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Die Erfindung betrifft eine Reihe von Getriebeeinheiten
derjenigen Art, bei der die Reihe Getriebeeinheiten mit zwei
oder mehr Stufen umfaßt und Getriebeeinheiten umfaßt, die
einen Bereich unterschiedlicher Drehmomente und
unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse bilden. Die Erfindung
betrifft auch, jedoch nicht ausschließlich, eine Reihe, die
eine Vielfalt von Eingangs- und/oder
Ausgangs-Wellenkonfigurationen umfassen kann.
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Speziell angefertigte Getriebeeinheiten können für alle
Anwendungsarten vorgesehen werden, und dies bei bestimmten
Entwicklungs- und Herstellungskosten. Jedoch beeinträchtigt die
Anzahl der Variablen, wie das Drehmoment, die Drehzahl, das
Gesamtübersetzungsverhältnis, die Anzahl der Stufen, die
Niedergeschwindigkeits-Wellensteigung und die Möglichkeit
paralleler oder rechtwinkliger Wellen, die wirtschaftliche
Herstellung speziell gefertigter Getriebeeinheiten.
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Seit den fünfziger Jahren ist es bekannt, daß die
Standardisierung von Gehäusen und Drehteilen im Rahmen einer
katalogmäßig erfaßten (d.h. vorbestimmten) Gesamtreihe von
Getriebeeinheiten bei der Erzielung der erforderlichen Qualität zu
minimierten Kosten sehr wichtig sein kann, um eine
Massenproduktion möglich zu machen.
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Zu diesen Zwecke zeigt das GB-Patent GB-A-673 190, wie die
Bauteile ausgehend von einer Reihe von Mittenabständen
standardisiert werden können, was beispielsweise die Verwendung
eines Zahnradsatzes, der als eine gegebene Stufe bei einer
Getriebeeinheit bei einer Getriebeeinheit einer Größe
verwendet wird, als weitere Stufe bei einer weiteren Stufe
gestattet. Ein weiteres Beispiel der Standardisierung von Bauteilen
ausgehend von einer Reihe von Mittenabständen ist durch die
US-A-3 029 661 offenbart.
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Um bei speziell hergestellten Getriebeeinheiten
leistungsbzw. wettbewerbsfähig zu sein, muß eine optimale Markteignung
der Reihe angestrebt werden; das heißt, die Reihe muß in
bestmöglicher Weise einen Bereich unterschiedlich großer
Getriebeeinheiten und unterschiedlicher Stufenzahlen und
unterschiedlicher Getriebeverhältnisse etc. umfassen, um die
Bedürfnisse der potentiellen Abnehmer zu erfüllen, und dies muß
ohne nachteilige Beeinträchtigung der Herstellungs- und
zugehörigen Kosten erreicht werden. Hierzu gehort eine optimale
Auswahl der Standardisierungsparameter, wie beispielsweise
des Drehmoments und der Übersetzungsbereiche und der Vielfalt
von Wellenkonfigurationen, die bei der Reihe verfügbar sein
sollen.
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Als ein Beispiel zeigt das GB-Patent GB-A-1 338 610, wie ein
solches Optimierungsverfahren die Eigenwirtschaftlichkeit der
Reihe mit einer hohen Markteignung kombiniert.
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Während der letzten Jahrzehnte haben sich technische
Entwicklungen auf das Ausmaß ausgewirkt, mit welchem existierende
Standardisierungsverfahren notwendigerweise eine optimale
Abstimmung zwischen den verfügbaren Variablen bewirkt haben.
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Bisher bekannte Standardisierungsverfahren sind
beispielsweise durch den Bedarf für eine große Anzahl
unterschiedlicher Ritzelwellen oder dadurch gekennzeichnet, daß Gehäuse
unterschiedlicher Breite für eine gegebene Größe der
Getriebeeinheit erforderlich sind, um so eine Standardisierung von
Hochgeschwindigkeits-Ritzelwellen zu gestatten. Die
letztgenannte Maßnahme führt jedoch dazu, daß bestimmte Wellen einer
geringeren Steifigkeit als anderweitig gewünscht vorgesehen
werden müssen.
