DE2505155C3 - Wellen-Zahnradreduziergetriebe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wellen-Zahnradreduziergetriebe mit einem drehfesten, innenverzahnten Zahnrad, einem rohrförmigen, radial verformbaren außenverzahnten Zahnrad, mit einem mit der Antriebswelle verbundenen Wellengenerator zum Erzeugen eines umlaufenden Zahneingriffes und mit einem innenverzahnten Abtriebszahnrad, dessen Zähnezahl sich von der Zähnezahl des drehfesten innenverzahnten Zahnrades unterscheidet, wobei eines der innenverzahnten Zahnräder geteilt, ausgeführt und symmetrisch zu beiden Seiten des anderen innenverzahnten Zahnrades angeordnet ist Eine solche Ausbildung ist aus der GB-PS 12 89 731 bekannt

Bei dieser bekannten Ausbildung wird versucht, durch den beidseitigen Angriff des geteilten innenverzahnten Zahnrades zu beiden Seiten des anderen innenverzahnten Zahnrades die Belastungsverhältnisse des Zahneingriffs symmetrisch zu gestalten, so daß an keinem der Zahnräder eine außermittige Kraft bzw. ein Moment angreifen soll, welches das Zahnrad verkanten oder schrägstellen will und so zu einer ungleichmäßigen Belastung der Lager führen würde.

Nachteilig ist bei der bekannten Ausbildung jedoch, daß dieses angestrebte Ziel nur dann erreicht werden kann, wenn das Getriebe in höchster Präzision hergestellt ist Schon geringe Ungleichmäßigkeiten der Zahnflankengeometrie können dazu führen, daß nur die eine Hälfte des geteilten innenverzahnten Zahnrades zum Tragen kommt und dann doch die vorerwähnten nachteiligen Zustände sich einstellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Vermeidung des genannten Nachteils ein Wellen-Zahnradreduziergetriebe zu schaffen, bei dem auch bei geringeren Anforderungen an die Herstellungsgenauigkeit zuverlässig nur mittig an den Zahnrädern angreifende Kräfte vorkommen, somit also keine Verkantungsmomente wirken und dadurch ungleichmäßige Abnutzung und starker Verschleiß vermieden sind.

Ausgehend von der eingangs beschriebenen Ausbildung wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei geteilter Ausbildung des Abtriebszahnrades dessen beide Zahnkränze je einen Flansch aufweisen, die mittels eines Gelenkhebels miteinander verbunden sind, wobei der Abtrieb mittig zwischen den Gelenkstellen über ein drittes Gelenk angreift

Bei einer solchen Ausbildung würde eine kleine Fertigungsungenaugigkeit der Zahnräder nur dazu führen, daß der Gelenkhebel sich um einen vernachlässigbaren Betrag schrägstellt, ohne daß seine ausgleichende Wirkung in Frage gestellt wäre, die darin besteht, daß die am dritten Gelenk angreifende

Abtriebskraft vom Gelenkhebel gleichmäßig auf die

beiden Zahnkränze des geteilten Abtriebszahnrades verteilt wird.

An sich ist aus der DE-OS 16 50814 bei Wechselge-

trieben für Kraftfahrzeuge bekannt, zwischen drei umlaufenden bewegten Teilen einen Steckhebel anzuordnen, der sich bei verschiedener Umlaufgeschwindigkeit der Teile schrägstellt Hierbei geht es jedoch nicht um eine Ausgleichung von Kräften, sondern darum, einen Gleichlaufring zu verspreizen, um vor dem

Einrücken einer Schaltmuffe den Gleichlauf zu erzielen. Diese Ausbildung konnte mithin nichts zur vorliegenden Problematik beitragen. Andererseits ist die vorliegende Aufgabe des

Ausgleichs maßlicher Ungenauigkeiten und elastischer Formänderungen bereits in der DE-OS 21 12 631 angesprochen. Hier geht es jedoch um ein Umlaufgetriebe, in dem ein Ausgleich an Zylinderbolzen dadurch geschehen soll, daß diese von federnden Laufringen umgeben sind. Diese ganz andersartige Lösung konnte auch nichts zur vorliegenden Problematik beitragen.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen weiter erläutert Es zeigt

F i g. 1 schematisch einen achsrechten Schnitt durch ein Wellen-Zahnradreduziergetriebe,

F i g. 2 eine konstruktive Ausführung dieses Getriebes in df .'gleichen Schnittdarstellung,

F i g. 3 den Schnitt nach Linie M-JH aus F i g. 2 und F i g. 4 den Schnitt nach Linie IV-IV vuj F i g. 2.

