DE10149895A1

DE10149895A1 - Kurvenbetätigte Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung

Info

Publication number: DE10149895A1
Application number: DE10149895A
Authority: DE
Inventors: Silvio Yamada; Tomaz Varla
Original assignee: Meritor Heavy Vehicle Technology LLC
Current assignee: ArvinMeritor Technology LLC
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2002-07-25
Also published as: US6487930B1; JP2002174316A

Abstract

Eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitsverringerung verwendet ein Kurvenantriebsglied und ein Kurvenfolgerglied mit sinusförmigen Nuten. Die Anzahl der Spitzen und Täler in den Nuten des Kurvenantriebsgliedes und des Kurvenfolgergliedes werden kontrolliert, um eine gewünschte Geschwindigkeitsänderung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle zu schaffen. Die Verwendung des Kurvenantriebssystems gestattet einen weiten Bereich der Geschwindigkeitskontrolle bei relativ kleiner Bauart und gewährleistet darüber hinaus einen ruhigen Betrieb.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung, in der eine Kurvennut eine Rotation zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangs welle überträgt und die Geschwindigkeitsverringerung erreicht.

Vorrichtungen zur Geschwindigkeitsverringerung bzw. Untersetzungsvor richtungen werden verwendet, um eine bestimmte Rotationsgeschwindigkeit an einer Ausgangswelle relativ zu einer Eingangswelle zu erreichen. In vielen Anwendungen wird eine besonders hohe Eingangsgeschwindigkeit für eine Ausgangsanwendung zu einer niedrigeren Geschwindigkeit verringert. Dies kann zum Beispiel im Automobilbereich angewandt werden, wo die Eingangsge schwindigkeit in gewisser Weise von der Geschwindigkeit des Verbrennungsmo tors abhängt oder von der Geschwindigkeit eines bestimmten Motors. Anderer seits ist es in manchen Fällen wünschenswert, die Geschwindigkeit zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle zu erhöhen.

In der Vergangenheit sind verschiedene Getriebevorrichtungen verwendet worden, in denen die Anzahl der Zähne in den Eingangs- und Ausgangszahnrä dern so gewählt wurden, daß eine vorbestimmte Geschwindigkeitsänderung geschaffen wurde. Vorrichtungen zur Geschwindigkeitsverringerung haben oft Planetengetriebe verwendet. Diese sind manchmal in gewisser Weise darin beschränkt, daß die Ausgangsdrehrichtung nicht geändert werden kann, und die potentiellen Abmessungen der Vorrichtung zur Geschwindigkeitsverringerung beschränken die Größe der verfügbaren Geschwindigkeitsverringerung. Darüber hinaus ergeben sich oft laute Geräusche und Vibrationen durch das Ineinander greifen der Zahnradzähne.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zur Ge schwindigkeitsänderung ein Kurvenantriebsglied mit einer Eingangswelle und ein Kurvenfolgerglied, das einer Ausgangswelle zugeordnet ist. Ein bewegliches Teil verbindet das Kurvenantriebsglied mit dem Kurvenfolgerglied. Das Kurvenan triebsglied und das Kurvenfolgerglied weisen jeweils eine allgemein sinusförmige Kurvennut auf. Die Anzahl von Spitzen und Tälern des Folgergliedes und des Antriebsgliedes sind unterschiedlich. Wenn die Vorrichtung eine Untersetzungs vorrichtung sein soll, weist das Kurvenfolgerglied mehr Spitzen und Täler als das Kurvenantriebsglied auf. Wenn die Vorrichtung andererseits zur Erhöhung der Geschwindigkeit verwendet wird, ist das Gegenteil der Fall.

An dem beweglichen Teil ist ein Stift angebracht, der in die Nut des Kurven antriebsgliedes eingreift. Wenn sich das Kurvenantriebsglied dreht, verursacht es eine axiale Bewegung des Stiftes und des beweglichen Teils. Ein Stift am anderen Ende des beweglichen Teils ist in der Nut des Kurvenfolgergliedes aufgenommen. Wenn sich dieser zweite Stift bewegt, bewegt er sich durch die Nut des Kurven folgergliedes und verursacht eine Rotation des Kurvenfolgergliedes. Dadurch wird eine Rotation vom Kurvenantriebsglied auf das Kurvenfolgerglied übertragen. Durch das Kontrollieren der Anzahl von Spitzen und Tälern der Nuten im Kurvenantriebsglied und Kurvenfolgerglied wird eine gewünschte Geschwindig keitsänderung geschaffen. Die Erfindung wird in einer Ausführungsform als Untersetzungsvorrichtung beschrieben. Jedoch versteht sich für den Fachmann, daß durch einfaches Vertauschen der Anordnung von Teilen auch eine Überset zungsvorrichtung geschaffen werden kann.

