Stand der
TechnikState of
technology
Die
Erfindung bezieht sich auf den Antrieb von Maschinen, bei denen
zyklische Bewegungsabläufe
schnell, wiederholgenau und stoßfrei
ausgeführt
werden müssen,
also z.B. Textilmaschinen, Druckmaschinen, Fördereinrichtungen, Taktanlagen und
besonders Umformpressen.The
The invention relates to the drive of machines in which
cyclic movements
fast, repeatable and bumpless
accomplished
Need to become,
ie e.g. Textile machines, printing machines, conveyors, clock systems and
especially forming presses.
Beispielhafte
Ausführungen
solcher Getriebe sind (EP) 0254 958 A1, bei dem einer mit zwei ovalen Zahnrädern erzeugten,
variablen Drehung eine mit einer Kurbel erzeugte, oszillierende
Drehung überlagert
wird oder DE 4241 231
C2 , ein Zugmittelgetriebe mit 3 unrunden Rädern. In DE 341 1922 A1 werden zwei
achsparallele Wellen durch ein exzentrisches Verbindungselement
an der einen Welle gekoppelt, dessen Antriebsseite in eine rotierende
Nut an der anderen Welle greift und zu einer variablen Drehzahl der
Abtriebswelle führt.
In DE 300 1630 C2 wird
die ungleichmäßige Drehung
eines Kreuzgelenkes bei achsversetzten Wellen genutzt, während DE 199 36742 A1 und DE 362 5308 C2 Getriebe
mit unrunden Zahnrädern
beschreiben. Bekannt sind auch Getriebe, deren ungleichförmige Bewegung
durch die Überlagerung
von Nocken- oder Kurventrieben entsteht, z.B. DE 334 5053 A1 , DE 330 1930C1 oder DE 320 2242 A1 .Exemplary embodiments of such transmissions are (EP) 0254 958 A1, in which a variable rotation generated by two oval gears is superimposed on an oscillating rotation generated by a crank, or DE 4241 231 C2 , a traction mechanism with 3 non-circular wheels. In DE 341 1922 A1 two axially parallel shafts are coupled by an eccentric connecting element on the one shaft whose drive side engages in a rotating groove on the other shaft and leads to a variable speed of the output shaft. In DE 300 1630 C2 the uneven rotation of a universal joint is used in off-axis waves while DE 199 36742 A1 and DE 362 5308 C2 Describe gears with non-circular gears. Also known are gears whose non-uniform motion is caused by the superposition of cam or curve drives, eg DE 334 5053 A1 . DE 330 1930C1 or DE 320 2242 A1 ,
Ein
besonderer Anwendungsfall sind Exzenterpressen, bei denen Schwungräder zur
Energiespeicherung für
die kurzfristig sehr hohen Umformleistungen eingesetzt werden und
deshalb ein drehzahlgeregelter Direktantrieb nicht unmittelbar einsetzbar
ist. Ungeachtet der vielfältigen
Verwendungsmöglichkeiten
des erfindungsgemäßen Getriebeelementes
wird sich die Beschreibung deshalb im wesentlichen auf die Anforderungen
an mechanische Pressenantriebe und die Vorteile bei Verwendung des
Getriebes in Exzenterpressen beschränken.One
special application are eccentric presses in which flywheels for
Energy storage for
the short-term very high forming capacities are used and
Therefore, a variable speed direct drive not directly applicable
is. Notwithstanding the manifold
uses
of the transmission element according to the invention
Therefore, the description is essentially based on the requirements
to mechanical press drives and the advantages of using the
Restrict transmission in eccentric presses.
Bei
Exzenterpressen mit gleichförmigem
Antrieb der Exzenterwelle ist die Kinematik des Stößels eine
sinusförmige
Bewegung, die durch die Exzentrizität und die Drehzahl der Exzenterwelle
vorgegeben wird. Diese Kinematik entspricht nur sehr eingeschränkt den
technologischen Anforderungen. Eine selektive Veränderung
des Zeit-Wegverhaltens
in den kritischen Arbeitsbereichen ist nicht möglich.at
Eccentric presses with uniform
Drive of the eccentric shaft is the kinematics of the ram one
sinusoidal
Movement caused by the eccentricity and the speed of the eccentric shaft
is given. This kinematics corresponds only very limited to the
technological requirements. A selective change
of time-way behavior
in the critical workspaces is not possible.
So
wird z.B. für
Schmiedepressen eine kurze Druckberührzeit gefordert, um einen
möglichst
geringen Wärmeübergang
in das Gesenk zu erreichen, während
bei der Kaltmassivumformung eine lange Druckberührzeit und bei der Blechumformung
eine geringe Geschwindigkeit beim Umformprozess erforderlich ist.So
is e.g. For
Forging presses demanded a short pressure contact time to one
preferably
low heat transfer
to reach into the die while
during cold massive forming a long pressure contact time and during sheet metal forming
a low speed during the forming process is required.
Bei
vielen Typen von Schmiedemaschinen ist zudem eine ausgeprägte Stillstandsphase
im oder nahe am oberen Totpunkt notwendig. Diese Rast wird z.B.
für Handlingvorgänge und/oder
auch zum Kühlen
der Werkzeuge benötigt.
Die Rast wird bei den meisten Pressen erzeugt, indem der Antrieb
der Exzenterwelle ausgekuppelt und die Welle über eine Bremse stillgesetzt
wird. Diese Kupplungs- Bremssysteme sind aufwendig, verschleißbehaftet
und führen
zu Lärm
und Erschütterungen.at
Many types of forging machines also have a pronounced downtime phase
necessary in or near top dead center. This rest is e.g.
for handling operations and / or
also for cooling
the tools needed.
The catch is generated on most presses by the drive
disengaged from the eccentric shaft and the shaft stopped by a brake
becomes. These clutch brake systems are complex, subject to wear
and lead
to noise
and shakes.
Grundsätzlich kann
bei Exzenterpressen der Hub durch einen ungleichförmigen Antrieb
der Exzenterwelle, eine Beeinflussung der Druckstangenlagerung oder/und
durch geeignetes Getriebe hinter der Exzenterwelle erfolgen.Basically
in eccentric presses the stroke by a non-uniform drive
the eccentric shaft, an influence on the push rod bearing and / or
done by suitable gear behind the eccentric shaft.
Aus
der DE 196 01 300
C2 ist ein Exzenterpressenantrieb bekannt, bei dem die
Exzenterwelle über
ein Paar unrunden Zahnräder
ungleichförmig angetrieben
wird. Durch die Kurvenform der Räder lassen
sich unterschiedliche Bewegungsabläufe für den Stößel verwirklichen. Ergänzt wird
diese Anordnung durch DE
198 15653 C2 , in der eine Erweiterung der möglichen
Bewegungsabläufe
durch eine Verdrehung zwischen dem abtreibenden Rad und der Exzenterwelle
vorgeschlagen wird. Weitergehende Modifikationen des Hubverhaltens
sind nur durch Auswechseln beider Antriebsräder oder durch wahlweises Einkuppeln
unterschiedlicher Radsätze
möglich.
