DE1775039B2 - Antriebseinrichtung mit einem ritzel und einem zahnkranz - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung nach denn Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer solchen, aus der deutschen Patentschrift 01644 bekannten Antriebseinrichtung besteht ein Ritzel, das mit einem Zahnkranz von erheblich größerem Teilkreisdurchmesser in Eingriff steht, aus einem Stück mit einer Welle, die drehbar, im übrigen aber starr in einem Gehäuse gelagert ist. Dieses ist mit Hilfe von vier Rollen-Paaren an zylindrischen Leisten des Zahnkranzes so geführt, daß in radialer Richtung die beiderseitigen Verzahnungen immer die richtige Lage zueinander haben. Dabei kann sich das Gehäuse in beschränktem Ausmaß um eine Gerade drehen, weiche die Drehachsen des Ritzels und des Zahnkranzes rechtwinklig schneidet und durch den Mittelpunkt des Ritzels geht. Zur Aufnahme der Reakiionskrafi, die beim Antrieb des Zahnkranzes durch das Ritzel auf das Gehäuse wirkt, ist dieses durch ein Universalgelenk mit einem biegungsfreien Verbindungselement und dieses durch ein weiteres Universalgelenk mit einem Widerlager verbunden.

Doch wird hierdurch nicht gewährleistet, daß die Zähne des Ritzels und des Zahnkranzes auf ihrer ganzen Breite gleichmäßig belastet werden. Hierzu wäre es erforderlich, daß die Mittellinie des biegungsfreien Verbindungselemente immer in der durch die Mitten der Zahnffanken gelegten Ebene liegt, auf welcher die Drehachsen des Ritzels und des Zahnkranzes senkrecht stehen. Wenn das infolge von Verformungen, Fertigungs- und/oder Montage-Ungenauigkeiten nicht dei Fall ist, verläuft die Wirkungslinie der von dem biegungsfreien Verbindungselement auf das Ritzelgehäuse übertiagenen Stützkraft schräg zu den Zahnflanken und nicht durch die Mitten der Zahnflanken hindurch. Das hat eine einseitige Belastung der Zähne zur Folge.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gleichmäßige Belastung der Zähne auf ihrer ganzen Breite zu gewährleisten.

Nach der erfindungsgemäßen Lösung ist das Ritzel gegenüber dem Rahmen und der gelenkig mit ihm verbundenen Welle beschränkt schwenkbar gelagert.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Aus der deutschen Patentschrift 3 52 938 ist eine Antriebseinrichtung mit Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei der ähnliche kinematische Verhältnisse für einen Rahmen und ein Zahnrad bezüglich des Anlenkpunktes ein Bereich des Drehpunktes über ein sphärisches Lager und eine Hebelanordnung erzielt werden.

Aus der deutschen Patentschrift 7 38 695 ist es an sich bekannt, daß eine Welle gegenüber einem Gehäuse, in dem ein Zahnrad drehbar gelagert ist, gegenüber diesem beschränkt schwenkbar um eine Gerade ist. welche die Drehachsen des Zahnrades und eines mit diesem kämmenden Ritzels rechtwinklig schneidet und durch den Mittelpunkt des Ritzels geht (Anspruch 1). Dabei wird das Zahnrad von der Welle in einem Einpunktlager getragen (Anspruch 2). Ferner hat ein das Zahnrad tragender Körper auf beiden Seiten Naben, durch welche die Welle mit Spiel hindurchgesteckt ist (Anspruch 3). Der das Zahnrad tragende Körper hat in seinem Inneren eine hohlkugelförmige Auflagerfläche tür eine auf der Welle befindliche Kugelkalotte, deren Mittelpunkt in der Drehachse der Welle liegt (Anspruch 4). Im Inneren des die Ritzelverzahnung tragenden Körpers ist die Einstellbewegungen ermöglichende Mitnehmerverbindung zur Drehmomentübertragung zwischen der Welle und dem Ritzel eine Bogenverzahnung (Anspruch 5). Doch fehlt bei dieser bekannten Antriebseinrichtung die Voraussetzung für das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem, da das Gehäuse, in dem die das Ritzel tragende Welle gelagert ist, auch die Lager für das Zahnrad enthält, also nicht gegenüber dem Zahnrad um die genannte Gerade beschränkt schwenkbar ist. Außerdem ist das Ritzel in dem Gehäuse nicht um diese Gerade beschrankt schwenkbar gelagert.

