DE9302373U1

DE9302373U1 - Gear arrangement

Info

Publication number: DE9302373U1
Application number: DE9302373U
Authority: DE
Original assignee: Planetroll Antriebe GmbH
Current assignee: Planetroll GmbH and Co KG
Priority date: 1993-02-18
Filing date: 1993-02-18
Publication date: 1993-05-19
Anticipated expiration: 2003-02-19

Description

G 2581-00104/SÜG 2581-00104/SÜ

BeschreibungDescription

Die Neuerung bezieht sich auf eine Getriebeanordnung der im Oberbegriff von Anspruch 1 erläuterten Art.The innovation relates to a transmission arrangement of the type explained in the preamble of claim 1.

Eine derartige Getriebeanordnung ist aus der DE-OS 37 06 716 bekannt. Die bekannte Getriebeanordnung enthält ein Reibungsgetriebe und ein Planetengetriebe allgemeiner Bauart, wobei das Antriebsbauteil das Reibungsgetriebe in einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem außenverzahnten Stirnrad und in einem zweiten Ausführungsbeispiel mit dem Hohlrad verbindet. Im ersten Ausführungsbeispiel ist weiterhin die Antriebswelle mit dem Planetenradträger und die Abtriebswelle mit dem Hohlrad verbunden, während im zweiten Ausführungsbeispiel die Antriebswelle das Sonnenrad beaufschlagt und die Abtriebswelle mit dem Planetenradträger verbunden ist. Die bekannte Getriebeanordnung hat sich zwar recht gut bewährt, es besteht jedoch der Nachteil, daß der Stellbereich dieser Getriebeanordnung für viele Einsatzfälle, insbesondere im Druckmaschinenbau, noch zu groß ist, da mit diesen Planetengetrieben im allgemeinen nur Untersetzungen bis maximal i=5 zu erreichen sind.Such a gear arrangement is known from DE-OS 37 06 716. The known gear arrangement contains a friction gear and a planetary gear of general design, whereby the drive component connects the friction gear in a first embodiment to an externally toothed spur gear and in a second embodiment to the ring gear. In the first embodiment, the drive shaft is also connected to the planet gear carrier and the output shaft to the ring gear, while in the second embodiment the drive shaft acts on the sun gear and the output shaft is connected to the planet gear carrier. The known gear arrangement has proven to be very effective, but there is the disadvantage that the adjustment range of this gear arrangement is still too large for many applications, especially in printing machine construction, since these planetary gears generally only achieve reductions of up to a maximum of i=5.

Der Neuerung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Getriebeanordnung mit einem verbesserten Stellbereich vorzusehen.The innovation is therefore based on the task of providing a gear arrangement with an improved adjustment range.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The problem is solved by the characterizing features of claim 1.

Zwar sind die zur neuerungsgemäßen Getriebeanordnung verbundenen Getriebe einzeln für sich bekannt, das Reibungsgetriebe beispielsweise aus der DE-OS 37 06 oder der DE-PS 26 58 791 und das Planetengetriebe beispielsweise aus der DE-PS 37 38 521, durch die neuerungsgemäße Kombination dieser Getriebe und die Verbindung des Antriebsbauteils vom Reibungsgetriebe mit der Stützeinrichtung des Planetengetriebes wird jedoch eine Getriebeanordnung geschaffen, die einen wesentlich verbesserten Stellbereich aufweist. Die neuerungsgemäße Getriebeanordnung läßt Untersetzungen zwischen i=20 und i=300 in einer einzigen Stufe zu. Die neuerungsgemäße Getriebeanordnung kann ohne Zusatzaufwand in fast spielfreier Ausführung gefertigt werden, was beim Antrieb von größeren Schwungmassen sehr vorteilhaft ist. Der im Vergleich zur bekannten Getriebeanordnung sehr niedrige Geräuschpegel ist ein weiterer Vorteil.Although the gears connected to the new gear arrangement are individually known, the friction gear for example from DE-OS 37 06 or DE-PS 26 58 791 and the planetary gear for example from DE-PS 37 38 521, the new combination of these gears and the connection of the drive component of the friction gear with the support device of the planetary gear creates a gear arrangement that has a significantly improved adjustment range. The new gear arrangement allows reductions between i=20 and i=300 in a single stage. The new gear arrangement can be manufactured in a version with almost no play without additional effort, which is very advantageous when driving larger flywheel masses. The very low noise level compared to the known gear arrangement is a further advantage.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Neuerung sind den Unteransprüchen 2 bis 11 zu entnehmen, wobei die in Anspruch 2 beschriebene Verbindung der Antriebswelle mit dem Stirnrad besonders zweckmäßig ist, wobei dadurch auch ein weiteres Antriebsbauteil und ein Anpreßring des Reibungsgetriebes mit dem Stirnrad verbunden wird.Advantageous further developments of the innovation can be found in subclaims 2 to 11, whereby the connection of the drive shaft to the spur gear described in claim 2 is particularly expedient, whereby a further drive component and a pressure ring of the friction gear are thereby also connected to the spur gear.