Nachteilig bei diesem Antrieb sind auch die wegen der komplizierten
Geometrie aufwendig zu fertigenden Zahnräder und die Baugröße, da beide
Räder außenverzahnt
sind – bei
schweren Pressen beträgt
der Durchmesser des Antriebsrades oft mehrere Meter. Der ergänzende Vorschlag,
ein Umlaufgetriebe mit unrunden Zahnrädern zu verwenden, reduziert
die Baugröße zu Lasten
eines erheblich größeren technischen
Aufwandes. Im Weiteren lässt
der Antrieb nur eine Verlangsamung im oberen Totpunkt zu; eine Rast
ist nicht möglich,
da dazu der Radius des treibenden Rades Null sein müsste. Mit DE 198 15 655 C2 wird
der Vorschlag um ein Überlagerungsgetriebe
erweitert, das durch Summation einer konstanten und einer variablen
Eingangsdrehzahl zum periodischen Stillstand des Abtriebes führt.From the DE 196 01 300 C2 an eccentric press drive is known in which the eccentric shaft is non-uniformly driven via a pair of non-circular gears. Due to the curve shape of the wheels, different movements for the ram can be realized. This arrangement is supplemented by DE 198 15653 C2 in which an extension of the possible movements is proposed by a rotation between the driven wheel and the eccentric shaft. Further modifications of the stroke behavior are possible only by replacing both drive wheels or by selectively engaging different wheelsets. A disadvantage of this drive are complicated because of the complicated geometry to be produced gears and the size, since both wheels are externally toothed - in heavy presses, the diameter of the drive wheel is often several meters. The supplementary proposal to use a planetary gear with non-circular gears reduces the size at the expense of a considerably larger technical effort. Furthermore, the drive allows only a slowdown at top dead center; a rest is not possible because the radius of the driving wheel would have to be zero. With DE 198 15 655 C2 the proposal is extended by a superposition gear, which leads by summation of a constant and a variable input speed to the periodic standstill of the output.
Weitere
Möglichkeiten
zur Hubbeeinflussung bieten geschaltete Antriebe.Further
options
for the Hubbeeinflussung provide switched drives.
Als
Beispiel schlägt
WO 02/070240 (PCT/EP 02/0259.5) ein kompaktes Schaltgetriebe vor,
mit dem die Drehung des Schwungrades mit zwei verschiedenen Übersetzungsverhältnissen
auf die Exzenterwelle übertragen
wird. Nachteilig an dieser Ausführung
ist, dass das Hubverhalten zwar durch die unterschiedlichen Antriebsdrehzahlen
verändert wird,
aber der sinusförmige
Verlauf in den beiden Bereichen erhalten bleibt. Eine Anpassung
an technologische Anforderungen ist so nur eingeschränkt gegeben
und die notwendigen Kupplungen sind verschleißbehaftet.As an example, WO 02/070240 (PCT / EP 02 / 0259.5) proposes a compact manual transmission with which the rotation of the flywheel is transmitted to the eccentric shaft at two different gear ratios. A disadvantage of this design is that the stroke behavior is indeed changed by the different drive speeds, but the sinusoidal course is maintained in the two areas. An adaptation to technological requirements is so limited gege ben and the necessary couplings are subject to wear.
DE 4421 527 C2 schlägt einen
geschalteten Antrieb mit zwei drehzahlgeregeltem Motoren vor. Auf
einer Seite der Exzenterwelle befindet sich ein kuppelbarer Schwungradantrieb,
auf der anderen ein ständig
gekoppelter Antrieb. Im Arbeitsbereich mit hoher Belastung wird
der Schwungradantrieb zugeschaltet, in den übrigen Bereichen übernimmt
der andere Antrieb. Einen funktionell vergleichbaren Antrieb, der
als kompakte Einheit auf einem Ende der Exzenterwelle montiert,
beschreibt EP 1 126
581 A2 . Eine weitere Ausführung ist aus "MM Das IndustrieMagazin", 19/2005 Seite 34ff
bekannt. Hier wird ein Pressenantrieb mit einem hochdynamischen
Servomotor vorgestellt, der für
die Leistungsabgabe im Arbeitsbereich mit einem verschleißfrei kuppelbaren Schwungrad
unterstützt
wird. DE 4421 527 C2 proposes a switched drive with two variable speed motors. On one side of the eccentric shaft is a detachable flywheel drive, on the other a constantly coupled drive. In the working area with high load, the flywheel drive is switched on, in the other areas takes over the other drive. A functionally comparable drive, which is mounted as a compact unit on one end of the eccentric shaft, describes EP 1 126 581 A2 , Another version is known from "MM Das IndustrieMagazin", 19/2005 page 34ff. Here, a press drive with a highly dynamic servo motor is presented, which is supported for the power output in the work area with a wear-free couplable flywheel.
Mit
den drei vorgestellten Antriebe kann der Hubverlauf verändert werden
durch Umschalten zwischen zwei drehzahlveränderlichen Schaltstufen und/oder
direkte Nutzung der Dynamik der eingesetzten Regelantriebe. Nachteilig
ist neben dem großen
mechanischen und steuerungstechnischen Aufwand, dass im Arbeitsbereich
der sinusförmige
Hubverlauf wegen der festen Übersetzung
zum Schwungrad grundsätzlich
erhalten bleibt und nur durch Änderung
der Drehzahl des träge
reagierenden Schwungrades beeinflusst werden kann. Bereiche mit
z.B. konstanter Hubgeschwindigkeit sind im Schwungradbetrieb nicht
möglich.With
the three presented drives, the stroke can be changed
by switching between two variable-speed switching stages and / or
Direct use of the dynamics of the variable speed drives used. adversely
is next to the big one
mechanical and control-technical effort that in the work area
the sinusoidal
Stroke course because of the fixed translation
to the flywheel basically
is preserved and only by change
the speed of the sluggish
Reactive flywheel can be influenced. Areas with
e.g. Constant lifting speed are not in flywheel operation
possible.
Mit EP 0941 832 A1 wird
der Hubverlauf des Stößels dadurch
verändert,
dass die Druckstange nicht konzentrisch sondern mit separat drehbaren Exzenterbuchsen
auf dem Exzenter der Exzenterwelle gelagert ist. Durch gesteuertes
Verdrehen dieser Buchsen wird dem Stößelweg eine Zusatzbewegung überlagert,
die zu einer Optimierung des Hubverlaufes geeignet ist. Nachteilig
ist auch hier der hohe mechanische Aufwand. Im Kraftfluss des Stößels muss
auf eine auf dem außermittig
umlaufenden Exzenter gelagerte Buchse verdreht werden. Dafür ist ein
kinematisch anspruchsvoller Getriebezug erforderlich, der obendrein
den großen
Kräften
entsprechend dimensioniert sein muss. Vor allem die zusätzliche
Lagerfläche
für die
Druckstange führt
zu Reibungsverlusten und Verschleiß.With EP 0941 832 A1 the stroke profile of the plunger is changed by the fact that the push rod is not mounted concentrically but with separately rotatable eccentric bushes on the eccentric of the eccentric shaft. By controlled rotation of these sockets an additional movement is superimposed on the ram travel, which is suitable for optimizing the Hubverlaufes. The disadvantage here is the high mechanical complexity. In the power flow of the plunger must be rotated on a mounted on the off-center eccentric bushing. For a kinematic demanding gear train is required, which must also be sized according to the large forces. Above all, the additional bearing surface for the push rod leads to friction losses and wear.
Eine
Anordnung, das Hubverhalten einer Presse durch Maßnahmen
hinter der Exzenterwelle zu verbessern, enthält DE 102 27 088 A1 . Dieser
Vorschlag beschreibt einen Pressenantrieb, bei dem der Stößel statt
mit einer starren Druckstange über
ein Lenkhebelgetriebe mit Doppelexzenter angetrieben wird. Damit
ist eine Beeinflussung des Hubverlaufes auch beim Pressvorgang möglich, der
zudem durch Verdrehen des Doppelexzenters betriebsmäßig verändert werden
kann. Nachteilig bei diesem Antrieb sind der hohe mechanische Aufwand
und die Verringerung der Maschinensteifigkeit, da sich das Lenkhebelgetriebe
im Kraftfluss des Stößels befindet.
