DE4241231A1

DE4241231A1 - Contact belt gear box with periodically changing translation - has two or more discs with fixed rotary axes looped by contact belt of constant length in each position of discs.

Info

Publication number: DE4241231A1
Application number: DE19924241231
Authority: DE
Inventors: Wilfried Rahe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-12-08
Filing date: 1992-12-08
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2012-12-09
Also published as: DE4241231C2

Abstract

The drive or driven disc or both have an active radius which can change over the circumference to produce the variable translation. The circumferences of all the discs (1,2,3) are in a whole number ratio to each other. The generally non-circular shape of the discs is chosen so that the length of the contact belt member (4) is the same in each position during synchronous rotation of the gear. The gearbox can comprise two eccentrically mounted circular discs (1,2) and a third non-circular disc (3) which holds the length of the contact belt constant. USE/ADVANTAGE - Gearbox giving periodically varying drive rate for various types of drive is of simplified design requiring no maintenance.

Description

Die Erfindung betrifft ein Umschlingungsgetriebe mit periodisch veränderlicher Übersetzung, insbesondere Zahnriemengetriebe, bestehend aus zwei oder mehreren umschlungenen Scheiben mit feststehenden Drehachsen.The invention relates to a belt transmission with periodically variable Gear ratio, especially toothed belt transmission, consisting of two or more wrapped discs with fixed axes of rotation.

State of the art

Ungleichförmig übersetzende Getriebe werden immer dann benötigt, wenn das Verhältnis der Winkelgeschwindigkeiten bzw. das Verhältnis der Drehmomente von An- und Abtriebswelle einen von der Stellung abhängigen, veränderlichen Wert besitzen soll. Beispielsweise läßt sich mit Hilfe solcher Getriebe der Leistungsbedarf eines Antriebs vergleichmäßigen, wenn die getriebene Maschine nur während eines Teils der Umdrehung einen hohen Drehmomentbedarf besitzt.Gearboxes with a non-uniform transmission are always required when that Ratio of the angular velocities or the ratio of the torques of Input and output shaft a variable value depending on the position should own. For example, the power requirement can be reduced with the help of such gears of a drive even if the driven machine only during one Part of the revolution has a high torque requirement.

Ein weiterer häufiger Anwendungsfall besteht darin, die Geschwindigkeit einer Bewegung für kurze Zeit zu verlangsamen, um in der Zwischenzeit einen anderen Vorgang präziser ausführen zu können.Another common use case is the speed of a Slow motion for a short time to get another in the meantime To be able to carry out the process more precisely.

Diese Forderung wird z. B. oft an den Antrieb von Verpackungsmaschinen gestellt.This requirement is e.g. B. often put on the drive of packaging machines.

Für die Erzeugung der hier interessierenden ungleichförmigen Bewegungen kommt eine Vielzahl von Getrieben in Betracht. Eine Zusammenfassung bekannter Getriebe findet sich z. B. im VDI-Forschungsheft 461, "Erzeugung ungleichförmiger Umlaufbewegungen", Beilage zu "Forschung auf dem Gebiete des Ingenieurwesens", Ausgabe B Band 23 1957.For the generation of the irregular movements of interest here comes a variety of gears into consideration. A summary of well known Gearbox is found e.g. B. in the VDI research booklet 461, "Generation of non-uniform Orbital movements ", Supplement to" Research in the field of engineering ", Issue B Volume 23 1957.

Eine seit langem bekannte und gebräuchliche Konstruktion ist die umlauffähige Form des Viergelenkgetriebes; das Doppelkurbelgetriebe. Es wird oft als Vorschaltgetriebe für andere Getriebe verwendet, um z. B. die Rastdauer von Schrittgetrieben zu vergrößern. (Siehe: Autorenkollektiv: Getriebetechnik - Koppelgetriebe. Herausgeber Volmer, J., VEB Verlag Technik, Berlin 1976).A well-known and common construction is the viable one Shape of the four-bar gearbox; the double crank gear. It is often called Primary gearbox used for other gearboxes, e.g. B. the rest period of Enlarge stepper driven. (See: Author collective: transmission technology - Coupling gear. Publisher Volmer, J., VEB Verlag Technik, Berlin 1976).

