DE19709020C2 - Kreisschubgetriebe - Google Patents
KreisschubgetriebeInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H21/00—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
- F16H21/10—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane
- F16H21/12—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane for conveying rotary motion
- F16H21/14—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane for conveying rotary motion by means of cranks, eccentrics, or like members fixed to one rotary member and guided along tracks on the other
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- F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
- F16H1/32—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kreisschubgetriebe mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ein solches Zahnradgetriebe ist aus
DE 43 12 869 A1 bekannt.
Der im folgenden verwendete Begriff Orbit-Bewegung bedeutet eine
kreisschiebende Bewegung ohne Eigendrehung.
Alle bisher gebauten oder in der Literatur oder in Patentschriften
vorgestellten Untersetzungsgetriebe aus der Paarung Hohlrad/Stirnrad
mit einer Orbit-Bewegung lassen sich in zwei Hauptgruppen aufteilen
hinsichtlich der Anzahl der Parallel-Kurbeln bzw. Exzenter für die
Orbit-Bewegung als Mindestanzahl.
- 1. Bei der Orbit-Bewegung des Hohlrades werden links und rechts vom Hohlrad auf einer Geraden zwei Parallel-Kurbeln angebracht. Wird nur eine der beiden Parallel-Kurbeln angetrieben, würde aufgrund der Reaktionskräfte innerhalb der Paarung Hohlrad/ Stirnrad in den Streck- und Decklagen des Parallel-Exzenters eine Drehhemmung stattfinden, die Rückkraft ergibt ein Stoßmoment, auch als flickover bekannt, als Abhilfe werden dann beide Parallel-Kurbeln oder Exzenter mit einem Zahnradvorgelege aus drei Zahnrädern formschlüssig bewegt - was damit wieder die Anwendung von einer "höheren Elementenpaarung" bedeutet, oder jede Parallelkurbel wird mit einem eigenen Elektromotor ange trieben, oder jede der beidseitig liegenden Parallel-Kurbeln werden verdreifacht unter einem Winkel von 120° ausgeführt und insgesamt drei Verbindungslenker bewirken den Rundlauf, erkauft mit dreifacher Masse. Die drei Verbindungslenker können jeder ein Hohlrad bilden, ausreichend ist aber auch nur ein Hohlrad. Diese Bauweisen sind bekannt sowohl bei orbitierendem Hohlrad wie auch orbitierendem Stirnrad. Diese sind teuer, bzw. kinematisch überbestimmt.
- 2. Die Orbit-Bewegung erfolgt mittels drei Parallel-Kurbeln oder Exzenter, welche in etwa auf den Eckpunkten eines spitzwinkligen Dreiecks angebracht sind. Es reicht aus eine der drei Parallel- Kurbeln anzutreiben für einen Orbit-Zwanglauf, ohne daß ein Zahnradvorgelege vorgeschaltet wird. Diese Bauweise ist bekannt für eine Orbit-Bewegung des Hohlrades ebenso wie des Stirnrades.
Nachteilig gegenüber der kompakten Bauweise von Stirnradgetrieben - dazu
zählen auch Planeten-Getriebe - ist der größere Bauraum bei einer Orbit-
Bewegung des Hohlrades sowohl bei einer Zwei-Kurbel-Anlage wie auch
einer Drei-Kurbel-Anlage, da diese Kurbeln immer außerhalb des Hohlrades
sein müssen. Damit steigt auch das dynamisch wirkende GD2.
Ebenfalls nachteilig gegenüber der kompakten Bauweise von Stirnrad
getrieben ist der Einbau einer Zwei- oder Drei-Kurbelanlage in ein
Stirnrad für eine Stirnrad-Orbit-Bewegung. Der Einbau von zwei oder
drei funktionsfähige Parallel-Kurbeln in ein Stirnrad bedingt ein
dadurch vergrößertes Stirn- und damit auch Hohlrad, sehr viel größer
als es zur reinen Getriebefunktion erforderlich.
