DE4300372A1 - Epicyclic gearbox with central axis and rotating eccentric element - Google Patents
Epicyclic gearbox with central axis and rotating eccentric elementInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe mit einem um die Zentralachse drehbarem Exzenterelement, das in radialer Richtung über seine - vorzugswei se elyptische - Formgebung einen radial verformbaren Planeten derart defor miert, daß dieser mit einer Verzahnung in eine Verzahnung eines Hohlrades eingreift.The invention relates to a planetary gear with a around the central axis rotatable eccentric element, which in the radial direction - preferably two se elyptische - shaping a radially deformable planet so defor Miert that this with a toothing in a toothing of a ring gear intervenes.
Bei derartigen Getrieben wird die formschlüssige Paarung durch annähernd gleiche evolventenartige Verzahnungen mit einem kleinen Modul erreicht. Die Verzahnungsgeometrie kann hier nur näherungsweise wegen der fortgesetzten Verformung des Planeten eingehalten werden. Außerdem besitzt diese Verzah nung durch das Gleiten einen schlechten Wirkungsgrad. Darüber hinaus ist die Lebensdauer durch die dauernde Verformung des Planeten begrenzt. Der Überdeckungswinkel im Eingriff ist für eine Überlappung nicht ausreichend. Bei diesen bekannten Plantengetrieben ist also aufgrund des kleinen Moduls und der geringen Eingriffsstrecke das zu übertragende Drehmoment entspre chend gering; wegen der Reibung des Zahneingriffes und der dauernden radialen Wechselverformungen ist die Lebensdauer entsprechend beschränkt.In such transmissions, the form-fitting pairing is approximately same involute-like gears achieved with a small module. The Gear geometry can only approximate here because of the continued Deformation of the planet can be observed. It also has teeth low efficiency due to sliding. Beyond that the lifespan is limited by the permanent deformation of the planet. Of the The overlap angle in the procedure is not sufficient for an overlap. In these known planetary gears is due to the small module and the small engagement distance corresponds to the torque to be transmitted low; because of the friction of the tooth mesh and the permanent radial alternating deformations the service life is limited accordingly.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Getriebe für ver gleichsweise erheblich größere Drehmomente und wesentlich geringeren Verschleiß zu schaffen.The invention has for its object such a transmission for ver equally much higher torques and much lower Create wear.
Ausgehend von einem Planetengetriebe mit den eingangs genannten Merk malen wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verzah nungspaarung durch eine Zykloidenverzahnung aus einem Zykloidenkurvenzug einerseits und dem zugehörigen Wälzkörperring andererseits gebildet ist. Bei Ausführung das Planetengetriebes mit einem zusätzlichen Zentralrad, in des sen Verzahnung eine Verzahnung des Planeten eingreift, ist in besonders be vorzugter Ausführung auch diese Verzahnungspaarung als Zykloidenverzah nung aus einem Zykloidenkurvenzug einerseits und dem zugehörigen Wälz körperring andererseits ausgebildet, wobei vorzugsweise ein und derselbe Pla net dem Hohlrad und dem Zentralrad zugeordnet ist.Starting from a planetary gear with the above mentioned Merk paint this object is achieved in that the gear Pairing by cycloid gearing from a cycloid curve on the one hand and the associated rolling element ring on the other hand. At Execution of the planetary gear with an additional central wheel, in the gearing engaging a gearing of the planet is particularly important preferred version also this gear pairing as cycloid gear of a cycloid curve on the one hand and the associated roller body ring on the other hand, preferably one and the same pla net is assigned to the ring gear and the central gear.