Durch die gleichzeitige Änderung
von Hubhöhe
und Hubverlauf ändert
sich bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen die Hubhöhe, und
dies erschwert den Einsatz von Handhabungsgeräten. Eine ausgeprägte Rast
ist bei diesem Vorschlag nicht möglich.An arrangement to improve the lifting behavior of a press by measures behind the eccentric shaft contains DE 102 27 088 A1 , This proposal describes a press drive in which the plunger is driven by a double lever eccentric instead of a rigid push rod via a steering lever gear. In order to influence the stroke course is also possible during the pressing process, which can also be changed operationally by turning the Doppelexzenters. A disadvantage of this drive, the high mechanical complexity and the reduction of machine rigidity, since the steering lever gear is in the power flow of the plunger. The simultaneous change of lift height and stroke changes the lift height under different operating conditions and this complicates the use of handling equipment. A pronounced rest is not possible with this proposal.
Aufgabenstellungtask
Die
Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Getriebe mit einer zur
Antriebsdrehzahl zyklisch variablen Abtriebsdrehzahl zu gestalten,
das bei einfacher Bauart neben einer günstigen Kinematik für viele
allgemeine Anwendungen speziell einen auf unterschiedliche Umformtechnologien
abgestimmten Antrieb für
Exzenterpressen ermöglicht.
Das Getriebe soll wegen der stark unterschiedlichen Anforderungen
der verschiedenen Verwendungsfälle
in Bauartvarianten eine große
Bandbreite an Drehzahlmodulationen bis hin zum Rastgetriebe ermöglichen, wobei
für jede
Variante mit einfachen Maßnahmen Feinabstimmungen
des generellen, bauartabhängigen
Drehzahlverlaufes auch betriebsmäßig möglich sein
sollen, um z.B. ein Anpassen an wechselnde Anforderungen innerhalb
einer Produktreihe zu erreichen.The
Object of this invention is to provide a transmission with a for
Drive speed cyclically variable output speed,
the simple design in addition to a favorable kinematics for many
general applications specifically to different forming technologies
tuned drive for
Eccentric presses allows.
The gear should be because of the very different requirements
the different use cases
in design variants a large
Bandwidth of speed modulation up to the locking gear allow, where
for every
Variant with simple measures fine-tuning
of the general, design-dependent
Speed curve also be operationally possible
are intended to an adaptation to changing requirements within
to reach a product range.
Diese
Aufgabenstellung wird durch die in Anspruch 1 beschriebene Erfindung
gelöst.
In den Unteransprüchen
sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen
angegeben.These
The problem is solved by the invention described in claim 1
solved.
In the dependent claims
are advantageous and expedient developments
specified.
Vorteilhaft
an dem erfindungsgemäßen Getriebe
ist die einfache Bauart und der geringe Fertigungsaufwand. Mit nur
zwei Zahnrädern
ist eine Drehzahlmodulation möglich,
die über
einen Stillstand bis zur Drehrichtungsumkehr reichen kann. Der Abtrieb
wird aus der Überlagerung
harmonischer Bewegungen erzeugt und alle Elemente sind in ständigem Eingriff.
Dadurch ist ein stoßfreier
Betrieb auch bei hohen Beschleunigungen möglich. Die Leistungsübertragung
erfolgt über
eine Hohlrad/Stirnradpaarung und ist damit optimal für hohe Drehmomente
geeignet.Advantageous
on the transmission according to the invention
is the simple design and the low production costs. With only
two gears
is a speed modulation possible,
the above
a standstill until the direction of rotation can reach. The downforce
gets out of the overlay
generated harmonious movements and all elements are in constant engagement.
This is a bumpless
Operation possible even at high accelerations. The power transmission
over
a ring / Stirnradpaarung and is thus optimal for high torques
suitable.
Für eine Anwendung
des Getriebes in Pressen sind nur geringe Änderungen gegenüber einem konventionellen
Antrieb nötig.
Sind wegen Schwungmassen im Antrieb weiterhin Kupplungen und Bremsen
nötig,
arbeiten diese verschleißfrei,
da sie betriebsmäßig in der
Stillstandsphase geschaltet werden und im Durchlaufbetrieb nur eine
Notfunktion erfüllen.
Sie können
daher einfacher ausgeführt
werden. Die große
Steifigkeit des konventionellen Exzenterantriebes wird nicht vermindert.For an application
The transmission in presses are only minor changes compared to a conventional one
Drive required.
Are due to flywheels in the drive clutches and brakes
necessary,
work this wear-free,
since she is operational in the
Standstill phase are switched and in continuous operation only one
Fulfill emergency function.
You can
therefore easier to run
become. The size
Stiffness of the conventional eccentric drive is not reduced.
Ausführungsbeispieleembodiments
Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung. Die beigelegten Zeichnungen zeigen:Further
Advantages and details of the invention will become apparent from the following
Description. The enclosed drawings show:
1 Modellskizze
des erfindungsgemäßen Getriebes
mit umlaufenden Hohlrad 1 Model sketch of the transmission according to the invention with rotating ring gear
2 Funktionsablauf
des Getriebes 2 Functional sequence of the gearbox
3 Modellskizze
des erfindungsgemäßen Getriebes
mit umlaufendem Stirnrad 3 Model sketch of the transmission according to the invention with a circumferential spur gear
4 Varianten für ein nicht angetriebenes Koppelglied 4 Variants for a non-driven coupling link
5 Varianten für ein angetriebenes Koppelglied 5 Variants for a driven coupling link
6 beispielhafte Drehzahldiagramme 6 exemplary speed diagrams
7 Modellskizze
des Getriebes, eingesetzt als Exzenterpressenantrieb 7 Model sketch of the gearbox used as an eccentric press drive
8 wie 7,
mit angetriebenem Koppelglied 8th as 7 , with driven coupling link
9 Funktionsablauf
des Getriebes, eingesetzt als Exzenterpressenantrieb 9 Functional sequence of the gearbox used as an eccentric press drive
10 beispielhafte Stößelhubdiagramme 10 exemplary ram stroke diagrams
11 Getriebevariante mit nachgeschaltetem
Planetengetriebe 11 Transmission variant with downstream planetary gear
12 Getriebevariante mit nachgeschaltetem Überlagerungsgetriebe 12 Gearbox variant with downstream superposition gearbox
13 Einsatz des Getriebes in einem ergonomischen
Pedalantrieb 13 Use of the gearbox in an ergonomic pedal drive
14 Variante zu 13 14 Variant too 13
Beschreibungdescription
Das
Grundgetriebe besteht aus einem Hohlrad und einem Stirnrad. Eines
der beiden Räder
ist als Planetenrad auf einem Kurbelzapfen exzentrisch gelagert
und rotiert so um den Mittelpunkt des anderen Rades, dass beide
Räder ständig im
Eingriff sind. Das Planetenrad wird an einem außermittigen Punkt z.B. durch
einen Hebel gehalten. Dadurch führt
das Planetenrad während
eines Umlaufes eine Nickbewegung aus, die zu einer ungleichförmigen Abtriebsdrehung
des anderen Rades führt.
Das Gesamtübersetzungsverhältnis ist
durch die Zähnezahl
der beiden Räder
bestimmt. Die überlagerte
Drehung ergibt sich aus der Position des Koppelpunktes und des Festpunktes
des Hebels. Mit kleiner werdender Exzentrizität des Koppelpunktes vergrößert sich
die überlagerte
Drehung. Liegt der Koppelpunkt auf dem Teilkreis des Planetenrades,
ergibt sich eine echte Rast, liegt der Koppelpunkt innerhalb des
Teilkreises, ergibt sich eine Drehrichtungsumkehr. Grundsätzlich wird
mit jedem Umlauf des Planetenrades ein Zyklus durchlaufen. Daraus
folgt, dass das Abtriebsrad bei einem Übersetzungsverhältnis von
1/–1 einen
Zyklus pro Umdrehung durchläuft
und sich bei einem Übersetzungsverhältnis von
z.B. 1/0,5 zwei Zyklen pro Umdrehung ergeben.The
Basic transmission consists of a ring gear and a spur gear. One
the two wheels
is mounted as a planet gear on a crank pin eccentric
and so rotate around the center of the other wheel that both
Wheels constantly in the
Are engaged. The planetary gear is at an off-center point e.g. by
held a lever. This leads
the planetary gear during
one revolution, a pitching movement leading to a non-uniform output rotation
the other wheel leads.
