DE1650899A1

DE1650899A1 - Geometrisches Verfahren zur Erzeugung von Strahlflaechen,die als Elemente eines Spannwellengetriebes dienen und Spannwellengetriebe mit Elementen,die nach diesem Verfahren hergestellt wurden

Info

Publication number: DE1650899A1
Application number: DE19681650899
Authority: DE
Inventors: Zenov Dipl-Ing Petar Ivanov; Genova Dipl-Ing Penk Jossifova; Konstantinov Dipl-Ing M Spirov; Dragiev Dipl-Ing D Svetoslavov
Original assignee: VISCH MASCHINNO ELEKTROTECHNIT
Current assignee: VISCH MASCHINNO ELEKTROTECHNIT
Priority date: 1967-01-28
Filing date: 1968-01-29
Publication date: 1970-12-03
Also published as: NL6801260A; US3550475A; BE709908A; ES349853A1; FR1552512A; GB1218368A

Description

Dr. O. DlTTMANN

DA-C972

PATENi AN v θ München 90, Beretteranger15 Telefon 297369

au der
Patentanmeldung

des

Wisch Maschino »
©laktrotechnitscheski Institut
Sofia/Bulgarien

betreffend

Geometrisches Verfahren sur Erzeugung von Strahlflächen, die als Elemente eines Spannwellengetrie bes dienen und Spannwellengetriabe mit Elementen, die nach diesem Verfahren hergestellt wurden.

Priorität 28, 1.196? - Bulgarien 7464

Die Erfindung betrifft ein geometrisches Verfahren zur Erzeugung von Strahlflächen, d.h. Flächen, die durch Scharen gerader Linien erzeugbar sind und von manchen Umhüllendanflachen (Tangentenflachen) der erwähnten Strahlflachen, die beide als Elemente eines Spannwellen« getriebes, nach dem Reibungs- oder Versahnungsprinzip,
disnen können und Spannwellengetriebe mit Elementen, die nach dem nachstehend beschriebenen Verfahren hergestellt sind«

Es ist ein geometrisches Verfahren zur Erzeugung von Rotationsflächen, d.h. Flächen* die durch die

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Drehung einer ebenen Linie um eine stetige Gerade, die in der Ebene der Linie liegt, die Rotationsflächen als Elemente eines Spannwellengetriebes dienen, bekannt. Bei den Spannwellengetrieben, deren Elemente auf der Basis der bekannten Rotationsflächen aufgebaut sind, ist eine Steigerung der Spannungen in den Berührungsfeldern zu beobachten. Diese Steigerung der Spannungen kommt wegen der ungleichförmigen Belastung auf die Zahnbreite der Elemente zu. Des weiteren sind manche Rotationsflächen technologisch nicht einwandfrei.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Erzeugung von Strahlflächen und deren Umhüllendenflächen zu schaffen, wobei beide Arten von Flächen die Gelegenheit zur Herstellung von günstig belasteten Elementen eines Spannwellengetriebes, zum Aufbau von Zähnen, die eine genügende Breite aufweisen und als Geradoder Schrägzähne erscheinen, zur Vergrösserung der Bexührungsfelder und zur Steigerung das Kraftvermögans des Spannwellengetriebes anbieten und somit die Nachteile der bekannten Rotationsflächen, die bei den Spannwellengetrie» ben angewendet werden, vermeiden. Weitere Aufgaben sind aus der Beschreibung und den beiliegenden Patentansprüchen zu ersehen.

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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäs« durch die Anwendung einer breiten Familie von Strahlflächen und deren Umhüllondsnflachen, die al3 Aufbauelemente eines Spannwal.Ion-Tötricbes dienen, gelöst.

