DE4241231C2

DE4241231C2 - Belt transmission with periodically variable transmission

Info

Publication number: DE4241231C2
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: 1994-11-17
Anticipated expiration: 2012-12-09
Also published as: DE4241231A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Umschlingungsgetriebe mit periodisch veränderlicher Übersetzung, insbesondere Zahnriemengetriebe, gemäß dem Oberbegriff des Haupt anspruches.The invention relates to a belt transmission periodically changing translation, in particular Timing belt transmission, according to the preamble of the main claim.

Ungleichförmig übersetzende Getriebe werden immer dann benötigt, wenn das Verhältnis der Winkelge schwindigkeiten bzw. das Verhältnis der Drehmomente von An- und Abtriebswelle einen von der Stellung ab hängigen, veränderlichen Wert besitzen soll. Bei spielsweise 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 then needed if the ratio of Winkelge speeds or the ratio of the torques of the input and output shaft one from the position dependent, changeable value. At for example, with the help of such gears Power requirements of a drive even, if the driven machine only during part 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 this the speed of a movement for a short time too slow down to 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. Für die Erzeugung der hier interessierenden ungleichförmigen Bewegungen kommt eine Vielzahl von Getrieben in Betracht. Eine Zusammenfassung bekannter Getriebe findet z. B. in DE-Z: VDI-Forschungs-Heft 461, "Zahnradgetriebe mit ungleichförmig umlaufendem Abtrieb", Seiten 43-51.This requirement is e.g. B. often on the drive of Packaging machines. For the generation of the irregular movements of interest here a variety of gears come into consideration. A Summary of known gearboxes takes place e.g. B. in DE-Z: VDI research booklet 461, "Gear transmission with non-uniform circumferential output ", pages 43-51.

Eine seit langem bekannte und gebräuchliche Kon struktion ist die umlauffähige Form des Viergelenk getriebes; das Doppelkurbelgetriebe. Es wird oft als Vorschaltgetriebe für andere Getriebe verwendet, um z. B. die Rastdauer von Schrittgetrieben zu ver größern (siehe: Autorenkollektiv: Getriebetechnik - Koppelgetriebe. Herausgeber Volmer, J., VEB Verlag Technik, Berlin 1976).A long-known and common Kon structure is the circulatory form of the four-bar linkage gearbox; the double crank gear. It is often called Primary gearbox used for other gearboxes e.g. B. the rest period of step gears to ver enlarge (see: Author collective: transmission technology - Coupling gear. Publisher Volmer, J., VEB Verlag Technology, Berlin 1976).

Auch Zahnradgetriebe mit unrunden Rädern erlauben die genaue Erzeugung geforderter Übersetzungsver läufe, die sich in der Regel nach einem vollen Um lauf des kleinen Rades periodisch wiederholen (s. "Getriebelehre" von Otto Kraemer, Verlag Braun, Karlsruhe 1978). Eine verallgemeinerte Ausführung eines solchen Getriebes wird in der DE-28 24 728 A1 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.Also allow gear transmissions with non-circular wheels the exact generation of required translation ver runs that usually take a full turn Repeat the running of the small wheel periodically (see "Gear theory" by Otto Kraemer, Verlag Braun, Karlsruhe 1978). A generalized version such a transmission is in DE-28 24 728 A1 described, in which the contact points of both wheels do not lie in one plane, but helically in Axis direction are offset, causing the movement only becomes periodic after more than one revolution.

Getriebe mit Umschlingungsorganen zur Erzeugung un gleichförmiger 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 Viergelenkgetrie ben verwandt; im Unterschied zu diesen überträgt das als Koppel wirkende Band jedoch nur Zugkräfte.Gear with wrapping elements for generation and Uniform translations have so far only been considered open belt gears are used, for which for the Motion transmission uses a finite band that is attached to two cams. Such transmissions are closely related to the four-bar transmission ben related; in contrast to these it transmits band acting as a coupling, however, only tensile forces.

Umlauffähige Umschlingungsgetriebe mit endlosem Um schlingungsorgan lassen sich prinzipiell dadurch verwirklichen, daß zur Konstanthaltung der Riemen spannung ein beweglicher Spanner eingesetzt wird, der die veränderliche Riemenlänge ausgleicht (Autorenkollektiv "Getriebetechnik" Lehrbuch 2. Auflage, VEB Verlag Technik Berlin, Seite 39).Circulating belt drive with endless rotation looping organ can in principle realize that to keep the belt constant voltage a movable tensioner is used, which compensates for the variable belt length (Author collective "transmission technology" textbook 2. Edition, VEB Verlag Technik Berlin, page 39).

