DE2130694A1

DE2130694A1 - Hoist with an irreversible planetary reduction gear

Info

Publication number: DE2130694A1
Application number: DE19712130694
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Dr-Ing Cargnelutti
Original assignee: CARGNELUTTI GIUSEPPE DR ING
Current assignee: CARGNELUTTI GIUSEPPE DR ING
Priority date: 1970-06-24
Filing date: 1971-06-21
Publication date: 1971-12-30

Description

Hebezeug mit einem irreversibelen Planetenuntersetzungsgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein Hebezeug mit eingebautem irreversibelem Planetenuntersetzungsgetriebe.Hoist with an irreversible planetary reduction gear Die The invention relates to a hoist with a built-in irreversible planetary reduction gear.

Bei bekannten Hebezeugen, welche mit irreversibelen Planetenuntersetzungsgekrieben arbeiten, hat es sich als besonders nachteilig und unpraktisch erwiesen, daß die Irreversibilität des Planetengetriebes sich ausschließlich auf eine Reibungswirkung stützt, welche bei derartigen bekannten Planetengetrieben dadurch erreicht wird, daß die Eingriffsgerade der von den Zahnrädern zu übertragenden Kräfte in einem bestimmten Raumwinkel des Reibungskegels bezüglich ihrer theoretischen Eingriffsgerade gelegt wird. Es folgt daraus, daß die Irreversibilität vor allem nur mit großen Untersetzungsverhältnissen mbglich ist und zwar im allgemeinen größer als 1:30 Eine zweite, nachteilige Folge dieser bekannten Vorrichtungen mit einer ausschließlich auf Reibungswirkung beruhenden Irreversibilität besteht darin, daß die bei der sperrenden Reibung frei werdende Energie in Wärme umgesetzt wird, womit einerseits die gesamte Vorrichtung unverhältnismäßig stark erwärmt und andererseits ein erhöhter Schmiermittelverbrauch, sowie ein Ansteigen des Verschleißes sämtlicher mechanischer Organe verursacht wird.In known hoists, which are written with irreversible planetary reduction work, it has proven particularly disadvantageous and impractical that the The irreversibility of the planetary gear is solely due to a frictional effect based, which is achieved in such known planetary gears, that the line of mesh of the forces to be transmitted by the gears in one certain solid angle of the friction cone with respect to its theoretical line of engagement is placed. It follows from this that the irreversibility is mainly only with large Reduction ratios is possible, generally greater than 1:30 one second, disadvantageous consequence of these known devices with an exclusively Irreversibility based on frictional effects consists in the fact that in the case of the blocking Friction released energy is converted into heat, with which on the one hand the entire Device heated up disproportionately and, on the other hand, increased lubricant consumption, as well as an increase in the wear and tear of all mechanical organs is caused.

