<Desc/Clms Page number 1>
DE DIRECTIE VAN DE STAATSMIJNEN IN LIMBURG, HANDELEND VOOR EN NAMENS DEN STAAT DER NEDERLANDEN " TANDWIEL "
Bij tandwieloverbrengingen waarbij één tandwiel gelijktijdig in ingrijping is met meerdere andere tandwie- len zullen, ten gevolge van niet te vermijden fouten in de bewerking der tanden, de verschillende tandwielen niet gelijkmatig belast worden. Dit verschijnsel treedt bijvoor- beeld op bij de tandwielen van een planeetwielenmechanisme.
Hierbij brengen de planeetwielen de belasting over van het zonnewiel op de binnen-vertanding of op de kooi, welke de planeetwielen draagt. De planeetwielen zijn dus gelijktij- dig in ingrijping met het zonnewiel en de binnenvertanding.
Door het aantal planeetwielen zo groot mogelijk te maken heeft men getracht de afmetingen van het mechanisme te be-r/ grenzen. Immers, wanneer de over te brengen kracht verdeeld @
<Desc/Clms Page number 2>
wordt over meerdere planeetwielen, dan wordt elk planeet- wiel minder belast dan wanneer een enkel wiel de belasting zou moeten doorleiden. De diameter der planeetwielen kan dan kleiner genomen worden en de totale uitwendige maat van het gehele mechanisme neemt met de dubbele grootte van dit verschil af. In de practijk bleek echter, dat ten ge- volge van het bovengenoemde euvel de belasting in hoofd- zaak wordt overgebracht door slechts één der planeetwielen, namelijk het meest klemmende wiel, terwijl de andere wielen met enige speling onbelast meelopen.
Bij het ontwerpen van een planeetwielenmechanisme houdt men dan ook rekening met dit feit door in de berekening aan te nemen, dat ook bij toepassing van meerdere tandwielen slechts één planeet- wiel de belasting overbrengt. Het gevolg hiervan is, dat een planeetwielenmechanisme met meer dan één planeetwiel toch niet hoger belast kan worden.
Door nu volgens de uitvinding tussen de tand- krans en de as een of meer verende elementen aan te bren- gen, welke een radiale verplaatsing van de tandkrans ten opzichte van de as mogelijk naken, verkrijgt men, dat zodra één tandwiel zwaarder belast wordt dan de overige tand- wielen de tandkrans van het meest belaste tandwiel iets uitwijkt, waardoor op andere plaatsen de speelruimte ver- dwijnt en contactdrukken kunnen ontstaan. Door de mogelijke doorvering ruim zo groot te maken als de uit de onzuivere vormgeving voortvloeiende verschillen in speelruimte, ver- krijgt men als resultaat, dat alle wielen nagenoeg even zwaar belast worden. Hierdoor is het mogelijk geworden de toelaatbare belasting van een planeetwielenmechanisme te verhogen door het aantal planeetwielen groter te nemen zonder dat tot een zwaardere constructie behoeft te worden overgegaan.
Evenzo is het mogelijk geworden door het verho- gen van het aantal planeetwielen het planeetwielenmechanisme
<Desc/Clms Page number 3>
voor een zelfde belasting lichter te construeren. Verder zal door het meeveren van de tandkrans de tanddruk geen ontoelaatbare waarde kunnen bereiken waardoor de levens- duur van de tandwielen aanzienlijk wordt verhoogd. De constructie volgens de uitvinding kan hier zowel voor de planeetwielen als voor het zonnewiel worden toegepast.
Tandwielen volgens de uitvinding kunnen met voor- deel daar worden toegepast, waar als differentiaalmecha- nisme van een planeetwieloverbrenging gebruik gemaakt wordt, zoals bijvoorbeeld bij lieren en takels, welk Voor- deel des te groter is naar mate het aantal planeetwielen groter is. De uitvinding kan toegepast worden zowel voor tandwielen, welke los om een as draaien, als voor tand- wielen, welke vast op een as gespied zijn, bijvoorbeeld voor tandwielen, welke aan radiale schokken zijn blootge- steld of welke werken in een omgeving waar vreemde deeltjes tussen de tanden kunnen geraken dus ook bij tandwielen, welke met slechts één ander tandwiel samenwerken.
Opgemerkt zij, dat het bekend is de tandkrans van een tandwiel door middel van veren met de naaf te koppelen (zie Ten Bosch, Vorlesungen über Maschinenelemente 1929, Heft IV pag. 23, fig. 43 en 44). Deze constructie heeft ten doel tangentiale stoten op te vangen. De tand- krans kan hier wel ten opzichte van de as een kleine hoek- verdraaiing uitvoeren;een radiale verplaatsing is echter niet mogelijk. Tandwiel en as blijven hierbij steeds ten opzichte van elkaar gecentreerd.