IiS sind zweierlei Strahl flächen bekannt, n&a-J ich u.nabwi:£;o3.bare in der Ebene_p beispielsweise das Hyperbsloid und abwickelbare in der Ebenerer Torsen, beispielsweise der Kegel und der Zylinder· Die erfindungsga«* nässe Strahlflclchenfanilie enthS.lt als Sonderfall, die soweit bekannten Flachen des elastisch-defonaierbaren Elements, beispielsweise der Kegol und der Zylinder«

Die Strahlflächen werden durch folgende vektorielle Gleichung ausgedrückt:

r =

Der Vektor T der Gleichung (I) beschreibt, in einem beverliehen Raum (bewegliches Koordinatensystem), dessen Lage von geometrischen Parameter -Λ eindeutig bestimmt ist, aine Strahlfläche mittels der abgeleiteten

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BAD ORtSiNAL

Parameter ί ψ >ψ )# unter der Bedingung, dass die Einheitsvektoren:

wobei .

^b (3)

und der kürzeste Abstand:

N = HCp ι λ ) (4)

bis zu der erzeugendenGerade, nur von f> und Λ abhängig sind»

Die Strahlflächenfamilie der Gleichung (I) bei Λ-γ<?^χ^ definiert, mittels der zusätzlichen Bedingung:

die Umhüllendenfläche im absoluten Raum (festes Koordinatensystem )_e

Die Strahlflächen, gemäss einem der Merkmale der Erfindung, werden als geometrischer Ort einer Gerade in allgemeiner Lage und die Umhüllendeflächen als geometrischer Oxt der erwähnten Strahlflächen erzeugt.

Ein kennzeichnender Sonderfall für eine Strahlflächenumhüllende, gemäss einem anderen Merkmale der Er-

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findung, ist die Umhüllendefläche eines Zylinders, dessen Achse sich nit einer anderen Gerade kreust, die als Achse angenommen ist, um die sich die Zylinderachse auf die Weise dreht, dass der Abstand zwischen der Zylinderachse und der Drehachse unverändert bleibt, dabei bleibt auch

der Winkel zwischen der Zylinderachse und der Drehachse "

konstant, urd dar Durchmesser des Zylinders kann endlich oder unendlich klein, gegan Null strebend, sein,,

G'emäss einem dritten Merkmal der Erfindung wird öine axoidalo Fläche als StrahlflSchenumhüllende ersaugt, wann die Boc.incf.ing, dass die Richtung der relativen Geschwindigkeit aines willkürlichen Punktes an der gemeinsamen erzaucenden Gerade das erzeugten und des erzeugenden axoidalen Flächanpaares (ilxoidenf, mit der Richtung der gemeinstmen erzeugenden Gerade zusammenfällt, erfüllt ist. Ein besonderes axoidales Flächenpaar kann auch als ITmhüllendeflache eines Hyperboloides erzeugt werden, der sich um seire eigene Achse dreht, und die Achse das Hyperboloides sich um eine andere stetige Gerade auf die Weise dreht, dass die relative Geschwindigkeit eines willkürlichen Punktes an der gemeinsamen Erzeugende des erzeugenden und des erzeugten Hyperboloiden, nach der gemeinsamen erzeugenden Gerade orientiert ist.

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BAD·

Das Wesen eines Spannwellenzahngetriebes und die Wechselwirkung seiner Bauelemente, d.h. des Spannwellengenerators und des elastisch-deformierbaren Elementes, deuten hin, dass die erfindungsgemässanazoidalen Flächenpaare manche Vorteile schaffen. Einerseits sind diese axoidalen Flächenpaare eigentlich Strahlflächen und durch die Bowegung der Momentandrehachse in den absoluten und in den relativen Kaum erzeugt. Andererseits sind diese Flächen sich gegenseitigumhüllende Flächen, die nich mit der Moaentandrehachse berühren. Es folgt daraus, dass die relative Geschwindigkeit der Berührungspunkte dar beiden axoidalen Flächen, nach der gemeinsamen erzeugenden Gerade, d.h, der Momentandrehachse orientiert sind; dadurch wer» den sehr günstige Eingriffsverhältnisse erschaffen.

In dem allgemeinen Fall werden die axoidalen Flächen mit Hilfe folgender Gleichungen in Parameterdar· stellung ausgedrückt:

V = C Ct? Έ * ei

(6)

wobei t ein geometrischer Parameter ist.