Es ist eher die Aufgabe der Erfindung unter Vermeidung der Nachteile des Bekannten ein mit einem Planetuntersetzungsgetriebe versehenes Hebezeug zu schaffen, bei welchem die Irreversibilität ohne merkliche Beeinflussung des mechanischen Wirkungsgrads erreicht wird, insbesondere auch in der gesteuerten Rückbewegungsphase des Hebezeugs.Rather, it is the object of the invention while avoiding the disadvantages of the acquaintance to create a hoist provided with a planetary reduction gear, at which the irreversibility without noticeably affecting the mechanical efficiency is achieved, especially in the controlled return movement phase of the hoist.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in einem konstruktiv besonders einfachen Aufbau bei gleichzeitiger Gewährleistung einer hohen Steifigkeit und Festigkeit, um eine funktionell zuverlässige Parallelität der sich in Eingriff befindlichen Räderpaare sowie ihren korrekten verschleiE-freien Eingriff zu erzielen.Another purpose of the invention consists in a structurally special one simple construction while guaranteeing high rigidity and strength, a functionally reliable parallelism of those in engagement To achieve pairs of wheels and their correct wear-free engagement.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Verwirklichung eines Planetuntersetzungsgetriebes, an welches ein Motor beidseitig anbringbar ist und welches zudem noch in verschiedenen Gängen betrieben werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei Hebezeugen der eingangs beschriebenen Art erfindungsgem§ß darin, daß in einer Seiltrommel zwei nebeneinander liegende Zahnkränze angeordnet sind, wobei der eine Zahmkranz fest mit der Seiltrommel verbunden ist und der zweite Zahkranz relativ zur Seiltrommel drehbar ist, daß ein Sonnenrad vorgesehen ist, welches über mindestens ein Planetenrad mit beiden Zahnkränzen verbunden ist, daß das Planetenrad mit einer entsprechenden Verzahnung gleichzeitig in die Verzahnung beider Zahnkränze eingreift, welche mit Jeweils unterschiedlicher Zähnezahl und damit auch Teilkreisen unterschiedlichen Teilkreidurchmessers versehen sind, daß die jeweils unterschiedlichen Eingriffswinkel der entsprechenden Zahnkränze derart ausgewählt sind, daß die Tangentialkomponenten der Zugkraft wesentlich ausgeglichen werden, so daß die Richtung der resultierenden Kraft der wischen den Zähnen des Planetenrads und den Zähnen der Zahnkränze ausgetauschten Kräfte in jedem Eingriffszeitpunkt durch das Rotationszentrum des Planetenrads verläuft.Another purpose of the invention is to achieve a Planetary reduction gear to which a motor can be attached on both sides and which can also be operated in different aisles. The solution to this In the case of hoists of the type described at the outset, according to the invention, the task is to that two sprockets lying next to each other are arranged in a cable drum, wherein the one toothed ring is firmly connected to the cable drum and the second toothed ring is rotatable relative to the cable drum that a sun gear is provided which over at least one planet gear is connected to both ring gears that the planet gear with a corresponding toothing at the same time in the toothing of both sprockets intervenes, each with a different number of teeth and thus also pitch circles different pitch circle diameter are provided that each different Pressure angles of the corresponding ring gears are selected such that the tangential components the tensile force can be significantly offset, so that the direction of the resulting Force of wiping the teeth of the planetary gear and the teeth of the ring gears are exchanged Forces runs through the center of rotation of the planetary gear at each point of engagement.

Bei der erfindungsgemäten Vorrichtung können verschiedenartige Antriebsmotoren insbesondere Elektromotoren und Wasserkraftmaschinen Verwendung finden, ohne daß Bremsen, wie z.B. Magnetbremsen oder mechanische Sperrvorrichtungen u. dgl. erforderlich sind.In the device according to the invention, different types of drive motors can be used in particular electric motors and water power machines are used without Brakes such as magnetic brakes or mechanical locking devices and the like are required are.

Weitere Eigenschaften und Vorteile gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor. Es zeigen: Fig. 1 einen axialen Teilschnitt durch ein Hebezeug mit einem Planetuntersetzungsgetriebe mit den Merkmalen der Erfindung; Fig. 2 eine Ansicht eines Schnitts längs der Linie II-II in Fig. 1 in größerem Maßstab mit einer schematischen Darstellung der Kraftübertragungsverhältnisse; Fig. 3 eine Ansicht eines Schnitts längs der Linie III-III in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab ebenfalls mit einer schematischen Darstellung der Kraftübertragungsverhaltnisse; Fig. 4 eine schematische Darstellung des mechanischen Aufbaus einer Aus führungs form des Hebezeuges gemäß Fig. 1 und Fig. 5 ein der Fig. 4 ähnliches Schema einer abgewandelten Ausführungsform des Hebezeuges gemäß Fig. 1.Additional features and advantages are detailed from the following Description of an embodiment of the invention. They show: FIG. 1 an axial partial section through a hoist with a planetary reduction gear with the features of the invention; Figure 2 is a view of a section along the line II-II in FIG. 1 on a larger scale with a schematic representation of the power transmission ratios; 3 shows a view of a section along the line III-III in FIG. 1 on an enlarged scale Scale also with a schematic representation of the power transmission conditions; Fig. 4 is a schematic representation of the mechanical structure of an imple mentation shape of the hoist according to FIG. 1 and FIG. 5 is a diagram similar to that of FIG. 4 modified embodiment of the hoist according to FIG. 1.

