DE10357855A1 - Wälzgetriebe - Google Patents

Abstract

Es wird vorgeschlagen, bei einem Wälzgetriebe die Bereiche, welche einer hohen Werkstoffbeanspruchung ausgesetzt sind, aus Wälzlagerstahl zu fertigen, wobei die restlichen Teile aus einem preisgünstigeren Werkstoff hergestellt sind.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Nach dem Stand der Technik existieren mehrere Arten von Wälzgetrieben, beispielsweise Kegelringgetriebe oder Toroid- bzw. Reibradgetriebe.
• Kegelringgetriebe bestehen aus einem rotationssymmetrischen Eingangskegel, einem ebensolchen Ausgangskegel und einem Ring, welcher um einen der beiden Kegel rotiert und zu beiden Kegeln eine reibschlüssige Verbindung aufweist. Über eine erste Kontaktfläche wird die Umfangskraft vom Eingangskegel auf den Ring übertragen; über eine zweite vom Ring auf den Ausgangskegel. Die Normalkraft an den beiden Kontaktflächen ist im Wesentlichen gleich groß. Die Größe der beiden Kontaktellipsen ist jedoch je nach Übersetzung stark unterschiedlich. Dies bedeutet, dass die Umfangskraft bei unterschiedlichen Flächenpressungen übertragen wird.
• Insbesondere im Bereich kleiner Kegeldurchmesser sind die Kontaktellipsen klein und somit die Flächenpressungen hoch; im Gegensatz dazu ist die Flächenpressung im Bereich großer geringer, was die Werkstoffbeanspruchung deutlich reduziert.
• Ein Reibradgetriebe nach dem Stand der Technik weist üblicherweise zwei Paare konkaver Eingangs- und Ausgangsscheiben auf, wobei zwischen den Eingangs- und Ausgangsscheiben schwenkbar gelagerte Reibräder angeordnet sind, derart, dass ein über eine Eingangswelle den Eingangsschei ben und den Reibrädern übertragenes Moment je nach Relativstellung der Reibräder mit einem davon abhängigen Übersetzungsverhältnis über die Ausgangsscheiben, eine Zahnradstufe und eine Hohlwelle einem Summiergetriebe zugeführt wird. Auch hier variiert die Werkstoffbeanspruchung als Funktion der Relativstellung der Reibräder.
• Um den Ansprüchen bezüglich der Werkstoffbeanspruchung zu genügen, werden die Kegel von Kegelradgetrieben vollständig aus Wälzlagerstahl hergestellt, wobei die Oberflächen gehärtet und geschliffen sind. Bei den bisher realisierten Getrieben bedeutet werden pro Getriebe ca. 20 kg hochwertiger Wälzlagerstahl verwendet. Auch bei den Reibradgetrieben werden die beanspruchten Komponenten aus Wälzlagerstahl hergestellt. Dies resultiert in nachteiliger Weise in einer signifikanten Erhöhung der Kosten.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzgetriebe anzugeben, welches im Vergleich zu Wälzgetrieben nach dem Stand der Technik kostengünstig herstellbar ist und den Ansprüchen bezüglich der Werkstoffbeanspruchung genügt.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
• Demnach wird vorgeschlagen, diejenigen Bereiche eines Wälzgetriebes aus Wälzlagerstahl zu fertigen, welche einer hohen Werkstoffbeanspruchung ausgesetzt sind. Gemäß der Erfindung werden die restlichen Teile aus einem preisgünstigeren Werkstoff hergestellt, wie beispielsweise aus niedriger legiertem, gehärtetem Stahl.
• Gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die gesamte Oberfläche der Bereiche des Wälzgetriebes aus Wälzlagerstahl hergestellt wird, die z.B. bei einem Kegelringgetriebe mit dem Ring (Eingangs- und Ausgangskegel) oder z.B. bei einem Reibradgetriebe mit den Reibrädern eine reibschlüssige Verbindung aufweisen können (Eingangs- und Ausgangsscheiben).
• Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es stellen dar:
• 1: Eine schematische Schnittansicht einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Kegels eines Kegelradgetriebes; und
• 2: Eine schematische Schnittansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Kegels eines Kegelradgetriebes.
• Wie 1 zu entnehmen ist, ist der Kegel derart ausgebildet, dass nur die Bereiche, die einer hohen Werkstoffbeanspruchung aufgrund der Flächenpressungen ausgesetzt sind, aus Wälzlagerstahl hergestellt sind. Hierbei handelt es sich um die Bereiche des Kegels, die einen kleinen Kegeldurchmesser aufweisen. Der übrige Teil des Kegels und insbesondere der Kern mit den Wellenenden ist aus preisgünstigerem Werkstoff, vorzugsweise aus niedriger legiertem gehärtetem Stahl hergestellt. Die beiden Stähle sind mittels gängiger Fügeverfahren, z.B. nach DIN 8593 miteinander verbindbar.
• 2 zeigt eine zweites Ausführungsbeispiel eines Kegels gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem die gesam te Kegeloberfläche, die mit dem Ring eine reibschlüssige Verbindung aufweisen kann, bis zu einer vorgegebenen Tiefe aus Wälzlagerstahl hergestellt ist.
• Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird in vorteilhafter Weise eine kostengünstige Fertigung mit den Vorteilen der Werkstoffeigenschaften von Wälzlagerstahl kombiniert.

Claims (5)

1. Wälzgetriebe, bestehend aus mindestens zwei miteinander in Kontakt befindlichen Wälzkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Bereiche des Wälzgetriebes, welche einer hohen Werkstoffbeanspruchung ausgesetzt sind, aus Wälzlagerstahl oder Keramik gefertigt sind, wobei die restlichen Teile aus einem preisgünstigeren Werkstoff hergestellt sind.
2. Wälzgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Oberfläche der Bereiche des Wälzgetriebes, welche einer hohen Werkstoffbeanspruchung ausgesetzt sind, bis zu einer vorgegebenen Tiefe aus Wälzlagerstahl hergestellt ist.
3. Wälzgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht aus Wälzlagerstahl gefertigten Teile aus niedriger legiertem, gehärtetem Stahl gefertigt sind.
4. Wälzgetriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Wälzlagerstahl gefertigten Bereiche mit den aus einem preisgünstigeren Werkstoff gefertigten Bereichen mittels gängiger Fügeverfahren miteinander verbindbar sind.
5. Wälzgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Kegelringgetriebe die Bereiche der Eingangs- und Ausgangskegel und bei einem Reibradgetriebe die Bereiche der Eingangs- und Ausgangsscheiben aus Wälzlagerstahl gefertigt sind, die einer hohen Werkstoffbeanspruchung ausgesetzt sind.