DE3508767A1

DE3508767A1 - Untersetzungsgetriebe mit ausgeglichenen axialen und transversalen kraftkomponenten

Info

Publication number: DE3508767A1
Application number: DE19853508767
Authority: DE
Inventors: Roland Robert Chaource Guichard
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-03-13
Filing date: 1985-03-12
Publication date: 1985-09-19
Also published as: ES8606930A1; FR2561341B1; DE3508767C2; US4643039A; ES541649A0; FR2561341A1

Description

PATENT- UNO RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL.-INQ. W. EITLE . DR. RER. NAT. K. HOFFMANN . DIPL -ΙΝΘ. W. LEHN

DIPL-ΙΝΘ. K. FOCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN . DR. RER. NAT. H -A. BRAUNS · DIPL.-ΙΝΘ. K. GORQ

DIPL.-INQ. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

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Roland Robert GUICHARD Chaource (Aube) / Frankreich

Untersetzungsgetriebe mit ausgeglichenen axialen und transversalen Kraftkomponenten

Die Erfindung betrifft ein Untersetzungsgetriebe zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einer an einen Motor mit höherer Geschwindigkeit gekoppelten Eingangswelle und einer Ausgangswelle/ die an eine Empfängervorrichtung mit geringer Geschwindigkeit gekoppelt ist.

Das in Verbindung mit der Erfindung in Frage stehende Untersetzungsgetriebe ist von einer bekannten Bauart, in welcher die Eingangswelle zwei Schnecken mit entgegengesetzt gerichteten Schneckengängen trägt; jede Schnecke steht in Eingriff mit zwei diametral einander gegenüberliegenden Ritzeln, so daß die auf die Schnecke einwirkenden transversalen und axialen Kraftkomponenten sich annullieren. Die beiden Ritzel, die auf der gleichen Seite der beiden Schnecken angeordnet sind, greifen zusammen ein; zwei diagonal angeordnete Ritzel sind jeweils auf einer Welle montiert, auf welcher ein sekundäres Ritzel aufgekeilt ist und die beiden sekundären Ritzel greifen in ein Ausgangszahnrad ein, das auf der Ausgangswelle verkeilt ist. Gemäß einer Ausführungsform ist dieses Ausgangszahnract als Innenzahnkranz ausgebildet und die sekundären Ritzel liegen diametral gegenüber, so daß sich die auf

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die Ausgangswelle einwirkenden transversalen Kraftkomponenten annullieren. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist jedoch das Ausgangszahnrad in der Tat ein Zahnrad und die sekundären Ritzel können nicht diametral gegenüberliegend zum Eingriff mit diesem angeordnet sein; daraus ergibt sich, daß die Ausgangswelle einer transversalen Kraftkomponente unterworfen ist.

Ferner haben bei diesen beiden Ausführungsformen die sekundären Ritzel eine Geradverzahnung, desgleichen selbstverständlich das Ausgangszahnrad/ mit welchen sie in Eingriff stehen; daher wird keine 3XIaIe₇ auf die Ausgangswelle einwirkende Kraftkomponente erzeugt, jedoch haben die Ritzel auf den Wellen, wo sie zur Drehung verkeilt sind, eine Schrägverzahnung im Einklang mit der Schneckenverzahnung, wobei diese Ritzel und die ihnen zugeordneten sekundären Ritzel axial freibeweglich (schwimmend) angeordnet sind, und zwar mittels einer Vorrichtung, die sie in Diagonalrichtung verbindet. Diese Lösung ist ein wenig kompliziert und läßt eine Reibungsmöglichkeit gegen die Sitze dieser Ritzel oder ihrer •Wellen oder ihrer Einrichtung zur beweglichen Anordnung bestehen.

Bei dem vorausgehend beschriebenen Untersetzungsgetriebe erfolgt die Übertragung des Antriebsmoments zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle durch zwei parallele kinematische Bahnen ausgehend_/von zwei Schnecken bis zu zwei sekundären Ritzeln.

Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde ein Getriebe bekannter vorausgehend beschriebener Bauart zu schaffen, das zwei kinematische Bahnen aufweist, bei dem sich alle axialen und transversalen Kraftkomponenten annullieren und

kein Bauelement schwimmend angeordnet ist.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde ein Getriebe zu schaffen, welches die vorstehend aufgeführte Aufgabe löst und es gestattet, eine Ausgangswelle rechtwinklig zur Eingangswelle anzuordnen, sei es seitlich des Gehäuses bezogen auf eine Mittelebene des Gehäuses, welche die Eingangswelle zwischen den beiden Schnecken durchdringt, sei es in einer zentralen Position in der gleichen Mittelebene des Gehäuses, die die Eingangswelle zwischen den beiden Schnekken durchdringt.

Die erfindungsgemäß zugrundeliegende Aufgabenstellung wird bei einem Getriebe mit zwei kinematischen Bahnen ausgehend . von zwei Schnecken mit entgegengesetzten Schneckengängen einer vorausgehend beschriebenen Bauart, wobei die Schnekkengänge und die Verzahnung der mit ihnen in Eingriff stehenden Ritzel eine Schrägstellung um einen Winkel a gegenüber einer Querebene aufweisen, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die sekundären Ritzel eine Verzahnung mit einer Schrägstellung um einen Winkel b gegenüber einer Querebene aufweisen, und die Winkel a_ und b durch die Beziehung tg a/tg b = D1/D2 verbunden sind,

wobei D1 der Teilkreisdurchmesser der Ritze] und D2 der Teilkreisdurchmesser der sekundären Ritzel ist.

Dabei sind ferner die Verzahnungen der beiden sekundären Ritzel im entgegengesetzten Sinne schräggestellt und die sekundären Ritzel greifen jeweils in ein tertiäres Ritzel ein. Die beiden tertiären Ritzel sind, mit ihren gegensätzlich angeordneten Verzahnungen, auf einer Zwischenachse zur Drehung verkeilt, auf welcher ebenfalls ein Ritzel mit einer

Geradverzahnung einer Untersetzungsstufe verkeilt ist.

Falls die Eingangswelle senkrecht zu einer Mittelebene eines Gehäuses liegt, welche die Gesamtheit der Getriebeelemente enthält, liegt die Zwischenachse vorzugsweise in dieser gleichen Mittelebene rechtwinklig zur Eingangswelle.

Gemäß einer ersten abgeänderten Ausführungsform ist die Ausgangswelle mit einem Zahnrad ausgestattet, welches in das Ritzel mit Geradverzahnung eingreift, so daß diese Ausgangswelle parallel zur Zwischenachse liegt und infolgedessen gegenüber der Mittelebene abgesetzt ist.

Gemäß einer zweiten abgeänderten Ausführungsform ist die Zwischenachse hohl und frei drehbar auf der Ausgangswelle befestigt, die in der Mittelebene angeordnet ist; das Ritzel mit Schrägverzahnung greift in mehrere Planetenritzel ein, die von einem Planetenritzelträger gehalten werden, der zur Drehung auf der Ausgangswelle verkeilt ist; die Planetenritzel greifen ferner in einen Innenzahnkranz ein, der konzentrisch zur Zwischenachse und zur Ausgangswelle liegt.

Die Erfindung wird anschließend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, welches sich insbesondere auf ein Untersetzungsgetriebe bezieht, das ein Drehmoment zwischen einem Motor und den Wischern eines Scheibenwischers eines Fahrzeugs überträgt. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung im Aufriß eines Untersetzungsgetriebes mit zwei erfindungsgemäß

ausgebildeten kinematischen Bahnen, wobei das Gehäuse weggelassen ist,

Fig. 2 eine Ansicht des gleichen Untersetzungsgetriebes von oben, welches in seinem Gehäuse in einem Schnitt nach II-II der Fig. 1 gezeigt ist, entsprechend einer ersten Variante der Beschreibung der Ausgangswelle,

Fig. 3 eine Teilansicht einer Schnecke, geschnitten von einer Querebene sowie ein Ritzel mit seinem Sekundärritzel , und
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Fig. 4 eine Ansicht analog zur Fig. 2, die eine zweite Variante der Anordnung der Ausgangswelle angibt.

