DE9421614U1

DE9421614U1 - Helical gear

Info

Publication number: DE9421614U1
Application number: DE9421614U
Authority: DE
Original assignee: MICO IND AUTOMATION
Current assignee: MICO IND AUTOMATION
Priority date: 1994-10-15
Filing date: 1994-10-15
Publication date: 1996-05-23
Anticipated expiration: 2004-10-16

Description

Spur gear

Die Neuerung betrifft ein Stirnradgetriebe mit einem Antriebszahnrad auf einer ersten Welle und einem Abtriebszahnrad auf einer zweiten Welle, die jeweils eine gegenläufige Schrägverzahnung in Form einer Pfeilverzahnung mit unterschiedlichen Steigungswinkeln aufweisen, die so bemessen sind, daß bei dem Versuch eines Antriebs über das Abtriebszahnrad eine Selbsthemmung erfolgt.The innovation concerns a spur gear with a drive gear on a first shaft and an output gear on a second shaft, each of which has opposing helical gearing in the form of a herringbone gear with different pitch angles, which are dimensioned in such a way that if an attempt is made to drive via the output gear, self-locking occurs.

Derartige selbsthemmende Stirnradgetriebe mit Pfeilverzahnung werden für ein bestimmtes maximales Drehmoment ausgelegt. Dieses kann bisher nur durch Sicherheitskupplungen wie Rutschkupplungen oder anderweitige Sicherheitseinrichtungen, ob nun mechanisch oder beispielsweise auch elektronisch, überwacht werden. Diese bekannten, gesonderten Sicherheitseinrichtungen stellen einen nicht unerheblich zum Gesamtaufwand eines solchen Getriebes beitragenden Sonderaufwand dar.Such self-locking spur gears with herringbone gearing are designed for a specific maximum torque. This can currently only be monitored by safety clutches such as slip clutches or other safety devices, whether mechanical or electronic, for example. These known, separate safety devices represent a special expense that contributes significantly to the overall cost of such a gearbox.

Die der Neuerung zugrundeliegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Stirnradgetriebe der genannten Bauart zu schaffen, das es erlaubt, auf eine gesonderte Sicherheitseinrichtung, die dafür sorgt, daß das maximal zulässige Drehmoment nicht überschrittenThe aim of the innovation is to create a spur gear of the type mentioned, which allows for a separate safety device that ensures that the maximum permissible torque is not exceeded.

wird, sowie den damit verbundenen Aufwand weitgehend verzichtet, ohne auf die Sicherheit als solche zu verzichten.and the associated effort are largely dispensed with without sacrificing security as such.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß sowohl das Antriebszahnrad als auch das Abtriebszahnrad in ihren jeweils sozusagen die Pfeilspitzen der Pfeilverzahnung enthaltenden, senkrecht zu den Wellenachsen verlaufenden Querschnittsebenen geteilt und die sich dadurch ergebenden Zahnradhälften in im wesentlichen gleichen Abständen auf der jeweiligen Welle angeordnet sind, wobei eine der Wellen als Schiebewelle und die auf ihr angeordneten Zahnradhälften als Schieberäder ausgebildet ist bzw. sind, derart, daß die jeweils zugeordneten Zahnradhälften auf dieser Welle axial verschieblich gelagert sind, und daß zwischen diesen Zahnradhälften einerseits und zu beiden Seiten dieser Zahnradhälften andererseits jeweils an den Zahnradhälften angreifende, gefesselte Federn angeordnet sind, derart, daß bei Überschreiten eines bestimmten, durch die Kraft der Federn vorgegebenen Drehmoments eine Verlagerung der Zahnradhälften auf der Schiebewelle entgegen dieser Kraft, je nach Antriebsrichtung aufeinander zu oder voneinander weg, stattfindet, wobei eine Verlagerung um eine vorgegebene Wegstrecke auf der Schiebewelle ein Maß für die Größe des ausgeübten Drehmoments ist.This task is solved according to the innovation in that both the drive gear and the driven gear are divided into their cross-sectional planes, which each contain the arrowheads of the arrow toothing, so to speak, and run perpendicular to the shaft axes, and the gear halves resulting from this are arranged at essentially equal distances on the respective shaft, with one of the shafts being designed as a sliding shaft and the gear halves arranged on it as sliding gears, in such a way that the respective associated gear halves are mounted axially displaceably on this shaft, and that between these gear halves on the one hand and on both sides of these gear halves on the other hand, bound springs are arranged which act on the gear halves in such a way that when a certain torque predetermined by the force of the springs is exceeded, the gear halves on the sliding shaft are displaced against this force, towards or away from each other depending on the drive direction, with a displacement by a predetermined distance on the Sliding shaft is a measure of the magnitude of the torque exerted.