Die formschlüssige Verzahnungspaarung wird erfindungsgemäß durch eine Zykloidenverzahnung mit einem geschlossenen Zykloidenkurvenzug einerseits und mit einem Wälzkörperring andererseits erreicht, wobei die ganzzahlige Anzahl der Wälzkörper im Falle der EPI-Zykloide größer und im Falle der HYPO- Zykloide kleiner ist als die Anzahl der Zykloidenerhebungen. Der hohe Verzah nungs-Wirkungsgrad der Zykloide von ca. 0,995 verbessert wesentlich den Gesamtwirkungsgrad des Getriebes. Die Lebensdauer des dauernd verformten Planeten wird verbessert. Der Überdeckungswinkel im Eingriff ist bei einer Zy kloidenverzahnung annähernd 180° und bewirkt somit die gewünschte Über lappung.According to the invention, the form-fitting pairing of teeth is performed by a Cycloid gearing with a closed cycloid curve on the one hand and achieved with a rolling element ring on the other hand, the integer Number of rolling elements larger in the case of the EPI cycloids and in the case of the HYPO Cycloid is smaller than the number of cycloid surveys. The high gear efficiency of the cycloids of approx. 0.995 significantly improves the Overall efficiency of the transmission. The lifespan of the permanently deformed Planet is being improved. The overlap angle in engagement with a Zy Kloid gearing approximately 180 ° and thus causes the desired over lapping.
Bei der Zykloidenverzahnung kann die Verzahnungsgeometrie auch unter Be rücksichtigung der dauernden Wechselverformung des Planeten sichergestellt werden. Bei der bevorzugten Ausführung des Planeten als Wälzkörperring ge staltet sich dies durch den konstanten Durchmesser der Wälzkörper und ent sprechende Abstandssicherung zwischen diesen besonders einfach. Bei der besonders bevorzugten Wahl konstanter Abstände zwischen benachbarten Wälzkörpern kann der als Planet ausgebildete Wälzkörperring durch eine Kette gebildet werden, insbesondere eine solche handelsüblicher Art.In the case of cycloid toothing, the tooth geometry can also be under Be taking into account the permanent alternating deformation of the planet become. In the preferred embodiment of the planet as a rolling element ring ge this is due to the constant diameter of the rolling elements and ent speaking distance assurance between these particularly easy. In the particularly preferred choice of constant distances between neighboring The rolling element ring, which is designed as a planet, can be rolling elements by means of a chain are formed, in particular such a commercial type.
Bei der Ausbildung des Planetengetriebes mit zusätzlichem Zentralrad ergeben sich zusätzlich dadurch kostenwirksame Vorteile, das für beide Zykloiden kurvenzüge nur ein als Planet ausgebildeter Wälzkörperring erforderlich ist, der die beiden Eingriffs-Funktionen übernimmt. In einem solchen Falle bei spielsweise kann der radial verformbare den Planeten bildende Wälzkörperring als Doppelkette ausgebildet sein, deren einer Kettenteil von dem Exzenterelement angetrieben ist, während der andere Kettenteil zumindest das zusätzlich vorgesehene Zentralrad antreibt. Dieser zweite Kettenteil kann im übrigen mit beiden Zykloidenkurvenzügen, nämlich demjenigen des Hohlrades und demjenigen des als Sonnenrad ausgebildeten Zentralrades, in Eingriff treten. Dabei kann der Eingriff auch des Zykloidenkurvenzuges des Hohlrades auf den zweiten Kettenteil beschränkt sein, so daß der erste Kettenteil ausschließlich an dem Exzenterelement eingreift.Result in the formation of the planetary gear with an additional central gear there are additional cost-effective advantages for both cycloids curves only a rolling element ring designed as a planet is required, which takes over the two intervention functions. In such a case for example, the radially deformable rolling element ring forming the planet be designed as a double chain, one chain part of which Eccentric element is driven, while the other chain part at least that additionally provided central wheel drives. This second part of the chain can the rest with both cycloid curves, namely that of the ring gear and that of the central gear designed as a sun gear to step. The engagement of the cycloid curve of the ring gear can also take place be limited to the second chain part, so that the first chain part engages only on the eccentric element.
