DE2540485A1

DE2540485A1 - Vorrichtung zur drehzahlreduzierung

Info

Publication number: DE2540485A1
Application number: DE19752540485
Authority: DE
Inventors: Arvid Dahlstrom
Original assignee: Dahltron Corp
Current assignee: Dahltron Corp
Priority date: 1974-09-16
Filing date: 1975-09-11
Publication date: 1976-03-25
Also published as: US3930416A; GB1480159A; CA1015582A; FR2284805A1

Description

DIPL.-1NG. HORST ROSE DIPL-IKG. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE

3353 Bad Gandersheim, 10, September 1975 Postfach 129 Hohenhöfen 5 Telefon: (05382) 28«

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandersheim Unsere Akten-Nr. 2845/1.

Dahltron Corporation

Patentgesuch vom 10. September 1975

Dahltron Corporation

2111 Enco Drive,

Oak Brook. 111. 60521

V.St.A.

Vorrichtung zur Drehzahlreduzierung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Drehzahlreduzierung für die Antriebsverbindung einer umlaufen den antreibenden Welle mit einer angetriebenen Welle.

Insbesondere zielt die Erfindung ab auf eine Vorrichtung zur Drehzahlreduzierung mit Kraftübertragungsarmen und einer Reihe von einzelnen Bauelementen. Auf dem Gebiet der Anordnun gen zur Drehzahlreduzierung sind zahlreiche Vorrichtungen zum Anschluß an eine mit hoher Geschwindigkeit umlaufende Welle entwickelt worden, die die Drehzahl der hochdrehenden Welle auf das gewünschte Maß reduzieren« Viele solcher bekannter Vorrichtungen verwenden Zahnradgetriebe, andere Riementriebe und ähnliche Übertragungselemente. Es wird besonders verwiesen auf die US-PS 3 557 631 mit ÜS-Re 28122. Die vorliegende Erfindung stellt unter anderem eine Verbesserung dieser bekannten Vorrichtungen dar_e

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Bankkonto: Norddeutsche Landesbank, Filiale Bad Qandershalm, Kto.-Nr. 22.118.970 · Postscheckkonto: Hannover 867IS

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine besondere Gestaltung der Übertragungselemente zwischen der antreibenden und der angetriebenen Welle unter besonders einfacher Bauform der Gesamtanordnung zu erreichen, daß die Torrichtung zur Drehzahlreduzierung an die Übertragung unterschiedlichster Größen von Drehmomenten leicht angepaßt werden kann. Dies wird nach der Erfindung bei einer "Vorrichtung zur Drehzahlreduzierung der eingangs angegebenen Art erreicht durch mit der antreibenden Welle gekuppelte Mittel zur Bewegungseinleitung und wenigstens einen Übertragungsarm, von dem ein Endabschnitt mit den Mitteln zur Bewegungseinleitung im Eingriff steht und von dem ein zweiter Endabschnitt mit der angetriebenen Welle kuppelbar ist, durch wenigstens ein lösbar an dem zweiten Armendabachnitt angeordnetes Trennelement, wobei Übertragungsarm und Trennelement mit einander entsprechenden, in Wellenlängsrichtung verlaufenden Durchtrittsöffnungen versehen sind, und durch Kupplungsmittel, die einander gegenüberliegend und konzentrisch zur Längsachse der angetriebenen Welle in den Durchtrittsöffnungen angeordnet sind» Es wird also eine Anordnung eines oder mehrerer Übertragungsarme geschaffen, die mit einer großen Anzahl verschiedener Kupplungsglieder verbunden werden kann. Die Übertragungsarme oder der Übertragungsarm sind mit einem oder einem Satz von Trennelementen versehen, und es ist jedes dieser Trennelemente mit einer Durchtrittsöffnung versehen, in die Durchtrittskanäle maschinell eingearbeitet sind, in denen wiederum Kupplungsglieder für die angetriebene Welle untergebracht sind. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist geeignet, die Übertragung von hohen Drehmomenten verschiedener Größen zu beherrschen, wobei unterschiedliche Anzahlen von Kupplungsanordnungen in den Durchtrittskanälen angeordnet werden_o

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Mithilfe der Erfindung ist es ferner möglich, die Entstehung von Geräuschen zu vermeiden und den Verschleiß herabzusetzen. Dazu werden als Mittel zur Bewegungseinleitung zweckmäßig Exzenter auf der antreibenden Welle in Kugellagern gelagert, und es können ferner die Übertragungsarme mit Dämpfungsmitteln versehen werden, um Verschleiß und Geräuschbelästigung zwischen den aufeinanderliegenden Teilen weitestgehend zu verringern«. Die Ubertragungsanordnung und vor allem die Kupplungsanordnungen können vergrößert oder verkleinert werden je nach der Größe der zu übertragenden Kräfte oder Drehmomente.

