DE1952545A1

DE1952545A1 - Stirnradgetriebe mit Mitteln zur Beseitigung des Zahnflankenspiels

Info

Publication number: DE1952545A1
Application number: DE19691952545
Authority: DE
Inventors: Manfred Geiger
Original assignee: Rheinmetall GmbH
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1969-10-18
Filing date: 1969-10-18
Publication date: 1971-04-29
Also published as: NL7014364A; CH536447A; US3636789A; BE757592A; FR2066030A5; GB1320735A

Description

Düsseldorf, den l6. Oktober 1969 Al/J.

Akte 486

Stirnradgetriebe mit Mitteln zur Beseitigung des

Zahnf lanlcenspi el s >

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stirnradgetriebe mit Mitteln zur Beseitigung des Zahnflankenspiels, insbesondere Richtgetriebe für Panzertürme, Drehkranzlafetten oder dgl. von Waffenanlagen.

Das einwandfreie Arbeiten von Richtanlagen (Höhe und/oder f Seite), insbesondere mit Stabilisierungseinrichtungen, hängt weitgehend von der spielfreien Übertragung der Drehbewegung vom Antriebsmotor über das Richtgetriebe auf den Turm oder die Lafette ab. .

Es sind Getriebe bekannt, bei denen eine Zahnstange mittels einer Feder in ein Ritzel gedrückt wird, wodurch zwar eine Spielfreiheit erreicht wird, jedoch eine Drehbewegung bzw. Längsbewegung nur für einen begrenzten Drehbereich bzw. begrenzten Längshub bei kleinsten Drehzahlen erfolgt.

Bekannt sind außerdem Getriebe, bei denen eine radial geteilte Schnecke mit einem Gegenrad im Eingriff steht, wobei die eine Hälfte der Schnecke fest mit einer Welle verbunden ist, während die andere Hälfte auf dieser Welle axial verschiebbar und durch Muttern arretierbar angeordnet ist. Ebenfalls bekannt sind Antriebe mit Leistungsverzweigung, bei welchen ein Ritzel der Antriebswelle mit einem Stirnrad der Abtriebswelle und gleichzeitig ein auf der iS^riebswelle axial verschiebbares, schrägverzahntes und durch Muttern arretierbares zweites Ritzel mit einem starr mit der Abtriebswelle verbundenen, entsprechend schrägverzahnten Stirnrad kämmt. Durch axiales Verschieben des

losen Ritzels wird eine Verdrehung der Wellen gegeneinander erreicht, bis die Spielfreiheit der auf ihnen angeordneten Zahnräder hergestellt ist. Bei diesen Getrieben steht jedoch die Spielfreiheit nach der Einstellung in Abhängigkeit vom Abnutzungsgrad der Zahnflanken, außerdem wird sie nur bei einer Getriebestufe innerhalb des Getriebes erreicht.

Bei Richtgetrieben hängt das einwandfreie Arbeiten weitgehend von der spielfreien Übertragung der Drehbewegung vom Antriebsmotor über das Richtgetriebe auf den Turin oder die Lafette ab. Bei den bisher verwendeten Getrieben werden besondere Anforderungen an die Oberflächengüte der Zahnflanken sowie die Einhaltung kleinster Toleranzen bei der Getriebeherstellung gefordert, um das Zahnflankenspiel der einzelnen Getriebestufen auf ein Minimum zu reduzieren. Das größte Zahnflankenspiel tritt jedoch zwangsläufig durch die Summierung der Einzelspiele innerhalb des Getriebes zwischen Abtriebsrad und Gegenrad, das meist als Zahnbogen bzw. -kranz ausgeführt ist, auf, also außerhalb des eigentlichen Richtgetriebes. Zusammen mit Rundlauffehlern der Verzahnung bei Zahnbögen bzw. -kränzen und durch Montagefehler kann dabei das Zahnflankenspiel bis zu mehreren Zehntel Millimeter betragen.