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Jn Anbetracht des oben beschriebenen, ist die Schlussfolgerung zu ziehen, dass die erfindungsgemässen Strahlflächen, Strahlflächenumhüllenden und Axoiden, bei ihrer Anwendung als Elemente eines Spannwellengetriebes, gewisse Vorteile bieten. Es ist die Möglichkeit vorhanden, stabile und günstig belastete deformierbare Elemente aufzubauen. An der erzeugenden Gerade entlang können genügend breite Zähne geformt werden, um dadurch eine Verminderung der Eelastung an der Berührungsfläche und somit eine Vermeidung von Spannungskonzentraticnen zu erzielen» Ausserdem befindet sich die Berührungslinie in einer a.'.l gemeinen Lace im Bezug auf der Hauptdrehachse; demzufolge kann das Spennwellengetriebe mit Schrägzähnen versehen werden.

Der Querschnitt eines Zahnes kann eine drei» eckige Ft rm,. wie allgemein üblich, aufweisen. Die Fcrm kann aber auch sinusoidal sein, was die technologische Bearbeitung des Zahnkranzes durch das Wälzverfahren begünstigt .

Ein anderer wesentlicher Vorteil ist die Möglichkeit, ein elastisch-deformierbares Element mit einem

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veränderlichen Steifigkeitsgrad der Hauptachse entlang zu erzeugen. Dadurch wird eine gleichmässige Verteilung der Belastung auf der Breite des Zahnes erzielt.

Ein anderer Vorteil der Erfindung ist, dass die Elemente des Spannwellenzahngetriebes, die als acoidale Flächenpaare in undefarmiertem Zustand aufgebaut sind, ein vergrössertes Berührungsfeld aufweisen, was zu einer Verminderung der Belastung in dem Berührungsfeld führt·

Da diese Flächen einen geradlinigen Charakter aufweisen, sind auch manche Vorteile bei ihrer technologischen Verarbeitung vorhanden, d.h. es sind die Verfahren der Wälzung, des Ziehens, des Durchzugs, des Schabens, des Schleifens u.a. einwandfrei anwendbar.

Die sich gegenseitig umhüllenden Flächen haben den Vorteil, dass die eine der beiden Flächen als Werkzeug zur Bearbeitung der anderen Fläche angewendet werden kann.

Die elastisch-deformierbaren Elemente, die auf der Basis einer abwickelbaren Strahlfläche erschaffen sind, können aus Blechmaterial erzeugt werden_e

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Dia Erfindung wird anhand der Zeichnungen in den nachstehenden Äusführungsbeispielen näher erläutert.

Bild 1 stellt die Elemente eines Spannwellengetriebes dar, nämlich einen Bambinoid, der als Umhüllendefläche eines Zylinders, der sich um eine feste, sich mit der Zylinderachse kreuzende Gerade dreht, erzeugt wird.

Bild 2 seigt ein Spannweilengetriebe und zwar einen barabinoidalen Untersetzungsgetriebe-Motor, der nur laifc einer Geschwindigkeit laufen kann.

Dia bambinoidale Fläche 1 aus Bild 1, die eine Umhüllsndeflache des Zylinders 2 ist, kann durch die Auswalzung eines Ursprungszylinders oder -Kegels hergestellt werden.

Der Untersetzungsgetriebe-Motor aus Bild 2 ist aus ©inera Elektromotor und einem Spannweilengetriebe mit elastisch-deformiarbarem Element, das erfindungsgemäss in der Form eines Bambinoides ausgeführt ist, zusammengesetzt und stellt eine einheitliche Ausführung auf Grund eines