Diese und weitere Merkmale der Erfindung sowie deren besondere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung· In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf eine Drehzahlmindervorrxchtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 eine verkürzte Seitenansicht eines einzelnen Übertragungsarms aus der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig«, 4 eine Seitenansicht eines bei der Vorrichtung nach der Erfindung verwendeten Trennelements,

Fig· 5 eine schaubildliche Ansicht eines Teils der Kupplungsanordnung,

Fig. 6 eine teilweise Draufsicht auf die angetriebene Welle und die dieser zugeordnete Kupplungs— anordnung, die die geschichtete Bau- und Anordnungsweise der Übertragungsarme und Trennelemente demonstriert»

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Die allgemein mit 10 "bezeichnete Vorrichtung zur Drehzahlreduzierung nach der Erfindung wird durch einen Elektromotor 12 in diesem Ausführungsbeispiel angetrieben, es können natürlich auch andere Arten von Antriebseinricntungen verwendet werden. Diese Antriebseinrichtung bzw. der Elektromotor 12 weist eine Abtriebswelle 14 auf, die für die Vorrichtung nach der Erfindung als antreibende Welle dient. Diese antreibende Welle 14 ist mit zwei Exzentern 16 und 18 versehen. Es wird bemerkt, daß 3ede Anzahl von Exzentern vorgesehen sein kann, jedoch müssen diese Exzenter gleichmäßig verteilt um die antreibende Welle 14 angeordnet sein. Wenn z.B. zwei Exzenter verwendet werden, müssen diese um 180° phasenverschoben sein, im Fall von drei Exzentern jeweils um 120 phasenverschoben, im Fall von vier Exzentern jeweils um 90° phasenverschoben usw. Für jeden Exzenter 16 bzw. 18 ist ein Kugellager 20 und 22 vorgesehen« Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der innere Laufring jedes Kugellagers am Exzenter befestigt, so daß die antreibende Welle 14 umlaufen kann, während der äußere Laufring jedes Kugellagers im allgemeinen bewegungslos verharrt oder zumindest im Stande ist, eine bewegungslose Position einzunehmen.

Es ist ferner eine angetriebene oder auch Abtriebswelle 24 vorgesehen, mit der die Drehbewegung bei verringerter Drehzahl auf den anzutreibenden Gegenstand übertragen wird, z.B. auf ein Fördermittel o.dgl. Diese angetriebene Welle 24 kann z.B. mit eigenen Kugellager— sätzen versehen sein, wie sie bei 26 und 28 angedeutet sind. Es ist oft möglich, die Vorrichtung zur Drehzahlreduzierung nach der Erfindung von Kugellagern tragen zu lassen, die als einbezogene Bestandteile desjenigen Geräts vorhanden sind,, an das die verringerte Drehzahl abgegeben werden solle