Die vorstehend geschilderten Nachteile bezüglich des Zahnflankenspiels werden bei den bekannten Richtgetrieben beispielsweise dadurch vermieden, daß das Getriebe pendelnd befestigt und sein Abtriebsrad mittels Druckfedern in den Zahnkranz hineingedrückt wird. Hierbei werden jedoch die Zähne des einen Rades derart in die Zahnlücken des Gegenrades gedrückt, daß eine hohe Reibungskraft, eine starke Abnutzung an den Zähnen zwischen Getriebeabtrieb und Turmbzw. Lafettenantrieb und eine Schwergängigkeit des Getriebes entsteht, die sich besonders bei geringer Drehzahl, z.B. beim Peinrichten, durch ruckartige Bewegungen nachteilig bemerkbar macht.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Getrieben, insbesondere Richtgetrieben der eingangs erwähnten Art Maßnahmen zur Beseitigung des Zahnflankenspiels .zu.treffen, die einerseits auch bei einer Vergrößerung der Toleranzen am Abtriebsritzel des Getriebes einen ständigen spielfreien Antrieb in beiden Drehrichtungen und Spiel~ freiheit im Umkehrpunlct bei Drehrichtungsänderung sicherstellen, andererseits aber auch einen ruhigen Lauf, verbunden mit einer Leichtgängigkeit des Getriebes selbst bei kleinsten Drehzahlen und eine Verringerung der Zahn-

flankenabnutzung sowie eine fertigungstechnisch und kosten- ä mäßig günstigere Lösung gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine unter der Wirkung eines Druckmittels axial verschiebbare, mit Schrägverzahnungen entgegengesetzter Spiralrichtungen versehene Doppelritzei-eLle, deren Ritzel unmittelbar bzw. unter Zwischenschaltung weiterer, unabhängig voneinander gelagerter Übersetzungsstufen mit gleichem Übersetzungsverhältnis und mit entsprechend verzahnten, koaxial und ebenfalls unabhängig voneinander gelagerten Gegenrädern im Eingriff stehen, wobei jedes der Gegenräder mit je einem weiteren Zahnrad durch eine Welle verbunden ist und wobei letztere Zahnräder gleich groß und unmittelbar nebeneinanderiiegend angeordnet sind und als Abtriebsräder gemeinsam in ein außerhalb des Getriebes liegendes Gegenrad eingreifen.

Ein in dieser Weise ausgebildetes Getriebe steht bei Verwendung eines geeigneten Druckmittels für das axiale Verschieben der Doppelritzelwelle unter ständiger Spiel— freiheit mit dem anzutreibenden Zahnrad bzw. -kranz im Eingriff und garantiert einen ruhigen, geräusch- und reibungsarmen Lauf auch unter extremen Betriebsbedingungen. ,

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Um ein Richtgetriebe der erfindungsgemäßen Art auf Grund der in Waffenanlagen beengten Platzverhältnisse in seinen äußeren Abmessungen möglichst klein zu halten, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung von den beiden koaxialen Gegenrädern das eine an einer Massivwelle und das andere an einer diese Massivwelle umgebenden Hohlwelle befestigt, wobei an den jeweils aus dem Getriebegehäuse herausragenden¹ Enden die Abtriebsräder angeordnet sind.

Erfindungsgemäß ist das Druckmittel zur axialen Verschiebbarkeit der Doppelritzelwelle eine Feder, die sich einerseits an der Doppeiritzelwelle und andererseits an einer die Feder umgebenden mit dem Getriebegehäuse verschraubten Gewindebuchse abstützt.

Diese Feder kann z.B. als Schraubendruckfeder oder als Tellerfederpaket ausgebildet sein.

