DE19601103A1

DE19601103A1 - Gear train drive with trapezoidal teeth

Info

Publication number: DE19601103A1
Application number: DE19601103A
Authority: DE
Inventors: Lothar Strach
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-04-25
Filing date: 1996-01-13
Publication date: 1996-07-11
Also published as: GB2301418A; GB9605847D0; GB2301418B

Abstract

The mechanical gear train drive transmits peripheral forces by lower pairs of elements. It is formed by at least three parallel cranks as a crank journal extension or eccentric structure. Pref. there is one drive eccentric with a needle rolling bearing in a hollow wheel discs. The two blind crank eccentrics have the same eccentricity as the drive eccentric and the same needle rolling bearing in the hollow wheel disc. The bearings have however, an inner bore for retaining a needle ring as a bearing on s hardened pin as an axis. The blind crank and drive eccentrics are provided with surface hardening.

Description

Die bereits beschriebene Erfindung stellt ein Zahnrad-Getriebe dar mit trapez-förmigen Zähnen in niederer Elementenpaarung, realisierbar durch die Kinematik eines Kreis-Schub-Getriebes mit mindestens drei Parallel-Kurbeln und maximal zwei Zahnrädern in der Paarung als Hohl- und Außenstirnrad.The invention already described represents a gear transmission with trapezoidal teeth in a low pair of elements, can be realized due to the kinematics of a circular-thrust gear with at least three Parallel cranks and a maximum of two gears in the pair as hollow and external spur gear.

Beim Zusammenwirken der Getriebeelemente "Kurbeln" und "Zahnräder" von Antrieb bis Abtrieb soll der Kraftfluß in direkter Linie wirken, d. h. ohne Umlenkungen und ohne Biegemomente auf Wellen oder Achsen.When the gear elements "cranks" and "gears" from Drive to output should act in a direct line of force, d. H. without deflections and without bending moments on shafts or axes.

Bei Getrieben bekannter Bauart treten Biegemomente auf, so in der Schnecke von Schneckentrieben, bei einfachen Stirnradgetrieben infolge der Umfangskraft in den zugehörigen Achsen oder Wellen der Zahnräder, Biegemomente mit Hebelwirkung in den Lagern treten auf bei Kegelstirn radgetrieben, auch bei Planetengetrieben treten Biegemomente auf durch Umfangskräfte auf den Lagerzapfen der Planetenlager verschiedenster Bauart. Auch bei Exzentergetrieben aus zwei Hohl- und zwei Außenstirn rädern wirken aus den Zahnkräften Kippmomente auf den Antriebsexzenter oder die Stegachse und sind im VDI-Bericht Nr. 374 untersucht worden in bezug auf eine Selbsthemmungsfähigkeit.Bending moments occur in gearboxes of known design, as in the Worm of worm gears, as a result of simple spur gears the circumferential force in the associated axes or shafts of the gear wheels, Bending moments with leverage in the bearings occur at the front of the cone wheel-driven, even with planetary gears, bending moments occur Circumferential forces on the journals of the planetary bearings of various kinds Design type. Also with eccentric gears made of two hollow and two outer faces Wheels cause tilting moments from the tooth forces on the drive eccentric or the web axis and have been examined in VDI report No. 374 in in relation to self-locking ability.

Bei Parallel-Kurbelgetrieben sind Lösungen bekannt mit ein- oder beid seitig gelagerten Kurbeln und daraus folgt ebenfalls ein Biegemoment der angetriebenen oder mitlaufenden Kurbel auf das ein- oder beidseitige Lager.In parallel crank mechanisms, solutions with one or both are known side-mounted cranks and this also results in a bending moment the driven or rotating crank on one or both sides Camp.

Bei Kreis-Schub-Getrieben oder Planetengetrieben mit nur zwei Zahnrädern mit trapezförmigen Zähnen nach der Patentanmeldung P 195 15 146 wird eine Exzenterwelle als Kurbelzapfenerweiterung von einem Elektromotor angetrieben und mittels zwei weiterer Blindkurbeln wird ein Kreis-Schub erzeugt.For circular thrust gearboxes or planetary gearboxes with only two gear wheels with trapezoidal teeth according to patent application P 195 15 146 an eccentric shaft as a crank pin extension from an electric motor driven and by means of two further blind cranks a circular thrust generated.

Diese Blindkurbeln sind ebenfalls Exzenter mit einer Mittenbohrung zur Aufnahme eines Nadelkranzes, welcher sich auf einem dazu gehörendem Bolzen als Achse abwälzt.These blind cranks are also eccentric with a center bore Inclusion of a needle ring, which is on a corresponding one Rolls the bolt as an axis.

