Zentralrädergetriebe mit Pfeilverzahnung. Die Erfindung betrifft ein Zentralräder getriebe mit Pfeilverzahnung, das zwei gleich achsige Hauptzahnräder, welche nachstehend auch als Zentralräder bezeichnet werden, aufweist, die durch in sie eingreifende Zwi schenzahnräder miteinander verbunden sind.
Ein derartiges Getriebe wird als Planeten rad- oder Umlaufradgetriebe bezeichnet, wenn die Zwischenräder drehbar auf einem Steg oder Träger angeordnet sind, der wiederum drehbar mit Bezug auf die Achse der beiden Zentralräder gelagert ist. Die Zwischenräder selbst werden in diesem Falle als Planeten- oder Umlaufräder bezeichnet, und von den Zentralrädern wird beispielsweise das eine zu einem Sonnenrad, um das die Planeten- oder Umlaufräder kreisen.
Falls jedoch die Zwischenzahnräder orts fest drehbar gelagert sind, was unter Um ständen auch unter Vermittlung eines orts fest angeordneten Trägers erfolgen kann, wird das Getriebe als Standrädergetriebe be zeichnet. Auch in diesem Falle können die beiden gleichachsigen Hauptzahnräder als Zentralräder bezeichnet werden.
Es ist an sich bekannt, derartige Zahn radgetriebe mit Pfeilverzahnung zu versehen. Solchen Zahnradgetrieben haftet jedoch der Nachteil an, dass die - Selbsteinstellung der einzelnen Pfeilverzahnungen auf gleiches Tragen der einzelnen Verzahnungshälften praktisch nicht zu erreichen ist. Bei Pfeil verzahnungen wird jeweils immer ein Rad axial geführt, wobei sich das oder die übri gen Räder auf diese Verzahnung axial ein stellen. Hält man bei einem Zahnradgetriebe mit Pfeilverzahnung, das zwei gleichachsige Zentralräder aufweist, die durch in sie ein greifende- Zwischenzahnräder miteinander verbunden sind, ein Rad axial fest, so müs sen sich sämtliche übrigen Räder nach die sem Führungsrad einstellen.
Dies ist prak tisch nur bei ganz kleinen Umfangsgeschwin digkeiten möglich, weil schon bei mittleren Geschwindigkeiten die der Selbsteinstellung entgegenwirkenden, aus den unvermeidlichen Verzahnungsfehlern sich ergebenden Massen kräfte zu gross werden. D_ as bedeutet, dass peri odisch doch immer nur eine der beiden Hälf ten der Pfeilverzahnungen den ganzen Zahn druck aufzunehmen hat. Damit ist aber der Vorteil der Pfeilverzahnung aufgehoben, und das Getriebe könnte genau so gut als einfach schrägverzahntes Getriebe mit der Zahnbreite einer Pfeilverzahnungshälfte entsprechender Verzahnungsbreite ausgebildet werden.
Gemäss der Erfindung werden diese Mängel dadurch beseitigt, dass mindestens eines der Zentralräder in der Weise unter teilt ist, dass sich zwei schrägverzahnte Zen tralradhälften mit gleichen, jedoch entgegen gesetzt gerichteten Zahnsehrägen ergeben, und dass@ diese Zahnradhälften gelenkig mit einander und mit dem das Drehmoment die ses Zentralrades aufnehmenden Teil verbun den sind.
Zweckmässigerweise werden diese gelenkigen Verbindungen so ausgebildet, dass sie kleine Bewegungen der Zentralradhälften in der Ebene senkrecht zu ihrer Achse sowie kleine Winkelbewegungen zulassen.
