DE2235554A1

DE2235554A1 - FRICTION-FREE SPUR GEAR REVERSING GEAR FOR LARGE REDUCTION RATIO

Info

Publication number: DE2235554A1
Application number: DE19722235554
Authority: DE
Inventors: Rene D Colinet
Original assignee: SOUDURE AUTOGENE ELECT
Current assignee: SOUDURE AUTOGENE ELECT
Priority date: 1971-07-30
Filing date: 1972-07-20
Publication date: 1973-02-22

Description

Beschreibung zu Patentanmeldung Reibungsfreies Stirnrad-Umlaufgetriete fiir große Untersetsungsverhältnisse Die Erfindung betrifft ein reibungefreies Stirnrad-Umlaufgetriebe für große Untersetzungsverhältnisse, welches eine Antriebswelle, eine koaxial dazu verlaufende Abtriebswelle und zwei Zahnrad paare mit je einem Planetenrad aufweist, wobei die Zahnräder des einen Zahnradpaares (n) und (n-x) Zähne und die Zahnräder des anderen Zahnradaares (n) bzw. (n+x) Zähne haben, und (x) klein ist gegenüber (n) und wobei ferner die Zahnradpaare über ihre Planetenräder miteinander gekoppelt sind.Description of patent application Friction-free spur gear for large reduction ratios The invention relates to a friction-free epicyclic spur gear for large reduction ratios, which one drive shaft, one coaxial with it running output shaft and two gear pairs, each with a planetary gear, the gears of the one gear pair (n) and (n-x) teeth and the gears of the other gear pair have (n) or (n + x) teeth, and (x) is small opposite (n) and further wherein the gear pairs are coupled to one another via their planet gears are.

Stirnrad-Umlaufgetriebe werden für große Unter set zungsverhältnisse häufig anstelle von Schneckengetrieben verwendet, welche einen geringen mechanischen Wirkungsgrad haben. Eine besondere Auswahl von vier Zähne zahlen ermöglicht eine sehr starke Untersetzung. Ein solches Getriebe besteht aus einem ersten PaarEvon Zahnrädern, welche n Zähne für das Sonnenrad und (n-1) Zähne für das Planetenrad aufweisen. Dieses Zahnradpaar ist mit einem ähnlichen Zahnradpaar gekuppelt, welches n bzw. (n+1) Zähne hat. Die Ausgangsdrehzahl beträgt dabei das - fache der Antriebsdrehzahl. n Leider haben diese bekannten Getriebe grundlegende Nachteile: 1) Die gängigen Teilungen können zur Herstellung der vier Zahnungen nicht verwendet werden, da die Abstände von den Achsen für die beiden Zahnradpaare ungleich sind.Helical epicyclic gears are used for large gear ratios often used instead of worm gears, which have a low mechanical Have efficiency. A special selection of four teeth numbers enables one very strong reduction. Such a transmission consists of a first pair of Evon Gears, which have n teeth for the sun gear and (n-1) teeth for the planet gear exhibit. This pair of gears is coupled to a similar pair of gears, which Has n or (n + 1) teeth. The output speed is times the drive speed. n Unfortunately, these known gearboxes have fundamental disadvantages: 1) The common ones Divisions cannot be used to produce the four serrations because the The distances from the axes for the two gear pairs are unequal.

2) Die Reibungsverluste zwischen den Zähnen sind sehr hoch, da die vier Zahnräder das Abtriebsdrehmoment übertragen, welches bei hohen Untersetzungsverhältnissen immer groß ist. Darüber hinaus haben alle Zähne bei der hohen Antriebsdrehzahl, die normalerweise der Drehzahl eines Elektromotors entspricht, lKrålzberührung.2) The friction losses between the teeth are very high because the four gears transmit the output torque, which at high reduction ratios is always great. In addition, at the high drive speed, all teeth have which normally corresponds to the speed of an electric motor.

3) Die bekannten Umlaufgetriebe, welche übliche Zahnräder verwenden, erfordern ein Getriebegehäuse, das dreimal so groß ist wie das Sonnenrad, wobei der erforderliche freie Raum im Getriebe nicht mitgerechnet ist.3) The well-known epicyclic gears, which use common gears, require a gear case three times the size of the sun gear, where the required free space in the gear unit is not included.

