DD143651B1

DD143651B1 - URBAN DRIVE GEARBOX FOR BIG TRANSLATIONS

Info

Publication number: DD143651B1
Application number: DD21288579A
Authority: DD
Inventors: Harald Moews; Gerd Wziontek; Gerhard Dikly; Siegfried Jeworrek
Original assignee: Harald Moews; Gerd Wziontek; Gerhard Dikly; Siegfried Jeworrek
Priority date: 1979-05-15
Filing date: 1979-05-15
Publication date: 1988-07-06
Also published as: DD143651A1

Description

Field of application of the invention

Das erf indungsgemaße Umlauf-Reibradgetriebe fur große Übersetzungen, ist besonders als Drehzahlreduziergetnebe zwischen schnellaufenden Motoren und langsam laufenden Maschinen und Aggregaten geeignet.The high-ratio rotary friction gear according to the invention is particularly suitable as a speed-reducing device between high-speed engines and slow-speed engines and assemblies.

Spezielle Anwendungsbeispiele bieten sich in Verbindung mit einem Motor beispielsweise beim Antrieb von rotierenden Blasfolienwerkzeugen, rotierenden Kalibriereinnchtungen, Transportketten, Fordereinrichtungen, Kabeltrommeln, Industrierobotern, bei rotativen und linearen Positioniereinrichtungen u ν m im Maschinen-, Anlagen- und GeratebauSpecial application examples can be found in conjunction with a motor, for example, in the drive of rotating blown film tools, rotating Kalibriereinnchtungen, transport chains, Fordereinrichtungen, cable drums, industrial robots, rotary and linear positioning devices u ν m in mechanical, plant and equipment

Characteristic of the known technical solutions

Es sind bereits Umlauf-Reibradgetriebe bekannt Durch sie sollen die Nachteile herkömmlicher Reibradgetriebe behoben werden, welche darin bestehen, daß die Lager eine geringe Lebensdauer aufweisen, die Reibflächen einem starken Verschleiß unterliegen, die Winkelgeschwindigkeit nicht im erforderlichen Maße konstant bleibt und schließlich der Bauaufwand mit der zur Erzielung eines größeren Momentes und einer größeren Übersetzung erforderlichen Anzahl von Reibpaarungen stark ansteigt Bekannte Losungen von Umlauf-Reibradgetrieben bestehen im wesentlichen dann, daß symmetrisch um ein Zentralrad angeordnete Reibrader durch einen äußeren Ring an das Zentralrad angepreßt werden, wobei der Ring oder die Reibrader elastisch verformbar sind und aus hartelastischem Material bestehenThey are already circulating friction gear known by them, the disadvantages of conventional friction gear to be resolved, which consist in that the bearings have a low life, the friction surfaces are subject to heavy wear, the angular velocity does not remain constant to the required extent and finally the construction cost with the Known solutions of rotary friction gears consist essentially in that symmetrically arranged around a central wheel Reibrader be pressed by an outer ring to the central wheel, wherein the ring or the Reibrader elastic are deformable and made of hard elastic material

Bei einem aus der DE-OS 2160307 bekannten Umlauf-Reibradgetnebe mit relativ starren Reibradern und einem mit dem Gehäuse drehfest verbundenen, elastisch verformbaren äußeren Ring besteht der Nachteil dann, daß die größtmögliche Übersetzung durch die gewählte Bauform auf ca 1 14 und damit auch der Einsatz dieses Getriebesauf kleinere Übersetzungen begrenzt istIn one known from DE-OS 2160307 circulating Reibradgetnebe with relatively rigid friction wheels and a rotatably connected to the housing, elastically deformable outer ring is the disadvantage then that the largest possible translation by the selected design to ca 1 14 and thus the use This transmission is limited to smaller translations

Sehr große Übersetzungen sind nur durch mehrere hintereinandergeschaltete Stufen möglich, was wiederum ein relativ großes Bauvolumen erfordert Außerdem ist die Große des übertragbaren Momentes durch die mögliche Pressung zwischen den Reibradern einer Paarung beschrankt Eine Erweiterung auf mehrere Paarungen wurde den Bauaufwand durch die steigende Anzahl erforderlicher Übertragungsglieder erheblich steigernVery large translations are possible only by several stages connected in series, which in turn requires a relatively large volume of construction Furthermore, the size of the transmittable torque is limited by the possible pressure between the friction wheels of a pairing an extension to several pairings, the construction cost by the increasing number of required transmission elements considerably increase

