DE820358C

DE820358C - Self-locking gear drive

Info

Publication number: DE820358C
Application number: DEP37183A
Authority: DE
Inventors: Karl Schlagenhauff
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-03-19
Filing date: 1949-03-19
Publication date: 1951-11-08

Description

Selbstsperrender Zahnräderantrieb Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Übersetzungsgetriebe zur Übertragung großer 1#Zräfte zu schaffen, bei dem in allen den Fällen, wo von ihm die äußere Kraft zu überwinden ist, ein höchstmöglicher, hingegen stets dann, wenn die äußere Kraft abzubremsen ist, ein sperrfähiger Wirkungsgrad gesichert ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, daß bei jedweder Antriebsart so auch bei Antrieb durch einen Elektrotnotor, sichere Gewähr für einwandfreies Arbeiten des Aggregats gegeben ist.Self-locking gear drive The object of the invention is based on creating a transmission gear for the transmission of large 1 # forces, in all those cases where the external force has to be overcome by him as much as possible, but always when the external force is to be slowed down lockable efficiency is ensured. Another object of the invention is in the fact that with any type of drive so also with drive by an electric motor, there is a safe guarantee that the unit will work properly.

leben Erlangung einer praktisch zuverlässigen Bremssicherheit durch Selbsthemmung soll eine Betriel)sstromersparnis erzielt werden. Insbesondere soll das Getriebe zum Antrieb von Personen- und Lastaufzügen, Kranen, Hebewerken und allen sonstigen Arbeitsmaschinen, soweit sie viel Kraft verbrauchen und größere ständige Lasten zu überwinden haben, Verwendung finden. Das Getriebe nach der Erfindung überträgt die Leistung auf zwei wirkungsgradmäßig verschiedene, mittels einer automatischen Kupplung nach Bedarf abwechselnd auf eine gemeinsame Endwelle wirkende Triebwerksgruppen. Von den beiden Getriebewegen führt vom Motor bzw. der Handkurbel aus der eine Weg über zwei Paar Stirnräder, der andere über einen selbstsperrenden Schneckentrieb, dem lediglich aus platzmäßigen Gründen ein Kegelradvorgelege angegliedert ist. Die Übersetzung ist in beiden Übertragungswegen gleich groß. Das Lastheben, z. B. beim Kranantrieb, erfolgt über den von den Stirnrädern, das Sperren und Lastsenken über den vom Schneckentrieb und Kegelradvorgelege gebildeten Übertragungsweg. Die Stirnradübersetzung sichert einen hohen, der unabhängige Schneckentrieb den zur Selbstsperrung erforderlichen niedrigen Wirkungsgrad. Die gegenseitige Entlastung der beiden Übertragungswege erfolgt automatisch mit Hilfe einer Klauenkupplung und eines Nahenarms mit Mitnehmerbolzen. Hauptmerkmal der Entlastungseinrichtung und der Erfindung überhaupt ist jedoch eine der Schnecke des Schneckentriebes gegebene axiale Verschiebbarkeit. Die Klauenkupplung bildet den Gabelpunkt am Anfang, der Nabenarm mit Mitnehmerbolzen den Gabelpunkt am Ende des Zweiwegegetriebes. Die Klauenkupplung ist ständig eingerückt, hat jedoch zwischen ihren Klauen ein gewisses Spiel. In seinem einen Teil ist das Spiel maßgebend für die axiale Verschiebung der Schnecke, mit seinem anderen sorgt es für eine bedingte Absetzbewegung des Mitnehmerbolzens.live through the achievement of practically reliable braking safety Self-locking should result in a saving in electricity. In particular, should the gearbox for driving passenger and goods lifts, cranes, hoists and all other work machines, insofar as they consume a lot of power and larger ones constant loads have to be overcome. The transmission according to the invention transfers the power to two different efficiency levels, by means of an automatic one Coupling as required, groups of mechanisms acting alternately on a common end shaft. Of the two transmission paths, one path leads from the motor or the hand crank via two pairs of spur gears, the other via a self-locking worm drive, which is only attached to a bevel gearbox for reasons of space. the The translation is the same in both transmission paths. Lifting loads, e.g. B. at Crane drive, takes place via the from the spur gears, locking and lowering the load via the transmission path formed by the worm drive and bevel gear reduction. The spur gear ratio ensures a high, the independent worm drive that required for self-locking low efficiency. The mutual relief of the two transmission routes he follows automatically with the help of a claw coupling and a near arm with driving pin. Main feature of the relief device and the invention in general However, one of the worm's worm gear can be axially displaced. The claw coupling forms the fork point at the beginning, the hub arm with drive pin the fork point at the end of the two-way transmission. The dog clutch is constantly engaged however, has some play between its claws. In its one part it is Play is decisive for the axial displacement of the worm, with its other ensures it for a conditional lowering movement of the driving pin.