Antriebsexzenter und Blindkurbel-Exzenter sind gehärtet und tragen eben falls Nadelkränze, welche sich in den gehärteten Bohrungen des Hohlrad körpers abwälzen. Drive eccentric and blind crank eccentric are hardened and support if needle rings, which are in the hardened holes of the ring gear roll off the body.

Infolge der geometrischen Lage von Antriebs-Exzenter und den beiden Blindkurbel-Exzentern auf den Ecken eines spitzwinkligen Dreiecks, dessen Seiten geringfügig ungleich sein dürfen in der Länge, wird vom Antriebs-Exzenter ausgehend zusammen mit den beiden passiven Blindkurbel-Exzentern ein Zwanglauf auf eine irgendwie gestaltete Scheibe ausgeübt und diese in eine kreisschiebende Drehung versetzt.Due to the geometrical position of the drive eccentric and the two Blind crank eccentrics on the corners of an acute-angled triangle, the sides of which may be slightly unequal in length starting from the drive eccentric together with the two passive ones Blind crank eccentrics a forced run on a somehow designed Disc exercised and this rotated in a circular manner.

Diese Scheibe ist mit einer Innenverzahnung mit trapezförmigen Zähnen versehen und stellt somit das antreibende Hohlrad dar.This disc is with an internal toothing with trapezoidal Provide teeth and thus represents the driving ring gear.

Das Hohlrad umschließt ein zentral gelagertes außen verzahntes Stirnrad, ebenfalls mit trapezförmigen und geradflankigen Zähnen mit einer geringeren Zähnezahl als das Hohlrad und aus der Zähnezahl differenz ergibt sich das Untersetzungsverhältnis, somit den Abtrieb.The ring gear encloses a centrally mounted externally toothed gear Spur gear, also with trapezoidal and straight-sided teeth with a smaller number of teeth than the ring gear and from the number of teeth difference results in the reduction ratio, thus the downforce.

Die gleichgroße Exzentrizität des Antriebs- und der beiden Blindkurbel- Exzenter wird bestimmt durch die gewählte Zähnezahldifferenz, der gewählten Zähneanzahl und damit deren Zahndicke und der jeweiligen Zahnhöhe deswegen, weil der erforderliche Kreisschub ein Eintauchen der jeweiligen Zahnflanke des Hohlrades in die Zahnlücke des Abtrieb stirnrades ermöglichen muß, anschließend eine Flächenanlage von Antrieb- und Abtriebzahn zur Übertragung der Umfangskraft, danach ein ungestörtes Trennen dieser beiden Flächen und Austauchen des Antrieb zahnes wiederum aus der Zahnlücke des Abtriebrades.The same size eccentricity of the drive and the two blind crank The eccentric is determined by the selected number of teeth, the selected number of teeth and thus their tooth thickness and the respective Tooth height is because the required circular thrust is immersion the respective tooth flank of the ring gear into the tooth space of the output spur gear must allow, then a surface area of Drive and driven tooth for transmission of the peripheral force, then one undisturbed separation of these two surfaces and replacement of the drive tooth in turn from the tooth gap of the driven wheel.

Hohlradverzahnungen mit Evolventenzahnform bewegen sich dagegen auf ihren Wälzkreisen tangierend aufeinander zu und verlassen sich eben falls tangierend mit Verlustreibung und höchsten Geschwindigkeiten an den Zahnspitzen.In contrast, ring gear teeth with involute tooth shape move their pitch circles tangent to each other and just leave if tangent with loss of friction and highest speeds at the tooth tips.

Bekannte Parallel-Kurbel-Antriebe an Elektro-Lokomotiven der Bauart E 06 hatten einen Kurbelradius von ca. 300 mm, waren einseitig gelagert und damit freitragend, eine Kurbelzapfenerweiterung wäre schon dadurch unmöglich gewesen weil dann die Konstruktion über den Durchmesser von 1600 mm der Antriebsräder gelangt wäre und auf die Schienen gestoßen. Eine Ausbildung als Zahnrad-Untersetzungsgetriebe war bei dieser Anwendung ohnehin nicht vorgesehen.Known parallel crank drives on electric locomotives of the type E 06 had a crank radius of approx. 300 mm and were supported on one side and thus self-supporting, a crank pin extension would be enough was impossible because then the construction over the diameter of 1600 mm of the drive wheels would have reached and hit the rails. An apprenticeship as a gear reducer was with her Application not provided anyway.

