DE2461958A1 - Epizyklisches getriebe - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL-ING. BUSCHHOFF DlPL-ING. HENNICKE DIPL.-ING. VOLLBACH

5 KÖLN/RH.

KAISER-WILHELM-RING 24

Aktenz.:

Reg.-Nr.

101

KÖLN, den 30.12.1974

bitte angeben

Patentanmeldung"

des Herrn '

Samuel Robert Wood

3 Raymond Avenue, Warrawee, New South Wales 2074 (Australien)

Epizyklisches Getriebe

Bie vorliegende Erfindung betrifft ein epizyklisches Getriebe zur Übertragung von Drehbewegung zwischen Elementen auf einer gemeinsamen Drehachse, mit einer ersten Welle, die sich in Rollberührung mit wenigstens zwei in gleichmäßigem Abstand angeordneten Rollen befindet, welche drehbar auf von einer zweiten Welle getragenen Bolzen gelagert sind, die mit bezug auf die gemeinsame Achse in im wesentlichen radialer Richtung bewegbar sind. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein solches epizyklisches Getriebe mit festem Übersetzungsverhältnis zur Übertragung von Drehbewegung zwischen koaxialen Antriebs- und Abtriebselementen.

Bei herkömmlichen Getrieben der genannten Art ist eine erste Welle mit einer zylindrischen Lauffläche vorhanden, ferner ein Außenelement mit einer inneren Lauffläche und eine zweite Welle, die zu der ersten Welle koaxial ist,und eine

Anordnung von Rollen trägt, die jeweils mit der Lauffläche der ersten Welle einerseits und mit der Lauffläche des Außen- elements andererseits in Berührung stehen. Im allgemeinen wird das Außenelement zusammen mit dem Gehäuse stillstehend gehalten, und als Getriebeeingang bzw. -ausgang dient jeweils eine der beiden Wellen.

Zur Belastung der Laufflächen mit einem Anpreßdruck wurden bei herkömmlichen Getrieben der genannten Art ver-formbare elastomere Werkstoffe in einem Bauteil oder mehreren Bauteilen verwendet; auch wurden konische, unter Axialdruck stehende Bauteile oder Kugelschalen mit Winkelberührung unter Belastung benutzt. Dabei ließ sich eine Überbeanspruchung der Laufflächen oft nicht vermeiden. Die bekannten Getriebe waren ferner verschleißanfällig und wenig geeignet, im Gebrauch Abmessungsveränderungen aufzufangen.

Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, unter Überwindung der Nachteile des Standes der Technik mit einfachen und wirtschaftlichen Mitteln eine verbesserte Anpressung der Laufflächen und gleichmäßigen Getriebeeingriff zu bewerkstelligen.

Bei einem epizyklischen Getriebe der eingangs erwähnten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Rollen außerdem mit der Innenfläche eines Schrägzahn-Elements in Rollberührung stehen, das unter Spannung zusammendrückbar und in einem Außenteil so angeordnet ist, daß auf die miteinander in Rollberührung stehenden Flächen eine Anpreßkraft ausgeübt wird, wodurch zwischen den Elementen eine kraftschlüssige Verbindung zustandekommt und aufrechterhalten wird.

Im Gegensatz zu den herkömmlichen Anordnungen sieht die Erfindung eine Belastungsanordnung vor, bei der die innere Lauffläche des Außenelements zusammendrückbar ist, vorzugsweise mittels eines Schrägzahn-Elements, das in einem Segment-Haltering untergebracht ist. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat dieser Ring eine Anzahl von gleichartigen Segmenten, die an jeder Seite jeweils eine