Es ergibt sich auf diese Weise ein Zahn radgetriebe mit Pfeilverzahnung der be schriebenen Art, bei dem die beiden Zahn radhälften sich auf gleiche Lastverteilung an den Zahneingriffen des Zentralrades mit den Zwischenzahnrädern einstellen, und zwar un abhängig von jeweils der andern Hälfte. Falls dieses Zahnrad als Führungsrad wirkt, stellen sich die Zwischenzahnräder axial nach diesen beiden Verzahnungshälften ein, weil diese zusammen als Pfeilrad wirken. Das Ge triebe arbeitet so, als ob die Verzahnungen fehlerfrei, was praktisch nicht möglich ist, ausgeführt worden wären.
Trotz der Unterteilung eines der Zentral räder oder beider Zentralräder arbeitet das Getriebe als Getriebe mit Pfeilverzahnung, so dass keine Beschränkungen hinsichtlich der Zahnschrägen mit Rücksicht auf -unzulässig hohe Kippkräfte vorhanden sind, die bei schrägverzahnten Rädern mit grossen Zahn schrägen entstehen.
Das Getriebe kann z. B. ein Zentralrad aufweisen, das aus zwei umgelagerten Hälften besteht, die durch eine doppelte Zahnkupp lung miteinander verbunden sind. Das aus den beiden Zentralradhälften und der sie verbindenden Zahnkupplung bestehende Ag gregat kann hierbei mit dem sein Drehmo ment aufnehmenden Teil wiederum über eine doppelte Zahnkupplung verbunden sein. Die beiden doppelten Zahnkupplungen sind also hintereinander geschaltet.
Es ist statt dessen aber auch mit der gleichen Wirkung möglich, jede der beiden Hälften des Zentralrades über je eine doppelte Zahnkupplung mit dem sein Drehmoment aufnehmenden Teil und damit indirekt mit der andern Hälfte gelenkig zu verbinden. In diesem Falle sind die beiden Zahnkupplungen nebeneinander geschaltet. Häufig wird es sich empfehlen, das Trägheits- und das Widerstandsmoment jeder der beiden Hälften des Zentralrades so zu wählen, dass ihre elastische Nachgiebigkeit zur Unterstützung des Zahndruckausgleichs in beiden Hälften unabhängig voneinander zur Wirkung kommen kann.
Vorzugsweise sind die Zähne jeder Zahn kupplung, die unmittelbar mit einer Hälfte des Zentralrades im Eingriff steht, mit einer derartigen Schräge ausgeführt, dass die auftretenden Axialkräfte in den Zähnen der doppelten Zahnkupplung aufgenommen wer den. Auf diese Weise werden auf besonders einfache Art die Winkelbeweglichkeit und die Radialbeweglichkeit der Hälften des Zen tralrades sichergestellt.
Falls nur ein Zentralrad erfindungs gemäss geteilt ausgeführt ist-, ist zweckmä- ssigerweise das andere ungeteilte Zentralrad ungelagert und mit dem sein Drehmoment aufnehmenden Teil mittels einer Doppel zahnkupplung verbunden. Unter der prak tisch stets erfüllten Voraussetzung, dass die ses Zentralrad mit drei oder mehr Zwischen- zahnrädern zusammenarbeitet, werden auf diese Weise zwei Lager für dieses Zentral rad erspart, indem die Zahneingriffe dem Zentralrad eine exakte Führung geben.
Die Massnahme wirkt sich einerseits in einer Ver billigung des Getriebes und einem Wegfall von Störungsquellen aus und anderseits in einer Verminderung der Leistungsverluste, was insbesondere von Vorteil bei hochtou rigen Getrieben ist.
Die beiliegenden Abbildungen zeigen drei Ausführungsbeispiele der Erfindung in ver einfachter Darstellung, und zwar zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfin dungsgemäss ausgebildetes Getriebe in der Ausführung als Planetenrad- oder Umlauf getriebe mit umlaufendem Planetenradträger, Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein erfin dungsgemäss ausgebildetes Getriebe als Stand rädergetriebe mit feststehendem Zwischen radträger oder Steg, Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine an dere Ausführungsform des Getriebes in der Ausführung als Standrädergetriebe mit fest stehendem Zwischenradträger oder Steg.
