DE3119305A1

DE3119305A1 - Anordnung mit schubaufteilung

Info

Publication number: DE3119305A1
Application number: DE19813119305
Authority: DE
Inventors: Ronald A. 53223 Milwaukee Wis. Witt
Original assignee: Falk Corp
Current assignee: Rexnord Industries LLC
Priority date: 1980-05-19
Filing date: 1981-05-14
Publication date: 1982-02-11
Also published as: BR8103085A; CA1162763A; US4361058A

Description

Anordnung mit Schubaufteilung

Die vorliegende Erfindung betrifft Zahnradgetriebe und insbesondere eine Vorrichtung, mit der Schublasten verteilt werden können, die auf eine Welle wirken.

In Zahnradgetrieben ist eine Welle oft Schub- bzw. Drucklasten aus der angetriebenen Maschine oder anderen Vorrichtungen ausgesetzt. Um diese Belastungen aufzunehmen, setzt man üblicherweise Drucklager ein, die man so anordnet, daß sie gegen das vom Ursprung der Last entgegengesetzte Wellenende reagieren. Das Drucklager muß auf die Last ausgelegt sein, die im Betrieb erwartet wird; im allgemeinen nimmt der Durchmesser des Drucklagers mit seiner Lastaufnahmefähigkeit zu.

Es gibt Fälle, in denen sich an der gewünschten Stellung am Ende der Ausgangswelle ein Drucklager der erforderlichen Größe nicht unterbringen läßt. Ein Beispiel hierfür ist ein Zahnradgetriebe mit zwei parallelen angetriebenen Ausgangswellen, die in unmittelbarer Nähe zueinander liegen und beide Drucklasten aufnehmen müssen. Bei derartigen Anordnungen kann unter Umständen zwischen den beiden Ausgangswellen kein ausreichender Abstand vorliegen, um an beiden Wellenenden Drucklager mit großem Durchmesser anordnen zu können.

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Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, das Problem der Aufnahme von Drucklasten bei Anordnungen zu lösen, in denen die typischen Drucklager mit großem Durchmesser nicht eingesetzt werden können.

Die vorliegende Erfindung schafft demzufolge eine Anordnung zur Aufnahme von Drucklasten auf einer angetriebenen Ausgangswelle eines Zahnradgetriebes mit einem Gehäuse mit Stützwänden sowie einer ersten Lageranordnung zum drehbaren Lagern der Ausgangswelle in Stützwänden des Gehäuses, die eine begrenzte axiale Verschiebung der Ausgangswelle zuläßt, einem doppelt schrägverzahnten Ritzel auf der Ausgangswelle, zwei doppeltschrägverzahnten Zahnrädern, die mit dem schrägverzahnten Ritzel kämmen, wobei die Zahnräder auf von der Ausgangswelle und voneinander beabstandeten Zahnradwellen sitzen, einer zweiten Lageranordnung, die beide Zahnradwellen in Stützwänden des Gehäuses drehbar lagert und eine begrenzte axiale Bewegung der Zahnradwellen aufnimmt, und ein Drucklager, das auf ein Ende jeder der Zahnradwellen arbeitet.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Gestänge vorgesehen sein, das auf die axiale Bewegung der Zahnradwellen unter Durcklasten ansprechend die Belastungen zwischen ihnen ausgleicht.

Die Anordnung nach der vorliegenden Erfindung verringert die auf einer Ausgangswelle eines Zahnradgetriebes liegende Druckbelastung, indem sie diese auf zwei beabstandete Orte verteilt, wo sie von Drucklagern aufgenommen werden kann. Die Anordnung überträgt die Drucklasten auf die Drucklager mit einer Geschwindigkeit, die geringer als die der Ausgangswelle ist, und verlängert auf diese Weise die Lebensdauer der Lager.

