DE2249479C2

DE2249479C2 - Vorrichtung zur Steuerung der Drehzahl und/oder des Drehmomentes einer Ausgangswelle

Info

Publication number: DE2249479C2
Application number: DE19722249479
Authority: DE
Inventors: Reginald Samuel Alvaston Derby Fuher; Arthur Little Eaton Philpott
Original assignee: Ready Pen Ltd
Current assignee: Ready Pen Ltd
Priority date: 1971-10-09
Filing date: 1972-10-09
Publication date: 1982-11-04
Also published as: DE2249479A1; GB1409661A

Description

sich ein einfacher Aufbau ergibt Durch die angegebenen Übersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle einerseits und der Eingangswelle und der Regelwelle andererseits wird eine hohe Regelgenauigkeit erzielt da Änderungen der Drehzahl der Ausgangswelle zu stark vergrößerten Drehzahländerungen der Regeiwelle führen.

Die Drehzahl der Ausgangswelle kann willkürlich durch Änderung der Einstellung des Regelventils geändert werden, wobei dann die Drehzahl der Ausgangswelle bei dieser vorgegebenen Einstellung des Regelventils konstant gehalten wird.

Das Planetengetriebe kann entweder als Zahnradgetriebe oder als Kettenradgetriebe ausgebildet sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert In der Zeichnung zeigen

F i g. 1 eine vereinfachte Darstellung einer ersten Auyführungsform der Vorrichtung;

F i g. 2 einen Querschnitt durch das Planetengetriebe der Ausführungsform nach F i g. 1;

F i g. 3 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Planetengetriebes unier Verwendung von Kettenrädern und Ketten;

F i g. 4 einen Querschnitt nach F i g. 3 bei Betrachtung in der entgegengesetzten Richtung;

F i g. 5 einen Axialschnitt einer Ausführungsform der Vorrichtung nach F i g. 1 unter Verwendung von Zahnrädern;

F i g. 6 eine Endansicht in Richtung des Pfeils A nach Fig. 5;

F i g. 7 eine Ansicht in Richtung des Pfeils D nach Fig.6 unter Einschluß der hydraulischen Steuereinrichtung;

F i g. 8 einen schematischen Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform des Planetengetriebes unter Verwendung von Kettenrädern;

F i g. 9 eine Ansicht teilweise im Querschnitt und teilweise in einer Endansicht der Ausführungsform nach Fig. 7;

F i g. 10 eine Seitenansicht nach F i g. 9.

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 und 2 weist das Planetengetriebe eine Eingangswelle IS auf, die drehfest mit einem Gehäuse Z verbunden ist, das den Planetenträger des Planetengetriebes bildet Ein erstes Sonnenrad A ist mit einer Ausgangswelle Ai verkeilt, die koaxial zur Eingangswelle /5 und drehbar in dem Gehäuse angeordnet ist Dieses erste Sonnenrad A ergibt ein niedriges Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle. Ein erstes Paar von diametral entgegengesetzt angeordneten breiten Planetenrädern C ist drehbar in dem Gehäuse angeordnet und kämmt mit dem Sonnenrad A Ein zweites Sonnenrad Bist mit einer hohlen Regelwelle Yverkeilt durch die die Ausgangswelle A 1 hindurchläuft Dieses zweite Sonnenrad B ergibt ein hohes Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangswelle und Regelwelle. Ein zweites Paar von diametral entgegengesetzt angeordneten schmalen Planetenrädern D ist jeweils zwischen dem Sonnenrad B und dem Planeten Cbefestigt Auf der Regelwelle Y ist eine Freilaufkupplung X in Form eines Kettenrades befestigt, um eine unerwünschte Drehung der als Zahnradpumpe ausgebildeten Hydraulikpumpe E in umgekehrter Richtung zu verhindern. Einer der (nicht gezeigten) Rotoren der Hydraulikpumpe ist mit einem Kettenrad V verbunden, das mit dem Kettenrad X über eine Kette W verbunden ist. Die Hydraulikpumpe Eweist einen Saugeinlaß Fund einen Druckausgang G auf, der bei diesem Ausführungsbeispiel durch drei Ventile gesteuert wird. Das Ventil H ist ein durch eine Magnetspule betätigtes Schaltventil, das Ventil / ist ein federvorgespanntes Druckregelventil und das Ventil J ist ein von Hand gesteuertes StellventiL Das Druckregelventil / schließt einen (aicht gezeigten) Regelmechanismus ein, der dazu verwendet werden kann, die Betriebseigenschaften der Vorrichtung zu ändern.

