DE4101562A1

DE4101562A1 - ADJUSTABLE GUIDE GEARBOX FOR CHANGING THE GEARBOX IN MECHANICAL LINEAR, SWIVEL AND CIRCUIT DRIVES, IN PARTICULAR FOR APPLICATIONS IN PNEUMATIC CONTROLLERS AND VEHICLE STEERING

Info

Publication number: DE4101562A1
Application number: DE19914101562
Authority: DE
Inventors: Peter Ingelheim
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-01-21
Filing date: 1991-01-21
Publication date: 1992-07-23
Also published as: WO1992013213A1

Abstract

The invention concerns an adjustable control gear for changing the transmission ratio in mechanical linear, pivoting and planetary transmission systems, in particular for applications in pneumatic control units and vehicule steering systems. The transmission systems operate without toothed wheels or racks. The control gear (6...8) rotates about a spindle (9) fixed to the housing, thus changing continuously the transmission ratio in linear and pivoting transmission systems. In planetary transmission systems, a ratio-changing arrangement of this kind gives a transmission with two ratios 1:1 and 1:2. Connecting such two-stage planetary transmisson systems in series and in parallel enables multi-stage transmissions with very finely stepped transmission ratios to be designed.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein verstellbares Führungsgetriebe zur Übersetzungsänderung bei mechanischen Linear-, Schwenk- und Umlaufgetrieben insbesondere für Anwendungen in Pneumatiksteuerungen und Fahrzeuglenkungen.The invention relates to an adjustable guide gear to change the translation of mechanical linear, swivel and Orbital gearboxes, in particular for applications in pneumatic controls and vehicle steering.

Führungsgetriebe sollen eine Ausgangsbewegung in eine zweite Bewegung überführen. Derartige Getriebe sind in der Regel in Maschinen zur Erzeugung einer unveränderlichen Zweitbewegung bei einer gegebenen Erstbewegung eingesetzt.Guide gears are designed to make an initial movement in a second movement convict. Such gears are usually in machines to generate an unchangeable second movement a given initial movement.

Bei Pneumatikzylindern oder Schwenkmotoren können in der Regel nur zwei Positionen (Anschlagregelung) angefahren werden. Damit wird die Steuerbarkeit der Pneumatik stark eingeschränkt. Für Pneumatikanwendungen wäre günstig bei gegebener Erstbewegung z. B. eine Linearverschiebung konstanter Länge durch einen Pneumatikzylinder oder bei Schwenkung um einen konstanten Winkel durch einen Schwenkmotor die Verschiebelänge oder den Schwenkwinkel des Abtriebsgliedes mit Hilfe eines Verstellgetriebes ändern zu können.Pneumatic cylinders or swivel motors can usually only two positions (stop control) can be approached. In order to the controllability of the pneumatics is severely restricted. For Pneumatic applications would be cheap for a given first movement. B. a linear displacement of constant length through a pneumatic cylinder or when swiveling through a constant angle Swivel motor the displacement length or the swivel angle of the output member to be able to change with the help of an adjustment gear.

Bei Fahrzeuglenkungen ist in der Regel eine konstante Zuordnung von Änderung des Lenkradwinkels und des Verstellwinkels der Räder gegeben. Zwar sind bereits Lenkungen bekannt, bei denen bei starkem Lenkradeinschlag eine Verdrehung des Lenkrads um einen Winkel µ einen anderen Verstellwinkel der Räder erzeugt als bei geringem Lenkradeinschlag, bei gegebenem Lenkradeinschlag ist aber die Übersetzung konstant. Man strebt aber für höhere Geschwindigkeiten eine direkte Lenkung an, wofür eine Änderung der Lenkübersetzung in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit sinnvoll ist.In vehicle steering, there is usually a constant assignment of changing the steering wheel angle and the adjustment angle of the wheels given. Steering systems are already known in which strong Steering wheel lock a rotation of the steering wheel by an angle µ creates a different adjustment angle of the wheels than at a small one Steering wheel lock, but given the steering wheel lock is Constant translation. But one strives for higher speeds direct steering, for which a change in steering ratio depending on the driving speed makes sense.

Hierfür dient die Erfindung. Die Erfindung ermöglicht durch Verdrehung eines um eine relativ zum Gehäuse unbewegliche Achse verdrehbaren Führungselementes:The invention serves this purpose. The invention enables by twisting one rotatable about an axis immovable relative to the housing Guide element:

1. the translation factor a / b of an initial linear movement of a Infinitely changing length a into a second linear movement b,
2. the translation factor µ1 / µ2 of an initial swiveling movement of the Swivel angle µ1 in a second swivel movement of the swivel angle µ2 can be changed continuously,
3. a multi-stage between two shafts of a planetary gear Make translation without using gears.