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Sie sind auch durch ein Baustein-Gehäusekonzept in
Kombination mit der Standardisierung von Ritzelwellen, wie in der
DE-A-1
932 624 vorgeschlagen, gekennzeichnet, jedoch sind
solche Baustein-Gehäuse mit dem Nachteil, daß eine
maschinelle Bearbeitung vieler Trennflächen erforderlich ist, eine
Notwendigkeit, um die Genauigkeit der maschinellen
Bearbeitung mit engen Toleranzen für die Trennflächen
aufrechtzuerhalten, die zwischen aufeinanderfolgenden Wellen liegen, um
so kumulative Fehler zuzulassen, und mit dem Nachteil eines
größeren Montageaufwandes verbunden. Diese Standardisierungen
leiden auch unter dem Nachteil einer unerwünschten
Einschränkung des Entwurfs der Getriebeeinheiten, beispielsweise in
Hinblick darauf, daß es bei rechtwinkligen Getriebeeinheiten
(d.h. bei denen, die Eingangs- und die Ausgangswelle unter
rechten Winkeln zueinander angeordnet sind) keine
nicht-zentrale Stellung der Hochgeschwindigkeits-Wellenverlängerung
gibt, und auch unter dem Nachteil, daß ein außenseitig
stufiges Gehäuse den Zugang zu der Hochgeschwindigkeits-Welle in
dem Fall einer Doppelwelle, die sich durch beide Seiten des
Gehäuses hindurch erstreckt, einschränkt.
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Ein weiteres bisher bekanntes Standardisierungsverfahren ist
durch einen nicht-modularen bzw. bausteinlosen Gehäuseentwurf
mit innenseitig asymmetrischer Gestalt, wie in der DD-A-290
556 vorgeschlagen, gekennzeichnet. Dies ist jedoch mit dem
Nachteil verbunden, daß nur Getriebeeinheiten mit parallelen
Eingangs- und Ausgangswellen vorgesehen werden können, und
weiter ergeben sich Nachteile aus der erforderlichen
ungestützten Länge der Hochgeschwindigkeits-Welle.
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In jüngster Zeit ist zunehmend der Wunsch entstanden, eine
überflüssige maschinelle Materialbearbeitung zu vermeiden, um
verbesserte und zuverlässige
Drehmoment-Lastaufnahmemöglichkeiten ohne erhöhte Herstellungskosten und ohne irgendeine
Beeinträchtigung der Markteignung der Reihe zu schaffen.
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Beispielsweise hat die Entwicklung der Getriebetechnik
während mindestens der letzten zwei Jahrzehnte von durchgehend
gehärteten und gefrästen Zahnrädern zu
Einsatz-Kohlenstoffgehärteten und geschliffenen Zahnrädern eine wesentliche
Verbesserung der Nennleistung eines Ritzels oder eines
Getriebebauteils einer gegebenen Größe zugelassen; dies hat auch
einen Beitrag zu dem Bedürfnis geleistet, die bisher
wahrgenommene optimale Abstimmung möglicherweise zu verändern.
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Die vorliegende Erfindung beabsichtigt die Schaffung einer
Reihe von Getriebeeinheiten, die unter ein verbessertes
Standardisierungsverfahren fallen, bei dem mit bekannten
Standardisierungsverfahren verbundene Probleme abgeschwächt oder
überwunden werden und das mindestens teilweise die
vorteilhafte Verwendung technischer Entwicklungen gestattet, die
sich auf den Entwurf und/oder die Leistungsfähigkeit von
Bauteilen der Getriebeeinheiten auswirken.
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Unter einem ihrer Aspekte sieht die vorliegende Erfindung vor
eine Reihe von Getriebeeinheiten mit zunehmendem Drehmoment
der Art, bei der jede Getriebeeinheit zwei oder mehr Stufen
mit standardisierten Wellen-Mittenabständen und
standardisierten Zahnrädern aufweist, wobei für jede Stufe eines
gegebenen Mittenabstands und eines gegebenen
Übersetzungsverhältnisses die gleiche Zwischen-Ritzelwelle, wie nachstehend
erörtert, grundsätzlich bei einem nicht-stufigen
Zweistufengehäuse und stufigen Dreistufengehäusen, die um eine sich quer
zu der Ritzelwelle erstreckende Ebene symmetrisch stufig
ausgebildet sind, verwendet wird.
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Der Ausdruck "Ritzelwelle" wird hier mit Bezug auf die
vorliegende Erfindung zur Bezeichnung eine Welle mit einem
einstückig mit dieser ausgebildeten Ritzel verwendet.
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Der Ausdruck "stufiges Gehäuse" bezeichnet ein Gehäuse, bei
dem diejenigen Teile des Gehäuses, die als "Lagerblöcke"
bezeichnet werden, die die Zahnradwellenlager tragen, stufig,
d.h. nicht-planar an ihren inneren und äußeren Flächen,
ausgebildet sind. Im Gegensatz hierzu ist ein "nicht-stufiges
Gehäuse" ein Gehäuse mit Lagerblöcken, die im wesentlichen an
ihren inneren und äußeren Flächen planar sind, dies derart,
daß das Paar der in den zugehörigen Lagerblöcken zur
Abstützung
einer Welle vorgesehenen Lager in Längenrichtung der
Welle um im wesentlichen den gleichen Abstand für jede Welle
der Getriebeeinheit, die sich zwischen diesen Blöcken
erstreckt, beabstandet ist.
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Die Bedeutung der anderen in dieser Beschreibung verwendeten
Ausdrücke ist folgende:
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Zahnradsatz - die Kombination eines Rades und eines Ritzels,
die kämmend miteinander in Eingriff stehen;
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Ritzel - Bauteil eines Zahnradsatzes mit der kleineren Zahl
von Zähnen;
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Rad - Bauteil eines Zahnradsatzes mit der größeren Anzahl von
Zähnen;
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Übersetzungsverhältnis - Verhältnis zwischen der Zahl der
Zähne eines Zahnrads und eines Ritzels bei einem Zahnradsatz;
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Mittenabstand - Abstand zwischen den Drehachsen des Ritzels
und des Rades eines Zahnradsatzes;
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Getriebeeinheitsgröße - eine Eigenschaft, die den
Niedergeschwindigkeits-Mittenabstand oder die
Ausgangsdrehmoment-Leistungsfähigkeit einer Getriebeeinheit betrifft;
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Kegelradstufen-Baugruppe - Unterbaugruppe aus
Kegelrad-Eingangs-Ritzelwelle oder Welle mit Kegelradritzel, Lagern,
Anbaublock und Kegelrad;
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Innere Einbauten - Unterbaugruppe aus Getriebebauteilen
einschließlich Wellen und in einem Getriebegehäuse aufgenommenen
Lagern.
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Unter einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
die Reihe von Getriebeeinheiten weiter durch das Merkmal
gekennzeichnet, daß für jede Hochgeschwindigkeits-Stufe mit
einem gegebenen Mittenabstand und einem gegebenen
Übersetzungsverhältnis die gleiche Hochgeschwindigkeits-Ritzelwelle
grundsätzlich bei einem nichtstufigen Zweistufengehäuse und
mindestens bei einem symmetrisch stufigen Dreistufengehäuse
verwendet wird. Die Hochgeschwindigkeits-Ritzelwelle kann
entweder eine Welle derjenigen Art mit einer einzigen
Verlängerung oder eine Welle derjenigen Art mit einer doppelten
Verlängerung sein, d.h. sie kann sich außenseitig des
Gehäuses
durch nur einen Lagerblock oder durch beide Lagerblöcke
hindurch erstrecken.
