| DE2433675A1 | 1976-01-15 | |||
| DE464992C | 1928-09-03 |
| 1. | A n s p r ü ch e Übersetzungsgetriebe mit mindestens zwei Getrieberädern, vorzugsweise Planetengetriebe mi mindestens einem mit Hilfe eines Exzenters bewegten Plaπetenrad und wenigstens einem Zentralrad, welche beiden Räder über eine an dem einen Rad ausgebildete geschlossene Kurvenscheibenzykloide und an dem anderen Rad ausgebildeten Rolleπkraπz in Eingriff stehen, dessen Berührungspunkte mit der Kurvenscheibenzykloide Punkte einer verkürzten Zykloide beschreiben, welche mathematisch in Kα poneπtendarstelluπg x(δ) und y(ß) mit Anfang der verkürzten Zykloide im Scheitel durch die vier Parameter ∑, r, e und q, bei EPIZykloideπ mit oberen Vorzeichen, bei HYPOZykloiden mit unteren Vorzeichen wie folg. auszudrücken sind: x = rcosß/z ?e cos(3 3/z) qcos(jf^ 3/z); y = rsinß/z I e«sin(5 I ß/z) Z qsin(v 3/z); wobei das letzte Glied der KomponentenGleichung eine ,.ußeπ Äquidistaπte mit q>0 oder eine πnenquidistaπte mit q<0 darstellt, mit ^als Ξiπgriffswiπkel zwischen Kurveπnoππale und Richtung des Parameters r, wobei dem einem Rad eine 3ezugszyklαide zugeordnet und dem ande¬ ren Rad ein gegenüber dem Verlauf dieser 3ezugszykloi e geänder¬ ter Zykloiden urvenzug zugeordnet ist, deren Parameter q um Λq und r um Ar größer sind als die Parameter q« bzw. g der Bezugszykloide; ( . = + A > Dzw r = ΓB + Ar> ) oάe , deren Parameter q um und r um kleiner sind aTs die Parameter qg und rg der Bezugszykloide; ( q = qB 4; bzw. r = r Ar,) dadurc h g e k e nn ze i c h net, daß die Differenz zwischen den Änderungen q und r den Paaruπgswert ncιr und der Quoiieπt dieser Änderungen den Cosinus des maximalen Eingriffswiπkel y*max ergibt, wobei c in Abhängigkeit von der geforderten ISOQualität und dem Nennmaß 2r nach folgender, teilweise wiedergegebener Normtabelle bestimmt ist: c P a a ru π α s w e rt e in _Λrm zur 3estiττπmnq er optimalen ZvkloideπGetrieb Übersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, da d u rc h g e k e n n z e i c h n e t , daδ fUr die Fertigung der Kurvenscheibenzykloide und für die Fertigung des Solzenringes dieselbe ISOQualität wie für den geforderten Paaruπgswert c anzuwenden ist. |
| 2. | Übersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für die Fertigung des Bolzenringes eine feinere ISOQualität anzuwenden ist als für den geforderten Paaruπgswert c. |
| 3. | Übersetzungsgetriebe nach Ansprüche 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daS för die Fertigung der Kurvenscheibenzykloide eine gröbere ISO Qualität anzuwenden ist als für den geforderten Paaruπgswβrt c. |
| 4. | Übersetzungsgetriebe nach einigen der Ansprüche 1 bis.4. dadu rch g a S e π ir z e i c h rret, aS ein oder mehrere ύer Werte vorr c, r und ^r in άtr Bemessung des 3o1zeπringes erfaßt sind und insoweit nicht bei άr Kurven scineibeπzyklcl e benlcksichti t sind. |
| 5. | Vorrichtung, zur Herstellung eines Übersetzungsgetriebes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d adur c h gek enn z e i c hn et, daß die Beziehungen der Parameter r und q untereinander mit der Dif¬ ferenz zwischen Δ q und Δr gleich c und dem Quotienten Δq und Δr gleich cosv^πaχ zwangsabhängig gesteuert sind. |
| 6. | Vorrichtung nach πspruch 6, d a dur c h g ek e n n z e ic h n e t, daß die Sceueruπg micteis eines mechanischen Getriebes erfolgt, dessen Wandlung durch Eingabe des Paaruπgswertes c bescimmc ist. |
Die Erfindung betrifft ein Übersetzungsgetriebe, insbesondere Planetenge¬ triebe- mit den Merkmalen des Oberbegriffes 1, wie es insbesondere in der DE-PS 24 33 675 und in bevorzugten Ausgestaltungen in den DE-OS 32 06 992, 34 18 866 und 34 31 123 beschrieben sind. In der DE-PS 24 33 675 sind zum Stand der Technik die DE-PS 4 64 992 und 15 75 003 genannt, die zum Zwecke des als erforderlich angesehenen Eingriffsspieles zwischen der Kurvenscheibe und dem Rollenkranz einen derart geänderten Kurvenzug aufweist, daß man ihn mit einer Verringerung der Parameter q und r gegenüber der jeweiligen Bezugszykloide beschreiben kann, während die Lehre nach der DE-PS 24 33 675 demgegenüber eine Änderung des Kurvenschei- beπ-Zykloidenverlaufes gegenüber der zugehörigen Bezugszykloide aufweist, die sich in einer Vergrößerung der Parameter q und r äußert.
