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Exzenter-Umlaufrädergetriebe Die Erfindung betrifft Exzenter-Umlaufrädergetriebe,
die sich insbesondere für Windwerke aller Art eignen, bei welchen die getriebene
Welle unter der Einwirkung eines äußeren Rückdrehmomentes steht.
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Es sind bereits Exzenter-Umlaufrädergetriebe bekannt, deren treibende
Welle einen Exzenterzapfen aufweist, auf dem ein außenverzahntes, mit einem gehäusefesten,
zur treibenden Welle konzentrischen Innenzahnkranz kämmendes Getrieberad frei drehbar
gelagert ist, das über eine eine gegenseitige Wellenexzentrizität zulassende Kupplung
mit der getriebenen Welle gekuppelt ist. Diese Untersetzungsgetriebe, die auch in
mehrstufiger Ausführung bekannt sind, haben den Vorteil, daß sie bei kurzer axialer
Länge und koaxialer Anordnung der treibenden und der getriebenen Welle sowie bei
einfachem Aufbau die Beherrschung sehr großer Untersetzungsverhältnisse in einer
Getriebestufe gestatten.
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Im Windwerkbau werden raumsparende Untersetzungsgetriebe benötigt,
die sich leicht mit Gesperren kombinieren lassen, welche einerseits die Rückübertragung
äußerer, auf die getriebene Welle wirkender Rückdrehmomente auf die treibende Welle
verhindern, andererseits aber einen Antrieb der treibenden Welle sowohl im Sinn
als auch gegen den Drehsinn des Rückdrehmoments gestatten. Die eingangs dargestellten
bekannten Getriebe bieten sich wegen ihrer erwähnten Vorteile geradezu für eine
solche Verwendung an, doch würde eine bloße Kombination solcher Getriebe mit den
erwähnten, für den Windwerkbau vorgeschriebenen Gesperren eine relativ große axiale
Baulänge der Anordnung ergeben, durch welche die Vorteile der raumsparenden Bauweise
dieser Getriebe zumindesten zum Teil wieder zunichte gemacht würden.
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Aufgabe der Erfindung ist infolgedessen die Schaffung eines derartigen
raumsparenden Getriebes, bei welchem das erwähnte Gesperre in das Getriebe selbst
einbezogen ist.
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Demgemäß geht die Erfindung von einem Exzenter-Umlaufrädergetriebe
aus, dessen treibende Welle einen Exzenterzapfen aufweist, auf dem ein außenverzahntes,
mit einem gehäusefesten, zur treibenden Welle konzentrischen Innenzahnkranz kämmendes
Getrieberad drehbar gelagert ist, das über eine eine gegenseitige Wellenexzentrizität
zulassende Kupplung mit der getriebenen Welle gekuppelt ist, und sie ist dadurch
gekennzeichnet, daß die treibende Welle drehbar in einer ihrerseits im Gehäuse drehbar
gelagerten Lagerungsbuchse gelagert ist, daß zwischen dieser Lagerungsbuchse und
dem Gehäuse ein Gesperre angeordnet ist, das eine gegenseitige Drehung der Lagerungsbuchse
nur in einem Drehsinn zuläßt; und daß außerdem die Exzentrizität des Exzenterzapfens
der treibenden Welle und die Reibungswerte zwischen dem Exzenterzapfen und dem Getrieberad
einerseits so klein und andererseits zwischen der treibenden Welle und der Lagerungsbuchse
so groß sind, daß ein äußeres auf die getriebene Welle wirkendes Rückdrehmoment
die treibende Welle nicht relativ zu ihrer Lagerungsbuchse zu drehen vermag. Das
Getrieberad ist vorzugsweise mittels eines Wälzlagers auf dem Exzenterzapfen der
treibenden Welle gelagert.