In allen Anwendungen können wälzgelagerte Führungen und Wälzlager ruhige, leichtgängige und spielarme bzw. "spielfreie" Getriebe ermöglichen.Roller bearing guides and roller bearings can be used in all applications enable smooth, smooth and low-backlash or "backlash-free" gearboxes.

Anhand der beigefügten Figuren soll das Grundprinzip des Getriebes und die Verwendung erläutert werden. The basic principle of the transmission should be based on the attached figures and how to use it.

Fig. 1 und 2 dienen der Erläuterung des Grundprinzips anhand eines Linearvorschubs. Fig. 1 and 2, the explanation of the basic principle are based on a linear scan.

Fig. 1 zeigt einen Linearvorschub in perspektivischer Sicht als "Explosionszeichnung", FIG. 1 shows a linear feed in perspective view as "Exploded"

Fig. 2 zeigt verschiedene Getriebestellungen als Draufsicht durch "gläserne" Elemente. Fig. 2 shows different gear positions as a top view through "glass" elements.

Eine Maschine mit einer Linearbewegung konstanter Länge - z. B. ein Pneumatikzylinder - ist mit dem Antriebsschieber 1 mit einem schrägen Schlitz 2 darinnen verbunden. Ein Abtriebsschieber 3 mit einem Schlitz 3 anderer Schrägung als der Schlitz 2 liegt parallel zum Antriebsschieber 1. Über einen ersten Gleitkörper 5, der in den Schlitzen 2, 4 verschiebbar ist, sind der Antriebsschieber 1 und der Abtriebsschieber 3 miteinander verbunden. Ein Führungselement 8 ist mit einem Zapfen 9 im (nicht gezeichneten) Gehäuse um eine zu den Bewegungsbahnen des An- und Abtriebsschiebers senkrechte Achse verdrehbar. Auf dem Führungselement 8 ist ein zweiter Gleitkörper 6 verschiebbar, der mit einem Gleitkörperzapfen 7 im ersten Gleitkörper 5 steckt und relativ zu diesem verdreht werden kann.A machine with a linear movement of constant length - e.g. B. a pneumatic cylinder - is connected to the drive slide 1 with an oblique slot 2 therein. An output slide 3 with a slot 3 of a different slope than the slot 2 is parallel to the drive slide 1 . The drive slide 1 and the driven slide 3 are connected to one another via a first sliding body 5 , which is displaceable in the slots 2, 4 . A guide element 8 can be rotated with a pin 9 in the housing (not shown) about an axis perpendicular to the movement paths of the input and output slide. A second sliding body 6 is displaceable on the guide element 8, which is inserted with a sliding body pin 7 in the first sliding body 5 and can be rotated relative to the latter.

Fig. 2 dient der Erläuterung der Getriebefunktion. Fig. 2 is used to explain the transmission function.

Fig. 2a zeigt die Stellung für den einen Endanschlag des Antriebsschiebers 1 bzw. des Pneumatikzylinders. Dieses Stellung ist für den einen Endanschlag bei jeder Getriebeeinstellung gegeben. Fig. 2a shows the position for the one end stop of the drive slide 1 or the pneumatic cylinder. This position is given for the one end stop with every gear setting.

Die Fig. 2b-2d zeigen verschiedene Stellungen für den anderen Endanschlag des Antriebsschiebers 1. Figs. 2b-2d show various positions for the other end stop of the drive slide 1.

Bei Fig. 2b ist das Führungselement 8 nach oben verdreht. Der Gleitkörper 5 rutscht im Schlitz 2 des Antriebsschiebers 1 nach hinten und im Schlitz 4 des Abtriebsschalters 3 nach vorne. Der Abtriebsschieber 3 wird nur um eine geringe Länge verschoben.In Fig. 2b, the guide member 8 is rotated upward. The sliding body 5 slides backwards in the slot 2 of the drive slide 1 and forwards in the slot 4 of the output switch 3 . The output slide 3 is only moved by a small length.

Bei Fig. 2c bleibt der Gleitkörper in beiden Schlitzen relativ unbewegt. Die Schublänge des Abtriebsschiebers ist gleich der Schublänge des Antriebsschiebers.In Fig. 2c, the slider will remain relatively immobile in the two slots. The drawer length of the output slide is equal to the drawer length of the drive slide.

In Fig. 2d ist das Führungselement nach unten verdreht. Der Gleitkörper rutscht im Schlitz des Antriebsschiebers nach vorne und im Schlitz des Abtriebsschiebers nach hinten. Der Abtriebsschieber wird um eine große Länge verschoben.In Fig. 2d, the guide element is rotated downwards. The sliding body slides forward in the slot of the drive slide and backward in the slot of the driven slide. The output slide is moved by a large length.