Ausführungsbeispiele der Neuerung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Examples of the innovation are explained in more detail below using the drawings. They show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der neuerungsgemäßen Getr iebeanordnung,Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment of the transmission arrangement according to the invention,

Fig. 2 einen Teil-Axialschnitt durchFig. 2 a partial axial section through

die Getriebeanordnung nach Fig. 1,the gear arrangement according to Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt III-III aus Fig. 2, undFig. 3 shows section III-III from Fig. 2, and

Fig. 4 eine schmetaische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der neuerungsgemäßen Getriebeanordnung.Fig. 4 is a schematic representation of another embodiment of the gear arrangement according to the invention.

Aus Fig. 1 ist in schematischer Darstellung eine Getriebeanordnung 1 ersichtlich, die ein in einem gemeinsamen Gehäuse 2 untergebrachtes, stufenlos einstellbares Reibungsgetriebe 3 und ein modifiziertes Planetengetriebe 4 umfaßt. An einer Seite des Gehäuses tritt eine Antriebswelle 5 in das Gehäuse 2 ein. Eine Abtriebswelle 6 verläßt das Gehäuse 2 an der gegenüberliegenden Seite, wobei Antriebs- und Abtriebswellen 5, 6 koaxial zueinander angeordnet sind.Fig. 1 shows a schematic representation of a gear arrangement 1 which comprises a continuously adjustable friction gear 3 housed in a common housing 2 and a modified planetary gear 4. A drive shaft 5 enters the housing 2 on one side of the housing. An output shaft 6 leaves the housing 2 on the opposite side, with the drive and output shafts 5, 6 being arranged coaxially to one another.

Das stufenlos einstellbare Reibungsgetriebe 3 enthält, wie auch Fig. 2 zeigt, eine Mehrzahl koaxial um die Antriebswelle 5 verteilt und radial zu ihr beabstandet angeordneter KugelwäIzkörper 7, die in einem Käfig 7a derart gelagert sind, daß sie sich in Radialrichtung bewegen können. An den Kugelwälzkörpern 7 greift ein erstes Antriebsbauteil 8, das drehfest mit der Antriebswelle 5 verbunden ist, ein in Axialrichtung verschiebbarer Verstellring 9, der im Gehäuse 2 gelagert ist, ein diametral zum Verstellring 9 angeordneter Anpreßring 10, der drehfest aber axial verschiebbar mit der Antriebswelle 5 verbunden ist, und ein diametral zum ersten Antriebsbauteil 8 angeordnetes, zweites Antriebsbauteil 11 an, das über ein Kugellager 11aThe continuously adjustable friction gear 3 contains, as Fig. 2 also shows, a plurality of ball rolling elements 7 distributed coaxially around the drive shaft 5 and arranged at a radial distance from it, which are mounted in a cage 7a in such a way that they can move in the radial direction. The ball rolling elements 7 are acted upon by a first drive component 8, which is connected to the drive shaft 5 in a rotationally fixed manner, an adjusting ring 9 which can be displaced in the axial direction and which is mounted in the housing 2, a pressure ring 10 arranged diametrically to the adjusting ring 9, which is connected to the drive shaft 5 in a rotationally fixed manner but can be displaced axially, and a second drive component 11 arranged diametrically to the first drive component 8, which is connected via a ball bearing 11a

drehbar im Gehäuse 2 gelagert ist. Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, liegt der Verstellring 9 über eine Rampenfläche am Kugelwälzkörper 7 an und ist über eine Verstelleinrichtung 12 in Axialrichtung beweglich. Der Anpreßring 10 wird durch ein Federpaket 13 oder eine mechanische Anpreßvorrichtung in Richtung auf die Kugelwälzkörper 7 vorgespannt.is rotatably mounted in the housing 2. As shown in particular in Fig. 2, the adjusting ring 9 rests on the ball rolling element 7 via a ramp surface and is movable in the axial direction via an adjusting device 12. The pressure ring 10 is preloaded in the direction of the ball rolling elements 7 by a spring assembly 13 or a mechanical pressure device.

Das zweite Antriebsbauteil 11 sitzt auf einer HohlwelleThe second drive component 11 sits on a hollow shaft

14, in deren Innerem die Antriebswelle 5 weitergeführt wird.14, inside which the drive shaft 5 is continued.

Wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich, weist das Planetengetriebe 4 ein äußeres, innenverzahntes HohlradAs can be seen from Fig. 1 to 3, the planetary gear 4 has an external, internally toothed ring gear

15, das mit der Abtriebswelle 6 verbunden ist, und ein mit der Antriebswelle 5 verbundenes, inneres, außenverzahntes Stirnrad 16 auf, das als Planetenträger wirkt. Zwischen der Innenverzahnung 15a des Hohlrades 15 und der Außenverzahnung 16a des Stirnrades 16 ist ein Spalt vorgesehen, in dem ein flexibler Ring 17 angeordnet ist, der eine Außenverzahnung 17a und eine Innenverzahnung 17b aufweist, wobei die Innenverzahnung 17b eine gegenüber der Außenverzahnung 17a verringerte oder die gleiche Anzahl Zähne aufweist. Der Spalt zwischen Hohlrad 15 und Stirnrad 16 ist so breit, daß die Außenverzahnung 17a des Ringes 17 nicht in Eingriff mit der Innenverzahnung 15a des Hohlrades 15 steht, wenn die Innenverzahnung 17b des Ringes 17 in Maximaleingriff mit der Außenverzahnung 16a des Stirnrades 16 steht, wie dies durch die Eingriffszone A in Fig. 3 angedeutet ist.15, which is connected to the output shaft 6, and an inner, externally toothed spur gear 16 connected to the drive shaft 5, which acts as a planet carrier. Between the inner toothing 15a of the ring gear 15 and the external toothing 16a of the spur gear 16, a gap is provided in which a flexible ring 17 is arranged, which has an external toothing 17a and an inner toothing 17b, wherein the inner toothing 17b has a reduced number of teeth compared to the external toothing 17a or the same number of teeth. The gap between the ring gear 15 and the spur gear 16 is so wide that the external toothing 17a of the ring 17 is not in engagement with the internal toothing 15a of the ring gear 15 when the internal toothing 17b of the ring 17 is in maximum engagement with the external toothing 16a of the spur gear 16, as is indicated by the engagement zone A in Fig. 3.

Das Hohlrad 15 und der flexible Ring 17 sind in Axialrichtung so breit, daß im Inneren des Rings 17 neben dem Stirnrad 16 eine als Sonnenrad wirkende Stützeinrichtung 18 für den flexiblen Ring 17The ring gear 15 and the flexible ring 17 are so wide in the axial direction that inside the ring 17 next to the spur gear 16 there is a support device 18 acting as a sun gear for the flexible ring 17

untergebracht werden kann. Die Stützeinrichtung 18 befindet sich auf der antriebsseitigen Seite des Planetengetriebes 4 und enthält einen Exzenter 19, der drehfest über die Hohlwelle 14 mit dem zweiten Antriebselement 11 verbunden ist. Der Exzenter 19 enthält eine erste und eine zweite Exzenterscheibe 19a, 19b, die in Axialrichtung hintereinander auf der Hohlwelle 14 aufgekeilt sind. Dabei ist die Exzentrizität der zweiten Exzenterscheibe 19b um 180° gegenüber der maximalen Exzentrizität der ersten Exzenterscheibe 19a versetzt. Jede Exzenterscheibe 19a, 19b stützt über ein Kugellager 20a, 20b und einen Zusatzring 21a, 21b die Innenseite des flexiblen Ringes 17 an einander diametral gegenüberliegenden Stellen nach außen ab, so daß der flexible Ring eine ovale Form annimmt, wobei er an zwei diametral gegenüberliegenden, gestützten Eingriffszonen A (Fig. 3) mit seiner Außenverzahlung 17a in Maximaleingriff mit der Innenverzahnung 15a des Hohlrades 15 und in dazwischenliegenden Bereichen über jeweils zwei sich diametral gegenüberliegende, gestützte Eingriffszonen B mit seiner Innenverzahnung 17b in Maximaleingriff mit der Außenverzahnung 16a des Stirnrades 16 steht.can be accommodated. The support device 18 is located on the drive side of the planetary gear 4 and contains an eccentric 19, which is connected in a rotationally fixed manner to the second drive element 11 via the hollow shaft 14. The eccentric 19 contains a first and a second eccentric disk 19a, 19b, which are wedged one behind the other in the axial direction on the hollow shaft 14. The eccentricity of the second eccentric disk 19b is offset by 180° compared to the maximum eccentricity of the first eccentric disk 19a. Each eccentric disk 19a, 19b supports the inside of the flexible ring 17 at diametrically opposite points via a ball bearing 20a, 20b and an additional ring 21a, 21b, so that the flexible ring assumes an oval shape, with its external gear 17a in maximum engagement with the internal toothing 15a of the ring gear 15 at two diametrically opposite, supported engagement zones A (Fig. 3) and in the areas in between, via two diametrically opposite, supported engagement zones B, its internal gear 17b in maximum engagement with the external toothing 16a of the spur gear 16.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer neuerungsgemäßen Getriebeanordnung 100, die in wesentlichen Teilen der Getriebeanordnung 1 entspricht, wobei gleiche bzw. vergleichbare Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht nochmals erläutert sind. Die Getriebeanordnung 100 unterscheidet sich von der Getriebeanordnung 1 durch eine abweichende Stut&zgr;einrichtung, die einen Exzenter in Form einer einzigen, elliptischen Exzenterscheibe 119 aufweist. Die Exzenterscheibe 119 stützt über ein nicht gezeichnetes Wälzlager den flexiblen Ring 17 derart ab, daß dieserFig. 4 shows a further embodiment of a gear arrangement 100 according to the innovation, which corresponds in essential parts to the gear arrangement 1, whereby identical or comparable components are identified with the same reference numerals and are not explained again. The gear arrangement 100 differs from the gear arrangement 1 by a different support device, which has an eccentric in the form of a single, elliptical eccentric disk 119. The eccentric disk 119 supports the flexible ring 17 via a rolling bearing (not shown) in such a way that this

