtriebswelle 4 um das Maß E exzentrisch verschoben.
Auf der von der Antriebsscheibe 10 abgewandten Stirnseite der Zwischenkörper
11 sind ebenfalls Zapfen 14 angeordnet, die in der aus F i g. 1 ersichtlichen
Weise in die Mulden 6 der Abtriebsscheibe 1 eingreifen oder je nach der Phase der
Drehung über die konvexen Kämme der Zähne 5 dieser Scheibe rollen.
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Im vorliegenden Falle der F i g. 1 und 2 tangieren die Zapfen an beiden
Stirnseiten der Zwischenkörper immer deren Umfang. Dabei befinden sich die in der
Antriebsscheibe gelagerten Zapfen immer in derselben Phase, d. h., sämtliche durch
den Zapfenmittelpunkt gezogenen Durchmesser der Zwischenkörper verlaufen parallel.
Dagegen sind die in die Mulden der Abtriebsscheibe eingreifenden Zapfen in ihrer
Phase sämtlich verschieden. Es ist nämlich jeder folgende Zapfen gegenüber jedem
vorhergehenden um 360
also um 45', versetzt. In ähnlicher Weise ist 8 die
Phasenverschiebung der Zapfen an den einzelnen Zwischenkörpern zu bestimmen, wenn
die Anzahl der Zähne und Zapfen anders gewählt wird. Dabei ist eine Ausführungsform
besonders zweckmäßig, bei welcher die Anzahl der Zapfen 12 und somit auch der Zapfen
14 um zwei geringer ist als die Anzahl der Zähne 5. Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel
gemäß den F i g. 1 und 2 sind an der Abtriebsscheibe 1 zehn Zähne 5 vorhanden,
während nur acht Zapfen 11 an der Antriebsscheibe 10 angeordnet sind.
Ferner ist von Wichtigkeit, daß die Zapfen 12 und 14 an den verschiedenen
Zwischenkörpern verschiedene Stellung besitzen. Diese Stellungen sind genau dem
Unterschied in der Winkelstellung der einzelnen Zwischenkörper und demgemäß ihrer
jeweiligen Stellung gegenüber der Abtriebsscheibe 1 angepaßt. Die Lage der Zapfen
12 und 14 an den einzelnen Zwischenkörpern kann experimentell bestimmt
oder auch berechnet werden bzw. durch einen kinematischen Plan ermittelt werden.
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Die Anzahl der Zapfen und der Zähne kann an sich gleich sein. Man
kann auch die Anzahl der Zapfen kleiner machen als die Anzahl der Zähne oder umgekehrt.
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F i g. 1 zeigt beispielsweise die Zapfen 14 in voll ausgezogenen Linien,
die Zapfen 12 in punktierter Darstellung.
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Durch das Zusammenwirken der Paralleldoppelkurbeln eines Exzentergetriebes
der in F i g. 2 dargestellten Art mit einer Abtriebsscheibe gemäß F i g. 1 ergibt
sich eine Übersetzung der Geschwindigkeit der Antriebswelle ins Langsame, d. h.,
die Abtriebswelle läuft mit geringerer Geschwindigkeit um als die Antriebswelle.
Bei einer gegebenen Ausbildung des Getriebes, d. h. bei gegebenen Abmessungen der
Teile, ist das Übersetzungsverhältnis konstant. Durch Änderung des Verhältnisses
der Abmessungen kann dies Untersetzungsverhältnis praktisch z. B. in einem Bereich
von 1 : 3 bis 1 :100 geändert werden. Dabei sind für die Dimensionierung der einzelnen
Teile auch die Geschwindigkeit der Antriebswelle und die Größe des zu übertragenden
Drehmoments von Bedeutung.
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Das beschriebene Getriebe läßt sich grundsätzlich auch im umgekehrten
Sinne verwenden, nämlich derart,
daß die Muldenscheibe als Antriebsscheibe
dient. In diesem Falle ist es allerdings erforderlich, das Verhältnis der Abmessungen
der Muldenscheibe einerseits und der Zwischenkörper und der Exzenterscheibe andererseits
dem geänderten Zweck entsprechend zu gestalten. Insbesondere ist in diesem Falle
der Durchmesser der Muldenscheibe verhältnismäßig klein zu halten, während der Kurbelhub
der Zapfen, also gegebenenfalls der Durchmesser der Zwischenkörper, verhältnismäßig
groß werden muß, weil sonst die Kraftübertragung zu ungünstig wird. In dieser Form
eignet sich das erfindungsgemäße Getriebe insbesondere als Zwischenglied in Verbindung
mit stufenlosen Getrieben. Die Exzenterscheibe 10 kann auch in Arme aufgelöst sein.