Somit wird neuerungsgemäß das Drehmoment durch Abgreifen der Verlagerung oder durch Messung der auftretenden Axialkräfte der Pfeilverzahnung überwacht. Das pfeilförmig verzahnte Zahnrad wird geteilt und somit durch das Prinzip der gefesselten FederAccording to the innovation, the torque is monitored by tapping the displacement or by measuring the axial forces occurring in the arrow toothing. The arrow-shaped toothed gear is divided and thus by the principle of the bound spring

in der Lage gehalten, in der das Antriebszahnrad ein bestimmtes Drehmoment an das Abtriebszahnrad abgeben kann. Dabei ist es grundsätzlich gleichgültig, ob dabei die beiden Zahnradhälften des Antriebszahnrads oder diejenigen des Abtriebszahnrads auf einer Schiebewelle verschieblich gelagert sind. Die Kraft der gefesselten Federn, die einerseits an den jeweiligen beiden Zahnradhälften angreifen und andererseits auf der Schiebewelle eingespannt sind, entspricht somit den in einem bestimmten Betriebszustand auftretenden axialen Kräften. Je nach Steigungsrichtung der Verzahnung und nach Drehrichtung des AntriebsZahnrades erzeugt die Verzahnung eine Axialkraft, die versucht, die beiden Teilzahnräder aufeinander zu oder voneinander weg zu drücken. Dem entgegen wirken die Federn, die so angeordnet sind, daß die beiden Zahnradhälften vorgespannt in einer bestimmten Ruhelage gehalten werden und erst bei einer vom Drehmoment abhängigen, vorbestimmten Axialbelastung nach innen oder nach außen, d.h. zur Wellenmitte oder zu den Wellenenden hin, auswandern. Andererseits lassen sich die Federn auch entweder nur innen oder nur außen anordnen, wodurch sich das Drehmoment wahlweise in nur einer Drehrichtung begrenzen läßt.held in a position in which the drive gear can deliver a certain torque to the driven gear. It is fundamentally irrelevant whether the two gear halves of the drive gear or those of the driven gear are slidably mounted on a sliding shaft. The force of the bound springs, which on the one hand act on the two gear halves and on the other hand are clamped on the sliding shaft, thus corresponds to the axial forces occurring in a certain operating state. Depending on the pitch direction of the gearing and the direction of rotation of the drive gear, the gearing generates an axial force that tries to push the two partial gears towards or away from each other. This is counteracted by the springs, which are arranged in such a way that the two gear halves are pre-tensioned and held in a certain rest position and only move inwards or outwards, i.e. towards the middle of the shaft or towards the ends of the shaft, when a predetermined axial load is applied that depends on the torque. On the other hand, the springs can also be arranged either only inside or only outside, whereby the torque can be limited in only one direction of rotation.

Die Schiebewelle ist dabei zweckmäßig eine Vielkeilwelle und die die Zahnradhälften in ihrer Lage haltenden Federn sind zweckmäßig Druckfedern in Form von Schraubenfedern oder Tellerfedern.The sliding shaft is preferably a splined shaft and the springs that hold the gear halves in their position are preferably compression springs in the form of coil springs or disc springs.