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konische Außenfläche besitzen sowie zwischen einer Hülse und einem Ring montiert sind, die miteinander zusammenwirkende, einander gegenüberliegende konische Innenabschnitte aufweisen. Wird auf die Hülse eine Axialkraft ausgeübt, so wirkt eine entsprechende Radialkraft auf das Schrägzahn-Element und auf die Walzen. Damit diese Anpreßkraft gleichermaßen an den inneren und äußeren Laufflächen wirkt, mit denen die Rollen in Berührung stehen, ist für die Drehachse jeder Rolle erfindungsgemäß Bewegungsfreiheit in allgemein radialer Richtung vorgesehen, während in Umfangsrichtung eine Halterung durch die zweite Welle vorgesehen ist.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung stehen die Rollen an einem ersten Durchmesser mit der ersten Welle und an einem zweiten Durchmesser mit dem Schrägzahn-Element in Rollberührung. Eine solche Anordnung mit abgestuften Rollen hat besonderen Wert deshalb, weil sie die verschiedensten Übersetzungsverhältnisse ohne Veränderung des Teilkreisdurchmessers der Rollen auszuwählen gestattet.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist jede Rolle an einer versetzten Stelle eines Kurbeltriebs drehbar gelagert, welcher an der zweiten Welle gelenkig angebracht ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß der Teilkreisdurchmesser der Gelenke dem Teilkreisdurchmesser der Rollen im wesentlichen entspricht. Findet daher eine kleine Rollenbewegung nach innen oder außen statt, so geschieht das mit bezug auf die gemeinsame Achse in allgemein radialer Richtung,, Der Anpreßdruck des Schrägzahn-Elements auf die Rollen führt zu einer entsprechenden Anpreßkraft auf die Lauffläche der zugeordneten Welle.

V/eitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Axialschnittansicht eines erfindungsgemäßen Getriebes entsprechend der Linie B-B in Fig. 2,

Fig. 2 eine Schnittansicht entsprechend der Linie A-A in Fig. 1 mit weggebrochenen Teilen,

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Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer ande-_ ren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes mit einer gestuften Rollenanordnung,

Fig. 4 eine Innenansicht eines Segments, in welchem ein Schrägzahn-Element nach der Erfindung drehfest gehaltert ist, und

Fig. 5 eine Seitenansicht der Anordnung von Fig. 4.

Man erkennt, daß ein erfindungsgemäßes Getriebe eine geschlossene Baueinheit wie in Fig. 1 und 3 bilden kann. Es ist aber auch möglich und erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Getriebe Bestandteil einer Antriebs- oder Abtriebsanordnung bzw. in eine solche eingebaut ist.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 ist ein zylindrisches Gehäuse 1 von stirnseitigen Platten 2 und 3 abgeschlossen, die an einem Ring 4 bzw. an einem Konusring 5 befestigt sind, welche an beispielsweise als Sprengringe ausgebildete Halteglieder 6, 7 unmittelbar anschließen. Die Platte 2 hält ein Lager 8 sowie eine Wellendichtung 9, ist selbst durch einen O-Ring 10 abgedichtet und trägt Schrauben-Dichtungsringe 11 und 12. Dank eines Anschlagstücks 13 hat das Lager 8 eine fixierte Axiallage. Die Platte 3 trägt eine Wellendichtung 14, ist durch einen O-Ring 15 abgedichtet und weist ebenfalls Schreiben-Dichtungsringe (ähnlich 11) auf. Ein Haltering 16 dient dazu, den O-Ring 15 zusammenzudrücken.

In dem Gehäuse 1 befindet sich eine Hülse bzw. ein Druckkonus 17 mit zylindrischen Innen- und Außenflächen sowie einer nach innen gerichteten Konusfläche 18, die durch Federn 20 an einen Segmentring 19 gedrückt wird. Dieser hat Konusteile 21, die an einer Seite mit der Konusfläche 18 der Hülse 17 zusammenwirken, während die andere Seite mit dem Konusring 5 . zusammenwirkt. Die einzelnen Segmente des Rings 19 sind in Umfangsrichtung durch Ansätze 22 der Hülse 17 festgelegt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, haben die Ansätze 22 Seitenteile 23» welche parallel zu einer Linie sind, die in der Mitte zwischen den Ansätzen verläuft. Zugeordnete Seitenteile sind an dem äußeren parallelen Abschnitt 24 der Segmente des Rings 19 vorhanden.

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Zur Drehmomentübertragung zwischen der Hülse 17, dem Ring und der Platte 2 ist ein Gleitbolzen 25 oder sind mehrere Gleitbolzen 25 vorgesehen. Der Segmentring 19 umgibt eine Gliederspirale 26, die zur Anpassung an den Segmentring 19 mit parallelen Seitenteilen versehen ist. Die Enden der Gliederspirale 26 sind vorzugsweise zugeschnitten, um das dünne Ende zu entfernen. Am Ring 19 ist seitlicher Bewegungsspielraum vorgesehen, der eine Durchmesserveränderung der Gliederspirale 26 zuläßt.

Es ist anzumerken, daß in den gezeichneten Ausführungsbeispielen der Segmentring 19 zwar an jeder Seite konische Außenflächen hat, daß es aber auch möglich und erfi*ndungsgemäß vorgesehen ist,' eine solche Konusfläche nur an einer Seite vorzusehen, während an der anderen Seite der benachbarte Ring bzw. die benachbarte Hülse zur Anlage kommt.