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Die Reihe von Getriebeeinheiten kann Paare von
Getriebeeinheiten mit gegenüberliegender Erfassung der
Wellenverlängerung der Eingangswelle und/oder der Ausgangswelle aufweisen.
Die gegenüberliegend erfaßbaren Getriebeeinheiten können
Getriebeeinheiten gleicher Größe unter Verwendung des gleichen
Gehäuses sein, und die inneren Einbauten jeder
Getriebeeinheit können in einer Weise eingebaut sein, die im Vergleich
zu derjenigen der anderen Getriebeeinheit umgekehrt ist, um
so für die gegenüberliegende Erfassung zu sorgen.
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Die Reihe der Getriebeeinheiten kann Getriebeeinheiten
umfassen, bei denen die Hochgeschwindigkeits-Getriebestufe
entweder ein standardisierter Zylinder-Zahnradsatz oder ein
standardisierter Kegelrad-Zahnradsatz ist. Die Getriebeeinheiten
können Gehäuse einer Art umfassen, die zur Aufnahme und
Anordnung einer Hochgeschwindigkeits-Getriebestufe geeignet und
bestimmt ist, die eine solche entweder eines
Zylinder-Zahnradsatzes oder eines Kegelrad-Zahnradsatzes ist.
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Jeder Lagerblock einer Getriebeeinheit umfaßt vorzugsweise
mindestens ein Teil, das sich durchgehend (d.h. das nicht
geteilt ist) zwischen den parallelen Achsen
aufeinanderfolgender Wellen derart erstreckt, daß dieses Teil zur Bestimmung
des Abstandes der Wellen dienen kann.
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung ausschließlich beispielhaft unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben; in denen zeigen:
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Fig. 1 bis 3 Querschnitte durch drei Getriebeeinheiten
einer erfindungsgemäßen Reihe, nämlich eine
Zweistufen-Einheit und eine Dreistufen-Einheit einer
ersten Größe und eine Dreistufen-Einheit einer
zweiten größeren Größe und
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Fig. 4 und 5 Teilschnitte durch zwei weitere
Getriebeeinheiten
einer erfindungsgemäßen Reihe, nämlich eine
Zweistufen-Einheit einer ersten Größe und eine
Dreistufen-Einheit einer zweiten größeren Größe.
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Gemäß Fig. 1 besitzt eine Zweistufen-Getriebeeinheit 10 ein
Gehäuse mit einem Paar nichtstufigen Getriebeblöcken 11. Die
Blöcke 11 sind mit herkömmlichen Lagern (nicht dargestellt)
zur drehbaren Abstützung einer
Hochgeschwindigkeits-Ritzelwelle 12 mit einer einzigen Verlängerung 13, einer
Zwischenritzelwelle 14, die ein Rad 12' trägt, das mit der
Ritzelwelle kämmend in Eingriff steht, und einer Ausgangswelle 15
ausgestattet, die ein Paar äußerer Verlängerungen 16 aufweist
und ein Rad 14' trägt, das mit der Zwischenritzelwelle 14
kämmend in Eingriff steht. (Die Welle 15 kann alternativ auch
nur eine einzige Verlängerung aufweisen).
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Die Mittenabstände c und e sind aus einer standardisierten
Reihe zunehmender Mittenabstände a, c, e, g ..... ausgewählt.
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Fig. 3 zeigt eine Getriebeeinheit 30 mit einer Größe größer
als diejenige von Fig. 1 und mit drei Stufen. Die drei Stufen
besitzen Mittenabstände c, e und g. Die Hochgeschwindigkeits-
Stufe und die Zwischenstufe besitzen die gleichen
Mittenabstände c und e wie die entsprechende Hochgeschwindigkeits-
Stufe und die entsprechende Niedergeschwindigkeits-Stufe der
zweistufigen Getriebeeinheit kleinerer Größe von Fig. 1 und
machen daher von den gleichen Wellen 12 und 14 und den
gleichen Rädern 12' und 14' Gebrauch.
