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Kegelradgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein- oder mehrstufige
Kegelradgetriebe. Einstufige Getriebe dieser Art mit nur einem Kegelradpaar haben
den Zweck, eine Richtungsänderung zwischen An- und Abtriebswelle herbeizuführen,
weswegen diese Getriebe auch als Winkelgetriebe bezeichnet werden. Sollen in Verbindung
hiermit höhere Untersetzungen erzielt werden, so müssen zusätzliche Stirnräderstufen
vorgesehen werden, und zwar je nach den gewünschten Drehzahlen eine bis vier oder
noch mehr Stufen. Bei der Verwendung der Kegelrädergetriebe werden sowohl waagerechte
als auch senkrechte Wellen gefordert, je nach Art der anzutreibenden Maschine. Für
alle diese verschiedenen Bauarten und für jede Größe der Getriebe müssen entsprechend
verschiedene Modelle vorhanden sein, so daß eine Fertigung bei den Herstellern immer
nur in kleinen Stückzahlen, normalerweise sogar lediglich auf besondere Bestellung
des Abnehmers erfolgt. Es ist aber wie auch auf anderen Gebieten sehr erwünscht,
die Fertigung solcher Kegelradgetriebe in Serien oder wenigstens doch aus Lagerteilen
einer Serienherstellung vorzunehmen. Insbesondere trifft dies für die zahlreich
vorkommenden Sonderantriebe zu, da die Einzelfertigung in diesen Fällen recht unwirtschaftlich
ist.
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Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe einer weitgehenden Serienfertigung
unter Verwendung gleicher Bauteile für verschiedene Ausführungen
eines
Kegelradgetriebes dadurch gelöst, daß zur Lagerung der Kegelritzelwelle ein etwa
rohrförmiger Einsatz dient, der in das Getriebegehäuse einsetzbar ist und einen
Anschluß für zusätzliche Stirnräderstufen oder für einen Abschlußdeckel trägt. Der
Grundgedanke für diese Ausbildung liegt darin, die Lagerung der Kegelritzelwelle
völlig unabhängig vom Getriebegehäuse vorzunehmen, indem die Kegelritzelwelle in
einem besonderen Einsatz gelagert wird, der seinerseits je nach Bedarf senkrecht
oder waagerecht in das Getriebegehäuse eingesteckt wird, so daß der Abtrieb aus
dem Gehäuse nach oben oder unten (senkrecht) oder nach den Seiten hin (waagerecht)
erfolgen kann. Um diesen Zweck möglichst vorteilhaft zu erreichen, hat das Getriebegehäuse
vorzugsweise eine quaderförmige Gestalt und ist auf den vier Seitenwänden mit Öffnungen
versehen, die zum wahlweisen Einsetzen des die Kegelritzelwelle enthaltenden Einsatzes
und der Welle des großen Kegelrades dienen. Weitere Öffnungen können in der oberen
und unteren Wandung des Gehäuses vorgesehen sein. Nichtbenutzte Öffnungen des Gehäuses
werden jeweils durch Schließplatten abgedeckt. Auf diese Weise läßt sich das gleiche
Gehäuse mit dem gleichen Einsatz durch verschiedenes Einsetzen des letzteren für
die verschiedensten Ausbildungen des fertigen Getriebes verwenden.
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Bei einem Antrieb für Kraftfahrzeuge ist es bekannt, das Differentialgetriebe
innerhalb des Hauptdifferentialgehäuses in einer Hohlwelle zu lagern, die für die
Aufnahme der Differentialräder gehäuseartig erweitert ist. Die Hohlwelle dreht sich
beim Arbeiten des Getriebes und ist zu diesem Zweck in dem Hauptgetriebegehäuse
gelagert, also nicht fest eingesetzt. Der Konstruktion liegt die Aufgabe zugrunde,
auf ein Kegelrad des Differentials gleichzeitig mit zwei Ritzeln vom Antriebsmotor
aus einwirken zu können. Vom Differential aus werden in der bekannten Weise die
beiden Wellen der Hinterräder des Kraftfahrzeugs angetrieben. Anschlüsse für zusätzliche
Stirnradgetriebe oder Abschlußdeckel sind an der Hohlwelle nicht vorhanden. Diese
bekannte Konstruktion erfüllt also eine ganz andere Aufgabe; sie kann und soll nicht
dazu dienen, ein Kegelradgetriebe für verschiedene Anwendungsmöglichkeiten einzurichten,
da dies auch bei der Verwendung mit Kraftfahrzeugen, wo immer dieselben An- und
Abtriebsverhältnisse vorliegen, nicht erforderlich ist.