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einfachen Getriebeschemas vor, das zur Untersetzung der Umdrehungen vorausbestimmt ist. Der UnterSetzungsgetriebe-Mc» tor besteht aus zwei gleichen Spannwellenzahngetrieben, die symmetrisch zu dem Rotor 1 aufgestellt und mittels des gemeinsamen elastisch-deformierbaren Elementes S verbunden sind. Auf dem Rotor 1 des Elektromotors mit Stator 2 sind die Spannwellengenerator-Rollen 6 befestigt, die mit Hilfe der Lager 11 und 12 an der Welle 7 gelagert sind. Das elastisch-deformierbare Element 3 hat die Form eines Bambinoides und ist mit zwei inneren Zahnkränzen 4 versehen, die den Zahnkränzen 4' der undeformierbaren Zahnräder 5 entsprechen. Die Zahnräder 5 sind undeformierbar und sind in dem Gehäuse 10, mit der Möglichkeit einer axialen Anpassung, aufgestellt. Das elastisch-deformierbare Element 3 ist in seinem Sattelteil genügend steif und ist mit der Welle β fest verbunden.

Das Element 3 besteht aus zwei symmetrischen, halbbambinoidalen Schalen 3a und 3bj dadurch wird der leichte und bequeme Zusammenbau des Rotorsystems ermöglicht. Die Welle 8 ist im Gehäuse 10 mittels der Lager 9 gelagert; auf diese Weise wird auch der Rotor 1 gelagert« Die genaue Lage

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des Uo³COTS I, gegenüber der Welle 8, wird durch axiale Zentrierung dar undeformierbaren Zahnräder 5 gegenüber dam Rotorsystem erreicht. Dabei führen die Zahnkränze 4 der undeformierbaren Zahnräder 5 eine Spannwellenberührung mit den Zahnkränr.en des elastisch-deformierbaren Elementes 3 aus.

Tie schneilaufende Drehung des Rotors 1 wird auf die Spannwel}engenerator-Rollen 6 übertragen, welche eine Spannwallencaformation des elastisch-deformierbaren Elementos 3 herbeiführen. Letzteres kommt mit den undefornuerbaren Zahnrädern 5 in Eingriff- Damit wird eine untersetzte langsame Drehbewegung erreicht· Das elastisch-deformierbare Element S lit mit der Welle 8, welche die untersetzte Drehbeweguna abtreibt, fest verbunden.

las Übersetzungsverhältnis des Spannwellenzfihngetriebes wf.rd durch die Gleichung:

^Z4 - ^Z4

(7}

bestimmt, wobei

Ζχ die Zahl der Zähne an den inneren Zahnkränzen ist, die auf dem elastisch-deformierbaren Element 3 geformt sind;

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Z^ ist die Zahl der Zähne an den Zahnkränzen der undefonaierbaren Zahnräder 5;

U - Z| - Z₄ ist die Zahl der Spannwellen, die vom Spannwellengenerator hervorgerufen werden„

Die Spannwellengetriebe mit Elementen, die nach dem erfindungsgeraässen Verfahren erhalten wurden, können mit zwei, drei oder mehreren Spannwellengeneratoren ausgeführt werden, sowie mit einem Spannwellengenerator, der eine Zwangsverformbarkeit des elastisch-deformierbaren Elementes vollführt.

Patentansprüche

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Claims

Patsntansprm ? he

1, Geometrisches Verfahren zur Erzeugung von Strahlflächen und der«n Umhüllendeflächen, die als Äufbauelemente eines Spannwollengetriebes dienen, dadurch gekenn- ζ e i c h η α t , dass dia Strahlflächen als geometrischer Ort einer Garada in allgemeiner Lage und die Umhüllende«· flächen als r-öoinatri scher Ort der erwähnten Strahl flächen erseuc/t

2. Geometrisches "verfahren sur Erzeugung von TJmhüllendefläshön der Sfcrahlflächsn nach Anspruch 1, dadurch g e k Q η η ζ a :„ σ h η e t , dass diese Flächen als Umhüllende fläche eines Zylinders erseugt werden, dessen Achse sich mit einer anderen Gerada kreuat, die als Achse angenommen ist, um die sich die Zylinderachse in der Weise dreht, dass dar Äbsiand av/isehen der Zylinderachse unverändert bleibt und d-ibei auch der Winkel zwischen der Zylinderachse und dar Drehachse konstant bleibt und der Durchnesser das Zylinders endlich oder unendlich klein, gegen NtuI strebend, sein kann·