Auf einer Antriebswelle 201 sind zwei Gewinde 202 und 203 mit einem oder mehreren Gewindegängen gleicher Steigung aber entgegengesetztem Richtungssinn eingeschnitten. Die Antriebswelle 201 ist in Lagern 204 und 205 gehalten, die einteilig mit einem Gehäuse 206 ausgebildet sind, welches nur in Fig. 2 im Schnitt dargestellt ist. In Längsrichtung der Welle ist kein Haltesitz vorgesehen. Die Antriebswelle 201 steht in Eingriff mit zwei kinematischen Bahnen:

Eine obere kinematische Bahn oberhalb der Antriebswelle, die durch ein Ritzel 207 gebildet wird, welches sich auf seiner Achse 208 dreht sowie durch ein Ritzel 209, welches mit einem sekundären Ritzel 210 fest verbunden ist und mit ihm eine Anordnung 211 bildet, die sich auf der Achse 212 dreht. Die Steigung der Verzahnung der Ritzel 209 und 210 ist gleich groß und von gleichem Richtungssinn;

eine untere kinematische Bahn unterhalb der Antriebswelle 201, die durch ein Ritzel 307 gebildet wird, das sich auf seiner Achse 308 dreht sowie durch ein Ritzel 309, das mit

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einem sekundären Ritzel 310 fest verbunden ist und mit ihm eine Anordnung 311 bildet, die sich auf einer Achse 312
dreht. Die Steigungen der Verzahnung dieser Ritzel 309 und 310 sind gleich groß und von gleichem Richtungssinn.
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Die vier Ritzel haben den gleichen Durchmesser; die vier
Drehachsen 208, 210, 308, 312 sind parallel. Die Schnecke 202 steht in Eingriff mit dem Ritzel 207 der oberen Bahn
und mit dem Ritzel 309 der Anordnung 311 der unteren Bahn.

Die Schnecke 203 steht in Eingriff mit dem Ritzel 307 der unteren Bahn und mit dem Ritzel 209 der Anordnung 211 der oberen Bahn. Zwei Ritzel liegen an den entgegengesetzten
Enden einer Diagonalen eines Rechtecks und die beiden anderen Ritzel sind an den entgegengesetzten Enden der anderen Diagonale des Rechtecks. Ferner greifen in jeder kinematischen Bahn die beiden Ritzel 207 und 209 gleichzeitig ein. und desgleichen die Ritzel 307 und 309. Das sekundäre Ritzel 310 der Anordnung 211 und das sekundäre Ritzel 310 der Anordnung 311 greift jeweils in ein tertiäres Ritzel 213, '313 ein.

In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden tertiären Ritzel 213 und 313 koaxial und zur Drehung fest mit einem Ritzel 314 mit Geradverzahnung verbunden. Diese Anordnung 325 ist im axialen Sinn frei auf einer feststehenden, mit dem Gehäuse 206 verbundenen Achse 315 angeordnet, wobei das Spiel 316 und 317 gegenüber den Wänden des
Gehäuses 206 jede Gefahr einer Reibung ausschaltet.

Es wird nunmehr die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform beschrieben.

Selbstverständlich ist jede Verzahnung an die mit ihr in

Eingriff stehende Verzahnung angepaßt.

Hat die Verzahnung der Schnecke 20 3 einen Rechtsgang mit einer Steigung a, so haben die Ritzel 209 und 307 rechtsgängige Schraubengänge mit einer Steigung a_. In diesem Falle hat die Verzahnung der Schnecke 202 einen Linksgang mit einer Steigung a und die Ritzel 309 und 207 haben lingsgängige Schraubengänge mit einer Steigung a.