Es sind für den gleichen Zweck schon Stirnradgetriebe mit selbstsperrenden Gewindelastdruckbremsen bekannt. Diese Triebwerke arbeiten zwar auch mit dem gleich günstigen Wirkungsgrad beim Lastheben; sie haben sich aber zufolge der stoß-und ruckartigenArbeitsweise derLastdruckbremsen für Motorantrieb als unbrauchbar erwiesen, und sie bleiben daher in der Anwendung auf reinen Handbetrieb beschränkt. Gewöhnliche Zahnradgetriebe mit Stirn- und Kegelrädern und mit Backen-, Band- oder Kegelbremsen gewährleisten keine absolute Sperrsicherheit und sind deshalb nicht für ständige Lasten zu gebrauchen. Bremsen der genannten Art erfordern dennoch, oder besser gesagt, eben deshalb und ohne dadurch viel zu gewinnen, starke Bremsgewichte und somit auch starke Bremslüfter. Was der günstige Wirkungsgrad dieser Getriebe am Motor an Strom einspart, geht durch Mehrverbrauch des elektrischen Bremslüfters zum Teil wieder verloren. Von entscheidender Bedeutung ist hier jedoch der Mangel an genügender Sperrsicherheit, weshalb Triebwerke dieser Art nur für nichtständige Lasten Anwendung finden. Verglichen mit dem Motortriebwerk mit gemeinsamem Schneckengetriebe für Heben, Senken und Sperren, dem seither einzigen Triebwerkstyp für ständige Lasten, ist durch die Einrichtung nach der Erfindung sowohl eine wesentlich höhere Sperrsicherheit als auch eine bedeutende Stromersparnis zu erreichen. Es können daher entsprechend kleinere Motortypen gewählt werden, wodurch der wirtschaftliche Nutzen noch weiter gehoben wird. Beim Gemeinschaftsschneckentrieb für Lastheben und Lastsenken endet die Wirkungsgradbestimmung zwangsläufig mit einem höchste Zugeständnisse fordernden Kompromiß. Die Folge davon ist ein übermäßiger Kraftverbrauch beim Lastheben und eine höchst fragwürdige, jedenfalls weit unterhalb der nur mit einem unabhängigen Schneckentrieb erreichbaren Sollhöhe liegende Sperrsicherheit.There are spur gears with self-locking for the same purpose Known threaded load pressure brakes. These engines also work the same with it favorable efficiency when lifting loads; However, according to the bump and jerky operation of the load pressure brakes for motor drive proved to be unusable, and their application is therefore restricted to pure manual operation. Ordinary Gear drives with spur and bevel gears and with shoe, band or cone brakes do not guarantee absolute blocking security and are therefore not for permanent To use loads. Brakes of the type mentioned still require, or rather, for that very reason and without gaining much from it, strong braking weights and thus also strong brake fan. What the favorable efficiency of these gears on the motor in terms of electricity saves, goes back to some extent due to the increased consumption of the electric brake fan lost. Crucial here, however, is the lack of sufficient Lock security, which is why engines of this type are only used for non-permanent loads Find. Compared to the motor drive with a common worm gear for Lifting, lowering and locking, since then the only type of engine for permanent loads, is by the device according to the invention both a significantly higher locking security as well as achieving significant electricity savings. It can therefore accordingly smaller motor types can be chosen, whereby the economic benefit even further is lifted. The joint worm drive for lifting and lowering loads ends the determination of the efficiency inevitably requires the highest concessions Compromise. The consequence of this is excessive power consumption when lifting and lifting loads a highly questionable one, at least far below that of only an independent one Worm drive attainable target height lying locking security.

In der Zeichnung ist ein Getriebe nach der Erfindung in sieben Abbildungen dargestellt.In the drawing, a transmission according to the invention is shown in seven figures shown.

Abb. i zeigt schematisch die Gesamtanordnung; Abb. 2 ist eine Frontansicht vom Nabenarm mit Mitnehmerbolzen in der Bolzenstellung während der Hubbewegung; Abb. 3 ist die gleiche Ansicht mit Bolzenlage während der Senkbewegung; Abb. 4 veranschaulicht den Schneckentrieb in der Hublage; Abb. 5 zeigt die entsprechende Stellung der Klauenkupplung; Abb. 6 und 7 stellen den Schneckentrieb und die Klauenkupplung in der Senklage dar.Fig. I shows schematically the overall arrangement; Fig. 2 is a front view from the hub arm with the driving pin in the pin position during the lifting movement; Fig. 3 is the same view with the bolts in position during the lowering movement; Fig. 4 illustrates the worm drive in the stroke position; Fig. 5 shows the corresponding position of the dog clutch; Fig. 6 and 7 show the worm drive and the claw coupling in the lowered position.