Die Stifte in den Nuten des Kurvenantriebsgliedes und Kurvenfolgergliedes sind an ungefähr gleichen Positionen positioniert. Darüber hinaus wird ein zweites bewegliches Teil mit in eine zweite Kurvennut sowohl im Antriebsglied als auch im Folgerglied eingreifenden Stiften in ähnlicher Weise wie das erste bewegliche Teil und seine Stifte betrieben. Bei dem zweiten beweglichen Teil sind die Stifte üblicherweise etwas versetzt von den Stiften des ersten beweglichen Teils angebracht. Dadurch wird das Kurvenfolgerglied auch an den äußeren Enden des ersten beweglichen Teils angetrieben, an denen sonst eine kurze Unterbrechung der Rotation auftreten könnte. Das bedeutet, das zweite bewegliche Teil sorgt für einen fortlaufenden Antrieb des Kurvenfolgergliedes an den Extrempunkten der sinusförmigen Spitzen in den ersten Nuten.

Diese und andere Merkmale der Erfindung werden durch die folgende Be schreibung und die Zeichnungen verdeutlicht.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung.

BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 20 zur Geschwindigkeitsänderung gezeigt. Eine Eingangswelle 22 treibt ein Kurvenantriebsglied 24 an. Ein Axiallager 25 liegt zwischen einem Gehäuse 26 und dem Kurvenantriebsglied 24. Eine Ausgangs welle 28 rotiert mit einem Kurvenfolgerglied 30. Ein Axiallager 32 liegt zwischen dem Gehäuse 26 und dem Kurvenfolgerglied 30. Ein Stift 34 ist in einer Nut 38 an einem ersten beweglichen Teil 44 angebracht. Der Stift 34 bewegt sich in einer sinusförmigen Nut 38 mit voneinander beabstandeten Spitzen 42 und Tälern 40. So wird, wenn sich das Kurvenantriebsglied 24 dreht, der Stift 34 nach links oder rechts gemäß Fig. 1 in der Nut 38 bewegt. Es sei darauf hingewiesen, daß Fig. 1 einen Teilquerschnitt darstellt und daß jedes der Elemente 24, 30, 22, 28 und 44 zylindrisch ist. Es kann eine Vielzahl von entlang dem Umfang voneinander beabstandeten Stiften 34 in der Nut 38 vorhanden sein.

Wenn der Stift 34 nach links oder rechts bewegt wird, bewegt sich auch das erste bewegliche Teil 44 in diese Richtung. Eine Vielzahl von axialen Nuten 46 sind am Innenumfang des Gehäuses 26 ausgebildet. Zwischen der Nut 46 und einer Nut 50 am Außenumfang des ersten beweglichen Teils 44 sind Kugeln 48 aufgenommen. Diese Kugeln erzwingen eine axiale Bewegung des Teils 44 nach links oder rechts gemäß Fig. 1.

Am gegenüberliegenden Ende des ersten beweglichen Teils 44 gelegene Räu me 52 nehmen Stifte 54 auf, die in einer Nut 56 des Kurvenfolgergliedes 30 aufgenommen sind. Wie gezeigt ist, weist auch die Nut 56 Spitzen 58 und Täler 60 auf. Ein mittleres Axiallager 62 ist zwischen dem Kurvenantriebsglied 24 und dem Kurvenfolgerglied 30 angebracht.

Durch das Kontrollieren der Anzahl der Spitzen 58 und Täler 60 des Kurven folgergliedes in bezug auf die Anzahl der Spitzen 42 und Täler 40 des Antriebs gliedes erzielt die Erfindung eine Geschwindigkeitsverringerung. Wieder versteht sich für einen Fachmann, daß durch eine einfache Umkehrung dieses Verhältnis ses eine Geschwindigkeitserhöhung erzielt werden kann.