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Fig. 1 ist eine schematisierte Perspektivdarstellung der kämmenden Zahnräder in einer bevorzugten Ausführungsform eines Zahnradgetriebes mit der vorliegenden Erfindung; dabei sind nur die Mittellinien der die Zahnräder tragenden Wellen gezeigt;

Fig. 2 ist ein stirnseitiger Aufriß der Ausgangsseite des Zahnradgetriebes;

Fig. 3 ist ein waagerechter Schnitt auf der Ebene 3-3 der Fig. 2; und

Fig. 4 ist ein Vcrtikalschnitt auf der Ebene 4-4 der Fig. 2.

Die Zeichnung zeigt einen Zahnradantrieb mit einer einzigen Eingangswelle 10 und zwei eng beabstandeten parallelen Ausgangswellen 11, 12. Der Zahnradantrieb ist in einem Gehäuse angeordnet, das ihn auch lagert und eine Bodenplatte 13, beabstandete Innenwände 14, 15, 16, 17, 18, die von der Bodenplatte 13 aus aufwärts vorstehen, einen kastenförmigen Sockel 20 auf dem Boden 13, der die Wandunterteile umgibt und einschließt, und eine Abdeckung 19 aufweist, die mit dem Sockel verbunden ist und die Zahnräder umschließt.

Ein Zahnradgetriebe dieser Art kann beispielsweise zum Antrieb von Kunststoffspritzformmaschinen eingesetzt werden.

Die Eingangswelle 10 ist in zwei Kegelrollenlagern 25, 26 drehbar gelagert, die in Bohrungen in der Eingangswand 14 bzw. einer ersten Zwischenwand 15 angeordnet sind. Ein erstes Antriebsritzel 2 7 auf der Eingangswelle 10 zwischen den Lagern 25, 26 kämmt mit einem angetriebenen Zahnrad 28

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auf der Ausgangswelle 11. Die Ausgangswelle ist in zwei Doppelkegelrollenlagern 29, 30 auf der Ausgangswelle 11 beiderseits des angetriebenen Zahnrads 28 drehbar gelagert, die in Bohrungen in den Wänden 14 bzw. 15 sitzen. Die Ausgangswelle 11 ist weiterhin mit einem Rollenlager 31 an der Wand 18 gelagert. Die Außenringe der Lager 29, 30 sitzen gleitend verschiebbar in ihren Bohrungen, so daß die Ausgangswelle 11 unter Schubbzw. Druckbelastung sich in Grenzen axial verschieben kann. Die Haltering 32 ist auf der Eingangswand 14 angeordnet und legt das Lager 29 und die Ausgangswello 11 gegen eine Bewegung in Richtung des anzutreibenden Anlagenteils fest.

Das vom angetriebenen Anlagenteil entfernte Ende der Ausgangswelle 11 ist mit einem allgemein mit dem Bezugszeichen 33 bezeichneten Drucklager versehen. Das Drucklager 33 weist einen gehärteten inneren Laufring 34 auf, der in eine Nabe 35 eingesetzt ist, die auf dem Ende der Ausgangswelle 11 festgelegt ist. Ein gehärteter äußerer Laufring 36 ist zum inneren Laufring 34 hin unter Spannung gesetzt mit einer Anzahl von Druckfedern 3 7, die in Vertiefungen in der Endplatte einer kegelstumpfförmigen Kappe 38 eingesetzt sind, die ihrerseits auf der Eingangswand 14 befestigt ist. Zwischen den inneren und dem äußeren Laufring 34, 36 laufen die Kegelrollen 39. Das Drucklager 33 nimmt die Axialbelastung auf, die der angetriebene Anlagenteil auf die Ausgangswell 11 ausübt. Bis hierher ist die übliche Art und Weise beschrieben, um die auf einer Eingangswelle lastenden Kräfte auf zunehmen.