Eine andere bekannte Losung gem DE-OS 1808254 mit elastisch verformbaren Reibradern, die mit Stutzradern und relativ starren Außenringen gepaart sind, hat den Nachteil, daß der Bau- und Fertigungsaufwand sowie das Bauvolumen durch die recht komplizierte zweistufige Hohlzylinder-Bauform der Reibrader und die Vielzahl der aufeinander abrollenden Elemente sowie deren Lagerung groß ist. Bei Dauerbeanspruchung der sich zwecks Erzielung großer Übersetzungen mit hoher Geschwindigkeit um das Zentralrad bewegenden Reibrader wirkt sich die hohe Frequenz der Biegewechselbeanspruchung des federndes Randes nachteilig auf die Lebensdauer der Reibrader aus Elastische Reibraderweisen gegenüber der erfindungsgemaßen Losung, bezogen auf die Formanderungsarbeit, unter sonst gleichen Bedingungen durch die höhere Beanspruchung eine größere Verlustenergie· auf Sie ist um den Quotienten „Radius des Ringes zum Radius des Reibrades" großer Die Rollreibungsverluste sind, bedingt dureh die Durchmesserverhaltnisse, ebenfalls großer Damit sind auch der Übertragung größerer Drehmomente recht enge Grenzen gesetztAnother known solution according to DE-OS 1808254 with elastically deformable friction wheels, which are paired with Stutzradern and relatively rigid outer rings, has the disadvantage that the construction and manufacturing costs and the volume through the rather complicated two-stage hollow cylinder design of Reibrader and the variety the rolling elements and their storage is large. Under continuous stress of moving in order to achieve large translations at high speed around the central wheel Reibrader the high frequency of bending fatigue of the resilient edge has a detrimental effect on the life of the Reibrader Elastic Reibraderweisen against the inventive solution, based on the Formanderungsarbeit, under otherwise identical conditions the higher load a greater energy loss · it is larger by the quotient "radius of the ring to the radius of the friction wheel" The rolling friction losses are due to the diameter ratios, also larger Thus, the transmission of larger torques are quite narrow limits

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht dann, die Nachteile der bekannten technischen Losungen zu beseitigen und ein konstruktiv einfaches Reibradgetriebe fur sehr große Übersetzungen und mit kleinem Bauvolumen sowie guten Gebrauchseigenschaften bei geringem ökonomischem und Fertigungsaufwand zu schaffenThe object of the invention is then to eliminate the disadvantages of the known technical solutions and to provide a structurally simple friction gear for very large translations and small volume and good performance characteristics with low economic and manufacturing costs

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umlauf-Reibradgetriebe für sehr große Übersetzungen zu schaffen. Durch zweckentsprechende Anordnung der Übertragungsglieder und unter Ausnutzung ihrer elastischen Verformbarkeit soll die hohe Übersetzung bei minimaler Anzahl und fertigungstechnisch einfacher Gestaltung der Übertragungsglieder, das bedeutet geringes Bauvolumen und niedrigen Fertigungsaufwand für das Getriebe, erreicht werden. Außerdem soll das Getriebe die Übertragung relativ großer und unterschiedlicher Drehmomente bei annähernd gleichmäßigem und leisem Lauf der Übertragungsglieder des Getriebes ermöglichen und eine hohe Lebensdauer aufweisen.The invention has for its object to provide a rotary friction gear for very large translations. By appropriate arrangement of the transmission elements and taking advantage of their elastic deformability, the high translation with a minimum number and production technology simple design of the transmission elements, which means low volume and low production costs for the transmission to be achieved. In addition, the transmission should allow the transmission of relatively large and different torques at approximately uniform and quiet running of the transmission links of the transmission and have a long service life.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß planetenartig angeordnete Reibrollen gleicher, abgestufter oder nicht abgestufter Durchmesser durch zwei nebeneinander angeordnete und an den Kontaktflächen mit den Reibrollen elastisch verformte elastische Reibringe aus hartelastischem Material an das Zentralrad bzw. die Antriebswelle gepreßt werden, wobei die Innendurchmesser und Querschnitte der beiden elastischen Reibringe sich bei der vorzugsweise gewählten Lösung mit Reibrollen nicht abgestuften Durchmessers voneinander geringfügig unterscheiden und der eine elastische Reibring mit dem Getriebegehäuse, der andere elastische Reibring mit der Abtriebswelle drehfest verbunden ist.According to the invention the object is achieved in that planetary arranged friction rollers same, stepped or non-stepped diameter by two juxtaposed and elastically deformed at the contact surfaces with the friction rollers elastic friction rings of hard elastic material are pressed against the central wheel or the drive shaft, wherein the inner diameter and Cross-sections of the two elastic friction rings differ slightly from each other in the solution preferably chosen with friction rollers not stepped diameter and the one elastic friction ring with the transmission housing, the other elastic friction ring is rotatably connected to the output shaft.