TJm bei einem solchen Getriebe das errechnete Drehmoment übertragen zu können, ist in weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens die Federkraft, z.B> der Schraubendruckfeder, zum axialen Verschieben der Doppelritzelwelle mittels der Gewindebüchse einstellbar. Eine Sicherung gegen unbeabsichtigtes Lösen oder Verstellen der Gewindebuchse kann dabei zusätzlich vorgesehen sein.

Da z.B. Panzertürme oder Drehkranzlafetten von Waffenanlagen vielfach mittels hydraulischer oder pneumatischer Aggregate angetrieben werden, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Getriebe durch einen hydraulischen oder pneumatischen Getriebemotor angetrieben werden, der über eine Leitung mit einem am Getriebegehäuse befestigten Zylinder verbunden ist, in dem ein Kolben zylinderseitig durch ein Druckmedium beaufschlagt wird und getriebeseitig an der Doppelritzelwelle anliegt.

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Hierdurch erfolgt bei einem Ansteigen des Dreh- bzw. Bremsmonientes des Getriebeantriebsinotors im Zylinder ein Druckaufbau, der sich mittels des Kolbens über die Ritzel der Doppelritzelwelle mittelbar sowohl auf die Zahnflanken der Getriebeabtriebsräder als auch des Gegenrades dergestalt auswirkt, daß nur die jeweils gerade notwendige Zahnflankenpressung erreicht und somit die Verzahnung geschont wird.

Erfindungsgeraäß kann die Doppelritze.lv/elle ferner auch § über eine oder mehrere Stirnradstufen angetrieben werden, die ihrerseits in an sieh bekannter Weise ebenfalls spielfrei ausgebildet sind.

Der Antrieb kann dabei durch eine lose auf einer Welle mitlaufendes Zahnrad erfolgen, das antriebsseitig mittels eines Stirnrades in Drehbewegung versetzt wird und diese Drehbewegung auf ein weiteres Stirnrad überträgt, welches mit der Doppelritzelwelle fest verbunden ist und wobei die Verbindungslinie zwischen den drei Achsmittelpunkten ein Dreieck ergibt. Die Spielfreiheit dieser, der Dop- ' pelritzelwelle vorgeschalteten Antriebsstufe erfolgt i

dadurch, daß die Welle des lose mitlaufenden Rades schwimmend gelagert ist und durch eine oder mehrere Schrauben zur Antriebsachse und zur Achse der Doppelritzelwelle hin zustellbar und bei spielfreier Berührung der Zahnflanken in dieser Lage feststellbar ausgebildet ist.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen;

Fig. i ein gemäß der Erfindung ausgebildetes zweistufiges Getriebe im Längsschnitt}

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Fig. 2 eine Teilansielit von Fig. l₍bei welcher die Doppelritzelwelle mittels einer Feder axial verschollen wird;

Fig. 3 in stark vergrößertem Maßstab den spielfreien Eingriff der in einem Gegerirad kämmenden Abtriebsräder; .

Fig. k die axiale Verschiebbarkeit der Doppelritzel- ^ welle gemäß Fig. 1, jedoch mittels eines hydrau-

- lischen oder pneumatischen Mediums;

Fig. 5 als bevorzugte Ausführungsform ein vierstufiges Getriebe in einer ähnlichen Darstellung wie Fig.

Fig. 6 eine Seitenansicht der Ausführungsform nach

Fig..5 in Pfeilrichtung gesehen mit teilweisem Durchbruch der Gehäusestirnwand.

In Figur 1 ist in einem Getriebegehäuse 1 die Doppelritzelwelle 2 gelagert, die über eine Kerbverzahnung 2a mittels P eines Handrades oder eines Motors (nicht dargestellt) angetrieben wird und auf der zwei gleich große Ritzel 2b und 2c mit gleichen Schrägverzahnungen entgegengesetzter Spiralrichtungen fest angeordnet sind. Die Doppelritzelwelle 2 ist mittels einer Schraubendruckfeder 3 in axialer Richtung verschiebbar ausgebildet. Die Feder 3, die an einer Drehbewegung der Welle 2 nicht teilnimmt, stützt sich dabei einerseits über einen Federteller h und ein Kugellager 5 an einem Bund der Doppelritzelwelle und andererseits an einer Gewindebüchse 6 ab, die auf einem am Getriebegehäuse ausgebildeten Flansch aufschraubbar ist. ^v Das Ritzel 2b steht mit einem auf einer Massivwelle 7 befestigten Stirnrad 8 im Eingriff. Die Welle 7 ist mittels