Ein Hebezeug weist gemäß Fig. 1 eine Seiltrommel 1 auf welche aus einem Hohlzylinder und zwei stirnseitig auf diesen aufgesetzten scheibenförmigen Seitenplatten la, 1b besteht, und über Lageranordnungen 2, 3 drehbar in einem Stützgerüst gelagert ist. Dieses Stützgerüst besteht aus seitlichen Rahmenteilen 4, 5 die über Distanzrohre 6 fest miteinander verbunden sind. Auf den einzelnen Distanzrohren 6 sind Seilleitwalzen 7 drehbar gelagert. According to FIG. 1, a hoist has a cable drum 1 on which a hollow cylinder and two disc-shaped cylinders placed on the end face Side plates la, 1b consists, and via bearing arrangements 2, 3 rotatable in a support frame is stored. This support frame consists of side frame parts 4, 5 over Spacer tubes 6 are firmly connected to one another. On the individual spacer tubes 6 cable guide rollers 7 are rotatably mounted.

In die Seiltrommel 1 ist ein Planetuntersetzungsgetriebe eingesetzt welches einen Zahnkranz 9 aufweist der mit der einen Seitenplatte 1a mittels Bolzen 10 fest verbunden ist.A planetary reduction gear is used in the cable drum 1 which has a ring gear 9 with the one side plate 1a by means of bolts 10 is firmly connected.

Konzentrisch zum Zahnkranz 9 ist ein zweiter Zahnkranz 11 vorgesehen, welcher durch Bolzen 12 mit einer Stützscheibe 13 verbunden ist. Diese.Stützscheibe ist durch eine Verkeilung 14 auf einer Hülse 15 befestigt, welche ihrerseits über Schrauben 16 mit dem einen feststehenden Rahmenteil 5 verbunden ist.A second ring gear 11 is provided concentrically to the ring gear 9, which is connected to a support disk 13 by bolts 12. This.support washer is fastened by a wedge 14 on a sleeve 15, which in turn over Screws 16 are connected to one fixed frame part 5.

Die Lageranordnung 3 der Trommel stützt die Hülse 15 ab in welche eine koaxial eingesetzte Hohlwelle 17 durch Lager 18 -19 drehbar gelagert ist. Die Hohlwelle 17 erstreckt sich in Richtung auf den Planetenradsatz über die Stützscheibe'13 hinaus und trägt an ihrem Ende ine Führungsscheibe 20, für die Planetenräder und wird ebenfalls durch ein in einem eigens dazu bestimmten Sitz in der Seitenplatte 1a der Trommel angeordneten Endlager 21 abgestützt. Die Führungsscheibe 20 lagert wenigstens ein mit einer einzigen geraden Verzahnung versehenes Planetenrad 22, welcheileichzeitig in beide Zahnkränze 9,11, sowie in ein Sonnenrad 23 eingreift. Dieses ist mit einer von einem Motor 24 angetriebenen Antriebswelle 23a verbunden. Um das erwünschte Untersetzungsverhältnis zu verwirklichen, besitzen die beiden Zahnkränze 9, 11 unterschiedliche Zähnezahlen,' z.B. kann der Zahnkranz 11 mit 42, und der Zahnkranz 9 mit 44 Zähnen versehen sein, um damit das Untersetzungsverhältnis 1:21 zu erreichen.The bearing arrangement 3 of the drum supports the sleeve 15 in which a coaxially inserted hollow shaft 17 is rotatably supported by bearings 18-19. the The hollow shaft 17 extends in the direction of the planetary gear set over the support disk 13 out and carries at its end ine guide washer 20, for the planet gears and is also supported by a specially designed seat in the side panel 1a of the drum arranged end bearing 21 is supported. The guide disk 20 is supported at least one planetary gear 22 provided with a single straight toothing, which at the same time engages in both ring gears 9, 11 and a sun gear 23. This is connected to a drive shaft 23a driven by a motor 24. In order to achieve the desired reduction ratio, the two have Sprockets 9, 11 different numbers of teeth, 'e.g. the sprocket 11 with 42, and the ring gear 9 may be provided with 44 teeth so as to reduce the reduction ratio 1:21 to be reached.