Wenn die Drehzahl der Ausgangswelle A 1 aufgrund

ίο emer sich vergrößernden Belastung abzufallen beginnt so dreht sich das Sonnenrad A langsamer, wodurch die Drehzahl der Planetenräder C und der Planetenräder D sowie des Sonnenrades B entsprechend der Differentialwirkung vergrößert wird. Dies ruft eine Erhöhung des Druckes längs der Hydraulikpumpe E hervor, da diese schneller gedreht wird. Dieser Druckanstieg wird durch die Einstellung des Druckregelventils / kontrolliert, wodurch sich eine Vergrößerung des Drehmomentes am Sonnenrad B ergibt das auf das Sonnenrad A übertragen wird, damit die Drehzahl der Ausgangswelle den vorherigen Wert annehmen kana Durch Ändern der Einstellung des Druckregelventils / kann die Drehzahl der Ausgangswelle geändert wird.
Die Fig.3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform des Planetengetriebes mit einem Gehäuse Z, das durch (nicht gezeigte) Einrichtungen angetrieben wird und um eine Achse drehbar ist An einer Innenfläche des Gehäuses ist ein Kettenrad U befestigt das um die Achse des Gehäuses drehbar und mit einer (nicht gezeigten) Ausgangswelle verbunden ist Das Kettenrad U ist mit zwei diametral entgegengesetzt angeordneten Doppelkettenrädern Tuber eine Kette R verbunden, die durch zwei einstellbare Spannkettenräder 5 gespannt ist An der entgegengesetzten Innenfläche des Gehäuses ist ein zweites Kettenrad N befestigt, das um die Achse des Gehäuses drehbar ist Dieses zweite Kettenrad N ist mit den gleichen Doppelkettenrädern Γ mit Hilfe einer Kette verbunden, die außerdem über ein Spannkettenrad O verläuft, das drehbar auf dem Gehäuse an einem Punkt befestigt ist, der auf einem Durchmesser liegt, der senkrecht zu den die Mittelpunkte der Doppelkettenräder T, das zweite Kettenrad N und die zwei Spannkettenräder M verbindenden Linien verläuft Das zweite Kettenrad N ist mit einer (nicht gezeigten) Regelwelle verbunden, die gleich der Regelwelle Y sein kann, auf der ein Freilauf-Kettenrad X befestigt ist, das in der anhand der F i g. 1 und 2 beschriebenen Weise mit der Hydraulikpumpe £ verbunden ist
Bei der Ausführungsform des Planetengetriebes nach

so F i g. 5 erstreckt sich die Eingangswelle /5 durch eine Bohrung 1 an einem Ende eines äußeren Gehäuses 2 und die Ausgangswelle A 1 erstreckt sich durch eine koaxiale Bohrung am anderen Ende des äußeren Gehäuses 2. Jede Welle läuft durch eine Abdeckung 4, Al hindurch, in

die eine öldichtung 5,5' eingesetzt ist, und jede Welle ist durch Lager 6, 6' gelagert Das rechte Ende der Eingangswelle /5 ist einstückig mit einem Flansch 7 ausgebildet, der an einer ringförmigen Scheibe 8 befestigt ist, die mit Hilfe von vier Büchsen 10 (F i g. 6) mit Abstand von einer weiteren ringförmigen Scheibe 9 angeordnet ist Zwischen diesen den Planetenträger bildenden Scheiben 8,9 sind zwei Planetenräder C drehbar in Lagern 11 gelagert, die zwischen den Scheiben 8, 9 und einem an den Scheiben 8, 9 befestigten ringförmigen Element 12 angeordnet sind. Ein erstes Sonnenrad A kämmt mit jedem Planetenrad C und ist mit der Ausgangswelle A 1 verkeilt. Ein zweites Sonnenrad B ist mit Hilfe von Nadellagern 13 drehbar auf der Ausgangs-

welle Al angeordnet In diesem Ausführungsbeispiel ist das zweite Sonnenrad B einstückig mit der Regelwelle Y ausgebildet, es kann jedoch auch mit dieser verkeilt sein. Weitere schmale Planetenräder D sind jeweils zwischen dem Sonnenrad flund dem jeweiligen breiten PIaneterirad Cmit Hilfe von Nadellagern drehbar angeordnet, die um an der Scheibe 9 befestigten Adyen 15 angeordnet sind. Die Scheibe 9 ist an einem ringförmigen Element 16 befestigt und um die Regelwelle Ymit Hilfe eines Lagers 17 drehbar gelagert Die Regelwelle Y wird über ein Lager 18 drehbar in dem Gehäuse 2 gelagert Ein Kettenrad X ist auf der Regelwelle Y befestigt und dient zum Antrieb der Hydraulikpumpe.