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Eine andere Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß die treibende
Welle drehbar in einer ihrerseits im Gehäuse drehbar gelagerten Lagerungsbuchse
gelagert ist, daß zwischen der treibenden Welle und der Lagerungsbuchse ein Gesperre
angeordnet ist, das eine gegenseitige Drehung dieser Teile nur in einem Drehsinn
zuläßt, und daß außerdem die Exzentrizität des Exzenterzapfens der treibenden Welle
und die Reibungswerte zwischen dem Exzenterzapfen und dem Getrieberad einerseits
so klein und andererseits zwischen der Lagerungsbuchse und dem Gehäuse so groß sind,
daß ein äußeres auf die getriebene Welle wirkendes Rückdrehmoment die Lagerungsbuchse
nicht relativ zum Gehäuse zu drehen vermag.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die treibende Welle
mittels eines Gleitlagers in der Lagerungsbuchse gelagert, die ihrerseits mittels
eines Wälzlagers im Gehäuse gelagert ist.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die treibende
Welle mittels eines Wälzlagers in der Lagerungsbuchse gelagert, die ihrerseits mittels
eines Gleitlagers im Gehäuse gelagert ist, wobei das Gesperre bzw. der Freilauf
zwischen die treibende Welle und die Lagerungsbuchse geschaltet ist.
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Die Materialpaarung zwischen den mit Bezug aufeinander gleitend gelagerten
Teilen kann einer
üblichen Gleitlagermaterialpaarung entsprechen.
In Abwandlung dessen kann eines der mit Bezug aufeinander mit großem Reibwert gleitend
ineinander gelagerten Teile mit an sich bekannten einstellbaren Federn und Reibungspolstern
ausgestattet sein, die eine veränderbare Einstellung des Reibungswertes zwischen
diesen Teilen auf einen jeweils gewünschten Wert gestatten.
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Bei derjenigen Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Wälzlagerung
zwischen der Lagerungsbuchse und dem Gehäuse angeordnet ist, kann die Lagerungsbuchse
selbst mit einer Gesperreverzah nung versehen sein, die in an sich bekannter Weise
mit einer am Gehäuse angeordneten Sperrklinke zusammenwirkt. Die Sperrklinke kann
in an sich bekannter Weise umschaltbar sein.
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Schließlich kann nach einem weiteren Erfindungsmerkmal die Zähnezahl
des Außenzahnkranzes des Getrieberades um einen Zahn niedriger als die Zähnezahl
des gehäusefestenInnenzahn krapzes sem.
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Die Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf die Zeichnung an Hand zweier
Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben. In der Zeichnung stellt dar F i g.
1 einen Axial-Längsschnitt durch ein Getriebe nach einer Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 2 einen Querschnitt längs der Ebene II-II in F i g. 1, in Pfeilrichtung gesehen,
F i g. 3 einen Querschnitt längs der Ebene III-III in F i g. 1, in Pfeilrichtung
gesehen, und F i g. 4 eineu Teil-Eängsschnitt durch eine weitere, bevorzugte Aufführungsform
eines Getriebes nach der Erfindung, Bei der in den F i g. 1 bis 3 der Zeichnungen
gezeigten. Ausführungsform der Erfindung ist in einem Getriebegehäuse 1 in an sich
bekannter Weise ein innenzßhnkranz z befestigt, mit welchem ,ein mit einer Außenverzahnung
versehenes Getrieberad 3 kämmt, das seinerseits in ebenfalls an sich bekannter Weise
auf einemn Exzenterzapfen 4. der treibenden Welle 5 frei drehbar gelagert ist, Das
Getrieberad 3 ist wiederum in an sieh bekannter Weise über eine eine gegenseitige
Exzentrizität zulassende Kupplung mit der getriebenen Welle 6 gekuppelt.
