SE464828B - Roerelseoeverfoerande anordning - Google Patents

Description

464 828 2 För att växeln inte skall få ett glapp beroende på nödvändig diameterskillnad mellan rullarna och hålen används två excen- terhjul med excentriciteten förskjuten 180°.

Denna välkända och ofta använda princip har flera allvarliga nackdelar. a) Varje rulle aktiveras som kraftöverförare under en viss vinkel av varje fullbordat varv av ingående axeln. Under denna vinkel varierar den kraftöverförande tappens radiella avstånd 'till centrunn av excenterhjulet. (Excentricitetens riktning sveper med ingående axelns varvtal förbi varje tapp). Denna radiella avståndsvariation orsakar en på utgå- ende axelns varvtal överlagrad sinusformad pulsation.

Växeln överför med andra ord inte sann vinkel. Denna pulsa- tion kan minskas men ej elimineras genom att använda ett stort antal tappar och rullar. b) För att få växeln glappfri krävs mycket snäva toleranser på ingående detaljer. c) Varje tapp skall momentant överföra större delen av utgå- ende axelns moment. En stor reaktionskraft belastar då ut- gående axelns lagring. d) Komplicerad konstruktion. Principen är svår att använda för små servoväxlar. e) Växeln har hög ljudnivå.

En annan princip att överföra excenterhjulets rotation till utgående axeln är att använda två universalknutar (Polhems- knutar). Nackdelen är att konstruktionen är axiellt utrymmes- krävande. Att använda en universalknut som tillåter axiella rörelser i varje led är teoretiskt tänkbart.

Det är även känt att utnyttja en gummielastisk förbindning mellan medbringartappar, vilka är anordnade på den utgående axeln, och hål vilka är belägna i excenterhjulet. 3 464 828 Föreliggande uppfinning avser ett överföringselement av det inledningsvis beskrivna slaget, vilket ej har de tidigare nämnda konstruktionernas nackdelar i form av komplexitet, stor volym, glapp, hög ljudnivå och ej sann vinkelöverföring.

Den enligt uppfinningen föreslagna transmittern har kort axiell längd.

Transmittern enligt uppfinningen medger att den utgående axeln dels kan avvinklas relativt den ingående axeln, och dels utföra en viss begränsad axiell rörelse. Genom att lagra den utgående axeln i ett vinkelinställbart lager, t.ex. ett kul- lager eller ett sfäriskt glidlager, kan växeln utgöra det ena lagret av en i sina båda ändar lagrad vals, varigenom lagren ställer in sig spänningsfritt, dvs inga brytande krafter förs in i lagren.

Olika utföringsformer av uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan i anslutning till de bifogade ritningarna, i vilka fig. 1 visar en känd rörelseöverförande anordning i frontvy, fig. 2 visar anordningen i fig. 1 i tvärsektionsvy, fig. 3 visar en exploderad vy av en första utföringsform av en transmitter i enlighet med föreliggande uppfinning, varvid transmittern ingår i en excenterväxel, fig. 4 är en frontvy av excenterkugghjulet, fig. 5 är en frontvy av en transmitter, fig. 6 är en sidovy av den i fig. 5 visde transmittern, fig. 7 är en projektionsvy lagd utmed linjen 7-7 av transmit- tern enligt fig. 5, 464 828 4 fig. fig. fig. fig. fig. fig. fig. fig. fig. fig. fig. fig. 8 9 10 ll 12 13 14 15 16 17 18 19 är en frontvy av den utgående axeln, är en tvärsektionsvy av växelns ingångsdel i hopmonte- rat tillstånd (vänstra figuren) och av transmittern (högra figuren), är en plan vy ovanifrån av transmittern i fig. 9, är en tvärsektionsvy av en andra utföringsform av en transmitter i enlighet med föreliggande uppfinning, visar växeln enligt fig.l i naturlig storlek och an- bringad på en motor, visar en alternativ lagring av transmitterns utgående axel, visar ännu en alternativ lagring av transmitterns utgående axel, är en tvärsektionsvy av en alternativ utföringsform av transmittern, visar en sidovy av en annan applikation av transmit- tern enligt uppfinningen, visar en plan vy ovanifrån av transmittern i fig.l6, visar en plan sidovy av en förenklad utföringsform av transmittern i fig. 16, 17, och visar i sidovy en alternativ utföringsform av trans- mittern enligt fig. 16, 17.