Ter toelichting van de uitvinding zijn in de te- kening enkele uitvoeringsvoorbeelden weergegeven.
Hierin is als verend element een elastische ring toegepast. Dit kan een rubber ring zijn, welke de ruimte tussen de onderdelen van het tandwiel waartussen de ring ligt opgesloten geheel opvult of wel deze ring kan ver-
<Desc/Clms Page number 4>
vaardigd zijn van een elastisch metaal bijvoorbeeld veren- staal. In het uitvoeringsvoorbeeld volgens figuur 1 is de ring 1 gegolfd. Zij is vervaardigd van verenstaal en door krimpen op de naaf 2 bevestigd. Het lijf 3 van het tandwiel met de tandkrans 4 is daarna op deze ring gekrompen. Het is ook mogelijk de ring direct pp de as te bevestigen en het tandwiel met de naaf hierop te krimpen.
Wil men een gladde ring toepassen, hetgeen met het oog op de bewerking en de sterkte van de ring van voordeel is, dan verkrijgt men de nodige elasticiteit door de ring op te sluiten tussen ver- hogingen, welke ontstaan door uitsparingen aan te brengen in de binnenomtrek van het ene onderdeel, respectievelijk de buitenomtrek van het andere onderdeel, zodanig, dat tegenover een verhoging van het ene onderdeel van het tand- wiel een uitsparing van het andere onderdeel van het tand- wiel ligt. Deze constructie is weergegeven in figuren 2 en 3, voor een op de as gespied tandwiel. Het verend element is hiertoe zodanig aan de onderdelen, waartussen het opge- sloten ligt, bevestigd, dat het een koppel kan overbrengen van het ene onderdeel op het andere.
Hiertoe is de ring 1, welke opgesloten ligt tussen de verhogingen 5 en 6 van de naaf 2 en het lijf 3, door verzonken schroeven 7 aan de naaf bevestigd, terwijl de verhogingen 6 van het lijf met een nok 8 in overeenkomstige sleuven 9 in de ring steken.
In plaats van met schroeven kan de ring op dezelfde wijze aan de naaf bevestigd zijn als de ring aan het lijf. Bij de montage moet er evenwel zorg voor gedragen worden, dat de verhogingen 5 en 6 tegenover de uitsparingen 10 en 11 komen te liggen om de gewenste doorvering te verkrijgen.
In figuur 4 is een constructie weergegeven voor een op de as gespied tandwiel waarbij de onderdelen, waar- tussen het verend element ligt opgesloten, ter doorleiding van het koppel met elkaar zijn verbonden door tussenkomst
<Desc/Clms Page number 5>
van een ring- of schijfvormig element 12, hetwelk voorzien is van twee paar radiale tegenover elkaar liggende sleuven 13 en 14, welker verbindingslijnen loodrecht op elkaar staan en welke samenwerken met twee paar pennen 15 en 16, waarvan één paar is bevestigd aan het ene en het andere paar aan het andere der te verbinden onderdelen, zodanig, dat beide onderdelen ten opzichte van het ring- of schijf- vormig element kunnen verschuiven in twee onderling lood- rechte richtingen.
Door aan beide zijden een dergelijke ring@of schijf aan te brengen wordt verhinderd, dat het verend element zich tijdens het bedrijf in axiale richting ten opzichte van een der beide onderdelen zou verplaatsen, terwijl tevens voorkomen wordt, dat er stof tussen de elastische ring en de betreffende onderdelen geraakt.
<Desc / Clms Page number 1>
THE MANAGEMENT OF STATE MINES IN LIMBURG, ACTING FOR AND ON BEHALF OF THE STATE OF THE NETHERLANDS "GEAR WHEEL"
In gear transmissions where one gear wheel is simultaneously engaged with several other gear wheels, the different gear wheels will not be evenly loaded as a result of unavoidable errors in the machining of the teeth. This phenomenon occurs, for example, on the gears of a planetary gear mechanism.
In this case, the planet gears transfer the load from the sun gear to the inner gearing or to the cage, which carries the planet gears. Thus, the planet gears mesh simultaneously with the sun gear and the inner gearing.
By making the number of planet gears as large as possible, attempts have been made to limit the dimensions of the mechanism. After all, when the power to be transmitted is divided @
<Desc / Clms Page number 2>
is transferred across multiple planet gears, each planet gear is loaded less than if a single wheel were to transmit the load. The diameter of the planet gears can then be made smaller and the total external dimension of the entire mechanism decreases by double the magnitude of this difference. In practice, however, it has been found that due to the aforementioned shortcoming, the load is mainly transmitted by only one of the planet gears, namely the most clamping wheel, while the other wheels run unloaded with some play.