In den Abbildungen bedeutet: i den Antriebsmotor des Getriebes, 2 eine elastische Motorkupplung, 3 den bei stärkeren Motoren üblichen Energievernichter (Motor-Stopp-Bremse), 4 die Motorwelle, 5 bis 8 Zahnräder des ersten und zweiten Stirnradvorgeleges, 9 eine Z@vischenwelle, io die getriebene Welle, i i den Mitnehmerbolzen am Stirnrad 8, 12 die Klauenkupplungshälfte auf Welle 4, 13 die Klauenkupplungshälfte auf Welle 14, 14 die Schneckenwelle, i5 einen Stützbund am Teil 14, 16 die axial bewegliche Schnecke, 17 ein Federkeil, 18 ein Axialkugellager, i9 das Schneckenrad, 2o die SchneckenradNvelle, 21 und 22 Kegelräder, 23 den Nabenarm.In the figures: i the drive motor of the gearbox, 2 an elastic motor coupling, 3 the energy dissipator (motor stop brake) common in more powerful motors, 4 the motor shaft, 5 to 8 gears of the first and second spur gear, 9 an intermediate shaft , io the driven shaft, ii the drive pin on the spur gear 8, 12 the claw coupling half on shaft 4, 13 the claw coupling half on shaft 14, 14 the worm shaft, i5 a support collar on part 14, 16 the axially movable worm, 17 a spring wedge, 18 a Axial ball bearings, 19 the worm wheel, 2o the worm wheel shaft, 21 and 22 bevel gears, 23 the hub arm.

Im einzelnen arbeitet das Triebwerk wie folgt: Lastheben. Der Motor arbeitet über die Stirnräder 5 bis 8 und Nabenarm 23 auf die getriebene Welle io, wobei der Nabenarm entsprechend Abb. 2 durch Bolzen i i mitgenommen wird. Das Zahnrad 8 bewirkt keine direkte Drehung der Welle io, da es ein lose laufendes Buchsenrad ist. Die Klauenkupplung hat die Stellung gemäß Abb.5. Die motorseitige Kupplungshälfte 12 hat Drehrichtung im Uhrzeigersinn (Rechtsdrehung) und nimmt mit ihren Klauen die schneckenseitige Kupplungshälfte 13 mit. In dieser Kupplungsstellung hat die Schnecke 16 die Stellung gemäß Abb. 4. Sie ist durch ihren Abstand vom Wellenstützbund 15 vom Zahndruck vollkommen entlastet und wird in bewegungsmäßiger Übereinstimmung mit dem von Welle io angetriebenen Schneckenrad über die geschlossene Kupplung vom Motor lose mit durchgedreht. Die genaue axiale Stellung der Schnecke zum Schneckenrad ist dabei durch die Stellung des Schneckenrades gegeben. Das Schneckengetriebe ist damit von der positiven Arbeitsleistung ausgeschaltet, ohne selbst durch die Last hemmend zu wirken.In detail, the engine works as follows: Load lifting. The motor works via the spur gears 5 to 8 and hub arm 23 on the driven shaft io, whereby the hub arm is taken along by bolts i i as shown in Fig. 2. The gear 8 does not cause any direct rotation of the shaft io, as there is a loose bushing wheel is. The claw coupling is in the position shown in Figure 5. The coupling half on the motor side 12 has a clockwise direction of rotation (right-hand rotation) and takes with its claws the screw-side coupling half 13 with. In this clutch position, the Screw 16 is in the position shown in Fig. 4. It is due to its distance from the shaft support collar 15 is completely relieved of tooth pressure and is in accordance with movement with the worm wheel driven by shaft io via the closed coupling from Motor loosely cranked. The exact axial position of the worm in relation to the worm wheel is given by the position of the worm wheel. The worm gear is thus switched off from the positive work performance, without even going through the load to act inhibitory.