Vor allem bei hohen Antriebs- und damit Exzenterelementdrehzahlen kann es angezeigt sein, wegen der dann hohen Drehzahldifferenz zum Planeten zwischen diesen und das Exzenterelement ein reibungsverhinderndes, radial verformbares Gleitlager einzusetzen. Es ist aber auch möglich, insbesondere bei Ausbildung des Planten als Wälzkörperring, dessen Wälzkörper jeweils der art unterteilt und gegeneinander frei drehbar auszuführen, daß der eine Teil an dem Exzenter und der andere, auf gleicher Achse befindliche Teil an dem bzw. den zugehörigen Zykloidenkurvenzügen angreift, so daß die unterschiedli chen Abrollgeschwindigkeiten der Wälzkörperteile an dem Exzenterelement ei nerseits und dem bzw. den Zykloidenkurvenzügen andererseits nicht zu Rutschbeanspruchungen führen.Especially at high drive and thus eccentric element speeds, it can be indicated because of the then high speed difference to the planet between these and the eccentric element, a friction-preventing, radial use deformable plain bearings. But it is also possible, in particular in the formation of the planet as a rolling element ring, the rolling elements of which Art divided and freely rotatable against each other that one part the eccentric and the other part on the same axis on the or attacks the associated cycloid curves, so that the differ Chen rolling speeds of the rolling element parts on the eccentric element on the one hand and the cycloid curve (s) on the other hand Slip loads.
Diese und weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird anhand zweier in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele nachstehend näher erläutert. Es zeigen:These and other preferred embodiments of the invention result from the subclaims. The invention is based on two in the drawing schematically illustrated exemplary embodiments explained in more detail below. Show it:
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine Getriebe mit einer Zy kloidenpaarung und mit einer Büchse als Abtrieb; Figure 1 is an axial section through a gear with a Zy kloidenpaarung and with a sleeve as an output.
Fig. 2 einen axialen Schnitt durch ein Getriebe mit zwei Zy kloidenpaarungen und mit einem Sonnenrad als Ab trieb; Figure 2 is an axial section through a gearbox with two Zy kloidenpaarungen and with a sun gear from.
Fig. 3 eine stirnseitige Schnittansicht längs der Linien III-III in den Fig. 1 und 2; Fig. 3 is an end sectional view taken along lines III-III in Figures 1 and 2.
Fig. 4 eine stirnseitige Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 2; Fig. 4 is an end sectional view taken along the line IV-IV in Fig. 2;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Zykloidengetrie bes; Fig. 5 is a schematic representation of a cycloid gear;
Fig. 6 eine schematische Darstellung von zwei zusammen gesetzten Zykloidengetrieben. Fig. 6 is a schematic representation of two cycloid gears put together.
Um die Zentralachse 6 treibt das Exzenterelement 1; 31; 41 mit seiner elypti schen Außenform den radial angepaßt verformten Planeten 12; 22; 32; 42 an und drückt ihn in die Eingriffszonen der als in sich geschlossener Zykloiden kurvenzug ausgebildeten Innenverzahnung des Hohlrades 13; 23; 33; 43. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Bewegungen des Planeten 12 durch die flexible Büchse 14 in die Zentralachse 6 auf das Rad 15 transferiert. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 erfolgt die Trans ferierung durch ein offenes Planetengetriebe mit seinem zentralen Sonnenrad 24. In den Schemazeichnungen der Fig. 5 und 6 ist die Transferierung auf die Zentralwelle 35; 45 durch eine Gelenkwelle 34; 44 symbolisiert. Bei dem in den Fig. 1 und 3 dargestellten Getriebe gelangt eine Zykloiden-Ver zahnungspaarung, bei dem in den Fig. 2 und 4 gezeigten Getriebe gelan gen zwei Zykloiden-Verzahnungspaarungen zum Einsatz. In diesen beiden Ausführungen ist für den Planeten 12 bzw. 22 eine Rollenkette vorgesehen, wobei für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine Einfach- und für das in Fig. 2 dargestellte Getriebe eine Doppel-Rollenkette verwendet wird. Die Fi guren 3 und 4 zeigen nur schematisch den Planeten 12 bzw. 22 als Wälz körperring mit den gleichen Abständen zwischen benachbarten Wälzkörpern.The eccentric element 1 drives about the central axis 6 ; 31 ; 41 with its Elypti outer shape the radially adapted deformed planet 12 ; 22 ; 32 ; 42 and presses it into the engagement zones of the internal toothing of the ring gear 13 ; 23 ; 33 ; 43 . In the embodiment shown in FIG. 1, the movements of the planet 12 are transferred to the wheel 15 through the flexible sleeve 14 in the central axis 6 . In the embodiment according to FIG. 2, the Trans ferierung carried by an open planetary gear with its central sun wheel 24. . In the schematic drawings of Figures 5 and 6, the transferring to the central shaft 35; 45 by an articulated shaft 34 ; 44 symbolizes. In the transmission shown in FIGS . 1 and 3, a cycloid-tooth pairing is used, in the gear unit shown in FIGS . 2 and 4, two cycloid-tooth pairings are used. In these two versions, a roller chain is provided for the planet 12 or 22 , a single roller chain being used for the exemplary embodiment according to FIG. 1 and a double roller chain being used for the transmission shown in FIG. 2. The figures 3 and 4 show schematically the planet 12 and 22 as a rolling body ring with the same distances between adjacent rolling elements.
Der Eingriff vom Exzenterelement 1 zum Planeten 12 bzw. 22 kann auch über ein radial entsprechend verformbares Wälzlager erfolgen. Für die hier getroffe ne Ausbildung des Planeten als Wälzkörperring kann man auch mit derart un terteilten Wälzkörpern arbeiten, daß jeder Wälzkörper aus um eine Achse von einander unabhängig verdrehbaren wenigstens zwei Teilen besteht, deren ei ner von dem Exzenterelement angetrieben wird und deren anderer - deren an dere - mit dem bzw. den Zykloidenkurvenzügen in Eingriff tritt bzw. treten. Beim Beispiel nach Fig. 2 könnte man das Hohlrad 23 auf den Bereich radial außerhalb des Sonnenrades 24 beschränken und den Hohlradbereich radial außerhalb des Exzenterelementes 1 weglassen. Denkt man sich dann die Rol len der beiden Kettenteile der Doppelkette voneinander getrennt, also auf ei ner Achse axial hintereinander unabhängig voneinander drehbar, treten die Rollen des einen Kettenbereiches nur mit der Peripherie des Exzenter elementes 1 in Eingriff, während die Rollen der zweiten Teilkette abwechselnd mit dem Zykloidenkurvenzug des Hohlrades 23 und demjenigen des Sonnen rades 24 in Eingriff treten.The engagement from the eccentric element 1 to the planet 12 or 22 can also take place via a radially correspondingly deformable roller bearing. For the training of the planet here as a rolling element ring, one can also work with such un-divided rolling elements that each rolling element consists of at least two parts which can be rotated independently about one axis, the egg ner of which is driven by the eccentric element and the other of which - another dere - engages with the cycloid curve (s). In the example according to FIG. 2, the ring gear 23 could be limited to the area radially outside the sun gear 24 and the ring gear area radially outside the eccentric element 1 could be omitted. If you then think of the roles of the two chain parts of the double chain separately from each other, i.e. rotatable axially one behind the other independently on one axis, the roles of one chain area only engage with the periphery of the eccentric element 1 , while the roles of the second partial chain alternately with the cycloid curve of the ring gear 23 and that of the sun wheel 24 engage.