Die axialen Wege der Zahnradhälften auf der Vielkeilwelle unter der Wirkung eines eingeleiteten Drehmomentes können nun vonThe axial paths of the gear halves on the splined shaft under the effect of an introduced torque can now be

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einer dafür vorgesehenen Meßeinrichtung gemessen oder abgegriffen werden, die ihre Daten zur Abschaltung des Getriebes, beispielsweise einfach zur Abschaltung eines elektrischen Antriebsmotors, weitergibt. Wie gesagt, es ist zweitrangig, ob die jeweils verschieblichen Zahnradhälften mit ihren gefesselten Federn nun das Antriebs- oder das Abtriebsglied darstellen.a measuring device provided for this purpose, which passes on its data to switch off the gear, for example simply to switch off an electric drive motor. As already mentioned, it is of secondary importance whether the movable gear halves with their bound springs represent the drive or the output element.

Vorteilhaft ist mindestens ein Schalter zur Abschaltung des Antriebs bei Betätigung durch eine Verlagerung mindestens einer Zahnradhälfte vorgesehen.Advantageously, at least one switch is provided for switching off the drive when actuated by a displacement of at least one gear half.

Ferner kann die Verzahnung der Zahnräder eine Einfachverzahnung sein.Furthermore, the gear teeth can be single-toothed.

Selbstverständlich ist auch beim neuerungsgemäßen Stirnradgetriebe die Selbsthemmung dadurch gewährleistet, daß die Steigungswinkel der die Zahnpaarungen bildenden Zahnräder unterschiedlich sind, wobei zweckmäßig der Steigungswinkel des Antriebszahnrades kleiner ist als der Steigungswinkel des Abtriebszahnrades.Of course, the self-locking is also ensured in the new spur gear by the fact that the pitch angles of the gears forming the tooth pairs are different, whereby the pitch angle of the drive gear is preferably smaller than the pitch angle of the driven gear.

Die Neuerung ist im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eines Stirnradgetriebes näher erläutert.The innovation is explained in more detail below using an example of a spur gear shown in the drawing.

Das dargestellte Stirnradgetriebe weist ein Antriebszahnrad 2 auf einer ersten Welle 1 und ein Abtriebszahnrad 3 auf einer zweiten Welle 10 auf, die jeweils eine gegenläufigeThe spur gear shown has a drive gear 2 on a first shaft 1 and an output gear 3 on a second shaft 10, each of which has an opposing

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Schrägverzahnung 11 in Form einer Pfeilverzahnung mit unterschiedlichen Steigungswinkeln a und b besitzen. Diese Steigungswinkel a und b sind so bemessen, daß bei dem Versuch eines Antriebs über das Abtriebszahnrad 3 eine Selbsthemmung erfolgt, was an sich bekannt ist. Durch die Steigung der Verzahnung 11 werden Axialkräfte erzeugt, die im Falle des Antriebszahnrades 2 durch die mechanische Verbindung zwischen dem Antriebszahnrad 2 und der Welle 1 aufgenommen werden.Helical gearing 11 in the form of a herringbone gear with different pitch angles a and b. These pitch angles a and b are dimensioned such that when an attempt is made to drive via the output gear 3, self-locking occurs, which is known per se. The pitch of the gearing 11 generates axial forces, which in the case of the drive gear 2 are absorbed by the mechanical connection between the drive gear 2 and the shaft 1.

Neuerungsgemäß sind nun sowohl das Antriebszahnrad 2 als auch das Abtriebszahnrad 3 in ihren jeweils sozusagen die Pfeilspitzen der Pfeilverzahnung enthaltenden, senkrecht zu den Wellenachsen la bzw. 10a verlaufenden Querschnittsebenen geteilt. Die sich dadurch ergebenden Zahnradhälften 2a, 2b bzw. 3a, 3b sind in im wesentlichen gleichen Abständen A auf der jeweiligen Welle 1 bzw. 10 angeordnet, wobei eine der Wellen 1 oder 10, im vorliegenden Falle die Welle 10, auf der die Zahnradhälften 3a, 3b des Abtriebszahnrads 3 sitzen, als Schiebewelle ausgebildet ist, derart, daß die jeweils zugeordneten Zahnradhälften 3a, 3b als Schieberäder auf dieser Welle 10 in Richtung des Doppelpfeils B axial verschieblich gelagert sind.According to the innovation, both the drive gear 2 and the driven gear 3 are now divided into their cross-sectional planes, which each contain the arrowheads of the arrow toothing and run perpendicular to the shaft axes 1a and 10a. The resulting gear halves 2a, 2b and 3a, 3b are arranged at essentially equal distances A on the respective shaft 1 and 10, with one of the shafts 1 or 10, in the present case the shaft 10 on which the gear halves 3a, 3b of the driven gear 3 are located, being designed as a sliding shaft in such a way that the respectively assigned gear halves 3a, 3b are mounted as sliding wheels on this shaft 10 so as to be axially displaceable in the direction of the double arrow B.