Die zweite Ausgangswelle 12 wird ebenfalls von der Eingangswelle 10 angetrieben, aber über einen geteilten Getriebezug. Insbesondere trägt die Eingangswelle 10 ein zweites Antriebsritzel 40 auf der Außenseite der ersten Zwischenwand 15; das

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zweite Antriebsritzel 40 kämmt mit zwei identischen ersten Zwischenzahnrädern 41a, 41b, die auf einer Hohlwelle sitzen, die in Lagern in den Zwischenwänden 15, 16 läuft, und ist mit Wellen 42a, 42b gekoppelt , die in Lagern in den Wänden 17, 18 laufen und mit Wellen 42a, 42b gekoppelt sind, die ihrerseits in Lagern in den Wänden 17, 18 laufen. Die beiden Wellen 42a, 42b tragen jeweils ein Zwischenritzel 43a bzw. 43b zwischen einer dritten Zwischenwand 17 und der Ausgangswand 18. Die beiden Zwischenritzel 43a, 43b kämmen mit identischen zweiten Zwischenzahnrädern 44a bzw. 44b auf kurzen Wellen 45a bzw. 4 5b, die in geeigneten Lagern in den Wänden 17, 18 gelagert sind. Die beiden zweiten Zwischenzahnräder 44a, 44b treiben ein Ritzel 46 auf der zweiten Ausgangswelle 12.

Die zweite Ausgangswelle 12 wird also von einem geteilten Getriebezug aus - in dieser Reihenfolge - dem Ritzel 40, den ersten Zwischenzahnrädern 41, den Zwischenritzeln 43, den zweiten Zwischenzahnrädern 44 und dem angetriebenen Ritzel gedreht.

Wegen der großen gegenseitigen Nähe der Ausgangswellen 11, 12 kann auf der zweiten Ausgangswelle 12 kein Drucklager wie das Drucklager 33 angeordnet werden. Der für ein solches Lager erforderliche Durchmesser übersteigt erheblich den zwischen den beiden Ausgangswellen verfügbaren Raum. Da die zweite Ausgangswelle 12 ebenfalls aus dem angetriebenen Anlagenteil druckbelastet wird, müssen dennoch Vorkehrungen getroffen werden, um die Drucklast mit geeigneten Lagern aufzunehmen. Dies erfolgt, indem die Drucklast zunächst geteilt und dann in von den Mittellinien der Ausgangswellen abgesetzte Bereiche übertragen wird, in denen Drucklager angeordnet werden können.

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Um die Drucklast aufzuteklen und umzulenken, ist ein doppelt schrägverzahntes Ritzel 50 auf der Ausgangswelle 12 vorgesehen, das mit zwei identischen doppelt schrägverzahnten Zahnrändern 52a, 52b auf einer Zahnradwelle 53a bzw. 53b kämmt. Die Ausgangswelle 12 ist mit einem Doppelkegelrollenlager 54, dessen äußerer Laufring gleitend verschiebbar in einer Bohrung in der Ausgangswelle 18 sitzt, und in einem ähnlichen Doppelschrägkegelrollenlager 55 gelagert, dessen äußerer Laufring gleitend verschiebbar in einer Bohrung 56 in der zweiten Zwischenwand 16 sitzt. Ein becherförmiger Halter 57 ist ebenfalls in die Bohrung 56 eingesetzt. Der Halter 57 liegt mit einer Kante seines Randes am äußeren Laufring des Rollenlagers 55 an. In Vertiefungen in einem Stopfen 59 sitzende Federn 58 liegen an dem Halter 5 7 an und drücken ihn auf das Rollenlager 55 und drücken das Lager 54 auf einen Absatz in der Wand 18. Der Stopfen 59 ist gegen eine Axialbewegung durch einen Sprengring 60 in einer Nut in der Bohrung 56 festgelegt. Die beschriebene Anordnung zur Lagerung der zweiten Ausgangswelle 12 erlaubt, daß die Ausgangswelle 12 axial begrenzt "schwimmt". Der Eingriff des schrägverzahnten Ritzels 50 mit dem schrägverzahnten Zahnrad 52 bewirkt, daß die zweite Ausgangswelle 12 eine axiale Lage annimmt, die von der auf ihr liegenden Drucklast und den Reaktionslasten an den kämmenden Schrägverzahnungen abhängt.