Fig. l visar ett känt överföringselements funktionsprincip. På en utgående axel 101 är en skiva 102 fäst. Denna skiva 102 har ett antal axiellt riktade lagertappar 103 på vilka lagerrullar 104 är lagrade.

Dessa rullar 104 rullar av inuti hål 105 i ett 5 464 szs excenterhjul 106. Excenterhjulet 106 har en excentricitet e relativt in- och utgående axeln. Hålen 105 har en diameter som överstiger diametern på rullarna 104 med dubbla excentricite- ten, dvs 2e. Då excenterhjulet rullar av mot den invända kugg- kransen på det stationära hjulet l06b och därmed utför sin planetrörelse med den ingående axelns l06a varvtal kommer de på tapparna 103 lagrade rullarna 104 att i tur och ordning driva utgående axeln 101. Denna överföringsanordning har de nackdelar som anges under a)-e) i beskrivningens inledning.

En första utföríngsform av transmittern enligt uppfinningen kommer att beskrivas i samband med en i fig. 3-10 visad appli- kation, där transmittern ingår i en excenterväxel, som inne- fattar ett cylindriskt hus lrned ett stationärt.hjul 2, som är utfört i ett sammanhängande stycke med huset 1. Det stationära hjulet 2 har formen av en krans av invändiga kuggar. Ett antal skruvar 3 är avsedda för växelns montering vid gaveln av en motor. Excenterväxeln innefattar därutöver ett första excen- terorgan 6 med en motvikt 7, ett första kullager 8, ett excen- terkugghjul 9, en transmitter 10, två pivåtappar ll, 12, en bussning 13, en utgående axel 14, ett andra kullager 15, en lagergavel 16, ett tredje kullager 17, en bricka 18, en pass- ningsbricka 19 samt en spårryttare 20.

Fig. 4 visar excenterkugghjulet i frontvy. Kuggarna markeras med 2l.Excenterkugghju1et uppvisar dessutom två diametralt motstående öppningar eller "kuggluckor" 22, 23 i sin mot transmittern vända sidoyta. Vid samma sidoyta uppvisar excen- terkugghjulet en utstående cylindrisk ring 24 för mottagande av det första kullagret 8.

Ur fig. 5-7 framgår att transmittern innefattar en cylindrisk ring 25 som på sin ena sidoyta är försedd med två tappar eller kuggar 26, 27, vilka är belägna diametralt mittför varandra och vilka är avsedda att kunna glida fram och åter i de lång- sträckta öppningarna 22, 23 i excenterkugghjulet. För till- försäkrande av glappfrihet vid denna fram- och återgående glidningsrörelse är varje tapp försedd med en slits 28, vilket 4e4 828 6 tydligast visas i fig. 7. Dessa tappar förspänner transmittern i öppningarna 22, 23. I den cylindriska ringen finns vidare två radiella, genomgående borrningar 29, 30 (fig. 3), vilka dels är belägna diametralt mittför varandra och dels har samma vinkelläge som tapparna 26, 27 på den cylindriska ringen 25.

Borrningarna 29, 30 är avsedda att mottaga pivåtapparna ll resp. 12. Transmittern 10 uppvisar dessutom avfasade partier 31 resp. 32 på vardera sidoytan av den cylindriska ringen.