When designing a planetary gear mechanism, this fact is therefore taken into account by assuming in the calculation that only one planetary gear transmits the load even when several gear wheels are used. The consequence of this is that a planet gear mechanism with more than one planet gear cannot be loaded any higher.
By arranging one or more resilient elements between the gear ring and the shaft according to the invention, which elements allow a radial displacement of the gear ring with respect to the shaft, it is achieved that as soon as one gear wheel is loaded more than the other sprockets the sprocket of the most heavily loaded sprocket moves slightly, so that the leeway is lost in other places and contact pressures can arise. By making the possible sag well as great as the differences in leeway resulting from the impure design, the result is that all wheels are loaded almost equally. As a result, it has become possible to increase the permissible load of a planetary gear mechanism by increasing the number of planetary gears without requiring a heavier construction.
Likewise, it has become possible by increasing the number of planet gears for the planet gear mechanism
<Desc / Clms Page number 3>
to be constructed lighter for the same load. Furthermore, the tooth pressure cannot reach an inadmissible value due to the co-spring of the gear ring, so that the service life of the gear wheels is considerably increased. The construction according to the invention can be used here for the planet gears as well as for the sun gear.
Gear wheels according to the invention can advantageously be used where a planetary gear transmission is used as differential mechanism, such as, for example, in winches and hoists, which advantage is the greater the greater the number of planetary gears. The invention can be used both for gears which rotate loosely about an axis, and for gears which are fixedly keyed on an axis, for example for gears which are exposed to radial shocks or which operate in an environment where foreign particles can get between the teeth, so also with gears which cooperate with only one other gear.
It should be noted that it is known to couple the ring gear of a gear wheel to the hub by means of springs (see Ten Bosch, Vorlesungen über Maschinenelemente 1929, Heft IV page 23, fig. 43 and 44). The purpose of this construction is to absorb tangential impacts. The toothed wheel can rotate slightly in relation to the shaft, but radial displacement is not possible. Gear wheel and shaft always remain centered in relation to each other.
A number of exemplary embodiments are shown in the drawing to explain the invention.
An elastic ring is used here as a resilient element. This can be a rubber ring, which completely fills the space between the parts of the gear wheel between which the ring is enclosed, or this ring can be closed.
<Desc / Clms Page number 4>
be made of an elastic metal, for example spring steel. In the exemplary embodiment according to figure 1, the ring 1 is corrugated. It is made of spring steel and attached to the hub 2 by shrinking. The body 3 of the gear wheel with the gear ring 4 is then shrunk onto this ring. It is also possible to attach the ring directly to the shaft and to crimp the sprocket with the hub on it.
If a smooth ring is to be used, which is advantageous with a view to the machining and the strength of the ring, then the necessary elasticity is obtained by enclosing the ring between elevations, which arise by making recesses in the ring. inner circumference of one part and the outer circumference of the other part, respectively, such that opposite an elevation of one part of the gear wheel is a recess of the other part of the gear wheel. This construction is shown in Figures 2 and 3, for a gear keyed on the shaft. To this end, the resilient element is attached to the parts between which it is enclosed, such that it can transmit a torque from one part to the other.
For this purpose, the ring 1, which is enclosed between the bosses 5 and 6 of the hub 2 and the body 3, is attached to the hub by countersunk screws 7, while the bosses 6 of the body with a cam 8 in corresponding slots 9 in the ring.
Instead of screws, the ring can be attached to the hub in the same way as the ring to the body. During mounting, however, care must be taken that the elevations 5 and 6 come to lie opposite the recesses 10 and 11 in order to obtain the desired sag.
Fig. 4 shows a construction for a sprocket-keyed gear wheel in which the parts, between which the resilient element is enclosed, are interconnected to transmit the torque.
<Desc / Clms Page number 5>
of an annular or disk-shaped element 12, which is provided with two pairs of radially opposed slots 13 and 14, the connecting lines of which are perpendicular to each other and which cooperate with two pairs of pins 15 and 16, one pair of which is attached to the one and the other pair to the other of the parts to be connected, such that both parts can slide relative to the ring or disk-shaped element in two mutually perpendicular directions.
By arranging such a ring or disc on both sides, the resilient element is prevented from moving in axial direction with respect to one of the two parts during operation, while at the same time it is prevented that dust between the elastic ring and the elastic ring is prevented. hit the affected parts.