Gemäß F i g. 6 ist das äußere Gehäuse 2 mit einem öleinfüüstopfen 19, einem ölstandstopfen 20 und einem ölablaßstopfen 21 versehen, das Gehäuse wird normalerweise bis zur Höhe des ölstandstopfens 20 gefüllt Die Kette Wläuft um das Kettenrad X und das Kettenrad V, das mit einem der (nicht gezeigten) Rotoren der Hydraulikpumpe E verbunden ist Ein ölfilter 22 ist am Saugeinlaß F der Hydraulikpumpe angeordnet, und der Druckausgang G der Pumpe £ ist über ein Rohr 23 mit den Ventilen H, I,/(Fig. 7) verbunden,die in einem Kasten 24 mit einer Deckplatte 25 eingeschlossen sind. Ein Auslaßrohr 26 von diesen Ventilen steht mit dem Inneren des Gehäuses 2 in Verbindung.

In F i g. 7 ist der Kasten 24 mit entferntem Deckel gezeigt Das mit dem Druckausgang G verbundene Rohr 23 ist mit dem magnetspulenbetätigten Schaltventil H, dem federvorbelasteten Druckregelventil / und dem von Hand betätigten Stellventil / über eine Leitung 27 verbunden. Die Ventile H, I, J weisen Auslässe 28 auf, die mit dem Auslaßrohr 26 in Verbindung stehen. Das Druckregelventil / weist eine Einstellschraube 29 für die Betriebseigenschaften der Vorrichtung auf. Laufende Einstellungen können durch nicht vorgebildetes Betriebspersonal durch Einstellen der Schraube 30 des Stellventils /erfolgen. Hierdurch wird die Drehzahl der Ausgangswelle um einen kleinen Wert geändert.

Die Fig.8 und 10 zeigen eine Ausführungsform der Vorrichtung, die der Ausführungsform nach den F i g. 3 und 4 ähnlich ist Die Kettten R und P weisen den gleichen Verlauf auf, wie er in den F i g. 3 und 4 gezeigt ist, wobei das Doppel kettenrad T durch ein Dreifach-Kettenrad T' mit Bahnen für Ketten R und P versetzt ist und

is wobei eine dritte Kette L vorgesehen ist. die um ein Kettenrad K verläuft, das diametral entgegengesetzt zum Spann-Kettenrad O angeordnet ist Die Spannkettenräder M sind in diesem Ausführungsbeispiel fortgelassen. Wenn dies erwünscht ist, so können die Kettenräder K, O als Spannkettenräder ausgebildet werden. Das Gehäuse Z ist durch zwei Scheiben 8, 9 ersetzt, wie sie unter Bezugnahme auf F i g. 5 beschrieben wurden, die über Büchsen 10 mit Abstand voneinander gehalten werden.

Die Vorrichtung arbeitet in der gleichen Weise, wie sie unter Bezugnahme auf die F i g. 3 und 4 beschrieben wurde.

In jedem der beschriebenen Ausführungsbeispiele ist das Übersetzunnsverhältnis 4:1, es könnte jedoch höher sein, wenn dies erwünscht ist

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1- Vorrichtung zur Steuerung der Drehzahl und/ oder des Drehmomentes einer Ausgangswelle, die von einem ersten Sonnenrad eines Planetengetriebes angetrieben ist, dessen Eingangswelle (IS) drehfest mit dem Planetenträger und dessen zweites Sonnenrad Ober eine zur Ausgangswelle koaxiale Regelwelle (Y) eine hydraulische Steuereinrichtung antreibt, wobei die Sonnenräder Ober Planetenräder trieblich verbunden sind, und wobei zwischen Eingangs- und Ausgangswelle ein niedriges und zwischen Eingangswelle und Regelwelle ein hohes Obersetzungsverhältnis vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,daß die hydraulische Steuereinrichtung eine Hydraulikpumpe (E) einschließt, deren Druckausgang (23) durch Ventile (H, F, J) gesteuert ist, die ein an einem Ende einer Leitung (27) angeordnetes Schaltventil (H) und ein am anderen Ende der Leitung (27) angeordnetes Druckregelventil (I) und ein dazu paralleles Stellventil (J) einschließen, und daß der Druckausgang mit der Leitung (27) an einer Position zwischen deren Enden in Verbindung steht
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Regelwelle (Y) und der Hydraulikpumpe (E) eine Freiaufkupplung angeordnet isL
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenräder Zahnräder sind, wobei breite Planetenräder (C) mit dem ersten Sonnenrad (A) direkt und mit dem zweiten Sonnenrad (B)übcT weitere schmale PJanetenräder (D)kämmen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Ausgangswelle (A \) ein erstes Kettenrad (U) verbunden ist, daß zwei diametral entgegengesetzt angeordnete Doppelkettenräder (T) auf dem Planetenträger (Z) befestigt sind, daß ein zweites Kettenrad (N) mit der Regelwelle (Y) fest verbunden ist, daß eine erste Kette (R) über das erste Kettenrad (U) und die Doppelkettenräder (T) verläuft und daß eine zweite Kette (P) über das zweite Kettenrad (N) und die Doppelkettenräder (T) verläuft
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kette (R, P) mit Hilfe von Spannkettenrädern (S, M) gespannt ist (F i g. 3 und 4).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kettenrad (N) wesentlich kleiner als das erste Kettenrad (U) ist und die Spannkettenräder (M) zwischen jedem Doppelkettenrad (T) und dem zweiten Kettenrad (N) angeordnet sind, und daß ein weiteres Spann-Kettenrad (O) auf einer Linie angeordnet ist, die senkrecht zu der die Mittelpunkte der Doppelkettenräder (T) verbindenden Linie verläuft, 'vobei die Kette (P) über das zweite Kettenrad (N) an der dem weiteren Spann-Kettenrad (O) benachbarten Seite verläuft (F i g. 4).
7. Vorrichtung nach Anspruchs dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelkettenräder durch Dreifach-Kettenräder (V) ersetzt sind, wobei eine dritte Kette (ZJ über diese Dreifach-Kettenräder und das zweite Kettenrad (N) verläuft (F i g. 8 und 9).