Damit ein korrekter Zahneingriff gewährleistet wird, weisen die zwei Zahnkränze, wie bereits vorgeschlagen, gleiche Zahnprofilierung auf, sowie Teilkreise mit unterschiedlichen Teilkreisdurcbmessern, da die Korrektur durch Verschiebung der Achsenabstände der erwähnten Teilkreise erreicht wird.To ensure correct tooth engagement, the two Gear rims, as already proposed, have the same tooth profile, as well as pitch circles with different pitch circle diameters, since the correction is made by shifting the distance between the axes of the pitch circles mentioned is achieved.

Der Erfindung gemäß wird das Planetengetriebe irreversibel gemacht, wobei der mechanische Wirkungsgrad unverändert und nahe den Werten bei einem korrekten Eingriff z.B, zwischen 0,9 und 0,95, gehalten wird. Dazu ist es erforderlich, daß verschiedene Eingriffswinkel Q1-Q2 für die Verzahnung beider Zahnkränze 9,11, angewandt werden womit die Tangentialkomponenten der Kräfte ausgeglichen werden.According to the invention, the planetary gear is made irreversible, the mechanical efficiency unchanged and close to the values with a correct one Intervention, for example, between 0.9 and 0.95, is held. For this it is necessary that different Pressure angle Q1-Q2 can be used for the toothing of both gear rims 9, 11 with which the tangential components of the forces are balanced.