Hubunterbrechung. Beim Übergang aus der Hubbewegung in die Ruhestellung des Triebwerkes bleibt die Kupplungshälfte 13 stehen, und die motorseitige Kupplungshälfte 12 nähert sich unter Überwindung der im Verhältnis zum Lastmoment schwachen Motorstoppbremse rückläufig dem Gegenanschlag. Diese Bewegung der motorseitigen Kupplungshälfte wird durch Lastdruck des Nabenarms auf Mitnehmerbolzen i i bewirkt, und gleichzeitig wird von der Lastseite her vom Schneckenrad die Schnecke in nur axialer Bewegung in die Laststellung gemäß Abb. 6 zurückgeschoben. Die Schnecke steht jetzt unter dem Zahndruck aus dem vollen Lastmoment im Schneckenrad. Der maximale Kupplungsspalt zwischen den Anschlägen ist größer als der Spalt, der der maximalen Schneckenverschiebung entspricht. Demzufolge verbleibt an der Klauenkupplung ein entsprechender Restspalt zwischen ihren Anschlägen. Die somit nicht in Drehung versetzte Schnecke hindert kraft ihrer selbstsperrenden Wirkung nunmehr ihrerseits das Schneckenrad an einer weiteren Rückwärtsdrehung, womit der Stillstand eintritt. Mit Eintritt dieses Zustandes ist der Stirnradantrieb vollkommen entlastet.Stroke interruption. During the transition from the lifting movement to the idle position of the engine, the coupling half 13 stops, and the coupling half 12 on the motor side approaches the counter-stop, overcoming the motor stop brake, which is weak in relation to the load torque. This movement of the coupling half on the motor side is brought about by the load pressure of the hub arm on driving pin ii, and at the same time the worm is pushed back from the load side by the worm wheel in only an axial movement into the load position according to Fig. 6. The worm is now under the tooth pressure from the full load torque in the worm wheel. The maximum coupling gap between the stops is larger than the gap that corresponds to the maximum screw displacement. As a result, a corresponding residual gap remains on the dog clutch between its stops. The worm, which is thus not set in rotation, by virtue of its self-locking effect, now for its part prevents the worm wheel from further backward rotation, whereby the standstill occurs. When this state occurs, the load on the spur gear drive is completely relieved.

Senkbewegung. Die Senkbewegung erfolgt vom Stillstand aus; die Vorgänge am Triebwerk nehmen bei der Senkbewegung mithin ihren Ausgang aus der Triebwerkslage bei Hubunterbrechung. Bei dieser verblieb zwischen den Kupplungsklauen ein Restspalt. Der Motor erhält für Senken, d. h. für Linksdrehung, Strom, worauf sich der Restspalt an der Kupplung schließt. Mit dieser Bewegung entfernt sich rückwärts der Bolzen i i vom Nabenarm, wodurch letzterer entsprechenden Kontaktabstand vom Stirnradgetriebe nimmt. Im weiteren Verlauf dreht sich die Schnecke unter Beibehaltung ihrer axialen Lage im Senksinne und der Mitnehmerbolzen behält gemäß Abb. 3 seinen Abstand vom Nabenarm unverändert bei. Während der sich jetzt vollziehenden Senkbewegung tritt keine Zustandsänderung am Getriebe ein. Die Last steht ausschließlich in der Gewalt des Schneckentriebes und das Stirnradgetriebe wird vom Motor gleichlaufend lose mit durchgedreht.Lowering movement. The lowering movement takes place from a standstill; the operations on the engine take their exit from the engine position during the lowering movement when the stroke is interrupted. A residual gap remained between the coupling claws. The engine receives for lowering, i. H. for left-hand rotation, current, whereupon the remaining gap is closes on the coupling. With this movement, the bolt moves backwards i i from the hub arm, whereby the latter corresponds to the contact distance from the spur gear takes. In the further course, the worm rotates while maintaining its axial direction Position in the lowering direction and the driving pin retains its distance from the as shown in Fig. 3 Hub arm unchanged. During the lowering movement that is now taking place no change of state on the gearbox. The burden is solely in the force of the worm drive and the spur gear is loose from the motor in the same direction with freaked out.

Senkunterbrechung. Bei dieser tritt gegenüber der Triebwerksstellung bei Senken keine Zustandsänderung ein.Lowering interruption. This occurs opposite the engine position no change of state for lowering.