Einen Teil der auf der Ausgangswelle 12 liegenden Drucklast nehmen die Federn 58 auf. Der Hauptteil der Drucklast wird jedoch von zwei identischen Drucklagern aufgenommen, die allgemein mit 6 0a, 60b bezeichnet sind und gegen die Enden der Zahnradwellen 53 arbeiten, die das schrägverzahnte Zahnrad 52 tragen. Die Wellen 53 laufen in zwei Doppelkegelrollenlagern 61 bzw. 62. Die inneren Laufringe der Lager 61, sind auf den Wellen 53 gegen eine Axialbewegung festgelegt;

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die äußeren Laufringe der Lager 61, 62 sitzen gleitend verschiebbar in Bohrungen in der zweiten und der dritten Zwischenwand 16, 17, so daß die Zahnradwellen axial sich verschieben können. Alternativ kann man anstelle der Kegelrollenlager 61, 62 einfache Rollenlager einsetzen, damit die Zahnradwellen 53 sich axial verschieben können. Das innerste Ende jeder Zahnradwelle 53 liegt auf dem inneren Laufring 63 eines Kegelrollen-Drucklagers 60 auf; der äußere Laufring 64 liegt auf Federn 65 in Vertiefungen in einem Käfig 70 auf, der gleitend verschiebbar in der zweiten Zwischenwand 16 sitzt.

Jeder Käfig 70 hat kreisförmige Vorsprünge 71, die auf einem Ende eines Gestänges aufliegen, das die Drucklast gleichmäßig zwischen den beiden Drucklagern 60 aufteilt.

Das Gestänge weist zwei äußere Glieder 72 und ein mittleres Glied 73 auf, die jeweils an ihrer Mitte auf einem Bolzen 74 schwenkbar gelagert sind, der durch beabstandete Flansche 75, 76 eines Winkels 77 verläuft, der von der Rückseite der Zwischenwand 16 absteht. Die äußeren Glieder 72 weisen jeweils abgesetzte Flächen auf, die über eine Schulter 80 miteinander verbunden sind. Das mittlere Glied 73 hat zwei Schultern 81, die hinter die Schultern 80 der äußeren Glieder 72 greifen.

Im Betrieb wird bei einer Drucklast ausgesetzter Ausgangswelle das schrägverzahnte Ritzel 50 sich schraubartig so verdrehen, daß es die Zähne der einen Schrägverzahnung auf der einen und die der anderen Schrägverzahnung auf der anderen Seite belastet. Dadurch wird die Drucklast auf die Schrägverzahnungen und von diesen auf die beiden Zahnradwellen 53 übertragen, die von den Ausgangswellen 11, 12 beabstandet liegen und die großen Drucklager 60 tragen. Die Drucklast wird also zwischen

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den beiden Drucklagern 60 gleichmäßig aufgeteilt, da bei ungleichmäßiger Verteilung der Drucklast ein Käfig 70 zu einem Ende des Gestänges schwenkt; diese Bewegung übersetzt sich unmittelbar in eine entgegengesetzt gerichtete Kraft, die auf das andere Ende des Gestänges und auf den dort befindlichen Käfig übertragen wird.

Die oben beschriebene Anordnung teilt nicht nur die Drucklast auf Wellen auf, die große Drucklager aufnehmen können. Sie hat auch den zusätzlichen Vorteil, die Geschwindigkeit zu verringern, mit der die Drucklager arbeiten müssen, und zwar infolge des Teilungsverhältnisses zwischen dem schrägverzahnten Ritzel und den schrägverzahnten Zahnrädern. Dieser Umstand wirkt sich vorteilhaft als Verlängerung der Lebensdauer der Lager aus.