Auch Zahnradgetriebe mit unrunden Rädern erlauben die genaue Erzeugung geforderter Übersetzungsverläufe, die sich in der Regel nach einem vollem Umlauf des kleinen Rades periodisch wiederholen. (Siehe "Getriebelehre" von Otto Kraemer, Verlag Braun, Karlsruhe 1978). Eine verallgemeinerte Ausführung eines solchen Getriebes wird in DE-O 28 24 728 beschrieben, bei dem die Berührpunkte beider Räder nicht in einer Ebene liegen, sondern wendelförmig in Achsrichtung versetzt sind, wodurch die Bewegung erst nach mehr als einer Umdrehung periodisch wird.Gearwheels with non-circular wheels also allow precise generation required translation histories, which are usually after a full circulation Repeat the small wheel periodically. (See "Gear theory" by Otto Kraemer, Verlag Braun, Karlsruhe 1978). A generalized execution of a such a transmission is described in DE-O 28 24 728, in which the contact points both wheels are not in one plane, but helical in the axial direction are offset, which causes the movement only after more than one revolution becomes periodic.

Getriebe mit Umschlingungsorganen zur Erzeugung ungleichförmiger Übersetzungen werden bislang nur als offene Bandgetriebe verwendet, bei denen für die Bewegungsübertragung ein endliches Band verwendet wird, das an zwei Kurvenscheiben befestigt ist. Solche Getriebe sind eng mit den Viergelenkgetrieben verwandt; im Unterschied zu diesen überträgt das als Koppel wirkende Band jedoch nur Zugkräfte.Gearbox with wrapping elements for generating non-uniform translations have so far only been used as open belt drives, for which Motion transmission uses a finite band attached to two Cam discs is attached. Such transmissions are closely related to the four-bar transmissions related; in contrast to these, however, the band acting as a coupling transmits only pulling forces.

Umlauffähige Umschlingungsgetriebe mit endlosem Umschlingungsorgan lassen sich prinzipiell dadurch verwirklichen, daß zur Konstanthaltung der Riemenspannung ein beweglicher Spanner eingesetzt wird, der die veränderliche Riemenlänge ausgleicht. Diese Getriebe sind jedoch nur begrenzt zur Übertragung wechselnder Drehmomente geeignet, da sich die Spannrolle im Leertrum befinden sollte. Bei höheren Drehzahlen bereiten die bei der schnellen Bewegung des Spanners auftretenden Trägheitskräfte Schwierigkeiten.Circulating belt drives with an endless belt element can be used principally realize that to keep the belt tension constant Movable tensioner is used, which compensates for the variable belt length. However, these transmissions are only limited for changing transmission Torques suitable, since the tensioning pulley should be in the empty strand. At higher speeds prepare the fast movement of the tensioner occurring inertia difficulties.

Diese Nachteile lassen sich vermeiden, wenn die Geometrie der verwendeten Scheiben gemäß der vorliegenden Erfindung selbst immer eine konstante Riemenspannung garantiert.These disadvantages can be avoided if the geometry of the used Disks according to the present invention are always constant themselves Belt tension guaranteed.

Object of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches, wartungsfreies Getriebe zur Erzeugung eines ungleichförmigen Bewegungszusammenhangs zwischen zwei oder mehreren umlaufenden Wellen zu schaffen.The invention has for its object a simple, maintenance-free transmission to create a non-uniform movement connection between two or to create several orbiting waves.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wellen Scheiben tragen, die von einem Umschlingungsorgan, vorzugsweise von einem Zahnriemen, umschlungen werden. Die Scheiben besitzen eine im allgemeinen unrunde Form, weil die Wirkradien der Scheiben am Ein- und Auslauf des Riemens in jeder Stellung entsprechend dem gewünschten momentanen Übersetzungsverhältnis andere Werte annehmen.This is achieved according to the invention in that the waves carry disks that wrapped by a looping element, preferably by a toothed belt become. The discs have a generally non-circular shape because of the Effective radii of the pulleys at the belt inlet and outlet in any position other values according to the desired current gear ratio accept.

Mit Hilfe geeigneter mathematischer Methoden wird für die Scheiben diejenige Form ermittelt, bei der die Umschlingungslänge in jeder Stellung gleich ist.With the help of suitable mathematical methods, the one for the disks becomes Form determined in which the loop length is the same in every position.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben. Fig. 1 zeigt ein Umschlingungsgetriebe, bestehend aus dem Antriebsrad 1, dem Abtriebsrad 2, einem Ausgleichsrad 3 und dem Umschlingungsorgan 4.In the following an embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 shows a continuously variable transmission, consisting of the drive wheel 1, the output gear 2, a pinion gear 3 and the encircling element. 4

Im Interesse einer kostengünstigen Herstellung sind die Räder 1 und 2 in diesem Beispiel gemäß Anspruch 2) kreisförmig, jedoch exzentrisch gelagert. Rad 3 besitzt die dargestellte unrunde Form.In the interest of cost-effective production, the wheels 1 and 2 in this example are circular, but eccentrically mounted. Wheel 3 has the non-circular shape shown.