Die Fig. 3-6 dienen der Erläuterung eines Schwenk- bzw. eines Umlaufgetriebes. FIGS. 3-6 are illustrative of a pan or an epicyclic gear.

Fig. 3 zeigt das Grundprinzip in perspektivischer Sicht und zwar Fig. 3b das Getriebe von 3a mit um 180° verdrehter Antriebswelle 22. FIG. 3 shows the basic principle in a perspective view, namely FIG. 3b the gear of FIG. 3a with the drive shaft 22 rotated by 180 °.

Anhand von Fig. 3a soll der Aufbau erläutert werden. Ein erstes Wälzlager 20 ist mit dem Zapfenpaar 21 im Gehäuse verdrehbar. Die Zapfen 21 stehen zur Drehachse der Antriebswelle 22 und der Abtriebswelle 25 senkrecht. Auf der Antriebswelle 22 ist ein zweites Wälzlager 23 schräg fest. In der Schnittachse der beiden Wälzlagerebenen ist der Außenring des zweiten Wälzlagers 23 mit dem Innenring des ersten Wälzlagers formschlüssig, aber relativ zueinander um die Schnittachse verdrehbar verbunden. An der Abtriebswelle 25 ist eine Gabel mit zu der Drehachse parallelen Schlitzen 26 darinnen, durch die das Verbindungselement der beiden Wälzlager 20, 23 führt.The structure will be explained with reference to FIG. 3a. A first roller bearing 20 can be rotated in the housing with the pair of pins 21 . The pins 21 are perpendicular to the axis of rotation of the drive shaft 22 and the output shaft 25 . A second roller bearing 23 is fixed obliquely on the drive shaft 22 . In the cutting axis of the two rolling bearing planes, the outer ring of the second rolling bearing 23 is positively connected to the inner ring of the first rolling bearing, but is rotatable relative to one another about the cutting axis. On the output shaft 25 there is a fork with slots 26 parallel to the axis of rotation, through which the connecting element of the two roller bearings 20, 23 leads.

Anhand von Fig. 3b erkennt man, daß in dieser Stellung des ersten Wälzlagers eine Verdrehung der Antriebswelle um 180° zu einer Drehung der Abtriebswelle um 90° führt. Referring to Fig. 3b it is seen that a rotation of the drive shaft through 180 ° leads in this position, the first rolling bearing in rotation of the output shaft by 90 °.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch Fig. 3b entlang der Schlitze in der Gabel der Abtriebswelle. Man erkennt, daß der Innenring 30 des ersten Wälzlagers 20 mit einem Zapfen 34 in einem Hohlzapfen 33 steckt, der am Außenring 31 des zweiten Wälzlagers 23 fest ist. Der Hohlzapfen 33 wiederum ist in einem Gleitkörper 32 verdrehbar, der im Schlitz 26 der Abtriebswelle 25 parallel zu ihrer Drehachse gleiten kann. Fig. 4 shows a section through Fig. 3b along the slots in the fork of the output shaft. It can be seen that the inner ring 30 of the first roller bearing 20 is inserted with a pin 34 in a hollow pin 33 which is fixed on the outer ring 31 of the second roller bearing 23 . The hollow pin 33 is in turn rotatable in a sliding body 32 which can slide in the slot 26 of the output shaft 25 parallel to its axis of rotation.

Fig. 5 zeigt verschiedene Einstellungen des erfindungsgemäßen Getriebes. Fig. 5 shows various settings of the transmission according to the invention.

5a und 5b zeigen Stellungen, die für Schwenk- und Umlaufgetriebe möglich sind, Fig. 5c zeigt eine Stellung, die nur für Schwenkgetriebe möglich ist, wobei die Antriebswelle maximal um 180° verdreht werden darf (In Stellung 5c jeweils um 90° nach vorne oder hinten).5a and 5b show positions that are possible for part-turn and epicyclic gears, FIG. 5c shows a position that is only possible for part-turn gears, whereby the drive shaft may be rotated by a maximum of 180 ° (in position 5c in each case by 90 ° to the front or behind).

In Fig. 5a hat man die Einstellung der Fig. 3, bei der eine Drehung der Antriebswelle 22 zu einer halben Drehung der Abtriebswelle 25 führt.In FIG. 5a one has the setting of FIG. 3, in which a rotation of the drive shaft 22 leads to half a rotation of the output shaft 25 .