Den utgående axeln 14 har i sin ena ändyta en fläns 33 vars radiella utsträckning inte är större än att flänsen 33 ryms inuti transmitterns cylindriska ring 25. Flänsen 33 uppvisar två diametralt mittför varandra stående borrningar 34, 35 i vilka pivåtapparna ll och 12 är fastpressade. På pivåtapparna ll, 12 är transmittern vridbart lagrad. Som framgår ur fig. 3 och 8 uppvisar den utgående axeln en central borrning 36 i sin ena ändyta. Denna borrning 36 är avsedd att upptaga bussningen 13. Ett cylindriskt spår 37 för spårryttaren 20 är anordnat på den utgående axeln ett stycke ut från flänsen 33. Transmittern monteras på följande sätt. Först skjuts pivåtapparna 11, 12 in i borrningarna 29, 30 och vidare in i axelns borrningar 34, 35. Den härvid bildade transmittern ser ut på det i fig. 9 och 10 visade sättet.

Trots att excenterhjulet har lågt varvtal roterar dess tyngd- punkt med den ingående axelns höga rotationshastighet. Trans- mittern 10 enligt föreliggande uppfinning överför excenter- hjulets långsamma rotation till den utgående axeln och inkräk- tar på växelns axiella längd i huvudsak endast med tjockleken av den cylindriska ringen 25. Transmitterns 10 tappar 26, 27, vilka är slitsade eller eventuella utförda som kuggar, passar i excenterhjulets långsträckta öppningar 22, 23. Transmittern är i sin tur lagrad i pivåtapparna 11, 12, vilka sitter på den utgående axelns fläns 33. Genom detta utförande kommer trans- mittern att utföra en pendlande rörelse omkring pivåtapparna.

Transmitterns tyngdpunkt kommer i stort sett att ligga stilla.

Transmitterns tappar 26, 27 kommer dels att rulla av'i öpp- ningarna 22, 23 likt en kugg i en kugglucka och dels förskju- 7 464 828 tas fram och åter radiellt relativt excenterhjulet. Vinkeln på den nämnda pendlingsrörelsen förorsakad av den nämnda avrull- ningena är cirka É3°, dvs ganska liten. Tapparna 26, 27 har stor arbetsradie och deras lastupptagande förmåga kan jämföras med ett kugghjul som är motsvarande stort och som har mot- svarande modul. Ett villkor för önskad drift hos transmittern är att tapparna 26, 27 har högsta möjliga vridstyvhet inbör- des. Ringen 25 bör därför vara vridstyv. De avfasade partierna 31 och 32 på transmittern tillförsäkrar att transmitterns cylindriska ring 25 vid den nämnda pendlingsrörelsen inte klämmer mot excenterkugghjulet respektive lagergaveln 16.

Vidare reducerar partierna 31, 32 transmitterns tröghetsmoment runt pivåtapparna.

Fig. ll visar en variant av transmittern. De tidigare kugglikt utformade tapparna 26, 27 är här utformade som korta styva utskott 118, 119 på transmittern 10. Dessa utskott 118, 119 har hål l2la, l2lb parallellt borrade relativt de hål som tapparna ll, 12 lagrar transmittern i.I excenterhjulet 9 är tappar 123, 124 fastpressade och kring vilka transmittern 10 är lagrad. Lagringen medger både en viss rotationsrörelse på drygt cirka É2,6 grader och en utefter tapparna 123, 124 lin- jär rörelse på drygtït0,3 mm vilket motsvarar kugghjulets 9 excentriska rörelse för den i figuren beskrivna växelstor- leken.

Då transmittern 10 momentant vinklas ut kring tapparna ll, 12 kommer excenterhjulet 9 att röra sig axiellt motsvarande kordahöjden som med ovan angivna värden blir cirka 0,005 mm.

Då excenterhjulet 9 är glidlagrat är denna axiella rörelse inget problem. Då excenterhjulet 9 kullagras skall kullagret tillåta denna rörelse. Ett standardkullager har normalt ett axialspel som är minst två till tre gånger större.