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Die treibende Welle 5 ist drehbar in einer Lagerbuchse 7 gelagert,
die ihrerseits wiederum drehbar im Gehäuse 1 gelagert ist. Die Lagerungsbuchse 7
wirkt gemäß der Erfindung mit eineue Gesperre oder eine Freilauf zusammen, der sie
an eines Drehung einem Drehsinn hindert. Dies kann gemäß der dargestellten Ausführungsform
der Erfindung in der Weise sichergestellt sein, daß die Lagerungsbuchse 7 an ihren
Außenumfang mit einer Gesperreverzahnung 8 versehen ist, die in an, ich bekannter
Weise mit einer AM Gehäuse 1 angeordneten Sperrklinke 9 zusammenwirkt. Die Sperrklinke
9 kann gegebenenfalls in nicht dargestellter Weise umschaltbar ausgeführt sein,
in welchem Fa11 naturgemäß die Gesperreverzahnung 8 ebenfalls entsprechnd ausggebil
det sein muß.
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Weiterhin sind die Extrizität e des Exzenterzapfen 4 der treibenden
Welle ß einerseits und die Reibungswerte zwischen dem Exzenterzapfen 4 und dem Getrieberad3
sowie zwischen der treibenden Welle und deren Lagerungsbuchse 7 andererseits so
aufeinander abgestimmt, daß ein äußeres, auf die getriebene Welle 6 wirkendes Rückdrehmoment
die treibende Welle nicht relativ zu ihrer Lagerungsbuchse zu drehen Vermag Dies
wird einerseits dadurch erreicht, reicht, daß die Exzentrizität # möglichst klein
gemacht wird und daß andererseits der Reibungswert zwischen der treibenden Welle
5 und ihrer Lagerungsbuchse 7 möglichst groß gemacht wird, wobei außerdem der Reibuugswert
zwischen der Lagerungsbuchse un c dem Getrisbsgehäuss3 mliglichst klein sein soll.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, kann dies z. B. in der Weise geschehen, daß die
Lagerung der treibenden Welle 5 innerhalb ihrer Lagerungsbuchse 7 als Gleitlagerung
ausgeführt wird, während zwischen der Lagerungsbuchse und dem Getriebegehäuse 1
eine Wälzlagerung, beispielsweise Nadellager 10, vorgesehen sind. Zwischen dem Exzenterzapfen
4 und dem Getrieberad 3 kann, wie aus der Zeichnung ersichtlich, ebenfalls ein Wälzlager,
beispielsweise ein Nadellager 11, vorgesehen sein.
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Um den Reibungswert zwischen der treibenden Welle 5 und ihrer Lagerungsbuchse
7 nach Beileben veränderbar oder dunsvränderbar einstellbar zu machen, können gemäß
einer anderen, in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung
an der Lageruugsbuchse 7 au sich bekannte einstellbare Federn vorgesehen sein, die
auf die in rhalb der Lagergsbuchse 7 drehbar gelagerte treibende Welle 5 im Sinn
einer bestimmten Lagerreibung einwirken, _ Die Erzielung eines bestimmten gegenseitigen
Reib gswertes zwischien der treibenden Welle 5 und der Lagerungsbuchse 7 kann in
ebenfalls in der Zeichnung rieht dargestellter Weise auch durch Einfüge bestimmter
Reibungspolster in die Lagerfläche der Lagerungsbuchse 7 erreicht werden.
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Die Lageruug der getriebenen Welle 6 im Gehäuse 1 bann auf beliebige
Weise erfolgen, beispielsweise also in Form einer Gleitlagerung, wie dies in der
Zeichnung dargestellt ist, Selbstverständlich kann. an deren Stelle auch jede beliebige
Wälzlagerung vorgesehen sein, Die erfindungsgemäße Gesperrewirkung wird noch dadurch
erhöht, daß für den Innenzahnkranz 2 und den Außenzahnkranz des Getrieberades 3
ein besonderes Zähnerhältnis vorgesehen ist, Nach dem Merkmal einer beyorzugten
Ausführungsform der Erindung weist der Außenzahnkranz des Getrieberades 3 einen
Zahn weniger auf als der gehäusefeste lnnenzahnkranz 2.Dadurch wird erreicht, daß
bei einer Umdrehuug der treibenden Welle 5 das Gietriberad 3 um eine Zahn weitergedreht
wird und sich die, getriebene Welle 6 infolgedessen um einen entsprechenden Winkelbetrag
weiterdreht. Somit wird die Zähnezahl des Außenzahnkranzes des Getrieberades 3 identisch
mit dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes.