Das sekundäre Ritzel 210 hat eine schraubenförmige rechtsgängige Verzahnung mit einer Steigung b, wobei die axiale Steigung der Verzahnung gleich groß wie bei dem mit ihm fest verbundenen Ritzel 209 ist. Desgleichen hat das Zwischenritzel 310 eine linksgängige schraubenförmige Verzahnung mit einer Steigung b, wobei seine axiale Steigung gleich groß wie jene des mit ihm fest verbundenen Ritzels 309 ist.

Die tertiären Ritzel 213 und 313 haben jeweils eine schraubenförmige linksgängige Verzahnung mit einer Steigung b, die auf das sekundäre Ritzel 210 abgestimmt ist und eine schraubenförmige rechtsgängige Verzahnung mit einer Steigung b, die auf das sekundäre Ritzel 310 abgestimmt ist.

Das übersetzungsverhältnis ist das gleiche für jede der beiden kinematischen Bahnen.

Ist das Untersetzungsgetriebe im Betrieb,.so wird ein Antriebsmoment auf die Eingangswelle 201 ausgeübt und durch ein Widerstandsmoment ausgeglichen, welches auf die Ausgangswelle wirkt, wobei die axialen und transversalen Kraftkomponenten, welche auf die Schnecken 202 und 203 ausgeübt werden, entgegengesetzt gerichtet sind und sich als Folge der vorausgehend beschriebenen konstruktiven Anordnung aufheben.

Es wird nunmehr gezeigt, daß das gleiche für die Ritzel 207, 307 und für die Anordnungen 211 und 311 Gültigkeit hat.

Jedes Ritzel 207, 307 wird seitens der zugeordneten Schnekke 202, 203 einer ersten axialen Kraft ausgesetzt, erhält aber jeweils vom Ritzel 209, 309, mit welchem es in Eingriff steht, eine Reaktion, die sich als eine senkrecht zu seiner Schrägverzahnung wirkende Kraft ausdrückt und eine zweite axiale Kraft erzeugt, die gleich groß wie die erste axiale Kraft und dieser entgegengesetzt ist.

Es wird auf die Fig. 3 Bezug genommen, um zu zeigen, daß sich jede Anordnung 211, 311 gleichfalls in einem Gleichge-^ wichtszustand befindet.

Die Schnecke 203 erzeugt an der Verzahnung des Ritzels 209 eine axiale Kraftkomponente F1. Bei ihrem Kontakt mit dem Ritzel 207 nimmt sie senkrecht zu ihrer in einem Winkel a schräggestellten Verzahnung eine Kraft F2 auf, die sich in eine Querkomponente F3 und eine Axialkomponente F4 unterteilt. Ausgehend von dem gleichen Antriebsmoment, welches auf die Verzahnungen mit der gleichen Schräge a ausgeübt wird, haben die Axialkräfte F1 und F4 gleiche Größe und gleiche Richtung.

Das sekundäre Ritzel 210, welches dem Ritzel 209 in der Anordnung 211 zugeordnet ist, wird bei seinem Kontakt mit dem Ausgangsritzel 314 einer Kraft F5 unterworfen, die senkrecht zu seiner mit dem Winkel b schräggestellten Verzahnung wirkt; diese Kraft F5 teilt sich in eine transversale Komponente F6 und eine axiale Komponente F7, die entgegengesetzten Richtungssinn zu F1 und F4 haben.

Jede Anordnung 211, 311 ist in einem Gleichgewichtszustand in axialer Richtung, wenn F7 = F1 + F4.

Das übertragene Drehmoment teilt sich ebenfalls zwischen den Schnecken 202 und 203 auf den Wert c/2. Die Kraft F3 ist daher gleich diesem Wert, geteilt durch den Teilkreisdurchmesser Dp dieser Schnecken und durch den Tangens des Steigungswinkels der Verzahnungen. Somit ist

F3 = — χ —ί

2 Dp tg a Infolgedessen ist F1 = F4 = F3 tg a =

womit sich ergibt: F1 + F4 =

2 Dp

Die Radialkraft F6 auf das Ritzel 210 verhält sich zur Kraft F3 auf das Ritzel 209, wie die Teilkreisdurchmesser dieser Ritzel, D1 für das Ritzel 209 und D2 für das Ritzel 210.

Somit ergibt sich: F6 = —— χ χ

Dp tg a D2

Somit ergibt sich für die Axialkraft F7 auf das sekundäre Ritzel 210: F7 = F6 χ tg b

Daraus leitet sich ab, daß F7 = —— χ χ χ tg b.

Dp tg a D2

Jede Anordnung 211, 311 ist im Gleichgewichtszustand in axialer Richtung, falls gilt

c tg b D1 c Dp tg a D2 Dp

Somit gilt: °1

D2 tg b

Jedes tertiäre Ritzel 213, 313 wird als Folge der Steigung seiner Verzahnung einer axialen Kraftkomponente unterworfen. 5

Wie jedoch die Fig. 2 zeigt, sind diese tertiären Ritzel 213, 313 auf einer gleichen Zwischenachse 315 angeordnet, und ihre Verzahnungen sind im entgegengesetzten Sinn schräggeteilt, so daß sich die axialen Kraftkomponenten aufheben und die Zwischenachse 315 keiner resultierenden axialen Kraft unterworfen ist.

Die sekundären Ritzel 210, 310, die in Eingriff mit den tertiären Ritzeln 213, 313 stehen, sind an gegenüberliegenden Seiten der Achse 315 angeordnet, die die letztgenannten Ritzel trägt, so daß die als Folge der Schrägstellung der Verzahnungen auftretenden transversalen Kraftkomponenten entgegengesetzte Richtung bekommen und sich zum großen Teil aufheben.

In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird die Zwischenachse 315 im Innern des Gehäuses 206 in einer Mittelebene gehalten, die durch die Mitte der Eingangswelle 201 zwischen den Schnecken 202, 203 hindurchtritt. Diese Zwischenachse 315 trägt zwischen den beiden tertiären Ritzeln 213, 313 ein Ritzel ii4 mit Geradverzahnung, welches in Eingriff mit einem Zahnrad 318 mit großem Durchmesser steht. Dieses Zahnrad ist auf einer Ausgangswelle 319 zur Drehung verkeilt. Letztere ist rechtwinklig zur Eingangswelle 201 angeordnet, und notwendigerweise auf eine Seite des Gehäuses 206 bezogen auf die vorausgehend aufgeführte Mittelebene versetzt.

In der in Pig. 4 dargestellten Ausführungsform ist die Zwischenachse 315 zur Drehung mit den tertiären Ritzeln 213, 313 verkeilt und hohl ausgebildet, um frei drehbar eine Ausgangswelle 319' aufzunehmen, die unmittelbar von Lagern im Gehäuse 206 gehalten wird, so daß die Zwischenachse 315 durch die Ausgangswelle 319' getragen wird. Infolgedessen befindet sich letztere in der genannten Mittelebene, rechtwinklig zur Eingangswelle 201. Das Ritzel 314 mit einer Geradverzahnung liegt außerhalb der tertiären Ritzel 213, 313 an einem Ende der Zwischenachse 315. Das Ritzel steht in Eingriff mit mehreren Planetenritzeln 320, die frei drehbar auf einem Planetenträger 321 angeordnet sind. Dieser letztere ist zur Drehung auf der Ausgangswelle 319' verkeilt. Die Planetenritzel 320 stehen auch mit einem Innenzahnkranz 322 in Eingriff, der im Inneren des Gehäuses 206 befestigt ist.