Bisher sind Orbit-Getriebe mit drei Parallel-Kurbeln nur in Patentschriften
bekannt geworden, d. h. nicht gebaut und angewandt worden. Daher dürfte
diesen Erfindern auch nicht die Problematik bekannt sein, welche
dadurch vorhanden ist, daß eine Parallel-Kurbel angetrieben ist, die
beiden anderen "mitgeschleppt" werden, die Umfangskräfte in der Paarung
Hohlrad/Stirnrad umlaufend sind und somit ortsveränderlich zur Antriebs
kurbel und den Blindkurbeln in unterschiedlichen Hebelverhältnissen.
Es sind Orbit-Getriebe nach den Erfindungen Strach gebaut und geprüft
worden und besonders der Verlauf der Absolutbeträge der Lagerreaktionen
an den Exzentern in den Richtungen x und y im World Coordinate System
(WCS) untersucht worden.
Diese sehr rasch unterschiedlich wirkenden Kräfte sind bei einer
Hohlrad-Orbit-Bewegung mit drei Parallel-Kurbeln einigermaßen günstig
zu realisieren, da die Lagerpunkte außerhalb des Reaktionskreises von
Hohlrad/Stirnrad liegen.
Ungünstiger sind die Reaktionskräfte infolge der sich verändernden
Hebelverhältnisse bei drei Parallel-Kurbeln im orbitierenden Stirnrad,
da die Antriebskraft zum Hohlrad-Mittelpunkt immer ungünstiger wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kreisschubgetriebe in
kompakter Bauweise anzugeben. Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch
ein Kreisschubgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Mit der Absicht Hochleistungsgetriebe zu bauen, ähnlich klein wie
Stirnradgetriebe oder Planetengetriebe, unter Verwendung flächentragender
Zahnformen in der Paarung Hohlrad/Stirnrad wird nach der vorliegenden
Erfindung das orbitierende Stirnrad in das abtreibende Hohlrad gesetzt
derart, daß diese Position auch die Lagerstelle eines Drei-Parallel-
Kurbeltriebes für eine Orbit-Bewegung des Stirnrades ist. Gleichzeitig
ist diese Lagerstelle der geometrische Ort der Einleitung des Antriebs
drehmoment eines Elektromotors und somit wird eine koaxiale Getriebebau
form geschaffen in der Anordnung von Antrieb- zur Abtriebwelle. Die
beiden anderen Blindexzenter werden dezentral zur Hohlradmitte angeordnet
und erfordern somit keine Getriebevergrößerung über die Funktionsgröße
des Hohlrades hinaus.
Die beiden "mitgeschleppt" arbeitenden Blindexzenter haben jetzt nur
noch Führungsfunktion für die Orbit-Bewegung des Stirnrades und haben
keinen Anteil am Umsatz des Antriebsdrehmomentes des orbitierenden
Stirnrades. Dieses Antriebsdrehmoment wird jetzt auf direktem und
kürzesten Weg von der Antriebswelle über den darum befindlichen
Exzenter in das Stirnrad geleitet bis zur jeweiligen durch die Orbit-
Bewegung erfolgenden Kontaktpaarung der Zähne von Stirn- und Hohlrad.
Mit dieser Erfindung sind kompakt bauende Hochleistungsgetriebe herstell
bar, alle miteinander arbeitenden Getriebebauteile gehören der Gruppe
der "niederen Elementenpaarung" an, Zahnradvorgelege oder Mehrfach-
Verbindungslenker zum Exzenter-Rundlauf sind nicht erforderlich.