Fig. 15 visar ytterligare en variant av transmittern. De tidi- gare varianterna har glidlagring mellan transmitter och kugg- hjul respektive utgående axeln. För större växlar där högsta möjliga verkningsgrad önskas kan denna glidlagring ersättas 464 828 8 med en kullagring. I fig. 15 uppvisar den utgående axeln en platta 225 som är lagrad i förspända kullager 226. Till denna platta 225 är transmittern 10 lagrad med kulbussningar 228a, 228b på tapparna 230, 231, vilket medger transmittern 10 att vicka en liten vinkel, men ingen translatorisk rörelse medges.

Excenterkugghjulet 232 har två fastpressade tappar 233, 234 som är parallella med de tidigare nämnda tapparna. De i trans- mittern 10 fastpressade kulbussningarna 229a, 229b är lagrade på tapparna 233, 234 och medger transmittern 10 att vicka en liten vinkel och medger excenterkugghjulet 232 att röra sig translatoriskt i tapparnas 233, 234 riktning.

I samtliga varianter beskrivna i fig. 3-10, 11-15 gäller att transmittern utsätts för en torsion vid belastning (bromsning) av utgående axeln. Transmittern skall alltså dimensioneras så att tillräckligt hög torsionsstyvhet erhålles kring tapparna på utgående axeln.

Fig. 16 visar en annan applikation av transmittern. Hopkopp- ling av två axlar och därmed överföring av en rotationsrörelse kräver någon typ av koppling. Kopplingens uppgift är att över- föra rörelsen glappfritt och utan att införa brytande krafter mellan axlarna. Inom servotekniken är detta ett vanligt problenn En vinkelgivare t.ex.skall hopkopplas med den axel vars vinkelläge den skall mäta. En belastning i form av ett böjande moment på vinkelgivarens axel kan lätt påverka dess mätnoggrannhet.

Man använder här ofta bälg- eller membrankopplingar. Dessa kopplingar har begränsad torsionsstyvhet, stor axiell och/ eller diametral dimension.

Den ideala kopplingen skaILha följande egenskaper: a) Okänslig för statiska och dynamiska translatoriska lägesfel mellan axlarna i alla tre koordinatriktningarna. 9 464 828 b) Okänslig för statiska och dynamiska vinkelfel mellan axlar- na i koordinatriktningar vinkelräta mot axelriktningen vars rotation skall överföras. c) Sann vinkelöverföring. d) Torsionsstyv. e) Bestå av två delar. Delarna skall kunna monteras på vardera axeländen var för sig. Detta underlättar monteringen och förenklar vid serviceutbyte av t.ex. ovan nämnda vinkel- givare. f) Liten volym. Speciellt den axiella längden skall vara liten. g) Lågt pris.

Fig. 16 visar ett exempel på en överföring av vinkelläget från en motors 235 axelända 236 till en vinkelgivares 237 axelända 238. På axeländarna 236, 238 är två cylindriska nav 239, 240 fästa. Dessa nav har vardera två radiellt riktade tappar 241, 242 respektive cylindriska lagertappar 243, 244. På tapparna 243, 244 är en transmitterhylsa 245 glappfritt lagrad. Denna hylsa 245 har två radiella spår 246, 247 som passar snävt till tapparna 241, 242.

Fig. 17 visar enheterna sedda uppifrån. Transmitterhylsan 245 tillverkas lämpligen i plast. Genom att utnyttja plastens elasticitet kan en lokal förspänning runt tapparna 241, 242 erhållas som eliminerar slitage. Alterntivt kan tapparna 241, 242 ha slitsar 248, 249. Demontering och byte av vinkelgivare göres enkelt utan att man behöver röra någon halva av kopp- lingen. Givetvis kan även de cylindriska naven 239, 240 göras i plast och eventuellt integrera tapparna 241, 242.

Fig. 18 visar en förenkling av kopplingen enligt fig. 16, 17.

För att minska den radiella belastningen på lagringarna och , F* 441m 464 828 1° slitaget som uppkommer på grund av friktionen mellan transmit- terhylsans 245 spår och tapparna 241, 242 överföres momentet här avlmilor 253 som rullar i urtag eller spår 254-i transmit- terhylsan 245. Kulorna kan naturligtvis alternativt läggas i motsvarande spår i tapparna 241, 242.

