DE1176950B

DE1176950B - Eccentric gear with parallel double cranks

Info

Publication number: DE1176950B
Application number: DEK43748A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Kullmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-05-17
Filing date: 1961-05-17
Publication date: 1964-08-27

Description

Exzentergetriebe mit Paralleldoppelkurbeln Die Erfindung betrifft ein Exzentergetriebe mit Paralleldoppelkurbeln, deren Zwischenkörper im Getriebegehäuse gelagert sind und die das Drehmoment von der drehbar und exzentrisch auf der Antriebswelle gelagerten Antriebsscheibe auf eine koaxial mit der Antriebswelle gelagerte Abtriebsscheibe übertragen.Eccentric gear with parallel double cranks The invention relates an eccentric gear with parallel double cranks, the intermediate body in the gear housing are mounted and the torque from the rotatable and eccentric on the drive shaft mounted drive pulley on an output disc mounted coaxially with the drive shaft transfer.

Es sind bereits Exzentergetriebe bekannt, bei denen ein Exzenter auf der treibenden Welle befestigt ist. Dabei wird auf dem Antriebsexzenter eine Antriebsscheibe drehbar gelagert, welche das Drehmoment über im Getriebegehäuse gelagerte Paralleldoppelkurbeln auf die Abtriebsscheibe überträgt. Hierbei sind die Kurbelzapfen der Paralleldoppelkurbeln einerseits in der Antriebsscheibe und andererseits in der Abtriebsscheibe drehbar gelagert. Bei diesen bekannten Getrieben greift die Abtriebsscheibe über einen Zahneingriff in den getriebenen Teil ein. Bei Zykloidengetrieben ist es bekannt, die Zapfen der Kurbeln dicht in die Verzahnung des getriebenen Teiles eingreifen zu lassen.There are already known eccentric gears in which an eccentric the driving shaft is attached. A drive pulley is placed on the drive eccentric rotatably mounted, which control the torque via parallel double cranks mounted in the gear housing transfers to the output pulley. The crank pins are the parallel double cranks rotatable on the one hand in the drive pulley and on the other hand in the driven pulley stored. In these known transmissions, the output pulley engages via tooth engagement into the driven part. In cycloid gears it is known to use the pin of the To allow cranks to engage tightly in the toothing of the driven part.