In Fig. 5b steht die Drehebene des ersten Wälzlagers 20 senkrecht zu den Drehachsen von An- und Abtriebswelle 22, 25. Die beiden Achsen sind somit gekuppelt und haben gleiche Drehzahl.In Fig. 5b, the rotation plane of the first rolling bearing 20 25 is perpendicular to the rotational axes of the drive and driven shaft 22. The two axes are thus coupled and have the same speed.

In Fig. 5c hat man unterschiedliche Schrägstellungen der Drehebenen der beiden Wälzlager zu den Drehachsen der beiden Wellen, man hat somit eine Übersetzung zwischen 1 und 2.In Fig. 5c there are different inclinations of the planes of rotation of the two roller bearings to the axes of rotation of the two shafts, so that a ratio between 1 and 2.

Fig. 6 zeigt die Anordnung für ein sechsstufiges erfindungsgemäßes Getriebe. Dabei sind 4 Getriebe der Fig. 3 bzw. 4 seriell bzw. parallel angeordnet. Die Antriebswelle An treibt die Welle D. Durch Schwenkung des Lagers I ist eine 1 : 1- oder eine 1 : 2-Übersetzung zwischen Welle An und Welle d erreichbar. Welle d treibt Welle C. Durch Schwenken des Lagers II ist eine 1 : 1- oder eine 1 : 2-Übersetzung zwischen Welle d und Welle C möglich. Diese Wellen sind also seriell angeordnet. Welle c treibt aber parallel die Welle B und die Welle A. Mit Hilfe des Lagers III ist zwischen Welle c und Welle B eine 1 : 1- und eine 1 : 2-Übersetzung möglich. Fig. 6 shows the arrangement for a six-stage transmission according to the invention. Here, 4 gears of FIGS. 3 and 4 are arranged in series or in parallel. The drive shaft An drives the shaft D. By pivoting the bearing I a 1: 1 or a 1: 2 ratio between shaft An and shaft d can be achieved. Shaft d drives shaft C. By pivoting bearing II, a 1: 1 or a 1: 2 ratio between shaft d and shaft C is possible. So these waves are arranged in series. However, shaft c drives shaft B and shaft A in parallel. With the help of bearing III, a 1: 1 and a 1: 2 ratio is possible between shaft c and shaft B.

Die mit Hilfe dieser Getriebeanordnung möglichen Übersetzungen seien kurz hergeleitet. Es gilt:The possible translations with the help of this gear arrangement be derived briefly. The following applies:

n_ab = (n_B+n_C)/2n _ab = (n _B + n _C ) / 2

Dann gilt für die acht möglichen Einstellvarianten folgende Übersetzung:Then the following translation applies to the eight possible setting variants:

Claims

1. Gear with a mechanical target gear for positive movement conversion without gears or racks and a guide gear for determining the translation of the target gear 22, 23, 24, 25, 26 ; with conversion of a rotating into a rotating movement or for setting the translation of the target gear 1, 2, 3, 4, 5; with conversion of a linear into a linear movement, characterized in that the guide gear 6, 7, 8; 20, 21; about an axis 9 fixed to the housing ; 21, can be rotated and the transmission ratio of the target gear can be changed by this rotation.

2. Transmission under claim 1, in which the target gear converts a rotating pivot (rotation under 360 °) into a rotating pivot, characterized in that the translation of the target gear is changed continuously by turning the guide gear 20, 21 .

3. Transmission under claim 1, in which the target gear converts a finite linear movement into a finite linear movement, characterized in that the translation of the target gear is changed continuously by rotating the guide gear 6, 7, 8, 9 .

4. Gearbox under claims 1-3, characterized, that there is constant constant for converting an output movement Length or given constant angle of rotation, in particular Pneumatic cylinders or pneumatic swivel motors, in target movements different length or different swivel angle is used.

5. Transmission under claim 4, characterized, that the one end point of the target movement for all settings of the Guide gear is the same.

6. Gearbox under claims 1-3, characterized, that it is used to change the steering ratio of vehicle steering systems on shafts rotatable by finite angles (steering shaft, steering spindle etc.) or on parts that can be moved by finite lengths (rack etc.) is used.

7. Transmission under claim 1 with rotating circumferential output and target movements, characterized in that two different translations with the gear ratio 1: 1 and 1: 2 of the target gear can be realized by rotating the guide gear 20 .

8. Gearbox with a rotating, circumferential output and target movement in which at least two of the gearboxes characterized in claim 7 are used, characterized in that the two gearboxes identified in claim 7 one behind the other (in series) or for switching the two input shafts of a three-shaft epicyclic gearbox two input shafts and one output shaft (parallel) can be used.

9. Gearbox under claims 1-8, characterized, that the movements along the guide gear through roller bearings or linear roller guides.