Gemäß den Figuren 2 und 3 ist die Eingriffsgerade für den Zahnkranz 9 mit R1 bezeichnet. Diese verläuft durch-den Schnittpunkt X1 des vom Zentrum des Planetenrads 22 gezogenen Radius entsprechend dem Teilkre"ia i des Zahnkranzes 9 und bildet mit der Tangente, in diesem Punkt X1, einen 0 Winkel Q1, z.B. 15 . In Fig. 3 ist die Eingriffsgerade mit R2 bezeichnet, welche durch den Schnittpunkt X2 des Radius des Planetenrads mit dem Teilkreis P2 des Zahnkranzes 11 verläuft und bildet mit der Tangente, im Punkt X2, einen Winkel 82, z+B, 30°. Auf den Eingriffsgeraden R1,R2 liegen die entsprechenden Kräfte F1,F2,welche beim gegenseitigen Abwälzen der Zahnräder übertragen werden. Damit die Irreversibilität gewährleistet ist, genügt es, daß die Tangentialkomponenten Ftr,Ft2 der erwähnten Kräfte sich gegenseitig ausgleichen. Diese Bedingung wird dann erreicht, wenn - wie in Fig. 2 bezeichnet - die Richtung der in den Sahnittpunkt X3 verlagerten Resultierenden Q der Kräfte F1,F2 das Zentrum C des Planetenrads 22 durchläuft. Tatsächlich wird bei dieser Zuordnung der Kraftverhältnisse kein Drehmoment auf das Planetenrad ausgeübt, welches sich im Gleichgewicht befindet, In der Praxis werden, um der vorstehend erwähnten Vektorbedingung nachkommen zu können, die Winkel #1-#2 bei bestimmten Teilkreisen P1,P2 iren Teilkreidurchmesser sich in Abhängigkeit von der unterschiedlichen Zähnezahl beider Zahnkränze ändert d.h. auch in Abhängigkeit vom gewünschten Untersetzungsverhältnis und vom verwendeten Modell der Eingriffsgeraden R1-R2, wie vorstehend erwähnt, bestimmt. Damit ergibt sich sowohl der Punkt X3 als auch die Resultierende Q der Kräfte F1,F2. Wenn man nun die Richtung dieser Resultierenden in den Punkt X3 transformiert, ergibt sich im Schnittpunkt der Resultierenden mit der durch die Punkte X1, X2 durchgehendt Gerade der Punkt C, welcher somit als Mittelpunkt für das Planetenrad gewählt wird. Selbst bei geringfügigen Ungenauigkeiten bei der Festlegung der Planevtengetriebeabmaße ist die Bewegungsirreversibilität solange noch sichergestellt, solange sich die tätsächlich einstellende Eingriffsgerade - obwohl sie nicht exakt mit der theoretischen Geraden übereinstimmt - noch innerhalb eines zulässigen Reibungswinkels bewegt. In Fig. 2 und 3 sind diese Reibungskegel mit K1, K2 bezeichnet, deren offnungswinkel unter Berücksichtigung der Eingriffsgeraden R1, R2 festgelegt wurden. Der Tangentialbogen des Reibungswinkels Q beträgt hier 60.According to Figures 2 and 3 is the line of engagement for the ring gear 9 denoted by R1. This runs through the intersection point X1 of the center of the Planet wheel 22 drawn radius corresponding to the pitch circle "ia i of the ring gear 9 and forms with the tangent, at this point X1, a 0 angle Q1, e.g. 15. In Fig. 3, the line of engagement is denoted by R2, which through the intersection X2 of the radius of the planetary gear runs with the pitch circle P2 of the ring gear 11 and forms an angle 82, z + B, 30 ° with the tangent at point X2. On the line of engagement R1, R2 are the corresponding forces F1, F2, which occur when they roll over one another of the gears are transmitted. It is sufficient to ensure irreversibility it is that the tangential components Ftr, Ft2 of the forces mentioned are mutually exclusive balance. This condition is achieved when - as indicated in FIG. 2 - the direction of the resultant Q of the forces shifted to the central point X3 F1, F2 passes through the center C of the planetary gear 22. Indeed, this one Assignment of the force ratios exerted no torque on the planetary gear, which is in equilibrium, in practice be to the above mentioned To be able to meet the vector condition, the angles # 1- # 2 for certain pitch circles P1, P2 are pitch diameters depending on the different number of teeth of both sprockets changes, i.e. also depending on the desired reduction ratio and determined by the model of the line of engagement R1-R2 used, as mentioned above. This gives both the point X3 and the resultant Q of the forces F1, F2. If you now transform the direction of this resultant into point X3, you get at the intersection of the resultant with the through the points X1, X2 straight line point C, which is therefore the center point for the planetary gear is chosen. Even with minor inaccuracies in determining the planetary gear dimensions the irreversibility of movement is ensured as long as the actually adjusting line of action - although it does not exactly match the theoretical one Straight line matches - still moved within a permissible friction angle. In Fig. 2 and 3, these friction cones are denoted by K1, K2, their opening angle were determined taking into account the lines of engagement R1, R2. The tangential arc the friction angle Q is 60 here.

Diese vorstehend ausführlich behandelte Ausführungsforin ist in Fig. 4 schematisch dargestellt, und mit entsprechend denselben Bezugszeichen versehen. Aus dieser schematischen Darstellung ist ersichtlich, daß das Hebezeug in seinem konstruktiven Gesamtaufbau, insbesondere aber die Stützscheibe 13, mit den Rahmenteilen 4 und 5 sich isostatisch gegeneinander abstützen. Damit wird eine große Gesamtsteifigkeit des Hebezeugs sowie auch eine zuverlässige PUhrung\slch in Eingriff befindlichen Räderpaare sichergestellt, wodurch auch ein geringerer Verschleiß der gesamten Vorrichtung gewShrleistet werden kann. Ebenso ist aus der Darstellung gemäß Fig. 4 ersichtlich, daß der Antrieb des Hebezeugs über einen Motor auch von beiden Enden der Hohlwelle 23a her möglich ist, wenn eine entsprechende Oeffnung in der einen Seitenplatte la vorgesehen wird.This embodiment, discussed in detail above, is shown in FIG. 4 shown schematically, and provided with the same reference numerals accordingly. From this schematic representation it can be seen that the hoist in his overall structural design, but in particular the support disc 13, with the frame parts 4 and 5 are isostatically supported against one another. This creates a great overall rigidity of the hoist as well as a reliable guide that is engaged Pairs of wheels ensured, which also means less wear and tear on the entire device can be guaranteed. It can also be seen from the illustration according to FIG. 4, that the drive of the hoist via a motor from both ends of the hollow shaft 23a is possible if there is a corresponding opening in one of the side panels la is provided.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist kein Sonnenrad 23 vorgesehen, sondern hierbei wird die Drehbewegaung des Motors unmittelbar von der Führungsscheibe 20 übertragen.In the embodiment according to FIG. 5, no sun gear 23 is provided, but here the rotary movement of the motor is taken directly from the guide disc 20 transferred.

