Schaltergetriebe mit wenigstens zwei Getriebestufen

Abstract

 Ein Schaltergetriebe mit wenigstens zwei Getriebestufen, von denen wenigstens eine Getriebestufe als Schaltstufe gestaltet ist, wobei die wenigstens eine Schaltstufe durch ein auf einer Antriebswelle koaxial drehfestes Sonnenrad, durch einen wenigstens ein Planetenrad tragenden Planetenträger und durch ein mit dem wenigstens einen Planetenrad innenseitig kämmendes Hohlrad gebildet ist, das gehäusefest gehalten ist, sowie mit einer Nockenscheibe zur Betätigung von Schaltelementen, ist bekannt.
Erfindungsgemäß ist die Nockenscheibe mit einer Innenverzahnung versehen, die etwa den gleichen Teilkreisdurchmesser aufweist wie die Innenverzahnung des Hohlrades, wobei die Innenverzahnung der Nockenscheibe eine zu der Innenverzahnung des Hohlrades unterschiedliche Zähnezahl aufweist, und wobei die Nockenscheibe mittels der Innenverzahnung mit dem wenigstens einen Planetenzahnrad der Schaltstufe kämmt.
Einsatz für Endschalter von Kränen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Schaltergetriebe mit wenigstens einer Schaltstufe, die durch ein angetriebenes Sonnenrad, durch einen wenigstens ein Planetenrad tragenden Planetenträger und durch ein mit dem wenigstens einen Planetenrad innenseitig kämmendes, koaxial zum Sonnenrad angeordnetes Hohlrad gebildet ist, das gehäusefest gehalten ist, und wobei die Schaltstufe eine Nockenscheibe zur Betätigung von Schaltelementen aufweist.

[0002] Ein solches Schaltergetriebe ist in Form eines Endschalters aus der EP 0 355 731 B1 bekannt. Der Endschalter ist aus zwei Getriebeteilen zusammengesetzt, wobei der erste Getriebeteil durch zwei als Untersetzungsstufen dienende Getriebestufen gebildet ist. Der zweite Getriebeteil ist durch insgesamt vier Schaltstufen gebildet. Die Getriebeteile sind als Planetengetriebe gestaltet. Dabei ist in jeder Schaltstufe jeweils eine Nockenscheibe vorgesehen, die zur Betätigung eines entsprechenden Schaltelementes dient. Jede Nockenscheibe ist an einem Planetenträger gehalten, der zusätzlich Planetenräder trägt, die jeweils mit einem als Sonnenrad dienenden Kupplungszahnrad und mit einer Innenverzahnung eines am Gehäuse festgelegten Hohlzahnrades kämmen. Mittels der jeweils erzielten Untersetzungen ist es möglich, mittels eines Antriebsmotors über die Nockenscheibe entsprechende Schaltelemente, insbesondere für die Bewegungssteuerung von Kränen oder für andere Vorrichtungen oder Maschinen, anzusteuern.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltergetriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei gleicher Baugröße weiter verbesserte Untersetzungsverhältnisse ermöglicht.

[0004] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Nockenscheibe mit einer Innenverzahnung versehen ist, die etwa den gleichen Teilkreisdurchmesser aufweist wie die Innenverzahnung des Hohlrades, wobei die Innenverzahnung der Nockenscheibe eine zu der Innenverzahnung des Hohlrades unterschiedliche Zähnezahl aufweist, und wobei die Nockenscheibe mittels der Innenverzahnung mit dem wenigstens einen Planetenrad der Schaltstufe kämmt. Durch die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich gegenüber dem Stand der Technik eine Vervielfachung der Untersetzung in der wenigstens einen Schaltstufe, so daß in jeder Getriebestufe bei gleichen Abmessungen eine wesentlich größere Untersetzung untergebracht werden kann. Gleichzeitig ist es durch entsprechend gleiche Abmessungen möglich, die Schaltstufe gemäß der Erfindung im gleichen Teilungsmaß zu integrieren, wie dies eine Schaltstufe beim Stand der Technik hatte. Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich soweit insbesondere für Endschalter, die in den Untersetzungsstufen identisch zu Endschaltern gemäß der EP 0 355 731 B1 gestaltet sind. In einfacher Weise können lediglich die Planetengetriebe der verschiedenen Schaltstufen des Endschalters gemäß der EP 0 355 731 B1 durch jeweils ein Differenzzahngetriebe, wie es erfindungsgemäß vorgesehen ist, ersetzt werden, um wesentlich höhere Untersetzungen erzielen zu können.