Zwischen diesen Zahnradhälften 3a, 3b einerseits und zu beiden Seiten dieser Zahnradhälften andererseits sind an den Zahnradhälften angreifende, sog. gefesselte Federn 7, 6 und 8 angeordnet, und zwar liegt die mittige Feder 7 beiderseits an den Innenflächen der Zahnradhälften 3a und 3b an, wobei sich die Enden dieser Feder beiderseits auf Bunden 5 dieserBetween these gear halves 3a, 3b on the one hand and on both sides of these gear halves on the other hand, so-called tied springs 7, 6 and 8 are arranged, which engage the gear halves, and the central spring 7 rests on both sides on the inner surfaces of the gear halves 3a and 3b, with the ends of this spring resting on both sides on collars 5 of these

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Zahnradhälften 3a und 3b zentrieren. Die in der Zeichnung linke Feder 6 bzw. die rechte Feder 8 greifen mit ihren inneren Enden an den Außenflächen der Zahnradhälften 3a und 3b einerseits und mit ihren äußeren Enden an den Innenflächen von Bunden 12 der Welle 10 andererseits an, wobei die Federenden wiederum durch Bunde 4 an den Außenflächen der Zahnradhälften 3a und 3b einerseits und durch Bunde 13 der Welle 10 andererseits zentriert sind.Center gear halves 3a and 3b. The spring 6 on the left in the drawing and the spring 8 on the right engage with their inner ends on the outer surfaces of the gear halves 3a and 3b on the one hand and with their outer ends on the inner surfaces of collars 12 of the shaft 10 on the other hand, whereby the spring ends are in turn centered by collars 4 on the outer surfaces of the gear halves 3a and 3b on the one hand and by collars 13 of the shaft 10 on the other hand.

Vorteilhaft ist die Schiebewelle 10 in ihrem den Zahnradhälften 3a und 3b zugeordneten Bereich eine Vielkeilwelle 9 und die die Zahnradhälften 3a, 3b in ihrer Lage haltenden Federn 7, 6, 8 sind Druckfedern in Form von Schraubenfedern; es versteht sich, daß sich beispielsweise auch Tellerfedern verwenden ließen. Auch Zugfedern sind zumindest denkbar.Advantageously, the sliding shaft 10 is a splined shaft 9 in the area associated with the gear halves 3a and 3b, and the springs 7, 6, 8 that hold the gear halves 3a, 3b in their position are compression springs in the form of helical springs; it goes without saying that disc springs could also be used, for example. Tension springs are also at least conceivable.

Die Federn 7, 6, 8 wirken mit ihnen immanenten Axialkräften auf die Zahnradhälften 3a, 3b ein und halten dieselben in einer vorgebenen Lage. Werden diese Axialkräfte durch ein überhöhtes Drehmoment überschritten, dann versuchen die beiden Zahnradhälften 3a und 3b je nach Drehrichtung der Antriebswelle 1 koaxial aufeinander zu oder voneinander weg auszuweichen. In beiden Fällen werden die Zahnradhälften 3a und 3b einen meßbaren Weg auf der Vielkeilwelle 9 zurücklegen. Dieser Weg X kann nun zur Messung des Drehmomentes und zur Betätigung eines Abschaltmechanismus für den Antrieb verwendet werden. Zweckmäßig ist dabei in nicht gezeigter Weise mindestens ein Schalter zur Abschaltung des Antriebes bei Betätigung durch eine vorgegebene Verlagerung mindestens einer ZahnradhälfteThe springs 7, 6, 8 act with their inherent axial forces on the gear halves 3a, 3b and hold them in a specified position. If these axial forces are exceeded by an excessive torque, then the two gear halves 3a and 3b try to move coaxially towards or away from each other depending on the direction of rotation of the drive shaft 1. In both cases, the gear halves 3a and 3b will travel a measurable distance on the splined shaft 9. This distance X can now be used to measure the torque and to actuate a switch-off mechanism for the drive. It is advisable to have at least one switch (not shown) for switching off the drive when actuated by a specified displacement of at least one gear half.