Das Wellen-Zahnradreduziergetriebe besteht aus einem unbeweglichen innenverzahnten Zahnrad 1, dessen Zähne mit den Zähnen eines als dünnwandiger und daher biegsamer Zylinder ausgebildeten außenver zahnten Zahnrades 3 kämmen. Innerhalb des biegsamen Zahnrades 3 läuft ein Wellengenerator 5 um, der an wenigstens einer Umfangsstelle durch Verformung des biegsamen Zahnrades 3 bewirkt, daß dessen Zähne in Eingriff mit den Zähnen des innenverzahnten Zahnra des 1 kommen. Diese Eingriffsstelle läuft entsprechend um.

Der Wellengenerator wird durch eine Antriebswelle 6 angetrieben, auf deren Ende ein Ritzel 15 sitzt, welches mit einem Zahnkranz des Wellengenerators kämmt.

Das unbewegliche innenverzahnte Zahnrad 1 ist mit dem Getriebegehäuse 7 verbunden.

Das biegsame außenverzahnte Zahnrad 3 ist erheblich breiter als das unbewegliche innenverzahnte Zahnrad 1, und beidseits des letzteren sind die

μ innenverzahnten Zahnkränze 8 und 9 eines Abtriebszahnrades angeordnet, die ebenfalls an den durch die Deformation des biegsamen Zahnrades 3 vorgegebenen Stellen im Eingriff mit diesem stehen.

Die Drehachsen des Wellengenerators 5, des

biegsamen Zahnrades 3 und des Abtriebszahnrades 8/9 sowie die Symmetrieachse des unbeweglichen Zahnrades 1 fallen zusammen und sind in Fig.2 und 3 mit 12 bezeichnet.

Der hier gezeigte mechanische Wellengenerator 5 hat eine zentrale öffnung, durch die eine Welle 13 verläuft, die die Verbindung zwischen dem Zahnkranz 9 und einem auf der anderen Stirnseite gelegenen Flansch 17 herstellt Durch diesen Flansch 17 verläuft auch die Antriebswelle 6.

Auch der Zahnkranz 8 weist einen Flansch 16 auf, der sich radial nach außen erstreckt Die Flansche 16 und 17 sind miteinander und mit dem Abtriebsglied 10, das ebenfalls in Fom eines Flansches ausgebildet ist. vermittels zweier gleichmäßig am Kreisumfang angeordneter Gelenkhebel 18 an je drei Gelenkstellen 19,

20 und Ii verbunden. Das mittlere Gelenk 20 jedes Gelenkhebels 18 ist im Abtriebsglied 10 des Getriebes angeordnet, während die äußeren Gelenkstellen 19 und

21 jeweils in den Flanschen 16 bzw. 17 angeordnet sind.
Diese Ausbildung hat zur Folge, daß die vom

Abtriebsglied 10 her wirkende Kraft gleichmäßig auf die Zahnkränze 8 und 9 verteilt wird.

In F i g. 4 ist der Eingriff zwischen den Zähnen 22 des Zahnkranzes 9 und den Zähnen 4 des biegsamen Zahnrades 3 gezeigt Diese Zähne 4 stehen, wie aus F i g. 3 ersichtlich, ebenso im Eingriff mit den Zännen 2 des unbeweglichen Zahnrades 1.

Die Verbindung des Zahnkranzes 8 mit dem Flansch 16 ist vermittels einer hohlen Welle 23 hergestellt die als Ganzes mit dem Flansch 16 ausgeführt und mit dem Zahnkranz 8 mit Hilfe von Schlitzen verbunden ist als welche ein Teil des Zahnkranzes 8 dient.

Die Verbindung des Zahnkranzes 9 mit der Weile 13 ist mittels eines Flansches 24 zustandegebracht der als Ganzes mit der Welle 13 ausgeführt und mit dem Zahnkranz 9 ebenfalls mit Hilfe von Schlitzen verbunden ist Die Verbindung der Welle 13 mit dem Flansch 17 kommt ebenfalls mittels Schlitzen 25 zustande.