4) Ein vollkommener Gewichtsausgleich ist aufgrund der großen Unwucht bei der hohen Drehgeschwindigkeit des Planetenrades um das Sonnenrad schwierig, und es ist nicht möglich, zum Ausgleich ein zweites Plauetenrad mit der gleichen Drehzahl vorzusehen.4) A perfect weight balance is due to the large imbalance difficult with the high speed of rotation of the planetary gear around the sun gear, and it is not possible to compensate for a second planet wheel with the same Speed to be provided.

Es ist Aufgabe der vorliegender. rfi dung, ein Stirnrad-Umlaufgetriebe zu schaffen, die die Tachteile der bekannten Umlaufgetriebe beseitigt abe deren Vorteile beibehält.It is the task of the present. rfi development, a helical epicyclic gearbox to create that eliminates the disadvantages of the known epicyclic gears but theirs Maintains advantages.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Umlaufgetriebe der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die beiden Planetenräder innen liegen, während die restlichen zwei Zahnräder außen liegen und mit dem jeweils zugeordneten Planetenrad Aber Rollen in Eingriff stehen, die paarweise zwischen den Zähnen angeordnet sind, und daß die Zähne so profiliert sind, daß ihre Flanken geneigt sind, um jegliche Störungen aufgrund des Unterschiedes der Zähne zahlen der Zahnräder eines Zahnradpaares von nur x Zähnen zu vermeiden.According to the invention, this object is achieved in the case of an epicyclic transmission mentioned type solved in that the two planet gears are inside while the remaining two gears are on the outside and with the respectively assigned planet gear But meshing rollers, which are arranged in pairs between the teeth, and that the teeth are profiled so that their flanks are inclined around any Disturbances due to the difference in teeth number the gears of a gear pair of only x teeth.

Dieses Umlaufgetriebe ermöglicht hohe Untersetzungsverhältnisse bei hohem mechanischem Wirkungsgrad. Der Raumbedarf dieses Getriebes ist gering. Auch ein Gewichtsausgleich ist in einfacher Weise möglich.This epicyclic gear enables high reduction ratios high mechanical efficiency. The space requirement of this gear is small. Even a weight compensation is possible in a simple manner.

Die Erfindung schlägt ferner vor, daß die Zähne aus einer Anzahl entsprechend dem Zahnprofil gestanzter dünner Blechsoheiben zusammengesetzt sind. Auf diese Weise lassen sich exakte und glatte Profile mit geringem Fertigungsaufwand herstellen.The invention also proposes that the teeth from a number accordingly the tooth profile of punched thin sheet metal washers are assembled. In this way precise and smooth profiles can be produced with little manufacturing effort.

Die Erfindung sieht schließlich noch vor, daß die Rollen von an den Planetenrädern befestigten Führungsplatten geführt sind.The invention finally provides that the roles of the Planet gears attached guide plates are performed.

Die Führungsplatten erlauben, daß sich die Rollen beztiglich der Zähne, zwischen denen sie angeordnet sind, einstellen können, wobei sich vorteilhafterweise sehr geringe Winkelbewegungen für diese Rollen ergeben.The guide plates allow the rollers to move with respect to the teeth, between which they are arranged, can adjust, advantageously result in very little angular movements for these roles.

Im folgenden Teil ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes anhand einer Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch das erste Zahnradpaar nach der Linie I-I in Fig. 3, Fig. 2 einen der Fig. 1 ähnlichen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 3 durch das zweite Zahnradpaar und Fig. 3 einen Axialschnitt in senicrechter Ebene nach der Linie III-III der Fig. 1 und 2.The following part is an embodiment of the subject matter of the invention described on the basis of a drawing. 1 shows a section through the first Gear pair according to the line I-I in Fig. 3, Fig. 2 shows a section similar to Fig. 1 according to the line II-II in Fig. 3 through the second pair of gears and Fig. 3 shows an axial section in the vertical plane along the line III-III in FIGS. 1 and 2.