Gemäss Fig. 1 ist in einem Gehäuse 1 mit tels Lagern 2 eine Welle 3 gelagert, welche den Planetenradträger 4 eines Planetenrad getriebes trägt. In diesem Planetenradträger 4 sind auf Bolzen 5 die Planetenräder 6 gela gert, von denen auf der Abbildung der besse ren Anschaulichkeit wegen zwei gezeigt sind, davon eines im Schnitt, das andere in der Ansicht. Die Planetenräder 6 sind mit Pfeil verzahnung versehen. Sie stehen einerseits im Eingriff mit dem innern Zentralrad oder Sonnenrad 7, welches drehfest auf der Welle 8 sitzt, die einerseits im Gehäuse 1, ander seits in der Welle 3 gelagert ist.
Die Pla netenräder 6 stehen anderseits mit der einen Hälfte ihrer Pfeilverzahnung im Eingriff mit der Zentralradhälfte 9, mit der andern Hälfte ihrer Pfeilverzahnung im Eingriff mit einer zweiten Zentralradhälfte 10.
Die beiden ein äusseres Zentralrad bildenden Hälften 9 und 10 sind demnach mit einfachen Schräg verzahnungen von gleich grosser Zahnschräge versehen, deren Gangrichtungen entgegen gesetzt sind. *Die Radhälften 9 und 10 sind mittels doppelten Zahnkupplungen 11 und 12 mit dem Gehäuse 1 und damit unter sich ge lenkig, jedoch undrehbar .verbunden, wobei diese Zahnkupplungen den Radhälften 9 und 10 getrennt diejenigen Freiheitsgrade der Selbsteinstellung geben, die es ihnen gestat tet, sich zum Zwecke des Teilungsfehleraus- gleiches auf gleiche Lastverteilung der Zahn eingriffskräfte einzustellen.
Zweckmässiger weise sind hierbei, in an sich bekannter Weise, die Verzahnungen der Zahnkupplun gen 11 und 12 als Schrägverzahnungen aus gebildet, wobei der Schrägungswinkel so ge wählt ist, dass die aus den Zahndrücken der Radhälften 9 und 10 sich ergebenden Axial- schübe über die Schrägverzahnung der Zahn kupplungen 11 und 12 übertragen werden. Die Radhälften 9 und 10 sind ferner in an sich bekannter Weise so ausgebildet, dass sie unter der Wirkung der radialen Zahnkräfte in geringem Masse, jedes für sich, so elastisch nachgeben können, dass auch hierdurch die Wirkung eines Zahndruckausgleichs eintritt.
Die Wirkungsweise des Getriebes sei wie folgt beschrieben: Wenn das Planetenradgetriebe eine Lei stung überträgt, werden sich die Umlauf räder 6 nach den beiden Radhälften 9 und 10, welche zusammen als Führungspfeilrad betrachtet werden können, axial einstellen, so dass sie gleichbelastet sind. In gleicher Weise wird sich das innere Zentralrad oder Sonnen rad 7 nach der Pfeilverzahnung der Plane tenräder 6 axial einstellen.
Im Betrieb wür den nun als Folge der unvermeidbaren Ver zahnungsfehler Belastungsunterschiede zwi schen den beiden Radhälften auftreten, die sich, wie oben ausgeführt, nicht mehr durch Axialverschiebungen der einzelnen Räder ausgleichen lassen, insbesondere da sich die Fehler und somit die Belastungsunterschiede bei jedem Rad anders auswirken. Hier tritt nun die Wirkung der Erfindung ein, nach der in jedem Pfeilhälftensystem durch die Selbsteinstellung und, gegebenenfalls, elasti sche Nachgiebigkeit der Radhälften 9 und 10 ein Ausgleich der Zahndrücke und somit eine gleiche Lastverteilung auf die Planetenräder auftritt.