Bei Betrieb wandern die elastischen Deformationen der elastischen Reibringe, d. h. die Kontaktstellen mit den Reibrollen, mit der Umfangsgeschwindigkeit der Reibrollen auf der äußeren ringförmigen Abrollbahn der Reibrollen, die gerinfügig größer ist als der Innenumfang der unverformten elastischen Reibringe, entlang. Während der eine der elastischen Reibringe mit dem Gehäuse drehfest verbunden ist, ergibt sich für den anderen mit der Abtriebswelle drehfest verbundenen elastischen Reibring neben den wandernden elastischen Deformationen durch den geringen Unterschied der Innenradien der elastischen Reibringe eine der Differenz dieser Radien entsprechende minimale Drehbewegung. Die Dimensionierung der elastischen Reibringe, die ausschlaggebend für den Kontaktdruck mit den Reibrollen ist, wird so vorgenommen, daß die an den Kontaktflächen effektiv auftretenden Umfangkräfte übertragen werden können und auch bei Belastungsspitzen einen Schlupf nahezu ausschließen, wobei zu beachten ist, daß die Pressung an den Kontaktflächen Reibrollen-Zentralrad bzw. Antriebsrad den zulässigen Wert nicht übersteigt.In operation, the elastic deformations of the elastic friction rings, i. H. the contact points with the friction rollers, with the peripheral speed of the friction rollers on the outer annular rolling path of the friction rollers, which is slightly larger than the inner circumference of the undeformed elastic friction rings, along. While one of the elastic friction rings is rotatably connected to the housing, results for the other with the output shaft rotatably connected elastic friction ring in addition to the migratory elastic deformations by the small difference in the inner radii of the elastic friction rings one of the difference of these radii corresponding minimum rotational movement. The dimensioning of the elastic friction rings, which is crucial for the contact pressure with the friction rollers, is made so that the effectively occurring at the contact surfaces circumferential forces can be transmitted and even at peak loads almost exclude a slip, it should be noted that the pressure on the Contact surfaces of the friction roller central wheel or drive wheel does not exceed the permissible value.

Vorteilhaft ist bei diesem Getriebe gemäß erfinderischer Lösung gegenüber den anderen Reibringgetrieben mit großer Übersetzung, daß mit der Erhöhung der Anzahl der Reibrollen und der damit verbundenen Vergrößerung des übertragbaren Momentes der Bauaufwand nur geringfügig ansteigt.An advantage of this transmission according to the inventive solution compared to the other friction ring gears with large translation that increases only slightly with the increase in the number of friction rollers and the associated increase in the transmittable torque construction costs.

Alle Vorteile der Umlaufgetriebe, wie geringes Bauvolumen, große Übersetzung und druckentlastete Lager bleiben durch die Erfindung erhalten. Zusätzlich wird ein relativ hoher Wirkungsgrad, ein sehr leiser Lauf und bei Einsatz entsprechender Materialien eine lange Lebensdauer erreicht. Durch den einfachen Aufbau des Getriebes sowie der an der Kraftübertragung beteiligten Getriebeteile, die durchweg kreisförmige Querschnitte aufweisen, ist der Bauaufwand gering. Außerdem ist der Aufwand an Wartungs- und Pflegearbeit durch den geringen Verschleiß und die einfache Wirkungsweise des Getriebes relativ gering.All advantages of planetary gear, such as low volume, large translation and pressure balanced bearings are retained by the invention. In addition, a relatively high efficiency, a very quiet running and with the use of appropriate materials a long life is achieved. Due to the simple structure of the transmission and the gear parts involved in the transmission, which have consistently circular cross-sections, the construction cost is low. In addition, the cost of maintenance and care work by the low wear and the simple operation of the transmission is relatively low.