The overall translation ratio is
by the number of teeth
the two wheels
certainly. The superimposed
Rotation results from the position of the crosspoint and the fixed point
of the lever. With decreasing eccentricity of the crosspoint increases
the superimposed
Rotation. If the crosspoint lies on the pitch circle of the planetary gear,
If there is a real rest, the crosspoint is within the
Subcircuit, there is a reversal of direction. Basically
cycle with each revolution of the planetary gear. from that
follows that the output gear at a gear ratio of
1 / -1 one
Cycles per revolution
and at a gear ratio of
e.g. 1 / 0.5 two cycles per revolution.
1 zeigt
als Ausführungsbeispiel
ein Funktionsmodell des Getriebes mit einem umlaufenden Hohlrad.
Die Antriebswelle (1) trägt an ihrem Ende eine Kurbel
(2), auf deren Kurbelzapfen das Hohlrad (3) mittels
eines Flansches (31) drehbar gelagert ist. Beim Drehen
der Antriebswelle (1) rotiert der Mittelpunkt des Hohlrades
(3) so um den Mittelpunkt des Abtriebrades (4),
dass die beiden Zahnräder
in ständigem
Eingriff sind. Das Hohlrad (3) bzw. der Flansch (31)
wird am Koppelpunkt (6) durch einen Hebel (7)
gehalten, der im Festpunkt (8) gelagert ist. Die resultierende
Bewegung des Hohlrades (3) wird über das zentrische Abtriebsrad
(4) auf die Abtriebwelle (5) übertragen. 1 shows an exemplary embodiment of a functional model of the transmission with a rotating ring gear. The drive shaft ( 1 ) carries at its end a crank ( 2 ), on whose crank pin the ring gear ( 3 ) by means of a flange ( 31 ) is rotatably mounted. When turning the drive shaft ( 1 ) rotates the center of the ring gear ( 3 ) so around the center of the driven wheel ( 4 ) that the two gears are in constant engagement. The ring gear ( 3 ) or the flange ( 31 ) is at the crosspoint ( 6 ) by a lever ( 7 ), which is in the fixed point ( 8th ) is stored. The resulting movement of the ring gear ( 3 ) is transmitted via the central driven wheel ( 4 ) on the output shaft ( 5 ) transfer.
Wegen
des gewählten
Zähnezahlverhältnisses
2/1 zwischen umlaufenden Hohlrad (3) und Abtriebsrad (4)
ist die mittlere Abtriebsdrehzahl –1. Es ergibt sich ein Zyklus
pro Abtriebsdrehung. Andere Gesamtübersetzungsverhältnisse
sind möglich,
z.B. –0,5
bei einem Zähnezahlverhältnis von
3/2. 1a zeigt als Diagramm den Drehwinkel (ω2) und die Drehgeschwindigkeit
(ω°2) des Abtriebes
als Absolutwert für
eine Umdrehung (ω1)
des Antriebes. 1b ist das Rechenmodell des
dargestellten Getriebes. 2 zeigt als Diagramm den Drehwinkel (ω2) und die
Drehgeschwindigkeit (ω°2) des Abtriebes
mit zusätzlicher
Markierung der Winkelpositionen (ω1) der Antriebswelle. Die zugehörigen Getriebestellungen
sind in 2a bis 2f dargestellt.Because of the selected number of teeth ratio 2/1 between circumferential ring gear ( 3 ) and output gear ( 4 ) is the mean output speed -1. This results in one cycle per output rotation. Other overall ratios are possible, for example -0.5 with a teeth ratio of 3/2. 1a shows as a diagram the rotation angle (ω2) and the rotation speed (ω ° 2) of the output as absolute value for one revolution (ω1) of the drive. 1b is the calculation model of the illustrated transmission. 2 shows a diagram of the angle of rotation (ω2) and the rotational speed (ω ° 2) of the output with additional marking of the angular positions (ω1) of the drive shaft. The associated gearbox positions are in 2a to 2f shown.
3 zeigt
als Ausführungsbeispiel
ein Funktionsmodell des Getriebes mit einem umlaufenden Stirnrad.
Wegen der vergleichbaren Anordnung sind die Positionsnummern unverändert. Die
Antriebswelle (1) trägt
an ihrem Ende eine Kurbel (2), auf deren Kurbelzapfen das
Stirnrad (3) mittels eines Flansches (31) drehbar
gelagert ist. Beim Drehen der Antriebswelle (1) rotiert
der Mittelpunkt des Stirnrades (3) so um den Mittelpunkt
des Abtriebrades (4), dass die beiden Zahnräder in ständigem Eingriff
sind. Das Stirnrad (3) und der Flansch (31) sind
drehfest verbunden und werden am Koppelpunkt (6) durch
einen Hebel (7) gehalten, der im Festpunkt (8)
gelagert ist. Die resultierende Bewegung des Stirnrades (3) wird über das
zentrische Hohlrad (4) auf die Abtriebwelle (5) übertragen. 3 shows an exemplary embodiment of a functional model of the transmission with a rotating spur gear. Because of the similar arrangement, the position numbers are unchanged. The drive shaft ( 1 ) carries at its end a crank ( 2 ), on whose crank pin the spur gear ( 3 ) by means of a flange ( 31 ) is rotatably mounted. When turning the drive shaft ( 1 ) rotates the center of the spur gear ( 3 ) so around the center of the driven wheel ( 4 ) that the two gears are in constant engagement. The spur gear ( 3 ) and the flange ( 31 ) are rotatably connected and are at the crosspoint ( 6 ) by a lever ( 7 ), which is in the fixed point ( 8th ) is stored. The resulting movement of the spur gear ( 3 ) is via the central ring gear ( 4 ) on the output shaft ( 5 ) transfer.
Wegen
des gewählten
Zähnezahlverhältnisses
1/2 zwischen umlaufendem Stirnrad (3) und Abtriebsrad (4)
ist die mittlere Abtriebsdrehzahl +0,5. Es ergeben sich zwei Zyklen
pro Abtriebsdrehung. Auch hier sind andere Übersetzungsverhältnisse
möglich. 3a zeigt
als Diagramm den Drehwinkel und die Drehgeschwindigkeit des Abtriebes
als Absolutwert für
zwei Umdrehungen des Antriebes. 3b ist
das Rechenmodell des dargestellten Getriebes.Because of the selected number of teeth ratio 1/2 between the circumferential spur gear ( 3 ) and output gear ( 4 ), the average output speed is +0.5. This results in two cycles per output rotation. Again, other ratios are possible. 3a shows as diagram the rotation angle and the rotation speed of the output as absolute value for two revolutions of the drive. 3b is the calculation model of the illustrated transmission.
Die
folgenden Abbildungen zeigen Beispiele für die Ausbildung der Koppelpunkte
für das
Planetenrad. Alle Beispiele sind für ein Getriebe mit umlaufendem
Hohlrad gewählt,
gelten aber auch für
ein Getriebe mit umlaufendem Stirnrad.The
The following illustrations show examples of the formation of the crosspoints
for the
Planet. All examples are for a transmission with rotating
Ring gear selected,
but also apply to
a gear with rotating spur gear.