De ovan beskrivna utföringsformerna kan på många sätt modi- fieras och varieras inom ramen för uppfinningens grundtanke.

Denna nya typ av överföringselement, transmittern, har flera fördelar framför tidigare kända och ovan nämnda typer, näm- ligen: a) Sann vinkelöverföring. Ingen överlagrad pulsation erhålles på utgående axeln. b) Momentet uttages från excenterhjulet på stor radie, med belastningsmomentets reaktionskrafter fördelat lika på dia- metralt motsatta sidor om utgående axelns centrum, vilket medför att krafterna balanserar varandra och ej belastar utgående axelns lagring. (Friktionskraften mellan transmit- tern och excenterkugghjulet belastar dock denna lagring). c) Växeln får mycket kort bygglängd. d) Lågt pris. Inga snäva toleranser. Transmitterns och excen- terkugghjulets hål för tapparna brotschas med konventio- nella verktyg. Inget hopparningsarbete vid monteringen. (u

Claims (7)

11 464 828 PATENTKRAV

1. l. Överföringselement, så kallad transmitter, för överföring av tyngdpunktsrotationen av ett excentriskt lagrat excenter- kugghjul (9) till en första axel (14) när excenterkugghjulet samtidigt utför en planetrörelse runt en andra axel, k ä n - n e t e c k n a t av en stel kropp (10, 25) som är vridbart lagrad kring första tappar (ll, 12) vilka är anordnade i huvudsak vinkelrätt till den första axeln (14), vilken stela kropp i symmetriplanet för de första tapparna och den första axeln uppvisar axiellt riktade, kuggliknande utskott (26, 27,- 118, 119), som med ringa spel passar in i två i excenterhjulet (9) radiellt motriktade urfräsningar (22, 23) för medgivande av att de kuggliknande utskotten utför en radiell glidning fram och åter i urfräsningarna samtidigt som de utför en av- rullande rörelse i urfräsningarna och därvid den stela kroppen vickar runt de första tapparna.

2. Överföringselement enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att de kuggliknande utskotten är ersatta med utskott som uppvisar genomgående öppningar (l2la, l2lb) i vilka två i excenterhjulet (9) anordnade, radiellt motriktade andra tappar (123, 124) är lagrade för medgivande av att utskotten kan ut- föra en radiell glidning fram och åter utmed de andra tapparna samtidigt som de vickar runt dessa och samtidigt som den stela kroppen vickar runt de första tapparna.

3. Överföringselement enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att de första och andra tapparna är lagrade i kulbuss- ningar.

4. Överföringselement för överföring av rotationen av en första axel till en andra axel, vilka varken behöver vara ko- axiella, parallella eller uppvisa konstant axiellt inbördes avstånd, k ä n n e t e c k n a t av en hylsa (245) som i sin ena ände är vridbart lagrad i första tappar (243, 244), vilka är radiellt motriktade och är anordnade på den ena av axlarna, och i vars andra ände urfräsningar är anordnade diametralt 464 828 12 mittför varandra och i linje med de första tapparna, samt andra tappar anordnade radiellt motstående på den återstående av de nämnda axlarna och avsedda att vara i kraftöverförande ingrepp med urfräsningarna.

5. Öfverföringselement enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att slitsar (28) är upptagna i utskotten för förspänning av utskotten i urfräsningarna.

6. Överföringselement enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att slitsar (248, 249) är upptagna i de andra tapparna (241, 242) för att motverka glapp mellan hylsan (245) och tapparna.

7. Överföringselement enligt krav 4 och 6, k ä n n e - t e c k n a t av att spår (254) är upptagna i hylsan (245) eller i tapparna (241, 242) för kulor (253) vars uppgift är att överföra momentet och samtidigt minska friktionen och där- med de radiella och axiella krafterna på axlarnas lagringar.