Das in Fig. 1 dargestellte Zahnrad 11 hat eine Innenverzahnung und steht fest. Es hat neun Zähne (n=9), welche mit dem Planetenzahnrad 12 kämmen, das eine. Außenverzahnung besitzt und einen Zahn weniger hat äs das Zahnrad II. Das Zahnrad 11 und das Planetenrad 12 haben die Achsen 13 und 14, die einander stets sehr dicht benachbart sind. Das Planetenzahnrad 12 wird über ein Kugellager 16 von einer exzentrischen Welle 15 getragen.The gear 11 shown in Fig. 1 has internal teeth and is certain. It has nine teeth (n = 9), which mesh with the planetary gear 12, the one. Has external teeth and one tooth less has as the gear II. That Gear 11 and planet gear 12 have axes 13 and 14, which are always one another are very close together. The planetary gear 12 is via a ball bearing 16 of an eccentric shaft 15 carried.

Der Berührungspunkt zwischen dem innenverzahnten Zahnrad 11 und dem Planetenzahnrad 12 dreht sich mit der Antriebsdrehzahl, die der Drehzahl eines tiblichen Elektromotors entsprechen und z.B. 1500-Umdrehungen/Minute betragen kann. Das Planetenzahnrad 12 dreht sich bei einer Umdrehung der Welle 15 nur um einen Zahn und seine Drehzahl beträgt in dem gewählten Beispiel nur 1500/B-1 = 187,5 Umdrehungen/Minute.The point of contact between the internal gear 11 and the Planetary gear 12 rotates at the input speed, which is the speed of a normal Electric motor and can be, for example, 1500 revolutions / minute. The planetary gear 12 rotates with one revolution of the shaft 15 by only one tooth and its speed in the selected example is only 1500 / B-1 = 187.5 revolutions / minute.

Der Eingriff zwischen dem innenverzahnten Zahnrad 11 und dem Planetenzahnrad 12 wird durch sechzehn Rollen 17 - 32 erreicht, die den Rollen von Wälzlagern entsprechen und paarweise zwischen den Zähnen der beiden Zahnräder 11, 12 angeordnet sind. Die Rollen 17 - 32 können sich ohne Reibung frei bewegen, wodurch sie einen mechanischem Wirkungsgrad erhalten, der so hervorragend ist wie der von Wälzlagerrollen. Da der wirksame Druck begrenzt ist auf den Berührungsbereich (Rollen 31, 32, 17), in dem die radiale Verschiebung am kleinsten ist, haben diese Rollen 17 - 32 eine sehr geringe Winkelbewegung. Jie werden von Lager zapfen 33 (Fig. 3) geführt, die mit Spiel in Nuten 34 von seitlichen Führungsplatten 35 eingreifen, welche an dem Planetenzahnrad 12 festgelegt sind. Die Zentrifugalkräfte sind bestrebt, die Rollen 17 - 32 radial nach außen zu bewegen, wenn diese Rollen von jedem Druck frei sind lTenn dagegen ein solcher Druck einsetzt, dann nähern sie sich gleichzeitig mit den Zähnen des Zahnrades 11 und des Planetenzahnrades 12, die zu dieser Zeit auf die Rollen 17- 32 einwirken, der Achse der Innenverzahnung 11.The engagement between the internal gear 11 and the planetary gear 12 is achieved by sixteen rollers 17-32 which correspond to the roles of rolling bearings and are arranged in pairs between the teeth of the two gears 11, 12. the Rollers 17-32 can move freely without friction, which gives them a mechanical Obtain efficiency that is as excellent as that of roller bearing rollers. Since the effective pressure is limited to the contact area (rollers 31, 32, 17) in which the radial displacement is the smallest, these rollers 17-32 have a very low angular movement. Jie are of bearing pin 33 (Fig. 3) out with the Play in grooves 34 of lateral guide plates 35 engage which on the planetary gear 12 are set. The centrifugal forces tend to make the rollers 17-32 radial to move outwards when these rollers are free from any pressure lTenn against it such pressure sets in, then they approach simultaneously with the teeth of the Gear 11 and the planetary gear 12, which at this time on the rollers 17- 32 act on the axis of the internal toothing 11.