4a zeigt
die Anbindung des Koppelpunktes Pos.2 des Hebels Pos.1 auf dem Teilkreis des
Planetenrades. Es ergibt sich ein Getriebe mit Raststellung. In 4b liegt
der Koppelpunkt Pos.2 außerhalb
des Teilkreises des Planetenrades. Es ergibt sich ein Getriebe,
dessen Abtriebsdrehzahl zwischen einem Minimum und einem Maximum
variiert. Je weiter der Koppelpunkt nach außen verlagert wird, desto geringer
wird die Differenz zwischen maximaler und minimaler Abtriebsdrehzahl.
Liegt der Koppelpunkt innerhalb des Teilkreises, ändert sich
bereichsweise die Drehrichtung des Abtriebes (nicht dargestellt). 4a shows the connection of the cross point Pos.2 of the lever Pos.1 on the pitch circle of the planetary gear. This results in a transmission with detent position. In 4b the crosspoint Pos.2 is outside the pitch circle of the planetary gear. The result is a transmission whose output speed varies between a minimum and a maximum. The further the crosspoint is shifted outward, the lower the difference between maximum and minimum output speed. If the crosspoint lies within the pitch circle, the direction of rotation of the output changes in regions (not shown).
In 4c und 4d ist
die Koppelung mit einem Hebel durch eine Gleitführung ersetzt. 4c zeigt
eine ortsfeste Gleitführung
Pos.3; der Gleitstein Pos.4 ist am Planetenrad befestigt. In 4d ist
der Gleitstein Pos.6 ortsfest und die Führung Pos.5 Teil des Planetenrades.
In beiden Fällen
kann die Gleitfläche
gerade (4d), oder geneigt und/oder zur Feinabstimmung
des Getriebes gekrümmt
(4c) sein.In 4c and 4d the coupling is replaced with a lever by a sliding guide. 4c shows a fixed slide Pos.3; the sliding block Pos.4 is attached to the planetary gear. In 4d is the sliding block Pos.6 stationary and the guide Pos.5 part of the planetary gear. In both cases, the sliding surface can be straight ( 4d ), or inclined and / or curved to fine tune the transmission ( 4c ) be.
Die
Anordnung eines Koppelhebels beeinflusst das Getriebeverhalten ähnlich einer
Gleitführung.
Ein kurzer Hebel führt
zu einer starken Krümmung
der Bahn des Koppelpunktes, und die Position des Anlenkpunktes bestimmt
die Neigung dieser Bahn. Die Skizzen 5a bis 5d zeigen
Möglichkeiten,
das Getriebeverhalten darüber
hinaus durch zwangsweise oder gesteuerte Lageänderung des Anlenkpunktes während des
Umlaufes zu verändern.
Die Parameter können
manuell oder kraftbetrieben geändert
werden. Im Beispiel 5a ist der Koppelhebel Pos.1
an einer Schwinge Pos.2 montiert, deren Bewegung über einen
Kurbeltrieb Pos.3 vom Hauptantrieb Pos.4 abgeleitet wird. Befindet sich
der Anlenkpunkt Pos.8 im Zentrum dieser Schwinge, verhält sich
das Getriebe wie ein Getriebe mit ortsfester Anlenkung des Koppelhebels
(4a). Verschiebt man den Anlenkpunkt nach links
oder rechts, wird zunehmend eine zusätzliche Drehung überlagert.
In 5b ist die Schwinge durch einen Drehschieber Pos.5
ersetzt, der über
ein geeignetes Getriebe (hier ein Kettentrieb Pos.6 mit einem Übersetzungsverhältnis 1/1)
vom Hauptantrieb Pos.4 abgeleitet wird. Der Hub für die Anlenkung
des Koppelhebels kann ebenfalls verändert werden. Befindet sich
der Anlenkpunkt Pos.8 im Zentrum des Drehschiebers, verhält sich
das Getriebe wie ein Getriebe mit ortsfester Anlenkung des Koppelhebels
(4a). Verschiebt man den Anlenkpunkt Pos.8 nach
links oder rechts, wird zunehmend eine zusätzliche Drehung (addierend
oder subtrahierend) überlagert. Eine
konstante Drehung des Abtriebes ist möglich, wenn der eingestellte
Durchmesser am Drehschieber gleich dem Umlaufdurchmesser des Planetenrades ist.
Skizze 5c veranschaulicht diesen Fall.
Das Beispiel veranschaulicht die große Bandbreite der Varianten
im Drehzahlverlauf, die mit einfachen Stellmöglichkeiten erreicht werden
können.
Weitere Einflussmöglichkeiten
sind gegeben, indem man den Drehschieber relativ zum Antrieb verdreht
oder ein anderes Übersetzungsverhältnis zwischen
Hauptantrieb und Drehschieber wählt.The arrangement of a coupling lever influences the transmission behavior similar to a sliding guide. A short lever leads to a strong curvature of the path of the coupling point, and the position of the articulation point determines the inclination of this path. The sketches 5a to 5d show ways to change the transmission behavior beyond by forced or controlled change in position of the articulation point during the orbit. The parameters can be changed manually or powered. For example 5a the coupling lever Pos.1 is mounted on a rocker Pos.2, whose movement is derived via a crank mechanism Pos.3 from the main drive Pos.4. If the articulation point Pos.8 is located in the center of this rocker, the transmission behaves like a gearbox with stationary articulation of the coupling lever ( 4a ). Moving the pivot point to the left or right, an additional rotation is increasingly superimposed. In 5b the swingarm is replaced by a rotary valve Pos.5, which is derived from the main drive Pos.4 via a suitable gear (here a chain drive Pos.6 with a gear ratio 1/1). The stroke for the linkage of the coupling lever can also be changed. If the articulation point Pos.8 is located in the center of the rotary valve, the transmission behaves like a gearbox with stationary articulation of the coupling lever ( 4a ). If you move the articulation point Pos.8 to the left or right, an additional rotation (adding or subtracting) is increasingly superimposed. A constant rotation of the output is possible when the set diameter of the rotary valve is equal to the diameter of the planetary gear. sketch 5c illustrates this case. The example illustrates the wide range of variants in the speed curve, which can be achieved with simple positioning options. Other possibilities of influence are given by turning the rotary valve relative to the drive or selects another gear ratio between the main drive and rotary valve.
Wird
der Drehschieber Pos.5 statt über
den Hauptantrieb mit einem eigenen, vorzugsweise lagegeregelten
Antrieb (hier Servomotor mit Kettentrieb Pos.7) angetrieben, erhält man ein
System nach 5d. Da man mit dem variablen
Getriebe eine Sollkennlinie im Regelfall gut annähern kann, reicht für den Zusatzantrieb
eine vergleichsweise geringe Leistung, um den Sollverlauf exakt
zu erreichen. Zudem kann man diesen Antrieb im Falle eines zu hohen
Abgabemomentes abschalten und die auftretenden Kräfte durch
ein selbsthemmendes Getriebe oder eine Feststellbremse aufnehmen.
Der Antrieb dient dann dazu, unkritische Bereiche beschleunigt oder
verzögert
zu durchfahren, um in wichtigen Bereichen einen günstigen
Bereich der Getriebekennlinie ohne Belastung des Zusatzmotors auszunutzen.If the rotary valve Pos.5 instead of the main drive with its own, preferably position-controlled drive (here servomotor with chain drive Pos.7) driven, one obtains a system 5d , Since it is generally possible to approach a setpoint characteristic with the variable transmission as a rule, a comparatively low power is sufficient for the auxiliary drive in order to achieve the desired course exactly. In addition, you can turn off this drive in case of excessive output torque and absorb the forces occurring by a self-locking gear or a parking brake. The drive then serves to accelerate or decelerate uncritical areas in order to utilize a favorable range of the gearbox characteristic in important areas without loading the additional motor.