Die Größe der Übersetzung für zylindrische, nicht abgestufte Reibrollen des Getriebes gemäß erfinderischer Lösung ergibt sich aus:The size of the translation for cylindrical, non-stepped friction rollers of the transmission according to the inventive solution results from:

. _ U (ri + r₃) , _ U (ri + r ₃ )

ΙΊ (r₄ - r₃)ΙΊ (r ₄ - r ₃ )

wobei die Differenz r₄ - r₃ Φ 0 entscheidenden Einfluß auf die Größe der Übersetzung hat. In der Beziehung bedeuten:where the difference r ₄ - r ₃ Φ 0 has a decisive influence on the size of the translation. In the relationship mean:

i — Größe der Übersetzungi - size of the translation

r, — Radius des Zentral- bzw. Antriebsradesr, - radius of the central or drive wheel

r₃ — Radius des mit der Abtriebswelle drehfest verbundenen elastischen Reibringes r₄— Radius des mit dem Gehäuse drehfest verbundenen elastischen Reibringes.r ₃ - radius of the torsion-resistant elastic friction ring r ₄ connected to the output shaft - radius of the elastic friction ring rotationally fixed to the housing.

Um möglichst große Momente übertragen zu können, sind die elastischen Reibringe so auszulegen, daß sie auf die Reibrollen annähernd gleichen Druck ausüben. Bei abgestuften zylindrischen Reibrollen gehen neben den Innendurchmessern der elastischen Reibringe die abgestuften Durchmesser der Reibrollen in die Berechnung der Größe der Übersetzung ein. Optimal für sehr große Übersetzungen ist ein geringer Unterschied der Innenradien der Reibringe bei annähernd gleichem Querschnitt. Die Drehrichtung der Abtriebswelle ist im Fall r₄ - r₃ < 0 gleich und im Fall r₄ - r₃ > 0 entgegengesetzt der der Antriebswelle.In order to transmit as large as possible moments, the elastic friction rings are designed so that they exert approximately the same pressure on the friction rollers. In the case of graduated cylindrical friction rollers, besides the inner diameters of the elastic friction rings, the stepped diameters of the friction rollers enter into the calculation of the size of the ratio. Optimal for very large translations is a small difference in the inner radii of the friction rings at approximately the same cross section. The direction of rotation of the output shaft is the same in the case r ₄ - r ₃ <0 and in the case of r ₄ - r ₃ > 0 opposite to the drive shaft.

embodiment

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment.

Dem Ausführungsbeispiel wird ein erfindungsgemäßes Reibradgetriebe mit zylindrischen, nichtabgestuften Reibrollen 5 zugrundegelegt, in gleichfalls erfindungsgemäßen Ausführungen von Reibradgetrieben können diese auch zylindrisch abgestuft sein.The embodiment is based on an inventive friction gear with cylindrical, non-graded friction rollers 5, in equally embodiments of the invention of friction gears, these can also be cylindrically stepped.

Dabei stellen dar:It shows:

Figur 1: Schnitt C-D durch ein erfindungsgemäßes Reibradgetriebe Figur 2: Schnitt A—8 durch ein erfindungsgemäßes ReibradgetriebeFigure 1: Section C-D through a friction gear according to the invention Figure 2: Section A-8 through a friction gear according to the invention