Die bis zum Aπmeldetag der DE-PS 24 33 675 bekannten Zykloidenge- triebe wurden hinsichtlich ihres Kurvenverlaufes ausschließlich empirisch ermittelt. Ein für die hier in Rede stehenden Getriebe maßgeblicher Zykloiden-Kurveπzug ist durch vier Parameter bestimmt, nämlich r, q, e und z, wie dies die Darlegungen in den vorerwähnten Druck¬ schriften ausführlich darlegen; ergänzend wird auf die Habilitationsschrift . Lehmann "Die Beschreibung der Zykloiden, ihrer Äquidistanten und Hüllkurven", TU-München 1981 verwiesen.
In der DE-PS 24 33 675 wird erstmalig der Aufbau eines Zykloidengetrie- bes nach mathematisch beschreibbarer Kurvengestalt offenbart. Dies geschieht dort anhand der Begriffe Bezugszykloide und Kurvenscheiben¬ zykloide, wobei die Kurvenscheibenzykloide zur Sicherstellung des erforderlichen Spiels zwischen den Getriebenscheiben sich von der Bezugszykloide durch eine dieser gegenüber vergrößerten Ausführung der Parameter q und r bemißt. Die bis zu diesem Zeitpunkt bekannten,
geänderten Kurvenscheibenzykloiden, die mathematisch nicht exakt durch Zykloideπgleichen beschrieben wurden, lassen sich ihrem Charakter nach durch eine Verkleinerung der Werte für r und q gegenüber dem gleichnamigen Kurvenscheibenzykloide beschreiben lassen.
Es wurde also gegenüber dem Stand der Technik bis zum Aπmeldetag der DE-PS 24 33 675 keinerlei Angabe und mit der Lehre dieser Patentschrift die Anweisung gegeben, die Parameter q und r der geänderten Zykloide größer als die der Bezugszykloide zu wählen. Dieser erhebliche Fortschritt, der sich im übrigen in einem weitaus besseren Getriebeverhalten niederschlägt, überläßt es dem Fachmann allerdings die Parameterabweichungen zu bestimmen, was auf ein Ausprobieren mit entsprechendem Aufwand hinausläuft und allenfalls in einer "geschickten Wahl" der Parameterabweichungen seinen Nieder¬ schlag gefunden hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Fachmann in die Lage zu versetzen, ohne das Erfordernis des Ausprobiereπs und damit in aller Regel wiederholter Kurveπscheibeπausführungen für ein und dasselbe Getriebe in Richtung eines optimierten Eingriffes der Getriebe¬ teile ein Zykloideπge triebe der in Rede stehenden Art nach den jewei¬ ligen Betriebsanforderuπgen bereits im Status der Getriebeauslegung bestimmen zu können.
Ausgehend von einem Übersetzungsgetriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
Durch das erfindungsgeroäße Vorgehen bzw. die Bemessung des Getriebes wird dem Fachmann die Lehre erteilt, anhand einer geläufigen Qualitäts¬ vorstellung genormter Paarungen einen exakten Zahlenwert zu ermitteln, der mit der zusätzlichen Angabe des maximalen Eingriffswinkels zur mathematisch bestimmten Festlegung der Parameteränderungen von den gleichnamigen Parametern der Bezugszykloide führt. Die Bezugs¬ zykloide ist einschließlich des Winkels v* durch die Getriebeeigen-
schaffen bestimmt, die sich aus dem geforderten Übersetzungsverhältnis und dem zu übertragenden Drehmoment ergeben. Die dem Fachmann geläufige Qualitätsvorstellung einer Paarung führt nach Anspruch 1 (die dortige Tabelle) zu einer eindeutigen zahlenmäßigen Bestimmung des im Rahmen der Erfindung eingeführten Paarungswertes c.