Es ist weiter ein Exzentergetriebe bekannt, bei dem die treibende und die getriebene Welle in Richtung ihrer Achsen hintereinander angeordnet sind und die getriebene Welle durch eine Exzenterschwinge und ein von dieser bewegtes Zwischenglied angetrieben wird. Die Ausschläge der Exzenterschwinge werden auf ein drehbares Kugel- oder Rollenklemmschaltwerk übertragen, das die getriebene Welle nur in einer Bewegungsrichtung mitnimmt. Ein solches Getriebe zeigt zwar eine kompaktere Bauart als das vorstehend erläuterte Getriebe, es leidet aber an dem übelstand, daß die exzentrisch an einem antreibenden Glied angeordnete Schwinge exzentrisch auf den Zahn einer Abtriebsscheibe einwirkt, wobei die gesamte Kraft durch einen Zapfen der Exzenterschwinge übertragen werden muß, so daß dieser erhebliche Beanspruchungen aufzunehmen hat. Dabei wirkt das zwischen die Exzenterschwinge und das angetriebene Glied geschaltete Kugel- oder Rollenklemmschaltwerk, das die getriebene Welle nur in einer Bewegungsrichtung mitnehmen soll, kraftverzehrend. Die bekannte Vorrichtung war infolgedessen auch nur für verhältnismäßig kleine und langsam laufende Apparate, z. B. für Schmierpumpen, gedacht.It is also an eccentric known in which the driving and the driven shaft are arranged one behind the other in the direction of their axes and the driven shaft by an eccentric rocker and one moved by this Intermediate member is driven. The deflections of the eccentric rocker are on a transferring rotatable ball or roller clamping mechanism that drives the driven shaft only takes along in one direction of movement. Such a transmission shows a more compact one Design than the transmission explained above, but it suffers from the disadvantage, that the eccentrically arranged on a driving member rocker is eccentric acts on the tooth of a driven pulley, the entire force through a Pin of the eccentric rocker must be transferred, so that this significant stresses has to include. This acts between the eccentric rocker and the driven one Link switched ball or roller clamp mechanism that only drives the driven shaft should take along in one direction of movement, energy-consuming. The known device was therefore only for relatively small and slow-running machines, z. B. for lubrication pumps.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbindung zwischen den Paralleldoppelkurbeln und dem getriebenen Teil in besonders einfacher und betriebssicherer Weise zu gestalten. Die Erfindung besteht darin, daß bei dem Getriebe die nach der Abtriebsseite hinweisenden Zapfen der Paralleldoppelkurbeln in die Zykloidenverzahnung der mit der Abtriebswelle fest verbundenen außenverzahnten Abtriebsscheibe eingreifen und daß bei einer Anzahl n der Zapfen, durch welche 360° teilbar sind, die relative Stellung der Zapfen an den Zwischenkörpern für jeden in der Drehrichtung der Antriebsscheibe folgenden Zwischenkörper gegenüber der Stellung am vorhergehenden Zwischenkörper um einen Phasenwinkel der Größe 3600 verschoben ist. n Eintritt, Abwälzung und Austritt der Zapfen in und aus den Abwälzmulden erfolgen zwangläufig. Man kann bei der Herstellung der zykloidenverzahnten Abtriebsscheibe eine Kurbelscheibe verwenden, deren freie Zapfen als rotierende Fräser ausgebildet werden und nunmehr zwangläufig und automatisch die Mulden der erwähnten Abtriebsscheibe ausfräsen. Die Form der Abwälzmulden ist also bestimmt durch den Kurbelhub und durch den Zapfendurchmesser. Man ist dabei nicht an eine bestimmte Zahl von Kurbeln gebunden. Es sind z. B. zwölf Zähne und zehn Kurbeln oder sechzehn Zähne und vierzehn Kurbeln möglich. Im Falle des Ausführungsbeispiels der Zeichnung sind zehn Zähne und acht Kurbeln vorgesehen. Die Anzahl der verwendeten Kurbeln kann dann bei der fertiggestellten, zur Geschwindigkeitsübertragung dienenden Vorrichtung der Anzahl der Zwischenkörper entsprechen.The invention is based on the object of the connection between the parallel double cranks and the driven part in a particularly simple and reliable manner Way to design. The invention consists in that in the transmission after the Pin of the parallel double cranks pointing towards the output side into the cycloid toothing the externally toothed output pulley, which is firmly connected to the output shaft, engages and that with a number n of the pins by which 360 ° are divisible, the relative Position of the pins on the intermediate bodies for each in the direction of rotation of the drive pulley following intermediate body compared to the position on the preceding intermediate body is shifted by a phase angle of the size 3600. n Entry, transfer and exit the journals in and out of the rolling troughs are inevitable. One can at manufacture use a crank disk of the cycloid-toothed output disk, the free Pins are designed as rotating milling cutters and now inevitably and automatically Mill out the depressions of the aforementioned output pulley. The shape of the rolling troughs is thus determined by the crank stroke and the journal diameter. One is there not tied to a specific number of cranks. There are z. B. twelve teeth and ten cranks or sixteen teeth and fourteen cranks possible. In the case of the exemplary embodiment ten teeth and eight cranks are provided in the drawing. The number of used Cranks can then be used for the completed speed transmission Device correspond to the number of intermediate bodies.