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Dadurch, daß in der soeben beschriebenen Weise dafür gesorgt wirdk,
daß das Reibungsmoment zwischen der treibenden Welle 5 und deren. Lagerungebuechse
7 größer e das Exzenter-Drehmoment ist, ergibt sich in Zusammenwirkung mit derer
Gesperre 8, 9 die eingangs erwähnte, an sieh bekannte besondere Gesßperrwwirkung.
Wirkt also beispielsweise gemäß der Darstellung in F i g. 3 der Zeichnungen das
äußere, auf die getriebene Welle 6 wirksame Rückdrehrnomenx im. ßides Pfeiles .A,
so kann ein entspxeegnd grobes Antriebsmoment die treibende Welle 5 im Sinn des
Pfeiles . entgegen< .dem Rück,-antreibe», in welchem Fall die Lagerungsbuchse
7 bei gleichzeitigem Freilauf ,des aesperres ß, 9 ebenfalls im .Sinn nies Pfeiles
.B umläuft.
Hört das Antriebsmoment auf, so hält das Gesperre 8,
9 die treibende Welle 5 und mit ihr die getriebene Wolle 6 in jeder Stellung entgegen
dem im Sinn des Pfeiles A wirksamen Rückdrehmoment fest. Wird jedoch die treibende
Welle 5 im Sinn des Pfeilas A und damit im Sinn des Rückdrehmoments angetrieben,
so überträgt sich diese Drehbewegung entsprechend auf die getriebene Welle 6, in
welchem Fall sich jedoch die treibende Welle 5 innerhalb ihrer durch das Gosperre
8, 9 festgehaltenen Lagerungsbuchse 7 dreht.
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Gemäß einer Abwandlung der soeben beschriebenen Ausführungsform der
Erfindung kann die Feder der Sperrklinke 9 so abgestimmt sein, daß das Gesperre
8, 9 erst bei übersehreitung eines durch den Zahndruck zwischen der Außenverzahnung
des Getrieberades 3 und das gehäusefesten Innenzahnkranzes 2 bestimmten Grenzreibungswertes
zwischen der treibenden Welle 5 und der Lagerungsbuchse 7 in Tätigkeit tritt. Bei
einer solchen Wahl der Federkraft der Sperrklinke 9 wird in einem unteren Belastungsbereich
des Getriebes das Schnarren des Gesperres 8, 9 vermieden. Dabei ist der geringfügige
Nachteil in Kauf zu nehmen, daß in diesem unteren Belastungsbereich auch bei Drehung
der treibenden Welle 5 entgegen der Wirkung des auf die getriebene Welle 6 wirkenden
Rückdrehmomentes die Reibung zwischen der treibenden Welle und der Lagerungsbuchse
7 überwunden werden muß.
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Unter Bezug auf F i g. 4 der Zeichnung wird nun eine bevorzugte Ausführungsform
eines Zahnrad-Untarsetzungsgetriebes nach der Erfindung beschrieben Das Getriebe
ist im wesentlichen in allen Teilen identisch mit dem soeben unter Bezug auf die
F i g. 1 bis 3 der Zeichnung dargelegten Getriebe. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform
nach F i g. 4 ist jedoch die treibende Welle 5' mittels einer Wälzlagerung 18 innerhalb
der Lagerungsbuchse 7' gelagert. Zwischen die treibende Welle 5' und die Lagerungsbuchse
7' ist außerdem ein Klemmrollen-Freilauf 19 geschaltet, der eine Drehung der treibenden
Welle relativ zu der Lagerungsbuchse nur in einem Drehsinn zuläßt. An Stelle eines
solchen Klemmrollen-Freilaufes kann selbstverständlich auch ein Gesperre vorgesehen
sein. Die Lagerungsbuchse 7' ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung gleitend
in einem entsprechenden Gleitlager des Gehäuses 1 gelagert.