In einem Gehäuse 1 sind die Antriebswelle 2 und die Abtriebswelle 3 zueinander fluchtend drehbar gelagert. Der Steg 4 hält die beispielsweise drei Reibrollen 5, das sind relativ starre Reibrollen unterschiedlicher Ausführung, beispielsweise auch Wälzlager, in ihrer Lage im gleichmäßigen Winkelabstand um die Antriebswelle. An ihrem Außenumfang werden die Reibrollen 5 durch zwei elastischen Reibringe 6 und 7 umschlossen. Der elastische Reibring 6 ist durch radial bewegliche Zungen 8 mit dem Gehäuse 1 drehfest verbunden, während der elastische Reibring 7 durch radial bewegliche Zungen 9 mit einer Scheibe 10 drehfest verbunden ist. Die Scheibe 10 ist wiederum drehfest mit der Antriebswelle 3 drehfest verbunden. Zur drehfesten und radialIn a housing 1, the drive shaft 2 and the output shaft 3 are mutually rotatably mounted. The web 4 holds the example, three friction rollers 5, which are relatively rigid friction rollers of different design, for example, roller bearings, in their position at a uniform angular distance around the drive shaft. At its outer periphery, the friction rollers 5 are enclosed by two elastic friction rings 6 and 7. The elastic friction ring 6 is rotatably connected by radially movable tongues 8 with the housing 1, while the elastic friction ring 7 is rotatably connected by radially movable tongues 9 with a disc 10. The disc 10 is in turn rotatably connected to the drive shaft 3 rotatably connected. For non-rotating and radial

beweglichen Befestigung der elastischen Reibringe 6 und 7 am Gehäuse 1 bzw. an der Scheibe 10 können auch andere bekannte und geeignete Elemente vorgesehen werden. Die Abmessungen der elastischen Reibringe 6 und 7 sind derart, daß sie an den Berührungsstellen mit den Reibrollen 5 leicht radial verformt werden, und durch ihre Eigenelastizität die Reibrollen 5 in eine kraftschlüssige Anlage an die Antriebswelle 2 gedrückt werden. Um das zu ermöglichen, sind die Reibrollen 5 im Steg 4 radial beweglich angeordnet. Im Betrieb wird den Reibrollen 5 durch das Drehen der Antriebswelle 2 dem Gehäuse 1 gegenüber eine Drehbewegung um die Innenperipherie des elastischen Reibringes 6 erteilt.movable attachment of the elastic friction rings 6 and 7 on the housing 1 and on the disc 10, other known and suitable elements can be provided. The dimensions of the elastic friction rings 6 and 7 are such that they are slightly deformed radially at the points of contact with the friction rollers 5, and are pressed by their own elasticity, the friction rollers 5 in a frictional engagement with the drive shaft 2. To enable this, the friction rollers 5 are arranged radially movable in the web 4. In operation, the friction rollers 5 is given by the rotation of the drive shaft 2 to the housing 1 with respect to a rotational movement about the inner periphery of the elastic friction ring 6.

Durch den geringfügigen Unterschied der Innendurchmesser der elastischen Reibringe 6 und 7 wird dem elastischen Reibring durch die Reibrollen 5 eine Drehbewegung verliehen, die dieser über die Zungen 9 und die Scheibe 10 auf die Abtriebswelle 3 überträgt.Due to the slight difference between the inner diameters of the elastic friction rings 6 and 7, the elastic friction ring is given a rotational movement by the friction rollers 5, which transmits this to the output shaft 3 via the tongues 9 and the disk 10.

Das Drehzahlverhältnis und der Drehsinn zwischen An- und Abtriebswelle hängen von dem Verhältnis der Innendurchmesser der elastischen Reibringe 6 und 7 ab. Durch die Wahl D₆ > D₇ wird der Drehsinn entgegengesetzt, bei D₆ < D₇ wird der Drehsinn gleichgerichtet.The speed ratio and the sense of rotation between the input and output shafts depend on the ratio of the inner diameters of the elastic friction rings 6 and 7. By choosing D ₆ > D ₇ , the direction of rotation is opposed, with D ₆ <D _{7 the} direction of rotation is rectified.

Claims

1. Umiauf-Reibradgetriebe for large translations with a central drive wheel and a planetary like around the central in a cage radially displaceably mounted cylindrical Reibradern constant or graduated diameter, which are surrounded by elastically deformed friction rings and pressed against the Zentralrad characterized in that a friction ring (6) by known radially movable fastening means (8) with the housing (1) and the second friction ring (7) rotatably connected to a disc (10) and this in turn connected to the output shaft (3), wherein the differences from the outer Rolling paths of Reibrader and the path lengths of the associated inner raceways of the elastic friction rings slightly different from each other.

For this 1 page drawings