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; Zwischen den antreibenden und angetriebenen An-Ordnungen ist die Vorrichtung 10 zur Drehzahlreduzierung j angeordnet. Diese Torrichtung weist in Form von Armen 30 gestaltete Übertragungsglieder auf, die im folgenden mit j Übertragungsarmen bezeichnet sind. Diese Übertragungsarme 30 weisen einen ersten Endabschnitt 32 und einen zweiten Endabschnitt 34 auf. Der zweite Endabschnitt 34 ist mit einer Durchtrittsöffnung 36 versehen, die im folgenden näher erläutert wird. Die angetriebene Welle 24 ist in ; diesem Ausführungsbeispiel in dem zweiten Endabschnitt 34 der Arme 30 gelagert bzw. wird von diesen Endabschnitten umschlossen. Dicht auf der angetriebenen Welle 24 und diese im wesentlichen umschließend ist eine Hülse oder angekoppelter Bauteil 38 lösbar durch eine Keilverbindung 40 befestigt. In Fig. 1 und 4 sind die Trennelemente 42 zur Lastaufnahme dargestellt. In Fig. 1 sind jeweils zwei solcher Trennelemente 42 auf jeder Seite eines Übertragungsarms 30 dargestellt, und zwar unmittelbar neben dem jeweiligen zweiten Endabschnitt 34· Jedes dieser Trenn— elemente 42 ist mit einer Durchtrittsöffnung 44 versehen, die wenigstens teilweise derjenigen Durchtrittsöffnung entsprechen muß, die zu dem jeweils benachbarten Übertragungsarm 30 gehört.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Die Durchtrittsöffnungen der Trennelemente 42 und der Übertragungsarme 30 entsprechen einander. Jede dieser Durchtrittsöffnungen weist quer hindurchführende Durchtrittskanäle 46 auf. Diese Durchtrittskanäle 46 sind leicht schräg gestellt, so daß eine schräge Auflauffläche 48 gebildet wird. Dies bedeutet, daß der Durchmesser der Durchtrittsöffnung 44 sich in jedem Durchtrittskanal 46 vergrößert, wenn man sich im Uhrzeigersinn bewegt. Es ist ferner jeder Durchtrittskanal 46 im wesentlichen identisch und in gleicher Weise abgewinkelt. Wie Fig. 3 und 4 zeigen, sind acht Durchtrittskanäle 46 in den Trennelementen 42 sowie in den Übertragungsarmen 30 vorgesehen. Wie im folgen-

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den noch erläutert wird, kann die Anzahl dieser Durchtritt skanäle erhöht oder -verringert werden, und zwar je nach der Größe des Drehmoments, das man übertragen will·

In jedem Durchtrittskanal 46 ist eine Klemmrolle angeordnet. Die Klenmrolle 50 ist ein im wesentlichen zylindrischer Bauteil, der vollständig innerhalb des zugeordneten Durchtrittskanals 46 abrollen kann. Eine Jeder drückt ständig die Klemmrolle 50 zur engeren Seite des Durchtrittskanals 46, Wenn die Klemmrolle 50 zwischen der Bodenwandung 54 des Durchtrittskanals und der äußeren Fläche 56 des gekuppelten Gliedes 43 eingeklemmt wird, wird zwischen diesen Elementen Kraft übertragen. Wie in S¹Ig. 2 dargestellt ist, ist an der Bodenfläche jedes Durchtrittskanals 46 eine sehr harte und haltbare Stahlplatte 58 angeordnet, wodurch die Yerschleißeigenschaften der Anordnung verbessert werden.

Aus Beschreibung und Darstellung wird ersichtlich, daß ein umso größeres Drehmoment von der antreibenden Welle zur angetriebenen Welle übertragen wird, je mehr Klemmrollen vorgesehen sind. Außerdem kann ein größeres Drehmoment übertragen werden, wenn die Größe oder die Länge der Klemmrollen einer vorgegebenen Anzahl dieser Rollen vergrößert wird. Je nach den bestehenden "Verhältnissen kann ein -vorgegebener Übertragungsarm 30 mit einer größeren Zahl von Durchtrittskanälen 46 versehen werden. Danach können die !Trenne lernen te oder Trennplatten 42 mit einer beliebigen Anzahl von Durchtrittskanälen versehen werden, die jeweils von der Größe des zu übertragenden Drehmoments abhängt. Wenn z.B. ein Übertragungsarm 30 mit neun Durchtrittskanälen versehen wird und nur geringe Werte von Drehmomenten zu übertragen sind, wurden die Trennelemente 42 nur mit z.B_o vier Durchtrittskanälen versehen, in denen die Klemmrollen zur Drehmomentübertragung angeordnet sind₀ Danach kann durch Herausziehen einer oder mehrerer Klemmrollen aus den Durchtrittskanälen das zu übertragende Drehmoment weiterhin angepaßt werden» Schließlich ist eine

solche Anpassung durch Vergrößerung oder Verkleinerung der Irennelemente und damit durch die Möglichkeit, kleinere oder größere Klemmrollen zu verwenden, mögliche Es wird also deutlich, daß durch eine derartige Anordnung von Übertragungsarmen und Trennelementen, mit verschiedenen Anzahlen von Durchtrittskanälen und Klemmrollen mit wiederum verschiedener Länge und verschiedenem Durchmesser sehr unterschiedliche Größen von Drehmomenten durch entsprechende Anpassung übertragen werden können,, Durch diese Flexibilität und Kombxnationsfähigkeit kann die Vorrichtung nach der Erfindung in praktisch unbegrenzter Zahl von verschiedenen Anwendungsfällen und Situationen eingesetzt werden.