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Die Gehäuseblöcke 32 von Fig. 3 sind je von stufiger Art und
symmetrisch angeordnet, und die Wellen 12 und 14 sind beide
im schmaleren Bereich des Gehäuses angeordnet. Somit ist die
Hochgeschwindigkeits-Ritzelwelle 12 von der Stufe 33 in jedem
Gehäuseblock um mindestens den Hochgeschwindigkeitsstufen-
Mittenabstand c beabstandet, so daß die äußere Verlängerung
13 (oder jede Verlängerung, sofern die Welle eine solche
desjenigen Typs mit zwei Verlängerungen ist) zur Benutzung
entlang ihrer Gesamtlänge ohne Beeinträchtigung durch die
Stufe(n) 33 leicht verfügbar ist.
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Bei einer Dreistufen-Getriebeeinheit 18 (s. Fig. 2) der
gleichen Größe wie die in Fig. 1 dargestellte Getriebeeinheit
werden das gleiche Rad 12', die gleiche Ritzelwelle 14, das
gleiche Rad 14' und die gleiche Ausgangswelle 15 für die
Stufen mit den entsprechenden Mittenabständen c und e verwendet.
Die Getriebeeinheit besitzt ein Gehäuse 17. Die
Hochgeschwindigkeits-Ritzelwelle 20 und die Zwischen-Ritzelwelle 21 mit
dem Rad 20' sind zusätzliche Bauteile und können
beispielsweise bei einer Zweistufen-Getriebeeinheit kleinerer Größe
verwendet werden, wie aus der vorstehenden Beschreibung von
Fig. 3 und deren Vergleich mit Fig. 1 ersichtlich ist.
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Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig.
4 und 5 dargestellt ist, sind die vorstehend beschriebenen
Standardisierungsaspekte der zylindrischen Räder und
Ritzelwellen von Fig. 1 bis 3 in Anwendung bei einer
Zweistufen-Getriebeeinheit 40 und einer größer bemessenen
Dreistufen-Getriebeeinheit 50 je mit einer Hochgeschwindigkeits-Kegelrad-
Baugruppe dargestellt.
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Somit sind wie bei der ersten Ausführungsform eine
Hochgeschwindigkeits-Kegelrad-Eingangsritzelwelle oder Welle mit
Ritzel 7, ein Anbaublock 6, ein Kegelrad 8, eine erste
Zwischen-Ritzelwelle 14 und ein Rad 14' sowohl bei einer
Zweistufen-Getriebeeinheit einer ersten Größe (Größe E) als auch
bei einer Dreistufen-Getriebeeinheit einer zweiten größeren
Größe (Größe G) vorgesehen.
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Infolge der symmetrischen Anordnung der stufigen Gehäuse von
Fig. 2, 3 und 5 ist erkennbar, daß es trotz der
Standardisierung des oben beschriebenen inneren Aufbaus möglich ist, ein
entgegengesetztes Erfassen der Wellenverlängerungen auf dem
einfachen Weg des selektiven Umkehrens der Ausrichtung der
inneren Einbauten zu erreichen.
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Die vorliegende Erfindung sieht daher
Hochgeschwindigkeits-
und Zwischen-Ritzelwellen geeigneter Steifigkeit vor, die
systematisch standardisiert sind. Die Erfindung erreicht dies
in einer Weise, die die Vorsehung von
Kegelrad-Baugruppensätzen in den gleichen Gehäusen und die selektive Umkehrung der
Wellenverlängerungen in jedem Fall gestattet, bei dem die
standardisierte Hochgeschwindigkeits-Welle einer Dreistufen-
Getriebeeinheit von der Stufe im Gehäuse so beabstandet ist,
daß eine gute Zugänglichkeit beispielsweise für
Kupplungseinrichtungen gegeben ist.