Aus Fig. 4 und 5 ist zu sehen, daß an der Gliederspirale Zungen 27 vorgesehen sind, um eine Verdrehung der Gliederspirale in dem Segmentring 19 zu verhindern. Die Zungen 27 haben einen Bewegungsspielraum 28 in einem Schlitz 29, der in eine zur Festlegung dienende Schulter 30 des Segmentrings 19 eingearbeitet ist. Der Bewegungsspielraum 28 ist auf der- ' jenigen Seite des Schlitzes 29 ausgespart, welche dem Ende der Gliederspirale 26 am nächsten liegt, um deren Durchmesserveränderung aufzunehmen. Die Enden der Gliederspirale 26 sind in gleichartiger Weise festgelegt. Da das Festlegen und das Zusammenschließen bei einer Gliedejpspirale mit nur wenigen Windungen wirksamer ist, sieht die Erfindung vor, daß in dem Segmentring 19 eine Anzahl von Gliederspiralen angebracht werden kann, wenn das zur Übertragung des herrschenden Drehmoments oder zur Begrenzung der Oberflächenbeanspruchung notwendig ist. In diesem Falle wird der Segmentring 19 zusätzlich mit einer mittleren Schulter versehen.

In gleichen Umfangsabständen sind Rollen 31 angeordnet, die an und mit der Gliederspirale 26 umlaufen und gleichzeitig an der Lauffläche 32 anliegen, die ein Bestandteil der ersten Welle 33 ist. Die Rollen 31 sind auf Nadellagern 34 und Kurbeln 35 gelagert. Letztere haben einen Gelenkteil 36,

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eine Kurbelwange 37 und einen Kurbelzapfen 38, welcher gegenüber dem Gelenkteil 36 versetzt ist, und auf welchem die Lager 34 angeordnet sind. In bezug auf die Kurbelzapfen 38 sind Führungsscheiben 39 durch eingesetzte Stifte 40 ortsfest gehalten (Fig. 2). Der Gelenkteil 36 der Kurbeln 35 ist axial in einem Flügel 41 gesichert und darin gelenkig bewegbar. Der Flügel 41 erstreckt sich von einer zweiten Welle 42 nach außen, und zwar steht sie von deren Nabenteil 43 ab, mit welchem ein Wellönstummel 44 durch Befestigungsschrauben 45 verbunden ist.

Der Teilkreisdurchmesser der Gelenkteile 36, der Kurbeln an den Flügeln 41 entspricht im wesentlichen dem Teilkreisdurchmesser der Rollen 31. Findet daher eine kleine Bewegung der letzteren nach innen oder außen statt, so erfolgt dies in im allgemeinen radialer Richtung bezogen auf die Mittelachse. Der Anpreßdruck der Gliederspirale 26 an die Rollen 31 wirkt dementsprechend auf die Lauffläche 32 der ersten Welle 33.

Wichtig ist es, Heftschrauben vorzusehen, die den Ring 4 durchsetzen und mit dem Druckkonus 17 schrauben, so daß die Federn 20 beim Zusammenbau oder beim Auseinanderbeu zusammengedrückt werden können. Zu diesem Zweck können auch andere geeignete Mittel vorgesehen werden.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. In Form und Arbeitsweise entsprechen das Gehäuse 48, die Platten 49 und 50, der Druckkonus 51» der Segmentring 52, der Konusring 53, die Gliederspirale und die Kurbeln 55 den oben anhand von Fig. 1, 2, 4 und 5 beschriebenen Elementen. Eine Abweichung besteht jedoch darin, daß die Rollen 56 einen ersten Durchmesser bzw. eine Lauffläche 57 haben, die mit der Glieder spirale 54 in Berührung steht, und einen zweiten Durchmesser bzw. eine Lauffläche 58, die mit einer ersten Welle 59 in Berührung steht. Die Rollen 56 laufen auf Nadellagern 60.

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Diese Anordnung abgestufter Rollen ist besonders vorteilhaft zur Auswahl von Übersetzungsverhältnissen in weitem Bereich, ohne daß eine Änderung des Teilkreisdurchmessers der Rollen notwendig wäre.