Es hat sich gezeigt, dass diese Aus- gleichswirkung sich so auswirkt, dass die un vermeidlichen Verzahnungsfehler gegenein ander ausgeglichen, gewissermassen nivelliert werden. Sie treten mithin nicht mehr als Erreger von Zusatzkräften auf und das ganze System arbeitet so, als ob vollkommen fehlerfreie Verzahnungen vorhanden wären. Hiermit fällt also auch jede Störung der gleichen Lastverteilung auf die beiden Pfeil hälften des Getriebesystems fort.
Die Wir kung gestattet somit nicht nur die fehlerfreie Verwendung von Pfeilverzahnungen bei Pla- netenradgetrieben, sondern erreicht darüber hinaus den Effekt, dass die gleiche Last verteilung auf die beiden Hälften einer Pfeilverzahnung durch dynamische Zusatz kräfte nicht mehr beeinträchtigt werden kann, eine Wirkung, die bisher noch nicht erreicht werden konnte.
Bei dem in der Fig. 1 gezeigten Anwen dungsbeispiel ist nur das äussere Zentralrad 9, 10 geteilt ausgebildet. Es ändert an der Wirkung .der Erfindung grundsätzlich nichts, wenn die Teilung am innern Zentralrad oder Sonnenrad oder sowohl innen wie aussen vor genommen wird.
In der Fig. 2 ist die Anwendung der Er findung an dem Falle eines Standrädergetrie- bes mit ortsfest drehbar gelagerten Zwischen zahnrädern dargestellt. Bei diesem Ausfüh rungsbeispiel ist ein Zwischenradträger 13 mit dem Getriebegehäuse 14 fest verbunden. Die Zwischenzahnräder 15 sind in bekannter Weise auf Bolzen 16 im Zwischenradträger 13 gelagert. Die beiden Hälften 17 und 18 des äussern Zentralrades sind ungelagert und mittels einer doppelten Zahnkupplung 19 ge lenkig miteinander verbunden.
Hierbei wer den die Verzahnungen der Doppelzahnkupp- lung 19 mit einer solchen Zahnschräge und Zahnschrägungsrichtung versehen, dass die an den Verzahnungshälften 17 und 18 auf tretenden Axialschübe über die Zähne der Doppelzahnkupplung 19 übertragen werden und sich innerhalb der Zahnkupplung aus gleichen.
Das äussere Zentralradaggregat ist mit der langsam laufenden (im Falle eines Untersetzungsgetriebes abtreibenden) Welle 20 über eine Doppelzahnkupplung 21 verbun den, und Anschlagringe 22 begrenzen die axiale Bewegung des äussern Zentralrad aggregates. Das innere Zentralrad 23 ist un- gelagert und mit der Antriebswelle 24 über eine doppelte Zahnkupplung 25 gelenkig ver bunden. Die Antriebswelle 24 kann hierbei die Welle einer Antriebsmaschine sein.
Wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 können sich auch hier die beiden Hälften 17 und 18 des äussern Zentralrades auf Kräfte gleichgewicht und Teilungsfehlerausgleich urabhängig 'voneinander einstellen, und da durch den.gleichen Effekt gewährleisten wie er für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beschrieben worden ist.
Um diesen erfin dungsgemässen Effekt zu erzielen, ist es somit gleichgültig, ob das Getriebe als Planeten getriebe mit umlaufenden Planetenrädern oder 'als, Standrädergetriebe mit ortsfest drehbar gelagerten Zwischenrädern aus- geführt wird.
Die in Fig. 2 -dargestellte Ausführungs form eines Standrädergetriebes, -bei der das ungeteilte Zentralrad 23 ungelagert und mit dem sein Drehmoment aufnehmenden Teil 24 gelenkig verbunden ist, hat den grossen bau lichen Vorteil, dass die Zahneingriffe (es han delt sich hierbei jeweils um drei oder mehr Zahneingriffe) in jeder Verzahnungshälfte je ein Lager ersetzen und so dem Zentralrad eine exakte Führung geben. Es werden also zwei Lager für dieses Zentralrad eingespart.