[0005] In Ausgestaltung der Erfindung ist die Zähnezahl der Innenverzahnung der Nockenscheibe größer als die Zähnezahl der Innenverzahnung des Hohlrades. Dadurch ergibt sich ein besonders vorteilhaft erhöhtes Untersetzungsverhältnis im Vergleich zum Stand der Technik.

[0006] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung beträgt bei einer Zähnezahl der Innenverzahnung des Hohlzahnrades von 46 und einer Zähnezahl des Sonnenrades von 14 die Zähnezahl der Innenverzahnung der Nockenscheibe 49. Dadurch eignet sich die erfindungsgemäße Lösung als Endschalter mit gleichen Dimensionierungen, wie sie das ausführlich beschriebene Ausführungsbeispiel des Standes der Technik aufweist. Bei der gemäß der Ausgestaltung beschriebenen Zähnezahl ergibt sich ein Untersetzungsverhältnis von 69,98 pro Getriebestufe.

[0007] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Verstellung der Nockenscheibe ein mit einer Außenverzahnung des Hohlrades kämmendes Schneckengetriebe vorgesehen, dessen Übersetzungsverhältnis an die Zähnezahldifferenz der Nockenscheibe zum Hohlrad angepaßt ist. Dadurch ist es möglich, die gleiche Nockenscheibenverstellung wie bei der EP 0 355 731 B1 vorzusehen, wobei die erfindungsgemäße Ausgestaltung an die entsprechend vergrößerte Untersetzung der Nockenscheibe angepaßt ist.

[0008] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der Zeichnungen dargestellt ist.

Fig. 1

zeigt in einem Teilschnitt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltergetriebes in Form eines Endschalters,

Fig. 2

in einer Schnittdarstellung eine Nockenscheibe des Endschalters nach Fig. 1, und

Fig. 3

eine Frontansicht der Nockenscheibe nach Fig. 2.

[0009] Ein Schaltergetriebe in Form eines Endschalters 1 zur mechanischen Betätigung von nicht dargestellten Schaltelementen weist gemäß Fig. 1 ein Gehäuse 2 auf, in dem zwei Getriebeteile 3, 4 untergebracht sind. Der erste Getriebeteil 3 ist durch eine Untersetzungsstufe und der zweite Getriebeteil 4 durch zwei Schaltstufen gebildet. Der erste Getriebeteil 3 ist entsprechend einem ersten Getriebeteil gemäß einer Ausführungsform nach Fig. 10 der EP 0 355 731 B1 gestaltet, so daß zur näheren Erläuterung ergänzend auf die EP 0 355 731 B1 verwiesen wird. Der erste Getriebeteil 3 wird durch eine Antriebswelle 5 angetrieben, die in nicht näher dargestellter Weise mit einer Antriebseinheit verbunden ist. Die Antriebseinheit ist Teil einer Funktionseinheit wie insbesondere eines Kranes, der genau gesteuerte Bewegungen durchführen soll. Dazu sind nicht dargestellte Schaltelemente zur Steuerung entsprechender Bewegungen vorgesehen, die in nachfolgend näher beschriebener Weise durch die Schaltstufen des zweiten Getriebeteiles 4 betätigt werden. Der Getriebeteil 3 stellt eine Voruntersetzung in Form einer Stirnradvorstufe dar, die große Sprünge in den Untersetzungen der Planetenstufen reduzieren soll. Diese Voruntersetzung muß nicht zwingend vorhanden sein. Eine Krafteinleitung kann von der Antriebswelle 5 auch direkt auf das Sonnenrad 9 erfolgen.