Aus der deutschen Auslegeschrift 12 23 649 ist es be-

kannt, daß sich zwei Ritzel gegen eine zylindrische Führungsfläche eines mit den Ritzeln in Eingriff stehenden Zahnkranzes mit Hilfe von ringförmigen Rollen stützen, die an den Ritzeln um parallel zu- Drehachse des Zahnkranzes liegende Achsen drehbar gelagert sind (Anspruch 2). Doch werden die Ritzel von ihren Wellen nicht in Einpunktlagern getragen.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt; und zwar zeigt

F i g. 1 einen Teil eines Zahnkranzes sowie die wichtigsten übrigen Teile eines Elevations-Antriebes für ein Radio-Teleskop in Seitenansicht und

F i g. 2 den Schniu nach der Linie H-II in F i g. 1.

Der Zahnkranz 1 hat einen sehr großen Teilkreisdurchmesser, der ein Vielfaches des Teilkreisdurchmessers des mit dem Zahnkranz in Eingriff stehenden Ritzels 2 ist. Dieses ist in einem Gehäuse 3 gelagert, das einerseits mit Führungsrollen 4 an dem 7ahnkranz 1 hängt und andererseits in einem Einpunkigelenk 5 an einem Widerlager abgestützt ist.

Das Gehäuse 3 weist zwei beiderseits des Zahnkranzes 1 nach oben ragende Blechkasten 6 auf, auf deren dem Zahnkranz 1 zugewandten Seiten die Führungsrollen 4, die mit Spurkränzen versehen sind, fliegend gelagert sind. Ihre gemeinsame Drehachse 7 liegt bei der dargestellten Normallage des Gehäuses 3 gegenüber dem Zahnkranz 1 in der Ebene 8, die durch die Drehachse des Zahnkranzes 1 und die Drehachse 9 des Ritzels 2 hindurchgeht. Die Führungsrollen 4 laufen auf zylindrischen Bahnen 10 von zwei ringförmigen Rippen 11 des Zahnkranzes 1. Die Achse der zylindrischen Bahnen 10 fällt mit der Drehachse des Zahnkranzes 1 zusammen.

Das Ritzel 2 wird von einer Welle 12 getragen, deren Mittellinie 13 bei der dargestellten Normallage des Gehäuses 3 gegenüber dem Zahnkranz 1 mit der Drehachse 9 des Ritzels 2 zusammenfällt. Die Welle 13 ist mittels zweier Rollenlager 14 in den einander zugekehrten Wänden der Blechkästen 6 gelagert. Auf ihren in die Blechkasten 6 hineinragenden Enden sitzen nicht dargestellte Zahnräder, die zu einem innerhalb des Gehäuses 3 untergebrachten Zahnrädergetriebe gehören. Die nicht dargestellte Eingangswelle dieses Getriebes wird über eine bewegliche Kupplung von einem Drehwerks-Motor angetrieben.

Die Welle 12 hat in ihrer Mitte eine Verdickung in Form einer Kugelkalotte 15. Deren Mittelpunkt liegt einerseits in der Mittellinie 13 und andererseits in der lotrechten Mittelebene 17 des Ritzels 2 und des Zahnkranzes 1, auf welcher die Drehachse 9 des Ritzels und die Drehachse des Zahnkranzes senkrecht stehen. Auf der Kut,elkalotte 15 sitzen mit passenden Hohlkugelflächen zwei einander gleiche Hälften 18 eines den Zahnkranz 19 des Ritzels 2 tragenden Ritzelkörpers. Die beiden Hälften 18 bilden zusammen eine Ringnut, in welche der Zahnkranz 19 eingesetzt ist. Sie werden über den Zahnkranz 19 durch nicht dargestellte Schraubenbolzen in axialer Richtung verspannt. Die beiden Hälften 18 lassen zwischen sich einen Ririgraum frei, in welchen eine an dem Zahnkranz 19 des Ritzels sitzende Bogen-Innenverzahnung 20 hineinragt. Mit dieser steht eine auf der Kugelkalotte 15 sitzende Bogen-Außenverzahnung 21 im Eingriff. Die beiden Hälften 18 des Ritzelkörpers haben an beiden Stirnseiten Naben 22, durch welche die Welle 12 mit Spiel hindurchgesteckt ist. Auf den Naben 22 sind mit Lagerbuchsen 23, deren Mittellinie mit der Drehachse 9 des Ritzels zusammenfällt, zwei scheibenförmige Rollen 24 drehbar gelagert; sie stützen sich an ihrem Umfang gegen zylindrische Führungsbahnen 25, die sich auf der den Führungsbahnen 10 gegenüberliegenden Seite der Rippen 11 befinden und deren Mittellinie ebenfalls mit der Drehachse des Zahnkranzes 1 zusammenfällt.

Durch die Führungsrollen 4 und die Rollen 24 wird bewirkt, daß die Zähne des Ritzels 2 immer die richtige Lage zu den Zähnen des Zahnkranzes 1 in radialer Richtung haben und demgemäß gute Eingriffsverhältnisse bestehen. Außerdem ist durch die Führungsrollen 4, die Rollen 24 und das Einpunktgelenk 5 die Lage des Gehäuses 3 gegenüber dem Zahnkranz 1 eindeutig und zwängungsfrei festgelegt. Bei der dargestellten Normallage des Gehäuses 3 gegenüber dem Zahnkranz 1 liegt der Mittelpunkt des Einpunktgelenkes 5 in der Mittelebene 17. Das Einpunktgelenk 5 nimmt die Reaktionskraft auf, die beim Antrieb des Zahnkranzes t durch das Ritzel 2 aus den miteinander in Eingriff stehenden Zahnflanken auf das Gehäuse 3 ausgeübt wird. Die Wirkungslinie dieser Reaktionskraft ist in F i g. 1 mit 26 bezeichnet. Dem entspricht in F i g. 2 der Punkt 27, der in der Mittelebene 17 liegt und damit in der Mitte der miteinander in Eingriff stehenden Zahnflanken. Wegen der demgemäß mittigen Beanspruchung der Zahnflanken werden diese auf ihrer ganzen Breite gleichmäßig belastet.

Hieran ändert sich auch nichts, wenn etwa das Gehäuse 3 nicht genau gegenüber der lotrechten Mittelebene 17 des Zahnkranzes 1 und des Ritzels 2 ausgerichtet sein sollte. Das könuie infolge von Fertigungsund Montage-Ungenauigkeiten oder auch von Verformungen des Zahnkranzes 1 und/oder des Gehäuses 3 während des Betriebes eintreten. Hierbei wi-de die Mittellinie 13 der Welle 12 nicht mehr mit der Drehachse 9 des Ritzels 2 zusammenfallen. Das würde sich aber nur dahingehend auswirken, daß das Gehäuse 3 gegenüber dem Ritzel 2 um die Gerade, in welcher sich die Ebenen 8 und 17 schneiden, gedreht wäre. Die hiermit verbundene Drehung der Welle 12 relativ zu dem Ritzel 2 ist wegen der Lagerung der Hälften 18 auf der Kugelkalotte 15, deren Mittelpunkt 16 in der genannten Geraden liegt, ohne weiteres möglich. Auch die Bogenverzahnungen 20 und 21, die in bekannter Weise gewölbte Zahnflanken haben, setzen dieser Drehung keinen Widerstand entgegen.

Dabei behält der Zahnkranz 19 des Ritzels seine Lage gegenüber dem Zahnkranz 1 bei, d. h. seine Drehachse 9 bleibt parallel zu der Drehachse des Zahnkranzes 1.

Bei der angenommenen Drehung des Gehäuses 3 relativ zu dem "itzel 2 wandert zwar das Einpunktgelenk 5 aus der lotrechten Mittelebene 17 des Zahnkranzes 1 und des Ritzels 2 aus. Hierdurch wird aber nichts an dem Umstand geändert, daß die Wirkungslinie 26 der von dem Einpunktgelenk 5 aufgenommenen Reaktionskrait durch den Punkt 27 in der Mitte der miteinander in Eingriff stehenden Zahnflanken hindurchgeht. Folglich werden nach wie vor die Zahnflanken des Ritzels 2 und des Zahnkranzes 1 auf ihrer ganzen Breite völlig gleichmäßig belastet.