Beim Betrieb wird der erste Endabschnitt 32 jedes Übertragungsarms 30 durch Federn, z_oB. durch die Federn 64 oder 66 in Fig. 2, gegen die äußere Laufringfläche des zugehörigen Kugellagers 20 gehalten. Sich über den möglichen Berührungsbereich erstreckend ist ein dämpfendes Material vorgesehen, um irgendwelche Geräuschbelästigungen zu vermeiden, die durch den sonst bestehenden Metall-Metall-Kontakt erzeugt wurden. Es ist eingangs angeführt worden, daß derartige Geräuschbelästigungen auf ein Mindestmaß dadurch herabgesetzt werden, daß der äußere Laufring praktisch keine Bewegung gegenüber der Berührungsfläche ausführt. Wenn die Exzenter umlaufen, werden die Arme 30 abwechselnd angehoben und können sich danach wieder absenken, und zwar in einer sehr schnellen Nickbewegung₀ Dabei erfolgt jeder Bewegungsablauf über eine außerordentlich geringe Strecke, aber mit ungewöhnlich hoher Geschwindigkeit. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß dann, wenn die Übertragungsarme 30 angehoben werden, sich die Klemmrolle 50 etwas zum schmaleren Ende des Durchtrittskanals bewegt, wo sie eingeklemmt wird und einen geringen Anteil der Bewegung auf das Kupplungsglied überträgt und somit auf die angetriebene Welle. Das Ausmaß der Bewegung, die auf die angetriebene Welle bei einem gegebenen Hub des

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Übertragungsarms übertragen wird, ist sehr gering, führt aber bei Multiplikation mit mehreren Hundert Hüben in der Minute zu einer Drehbewegung der angetriebenen Welle, die praktisch und nahezu kontinuierlich verläuft.

Zusätzliche Merkmale können vorgesehen werden, z.B. Exzenter zur Erzeugung einer größeren Bewegung oder Amplitude, können vorgesehen werden, um zu einer Übertragung größerer Drehmomente auf die angetriebene Welle zu kommen. Wenn sehr hohe Drehmomentbelastungen übertragen j werden sollen, kann die Anzahl der Übertragungsarme 30 verdoppelt werden, wie dies z.B. in Fig. 6 dargestellt ist. Eine derartige Erhöhung der Fähigkeit der Übertragungsarme, Drehmomente zu übertragen, ist lediglich durch andere Bauelemente begrenzt, die in der G-e samt anordnung verwendet werden.

Es ist ersichtlich, daß durch die Erfindung eine Verbesserung einer Vorrichtung zur Drehzahlreduzierung erzielt wird, bei der das Drehmoment, das von der antreibenden Welle auf die angetriebene Welle übertragen wird, auf die Bedürfnisse des G-esamtbetriebs zugeschnitten werden kann. Eine solche Anpassung kann beherrscht werden durch die Zahl der kraftübertragenden Klemmrollen und deren Größe. Dies ist wiederum bestimmt durch die Anzahl der Durchtrittskanäle, die sowohl in den Trennelementen als auch in den Übertragungsarmen vorgesehen sind. Weitere Merkmale schließen die Verdopplung der Übertragungsarme ein, um größere Drehmomentbelastungen übertragen zu können, sowie die Verwendung von Exzentern mit Kugellagerungen«» Zusätzlich sind geräuschdämpfende Mittel zwischen den Übertragungsarmen und dem jeweils äußeren Laufring der Kugellageranordnung vorgesehen, so daß die Möglichkeit der Geräuschbildung zwischen diesen Teilen wesentlich verringert wird..

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j Die vorstehende Beschreibung anhand der Zeichnung

gibt lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erj findung wieder. Es können verschiedene Modifikationen j im Rahmen der Erfindung durchgeführt werden, um die Vor-I richtung im Sinn der Erfindung den verschiedendsten Anforderungen des praktischen Betriebs anzupassen.