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Diese Ausführungsform der Erfindung hat gegenüber der zuvor beschriebenen
Ausführungsform den Vorteil, daß für die erforderliche, dem Rückdrehmoment der getriebenen
Welle entgegenwirkende Gleitreibung der hierfür günstigere, da flächenmäßig größere
Bereich des äußeren Durchmessers der Lagerungsbuchse 7' ausgenutzt wird, der außerdem
für die Wirkung dieser Gleitreibung das günstigere Momentenverhältnis ergibt. Im
übrigen ist die Wirkungsweise dieser Ausführungsform der Erfindung gleich der mit
Bezug auf die F i g. 1 bis 3 der Zeichnung beschriebenen Bauart.
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Im Sinn eines möglichst einfachen Aufbaues des erfindungsgemäßen Zahnradgetriebes
kann die eine gegenseitige Exzentrizität zulassende, das Getrieberad 3 mit der getriebenen
Welle 6 kuppelnde Kupplung die besondere, aus den F i g. 1 und 2 der Zeichnungen
ersichtliche Form haben. Dementsprechend sind gemäß der Erfindung in dem Getrieberad
3 Zapfen 12 befestigt, auf welchen Rollen 13 gelagert sind. In gleicher Weise sind
auf einer an der getriebenen Welle 6 stirnseitig befestigten Scheibe 14 Zapfen 15
befestigt, auf welchen ebenfalls Rollen 13 gelagert sind. Wie aus F i g. 2 der Zeichnungen
ersichtlich ist, ragen diese Zapfen 12 bzw.15 mit ihren Rollen 13 in entsprechende
Radialschlitze 16 einer Kupplungsscheibe 17 hinein. Da die Zapfen 12 bzw.15 einmal
von der einen Seite und zum anderen Mal von der gegenüberliegenden Seite her in
die Kupplungsscheibe 17 hineinragen, ergibt sich ein besonders leichter und einfacher
Zusammenbau des Getriebes.
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Trotz der axial kurz bauenden Konstruktion des Getriebes nach der
Erfindung ergibt sieh für die Außenverzahnung des Getrieberades 3 und die gehäusefeste
Innenverzahnung 2 eine verhältnismäßig große Eingriffslänge, die einerseits einen
sehr ruhigen Lauf des Getriebes und andererseits einen sehr guten Wirkungsgrad desselben
zur Folge hat. Die Selbsthemmung des Getriebes ergibt sich, wie bereits dargelegt,
aus der Bedingung, daß das Rückdrehmoment des Exenterzapfens 4 bzw. 4' gleich oder
kleiner als das Reibungsmoment der Exzenter- bzw. Exzenterwellenlagerung sein muß.
Eine jeweils gewünschte Selbsthemmung läßt sich infolgedessen leicht durch entsprechende
Wahl des Lagerdurchmessers und der Materialpaarung zwischen den gleitend aufeinander
gelagerten Teilen erzielen. Praktische Versuche mit denn Getriebe nach der Erfindung
haben gezeigt, daß dasselbe einen wesentlich geringeren Verschleiß und einen besseren
Wirkungsgrad beün Heben der Last hat als die bekannten, bisher im Windenbau verwendeten
Getriebe.
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Dieser geringere Verschleiß und der bessere Wirkungsgrad des Getriebes
nach der Erfindung sind außerdem auch auf die besondere Ausbildung der die gegenseitige
Wellenexzentrizität zwischen dem Exzenterzapfen 4 bzw. 4' und der getriebenen Welle
6 zulassenden Kupplung 13, 14, 15,16,17 nach der Erfindung zurückzuführen.