Das Übersetzungsverhältnis hat in der gezeigten Stellung des Getriebes den Wert i = ω₂/ω₁ = a₁/a₂. Dabei sind a₁ und a₂ die senkrechten Abstände des Trums von den Drehachsen. In the position of the transmission shown, the transmission ratio has the value i = ω ₂ / ω ₁ = a ₁ / a ₂ . Here a ₁ and a _{2 are} the vertical distances of the run from the axes of rotation.

Der Umfang aller drei Räder ist in diesem Ausführungsbeispiel gleich, damit der Vorgang nach einem vollständigen Umlauf der Räder periodisch ist.The circumference of all three wheels is the same in this embodiment, so that Process is periodic after a complete revolution of the wheels.

Für eine volle Umdrehung von Rad 1 zeigt Fig. 2 den Verlauf des Übersetzungsverhältnisses i in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel α₁ des Antriebsrades. Es ist ersichtlich, daß auch große Schwankungen des Übersetzungsverhältnisses, in diesem Fall i_max/i_min = 2,5 realisierbar sind.For a full revolution of wheel 1 , FIG. 2 shows the course of the gear ratio i as a function of the angle of rotation α _{1 of} the drive wheel. It can be seen that large fluctuations in the transmission ratio, in this case i _max / i _min = 2.5, can be achieved.

Achievable advantages

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Getriebes gegenüber anderen gattungsgemäßen Getrieben liegt vor allem in der Bauart als Umschlingungsgetriebe begründet. Ohne Schmierung ist ein wartungsarmer und geräuscharmer Betrieb möglich.The advantages of the transmission according to the invention over other generic ones Gearboxes are primarily based on the design as a belt drive. Low-maintenance and low-noise operation is possible without lubrication.

Die Scheiben des Getriebes können an beliebigen Stellen, z. B. auch zwischen Lagern auf den Wellen montiert werden. Demgegenüber ist bei umlaufenden Doppelkurbeln in der Regel eine fliegende Anordnung der Kurbeln auf gegenüberliegenden Wellenenden erforderlich.The discs of the gearbox can be placed anywhere, e.g. B. also between Bearings are mounted on the shafts. In contrast, is circulating Double cranks usually have a flying arrangement of the cranks opposite shaft ends required.

Im Vergleich zu Zahnradgetrieben mit unrunden Rädern ist das erfindungsgemäße Getriebe gut geeignet, bei geringem Bauraum auch größere Wellenabstände zu überbrücken. Die unrunden Räder lassen sich bezüglich der Drehachsen dynamisch auswuchten. Die verbleibenden, durch die ungleichförmige Bewegung des massearmen Riemens verursachten Trägheitskräfte sind gegenüber den auf die umlaufende Koppel der Doppelkurbel wirkenden gering, so daß sowohl die innere Beanspruchung des Getriebes durch Massenkräfte als auch die nach außen wirkenden Trägheitskräfte auch bei höheren Drehzahlen gering sind.In comparison to gear transmissions with non-circular wheels, this is the invention Gearbox well suited, with small installation space also larger shaft distances bridge. The non-circular wheels can be dynamic with regard to the axes of rotation balance. The remaining, due to the irregular movement of the Low inertia belt inertia forces are compared to those on the circumferential coupling of the double crank acting low, so that both the inner Stress on the gearbox due to inertial forces as well as to the outside acting inertia forces are low even at higher speeds.

Darüberhinaus lassen sich mit einem einzigen Riementrieb mehrere Wellen mit vorgeschriebenen Bewegungsabläufen antreiben.In addition, several shafts can be used with a single belt drive drive the prescribed movements.

Claims

1. Belt transmission with periodically variable translation, in particular toothed belt transmission, consisting of two or more looped pulleys with fixed axes of rotation, characterized in that the drive or driven pulley or both have a circumferentially variable effective radius for generating the variable translation that the circumferences of all Disks are in an integer relationship to each other and that the generally non-circular shape of the disks is chosen so that the length of the wrap is the same in every position during synchronous rotation of the transmission.

2. Belt transmission according to claim 1), characterized in that the Gearbox consisting of two eccentrically mounted circular discs and a third non-circular one Disc exists, which is used to keep the length of the belt member constant.