Die Durchmesser des Kopfkreises und des Fußkreises der Verzahnung sind um je einen Zapfendurchmesser größer bzw. kleiner als der Teilkreisdurchmesser D. Maßgebend ist immer der Durchmesser der Zapfen und die Zähnezahl, welche ebenfalls nach praktischen Gesichtspunkten angenommen werden. Bei hoher Drehzahl kann man mit geringem Zapfendurchmesser arbeiten. In einem gewissen Drehzahlbereich ist der Zapfen nach der größten auftretenden Scherkraft zu dimensionieren. Die Zwischenkörper, an denen die Zapfen sitzen, können als Hohlrollen ausgebildet werden, so daß sie während des Betriebs von Öl durchflutet sind. Beim Betrieb tritt eine gewisse Verkantung der Zwischenkörper ein, deren Ausmaß von dem Abstand zwischen der Antriebs- und der Abtriebsscheibe abhängt.The diameter of the tip circle and the root circle of the toothing are each one pin diameter larger or smaller than the pitch circle diameter D. The diameter of the pin and the number of teeth, which are also decisive be accepted from a practical point of view. At high speed you can work with a small journal diameter. In a certain speed range is the To dimension the pin according to the greatest occurring shear force. The intermediate bodies, on which the pins sit can be designed as hollow rollers, so that they are flooded with oil during operation. During operation occurs a certain tilting of the intermediate body, the extent of which depends on the distance between the drive and driven pulley depends.

Die Verkantung ist bei hoher Drehzahl der Antriebsscheibe geringer. Der Abstand zwischen der Abtriebsscheibe und der Antriebsscheibe kann etwa das 1.,2- bis 2fache des Durchmessers der Zwischenkörper betragen. Diese Abstandsmessung gilt sowohl für die Gleitlagerung als auch für Kugellagerung der Zapfen.The tilting is less at high speed of the drive pulley. The distance between the output pulley and the drive pulley can be approximately the 1st, 2nd up to 2 times the diameter of the intermediate body. This distance measurement applies both for the plain bearing and for the ball bearing of the journals.

Es lassen sich beliebig große Kräfte übertragen bei entsprechender Bemessung der Scheiben und der Zapfen, vorausgesetzt, daß das ganze Getriebe in Öl läuft. Das erfindungsgemäße Übersetzungsgetriebe läßt sich z. B. bei der Konstruktion stufenloser Getriebe in verschiedenartiger Weise und Anordnung verwenden, ferner unmittelbar zum Antrieb von Werkzeugmaschinen durch schnell laufende Motoren. Das Getriebe ist überall da am Platze, wo eine schnelle oder mittlere Geschwindigkeit in langsamere oder besonders langsame Bewegung umgewandelt werden soll: z. B. lassen sich bei Werkzeugmaschinen oder Pressen Schneckentriebe durch das erfindungsgemäße Getriebe ersetzen.Any size of force can be transmitted with the appropriate Dimensioning of the pulleys and the journals, provided that the entire gear unit is in Oil is running. The transmission gear according to the invention can be z. B. in construction Use continuously variable transmissions in various ways and arrangements, furthermore directly to drive machine tools by high-speed motors. That Transmission is in place wherever a fast or medium speed is to be converted into slower or particularly slow movement: z. B. let in machine tools or presses worm drives through the inventive Replace transmission.

Einem Schneckentrieb ist das erfindungsgemäße Getriebe in jedem Falle durch seinen hohen Wirkungsgrad überlegen. Dies gilt insbesondere, wenn die Zwischenkörper und die in der Antriebsscheibe gelagerten Zapfen kugelgelagert werden.The transmission according to the invention is in any case a worm drive superior due to its high degree of efficiency. This is especially true when the intermediate body and the journals mounted in the drive pulley are mounted on ball bearings.

Gegenüber den bekannten, mit Zahneingriff arbeitenden Getrieben besitzt das erfindungsgemäß ausgebildete Getriebe den Vorzug außerordentlich kompakter Bauart und konzentrischer Achsen, so daß neben Material- und Kostenersparnis ein sehr geringer Verschleiß vorliegt.Compared to the known, meshing gears the transmission designed according to the invention has the advantage of an extremely compact design and concentric axes, so that in addition to material and cost savings, a very small one There is wear.

Außerdem läßt sich, abgesehen von der bis zur höchsten theoretischen Grenze gehenden Verringerung der Reibungskräfte, auch bei Übertragung großer Kräfte und hohen Luftgeschwindigkeiten Geräuschlosigkeit des Getriebes erzielen.In addition, apart from the highest theoretical Limiting reduction in frictional forces, even when large forces are transmitted and high air velocities achieve noiseless transmission.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.In the drawings, an embodiment of the invention is schematically shown.