Der Umstand, daß die scheibenförmigen Rollen 24 auf den Naben 22 des Ritzelkörpers gelagert sind, verhindert, daß sich der Zahnkranz 19 des Ritzels seitwärts neigt, d. h. um die in F i g. 2 senkrecht auf der Zeichenebene stehende, durch den Punkt 16 laufende Gerade gedreht wird. Eine solche Neigung könnte unter Umständen nicht durch die Radialkomponente aus dem Zahndruck rückgängig gemacht werden. Bei dieser An-

Ordnung der Scheiben 24 auf den Naben 22 dienen die an dem Zahnkranz 1 befindlichen Führungsbahnen 25 bei der Herstellung der Verzahnung des Zahnkranzes 1 als Bezugsflächen. Da sich andererseits das Ritzel mit den an ihm gelagerten Rollen 24 in radialer Richtung nach den Führungsbahnen 25 ausrichtet, ist die Verzahnung seines Zahnkranzes 19 sehr genau gegenüber der auf die Führungsbahnen 25 bezogenen Verzahnung des Zahnkranzes I ausgerichtet. In manchen Fällen wird es auch zu vertreten sein, die Rollen, mit denen das Ritzel 2 in radialer Richtung gegenüber dem Zahnkranz 1 geführt wird, nicht auf dem Ritzelkörper, sondern auf der Welle 12 zu lagern.

Bei der dargestellten Anordnung des Gehäuses 3 unterhalb des Zahnkranzes 1 verhindern die Scheiben 24, daß unter dem Einfluß von Rückstellkräften das Ritzel 2 angehoben, alsozu stark an den Zahnkranz 1 gedrück wird. Wenn sich das Gehäuse 3 z. B. oberhalb des Zahn kranzes 1, d.h. im Scheitel von dessen Drehbewegung befindet, übernehmen es die Führungsrollen 4, ein An heben des Ritzels 2 unter dem Einfluß von Rückstell kräften zu verhindern.

Die Antriebseinrichtung ist auch anwendbar, wem das Gehäuse 3 nicht mit Führungsrollen an dem Zahn kranz hängt, sondern z. B. mit Hilfe von Federn abge stützt wird, durch welche die scheibenförmigen Roller 24 in Anlage an den Führungsbahnen 25 gehalten wer den.

Es ist im übrigen auch nicht erforderlich, daß das Gc häuse 3 ein Zahnrädergetriebe enthält; vielmehr kanr statt dessen ein Rahmen nur zur Lagerung des Ritzel.¹ vorhanden sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Antriebseinrichtung mit einem Ritzel und einem Zahnkranz, dessen Teilkreisdurchmesser ein mehrfaches des Teilkreisdurchmessers des Ritzels ist, sowie mit einem Rahmen, in dem das Ritzel und die mit ihm drehmomentübertragend verbundene Welle drehbar gelagert sind und der entlang zylindrischer, am Zahnkranz sitzender Führungsbahnen mit Hilfe von Stützmitteln so geführt ist, daß während der Drehung des Zahnkranzes die richtige Lage seiner Zähne und der des Ritzels in radialer Richtung zueinander gesichert und der Rahmen gegenüber dem Zahnkranz urn eine Gerade, welche die Drehachsen des Ritzels und des Zahnkranzes rechtwinklig schneidet und durch den Mittelpunkt des Ritzels geht, beschränkt schwenkbar ist, wobei der Rahmen zur Aufnahme der Reaktionskraft aus der Drehmoment-Übertragung vom Ritzel auf den Zahnkranz durch ein Einpunktgelenk mit einem Widerlager verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (2) gegenüber dem Rahmen (3) und der in diesem gelagerten, mit dem Ritzel gelenkig verbundenen Welle (12) um die genannte Gerade (Schnitt der Ebenen 8 und 17) beschränkt schwenkbar gelagert ist.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (2) von der Welle (12) in einem Einpunktlager (15) getragen wird und sich gegen die zylindrischen Führungsflächen (25) des Zahnkranzes (1) mit Hilfe von Rollen (24) stützt, die an dem Ritzel (2) um eine parallel zur Drehachse des Zahnkranzes liegende Achse drehbar gelagert sind.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Ritzelverz?hnung (19) tragender Körper (18) auf beiden Stirnseiten Naben (22) hat, durch welche die Welle (12) mit Spiel hindurchgesteckt ist und auf welchen zwei Rollen (24) drehbar gelagert sind.

4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Ritzelverzahnung (19) tragende Körper (18) in seinem Inneren eine hohlkugelförmige Auflagerfläche für eine auf der Welle (12) befindliche Kugelkalotte (15) hat, deren Mittelpunkt (16) in der Drehachse (13) der Welle liegt.

5. Antriebseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellbewegungen ermöglichende Mitnehmerverbindung zur Drehmomentübertragung zwischen der Welle (12) und dem Riteel (2) eine Bogenverzahnung im Inneren des die Ritzelverzahnung (19) tragenden Körpers (18) ist.