sich elliptisch verformt und je zwei Eingriffszonen entstehen, wobei jedoch nur jeweils eine abgestützt ist, und zwar eine einzige gestützte Eingriffszone im Bereich des größten Durchmessers des Exzenters 119 um die Antriebswelle 5, wo die Außenverzahnung 17a des Ringes 17 in Maximaleingriff mit der Innenverzahnung 15a der Hohlwelle 15 steht und eine zur Eingriffszone A um 90° versetzte Eingriffszone, wo der Maximaleingriff der Innenverzahnung 17b des flexiblen Ringes mit der Außenverzahnung 16a des Stirnrades 16 stattfindet. Mit dem in Fig. 4 gezeigten Exzenter 119 hat der Ring somit lediglich zwei erzwungen Eingriffszonen, eine mit dem Hohlrad 15 und eine mit dem Stirnrad 16.is deformed elliptically and two engagement zones are created, although only one is supported at a time, namely a single supported engagement zone in the area of the largest diameter of the eccentric 119 around the drive shaft 5, where the external toothing 17a of the ring 17 is in maximum engagement with the internal toothing 15a of the hollow shaft 15 and an engagement zone offset by 90° from the engagement zone A, where the maximum engagement of the internal toothing 17b of the flexible ring with the external toothing 16a of the spur gear 16 takes place. With the eccentric 119 shown in Fig. 4, the ring therefore has only two forced engagement zones, one with the hollow gear 15 and one with the spur gear 16.

Bei Betrieb der Getriebeanordnungen 1 und 100 wird das Stirnrad 16 von der Antriebswelle 5 direkt angetrieben. Von der Antriebswelle 5 wird weiterhin das erste Antriebsbauteil 8 sowie der Anpreßring 10 angetrieben, die über Reibteller die Drehbewegung auf die Kugelwälzkörper übertragen. Die Einstellung des Getriebes erfolgt über eine Axialverschiebung des Verstellringes 9, wobei sich die Lage der Kontaktpunkte der Kugelwälzkörper 7 mit den Reibtellern der Antriebsbauteile 8 bzw. 10, und somit die Umdrehungszahlen des zweiten Antriebsbauteiles 11 ändert. Diese Änderung wird auf den als Sonnenrad wirkenden Exzenter 19, 119 übertragen und bewirkt eine Verschiebung der Eingriffszonen des flexiblen Rings 17, wodurch sich eine Änderung der Abtriebsdrehzahlen an der Abtriebswelle 6 ergibt. Mit den neuerungsgemäßen Getriebeanordnungen kann beispielsweise bei einem Untersetzungsverhältnis von i=33, das sich besonders für Druckmaschinen eignet, ein Stellbereich von R=I,011 erreicht werden, d.h. bei einer Antriebsdrehzahl von 1000 l/min wäre die Antriebsdrehzahl zwischen 972 undWhen the gear arrangements 1 and 100 are in operation, the spur gear 16 is driven directly by the drive shaft 5. The first drive component 8 and the pressure ring 10 are also driven by the drive shaft 5, which transmit the rotary motion to the ball rollers via friction plates. The gear is adjusted by axially shifting the adjusting ring 9, whereby the position of the contact points of the ball rollers 7 with the friction plates of the drive components 8 and 10, and thus the number of revolutions of the second drive component 11, changes. This change is transferred to the eccentric 19, 119 acting as a sun gear and causes a shift in the engagement zones of the flexible ring 17, which results in a change in the output speeds on the output shaft 6. With the new gear arrangements, for example, with a reduction ratio of i=33, which is particularly suitable for printing machines, a setting range of R=I.011 can be achieved, i.e. with a drive speed of 1000 l/min, the drive speed would be between 972 and

981 l/min stufenlos einstellbar.981 l/min continuously adjustable.