Eine
spezielle Variante eines Zusatzantriebs zur Verlagerung des Anlenkpunktes
Pos.8 des Koppelhebels Pos.1 ist nach 5e ein
Hydraulikzylinder Pos.9. Dieser Antrieb bietet alle Möglichkeiten
eines lagegeregelten Antriebes. Man kann aber auch zwei verschiedene
Betriebspunkte z.B. durch Anschläge
einstellen und im laufenden Betrieb zwischen diesen Einstellungen
wechseln. Ein Hydraulikzylinder kann auch bei geringer Antriebsleistung
so ausgelegt werden, dass er durch Blockieren mit Sperrventilen
sehr hohe Stillstandkräfte
aufnehmen kann. Mit Druckventilen ausgerüstet bietet er bei Überlast
die Möglichkeit
einer Ausweichbewegung, um während
dieser Bewegung den Hauptantrieb stillzusetzen. Die zulässige Belastung
kann mit diesen Ventilen exakt eingestellt und ein Überschreiten
sicher erkannt werden. In ähnlicher
Bauweise kann auch eine lineare Verstellung des Anlenkpunktes über eine
Motorspindel vorteilhaft sein.A special variant of an auxiliary drive for the displacement of the articulation point Pos.8 of the coupling lever Pos.1 is after 5e a hydraulic cylinder Pos.9. This drive offers all the possibilities of a position-controlled drive. But you can also set two different operating points eg by stops and change between these settings during operation. A hydraulic cylinder can be designed even with low drive power so that it can absorb very high standstill forces by blocking with shut-off valves. Equipped with pressure valves, it offers the possibility of an evasive movement in the event of overload, in order to stop the main drive during this movement. The permissible load can be set exactly with these valves and an exceeding can be reliably detected. In a similar construction, a linear adjustment of the articulation point via a motor spindle can also be advantageous.
In
folgenden Diagrammen werden einige Auslegungen für spezielle Drehzahlverläufe des
erfindungsgemäßen Getriebes
gezeigt. Dargestellt sind Kurven für Drehwinkel (ω2) und Drehgeschwindigkeit
(ω°2 des Abtriebes
für eine
konstante Antriebsdrehzahl (ω1) 6a zeigt
eine Auslegung für einen
Bereich mit konstanter Abtriebsdrehzahl. Das zugehörige Rechenmodell
zeigt die Geometrie des Antriebes; kaum erkennbar ist die geringfügige Verlagerung
des Fixpunktes des Koppelhebels mit einem Kurbeltrieb nach 5b.
Eine Auslegung mit der Zielsetzung konstanter Beschleunigung ist
im Diagramm und Rechenmodell 6b dargestellt.
Ein Zusatzantrieb ist hier nicht erforderlich. InIn the following diagrams some interpretations for specific speed curves of the transmission according to the invention are shown. Shown are curves for rotation angle (ω2) and rotation speed (ω ° 2 of the output for a constant drive speed (ω1) 6a shows a design for a range of constant output speed. The associated calculation model shows the geometry of the drive; hardly recognizable is the slight shift of the fixed point of the coupling lever with a crank mechanism 5b , A design with the goal of constant acceleration is in the diagram and calculation model 6b shown. An auxiliary drive is not required here. In
6c ist
schließlich
ein extremes Rastgetriebe dargestellt. Dieses Getriebe besteht aus
2 erfindungsgemäßen Getrieben,
bei denen der Abtrieb des ersten Getriebes als Antrieb für das zweite
Getriebe genutzt wird. Die Getriebe arbeiten ohne Zusatzantrieb
und sind so aufeinander abgestimmt, dass die rechnerische Positionsabweichung
im horizontalen Bereich der Kennlinie max. 0,001° ist. Das Rechenmodell ist nicht
dargestellt. 6c Finally, an extreme locking gear is shown. This transmission consists of 2 transmissions according to the invention, in which the output of the first transmission is used as a drive for the second transmission. The gearboxes work without an additional drive and are coordinated with each other so that the calculated position deviation in the horizontal area of the max. 0.001 °. The calculation model is not shown.
Die
Skizzen 7 und 8 zeigen
modellhaft den Einsatz des erfindungsgemäßen Getriebes bei Exzenterpressen.
Die Antriebswelle (1) trägt an ihrem Ende eine Kurbel
(2), auf deren Kurbelzapfen das Hohlrad (3) mittels
eines Flansches (31) drehbar gelagert ist. Beim Drehen
der Antriebswelle (1) rotiert der Mittelpunkt des Hohlrades
(3) so um den Mittelpunkt des Abtriebrades (4),
dass die beiden Zahnräder
in ständigem
Eingriff sind. Das Hohlrad (3) bzw. der Flansch (31)
wird am Koppelpunkt (6) durch einen Hebel (7)
gehalten, der nach 7 im Festpunkt (8)
gelagert ist. In 8 wird alternativ mit einem
angetriebenen Drehschieber Pos.9 (gemäß 5b) über den
Hebel Pos.7 eine Zusatzbewegung auf das Hohlrad Pos.3 überlagert.
In beiden Fällen
wird die resultierende Bewegung des Hohlrades Pos.3 über das
zentrische Abtriebsrad Pos.4 auf die Exzenterwelle Pos.5 übertragen,
die über
eine Druckstange Pos.10 den Stößel Pos.11
antreibt.The sketches 7 and 8th show a model of the use of the transmission according to the invention in eccentric presses. The drive shaft ( 1 ) carries at its end a crank ( 2 ), on whose crank pin the ring gear ( 3 ) by means of a flange ( 31 ) is rotatably mounted. When turning the drive shaft ( 1 ) rotates the center of the ring gear ( 3 ) so around the center of the driven wheel ( 4 ) that the two gears are in constant engagement. The ring gear ( 3 ) or the flange ( 31 ) is at the crosspoint ( 6 ) by a lever ( 7 ), which after 7 in the fixed point ( 8th ) is stored. In 8th is alternatively with a driven rotary valve Pos.9 (according to 5b ) via the lever Pos.7 an additional movement on the ring gear Pos.3 superimposed. In both cases, the resulting movement of the ring gear Pos.3 is transmitted via the central driven gear Pos.4 on the eccentric shaft Pos.5, which drives via a push rod Pos.10 the plunger Pos.11.
Die
Funktionsweise des Getriebes als Antrieb für Exzenterpressen ist im folgenden
dargestellt. 9 zeigt beispielhaft ein Geschwindigkeits-Hubdiagramm
(v; h) des erfindungsgemäßen Antriebes
mit Markierungen für
die Winkelpositionen der Antriebswelle (ω1). Die zugehörigen Getriebestellungen
und Stößelstellungen
sind in 9a bis 9f skizziert.The operation of the transmission as a drive for eccentric presses is shown below. 9 shows an example of a speed-stroke diagram (v; h) of the drive according to the invention with marks for the angular positions of the drive shaft (ω1). The associated gear positions and ram positions are in 9a to 9f outlined.
Die
Diagramme 10a bis 10f zeigen Beispiele
für mögliche Stößelhubverläufe jeweils über eine
Umdrehung der mit einem erfindungsgemäßen Getriebe angetriebenen
Exzenterwelle sowie eine Grafik des dazu gehörenden Rechenmodells. Anpassungen
an technologisch erforderliche Sollkurven können durch vielfältige Maßnahmen
erreicht werden. Im Folgenden werden einige exemplarisch umrissen.The diagrams 10a to 10f show examples of possible Stößelhubverläufe each over a revolution of the eccentric shaft driven by a transmission according to the invention and a graph of the associated calculation model. Adjustments to technologically required setpoint curves can be achieved by a variety of measures. Below are some examples outlined.