Die von den Zähnen und den Rollen beschriebenen Bewegungsbahnen werden sichtbar, indem man die Aufeinanderfolge der Rollen 24, 26, 28, 30, 32 im Uhrzeigersinn oder der Rollen 25, 23, 21, 19, 17, 31 entgegen dem Uhrzeigersinn betrachtet.The trajectories described by the teeth and the rollers become visible by turning the sequence of rollers 24, 26, 28, 30, 32 clockwise or the rollers 25, 23, 21, 19, 17, 31 viewed counterclockwise.

Es ist ein zweites Zahnradpaar mit den Zahnrädern 36, 37, welches, wie Fig. 2 zeigt, in ähnlicher Weise arbeitet wie das Zahnradpaar 11, 12, vorgesehen. Das Zahnrad 36 ist f«t mit dem Planetenahnrad 12 verbunden, und es treibt das Zahnrad 37, welches mit der Abtriebswelle 38 gekoppelt ist. Das Zahnrad 36 hat neun (n) Zähne, wähl end das Zahnrad 37 (n+1) Sähue bat Die Abtriebsdrehzahl V5 ist nach der iiblichen Gleichung für Planetengetriebe in folgend Weise an die Antriebsdrehzahl Ve gekoppelt6' Im vorliegenden Beispiel ist n=9 und das Untersetzungsverhäl tnis beträgt 80/1, so daß sich bei einer Antrichsdrchzahl von 1500 Umdrehungen/Minute eine Abtriebsdrehzahl von 18,75 Umdrehungen/Minute ergibt.A second pair of gears is provided with the gears 36, 37, which, as FIG. 2 shows, works in a similar manner to the pair of gears 11, 12. The gearwheel 36 is connected to the planetary gearwheel 12, and it drives the gearwheel 37, which is coupled to the output shaft 38. The gearwheel 36 has nine (n) teeth, while the gearwheel 37 (n + 1) saw the output speed V5 according to the usual equation for planetary gears coupled to the input speed Ve in the following way6 ' In the present example, n = 9 and the reduction ratio is 80/1, so that an output speed of 18.75 revolutions / minute results at an Antrichsdrchzahl of 1500 revolutions / minute.

b'1s sind auch andere Kombinationen mit der Zähnezahl n möglich.b'1s other combinations with the number of teeth n are also possible.

Wonn der Dividond der Verhältnisse der Zähnezahlen de Zahntadpaaro n ist, dann mindert sich die Größe und das Vorzeichen der Ausgangsdrehzahl nicht, welches auch Immer das Zahuradpaar sein mag, dessen Verhältnis der Zahnezahlen größer oder Kleiner ist als 1.Wonn the dividond of the proportions of the number of teeth de tooth pair n, then the size and the sign of the output speed do not decrease, Whatever the pair of gear wheels, its ratio of the number of teeth is greater or is less than 1.

Wenn dr Dlvisor dieses Verhältnisses gleich n ist, dann ändert sich die Abtriebsdrehzahl nicht, welohes Zehnradpaar auch immer ein Verhältnis-der Zähnezahlen größer oder kleiner als 1 haben mag, während dagegen der Drehsinn der Abtriebswelle dem der Antriebswelle entgegengesetzt ist.If the dilvisor of this ratio equals n, then changes the output speed, whatever the ten-wheel pair, the ratio of the number of teeth may have greater or less than 1, while the direction of rotation of the output shaft that of the drive shaft is opposite.

Es ergibt sich daher für den ersten Fall: im zweiten Fall gilt: Das in Fig. 3 dargestellte Umlaufgetriebe mit einer starket Üntersetzung ist koaxial aufgobut und sehr kompakt. Die Schmierung erfolgt durch Spritsöl. Sie stellt aufgrund des hohen mechanischen Wirkungsgrades keine Schwierigkeit dar. An der Welle 15 sind Ausgleichsgewichte 39 und 40 angeordnet, um einen statischen und dynamischen Ausgleich zu erzielen.For the first case it therefore follows: in the second case: The epicyclic gear shown in Fig. 3 with a strong transmission is coaxial and very compact. The lubrication is done by fuel oil. Due to the high mechanical efficiency, it does not present any difficulty. Balance weights 39 and 40 are arranged on the shaft 15 in order to achieve a static and dynamic balance.