Diese Getriebe sind jedoch nur begrenzt zur Über tragung 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.However, these gears are limited to over suitable for changing torques, because the tension pulley should be in the empty strand. At higher speeds prepare the at the fast Movement of the tensioner occurring inertial forces Difficulties.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ein faches, wartungsfreies Getriebe zur Erzeugung eines ungleichförmigen Bewegungszusammenhangs zwischen zwei oder mehreren umlaufenden Wellen zu schaffen, wobei auch hohe Drehzahlen erreichbar sind.The invention has for its object a Special, maintenance-free gear to generate a irregular movement between to create two or more revolving waves whereby high speeds can also be achieved.

Dies wird durch die Lehre des Hauptanspruches gelöst.This is through the teaching of the main claim solved.

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 determined the shape for the disks in which the loop length is the same in every position.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Er findung anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben.In the following an embodiment of the Er finding with reference to the accompanying drawing described.

Fig. 1 zeigt ein Umschlingungsgetriebe und Fig. 1 shows a belt transmission and

Fig. 2 den Verlauf des Übersetzungsverhält nisses. Fig. 2 shows the course of the transmission ratio.

Fig. 1 zeigt ein Umschlingungsgetriebe, bestehend aus einem Antriebsrad 1, einem Abtriebsrad 2, einem Ausgleichsrad 3 und einem Umschlingungsorgan 4. Fig. 1 shows a continuously variable transmission, comprising a driving wheel 1, a driven wheel 2, a pinion gear 3 and an encircling element. 4

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

Das Übersetzungsverhältnis hat in der gezeigten Stellung des Getriebes den Wert i = w₂/w₁ = a₁/a₂. Dabei sind a₁ und a₂ die senkrechten Abstände des Trums von den Drehachsen.The gear ratio has shown in the Position of the gearbox the value i = w₂ / w₁ = a₁ / a₂. Here are a₁ and a₂ the vertical distances of the Runs from the axes of rotation.

Der Umfang aller drei Räder ist in diesem Ausfüh rungsbeispiel gleich, damit der Vorgang nach einem vollständigen Umlauf der Räder periodisch ist.The scope of all three wheels is in this version example, so that the process after a complete rotation of the wheels is periodic.

Für eine volle Umdrehung von Rad 1 zeigt Fig. 2 den Verlauf des Übersetzungsverhältnisses i in Abhängig keit 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 rotation of wheel 1 , Fig. 2 shows the course of the gear ratio i depending on the speed of rotation angle α₁ 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.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Getriebes gegen über anderen gattungsgemäßen Getrieben liegt vor allem in der Bauart als Umschlingungsgetriebe be gründet. Ohne Schmierung ist ein wartungsarmer und geräuscharmer Betrieb möglich. Die Scheiben des Ge triebes können an beliebigen Stellen, z. B. auch zwischen Lagern auf den Wellen montiert werden. Dem gegenüber ist bei umlaufenden Doppelkurbeln in der Regel eine fliegende Anordnung der Kurbeln auf gegenüberliegenden Wellenenden erforderlich.The advantages of the transmission according to the invention against over other generic transmissions be especially in the design as a belt transmission founds. Without lubrication is a low maintenance and quiet operation possible. The disks of the Ge can drive at any point, e.g. Belly between bearings on the shafts. The opposite is with rotating double cranks in the Usually 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 bezüg lich der Drehachsen dynamisch auswuchten. Die ver bleibenden, durch die ungleichförmige Bewegung des massearmen Riemens verursachten Trägheitskräfte sind gegenüber den auf die umlaufende Koppel der Doppel kurbel 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.Compared to gear drives with non-circular wheels the transmission according to the invention is well suited for small installation space also larger shaft distances bridge. The non-circular wheels can be covered dynamic balancing of the axes of rotation. The ver permanent, by the irregular movement of the low-mass belts are caused by inertial forces opposite the on the encircling paddock of the doubles crank acting low, so that both the inner Load on the gearbox due to inertial forces also the outward inertia forces are low at higher speeds.

Darüber hinaus lassen sich mit einem einzigen Riementrieb mehrere Wellen mit vorgeschriebenen Bewegungsabläufen antreiben.It can also be used with a single Belt drive several shafts with prescribed Drive motion sequences.

Claims

1. Belt transmission with periodically variable translation, in particular toothed belt transmission, consisting of two or more discs ( 1 , 2 ; 3 ) wrapped around a looping element ( 4 ) with fixed axes of rotation, the drive or drive pulley or both one over the In order to have a variable effective radius for generating the variable translation and the circumferences of all the disks are in a very large number to one another, since characterized in that the non-circular shape of the disks is chosen so that the length of the wrapping member ( 4 ) during synchronous rotation of the transmission is the same in every position.

2. Belt transmission according to claim 1, characterized in that the transmission consists of two eccentrically mounted circular discs ( 1 , 2 ) and a third non-circular disc ( 3 ) be used to keep the length of the belt member ( 4 ) constant.