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Da der erwähnte Einsatz einen Anschluß für zusätzliche Stirnräderstufen
hat, lassen sich auch diese Stufen wahlweise ansetzen, ohne daß dafür ein anderes
ausgeführtes Gehäuse erforderlich wäre. Die Verwendung des Einsatzes, der von einer
Seitenwand des Gehäuses zur anderen durchgeht, hat in diesem Falle noch den Vorteil,
daß die Übertragung der überhängenden Gewichte von zusätzlichen Stirnräderstufen
und gegebenenfalls noch eines angeflanschten Antriebsmotors auf das Getriebegehäuse,
das seinerseits auf einem Fundament ruht, in besserer Weise vor sich geht, als wenn
die erwähnten Gewichte lediglich an einer Seitenwand des Gehäuses hängen. Der starre,
rohrförmige bzw. laternenförmige Körper des Einsatzes überträgt die Gewichte als
Kräftepaar auf beide Seitenwandungen des Gehäuses, in die er eingesetzt ist.
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Die derzeitige Herstellungsgenauigkeit der Kegelräder erreicht die
der Stirnräder nicht. Die möglichen Größen von Kegelrädern, die höhere Ansprüche
an Genauigkeit erfüllen, sind durch die dazu erhältlichen Maschinen beschränkt.
Die gegebene Möglichkeit der genaueren Herstellung auch sehr großer Kegelräder führt
zu sehr teuren Rädern, die im Regelfalle kaum Verwendung finden können. Um trotzdem
größere Leistungen übertragen zu können, bilden die Kegelräder der bekannten Normal-
und Regelgetriebe die schnell laufende Stufe. Die dazu angewendeten Sonderverzahnungen
und Härteverfahren erstreben möglichst große Spiralwinkel zwecks Erzielung geräuscharmen
Laufes und großer Zahnfestigkeit mit kleinstmöglichem Verzug. Für die schnell laufenden
Räder ist in jedem Falle eine kostspielige Nacharbeit (Schleifen, Läppen) erforderlich.
Die zu verwendenden hochwertigen Stähle sind teuer. Durch die großen Spiralwinkel
entstehen beträchtliche Axialschübe, die bei den für höhere Drehzahlen weniger tragfähigen
Wälzlagern zu großen und teuren Lagern führen. Kegelräder müssen in jedem Falle
besonders bei der Montage eingestellt werden. Hierbei verbleibende Fehler wirken
sich mit höherer Drehzahl stärker aus. Die Verwendung von Kegelrädern bei hohen
Drehzahlen wirkt sich somit in vielerlei Hinsicht nachteilig aus. Für die Erzielung
besserer Laufeigenschaften werden neuerdings steigend achsversetzte Kegelräder verwendet,
deren Anwendung auch eine Verbesserung der Lagerung bedeutet, andererseits aber
eine weitere Reihe von Modellen erforderlich macht, wenn die Getriebe in der bisher
üblichen Weise ausgebildet sind.
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Ein weiteres zusätzliches Merkmal der Erfindung liegt daher darin,
daß die Kegelräder in der letzten, also langsam laufenden Stufe vorgesehen sind,
so daß die Übertragung im schnell laufenden Teil des Gesamtgetriebes durch die hierfür
geeigneteren Stirnräder erfolgt. Selbstverständlich können aber in Ausnahmefällen
die Kegelräder auch in der schnell laufenden Stufe liegen, wenn dies besondere Verhältnisse
erfordern.
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In der Zeichnung ist die Erfindung durch Ausführungsbeispiele veranschaulicht.
Es zeigt Abb. I einen senkrechten Längsschnitt durch ein einstufiges Kegelradgetriebe,
Abb. 2 den waagerechten Schnitt zu Abb. i,
[email protected] einen senkrechten Schnitt durch
eine abgeänderte Form des gleichen einstufigen Getriebes, Abb. 4 eine Seitenansicht
einer weiteren Variante mit zusätzlichem zweistufigem Stirnradgetriebe, Abb.5 eine
schematische Übersicht über die möglichen Bauformen des Getriebes nach Abb. i bis
.l,
Abb.6 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführung
mit zwei Kegelritzeln und Differentialgetriebe in Seitenansicht, Abb.7 eine Aufsicht
zu Abb.6.
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Nach Abb. I und 2 sitzt das Getriebegehäuse I auf einer Fußplatte
2. Das Gehäuse ist etwa von quaderförmiger Gestalt, so daß sich sechs Wandungen
ergeben, die sämtlich mit Öffnungen versehen sind. Bei der dargestellten Form sind
in zwei gegenüberliegenden Seitenwandungen zwei große Öffnungen 3, 4 vorgesehen,
während die beiden verbleibenden Seitenwandungen zwei entsprechende kleinere Öffnungen
5, 6 haben. Die obere Wandung und der Boden des Gehäuses haben ebenfalls Öffnungen
7, 8, deren Größe (Durchmesser) den kleineren Öffnungen 5, 6 entspricht. Die Fußplatte
2 ist für einen nach unten gewünschten Abtrieb in der Mitte offen gehalten.
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Bei der Zusammenstellung der Bauteile des Getriebes nach Abb. I und
2 ist angenommen, daß die Eingangswelle auf der rechten Seite liegt, während der
Abtrieb mit waagerechter Welle nach einer Seite, und zwar nach Abb. I aus der Zeichenebene
heraus erfolgt.
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Zu diesem Zweck ist in Abb. I von rechts der rohr- oder laternenförmige
Einsatz 9 in das Gehäuse I eingeschoben. Dieser Einsatz 9 ist in seiner Länge auf
die Quaderbreite bzw. -höhe des Gehäuses abgestimmt. Der Einsatz hat zwei zylindrische
Sitzflächen IO, II, von denen die vordere, IO, dem Durchmesser der vorher erwähnten
kleineren Öffnungen 5, 6 und 7, 8 entspricht, während die hintere, II, in die größeren
Öffnungen 3, 4 paßt. Die Sitzfläche II des Einsatzes kommt also hier in die Öffnung
4 zu liegen. Zur Lagerung des vorderen Endes des Einsatzes 9 wird in die entsprechende
Öffnung 3 ein Flanschdeckel I2 eingesetzt, der seinerseits eine Öffnung I3 hat,
die wieder dem Durchmesser der schon erwähnten kleineren Öffnungen entspricht. Der
Flanschdeckel I2 wird durch nicht dargestellte Schrauben befestigt.
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Im Einsatz 9, der für sich also ein selbständiges Gebilde darstellt,
ist die Welle I4 des Kegelritzels I5 gelagert. Hierzu hat der Einsatz 9 am hinteren
Teil zwei zylindrische Absätze 16, 17, zwischen denen sich in Höhe des Ritzels I5
ein kegelförmiger Abschnitt 18 erstreckt. Die Lagerung der Welle I4 erfolgt durch
die Kugellager I9, 2O, von denen das letztere das Festlager für die Einstellung
der Kegelräder ist und sich in einer Stellbuchse 2O' befindet. Mit dem Flansch 2I
wird der Einsatz 9 am Getriebegehäuse I befestigt. Im kegelförmigen Abschnitt I8
des Einsatzes 9 befindet sich eine Aussparung in Form eines Fensters 22, um den
Eingriff des Kegelritzels I5 mit dem großen Kegelrad 23 zu ermögliehen. Dieses große
Kegelrad 23 sitzt auf der Abtriebswelle 24, die hier waagerecht in den Seitenwandungen
des Gehäuses I gelagert ist. Kugellager 25, 26 befinden sich zur Lagerung der Abtriebswelle
in den Öffnungen 5, 6 von kleinerem Durchmesser. Der Abschluß nach außen erfolgt
durch geeignete Flanschdeckel 27, 28. Für den Durchtritt der Abtriebswelle 24 hat
der Einsatz 9 im mittleren Teil entsprechend große Bohrungen 29.
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Zum Abschluß an der Eingangsseite ist noch ein Befestigungsflansch
30 am Einsatz 9 vorgesehen, an den hier ein Abschlußdeckel 3I angeschraubt ist.
Die Öffnungen 7 und 8 werden durch kleine Deckel 32, 33 geschlossen.
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Infolge der Verwendung des rohrförmigen Einsatzes 9 ist es möglich,
mit den beschriebenen Bauteilen verschiedene Bauformen des Getriebes zu verwirklichen.
Wird der Einsatz auf der gleichen Seite wie in Abb. I und 2 eingesetzt, so kann
der Abtrieb auch nach oben erfolgen, indem die Abtriebswelle 24 nach oben herausragend
ausgeführt wird, bzw. wird durch das Schwenken des Einsatzes um I8O° die Drehrichtung
umgekehrt. Ebenso ist es leicht möglich, eine Form herzustellen, bei der die Eingangswelle
von oben her in das Getriebe hineingeht. Zu diesem Zweck wird der Einsatz 9 von
oben her in das Gehäuse I eingesteckt. Hierzu ist allerdings ein Aufbohren der oberen
Öffnung 7 des Gehäuses notwendig, was aber keinen großen Aufwand erfordert.
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Eine solche Form des Getriebes ist in Abb. 3 dargestellt. Wie ersichtlich,
ragt hier der Einsatz von oben in das Gehäuse I, wobei die hintere Sitzfläche II
in der entsprechend aufgebohrten Bohrung 7' liegt. Die vordere Sitzfläche IO paßt
dagegen unmittelbar in die untere Öffnung 8, da die kleineren Öffnungen des Gehäuses
auf die kleine, vordere Sitzfläche des Einsatzes abgestimmt sind. Statt des Flanschdeckels
I2 nach Abb. I und 2 ist daher hier nur der kleine Abschlußdeckel 33 gegenüber dem
vorderen Ende des Einsatzes erforderlich. Die seitlichen Öffnungen 3, 4 werden durch
einfache Deckel 34, 35 geschlossen. Der Abtrieb kann in diesem Falle mit waagerecht
liegender Abtriebswelle nach jeder gewünschten Seite erfolgen.
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Soll das Kegelradgetriebe nach Abb. I und 2 mit einem zusätzlichen
Stirnrädergetriebe versehen werden, so wird der Abschlußdeckel 3I nach Abb. I, 2
und 3 entfernt, und es wird, wie Abb. 4 erkennen läßt, an den Befestigungsflansch
3O des Einsatzes ein weiteres Getriebegehäuse 36 mit einer oder mehreren Stirnradstufen
37, 38 angeflanscht. Es kann dann weiterhin auch noch ein Antriebsmotor (nicht dargestellt)
angeschlossen werden, so daß sich also mit den gleichen Bauteilen wie in Abb. i
und 2 weitere Varianten herstellen lassen. Hierbei ist es natürlich gleichgültig,
wie der Einsatz 9 in das Gehäuse i eingesetzt ist; d. h. das Stirnrädergetriebe
36 kann auch in Verbindung mit Abb.3 verwendet werden Eine Übersicht über die hiernach
möglichen Varianten vermittelt Abb.5, wo das Kegelradgetriebe mit K, das Stirnradgetriebe
mit S und der Motor mit M bezeichnet ist.
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Das Gehäuse i wird, wie üblich, zweiteilig ausgeführt, wobei die Trennfuge
in der waagerechten Ebene liegt, was im Hinblick auf die zu fordernde Öldichtheit
wesentlich ist. Beide Gehäuseteile sind einander gleich, so daß auch in dieser Hinsicht
die Herstellung einfach ist. Die Fußplatte kann gegebenenfalls
auch
unmittelbar am Gehäuse angegossen sein. Zu diesem Zweck ist die Bearbeitungszugabe
an der Unterseite der Fußplatte von doppelter Stärke.
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Die Fußplatte hat nämlich bei der Herstellung ein besonderes Modell,
das so beschaffen ist, daß es normalerweise für sich allein, im Falle des Angießens
der Fußplatte am Gehäuse aber verbunden mit dem Gehäusemodell (zusammengesteckt)
verwendet wird.
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Der Boden des Gehäuses hat nun eine Bearbeitungszugabe am Modell sowohl
nötig für die Befestigung des Einsatzes als auch für die Befestigung der Fußplatte,
wenn diese im Bedarfsfalle angeschraubt wird. Die Fußplatte hat dagegen oben keine
Bearbeitungszugabe am Modell, damit die Wandstärke bei angegossener Platte nicht
zu groß wird. Wird die Fußplatte angeschraubt, so muß diese oben und unten bearbeitet
werden und ferner der Boden des Gehäuses. Damit die Fertigmaße herauskommen, hat
zu diesem Zweck die Fußplatte unten die doppelte Bearbeitungszugabe, da sie im angegossenen
Zustand unten ebenfalls bearbeitet werden muß.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, bei der Fertigung der Gehäuse
einzelne Öffnungen, wie beispielsweise die oberen und unteren Öffnungen 7, 8, unter
Weglassen der entsprechenden Kerne beim Gießen unmittelbar zu verschließen.
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Ohne grundsätzliche bauliche Änderungen können zur Steigerung der
übertragbaren Getriebeleistung gleichzeitig zwei Kegelritzel mit dem großen Rad
zum Eingriff gebracht werden. Dadurch wird die an sich relativ nicht hohe Übertragungsfähigkeit
der Kegelräder auf das Doppelte gesteigert. Damit beide Ritzel auch mit Sicherheit
hälftig an der Kraftübertragung teilnehmen, wird zwischen beide Ritzel ein Differentialgetriebe
geschaltet, welches in geeigneter Form auch gleichzeitig Untersetzungsgetriebe sein
kann.
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In Abb. 6 und 7 ist schematisch eine Getriebeform solcher Art dargestellt.
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Das treibende Kegelritzel 39 ist mit dem abtreibenden Rad 4O des Differentialgetriebes
verbunden und das ebenfalls treibende Kegelritzel 4I mit dem Steg 42 des Differentialgetriebes.
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Wird eine durchgehende Lagerung der abtreibenden Getriebewelle 43
erforderlich, so werden die Kegelräder für sich kreuzende Achsen als sogenannte
Hypoidräder angeordnet, da die treibende Welle für das Kegelritzel 4I vor dem großen
Kegelrad 44 vorbeigehen muß. Bei sich schneidenden Achsen und normalen Kegelrädern
muß das Kegelrad 44 fliegend gelagert werden. Die Verwendung der achsversetzten
Kegelräder ist natürlich auch bei der Form nach Abb. I, 2, 3 und 4 möglich.