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eines Kugellagers 9 im Innern des Getriebegehäuses und mittels eines zweiten Kugellagers 10 außerhalb des Getriebegehäuses in einem mit diesem fest verbundenen Auslegerarm 11 gelagert. An dem aus dem Getriebegehäuse heraustretenden Ende der Welle 7 ist ein als Abtriebsritzel bezeichnetes Zahnrad 12 gelagert, welches mit einem an der Welle 7 ausgebildeten Flansch 13 verschraubt ist. Das Ritzel 2e steht mit einem Stirnrad 14 im Eingriff, welches auf einer die Massivwelle 7 umgebenden Hohlwelle j 15 befestigt ist, die ihrerseits mittels Kugellager 1-6, 17 innerhalb des Getriebegehäuses gelagert ist. Am getriebeaustrittsseitigen Ende der Hohlwelle 15 ist ein dem Zahnrad 12 entsprechendes Zahnrad 18 befestigt. Beide .Abtriebs- · zethnräder 12 und 18 greifen in ein unmittelbar mit einer Richtvorrichtung in Verbindung stehendes Gegenrad 19 ein.

Die Wirkungsweise des vorstehend im prinzipiellen Aufbau beschriebenen Getriebes ist folgende:

Bei einer axialen Verschiebung der Doppelritzelwelle 2 mittels der Feder 3 (Fig. 2) wird über die Ritzel 2b und 2c infolge der entgegengesetzt ausgebildeten Schräg- ( verzahnung der Ritzel 2b und 2c sowie der entsprechenden Stirnräder 8 und Ik eine jeweils entgegengesetzte Drehbewegung der Massivwelle 7 und der Hohlwelle 15 erzeugt, die auf die Abtriebsstirnräder 12 und 18 soweit übertragen wird, bis deren Zahnflanken an den Flanken des Gegenrades 19 spielfrei zur Anlage kommen (Fig. 3)· Diese Spielfreiheit bleibt auch beim Betrieb des Getriebes erhalten, da sich geringfügige Verdrehungen der Abtriebsstirnräder 12 und 18, z.B. infolge von Rundlauffehlern der Verzahnung des Gegenrades 19 oder Montagefehlern, immer in einer axialen Verschiebung der Doppelritzelwelle 2 in oder gegen die Kraftriehtung der Feder 3 bemerkbar machen.

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Fig. 4 zeigt im Gegensatz zu Fig. 2 die axiale Versehiebbarkeit gemäß Fig. 1, jedoch mittels eines hydraulisehen bzw. pneumatischen Mediums. ■ "

Von einer nicht dargestellten Hydraulik- bzw. Pneuraatikpumpe wird über eine Leitung 20 ein Getriebemotor 21 angetrieben; der Rückfluß des Antriebsmittels erfolgt durch eine Leitung 22. Mittels eines Wegeventils 23» welches in bekannter Weise verstellbar ist, kann die Drehrichtung des Motors 21 umgekehrt werden. Von der Leitung 20 zweigt eine Leitung 24 ab, die über ein Regelventil 25 in einen einseitig geschlossenen, am Getriebegehäuse 101 angeflanschten Zylinder 26 einmündet und in dem sich ein Kolben 27 befindet, der durch das Druckmedium 28 über ein Kugellager 105 auf die in dem Getriebegehäuse 101 geführte Doppelritzelwelle 102 drückt. Diese greift mit ihren entgegengesetzt schrägverzahnten Ritzeln 102b und 102c in entsprechend verzahnte Gegenräder 108 und 114 ein, die den Zahnrädern 8 und 14 in Fig. 1 entsprechen und zum Getriebeabtrieb führen, wobei die Doppelritzelwelle 102 über die Kerbverzahnung 102a formschlüssig mit dem Motor 21 verbunden ist. Eine Begrenzung des Axialhubes des Kolbens 27 wird durch einen Bund 101a erreicht, der von der Getriebeseite her in den Zylinder 26 hineinragt.