Es gibt eine Vielzahl von Getriebeausführungen der in Rede stehenden Art, die der grundsätzlichen Charakteristik nach in Anspruch 1 erfaßt ist. Bevorzugt werden Planetengetriebe verwendet, deren EPI-Kurven- scheibenzykloide dem Planetenrad und deren Bezugszykloide dem Hohlrad zugeordnet ist. Nach den Anweisungen der Unteransprüche können die geforderten Qualitäten sowohl auf die real ausgeführte Kurvenscheibenzykloide als auch auf die durch die Eingriffspunkte zwischen der Kurvenscheibenzykloide und dem Bolzenring bestimmte Bezugszykloide angewandt werden. Es ist andererseits möglich, die Qualität die der Auswahl des Paarungswertes c zugrundeliegt, entweder bei der Bemessung des Bolzenriπges oder bei derjenigen der Kurvenschei¬ be um eine Stufe zu ändern. Es ist im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre weiterhin möglich, die einzelnen Parameteränderungen bzw. Qualitätsvorstellungen gemischt der Abmessung des Bolzenringes und der Kurvenscheibe zuzuordnen.
Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung des vorgeschilderten Übersetzungsgetriebes vorgesehen, die sich dadurch auszeichnet, daß durch vorrichtungsintern installierte Steuerungsmaßnah¬ men, die sicherstellen, daß nach Eingabe der geforderten Betriebspara¬ meter ausschließlich noch die Eingabe des Paarungswertes c der ge¬ wünschten Qualität verlangt.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren im Folgenden beispielhaft näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 einen Querschnitt eines Übersetzungsgetriebes nach I-I in Figur 2, wie es als Beispiel der DE-OS 32 06 992 zugrundeliegt;
Figur 2. einen Längsschnitt nach der Linie II-II in Figur 1;
Figur Z- eine Schemaskizze zur Erzeugung e ner Ranke eines EPI-Zykloidenkurvenzuges ;
Figur 4 eine Schemaskizze zur Erzeung der gleichen Flanke wie in Figur 3, jedoch mit Erzeugung durch die Glieder r, n und e(z+l) der Getriebekette 0, C und N
Figur 5 Schemaskizze nach Vorstellung gemäß Figur 4 zur
Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Maßnahme durc den "c-Paarungswert u bei einer Parametervergrößeπing
Auf einem Exzeπterkörper 1, der durch den kinematischen Ablauf zentral gelagert ist (siehe Patentschriften u.a. DE-QS 3206992) sind ein Exzenterlager 7 mit der Exzent izi ä e « OM und welter zwei Exzenterlager 7.1, 7.2.mit der Exzentrizität e-QM' um 180° gegeneinander versetzt angeordnet. über die Exzenterlager 7 und 7.1, 7.2 sind die mit je einem geschlossenen Zykloidenzug 11 und 11.1, 11.2 versehenen Kurven- scheibeπ 13 und 13.1, 13.2 gelagert. Die geschlossenen Zykϊoi- deπzüge 11 und 11.1, 11.2 sind 1m Eingriff mit ύ_n Bolzen 16, welche konzentrisch um die Zentralachse 0-0 '1m Bolzenring 4- festgelegt sind.
Mit diesem Eingreifen wird die foππschlüssige und wälzende
Paarung nach dem Verzahnuπgsgesetz bewirkt.
In den Kurvenscheiben 13 und 13.1, 13.2 sind konzentrisch zur
Drehachse M-M bzw. M , -M' Bohrungen 17 und 17.1, 17.2 angeordnet worin die auf Bolzen 19 gelagerten Rollen 20 greifen, welche auf der einen Seite in einen Flasch 21 der Abtriebwelle-6 und- uf der anderen Seite über Klemmringe 30 mit Oruckstücken 31 und
Schrauben 321n einem Flasch 21.1 der Abtriebwelle 6 konzentrisch um deren Drehachse 0-0 * festgelegt sind.
Die Abtriebwelle 6 Ist 1m Bolzeπring 4 über die- Wälzlager 22, 23 gelagert. Der Bolzeπring 4 wird in bekannter Weise-durch Oeckel
24, 25 abgeschlossen und durch Dichtelemente 26, 27 nach außen abgeschlossen.
Wird die Abtriebwelle 6, wie in der gezeigten
Ausführung mit einer Bohrung versehen, um den Antrieb wahlweise von jeder Seite des Getriebes zu-ermöglichen, so ist ein weiteres
Dichtelement 27.1 erforderlich. Die Schrauben 28 befestigen die beiden Deckel 24, 25 und können der Festlegung des Getriebes dienen;
Je nachdem, welcher Zweck mit dem Getriebe erreicht werden soll, kann man eines oder zwei der Teile 1, 6,.4 antreiben.