[0010] Der erste Getriebeteil 3 weist ein mit einer gestuften Außenverzahnung versehenes Antriebsrad 6 auf, das drehfest auf der Antriebswelle 5 angeordnet ist. Das Antriebsrad 6 kämmt mittels seiner Außenverzahnung mit der Außenverzahnung eines exzentrisch auf einer zur Antriebswelle 5 achsparallelen Achse 8 gelagerten Zahnrad 7, das ebenfalls mit einer zweigeteilten, gestuften Außenverzahnung versehen ist. Die Achse 8 zur Lagerung des Zahnrades 7 ist am Gehäuse 2 festgelegt. Die Außenverzahnung des Zahnrades 7 mit kleinerem Durchmesser kämmt mit der Außenverzahnung eines Sonnenrades 9, das koaxial auf der Antriebswelle 5 drehbeweglich gelagert ist. Das Sonnenrad 9 ist drehschlüssig mit zwei koaxial anschließenden Kupplungszahnrädern 10 verbunden, die untereinander ebenfalls drehschlüssig miteinander verbunden sind und drehbeweglich auf der Antriebswelle 5 gelagert sind. Das Sonnenrad 9 weist eine zweite, axial versetzte Außenverzahnung mit gegenüber der mit dem Zahnrad 7 kämmenden Außenverzahnung geringerem Durchmesser auf. Die beiden Kupplungszahnräder 10 sind mit entsprechend identischen Außenverzahnungen versehen. Mit der durch das Sonnenrad 9 und die Kupplungszahnräder 10 gebildeten, als gemeinsames Sonnenrad dienenden Außenverzahnung kämmen für jede Schaltstufe 4 jeweils drei über den Umfang des Sonnenrades 9 und der Kupplungszahnräder 10 verteilt angeordnete Planetenräder 12, die pro Schaltstufe jeweils auf einem gemeinsamen Planetenträger 11 gehalten sind. Der Planetenträger 11 jeder Schaltstufe 4 stützt sich gleitbeweglich an einem zur Antriebswelle 5 koaxialen Hohlrad 13 ab, das mit einer Innenverzahnung 14 mit den jeweiligen Planetenrädern 12 kämmt. Die beiden Hohlräder 13 sind mittels jeweils einer nicht näher bezeichneten Außenverzahnung gehäusefest gehalten. Die beiden Hohlräder 13 sind jeweils in Umfangsrichtung verstellbar am Gehäuse 2 gehalten. Hierzu ist jeweils eine Verstellschnecke 18 vorgesehen. Die Verstellung der Hohlräder 13 entspricht in Aufbau und Funktion der Verstellung der Hohlräder der Schaltstufen des Endschalters nach der EP 0 355 731 B1, so daß zur ergänzenden Erläuterung von Aufbau und Funktion der Verstellschnecken 18 auf die EP 0 355 731 B1 verwiesen wird. Einziger Unterschied der als Schneckengetriebe dienenden Verstellschnecken 18 zur Verstellung der Hohlräder 13 ist es, daß das entsprechende Übersetzungsverhältnis jeder Verstellschnecke 18 an die gegenüber dem Stand der Technik gemäß der EP 0 355 731 B1 veränderte Untersetzung der jeweiligen Nockenscheibe 15 angepaßt ist.

[0011] Jeder Schaltstufe 4 ist jeweils eine Nockenscheibe 15 zugeordnet, die im Unterschied zur EP 0 355 731 B1 nicht an dem jeweiligen Planetenträger gehalten ist, sondern vielmehr mittels jeweils einer Innenverzahnung 16 mit den jeweiligen Planetenrädern 12 jeder Schaltstufe 4 kämmt. Die Innenverzahnung 16 weist den gleichen Teilkreisdurchmesser wie die Innenverzahnung 14 des benachbarten Hohlrades 13 auf. Die Zähnezahl der Innenverzahnung 16 jeder Nockenscheibe 17 ist jedoch zu der Zähnezahl der Innenverzahnung 14 des jeweiligen Hohlrades 13 verschieden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Innenverzahnung 16 jeder Nockenscheibe eine zu der Zähnezahl der Innenverzahnung 14 des jeweiligen Hohlrades 13 größere Zähnezahl auf. Die Innenverzahnung 16 jeder Nockenscheibe 15 weist die Zähnezahl neunundvierzig auf. Die Innenverzahnung 14 jedes Hohlrades 13 hingegen weist die Zähnezahl sechsundvierzig auf. Die Zähnezahl der mit den Planetenrädern 11 kämmenden Außenverzahnung des Sonnenrades 9 und der Kupplungszahnräder 10, die - wie oben angeführt - von der Funktion her ein gemeinsames Sonnenrad bilden, beträgt vierzehn. Die beiden Nockenscheiben 15 sind jeweils gleitbeweglich axial gehalten. Dabei stützt sich die Nockenscheibe 15 der ersten Schaltstufe 4 zum einen an einer dünnen Stützscheibe 19 ab, die zwischen dem Sonnenrad 9 und den Planetenrädern 12 angeordnet ist und mit ihrem Außenrand die Innenverzahnung 16 der Nockenscheibe 15 axial stützt. Die Nockenscheibe 15 der zweiten Schaltstufe 4 stützt sich mit einem nicht näher bezeichneten Ringsteg an dem Hohlrad 13 der ersten Schaltstufe 4 und mit ihrer gegenüberliegenden Stirnfläche an dem Hohlrad 13 der zweiten Schaltstufe 4 axial gleitbeweglich ab.