Die Wirkungsweise der hydraulischen bzw. pneumatischen Vorrichtung zur axialen Verschiebbarkeit der Welle ist folgende:

Bei einer Erhöhung des Dreh- bzw. Bremsmomentes am Getriebemotor 21 baut sich motorantriebsseitig kurzzeitig ein Druck auf, der sich über die Leitungen 20 und 24 und das Regelventil 25 ebenfalls auf den Kolben 27 überträgt. Dieser übt dadurch einen stärkeren Druck auf die Doppelbitzel-

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welle 102 aus, so daß die schon vorstehend beschriebene Spielfreiheit des Getriebes bis zum Abtrieb selbst bei stärksten Lastschwankungen, wie sie z.B. bei Drehrichtungs umkehr auftreten, erhalten bleibt. Nach Erreichen der Lastdrehzahl stellt sich ein solcher Druck ein, daß die Doppelritzelwelle 102 nur mit dem für die Spielfreiheit gerade noch notwendigen Axialdruck beaufschlagt wird.

Fig. 5 und 6 zeigen im Gegensatz zu Fig. 1 ein vierstufiges Getriebe, jedoch mit der im Prinzip gleichen Wirkungsweise wie dort.

Eine im Getriebegehäuse 29 gelagerte Ritzelwelle 30 treibt mit ihrem geradverzahnten Ritzel 30a über ein Stirnrad 31 ein auf einer Doppelritzelwelle 32 befestigtes Stirnrad 33 an. Die Doppelritzelwelle ist ebenso wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 unter dem Einfluß einer Feder 3^, deren Druckkraft durch eine mit dem Getriebegehäuse 29 verschraubte Gewindebuchse 35 einstellbar ist, in axialer Richtung verschiebbar. Bezüglich der Wirkungsweise der Feder wird auf die Beschreibung von Fig. 1 verwiesen.

Gemäß Fig. 6 ist das Stirnrad 31 mit seiner Welle in einer nicht näher gezeigten Führung radial in Richtung auf das Ritzel 30a und das Stirnrad 33 mittels einer Stellschraube 36 zustellbar und nach spielfreier Berührung der Zahnflanken der genannten Räder, mittels einer Kontermutter 37 in dieser Stellung feststellbar.

Von der Doppelritzelwelle 32 erfolgt der Antrieb weiter über die entgegengesetzt schrägverzahnten Ritzel 32a und 32b auf entsprechend verzahnte Stirnräder 38 und 39, die mit je einem Ritzel 40 und hi fest verbunden sind. Die aus den Ritzeln und Stirnrädern gebildeten Getriebestufen 38, kO und 39, hl sind unabhängig voneinander im Getriebegehäuse 29 gelagert. Das Ritzel 32a steht mit einem auf