In Abwandlung der beschriebenen und gezeichneten Ausführungsbeispiele kann beispielsweise der Exzenter als Nockenscheibe mit wenigstens zwei sich diametral gegenüberliegenden Nocken ausgebildet sein, was zu jeweils zwei Eingriffszonen mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad führt. Die neuerungsgemäße Getriebeanordnung kann weiterhin für Untersetzungen zwischen i=20 und i=300 ausgebildet sein. Um Gleitreibungsverluste bei einem Exzenter aus einer einfachen elliptischen Scheibe zu vermeiden, könnte ein sogenanntes Dünnringlager auf die elliptische Scheibe aufgesetzt werden. Dadurch würde der Innenring des Dünnringlagers elliptisch verformt und über den Kugelkranz dem Außenring eine umlaufende elliptische Verformung aufgezwungen. Diese Lösung ist insbesondere für mäßig beanspruchte Getriebeanordnungen einzusetzen, weil bei stark beanspruchten Lagern mit Sicherheit die Ermüdungslaufzeit des Rillenkugellagers zu wünschen übrig ließe. Es ist weiterhin möglich, den Außenring eines auf der Exzenterscheibe angeordneten Wälzlagers ohne Zwischenring direkt am flexiblen Ring abzustützen.In a modification of the described and illustrated embodiments, the eccentric can, for example, be designed as a cam disk with at least two diametrically opposed cams, which leads to two engagement zones with the ring gear and the sun gear. The gear arrangement according to the innovation can also be designed for reductions between i=20 and i=300. In order to avoid sliding friction losses in an eccentric made of a simple elliptical disk, a so-called thin-ring bearing could be placed on the elliptical disk. This would deform the inner ring of the thin-ring bearing elliptically and force a circumferential elliptical deformation onto the outer ring via the ball ring. This solution is to be used in particular for gear arrangements subject to moderate stress, because with heavily stressed bearings the fatigue life of the deep groove ball bearing would certainly leave something to be desired. It is also possible to support the outer ring of a rolling bearing arranged on the eccentric disc directly on the flexible ring without an intermediate ring.

Claims

Protection claims

1. Gear arrangement with a continuously adjustable friction gear connected to a drive shaft and a planetary gear connected to the drive and an output shaft with an externally toothed spur gear, planetary gear and internally toothed ring gear, the friction gear being connected via a drive component to a component of the planetary gear not connected to the drive or output shaft, characterized in that the planetary gear of the planetary gear (4) is designed as a radially flexible, internally and externally toothed ring (17) and is connected to the ring gear (15) and the spur gear (16) via respectively locally limited engagement zones (A,

B) is in transmission engagement, wherein the engagement zones (A, B) can be changed via a rotatable support device (18, 118) engaging the ring (17), and that the support device (18, 118) is operatively connected to the drive component (11).

2. Gear arrangement according to claim 1, characterized in that the drive shaft (5) is connected to the spur gear (16) and the output shaft (6) is connected to the ring gear (15).

3. Gear arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the support device (18, 118) has at least one eccentric (19, 119) rotatable by the drive component (11).

4. Gear arrangement according to claim 3, characterized in that the eccentric (119) is designed as an elliptical disk.

5. Gear arrangement according to claim 3, characterized in that the support device (18) has two eccentric disks (19a, 19b) offset from one another by 180° with respect to their eccentricity and arranged axially one behind the other.

6. Gear arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the support device (18, 118) is arranged on the drive side and in the axial direction next to the spur gear (16).

7. Gear arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the support device (18, 118) is arranged in the interior of the ring (17).

8. Gear arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the friction gear (3) has ball rolling elements (7).

9. Gear arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the drive shaft (5) and the output shaft (6) are arranged coaxially to one another.

10. Gear arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized by a reduction ratio of i=33 and an adjustment range of R=I,011.

11. Gear arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized in that the external and internal teeth (17a, 17b) of the ring (17) have the same or different numbers of teeth.