[0012] Jede Nockenscheibe 15 weist einen radial nach außen durch eine entsprechende Aussparung im Gehäuse 2 abragenden Schaltnocken 17 auf, der zur Betätigung des jeweiligen Schaltelementes vorgesehen ist. Durch das Versehen jeder Nockenscheibe 15 mit einer Innenverzahnung 16, deren Zähnezahl größer ist als die Zähnezahl der Innenverzahnung des zugeordneten Hohlrades 13 und das gleichzeitige Kämmen der Nockenscheibe 15 mit den jeweiligen Planetenrädern 12 wird für jede Schaltstufe 4 ein Differenzzahngetriebe geschaffen, das im Vergleich zum Stand der Technik gemäß der EP 0 355 731 B1 ein vervielfachtes Untersetzungsverhältnis erzielt. Bei den beschriebenen Zähnezahlen ergibt sich für das vorliegende Ausführungsbeispiel eine Untersetzung von 69,98. Trotz der wesentlich größeren Untersetzung wird für die Schaltstufen 4 gegenüber dem Stand der Technik gemäß der EP 0 355 731 B1 kein größerer Bauraum benötigt. Bei gleichen Abmessungen der Nockenscheiben 15 mit den Nockenscheiben der Schaltstufen gemäß der EP 0 355 731 B1 ist es möglich, die Schaltstufen 4 des zweiten Getriebeteiles im gleichen Teilungsmaß unterzubringen, wie dies für die Schaltstufen der EP 0 355 731 B1 der Fall war.

[0013] Das Vorsehen eines Differenzzahngetriebes, wie es erfindungsgemäß vorgesehen ist und vorstehend ausführlich beschrieben worden ist, kann selbstverständlich bei anderen Ausführungsformen der Erfindung auch in Endschaltern eingesetzt werden, die bekannte Schaltstufen mit Hilfe von Planetengetrieben, wie sie aus der EP 0 355 731 B1 bekannt sind, aufweisen. Es können somit je nach gewünschten Schaltvorgängen in entsprechenden Schaltstufen Differenzzahngetriebe und Planetengetriebe miteinander kombiniert werden, so daß sich für verschiedene Nockenscheiben stark unterschiedliche Untersetzungen ergeben können.

Ansprüche

1. Schaltergetriebe mit wenigstens einer Schaltstufe, die durch ein auf einer Antriebswelle koaxial drehfestes Sonnenrad, durch einen wenigstens ein Planetenrad tragenden Planetenträger und durch ein mit dem wenigstens einen Planetenrad innenseitig kämmendes, koaxial zur Antriebsachse angeordnetes Hohlrad gebildet ist, das gehäusefest gehalten ist, und wobei die Schaltstufe eine Nockenscheibe zur Betätigung von Schaltelementen aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nockenscheibe (15) mit einer Innenverzahnung (16) versehen ist, die etwa den gleichen Teilkreisdurchmesser aufweist wie die Innenverzahnung (14) des Hohlrades (13), wobei die Innenverzahnung (16) der Nockenscheibe (15) eine zu der Innenverzahnung (14) des Hohlrades (13) unterschiedliche Zähnezahl aufweist, und wobei die Nockenscheibe (15) mittels der Innenverzahnung (16) mit dem wenigstens einen Planetenrad der Schaltstufe (4) kämmt.

2. Schaltergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähnezahl der Innenverzahnung (16) der Nockenscheibe (15) größer ist als die Zähnezahl der Innenverzahnung (14) des Hohlrades (13).

3. Schaltergetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Zähnezahl der Innenverzahnung (14) des Hohlrades (13) von 46 und einer Zähnezahl des Sonnenrades (9, 10) von 14 die Zähnezahl der Innenverzahnung (16) der Nockenscheibe (15) 49 beträgt.

4. Schaltergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung der Nockenscheibe (15) ein mit einer Außenverzahnung des Hohlrades (13) kämmendes Schneckengetriebe (18) vorgesehen ist, dessen Übersetzungsverhältnis an die Zähnezahldifferenz der Nockenscheibe (15) zum Hohlrad (13) angepaßt ist.

Zeichnung