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3. Geometrisches Verfahren zur Urzeugung von sxoidalen Flächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Flächen als Umhüllendeflächen einer Strahlfläche erzeugt werden, wenn die Bedingung, dass die Richtung der relativen Geschwindigkeit eines willkürlichen Punktes an der gemeinsamen erzeugenden Gerade der erzeugten und der erzeugenden Fläche mit der Richtung der gemeinsamen erzeugenden Gerade zusammenfällt, erfüllt ist«

4. Geometrisches Verfahren zur Erzeugung van axoidalen Flächen als TJmhul lendeflächen eines Hyperboloides nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass das Hyperboloid sich um seine eigene Achse dreht und letztere sich um eine andere stetige Gerade auf die Weise dreht, dass die relative Geschwindigkeit eines willkürlichen Punktes an der gemeinsamen Erzeugende des erzeugenden und des erzeugten Hyperboloiden nach der gemeinsamen erzeugenden Gerade orientiert ist.

5. Spannwsllengetriebe zur Untersetzung oder Übersetzung von Umdrehungen, dadurch gekennzei chnet , dass in dem Getriebe als Antriebs- und Antriebselemente Flächen verwendet werden, die nach den Verfahren der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4 erzeugt wurden.

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6. Spannwellengetriebe nach Anspruch 5, dadurch g e kennzeichnet, dass die Versahnung,, welche die Über/Untersetzung vollführt, gürtelweise auf den Flächen geformt wird, die symmetrisch gegenüber der Hauptachse des Getriebes lieqen.

7. Spannwellencjetriebe nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Veraahnung auf dia V/eise durchgeführt wird, dass die Eingriffszähne a3 s schiefe gerade Zähne hergestellt werden, mit demselben Winkel, wie dar Winkel der erzeugenden Gerade der Fläche, auf die diese Zähne hergestellt sind.

8. Spaniwellor.getriebe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzei chnet , dass die Eingrif f s-

z'ihne eine sinusoidale Form aufweisen· f

9. Spannwallengetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsverbindung durch Reibung zwischen den Teilen der Arbeitsflächen, die in jedem Moment im Eingriff stehen, ausgeführt wird.

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BAD

10. Bambiroidales Motor-Untersetzungsgetriebe mit einer Geschwindigkeit laufend, zur Untersetzung von Umdrehungen bestimmt, mit Elementen, die nach Anspruch 1 bis 9 hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet , dass im Gehäuse (10) eines Elektromotors die Elemente eines Spannwellerzahn- oder Spannwellenreibungsgetriebes angeordnet sine"., d.h. ein Untersetzungsgetriebe zu dem Abtrieb der untersetzten Umdrehungen an der V/elle (8) des Elektromotors.

Baabiroidales Motor-Untersetzungsgetriebe mit einer Geschwindigkeit laufend, zur Untersetzung von Umdrehungen bestimmt, räch Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dats das Untersetzungsgetriebe aus zwei gleichen symmetrisch gegenüber dem Rotor (1) des Elektromotors angeordneten, mit äusserer Aufstellung der beiden Spann* Wellengeneratoren und deren Rollen (6) eine freie Verformbarkeit vollführenden Spannwellengetriebe besteht, die die Drehbewegung mittels eines zweiteiligen, als Bambinoid geformten, elastisch-deformierbaren Elementes (3) durchführen.

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12. Bamblr.oidales Motor-Untersetzungsgetriebe mit einer Geschwindigkeit laufend, zur Untersetzung von Umdrehungen bestimmt nech Anspruch 10 und/oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor des Elektromotors mittels der Rollen (6} der beiden Spannwellengeneratoren cegenüber dem elastisch-deformierbaren Element gelagert ift und letzteres mittels einer Welle (8) gegenüber dem Gehäuse des Elektromotors gelagert ist.

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