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einer Massivwelle 42 befestigten Stirnrad 43 über die Getriebestufe 38, 40 im Eingriff. Die Welle 42 ist mittels eines Kugellagers 44 im Innern des Getriebegehäuses und mittels eines zweiten Kugellagers 45 außerhalb des Getriebegehäuses in einem mit diesem fest verbundenen Ausleg3~arm 46 gelagert. An dem aus dem Getriebegehäuse heraustretenden Ende der Welle 42 ist ein als Abtriebsritzel bezeichnetes Rad 47 gelagert, welches
mit einem an der Welle 42 ausgebildeten Flansch 48 verschraubt ist. Das Ritzel 32b steht mit einem Stirnrad 49 über die Getriebestufe 39, ^i im Eingriff; dieses
Rad 49 ist auf einer die Massivwelle 42 umgebenden Hohlwelle 50 befestigt, die ihrerseits mittels Kugellager 51, 52 innerhalb des Getriebes gelagert ist. Am getriebeaustrittsseitigen Ende der Hohlwelle 50 ist ein dem Zahnrad 47 entsprechendes Zahnrad 53 befestigt. Beide Abtriebsräder 47 und 53 greifen gemeinsam in einen Zahnkranz 54, der auf einem Drahtkugellager 55 läuft.

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Claims

QKMEBBaBWETAIt Düsseldorf, den ACOKfober

Al/J.

Akte 486

Patentansprüche

(1.)Stirnradgetriebe mit Mitteln zur Beseitigung des Zahnflankenspiels, insbesondere Richtgetriebe für Panzertürme, Drehkranz laf-et ten oder dgl. von Waffenanlagen, gekennzeichnet d urch eine unter der Wirkung eines Druckmittels axial verschiebbare, mit Schrägverzahnungen entgegengesetzter Spiralrichtungen versehene Doppelritzelwelle (-2; 32) mit gleich großen Ritzeln (2b, 2c bzw. 32a, 32b), welche unmittelbar bzw. unter Zwischenschaltung weiterer, unabhängig voneinander gelagerter Übersetzungsstufen (38, '40 und 39, 41) mit gleichem Übersetzungsverhältnis und mit entsprechend verzahnten, koaxial und ebenfalls unabhängig voneinander gelagerten Gegenrädern (8, 14 bzw. 43, ^9) in Eingriff stehen, und daß jedes der Gegenräder mit je einem weiteren Zahnrad (12, 18 bzw. 47, 53) durch eine Welle (7, 15 bzw. 42, 50) verbunden ist, wobei letztere Zahnräder gleich groß und unmittelbar nebeneinanderliegend· angeordnet sind und als Abtriebsräder gemeinsam in ein außerhalb des Getriebes liegendes "

Gegenrad (19; 5^) eingreifen. ■«
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß von den beiden koaxialen Gegenrädern (8, 14 bzw. 43, 49) das eine (8; 43) auf einer Massivwelle (7; 42) und das andere (14; 49) auf einer die Massivwelle umgebenden Hohlwelle (l5j 50) befestigt ist, und daß an den den Gegenrädern (8, 14 bzw. 43, 49) gegenüberliegenden Wellenenden Abtriebsräder (12, 18 bzw. 47» 53) angeordnet sind.

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3. Getriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel zur axialen Verschiebbarkeit der Doppelritzelwelle (2; 32) eine Feder (3J 3^) ist, die sich einerseits an der Doppelritzelwelle (2;' 32) und andererseits an einer die Feder (3; 3^) umgebenden, mit dem Getriebegehäuse verschraubten Gewindebüchse (6; 35) abstützt.
h. Getriebe nach Anspruch 3? dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Federkraft zum axialen Verschieben der Doppelritzelwelle (2; 32) mittels der Gewindebüchse (6; 35) einstellbar ist.
5. Getriebe nach Anspruch Γ und 2, gekennzeichnet durch einen hydraulischen oder pneumatischen Getriebemotor (21), der über eine Leitung (20, 24) mit einem am Getriebegehäuse befestigen Zylinder (26) verbunden ist, in dem ein Kolben (27) zylinderseitig durch ein Druckmedium (28) beaufschlagt wird und ge-' triebeseitig an der Doppelritzelwelle anliegt.
6. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch g e k e~nnzeich.net. *, daß die Doppelritzelwelle (2; .32) über eine oder mehrere Getriebestufen angetrieben wird, die ihrerseits in an sich bekannter

. Weise ebenfalls spielfrei ausgebildet sind.

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