Um jegliche störende Überschneidung zwischen den Zähnen eines innenverzahnten Zahnrades und eines außenverzahnten Planetenrades eines Zahnradpaares bei dicht benachbarten Achsen zu vermeiden, ist es notwendig, da die Zähnezahien eines Zahnradpaares nur um elnen Zahn voneinander abweichen, den Zähnen ein gegenüber einem Radialstrahl um 30 bis 50° geneigten Profil zu geben.To avoid any annoying overlap between the teeth of an internally toothed Gear and an externally toothed planet gear of a gear pair at tight To avoid adjacent axes, it is necessary because the number of teeth of a gear pair only deviate by one tooth, the teeth one opposite a radial ray to give a 30 to 50 ° inclined profile.

Die iibliche spanende Herstellung der Zähne wird dadurch ersetzt, daß eine Anzahl von dünnen entsprechend gestanzten Blechscheiben zusammengenietet und miteinander verbunden wird, um exakte und glatte Profile zu erhalten, Bei den Zahnprofilen der vorliegenden Erfindung nehmen die innenverzahnten Zahnräder 11, 37 die auSenverzahnten Planetenräder 12, 36 auf, wobei nicht die ueblichen Störungen zwischen den Zähnen auftreten, zu deren Vermeidung üblicherweise ein Unterschied von mlndestens sieben Zähnen erforderlich ist.The usual machining of the teeth is replaced by that a number of thin corresponding punched sheet metal disks riveted together and are connected to one another to obtain precise and smooth profiles Tooth profiles of the present invention take the internally toothed gears 11, 37 the externally toothed planetary gears 12, 36, whereby not the usual disturbances occur between the teeth, which is usually a difference to avoid of at least seven teeth is required.

Darüber hinaus ist der Abstand zwischen den Achsen bei jedem Zahnnadpaar sehr klein. Fr Liegt bei dem beschriebenen Beispiel in der Größenordnung von 6 mm. Das bedeutet geringe Umfangsgeschwindigkeiten trotz hoher Winkelgeschwindigkeiten der Antriebswelle. Die Ausgieichsgewichte sind leicht und in einfacher Weise in dem Gehäuse unterzubringen. Der Gewichtsausgleich ist erheblich verbessert, sowohl in dynamischer als ach in statischer Hinsicht.In addition, there is the distance between the axes for each pair of toothed needles tiny. In the example described, Fr is on the order of 6 mm. This means low circumferential speeds despite high angular speeds the drive shaft. The balancing weights are lightweight and easy to use to accommodate the housing. The weight balance is vastly improved, both in more dynamic than oh in static terms.

Erfindungsgemäß kann die typische Zähnezahl n jeden ganzen passiven Zahlenwert einnehmen, der es gestattet, ein inneres Zahnrad in einem äußeren Zahnrad zu bewegen, ohne daß die Zähne miteinandei kolldleren, welche durch fliegend angeordnete, mit einem der Zahutäder verbundene RolLen voneinander getrennt sind.According to the invention, the typical number of teeth n can be any whole passive Assume a numerical value that allows an inner gear in an outer gear to move without the teeth colliding with each other, which are caused by overhung, rollers connected to one of the gear wheels are separated from one another.

Claims

Requirements:

1. Friction-free spur gear transmission for large transmission ratios, which is a drive shaft, a coaxial output shaft and two Has gear pairs, each with a planetary gear, the gears of one gear pair (n) and (n-x) teeth and the gears of the other gear pair (n) or (n + x) teeth have, and (x) is small compared to (n) and furthermore the gear pairs about their Planet gears are coupled to each other, so there is no that the two planet gears (i2, 36) are inside, while the remaining two Gears (11, 37) are on the outside and with the respectively assigned planet gear (12, 36) are engaged via rollers (17-52), which are engaged in pairs between the teeth are arranged, and that the teeth are profiled so that their flanks are inclined are to avoid any malfunctions due to the difference in the number of teeth on the gears To avoid a gear pair of only x teeth.

2. Epicyclic transmission according to claim 1, characterized in that x is the same 1 is.

3. Epicyclic transmission according to claim 1 or 2, characterized in that that the teeth are made from a number of thin sheet metal disks punched according to the tooth profile are composed of 0

4. Epicyclic gearbox according to one of the preceding claims, characterized in that the rollers (17 ... 32) of the planet gears (12, 36) attached guide plates (35) are guided.