Zum besseren Verständnis derartiger Planetengetriebe bzw. der Zusammen setzung von zwei oder mehreren Planetengetrieben wird zunächst ein einziges Planetengetriebe betrachtet, wie es in Fig. 5 schematisch wiedergegeben ist. Dieses - nach VDI-Richtlinien 2157 - einfache offene Planetengetriebe ist mit einem Steg, der hier zum Exzenter 31 ausgebildet ist, mit einer nicht koa xialen umlaufenden Anschlußwelle als Planet 32 und mit nur einem Zentralrad als Hohlrad 33 versehen. Ein solches offenes Planetengetriebe wird in ein ge schlossenes mit koaxial zur Zentralachse liegender Anschlußwelle des Plane ten 32 dadurch transferiert, daß man - wie in Fig. 5 dargestellt - eine Ge lenkwelle 34 einsetzt, oder wie beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 3 eine entsprechend flexible Büchse 14 verwendet. Bei dem Beispiel nach den Fig. 2 und 4 geschieht diese Transformation der Anschlußwelle koaxial zur Zentralwelle mittels eines weiteren offenen Pla netengetriebes 22, 23 und 24.For a better understanding of such planetary gears or the combination of two or more planetary gears, a single planetary gear is first considered, as is shown schematically in FIG. 5. This - according to VDI guidelines 2157 - simple open planetary gear is provided with a web, which is designed here for the eccentric 31 , with a non-coaxial peripheral connecting shaft as planet 32 and with only one central gear as ring gear 33 . Such an open planetary gear is in a ge with a coaxial to the central axis connecting shaft of the tarpaulin 32 transferred by one - as shown in Fig. 5 - a Ge steering shaft 34 is used, or as in the embodiment of FIGS . 1 and 3 uses a correspondingly flexible sleeve 14 . In the example according to FIGS. 2 and 4, this transformation of the connecting shaft takes place coaxially to the central shaft by means of a further open planet gear 22 , 23 and 24 .
Dieses weitere Planetengetriebe besitzt das gleiche Hohlrad 43, den gleichen Planeten 42 und den gleichen Exzenter 41, der aber gegenüber dem ersten Exzenter um 180° versetzt angeordnet ist.This further planetary gear has the same ring gear 43 , the same planet 42 and the same eccentric 41 , but which is arranged offset by 180 ° with respect to the first eccentric.
Um zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 zu kommen, ist das erste Pla netengetriebe mit den zweiten gekoppelt.To come to the embodiment of FIG. 2, the first planetary gear is coupled to the second.
Diese Koppelung geschieht in der Weise, daß die beiden Exzenter 31 und 41, die beiden Planeten 32 und 42 und die beiden Hohlräder 33 und 42 jeweils zu einer Einheit zusammengesetzt werden, und zwar nicht nebeneinander, son dern in einer Ebene. This coupling happens in such a way that the two eccentrics 31 and 41 , the two planets 32 and 42 and the two ring gears 33 and 42 are each assembled into one unit, and not next to each other, but in one plane.
Die beiden Exzenter 31 und 41 gehen in dem hier gezeigten Beispiel mit ent gegengesetzter Exzentrizität in ein Exzenterelement 1 über; vom den Planeten 32 und 42 verbleibt nur der Wälzkörperring mit seinen Wälzkörpern, deren Summe in dem hier gezeigten Beispiel um zwei Stück Wälzkörper erweitert wird. Die beiden Hohlräder behalten ihre kreisrunde Form und ihre Zykloiden verzahnung bei, während die Summe der Zykloidenerhebungen um 2 Stück erweitert wird.In the example shown here, the two eccentrics 31 and 41 merge into an eccentric element 1 with opposite eccentricity; Of the planets 32 and 42 , only the rolling element ring remains with its rolling elements, the sum of which is expanded by two rolling elements in the example shown here. The two ring gears retain their circular shape and their cycloid teeth, while the sum of the cycloid elevations is expanded by two.