Heben nach Senkunterbrechung. Das vom Motor angetriebene Zahnrad 8 bringt den Mitnehmerbolzen am Nabenarm zur Anlage. Unterdessen ist zwischen der feststehenden Kupplungshälfte 13 und der angetriebenen Kupplungshälfte 12 ein entsprechender Spalt entstanden. Geht die Drehbewegung weiter, so wird im Verlauf dieser Bewegung die Schnecke von dem vom Bolzen i i mitgenommenen Nabenarm über die Kegelräder und das Schneckenrad lastmäßig drucklos in die Stellung gemäß Abb. 4 gebracht. Mit der Einflußnahme des Bolzens auf den Nabenarm wird das Lastmoment in das Stirnradgetriebe eingeleitet. Im übrigen wird auf den Abschnitt Lastheben verwiesen.Lifting after an interruption in lowering. The motor-driven gear 8 brings the driving pin to the hub arm. Meanwhile, between the fixed coupling half 13 and the driven coupling half 12 a corresponding Gap emerged. If the rotary movement continues, then in the course of this movement the worm from the hub arm carried along by the bolt i i via the bevel gears and brought the worm wheel to the position shown in Fig. 4 without pressure. With the Influence of the bolt on the hub arm is the load torque in the spur gear initiated. For the rest, please refer to the section on load lifting.

Allgemeines. Treten negative und positive Lastdrehmomente auf, wie es beispielsweise bei Paternosteraufzügen durch den Lastwechsel von einem Umlaufstrang auf den anderen der Fall ist, dann erhält die Schnecke auf jeder Seite ein Axialdrucklager. Die Schnecke kann mit der Schneckenwelle fest verbunden oder mit dieser aus einem Stück hergestellt sein. Es ist dann die Schneckenwelle verschiebbar. Das Stirnrad 8 braucht kein lose laufendes Zahnrad zu sein, sondern läßt sich ohne weiteres auch mit ihrer Welle verkeilen. Nur darf diese Welle dann nicht zugleich als getriebene Endwelle benutzt werden. In diesem Falle wären also auf gemeinsamer ideeller Achse zwei voneinander getrennte Wellen vorzusehen. Die Abb. i ist nur als Prinzipsskizze zu betrachten, da hinsichtlich der Wahl der Getrieberäder, der Lage des Motors und der Wellen usw. freiester Spielraum gegeben ist. Dasselbe gilt auch bezüglich der Ausbildung der Spaltkupplung und der Ausbildung und Anordnung der Mitnehmereinrichtung. Maßgebend allein ist die grundsätzliche Wirkungsweise nach der Prinzipsskizze und wie sie in der Beschreibung und in den Patentansprüchen festgelegt ist. So kann beispielsweise ein drittes Stirnradvorgelege angeordnet oder die gesamte Stirnradübersetzung in einem einzigen Vorgelege untergebracht sein.General. Do negative and positive load torques occur, such as it is the case, for example, with paternoster elevators due to the load change from a circulating line on the other hand, the worm is provided with a thrust bearing on each side. The worm can be permanently connected to the worm shaft or from a Piece to be made. The worm shaft can then be moved. The spur gear 8 does not need to be a loosely running gear, it can also be used without further ado wedge it with its shaft. But then this wave must not be driven at the same time End shaft can be used. In this case they would be on a common ideal axis to provide two separate shafts. Fig. I is only a basic sketch to consider, as in terms of the choice of gears, the location of the engine and of the waves etc. is given the freest possible leeway. The same applies to the Formation of the split clutch and the formation and arrangement of the driver device. The only decisive factor is the basic mode of operation according to the principle sketch and as defined in the description and in the claims. So can For example, a third spur gear reduction is arranged or the entire spur gear ratio be housed in a single transmission.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Self-locking gear drive for general engine construction, in particular for lifting and lowering loads by means of electric motors, characterized in that the drive is made for the purpose of saving operating power when overcoming the external force on the one hand and for achieving high braking and locking security when driving external force on the other hand There are two groups of drives that are different in terms of efficiency and that act alternately on a common end shaft by means of an automatic coupling device, one driving and one capable of braking and locking with the same gear ratio, of which the driving gear consists of gears that are as energy-saving as possible, preferably spur gears, to achieve a high degree of efficiency. exists, whereas the brakable and lockable one has a self-locking worm drive and its worm gear can be shifted in the axial direction due to switching.

2: Self-locking gear drive according to claim i, characterized in that a claw coupling (12, 13) and a two-part shaft driver (11, 23) serve as the means of the automatic coupling device, the claw coupling between the driving shaft (4) and the worm shaft (14 ) is arranged and has an influencing play on the axial position of the worm between its stops and one part (ii) of the shaft driver on the last gear (8) of the gear group (5 to 8), the other (23) directly or is attached indirectly to the driven end shaft (io).

3. Self-locking Gear drive according to claims i and 2, characterized in that for the axial displaceable worm (16) for the purpose of absorbing axial tooth pressures on both sides Thrust bearings can be provided.