Im
Beispiel 10a erfolgt der Antrieb durch ein
Getriebe mit umlaufendem Hohlrad (i = –1; 1 Zyklus/Umdrehung) ohne
besondere Optimierung. Zum Vergleich mit der modifizierten Hubkurve
ist der Hubverlauf mit einem konventionellen Antrieb eingezeichnet.For example 10a the drive is driven by a gear with revolving ring gear (i = -1, 1 cycle / revolution) without special optimization. For comparison with the modified lift curve of the stroke curve is drawn with a conventional drive.
In 10b ist ein gleichartiger Antrieb mit einem zusätzlichen
Drehschieber (5b) so optimiert, dass der Abwärtshub mit
gleichmäßiger Hubgeschwindigkeit
und der Rückhub
mit erhöhter
Geschwindigkeit erfolgt. Zum Vergleich ist ebenfalls der nicht modifizierte
Hubverlauf (h#) eingezeichnet.In 10b is a similar drive with an additional rotary valve ( 5b ) is optimized so that the downward stroke is made with uniform stroke speed and the return stroke with increased speed. For comparison, the unmodified stroke profile (h #) is also shown.
10c ist ein weiteres Beispiel für das gleiche
Grundgetriebe. Nur durch die spezielle Anordnung des Koppelhebels
wird hier ein extrem schneller Hub und eine ausgeprägte Rast
erzeugt. 10c is another example of the same basic transmission. Only by the special arrangement of the coupling lever here an extremely fast stroke and a pronounced rest is generated.
Im
Beispiel 10d erfolgt der Antrieb durch ein
Getriebe mit umlaufendem Stirnrad und einem Gesamtübersetzungsverhältnis von
0,5 ohne Optimierung. Damit ergeben sich zwei Umläufe des
variablen Getriebes pro Umdrehung der Exzenterwelle und mit der
gewählten
Geometrie zwei Rasten im oberen und unteren Totpunkt. Das Diagramm
zeigt den Stößelhub im
Vergleich mit einem konventionellen Hubverlauf (h#).For example 10d the drive is provided by a gear with rotating spur gear and a total gear ratio of 0.5 without optimization. This results in two revolutions of the variable transmission per revolution of the eccentric shaft and with the selected geometry two notches in the top and bottom dead center. The diagram shows the ram stroke in comparison with a conventional stroke course (h #).
Mit
einem zusätzlichen
Drehschieber (5b) ist der Antrieb in 10e so optimiert, dass sich eine gleichmäßige, langsame
Geschwindigkeit vor dem Erreichen des unteren Totpunktes ergibt.
Die Vergleichskurve (h#) zeigt eine Hubkurve, die in diesem Beispiel
durch Verdrehen des Drehschiebers gegenüber dem Hauptantrieb erzeugt
wird.With an additional rotary valve ( 5b ) is the drive in 10e optimized so that a uniform, slow speed results before reaching the bottom dead center. The comparison curve (h #) shows a lift curve, which is generated in this example by turning the rotary valve relative to the main drive.
Einen ähnlichen
Kurvenverlauf zeigt Diagramm 10f.
Der Antrieb erfolgt jedoch über
ein Getriebe mit umlaufendem Hohlrad, ebenfalls im Übersetzungsverhältnis (–) 0,5.
Die Optimierung erfolgt über
einen Drehschieber (5b), der vom Hautantrieb mit
einer Übersetzung –0,5 abgeleitet
ist. Damit wirkt sich der variable Antrieb mit zwei Zyklen pro Exzenterdrehung
aus, während
der Zusatzantrieb mit einem Zyklus pro Exzenterdrehung überlagert
wird. Das Ergebnis ist eine wesentlich ausgeprägtere Rast im oberen Totpunkt
und ein, durch Radienveränderung
am Drehschieber, großer
Einstellbereich für
den im Beispiel angestrebten Bereich mit konstanter Geschwindigkeit.
Die Kurven (h#) und (v#) zeigen Vergleiche für einen veränderten Radius des Drehschiebers.A similar curve is shown in the diagram 10f , The drive, however, via a gear with rotating ring gear, also in the transmission ratio (-) 0.5. The optimization takes place via a rotary valve ( 5b ), which is derived from the skin drive with a translation -0.5. Thus, the variable drive with two cycles per eccentric rotation affects, while the auxiliary drive is superimposed with one cycle per eccentric rotation. The result is a much more pronounced catch at top dead center and, by changing the radius of the rotary valve, a large adjustment range for the area targeted in the example with constant speed. The curves (h #) and (v #) show comparisons for a changed radius of the rotary valve.
Die
Darstellungen 11a bis 11c beschreiben
eine Möglichkeit,
in kritischen Fällen
den Umlaufdurchmesser des erfindungsgemäßen Getriebes zu verringern. 11a zeigt dazu die Seitenansicht eines kombinierten
Getriebes. Um den Umlaufdurchmesser des variablen Getriebes zu verkleinern, ist
der Durchmesser des umlaufenden Hohlrades so reduziert, dass sich
eine Übersetzung
von –0,5
ergibt. Um dennoch ein Übersetzungsverhältnis von
1 zu erreichen, ist hinter dem variablen Getriebe ein Planetengetriebe
angeordnet, dass mit einer Übersetzung
von 2 ins Schnelle treibt. Der Leistungsfluss erfolgt von einem
nicht gezeichneten Antriebsrad auf den Drehpunkt des umlaufenden
Hohlrades Pos.2, dessen Koppelung ebenfalls nicht dargestellt ist,
und weiter über
das frei auf der Welle drehende zentrale Stirnrad Pos.3 auf das
Hohlrad Pos.4 des nachgeschalteten Planetengetriebes mit den ortsfesten
Planetenrädern
Pos.5 und dem Sonnenrad Pos.6. Das Sonnenrad ist drehfest mit der
Abtriebswelle Pos.7 verbunden. 11b ist
eine Vorderansicht der Getriebekombination, und 11c zeigt zum Größenvergleich ein variables
Getriebe, dass bei gleichem Leistungsvermögen 11a unmittelbar
eine Übersetzung
von 1 (absolut) erreicht.The representations 11a to 11c describe a possibility, in critical cases, the circulation diameter of the gearbox according to the invention to reduce. 11a shows the side view of a combined transmission. In order to reduce the rotational diameter of the variable transmission, the diameter of the circumferential ring gear is reduced so that a translation of -0.5 results. In order nevertheless to achieve a gear ratio of 1, behind the variable gear, a planetary gear is arranged that drives with a translation of 2 in the fast. The power flow takes place from a not shown drive wheel on the pivot point of the rotating ring gear Pos.2, the coupling is also not shown, and continue on the freely rotating on the shaft central spur Pos.3 on the ring gear Pos.4 of the downstream planetary gear with the stationary planetary gears Pos.5 and the sun gear Pos.6. The sun gear is non-rotatably connected to the output shaft Pos.7. 11b is a front view of the gearbox combination, and 11c shows for size comparison, a variable transmission that with the same performance 11a immediately achieved a translation of 1 (absolute).
12a bis 12c zeigen
analog eine weitere Möglichkeit
zur Verkleinerung des Umlaufdurchmessers. Im gezeichneten Fall erfolgt
der Leistungsfluss vom Antriebsrad Pos.1 auf zwei Wegen zu einem Überlagerungsgetriebe.
Ein Weg führt über das umlaufende
Hohlrad Pos.2, das zentrale Stirnrad Pos.3 und den Planetenträger Pos.4
auf den Drehpunkt der Planetenräder
Pos.5. Der zweite Weg führt über die
Buchse Pos.9 und das Sonnenrad Pos.6 auf den Umfang der Planetenräder Pos.5.