Das UntersetzungBverhkltnis des Planetengetriebes wird hierbei allein durch den Unterschied der Zähnezahl der beiden Zahnkränze 9,11 bestimmt. In der Praxis wird bei dieser AusfUhrungsform die Hohlwelle 23a und die in Fig. 5 als einzige Antriebswelle dargestellte Hohlwelle 17 beispielsweise durch einen Keil oder eine Torsionsverbindung miteinander verbunden. Auch in diesem Fall kann der Drehantrieb ebenfalls von beiden Enden der Hohlwelle 17 her erfolgen.The reduction ratio of the planetary gear is here alone determined by the difference in the number of teeth on the two ring gears 9.11. In the In practice, in this embodiment, the hollow shaft 23a and that in FIG. 5 are the only ones Drive shaft shown hollow shaft 17 for example by a wedge or a Torsional connection connected to each other. In this case, too, the rotary drive also take place from both ends of the hollow shaft 17.

Claims

1. Hoist with an irreversible planetary reduction gear, characterized in that two adjacent to each other in a cable drum (1) Ring gears are arranged, the one ring gear (9) fixed to the cable drum is connected and the second ring gear (11) is rotatable relative to the cable drum, that a sun gear (23) is provided, which via at least one planet gear (22) with both ring gears (9,11) is connected that the planet gear (22) with a corresponding toothing at the same time in the toothing of both sprockets (9, 11) intervenes, each with a different number of teeth, and thus also pitch circles (P1, P2) are provided with different pitch circle diameters that each different Pressure angle (@ 1-92) of the corresponding sprockets (9, 11) selected in this way are that the tangential components (Ft1, Ft2) of the tensile force are substantially balanced so that the direction of the resulting force (Q) is between the teeth of the planetary gear (22) and the teeth of the ring gears (9, 11) exchanged forces (F1, F2) at each point of engagement by the center of rotation (C) of the planetary gear (22) runs.

2. Lifting device according to claim 1, characterized in that the real Lines of contact (R1, R2) between the planetary gear (22) and the toothed rings (9, 11) Forces to be exchanged to guarantee the irreversibility of movement at least lie within a friction joint (K1, K2).

3. Lifting device according to claim 1, characterized in that the cable drum (1) is mounted between the frame parts (4,5) of a S8ützgerüstes and that the The ring gear (11) is attached to a support disc (13) via bolts (12) above a wedge (14) rotatably with one from the frame part (5) inwardly protruding Sleeve (15) is connected.

4. Lifting device according to claim 3, characterized in that coaxial to the Sleeve (15) in the interior of which a hollow shaft (17) is provided, which on its one end carries a guide disk (20) of the planetary gear.

5. Lifting device according to one of the preceding claims, characterized in that that the sun gear (23) with a drive shaft extending within the hollow shaft (17) (23a) is connected.

6. Lifting device according to one of the preceding claims, characterized in that that the frame parts (4,5) the hollow shaft (17) and the cable drum (1) with respect to Their mutual supports form an isostatically load-bearing structural unit represent.

7. Lifting device according to one of the preceding claims, characterized in that that the rotary movement of a motor (24) on the drive shaft (23a) of the sun gear (23) is transferred,

8. Lifting device according to one of claims 1-6, characterized in that it is marked that the rotary movement of the motor (24) on the hollow shaft carrying the guide disc (20) (17) is transmitted.

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