Es ist zweckmäßig und erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Winkel der Konusflächen der Segmentringe 19 bzw. 52, welche die Gliederspiralen 26 bzw. 54 halten, groß genug sind, um reversible Betätigung zu ermöglichen und dadurch einen übermäßigen Druck auf die Laufflächen zu verhindern. Eine präzise Fertigung der einzelnen Elemente des erfindungsgemäßen Getriebes gewährleistet, daß Abmessungsveränderungen und Verschleiß bei nur geringer Beanspruchung der Gliederspiralen 26 bzw. 54 aufgenommen werden können.

Prüfungen haben gezeigt, daß trotz verhältnismäßig niedrigen Adhäsions- bzw. Reibungskoeffizienten bei Verwendung dauerhafter Werkstoffe mit dem erfindungsgemäßen Getriebe Drehmomente übertragen werden können, die verglichen mit den Gesamtabmessungen des Getriebes sehr groß sind. Die auftretende Oberflächenbeanspruchung hält sich dabei in Grenzen, so daß sich eine sehr" lange Nutzungsdauer ergibt.

Hervorzuheben ist, daß in den gezeichneten Ausführungsbeispielen zwar nur einstufige Getriebe dargestellt sind, daß aber zwei oder mehr solcher Getriebe in verschiedener Weise angeordnet werden können, so daß sich praktisch jedes beliebige Übersetzungsverhältnis erzielen läßt.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

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Claims (12)

Patentansprüche

1. Epizyklisches Getriebe zur Übertragung von Drehbewegung zwischen Elementen auf einer gemeinsamen Drehachse, mit einer ersten Welle, die sich in Rollberührung mit wenigstens zwei in gleichmäßigem Abstand angeordneten Rollen befindet, welche drehbar auf von einer zweiten Welle getragenen Bolzen gelagert sind, die mit bezug auf die gemeinsame Achse in im wesentlichen radialer Richtung bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (31»56) außerdem mit der Innenfläche eines Schrägzahn-Elements (26;54) in Rollberührung stehen, das unter Spannung zusammendrückbar und in einem Außenteil (19;52) so angeordnet ist, daß auf die miteinander in Rollberührung stehenden Flächen ein Anpreßdruck ausgeübt wird, wodurch zwischen den Elementen (33,44) eine kraftschlüssige Verbindung zustandekommt und aufrechterhalten wird.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Rollen (31;56) an einem ersten Durchmesser (57) mit der ersten Welle (33;59) und an einem zweiten Durchmesser (58) mit dem Schrägzahn-Element (26;54) in Rollberührung stehen.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rolle (31;56) an einer versetzten Stelle eines Kurbeltriebs (35;55) drehbar gelagert ist, welcher an der zweiten Welle (42) gelenkig angebracht ist.

4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e kennzeichnet, daß das Schrägzahn-Element (26;54) von einem Ring (19;52) umgeben ist, der eine Anzahl von Segmenten aufweist, die jeweils eine zum Zusammendrücken des Schrägzahn-Elements mit einem benachbarten, beispielsweise hülsenförmigen Druckstück (17;51) zusammenwirkende Fläche (18) haben.

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5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Segmentring (19;52) außen wenigstens eine Konusfläche (18) mit solchem Konuswinkel aufweist, daß der Rollenantrieb reversibel betätigbar ist.

6. Getriebe nach Anspruch 4 oder 5> dadurch gekennzeichnet, daß das Schrägzahn-Element (26;54) durch eine Zunge (27) mit Bewegungsspiel (28) in einem Schlitz (29) einer Schulter (30) des Segmentringes (19;52) zu diesem drehfest gehalten ist.

7. Getriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daö der Segmentring (19;52) an jedem Segment eine Rippe (24) aufweist, die in Umfangsrichtung verläuft und zwischen Ansätzen (22) der Druckstücke (17;51) gehalten ist.

8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schrägzahn-Element (26;54) zur Anpassung an den Segmentring (19;52) parallele Seitenstücke hat.

9· Getriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Segmentring (19;52) ein Bewegungsspielraum für die Durchmesserveränderung des Schrägzahn-Elements (26;54) vorgesehen ist.

10. Getriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehmomentübertragung zwischen dem Druckstück (17) und einer benachbarten Stirnplatte (2) wenigstens ein Gleitbolzen (25) vorhanden ist.

11. Getriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Anpreßkraft des Druckstücks (17;51) justierbare Druckfedern (20) vorgesehen sind.

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12. Getriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Segmentring (19;52) eine Anzahl von Schrägzahn-Elementen (26;54) gehalten ist.

13· Getriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Schrägzahn-Element (26;54) als Gliederspirale ausgebildet ist.

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