Getriebe sind Einrichtungen zum Umformen, hier von Drehzahlen und Momenten. Ein Getriebe besteht aus Gliedern; eines davon muß als Gestell festgelegt sein.
Das gesamte Getriebe nach Fig. 1 und 2 - mit Ausnahme der bekannten Kupplung als Abtriebssystem - kann kinematisch, wie nachfolgend beschrieben, auf die Getriebekette 0, C, N; reduziert werden. In der Zentralachse 0-0 liegt das Gelenk 0, eines der Mittelpunkte der Bolzen 16 des Bolzenringes 4 ist jeweils das Gelenk C; das Gelenk N ist ein Zwiegelenk und wirkt als Momentanpol. Der Teilungswinkel zwischen zwei der Bolzen 16 entspricht dem Erzeugungswinkel von ß und et beträgt 360°/(z+l).
Im Standgetriebe, auch Umlaufgetriebe genannt, mit umlaufendem Bolzenring 4 um 0 und umlaufenden Kurvenscheiben 13 um M-M und 13.1, 13.2 und M'-M sind die Gelenke 0 und M gestellfest.
Bekanntlich nimmt dieses Standgetriebe durch Gestellwechsel, beispielsweise auf die Gelenke 0 und C, die Funktion eines Planetengetriebes ein. Die Linien vom Gelenk 0 jeweils zum Mittelpunkt C der Bolzen 16 stellen in ihren Berühungs-Punkten Q im Abstand q jeweils von C aus mit der Kurvenscheibenzykloide 13 und 13.1, 13.2 die Normalen zur Zykloide 11 und 11.2, 11.2 dar und liefern damit den Beweis für das Verzahnungsgesetz und zugleich für die Bezugszykloide.
Nach Fig. 3 kann schematisch die Erzeugung einer Flanke eines EPI- Zykloidenzuges von Scheitel- über Eingriffs- zur Talstellung mittels bekanntem Abwälten des Rollkreises mit dem Radius b auf dem gestellfesten Grundkreis mit dem Radius a, also mit den Gliedern r ,e, q, erfolgen. Diese Skizze wurde mit derselben Darstellung und Bezeichnung der Patentschrift DE 24 33 675 ent¬ nommen und soll hier ebenfalls volle Gültigkeit erlangen.
Nach Fig. 4 kann schematisch die Erzeugung derselben Flanke wie nach Figur 3 auch mit den Gliedern r, n und (e + e . z) erfolgen. Mit dieser Darstellung läßt sich der Gestellwechsel von der Erzeugung nach Fig. 4 mit Gestellgelenk M als Zykloiden-Mitte zum Ablauf nach Figur 1 und mit Gestellgelenk 0 als Bolzenring-Mitte leichter nachvollziehen. In der Fig. 4 wird mit den Indizes "S" die Scheitel-, mit Ε die Eingriffs- und mit die Talstellung gekennzeich¬ net.
Die Talstellung unterscheidet sich nur von der ScheitelStellung durch Rich ungs-Umkehr des Gliedes e. In beiden Stellungen wird die Getriebe-Kette zu einer Geraden.
Der Winkel ^zwischen den Gliedern r und n bei Gelenk C besitzt in der Scheitel- und Talstelluπg den Wert Null und erreicht in der sogenannten Eingriffsstellung beim Winkelwert von 90° zwischen den Gliedern n und e(z+l) bei Gelenk N sein Maximum.
Die Erfindung wird in Fig.5 schematisch für Scheitel- und Eingriffs¬ stellung durch Überführung einer Bezugszykloide BZ in eine Kurven¬ scheibenzykloide GZ durch Parametervergrößerung dargestellt:
Ausgang : Bezugszykloide BZ mit Parameter: r„; q g ;
Ausführung: Kurvensch.-Zy loide GZ mit Parameter: q~ = q„ + und mit : r g = Γ R A r >
Im maximalen Eingriff liegt der Punkt ( der Kurvenscheibenzykloide GZ auf einer im<um-Bereich annähernden Geraden, welche parallel ist zum Glied e(z+l) und das Dreieck Q c > Q or> G„ E in zwei weitere Drei¬ ecke teilt.
Die gesuchte Beziehung für den " c - P a a r u n g s w e r t " für die Parametervergrößerung ^_> r läßt sich aus der Ähnlickket dieser Dreiecke ableiten.
Der Fachmann kann somit für jede Bezugszykloide BZ nach Oberbegriff des Anspruches 1 in einfacher Weise nach Kennzeichen des Anspruches 1 eine eindeutige Kurvenscheibenzykloide GZ ausführen.
Die Beziehung für eine Parameterverkleinerung ^,<_r kann analog abge¬ leitet werden.
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