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vorgesehen.intended.

Die Neuerung wurde anhand der Verschiebbarkeit der Zahnradhälften 3a und 3b des Abtriebszahnrades 3 auf der Abtriebswelle 10 erläutert; es versteht sich, daß auch die Zahnradhälften 2a und 2b des Antriebszahnrades 2 in der erläuterten Weise verschiebbar ausgebildet sein können, wobei dann die Zahnradhälften 3a und 3b des Abtriebszahnrades 3 auf der Abtriebswelle 10 fixiert bleiben.The innovation was explained based on the displaceability of the gear halves 3a and 3b of the output gear 3 on the output shaft 10; it is understood that the gear halves 2a and 2b of the drive gear 2 can also be designed to be displaceable in the manner explained, in which case the gear halves 3a and 3b of the output gear 3 remain fixed on the output shaft 10.

Die Verzahnung 11 der Stirnzahnräder 2 und 3 kann auch lediglich eine Einfachverzahnung sein.The toothing 11 of the spur gears 2 and 3 can also be just a single toothing.

Wie deutlich geworden ist, erlaubt die Neuerung einen Verzicht auf gesonderte, einen Zusatz zu einem Stirnradgetriebe bildende Sicherheitseinrichtungen zur Überwachung des maximal zulässigen Drehmoments; das neuerungsgemäße Getriebe selber beinhaltet die Elemente einer solchen Sicherheitseinrichtung, die sich ohne größeren Aufwand auf die gezeigte, einfache Weise darstellen lassen.As has become clear, the innovation makes it possible to dispense with separate safety devices that are an addition to a spur gear for monitoring the maximum permissible torque; the gear according to the innovation itself contains the elements of such a safety device, which can be implemented in the simple manner shown without any major effort.

Claims

Expectations

1. Spur gear with a drive gear (2) on a first shaft (1) and an output gear (3) on a second shaft (10), each of which has an opposing helical toothing (11) in the form of an arrow toothing with different pitch angles (a) and (b), which are dimensioned such that when attempting to drive via the output gear (3), self-locking occurs, characterized in that both the drive gear (2) and the output gear (3) are divided in their respective cross-sectional planes, which each contain the arrowheads of the arrow toothing, so to speak, and run perpendicular to the shaft axes (la; 10a), and the gear halves (2a, 2b; 3a, 3b) resulting from this are arranged at essentially equal distances (A) on the respective shaft (1; 10), wherein one of the shafts (1; 10) is designed as a sliding shaft (10) and the gear halves (3a, 3b) arranged on it are designed as sliding wheels, such that the respective associated gear halves (3a, 3b) are mounted axially displaceably on this shaft (10), and that between these gear halves on the one hand and on both sides of these gear halves on the other hand, bound springs (7, 6, 8) are arranged which act on the gear halves, such that when a certain torque predetermined by the force of the springs is exceeded, the gear halves on the sliding shaft are displaced against this force, towards or away from each other depending on the drive direction, whereby a displacement by a predetermined distance on the sliding shaft is a measure of the magnitude of the torque exerted.

2. Spur gear according to claim 1, characterized in that the springs (7, 6, 8) are arranged either only inside between the gear halves (3a, 3b) or only outside on both sides of the gear halves (3a, 3b), such that the torque can be selectively limited in only one direction of rotation.

3. Spur gear according to claim 1 or 2, characterized in that the sliding shaft (10) is a splined shaft (9) and the springs (7, 6, 8) holding the gear halves (3a, 3b) arranged on it in their position are compression springs in the form of coil springs or disc springs.

4. Spur gear according to claim 1, 2 or 3, characterized in that at least one switch is provided for switching off the drive when actuated by a predetermined displacement of at least one gear half (3a, 3b).

5. Spur gear according to one of claims 1 to 4, characterized in that the toothing (11) of the spur gears (2, 3) is a single toothing.