In Fig. 1 und Fig. 2 ist das Getriebe in Ansicht und Längsschnitt
dargestellt und die Teile haben die gleichen Nummern,
Nummer 1 ist die Antriebswelle des Elektromotors und Nummer 2 der
umgebende Exzenter, gelagert im Gehäusedeckel und in der gleichsinnig,
aber langsamer drehenden koaxialen Abtriebswelle 7. Die Abtriebswelle 7
ist auch Träger des mit konstanter Winkelgeschwindigkeit drehenden
Hohlrades 6. Das als Innenstirnrad ausgebildete Planetenrad 4 ist
fest verschraubt mit dem Lenker 5. Lenker 5 ist weiter Träger der
beiden Blindexzenter 3, welche dezentral zur Getriebeachse angeordnet
sind. Außer der Lager der Abtriebswelle 7 sind alle Lagerstellen
Gleitlagerungen, ausgeführt im Materialwechsel von Stahl zu Gleitlager
material. Der Exzenter Nummer 2 überträgt sein Antriebsdrehmoment
direkt in das Stirnrad 4 und anteilmäßig über den Lenker 5 auf die
Blindexzenter 3 und dadurch erfährt das Stirnrad 4 infolge der
Führungsfunktion eines Drei-Kurbel-Parallel-Getriebes eine Orbit-
Bewegung innerhalb des Hohlrades 6.
Nummer 8 sind die gestellfesten Lagerbolzen für die geschleppt
drehenden Blindexzenter 3.
Sowohl die Zähne des Hohlrades 6 als auch die Zähne des Stirnrades 4
sind geradflankig ausgeführt und übertragen die Umfangskräfte
flächentragend.
Aus der Fig. 2 ist weiter entnehmbar, daß grundsätzlich das dynamisch
bei schnellen Beschleunigungen und Verzögerungen wirkende GD2 bei einem
orbitierenden Stirnrad geringer ist als bei einem orbitierenden
Hohlrad mit seinem größeren Raddurchmesser. Es ist aber auch aus Fig. 2
entnehmbar, daß das GD2 bei einem orbitierenden Stirnrad weiterhin
sinkt dadurch, daß die Parallel-Kurbeln oder Exzenter, welche die
Orbit-Bewegung besorgen, nicht mehr in das Stirnrad eingebracht werden,
sondern dezentral und außerhalb des Stirnrades liegen.
Bei Drei-Parallel-Kurbeltrieben für eine Orbit-Bewegung des Hohlrades
oder des Stirnrades müssen die drei Kurbelpunkte auf den Eckpunkten
eines spitzwinkligen Dreiecks liegen mit einem Innenwinkel um 60°.
Fig. 1 zeigt, daß wenn die Blindexzenter nur Führungsfunktion haben
der Innenwinkel an der Dreiecksspitze bis auf 90° vergrößert werden
kann, was weiterhin zu einem kompakten Getriebe führt.
Claims (3)
1. Kreisschubgetriebe mit einem Hohlrad mit einer Innenverzahnung, einem Stirnrad mit einer
Außenverzahnung und mindestens drei Parallelkurbeln, wobei das Stirnrad, durch die
Parallelkurbeln geführt, eine eigendrehungsfreie kreisförmige Schiebebewegung erfährt und das
Hohlrad um eine ortsfeste Achse drehbar ist und mit dem Stirnrad in Eingriff steht, wobei
Antriebs- und Abtriebswelle koaxial zueinander sind und wobei auf der Antriebswelle ein
Antriebsexzenter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelkurbeln durch
Kurbelexzenter gebildet sind, daß der Antriebsexzenter (2) zugleich als Kurbelexzenter wirkt,
daß lediglich zwei weitere als Blindkurbeln (3) dienende Parallelkurbeln vorgesehen sind und
daß der Antriebs-/Kurbelexzenter (2) und die zwei weiteren Blindkurbelexzenter (3) jeweils auf
den Ecken eines Dreiecks angeordnet sind, wobei ein Eck des Dreieckes in der Getriebemitte
liegt.
2. Kreisschubgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blindkurbeln (3)
dezentral innerhalb eines mit dem Stirnrad fest verbundenen Lenkers (5) versetzt zur Wirkebene
von Stirnrad/Hohlrad (4, 6) angeordnet sind.
3. Kreisschubgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne des
Stirnrades (4) ebenso geradflankig und flächentragend ausgebildet sind, wie die Zähne des
Hohlrades (6).
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Legal Events
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