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Drehzahl und/oder des Drehmomentes einer Ausgangswelle, die von einem ersten Sonnenrad eines Planetengetriebes angetrieben ist, dessen Eingangswelle (IS) drehfest mit dem Planetenträger und dessen zweites Sonnenrad über eine zur Ausgangswelle koaxiale Regelwelle (Y) eine hydraulische Steuereinrichtung antreibt, wobei die Sonnenräder über Stufenplaneten trieblich verbunden sind, und wobei zwischen

ίο Eingangs- und Ausgangswelle ein niedriges und zwischen Eingangswelle und Regelwelle ein hohes Obersetzungsverhältnis vorgesehen ist

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise beim Aufwickeln oder Abwickeln von Rollen von Material, wie z. B. Papier, Kunststoff oder Textilmaterial mit einer im wesentlichen konstanten Zugspannung unabhängig von dem sich ändernden Gewicht und dem Durchmesser der Rolle verwendet Die Drehzahl und/oder das Drehmoment müssen hierbei um so genauer eingehalten werden, je empfindlicher das Material ist Zu diesem Zweck wurden bereits Vorrichtungen mit Reibeinrichtungen verwendet, die zwei miteinander in Eingriff stehende Platten umfassen, die pneumatisch, hydraulisch oder manuell betätigt werden können. Der Nachteil dieser Reibeinrichtung besteht darin, daß diese Platten einer Abnutzung unterworfen sind und häufig erneuert werden müssen.

Es ist weiterhin bereits eine weitgehend verschleißfreie Vorrichtung zur Steuerung der Drehzahl bekannt (GB-PS 9 01 595), die jedoch einen sehr komplizierten und aufwendigen Aufbau unter Verwendung einer Vielzahl von Getrieben aufweist

Weiterhin ist ein Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge bekannt (GB-PS 8 93 670), bei dem die Eingangswelle eines Planetengetriebes drehfest mit dem Planetenträger verbunden ist, wobei die Ausgangswelle von einem ersten Sonnenrad mit hohem Übersetzungsverhältnis angetrieben wird. Ein zweites Sonnenrad mit kleinem Übersetzungsverhältnis treibt das Gehäuse einer Hydraulikkupplung an, deren Rotor auf der Augangswelle in Axialrichtung verschiebbar gelagert ist, um die Kraftübertragung der Hydraulikkupplung zu ändern. Die Änderung der Drehzahl und/oder des Drehmomentes der Ausgangswelle erfolgt hierbei mechanisch durch eine Verschiebung des Rotors der Hydraulikkupplung.

Es ist weiterhin ein Automatikgetriebe mit den eingangs genannten Merkmalen bekannt (GB-PS 4 20 161), bei dem die Änderung der Drehzahl und/oder des Dreh-

momentes ebenfalls durch Ändern der Übertragungseigenschaften der Hydraulikkupplung erfolgt Auch hier erfolgt die Änderung der Übertragungseigenschaften auf mechanischem Wege. Eine Konstanthaltung der Drehzahl und/oder des Drehmomentes ist in keinem dieser Fälle vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine leichte Steuerung und ein Konstanthalten der Drehzahl und/oder des Drehmomentes ermöglicht

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine Steuerung der Drehzahl und/oder des Drehmomentes durch rein hydraulische Steuereinrichtungen, so daß keine mechanischen Stellglieder erforderlich sind und