F i g. 1 zeigt in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, in schematischer Darstellung das erfindungsgemäße Getriebe; F i g. 2 zeigt das Getriebe in Ansicht, von rechts gesehen; F i g. 3 stellt das Getriebe gemäß F i g. 1 in einem Axialschnitt dar; F i g. 4 zeigt das Getriebe im Schnitt nach Linie A -B in F i g. 3.F i g. 1 shows a side view, partially in section, in a schematic representation of the transmission according to the invention; F i g. Fig. 2 shows the transmission in elevation, seen from the right; F i g. 3 represents the transmission according to FIG. 1 in an axial section; F i g. 4 shows the transmission in a section along line A-B in FIG. 3.

Die mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Abtriebsscheibe besteht aus einer Stahlscheibe, die mittels eines Bundes 2 und eines Flachkeils 3 auf der drehbar gelagerten Abtriebswelle 4 befestigt ist.The output disk designated by the reference number 1 consists of a steel disc, which by means of a collar 2 and a flat wedge 3 on the rotatable mounted output shaft 4 is attached.

Die Abtriebsscheibe 1 ist an ihrem Umfang mit einer bestimmten Anzahl von Zykloidenzähnen 5 mit konvex gekrümmt gestaltetem Kopf und zwischen den Zähnen befindlichen muldenförmigen Aussparungen 6 versehen.The output disk 1 has a certain number on its circumference of cycloid teeth 5 with a convexly curved head and between the teeth trough-shaped recesses located 6 provided.

Koaxial mit der Welle 4 dieser Abtriebsscheibe ist die Antriebswelle 8 angeordnet. Die theoretische Mittellinie 7 ist also sowohl für die Antriebswelle 8 wie für die Abtriebswelle 4 dieselbe. Auf der Antriebswelle 8 ist mittels eines Kugellagers 9 eine Scheibe 10 exzentrisch gelagert, an deren Umfang eine Anzahl von Paralleldoppelkurbeln mit auf einer Stirnseite der Zwischenkörper 11 exzentrisch angeordneten Zapfen 12 drehbar gelagert sind. Die Achse 13 der Antriebsscheibe 10 ist, wie aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich ist, gegenüber der gemeinsamen Achse 7 der Antriebswelle 8 und der Abtriebswelle 4 um das Maß E exzentrisch verschoben. Auf der von der Antriebsscheibe 10 abgewandten Stirnseite der Zwischenkörper 11 sind ebenfalls Zapfen 14 angeordnet, die in der aus F i g. 1 ersichtlichen Weise in die Mulden 6 der Abtriebsscheibe 1 eingreifen oder je nach der Phase der Drehung über die konvexen Kämme der Zähne 5 dieser Scheibe rollen.The drive shaft 8 is arranged coaxially with the shaft 4 of this driven pulley. The theoretical center line 7 is therefore the same for both the drive shaft 8 and the output shaft 4. A disk 10 is eccentrically mounted on the drive shaft 8 by means of a ball bearing 9, on the circumference of which a number of parallel double cranks with journals 12 arranged eccentrically on one end of the intermediate bodies 11 are rotatably mounted. The axis 13 of the drive pulley 10 is, as shown in FIGS. 1 and 2 can be seen, with respect to the common axis 7 of the drive shaft 8 and the output shaft 4 shifted eccentrically by the dimension E. On the end face of the intermediate body 11 facing away from the drive pulley 10, pins 14 are also arranged, which in the form shown in FIG. 1 engage in the recesses 6 of the output disk 1 or, depending on the phase of rotation, roll over the convex ridges of the teeth 5 of this disk.