Auf der hohlen Welle 14 des mechanischen Wellengenerators sind drei Exzenterbuchsen 26,27 und 28 mit Wälzlagern 29, 30 bzw. 31 angeordnet Die Drehachse 32 des Lagers 30 der mittleren Buchse 27 ist in bezug auf die Drehachse 12 der Welle 14 des Wellengenerators nach der einen Seite und die Drehachse 33 der Lager 29 und 31 der äußeren Buchsen 26 bzw. 28 nach der entgegengesetzten Seite versetzt Die Buchsen 26,27 und 28 mit den Wäzlagern 9,30 und 31 sind auf der Welle 14 in Richtung seiner Drehachse 12 durch Ringe 34 und 35 festgestellt Der Ring 34 stützt sich gegen einen an der Welle 14 vorhandenen Vorsprung ab, während der Ring 35 auf der Welle 14 durch Schraubenbolzen 36 festgestellt ist Gegen ein Durchdrehen gegenüber der Welle 14 sind die Buchsen 26,27 und 28 durch einen Längskeil gesichert.

Auf die Wälzlager 29,30 und 31 sind Ringe 38,39 und 40 aufgesetzt die als Elemente des Wellengenerators dienen, welche dem biegsamen Zahnrad 3 radiale Verformungen über eine dünnwandigen Ring 41 erteilen. Die Härte des dünnwandigen Ringes 41, erzielt durch Wärmebehandlung, übersteigt wesentlich die Härte des biegsamen Zahnrades 3.

Der Wellengenerator ist im Getriebe derart angeordnet, daß seine Ringe 38,39 und 40 symmetrisch in bezug auf die Mittenebene 11 liegen und der Wand des biegsamen Zahnrades 3 eine über ihre Breite gleichmäßige und in bezug auf die Mittenebene 11 symmetrische radiale Verformung erteilen.

Der Wellengenerator stützt sich mittels der drei Ringe 38,39 und 40 der Wälzlager 29,30 und 31 gegen die Innenfläche des biegsamen Zahnrades 3 in drei Zonen ab. Die Winkel 2ß der Abstützung der Ringe 38, 39 und 40 der Lager des Wellengenerators können 180° erreichen, Dpdureh ist die Lage des Wellengenerators in radialer Richtung in bezug auf den Eingriff der Zähne 4 und 2 des biegsamen Zahnrades 3 bzw. des unbeweglichen Zahnrades 1 festgelegt und radiale Stützen im Getriebegehäuse 7 sind entbehrlich.

Da das biegsame Zahnrad 3 in radialer Richtung gemäß dem Eingriff seiner Zähne 4 mit den Zähnen 2 des unbeweglichen Zahnrades 1 zentriert wird, so hat der Wellengenerator die Möglichkeit sich selbsttätig einzustellen. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung der Belastung auf zwei diametral gegenüberliegende Eingriffszonen A der Zähne 4 und 2, d. h. auf die Verformungszonen des biegsamen Zahnrades 3.

Der Wellengenerator ist gegen Verschiebungen in Richtung der Drehachse 12 mit Hilfe von Bunden 42 und 43 festgestellt die an der hohlen WeWe 23 bzw. dem Flansch 24 ausgeführt sind. Die Bunde 42 und 43 befinden sich in der Nähe der äußeren Stirnflächen der Ringe 38 und 40 und begrenzen die Ve: ^.hiebungen des ganzen Wellengenerators in Richtung der A ;hse 12.

Das biegsame Zahnrad 3 und der dünnwandige Ring 41 sind ebenfalls durch die Bunde 42 und 43 gegen Verschiebungen in Richtung der Achse 12 festgelegt.

Die An'riebswelle 6 wird von einem Motor 44 in Drehung versetzt und trägt ein Zahnrad 45, das mit einem Zahnkranz 46 auf der Welle 14 des Wellengenerators kämmt

Zur Verminderung des Gewichts des Getriebes ist die Welle 13 hohl ausgeführt Im freien Raum innerhalb der Welle 13 können Versorgungsleitungen des Motors 44 untergebracht sein, weil der letztere am drehbaren Flansch 17 angeordnet ist

J5 Der Betrieb des Wellen-Zahnradreduziergetriebes verläuft folgenderweise:

Die Ringe 38, 39 und 40 des Wellengenerators verformen das biegsame Zahnrad 3 zu einem Oval und bewirken in den Zonen A an den Spitzen des Ovals den Eingriff der Zähne 4 des biegsamen Zahnrades 3 mit den Zähnen 2 des unbeweglichen Zahnrades 1 sowie mit den Zähnen 22 der Zahnkränze 8 und 9 in voller Arbeitshöhe dieser Zähne, während sie in den Zonen B, die um die kleine Achse des Ovals herum liegen, die Zähne 4 des

*5 biegsamen Zahnrades 3 außer Eingriff mii den Zähnen 2 und 22 bringen.

Die Antriebsbewegung wird von der Antriebswelle 6 über das Zahnrad 45 und den Zahnkranz 46 auf die Welle 14 des Wellengenerators übertragen. Die Drehung der Welle 14 führt zum Abwälzen der Ringe 38, 39 und 40 auf der Innenfläche des biegsamen Zahnrades 3, was wiederum das Wandern der Eingriffszonen A der Zähne 4 und 2 und das Umlaufen einer V^rformungswelle des biegsamen Zahnrades 3 bewirkt. Während einer vollen Umdrehung der Welle 14 des Wellengenerators läuft die Verformungswtlle des biegsamen Zahnrades 3 und die Zonen A des Zahneingriffs ebenfalls einmal um.

Da in bekannter Weise die Zahl der Zähne des Abtriebszahnrads 8/9 sich von der Zähnezahl des unbeweglichen Zahnrads 1 unterscheidet, kommt es pro Umlauf des Wellengenerators zu einer Drehung des Abtriebszahnrades um einen dieser Zahnzahldifferenz entsprechenden Betrag.

Die Drehbewegung -Jer Zahnkränze 8, 9 wird zum Flansch 16 und zum Flansch 17 übertragen. Von diesen wird die Drehung und das Drehmoment über die Gelenkhebel 18 auf das Abtriebselied 10 des Getriebes

weitergeleitet.

Da die Gelenke 20 an den Gelenkhebeln 18 genau in der Mitte zwischen den Gelenkstellen 19 und 21 angeordnet sind, werden von den Flanschen 16 und 17 auf das Abtriebsglied 10 gleiche Drehmomente übertragen, und folglich werden von den beiden Rändern des biegsamen Zahnrads 3 in zwei Kraftflüssen gleiche Drehmomente auf das Abtriebsglied des Getriebes übertragen.

Infolge von Fertigungsungenauigkeilen und verschie-

dener Steifigkeiten der Wellen 13 und 23 kommt es bei der Belastung des Getriebes und elastischen Verdrehung der Wellen 13 und 23 zu einer Relativdrehung zwischen den Flanschen 16 und 17. Dabei stellen sich die Gelenkhebel 18 etwas schräg; da jedoch die Mittellage des Gelenks 20 in bezug auf die Gelenkstellen 19 und 21 sich nicht ändert, so werden auch in diesem Fall von den Flanschen 16 und 17 auf das Abtriebsglied 10 gleiche Drehmomente übertragen und die Symmetrie der Beanspruchung bleibt erhalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch;

   Wellen-Zahnradreduziergetriebe mit einem drehfesten, innenverzahnten Zahnrad, einem rohrförmigem, radial verformbaren außenvensahnten Zahnrad, mit einem mit der Antriebswelle verbundenen Wellengenerator zum Erzeugen eines umlaufenden Zahneingriffes und mit einem innenverzahnten Abtriebszahnrad, dessen Zähnezahl sich von der Zähnezahl des drehfesten innenverzahnten Zahnrades unterscheidet, wobei eines der innenverzahnten Zahnräder geteilt ausgeführt und symmetrisch zu beiden Seiten des anderen innenverzahnten Zahnrades angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei geteilter Ausbildung des Abtriebszahnrades (8/9) dessen beide Zahnkränze (8, 9) je einen Flansch (16, 17) aufweisen, die mittels eines Gelenkhebels (18) miteinander verbunden sind, wobei der Abtrieb (10) mittig zwischen den Gelenkstellen (19, 21) über ein drittes Gelenk (20) angreift