Dies bedeutet nicht nur eine Verbilligung des Getriebes und die Vermeidung von Störungs- quellen, sondern, besonders bei hochtourigen Antrieben, auch .die Vermeidung von Lei stungsverlusten. Diese Ausführungsform ist in Fig. 2 an dem Beispiel eines Standräder getriebes mit ortsfest drehbar gelagerten Zwi schenrädern gezeigt, kann aber auch natür lich in gleicher Weise für Planetengetriebe mit umlaufendem Planetenräderträger ver wendet werden.
In der Fig. 3 ist die Anwendung der Er findung an dem Fall eines' Standräder getriebes mit ortsfest drehbar gelagerten Zwi schenrädern und zwei innern Zentralrädern dargestellt. Demgemäss ist der Zwischenrad träger 26 fest mit dem Getriebegehäuse 27 verbunden. In ihm sind mehrere, im allge meinen drei Zwischenradachsen 28 gelagert, deren jede zwei pfeilverzahnte Zwischenräder 29 und 30 trägt.
In der Abbildung, die einen Längsschnitt durch das Getriebe zeigt, sind der besseren Anschaulichkeit wegen zwei Zwi- schenradachsen 28 gezeigt, und zwar die eine mit den Zwischenrädern im Schnitt, die an dere mit den Zwischenrädern in der Ansicht. Die pfeilverzahnten Zwischenräder 29 stehen im Eingriff mit einem innern Zentralrad, dessen Hälften 31 und 32 mit. den Pfeil hälften der Zwischenräder 29 im Eingriff stehen.
Die Radhälften 31 und 32 sind durch eine doppelte Zahnkupplung 33 gelenkig mit einander verbunden, deren Zähne in an sich bekannter Weise als Schrägzähne ausgebildet sind, so dass durch diese ausser der Umfangs kraft auch die sich aus der Zahnschräge der Pfeilverzahnung ergebenden gegeneinander gerichteten Axialkräfte übertragen werden. Die Zahnkupplungsmuffe 33 . ist ihrerseits ebenfalls durch eine doppelte Zahnkupplung 34 gelenkig mit der einen Getriebewelle 35 verbunden.
In gleicher Weise stehen die Zwi schenräder 30 im Eingriff mit den Hälften 36 und 37 eines zweiten. innern Zentralrades. Die beiden Hälften 36 und 37 sind mittels einer doppelten schrägverzahnten Zahn kupplung 38 miteinander verbunden. Die Zahnkupphungsmuffe 38 ist durch eine dop pelte Zahnkupplung 39 mit der zweiten Ge triebewelle 40 verbunden.
Die Wirkungsweise ist auch hier wieder die, dass sich die beiden Zentralradhälften 31 und 32 bzw. 36 und 37 unabhängig voneinander auf Kräftegleich gewicht einstellen können, wobei sie die vor handenen unvermeidlichen Verzahnungs fehler ausgleichen oder nivellieren und damit die Erregungen für dynamische Zusatzkräfte ausschalten, welche sonst die gleiche Lastver- teilung auf die Pfeilverzahnungshälften in Frage stellen würden.
Es ist hierbei gleich gültig, ob die beiden Zentralradhälften mit tels einer doppelten Zahnkupplung direkt miteinander verbunden sind, die ihrerseits gelenkig mit der einen Welle verbunden ist, wie für die Radhälfte 31 und 32 bzw. 36 und 37 dargestellt, oder ob jede der Zentralrad hälften mit je einer Zahnkupplung mit der Getriebewelle und damit indirekt mit der an dern Hälfte verbunden ist.
In dem in Fig. 3 dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel ist das Zentralrad 31, 32 als axial geführtes Rad dargestellt, während das Zentralrad 36, 37 axial nach den mit ihm im Eingriff befindlichen Zwischenrädern 30 ge führt wird.