Der überlagerte
Abtrieb erfolgt über
das Hohlrad Pos.8 auf die Abtriebswelle Pos.7. Das Gesamtübersetzungsverhältnis ist
ebenfalls 1. Der Vorteil dieser Version ist, dass keine Getriebeteile
ortsfest am Gestell montiert werden müssen. 12a to 12c show analogously, another way to reduce the diameter of the circulation. In the case shown, the power flow from the drive wheel Pos.1 takes place in two ways to a superposition gear. A path leads via the rotating ring gear pos. 2, the central spur gear pos.3 and the planet carrier Pos.4 on the fulcrum of the planet gears Pos.5. The second way leads via the bush Pos.9 and the sun gear Pos.6 on the circumference of the planetary gears Pos.5. The superimposed output takes place via the ring gear Pos.8 on the output shaft Pos.7. The overall ratio is also 1. The advantage of this version is that no gear parts must be mounted stationary on the frame.
In
manchen Fällen
kann es zweckmäßig sein,
wenn der Antrieb über
das zentrische Rad erfolgt und der Abtrieb von der außermittigen
Lagerung des Planetenrades abgeleitet wird. Bei dieser Funktionsumkehr
besteht keine Selbsthemmung, solange der Faktor zwischen Antriebsdrehzahl
und maximaler Abtriebsdrehzahl einen kritischen Wert nicht überschreitet.
Um ein praxisnahes Beispiel für
diese Anordnung zu geben und gleichzeitig die Vielfalt der Einsatzmöglichkeiten
des erfindungsgemäßen Getriebes
aufzuzeigen, ist in 13a bis 13e ein ergonomischer
Pedalantrieb skizziert. Dabei soll sich das Übersetzungsverhältnis des
Antriebes zwischen der horizontalen und der vertikalen Pedalstellung
so ändern,
dass bei einer Pedalbewegung in horizontaler Stellung wegen der
günstigeren
Krafteinleitung ein größerer Fahrweg
erzeugt wird. Die spezielle Gestaltung ist gewählt, weil die durchgehende
Pedalwelle Pos.2 Mittenfreiheit bedingt, ein gleicher Drehsinn zwischen
Pedalen und Abtriebsrad erforderlich ist und während einer Pedalumdrehung
zwei Zyklen des variablen Antriebs durchlaufen werden müssen. 13a zeigt die Aufsicht auf einen derartigen Antrieb.
Der Leistungsfluss erfolgt von den Pedalen Pos.1 über die
gemeinsame Pedalwelle Pos.2 auf das Planetengetriebe Pos.3 und von
dort mit einem Übersetzungsverhältnis –2/3 über die
Hohlwelle Pos.4 auf das zentrale Stirnrad des variablen Getriebes.
Die variierte Drehung wird mit einem Gesamtübersetzungsverhältnis –3/1 über das
umlaufende Hohlrad auf die Exzenterscheibe Pos.7 mit dem Kettenrad
Pos.10 übertragen.
Die Koppelung des Hohlrades erfolgt analog zu 4d über die
Kulisse Pos.8 und die Kulissenführung
Pos.9. Drei repräsentative
Stellungen des Getriebes sind in 13b bis 13d dargestellt. 13d zeigt
außerdem
Möglichkeiten
zum Einstellen der Getriebeeigenschaften. Durch Verschieben der
Kulissenführung
Pos.9 kann der variable Anteil des Drehzahlverlaufes erhöht oder vermindert
werden und mit einem angetriebenen Drehschieber Pos.9a (analog 5b)
sogar vollständig
aufgehoben werden. 13e vergleicht Pedalstellungen
eines üblichen
Pedalantriebes und dem hier beschriebenen, zwischen denen jeweils
derselbe Fahrweg zurückgelegt
wird.In some cases, it may be expedient if the drive takes place via the centric wheel and the output is derived from the eccentric mounting of the planetary gear. In this function reversal, there is no self-locking, as long as the factor between input speed and maximum output speed does not exceed a critical value. In order to give a practical example of this arrangement and at the same time to demonstrate the variety of possible uses of the transmission according to the invention, is in 13a to 13e sketched an ergonomic pedal drive. In this case, the ratio of the drive between the horizontal and the vertical pedal position should change so that when a pedal movement in the horizontal position because of the cheaper force introduction a larger track is generated. The special design is chosen because the continuous pedal shaft Pos.2 Mitten freedom conditional, a same sense of rotation between the pedals and driven gear is required and during a pedal rotation two cycles of the variable drive must be traversed. 13a shows the top view of such a drive. The power flow takes place from the pedals Pos.1 on the common pedal shaft Pos.2 on the planetary gear Pos.3 and from there with a transmission ratio -2/3 via the hollow shaft Pos.4 to the central spur gear of the variable transmission. The varied rotation is transmitted with a total ratio -3/1 on the rotating ring gear on the eccentric disc Pos.7 with the sprocket Pos.10. The coupling of the ring gear is analogous to 4d on the backdrop Pos.8 and the sliding guide Pos.9. Three representative positions of the gearbox are in 13b to 13d shown. 13d also shows options for adjusting the transmission characteristics. By moving the slide guide Pos.9 the variable portion of the speed curve can be increased or decreased and with a driven rotary valve Pos.9a (analog 5b ) are even completely canceled. 13e compares pedal positions of a conventional pedal drive and the one described here, between each of which the same track is covered.
Ein
anderer Ansatz für
einen ergonomischen Pedalantrieb ist, die beiden Pedale nicht starr
miteinander zu verbinden, sondern variabel so zu koppeln, dass,
wenn ein Pedal den unteren Totpunkt erreicht, das andere Pedal schon über den
oberen Totpunkt gedreht ist. 14a ist
ein Beispiel für
ein dazu geeignetes Getriebe. Die Pedale Pos.1 treiben jeweils die
Kurbel Pos.2 mit einem umlaufenden Stirnrad Pos.3 des erfindungsgemäßen Getriebes
an. Der Abtrieb erfolgt auf zentrale Hohlräder, die zusammen mit dem Kettenrad
Pos.6 drehfest mit dem gemeinsamen Bauteil Pos.5 verbunden sind.
Die Koppelung Pos.4 der umlaufenden Stirnräder Pos.3 erfolgt am einfachsten über unabhängige Koppelhebel
nach 4a oder 4b. Wählt man
eine Koppelung gemäß 5b mit
angetriebenem Drehschieber, kann der variable Anteil der Getriebeübersetzung
verstellt und ggf. vollständig
ausgeblendet werden. Mit den gewählten
Abmessungen ergibt sich für
das skizzierte Getriebe eine Übersetzung
von 5/8. 14b bis 14d zeigen beispielhaft kritische Pedalstellungen
und Markierungen für
weitere Stellungen, zwischen denen jeweils die gleiche Fahrstrecke
zurückgelegt
wird.Another approach to an ergonomic pedal drive is not to rigidly connect the two pedals, but to variably couple so that when one pedal reaches bottom dead center, the other pedal is already rotated above top dead center. 14a is an example of a suitable gearbox. The pedals Pos.1 in each case drive the crank Pos.2 with a rotating spur gear Pos.3 of the transmission according to the invention. The output takes place on central ring gears, which are rotatably connected together with the sprocket Pos.6 with the common component Pos.5. The coupling Pos.4 of the rotating spur gears Pos.3 is easiest to after independent coupling lever after 4a or 4b , If you choose a coupling according to 5b with driven rotary valve, the variable portion of the gear ratio can be adjusted and possibly completely hidden. With the selected dimensions results for the outlined gear ratio of 5/8. 14b to 14d show exemplary critical pedal positions and markings for other positions, between each of which the same route is covered.