Im vorliegenden Falle der F i g. 1 und 2 tangieren die Zapfen an beiden Stirnseiten der Zwischenkörper immer deren Umfang. Dabei befinden sich die in der Antriebsscheibe gelagerten Zapfen immer in derselben Phase, d. h., sämtliche durch den Zapfenmittelpunkt gezogenen Durchmesser der Zwischenkörper verlaufen parallel. Dagegen sind die in die Mulden der Abtriebsscheibe eingreifenden Zapfen in ihrer Phase sämtlich verschieden. Es ist nämlich jeder folgende Zapfen gegenüber jedem vorhergehenden um 360 also um 45', versetzt. In ähnlicher Weise ist 8 die Phasenverschiebung der Zapfen an den einzelnen Zwischenkörpern zu bestimmen, wenn die Anzahl der Zähne und Zapfen anders gewählt wird. Dabei ist eine Ausführungsform besonders zweckmäßig, bei welcher die Anzahl der Zapfen 12 und somit auch der Zapfen 14 um zwei geringer ist als die Anzahl der Zähne 5. Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 1 und 2 sind an der Abtriebsscheibe 1 zehn Zähne 5 vorhanden, während nur acht Zapfen 11 an der Antriebsscheibe 10 angeordnet sind. Ferner ist von Wichtigkeit, daß die Zapfen 12 und 14 an den verschiedenen Zwischenkörpern verschiedene Stellung besitzen. Diese Stellungen sind genau dem Unterschied in der Winkelstellung der einzelnen Zwischenkörper und demgemäß ihrer jeweiligen Stellung gegenüber der Abtriebsscheibe 1 angepaßt. Die Lage der Zapfen 12 und 14 an den einzelnen Zwischenkörpern kann experimentell bestimmt oder auch berechnet werden bzw. durch einen kinematischen Plan ermittelt werden.In the present case of FIG. 1 and 2, the pins on both end faces of the intermediate bodies are always tangent to their circumference. The pins mounted in the drive pulley are always in the same phase, that is, all the diameters of the intermediate bodies drawn through the pin center point run parallel. In contrast, the pins engaging in the depressions of the driven pulley are all different in their phase. This is because every following pin is offset from every preceding one by 360, that is by 45 '. The phase shift of the pins on the individual intermediate bodies is to be determined in a similar way if the number of teeth and pins is selected differently. In this case, an embodiment is particularly useful in which the number of pins 12 and thus also the pins 14 is two less than the number of teeth 5. In the illustrated embodiment according to FIGS. 1 and 2 there are ten teeth 5 on the output disk 1 , while only eight pins 11 are arranged on the drive disk 10. It is also important that the pins 12 and 14 have different positions on the various intermediate bodies. These positions are precisely matched to the difference in the angular position of the individual intermediate bodies and, accordingly, to their respective position relative to the output disk 1. The position of the pins 12 and 14 on the individual intermediate bodies can be determined experimentally or also calculated or determined by a kinematic plan.

Die Anzahl der Zapfen und der Zähne kann an sich gleich sein. Man kann auch die Anzahl der Zapfen kleiner machen als die Anzahl der Zähne oder umgekehrt.The number of tenons and teeth can be the same per se. Man can also make the number of tenons smaller than the number of teeth or vice versa.

F i g. 1 zeigt beispielsweise die Zapfen 14 in voll ausgezogenen Linien, die Zapfen 12 in punktierter Darstellung.F i g. 1 shows, for example, the pins 14 in full lines, the pins 12 in dotted lines.

Durch das Zusammenwirken der Paralleldoppelkurbeln eines Exzentergetriebes der in F i g. 2 dargestellten Art mit einer Abtriebsscheibe gemäß F i g. 1 ergibt sich eine Übersetzung der Geschwindigkeit der Antriebswelle ins Langsame, d. h., die Abtriebswelle läuft mit geringerer Geschwindigkeit um als die Antriebswelle. Bei einer gegebenen Ausbildung des Getriebes, d. h. bei gegebenen Abmessungen der Teile, ist das Übersetzungsverhältnis konstant. Durch Änderung des Verhältnisses der Abmessungen kann dies Untersetzungsverhältnis praktisch z. B. in einem Bereich von 1 : 3 bis 1 :100 geändert werden. Dabei sind für die Dimensionierung der einzelnen Teile auch die Geschwindigkeit der Antriebswelle und die Größe des zu übertragenden Drehmoments von Bedeutung.Through the interaction of the parallel double cranks of an eccentric gear the in F i g. 2 with a driven pulley according to FIG. 1 results a translation of the speed of the drive shaft to slow, d. H., the output shaft rotates at a slower speed than the drive shaft. For a given design of the transmission, i. H. given the dimensions of the Parts, the gear ratio is constant. By changing the ratio the dimensions, this reduction ratio can practically z. B. in one area can be changed from 1: 3 to 1: 100. Thereby are for the dimensioning of the individual Also divide the speed of the drive shaft and the size of the one being transmitted Torque is important.