Das als Antrieb vorgesehene Exzenterelement 1, die als Abtrieb vorgesehene Büchse 14 bzw. das Sonnenrand 24 und das gestellfeste Hohlrad 13 bzw. 23 können je nach gewünschter Übersetzung vertauscht werden, desgleichen kann der Wälzkörperkranz gegenüber der Zykloide vertauscht werden.The eccentric element 1 provided as the drive, the sleeve 14 provided as the output or the sun rim 24 and the ring gear 13 or 23 fixed to the frame can be interchanged depending on the desired transmission ratio, and the rolling element ring can also be interchanged with the cycloid.
Die Übersetzungen für die sechs möglichen Betriebszustände solcher Getriebe sind aus der folgenden allgemeinen Drehzahlbeziehung für Ausführungs beispiele gemäß Fig. 1 abzuleiten:The translations for the six possible operating states of such gears can be derived from the following general speed relationship for execution examples according to FIG. 1:
+ n1 + (z - a) · n2 - z · n3 = R;+ n 1 + (z - a) * n 2 - z * n 3 = R;
wobei
R = Null
z = Anzahl der Zykloidenerhebungen des Hohlrades
a = Differenz zwischen Anzahl der Zykloidenerhebungen des
Hohlrades und Anzahl der Wälzkörper des Planeten.in which
R = zero
z = number of cycloid elevations of the ring gear
a = difference between the number of cycloid elevations of the ring gear and the number of rolling elements on the planet.
Die Indizies der Drehzahlen n richten sich nach den Anschlußwellen:
1 = Exzenterelement
2 = Planet
3 = Hohlrad.The indices of the speeds n depend on the connecting shafts:
1 = eccentric element
2 = planet
3 = ring gear.
Die Gleichung zeigt daß ganzzahlige Übersetzungen bis i = n1/n3 = 100 praktikabel sind; demgemäß sind mit Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2 Übersetzungen bis i = 10 000 erreichbar.The equation shows that integer translations up to i = n 1 / n 3 = 100 are practical; accordingly, translations up to i = 10,000 can be achieved with exemplary embodiments according to FIG. 2.
BezugszeichenlisteReference list
Getriebe mit einer ZykloidenpaarungGearbox with a pair of cycloids
1 Exzenterelement
12 Planet
13 Hohlrad
14 Büchse
15 Abtrieb
6 Zentralachse 1 eccentric element
12 planet
13 ring gear
14 rifle
15 downforce
6 central axis
Getriebe mit zwei ZykloidenpaarungenGearbox with two pairs of cycloids
1 Exzenterelement
22 Planet
23 Hohlrad
24 Sonnenrad
6 Zentralachse 1 eccentric element
22 planet
23 ring gear
24 sun gear
6 central axis
Schematik eines ZykloidengetriebesSchematic of a cycloid gear
31 Exzenter
32 Planet
33 Sonnenrad
34 Gelenkwelle
35 Abtrieb
6 Zentralachse 31 eccentrics
32 planet
33 sun gear
34 PTO shaft
35 downforce
6 central axis
Schematik einer ZusammensetzungSchematic of a composition
41 um 180° versetzter Exzenter
42 dito Planet
43 dito Sonnenrad
44 dito Gelenkwelle
45 dito Abtrieb
6 Zentralachse 41 eccentrics offset by 180 °
42 same as Planet
43 same as sun gear
44 same as drive shaft
45 same as downforce
6 central axis
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934300372 DE4300372A1 (en) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | Epicyclic gearbox with central axis and rotating eccentric element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934300372 DE4300372A1 (en) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | Epicyclic gearbox with central axis and rotating eccentric element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4300372A1 true DE4300372A1 (en) | 1994-07-28 |
Family
ID=6477900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934300372 Ceased DE4300372A1 (en) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | Epicyclic gearbox with central axis and rotating eccentric element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4300372A1 (en) |
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- 1993-01-08 DE DE19934300372 patent/DE4300372A1/en not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |