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Vorrichtung zum Übertragen einer Bewegung auf einen Zahnkranz
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung einer Bewegung auf einen Zahnkranz mittels eines Ritzels.
Es ist bekannt, dass es zur Erreichung guter Eingriffsbedingungen zwischen dem Ritzel und dem Zahnkranz vorteilhaft ist, dem Ritzel eine gewisse Einstellfreiheit zu lassen, damit sich seine Zähne selbsttätig mit ihrer ganzen Fläche an die Zähne des Zahnkranzes anlegen können, selbst wenn der Zahnkranz Mängel, wie Krümmungen, aufweist.
Es ist weiterhin bekannt, dass geringe Änderungen der Tiefe der Zähne auf die Bewegungsübertragung keinen Einfluss haben, wenn die Verzahnung auf einer Kreislinie angeordnet ist.
Durch die gegenständliche Erfindung soll eine Vorrichtung zur Übertragung einer Bewegung auf einen Zahnkranz mittels eines Ritzels geschaffen werden, die bei einfachem Aufbau einen geringen Herstellungsaufwand erfordert und eine selbsttätige Antriebseinstellung des Ritzels mit einwandfreiem Eingriff in den Zahnkranz gewährleistet.
Demgemäss besteht die Erfindung bei einer Vorrichtung zur Übertragung einer Bewegung auf einen Zahnkranz mittels eines Ritzels, das in einem von dem Zahnkranz unabhängigen, von einer an einem Festpunkt angelenkten Hängestange gehaltenen Gehäuse in tangentialer Richtung unbeweglich gelagert ist, darin, dass das Gehäuse ausserdem von zwei Stützlenkern gehalten ist, die beiderseits der durch die Achsen des Ritzels und des Zahnkranzes gebildeten Ebene angeordnet sind und deren dem Gehäuse abgewendete Enden an zwei Festpunkten gelenkig befestigt sind, während die Gelenkverbindungen der Stützlenker auf der Seite des Gehäuses derart angeordnet sind, dass ihre Verbindungslinie die die Achse des Ritzels und die Achse des Zahnkranzes verbindende Linie in einem Punkt schneidet,
der in bezug auf die Eingriffsstelle der Verzahnungen auf derselben Seite wie die Achse des Zahnrades liegt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in den Zeichnungen als Beispiele dargestellten Ausführungsformen der Vorrichtung. In den Zeichnungen zeigen :
Fig. l eine erste Ausführungsform der Vorrichtung in Seitenansicht ; Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 1 ; Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung in Seitenansicht ; Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV- IV der Fig. 3 und Fig. 5 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ; Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. l ; Fig. 7 einen detaillierten Schnitt durch eine der an den Enden der Stützlenker des Gehäuses für das Ritzel vorgesehenen Gelenkverbindungen.
Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform weist die Übertragungseinrichtung ein einziges Antriebsritzel 1 auf, das mit dem anzutreibenden, mit strichpunktierter Linie dargestellten Zahnkranz 2 im Zahneingriff steht. Bei der dargestellten Ausführungsform verläuft die Achse des Zahnkranzes, die in beliebiger Weise gelagert sein kann, waagrecht.
Das Zahnritzel 1 ist in einem Gehäuse 3 drehbar gelagert, das mit den Lagerungen des Zahnkranzes 2 keine feste Verbindung hat. Das Gehäuse 3 kann ein Vorgelege enthalten, das das Zahnritzel antreibt und mit dem eine Antriebswelle verbunden ist.
In tangentialer Richtung ist das Gehäuse 3 unbeweglich durch eine Hängestange 4 gehalten, deren Enden bei 5 an dem Gehäuse 3 und bei 6 an einem Festpunkt angelenkt sind. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Hängestange 4 senkrecht angeordnet und nimmt das Eigengewicht
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der durch das Zahnritzel 1 und sein Gehäuse, gegebenenfalls auch durch ein Vorgelege gebildeten Vorrichtung auf.
Das Gehäuse 3 ist gemäss der Erfindung ausserdem durch zwei Stützlenker 8 und 9 gehalten, deren Enden mit dem Gehäuse 3 durch die Gelenkverbindungen 10, 11 und mit ortsfesten Halterungen 14, 15 durch die Gelenkverbindungen 12, 13 verbunden sind.
Die beiden Stützlenker 8, 9 verlaufen im wesentlichen parallel zu der durch die Achsen 01 und 02 des Zahnritzcls und des Zahnkranzes gebildeten Ebene und sind beiderseits dieser Ebene angeordnet. Sie sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, auch beiderseits der Seitenflächen des Zahnkranzes 2 angebracht.
Gemäss einem Hauptmerkmal der Erfindung, das sich bei allen dargestellten Ausführungsformen wiederfindet, sind die Gelenkverbindungen der beiden Stützlenker 8,9 auf der Seite des Gehäuses 3, d. h. die Gelenkverbindungen 10 und 11, in der Weise angeordnet, dass ihre theoreti- sehe Verbindungslinie eine rechtwinklig dazu verlaufende Verbindungslinie x-x schneidet, die durch die Achse 01 des Zahnritzels und die Achse 02 des Zahnkranzes hindurchgeht und im wesentlichen in der Mittelebene y-y der Verzahnungen des Zahnritzels und des Zahnkranzes verläuft. Durch dieses Merkmal wird erreicht, dass das Zahnritzel 1 und sein Gehäuse in einer Gleichgewichtsstellung gehalten werden.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung schneidet die Verbindungslinie der Gelenkverbindungen 10, 11 die vorstehend erwähnte Linie x-x in einem Punkt A, der in bezug auf den mittleren Eingriffspumkt 03 auf derselben Seite wie die Achse 02 des Zahnkranzes liegt. Der mittlere Eingriffspunkt 03 wird durch den Schnittpunkt der Eingriffslinie der Verzahnungen des Ritzels und des Zahnkranzes mit der Mittelebene der Verzahnungen gebildet.
Durch dieses zweite Merkmal wird jegliche Gefahr vermieden, dass das Zahnritzel, insbesondere für den Fall, dass die Verzahnungen des Ritzels und des Zahnkranzes Geradverzahnungen sind, aus dem Gleichgewicht gebracht wird.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 ist ferner die Anordnung der verschiedenen Gelenkverbindungen der beiden Stützlenker 8 und 9 derart, dass das erwähnte erste Merkmal der Erfindung in bezug auf die beiden auf der Seite des Gehäuses angeordneten Gelenkverbindungen 10 und 11 auch für jede Verbindungslinie zwischen irgendeiner der Gelenkverbindungen des einen Stützlenkers und einer beliebigen Gelenkverbindung des andern Stützlenkers Gültigkeit hat. So schneidet die Verbindungslinie zwischen den Gelenkverbindungen 12 und 13 auf der dem Gehäuse 3 gegenüberliegenden Seite ebenfalls die Verbindungslinie x-x, die durch die Achse 01 des Zahnritzels und die Achse 02 des Zahnkranzes in der Mittelebene y-y der Verzahnungen des Ritzels und des Zahnkranzes hindurchgeht. Der Schnittpunkt dieser Linien liegt dabei im Punkt B.
Ferner schneidet die Verbindungslinie zwischen den beiden Verbindungsgelenken 10 und 13 ebenfalls die Linie x-x in einem Punkt, der in diesem besonderen Fall auf der Achse 01 des Zahnritzels liegt. Das gleiche gilt für die Verbin- dungslinie zwischen den Gelenkverbindungen 11 und 12.
Infolge der besonderen Ausbildung der Vorrichtung nach der Erfindung werden die Eingriffskräfte, die auf das Gehäuse 3 übertragen werden, von der Hängestange 4 und den beiden Stützlenkern 8 und 9 aufgenommen. Das Gehäuse 3 bleibt dabei im Gleichgewicht.
Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, sind die Gelenkverbindungen der beiden Stützlenker und der Hängestange als Universalgelenke ausgebildet, die eine gewisse Einstellungsfreiheit in jeder Richtung gewährleisten. Die Universalgelenke können z. B. durch Kegelgelenke gebildet sein.
Fig. 7 zeigt als Beispiel einer derartigen Gelenksverbindung das am Ende des am Gehäuse 3 angelenkten Stützlenkers 9 befindliche Gelenk. Es besteht aus einer Gelenkschale 30, in der ein ein Kugelgelenk bildender Teil 31 vorgesehen ist. Dieser Teil, der die Form eines Kugelsegmentes hat, wird von einem Bolzen 32 getragen, der an einem Ansatz 33 (s. Fig. 6) des Gehäuses 3 befestigt ist.
Bei dieser Ausbildung hat das Gehäuse 3 die Möglichkeit, von selbst die Stellung im Raum einzunehmen, die der besten Ausrichtung der Zähne des Ritzels in bezug auf die Zähne des Zahnkranzes 2 entspricht. Die notwendigen Bedingungen für einen einwandfreien Zahneingriff zwischen dem Ritzel und dem Zahnkranz stellen sich daher selbsttätig ein.
Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 und 2 lediglich dadurch, dass die beiden Stützlenker, die hier mit 8a und 9a bezeichnet sind, sich in Richtung auf die Achse 2 des angetriebenen Zahnkranzes zu erstrecken und über diese Achse hinausreichen, um über die Gelenkverbindungen 12a und 13a an den beiden ortsfesten Befestigungsstellen 14a und 15a befestigt zu werden.
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Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel verlaufen die Stützlenker 8a und 9a im wesentlichen parallel zu der durch die Achsen 01 und 02 des Ritzels und des Zahnkranzes gebildeten Ebene. Auch liegen die beiden Stützlenker beiderseits dieser Ebene und beiderseits der beiden Seitenflächen des Zahnkranzes 2.
Auch bei dieser Ausführungsform sind die beiden wesentlichen Merkmale der Erfindung vorhanden.
Denn die Verbindungslinie zwischen den Gelenkverbindungen der beiden Stützlenker 8a und 9a auf der Seite des Gehäuses 3, d. h. zwischen den Gelenkverbindungen 10a und 11a, schneidet ebenfalls die Linie x-x, die durch die Achse 01 des Ritzels und die Achse 02 des Zahnkranzes in der Mittelebene y-y der Verzahnungen des Zahnritzels und des Zahnkranzes hindurchgeht. Auchschneidet die Verbindungslinie lOa. lla die Linie x-x ineinemPunkt Al, der inbezug auf den Eingriffs- punkt 03 auf derselben Seite wie die Achse 02 des Zahnkranzes liegt.
Weiterhin sind bei dieser Ausführungsform die verschiedenen Gelenkverbindungen derbeiden Stiitzlenker 8a und 9a ebenfalls in der Weise angeordnet, dass die Verbindungslinie einerbeliebigen Gelenkverbindung des einen Stützlenkers mit einer beliebigen Gelenkverbindung des andern Stützlenkers die Verbindungslinie x-x, die durch die Achse 01 des Ritzels und die Achse 02 des Zahnkranzes in der Mittelebene y-y der Verzahnungen des Ritzels und des Zahnkranzes hindurchgehe, schnei- det. Die Betriebsbedingungen dieser Ausführungsform sind daher die gleichen wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2.
In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform dargestellt. Hiebei ist das Ritzel Ib, das den Zahnkranz 2b antreibt, drehbar in dem Gehäuse 3b gelagert, in dem auch das Vorgelege 16 für den Antrieb des Ritzels angeordnet ist.
Die Eingangswelle 17 des Vorgeleges ist über ein Kardangelenk 19 mit einer Motorwelle 18 verbunden. Das Gehäuse 3b ist wieder in tangentialer Richtung unbeweglich an einer Hängestange 4b aufgehängt, deren eines Ende bei 5b an dem Gehäuse und deren anderes Ende bei 6b an dem Fixpunkt 7b gelenkig befestigt ist. Die Hängestange ist wieder senkrecht angeordnet und trägt das Eigengewicht der aus dem Ritzel Ib, seinem Gehäuse 3b und dem Vorgelege 16 gebildeten Vorrichtung.
Zwischen dem Festpunkt 7 und dem Gehäuse des auf dem Ritzel freitragend angeordneten Vorgeleges 16 ist eine Zugfeder 25 angeordnet, die das Kippmoment aus dem Eigengewicht des Vorgeleges 16 aufnimmt.
Wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen ist das Gehäuse 3b ebenfalls mittels zweier Stützlenker 8b und 9b abgestützt. Die dem Gehäuse abgewendeten Enden dieser Stützlenker sind über die Gelenkverbindungen 12b und 13b an zwei ortsfesten Befestigungsstellen 14b und 15b befestigt. Jedoch ist nur einer dieser Stützlenker an dem Gehäuse selbst befestigt. Es handelt sich hiebei um den Stützlenker 9b, der durch die Gelenkverbindung llb unmittelbar mit dem Gehäuse verbunden ist. Der andere Stützlenker 8b ist durch die Gelenkverbindung 10b nicht mit dem Gehäuse, sondern mit der Hängestange 4b verbunden, die das Gehäuse in tangentialer Richtung unbeweglich hält.
Trotzdem ist auch bei dieser Ausführungsform die Anordnung der beiden Gelenkverbindungen 10b und 11b derart, dass das erste Merkmal der Erfindung ebenfalls vorhanden ist. Denn die Verbindungslinie zwischen den auf der Seite des Gehäuses 3b liegenden Gelenkverbindungen 10b und llb schneidet wieder die Verbindungslinie x-x, die durch die Achse 01 des Zahnritzels und die Achse 02 des Zahnkranzes in der Mittelebene der Verzahnungen des Ritzels und des Zahnkranzes hindurchgeht. Im übrigen sind bei dieser Ausführungsform die Gelenkverbindungen 10b und llb ebenso wie die beiden Stützlenker 8b und 9b selbst in der Mittelebene der Verzahnungen angeordnet.
Aber auch das zweite Merkmal der Erfindung ist vorhanden. Denn die Verbindungslinie derbeiden Gelenkverbindungen 10b und 11b schneidet die Verbindungslinie x-x in einem Punkt A2, der
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chen Bedingungen wie vorher in einer Gleichgewichtsstellung gehalten. Auch kann sich das Zahnritzel selbsttätig im Raum einstellen, um eine Stellung einzunehmen, in der seine Zähne sich genau auf den Zähnen des Zahnkranzes abstützen, wobei dies durch die verschiedenen Gelenkverbindungen der Hängestange 4b und der beiden Stützlenker 8b und 9b erreicht wird, die alle ebenfalls aus Universalgelenken bestehen, z. B. aus Kugelgelenken.
Gemäss einem besonderen Merkmal ist jedoch bei dieser Ausführungsform der Stützlenker 8 längenveränderlich ausgebildet. Zu diesem Zweck ist dieser Stützlenker durch die Kolbenstange 20 eines Kolbens 21 gebildet, der in einem Zylinder 22 verschiebbar ist. Das dem Kolben 21 abgewen-
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dete Ende der Kolbenstange 20 ist, wie bereits erwähnt, durch die Gelenkverbindung 10b mit der Hängestange 4b verbunden.
Weiterhin ist das der Gelenkverbindung 10b gegenüberliegende Ende des Zylinders 22 durch die Gelenkverbindung 12b mit der ortsfesten Befestigungsstelle 14b verbunden. In den Zylinder 22 mündet eine Leitung 23 zur Zuführung eines Druckmittels. Im Inneren des Zylinders 22 ist eine Feder angeordnet, die die Kolbenstange 20 umgibt und versucht, den Kolben 21 gegen den Zylinderboden hin zu verschieben. Die Feder 24 übt also auf die Gelenkverbindung 10b eine Zugkraft in Richtung auf die Gelenkverbindung 12b bzw. die ortsfeste Befestigungsstelle 14b aus. Diese Zugkraft hält das Gehause 3b in einer solchen Stellung, dass das Zahnritzel Ib im Eingriff mit dem Zahnkranz 2b ist.
Wenn jedoch dem Zylinder 22 über die Leitung 23 ein Druckmittel zugeführt wird, kann der Kolben 21 mit der Kolbenstange 20 im Sinne des Pfeiles f entgegen der Wirkung der Feder 24 verschoben werden. Die Gelenkverbindung 10b erhält hiedurch einen grösseren Abstand von der Gelenkverbindung 12b, wodurch der obere Teil des Gehäuses 3b von dem Zahnkranz 2b wegbewegt wird und das Zahnritzel Ib ausser Eingriff mit dem Zahnkranz 2 kommt.
Auf diese Weise ist es möglich, dass der Zahneingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz leicht gelöst werden kann.
Wenn das Ritzel und der Zahnkranz wieder in gegenseitigen Zahneingriff gebracht werden sollen, genügt es, das in dem Zylinder 22 befindliche Druckmittel abzulassen.
An Stelle der dargestellten Mittel zur Längenveränderung des Stützlenkers 8b könnten auch andere Mittel angewendet werden. Zum Beispiel könnten diese Mittel auch rein mechanischer Art sein.
Die Übertragungsvorrichtung nach der Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen, die lediglich Ausführungsbeispiele darstellen, beschränkt. So könnten bei der Ausführungsform nach den Fig. l, 2 und/oder der Ausführungsform nach Fig. 3, 4 ebenfalls ein in der Länge veränderlicher Stützlenker und Mittel zur Längenveränderung dieses Lenkers angeordnet sein, damit auch bei dieser bzw. bei diesen Ausführungsformen das Zahnritzel und der Zahnkranz ausser Eingriff gebracht werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Übertragung einer Bewegung auf einen Zahnkranz mittels eines Zahnritzels, das in einem von dem Zahnkranz unabhängigen, von einer an einem Festpunkt allseits drehbar angelenkten Hängestange allseitig drehbar gehaltenen Gehäuse in tangentialer Richtung unbeweglich gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) ausserdem mit zwei Stützlenkern (8, 9 ; 8a, 9a ; 8b, 9b) durch allseitig drehbare Gelenke verbunden ist, die beiderseits der durch die Achsen des Ritzels (1) und des Zahnkranzes (2) gebildeten Ebene angeordnet sind und deren dem Gehäuse abgewendete Enden an zwei Festpunkten (14, 15 ; 14a, 15a ; 14b, 15b) durch allseitig drehbare Gelenke befestigt sind, während die Gelenkverbindungen (10, ll ;
10a, lla, lOb, llb) der Stützlenker auf der Seite des Gehäuses derart angeordnet sind, dass ihre Verbindungslinie die die Achse (01) des Ritzels und die Achse (02) des Zahnkranzes in der Mittelebene (y-y) der Verzahnung des Ritzels und des Zahnkranzes verbindende Linie (x-x) in einem Punkt (A) schneidet, der in bezug auf die Eingriffsstelle (03) der Verzahnungen auf derselben Seite wie die Achse (02) des Zahnrades liegt.
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