Das beschriebene Getriebe läßt sich grundsätzlich auch im umgekehrten Sinne verwenden, nämlich derart, daß die Muldenscheibe als Antriebsscheibe dient. In diesem Falle ist es allerdings erforderlich, das Verhältnis der Abmessungen der Muldenscheibe einerseits und der Zwischenkörper und der Exzenterscheibe andererseits dem geänderten Zweck entsprechend zu gestalten. Insbesondere ist in diesem Falle der Durchmesser der Muldenscheibe verhältnismäßig klein zu halten, während der Kurbelhub der Zapfen, also gegebenenfalls der Durchmesser der Zwischenkörper, verhältnismäßig groß werden muß, weil sonst die Kraftübertragung zu ungünstig wird. In dieser Form eignet sich das erfindungsgemäße Getriebe insbesondere als Zwischenglied in Verbindung mit stufenlosen Getrieben. Die Exzenterscheibe 10 kann auch in Arme aufgelöst sein.The transmission described can in principle also be reversed Use senses, namely in such a way that the hollow disk as a drive disk serves. In this case, however, it is necessary to determine the ratio of the dimensions the hollow disk on the one hand and the intermediate body and the eccentric disk on the other hand to design according to the changed purpose. In particular, in this case to keep the diameter of the hollow disk relatively small during the crank stroke the pin, so possibly the diameter of the intermediate body, relatively must be large, because otherwise the power transmission is too unfavorable. In this form the transmission according to the invention is particularly suitable as an intermediate link in connection with continuously variable gears. The eccentric disk 10 can also be dissolved into arms.

Claims

Claims: 1. Eccentric gears with parallel double cranks, the intermediate bodies of which are mounted in the gear housing and which transmit the torque from the drive disc mounted rotatably and eccentrically on the drive shaft to an output disc mounted coaxially with the drive shaft, characterized in that the pins (14 ) the parallel double cranks engage in the cycloid toothing (5, 6) of the externally toothed output disk (1) firmly connected to the output shaft and that with a number n of the pins, by which 360 ° are divisible, the relative position of the pins (12, 14) the intermediate bodies (11) for each intermediate body following in the direction of rotation of the drive pulley (10) relative to the position of the pins on the preceding intermediate body by a phase angle of the same size is shifted.

2. Transmission according to claim 1, characterized in that the number the parallel double cranks (11, 12, 14) by an integer, expediently by two, smaller is than the number of teeth (5) on the output pulley (1).

3. Transmission according to claims 1 and 2, characterized in that the pins are arranged in such a way that that only a maximum of two pegs are in the deepest position in the troughs (6) are in engagement with the disc (1), while at most two pins at the same time Roll over the crown of the teeth (5).

4. Transmission according to claims 1 to 3, characterized in that the intermediate body (11) is designed as hollow rollers and are flooded with oil during operation.

5. Transmission according to claims 1 up to 4, characterized in that the distance between the driven pulley (1) and the drive pulley (10) about 1.2 times to 2 times the diameter of the intermediate body (11) is.

6. Transmission according to claims 1 to 5, characterized in that the pin (12) in the drive pulley and the drive pulley itself in the gear housing are ball bearings.

7. Transmission according to claims 1 to 6 with reversed power flow, characterized in that with a relatively small diameter of the toothed driven pulley (1) the crank stroke of the parallel double cranks (11, 12, 14) is greatly increased. Documents considered: German Patent No. 43 587; Austrian Patent Nos. 108 324, 118 116; French Patent No. 500402; British Patent No. 451 306.