Patentanwälte Dipl.-Ing. Horst Röse Dipl.-Ing. Peter Kosel

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Claims

DIPL.-ING. HORST ROSE Dl PL.- JNG. PETER KOSEL

3353 Bad Gandersheim, 10. September 1975

Postfach 129

Hohenhöfen 5

Telefon: (05382) 2842

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandersheim

"40* Unsere Akten-Nr. 2845/1

Dahltron Corporation

Patentgesuch Tom 10. September 1975

Patentansprüche

π ο jVorrichtung zur Drehzahlreduzierung für die Antriebsverbindung einer umlaufenden antreibenden Welle mit einer angetriebenen Welle, gekennzeichnet durch mit der antreibenden Welle (14·) gekuppelte Mittel zur Bewegungseinleitung (16,18, 20,22) und wenigstens einen Übertragungsarm (30), von dem ein Endabschnitt (32) mit den Mitteln zur Bewegungseinleitung in Eingriff steht und von dem ein zweiter Endabschnitt (34) mit der angetriebenen Welle (24) kuppelbar ist, durch wenigstens ein lösbar an dem zweiten Armendabschnitt (34) angeordnetes Trennelement (42), wobei Übertragungsarm (30,34) und Trenn— element (42) mit einander entsprechenden, in Wellenlängsrichtung verlaufenden Durchtrittsöffnungen (46) versehen sind, und durch Kupplungsmittel (48,50,52,56), die einander gegenüberliegend und konzentrisch zur Längsachse der angetriebenen Welle in den Durchtrittsöffnungen angeordnet sind»

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen wenigstens angenähert rechteckig geformte Durchtrittskanäle (46) aufweisen, die eine offene Seite und eine Laststützseite aufweisen_o

Rö/Hn_e

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laststützseite der Durchtrittskanäle einen Bauteil aus einem Werkstoff mit höherem Elastizitätsmodul als der des Übertragungsarms und des Trennelements aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsarm oder die Übertragungsarme (30) einen Satz von einheitlichen geschichteten (laminierten) Elementen aufweisen und jeder Übertragungsarm mit den Mitteln zur Bewegungseinleitung derart gekuppelt ist, daß beim Umlauf der antreibenden Welle (14) die Übertragungsarme (30) eine intermittierende Schwingbewegung ausführen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Bewegungseinlei— tung als Exzenter (16,18) ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsarme (30) auf den Exzentern (16,18) kugelgelagert (20,22) sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Endabschnitt (32) der Übertragungsarme (30) mit sich während des Eingriffs an die Mittel zur Bewegungseinleitung anlegenden geräuschdämpfenden Mitteln versehen ist„

8« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» gekennzeichnet durch mehrere gleichwirkende Übertragungs—

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9o Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeweils einem Paar von Übertragungsarmen (30) wenigstens ein Trennelement (42) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennelemente (42) einen Satz geschichteter (laminierter) Platten aufweisen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf den jeweiligen einander entgegengesetzten Außenseiten der Übertragungsarme Trennelemente angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Übertragungsarme (30) und Trennelemente (42) in aneinander geschichteter Lage auf der angetriebenen Welle (24) gesichert sind,

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die in den DurchtrittsÖffnungen (46) von Übertragungsarmen (30) und Trennelementen (42) angeordneten Kupplungsmittel aus gegen die schräge Laststützseite der Durchtrittsöffnungen und eine auf der angetriebenen Welle (24) befestigte Hülse (38,56) verklemmbaren, federbeaufschlagten Klemmrollen (50) gebildet sind, die in Wellenlängsrichtung in die Durchtrittsöffnungen eingeführt sind β

14. Vorrichtung zur Drehzahlreduzierung zur dauerhaften Verbindung einer umlaufenden antreibenden Welle mit einer angetriebenen Welle, gekennzeichnet durch mit der antreibenden Welle (14) gekuppelte Exzenter (16,18), durch wenigstens einen mit der antreibenden Welle zur Kraftübertragung in Wirkverbindung stehenden Arm (30) und durch von den Exzentern getragene Mittel (20,22), die mit dem Arm in Anlage stehen, so daß der Arm gegenüber der Drehbewegung der antreibenden Welle isoliert ist.

15«. Vorrichtung nach. Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Exzentern (16,18) getragenen Mittel als Lager (20,22) ausgebildet sind«,

16. Torrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Arm (30) ein geräuschdäaipfendes Mittel befestigt ist, das sich an den Lagern anlegt.

Patentanwalts

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