Die beiliegende Zeichnung zeigt nun die erfindungsgemäße Ausbildung und den Kraftfluß in direkter Linie vom Antriebsexzenter über das Nadellager bis zu den reagierenden Flanken von Hohlrad und Abtriebsrad ohne Entstehen eines Biegemomentes, denn der Körper des Hohlrades ist hochkant und mit einem großen h² sehr biegesteif. Ohne Verfälschung und Verkantungen wird die Pressung des Antriebexzenters auf das umgebende Nadellager geleitet und dann ohne Seitenmomente in der ganzen Breite auf die Kontakt- und Übertragungsflächen der trapezförmigen Zähne wirksam.The accompanying drawing now shows the training according to the invention and the power flow in a direct line from the drive eccentric via the Needle roller bearings up to the reactive flanks of the ring gear and driven gear without creating a bending moment, because the body of the ring gear is upright and with a large h² very rigid. Without adulteration and canting is the pressing of the drive eccentric on the surrounding needle bearings and then without side moments in the whole Width on the contact and transfer surfaces of the trapezoidal Teeth effective.

Auch das Abtriebsrad ist beidseitig gelagert und hat aber ebenso in der Hochkantform ein großes h² und ist damit ebenfalls sehr biegesteif.The driven gear is also supported on both sides but is also in the upright form a large h² and is therefore also very rigid.

Infolge des Zwanglaufes des Hohlrades durch Antriebs- und Blindkurbel exzenter läuft bei einer Umdrehung des Kreis-Schubes auch die Zahn belastung innerhalb der Hohlradverzahnung einmal um.As a result of the forced running of the ring gear through the drive and blind crank the tooth also runs more eccentrically with one revolution of the circle thrust load within the ring gear teeth once.

Mit der 3-fach-Lagerung des Hohlrades auf den Spitzen eines Dreiecks und der Scheibenausführung des Hohlrades findet jeder Zahndruck in der umlaufenden Belastung ein gleich großes h² als Biegesteife vor.With the triple bearing of the ring gear on the tips of a triangle and the disc design of the ring gear finds every tooth pressure in the circumferential load with an equal size h² as bending stiffness.

Getriebe mit zwei angetriebenen Exzentern und weiteren 3 Zahnrädern mit Evolventenverzahnung zur parallen Kraftübertragung benötigen somit wieder die höhere Elementenpaarung eines Liniendruckes und haben auch diese Vorteile, wie beschrieben, nicht.Gearbox with two driven eccentrics and a further 3 gear wheels with involute toothing for parallel power transmission therefore need again the higher element pairing of a line print and also have these benefits, as described, are not.

Die Scheibenausbildung des Hohlrades für eine große Biegesteife erhöht zwar die Masse, kinetisch als Drehmassenträgheitswiderstand ist sie sehr klein als GD², weil D der Durchmesser des sehr kleinen Kreis- Schubes ist, im Gegensatz zu konstant umlaufenden Scheiben bekannter Stirnradgetriebe.The disc formation of the ring gear for a large bending stiffness increased Although the mass, it is kinetic as the inertia resistance very small as GD² because D is the diameter of the very small circular In contrast to constantly rotating discs, thrust is better known Helical gear.

Anstelle der Nadellager um und in den Exzentern sind auch Gleitlager einsetzbar, wobei Gleitlager ein hohes Losbrechmoment, z. B. bei Stellgetriebes, aus dem Stillstand erfordern, andererseits aber große Getriebestöße besser überstehen, z. B. bei Schaufelradbaggern mit Stößen durch Felsgestein.Instead of the needle bearings around and in the eccentrics there are also slide bearings can be used, with plain bearings having a high breakaway torque, e.g. B. at Actuator, require from standstill, but on the other hand large Withstand gear shocks better, e.g. B. with bucket wheel excavators Bumps through rock.

Claims

1. Mechanical gear transmission for the transmission of circumferential forces by means of lower pairing of elements, characterized in that a transmission is formed from at least 3 parallel cranks as a crank pin extension or eccentric training.

2. Transmission according to claim 1, characterized in that an eccentric is the drive eccentric with a needle roller and roller bearing in the ring gear disc and the two Blind crank eccentrics that have the same eccentricity as the Drive eccentric and the same needle roller bearing in the Have ring gear disc, but they have an inner bore for further inclusion of a needle bearing as a roller bearing on a hardened bolts as an axis, drive eccentric and blind crank eccentric wear a surface hardening.

3. Transmission according to claim 1, characterized in that the ring gear is designed as a disc is that the tooth pressure on the ring gear teeth at the rotating Load of the ring gear disc has the same stiffness in every direction finds.

4. Transmission according to claim 2, characterized in that, instead of the roller bearings, plain bearing bushes be used.

5. Transmission according to claim 4, characterized in that starting in the load chain with drive eccentric - ring gear disc - driven gear - blind crank eccentric - Tragbolzen a change takes place between steel and Bearing metals (such as bronzes) for a direct plain bearing without Bearing bushes.