Das Gestänge zum Ausgleich dor Last auf den Drucklagern 60 ist zwar ein wertvoller Zusatz zu der Anordnung zum Aufteilen und Umlenken der Drucklast; die Anordnung arbeitet jedoch auch ohne ein solches Gestänge. Alternativ können die Vorsprünge 71 auf den beiden Käfigen 70 auf eine auf der Wand 16 befestigten Platte wirken. Die Hertzsche Nachgiebigkeit der Vorsprünge 71 und die Elastizität der Platte bewirken gemeinsam ein Aufnehmen und - in gewissem Ausmaß - einen Ausgleich der Drucklasten.

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Leerseite

Claims

P.P. Box 492, Milwaukee, Wisconsin 53 201, V. St. A.

Patentansprüche

11.) Vorrichtung zur Aufnahme von Schub- bzw. Drucklasten auf einer angetriebenen Ausgangswelle eines Zahnradgetriebes in einem Gehäuse mit Stützwänden, mit einer ersten Lageranordnung, die die Ausgangswelle in Stützwänden des Gehäuses lagert und eine begrenzte Axialverschiebung der Ausgangswelle zuläßt, gekennzeichnet durch ein doppelt schrägverzahntes Ritzel (50) auf der Ausgangswelle (12), zwei doppelt schrägverzahnte Zahnräder (52a, 52b), die mit dem schrägverzahnten Ritzel kämmen und jeweils auf einer Zahnradwelle (53a, 53b) sitzen, die voneinander und von der Ausgangswelle (12) beabstandet sind, durch eine zweite Lageranordnung (61, 62), die die beiden Zahnradwellen (53a, 53b) in Stützwänden (16, 17) des Gehäuses lagert und eine begrenzte Axialverschiebung der Zahnradwellen zuläßt, und durch ein Drucklager (60a, 60b), das gegen ein Ende jeder der Zahnradwellen arbeitet.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Lastausgleichsgestänge (72, 73), das auf die Axialverschiebung der Zahnradwellen (53a, 53b) unter Schub- bzw. Drucklasten ansprechend diese Lasten von einer Zahnradwelle auf die andere so überträgt, daß die Drucklager gleichmäßig belastet werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Drucklager Kegelrollen zwischen einem inneren Laufring (63), der an einem Kndc der zugehörigen Zahnradwelle (53a, 53b) anliegt, und einem äußeren Laufring (64) aufweist, der an Federn (5 χ 65) anliegt, die von einem Käfig (70) gelagert sind, der gleitend verschiebbar in einer Stützwand des Gehäuses sitzt, wobei die Käfige (70) der beiden Drucklager auf die gegenüberliegenden Enden des Gestänges (72) drücken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge zwei äußere Glieder (72) und ein mittleres Glied

(73) aufweist, die jeweils zwischen ihren Enden auf einem Winkel (77) schwenkbar gelagert sind, der von einer Stützwand des Gehäuses absteht, wobei ein inneres Ende (80) jedes äußeren Glieds (72) auf einem Ende (81) des mittleren Gliedes (73) aufliegt und die Käfige (70) auf die gegenüberliegenden Enden der zugehörigen äußeren Glieder (72) drücken.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lagereinrichtung ein Paar (54, 55) Doppelkegelrollenlager aufweist, deren äußere Laufringe gleitend verschiebbar in Bohrungen in den Stützwändern (16, 18) sitzen, wobei der innere Laufring eines (55) der Kegelrollenlager auf der Ausgangswelle (12) in Axialrichtung an dem im Gehäuseinnern liegenden Ende der Ausgangswelle festgelegt ist, und mit einer federvorgespannten Einrichtung (57)

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zusammenwirkt, die das Lager und die Ausgangswelle in eine
aus dem Gehäuse weisende Richtung zu drücken.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede der zweiten Lageranordnungen (61, 62) ein Paar Doppelkegelrollenlager aufweist, deren äußere Laufringe gleitend verschiebbar in Bohrungen in den Stützwänden
sitzen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsverhältnis zwischen den
schrägverzahnten ,Ritzeln und den schrägverzahnten Zahnrädern wesentlich höher als eins ist, so daß die Zahnradwellen mit
verringerter Geschwindigkeit angetrieben werden.

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