Wie ersichtlich, ist bei diesen beiden Ausführungsformen das Ritzel 314 mit Geradverzahnunq das erste Ritzel einer Untersetzungsstufe, die es gestatte L, die Ausgangswelle 319 oder 319' im Gehäuse 206 in einer versetzten Stellung oder in einer zentralen Stellung rechtwinklig zur Eingangswelle anzuordnen.

Claims

HOFFMANN · EITLE & PARTNER ? S Π R 7 R PATENT- UND RECHTSANWÄLTE O ü U O / O / PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN ■ DIPL-INQ. W. LEHN DIPL.-INQ. K. FCICHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN . DR. RER. NAT. H -A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. 6OR3 DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE - 1 - 41 728 Roland Robert GUICHARD Chaource (Aube) / Frankreich Untersetzungsgetriebe mit ausgeglichenen axialen und transversalen Kraftkomponenten PATENTANSPRÜCHE :

1. Untersetzungsgetriebe mit zwei kinematischen Bahnen, mit einer Eingangswelle (201) , die zwei Schnecken (202, 203) trägt, deren Schneckengänge in einem Winkel a schräggestellt sind und entgegengesetzten Richtungssinn aufweisen, vier Ritzeln (207, 209, 307, 309), die paarweise unter sich und jeweils mit den beiden Schnecken an gegenüberliegenden Seiten derselben in Eingriff stehen, wobei zwei diagonal angeordnete Ritzel (209, 309) jeweils zur Drehung mit einem sekundären Ritzel (210,

310) verkeilt sind,

dadurch gekennzeichnet , daß die sekundären Ritzel (210, 310) eine Verzahnung aufweisen, die um einen Winkel jeweils in entgegengesetzter Richtung schräggestellt ist, daß die Winkel a und b durch die Beziehung tg a/ tg b = D1/D2 verbunden sind, wobei D1 der Teilkreisdurchmesser der Ritzel (209, 309). und D2 der Teilkreisdurchmesser der sekundären Ritzel (210, 310) ist, die sekundären Ritzel (210, 310) jeweils mit einem tertiären Ritzel (213, 313) in Eingriff stehen und die beiden tertiären Ritzel (213, 313) ihre Verzahnungen in entgegengesetzter Richtung schräggestellt haben und von

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einer Zwischenachse (315) getragen werden, auf welcher sie zur Drehung mit einem Ritzel (314) mit Geradverzahnung verkeilt sind, welches das erste Ritzel einer Untersetzungsstufe ist.
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2. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenachse (315) auf einer Mittelebene liegt/ die senkrecht zur Eingangswelle (201) zwischen den Schnecken (202, 203) in einem Gehäuse (206) verläuft, welches das Untersetzungsgetriebe aufnimmt, daß das Ritzel (314) mit Geradverzahnung mit einem Zahnrad (318) in Eingriff steht, das auf einer Ausgangswelle (319) befestigt ist, die rechtwinklig zur Eingangswelle (201) verläuft und auf eine Seite des Gehäuses (206), bezogen auf die Mittelebene, versetzt ist.

3. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß die Zwischenachse (315) in einer Mittelebene liegt, die senkrecht zur Eingangswelie (201) zwischen den Schnecken (202, 203) im Gehäuse (206) verläuft, welches das Untersetzungsgetriebe aufnimmt, daß diese Zwischenachse (315) hohl ausgebildet ist und eine frei drehbare Ausgangswelle (319") enthält, die rechtwinklig zur Eingangswelle (201) angeordnet und in der Mittelebene liegt, daß das Ritzel (314) mit Geradverzahnung mit mehreren Planetenritzeln (320) in Eingriff steht, die von einem Satellitenträger (321) gehalten werden, der zur Drehung auf der Ausgangswelle (319') verkeilt ist, und daß die Planetenritzel auch mit einem feststehenden Innenzahnkranz (322) in Eingriff stehen.