Die Geschwindigkeitsverringerung wird dadurch erreicht, daß bei einer Rota tion des Kurvenantriebsgliedes 24 die Stifte 34 hin- und herbewegt werden. Dadurch wird das erste bewegliche Teil 44 hin- und herbewegt. Durch die Hin- und Herbewegung des ersten beweglichen Teils 44 werden auch die Stifte 54 in ihrer Nut 56 hin- und herbewegt. Da jedoch die Anzahl der Spitzen 58 und Täler 60 in der Nut 56 des Kurvenfolgergliedes höher ist als in der Nut 38 des Kurven antriebsgliedes, ist die Rotationsgeschwindigkeit des Kurvenfolgergliedes 30, und damit die der Ausgangswelle 28, geringer als die Eingangsgeschwindigkeit der Eingangswelle 22. Dadurch wird eine Geschwindigkeitsverringerung erreicht. Die Erfindung erreicht die Geschwindigkeitsverringerung ohne einen Zahnradeingriff und ist daher kleiner und leiser als eine entsprechende Vorrichtung nach dem Stand der Technik. Darüber hinaus kann durch einfaches Ändern der Anzahl der Spitzen und Täler in den zwei Kurvenelementen ein weiter Bereich von Ge schwindigkeitsverringerungen bei ungefähr der gleichen Gehäusegröße erreicht werden.

Die Erfindung weist darüber hinaus ein zweites bewegliches Teil 76 auf. Das zweite bewegliche Teil 76 weist einen in einer Öffnung 72 aufgenommenen Stift 70 auf, der in einer zweiten Nut 66 des Kurvenantriebsgliedes 24 beweglich ist. Vorzugsweise verfügt die zweite Nut 66 über Spitzen 64 und Täler 68, die ungefähr gleich angeordnet sind wie in der ersten Nut 38. Wenn das Kurvenan triebsglied 24 rotiert, bewegt sich deswegen nicht nur das erste bewegliche Teil 44 hin und her, sondern auch das zweite bewegliche Teil 76. Wie zu erkennen ist, liegen die Stifte 70 vorzugsweise versetzt zu den Stiften 34, so daß, wenn der Stift 70 in einer Spitze 64 oder einem Tal 68 ist, der Stift 34 sich nicht in einer solchen Position befindet. Auf diese Art ist einer der Stifte immer in einem schrägen Abschnitt anstatt an einem Extrempunkt. Jedes Stocken, mit dem Antreiben der Vorrichtung zur Geschwindigkeitsverringerung bei einer Spitze oder einem Tal fortzufahren, ist damit verringert.

Das zweite bewegliche Teil 76 wird in einer axialen Nut 78 am Innenumfang des ersten beweglichen Teils 44 geführt. Eine Nut 80 am Außenumfang des zweiten beweglichen Teils 76 enthält Kugeln 82 zur Führung der Bewegung. Öffnungen 84 nehmen Stifte 86 in einer Nut 88 des Kurvenfolgergliedes 30 auf. Die Nut 88 hat Spitzen 90 und Täler 92. Wieder sollte die Nut 88 eine ähnliche Form wie die Nut 56 haben. Auch ist ersichtlich, daß der Stift 54 sich noch in einem schrägen Abschnitt befindet, wenn der Stift 86 an einem Extrempunkt ist. Dies ist aus demselben Grund der Fall wie bei dem Kurvenantriebsglied. Jedes Stocken, mit dem Antreiben der Ausgangswelle 28 an einem Extrempunkt fortzufahren, ist damit verringert.

An den Enden des ersten beweglichen Teils 44 befinden sich Kammern 94 und 96. Ähnliche Kammern 98 und 100 befinden sich an den Enden des zweiten beweglichen Teils 76. Diese Kammern gestatten eine Bewegung der beweglichen Teile 44 und 76.

Wenn nun die Welle 22 angetrieben wird, erzeugt sie eine Rotation des Kur venantriebsgliedes 24. Das Kurvenantriebsglied 24 erzeugt ein Hin- und Herbe wegen des ersten beweglichen Teils 44 und des zweiten beweglichen Teils 76. Die Stifte des ersten beweglichen Teils 44 und des zweiten beweglichen Teils 76 bewegen sich in den Nuten des Kurvenfolgergliedes 30. Dies bewirkt eine Rotation des Kurvenfolgergliedes und also auch der Welle 28. Da die Anzahl von Spitzen und Tälern in den Nuten des Kurvenantriebsgliedes 24 und des Kurven folgergliedes 30 jedoch verschieden sind, rotiert das Kurvenfolgerglied mit geringerer Geschwindigkeit als das Kurvenantriebsglied. So wird eine Geschwin digkeitsverringerung mit einer relativ leisen, kleinen, verläßlichen und einfachen Vorrichtung geschaffen.

Durch eine Umkehrung der in Fig. 1 gezeigten Position der Stifte in dem Kurvenantriebsglied 24 und dem Kurvenfolgerglied 30 kann auch die Drehrich tung mit der Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung umgekehrt werden. Wird beispielsweise der Stift 54 zu dem in Fig. 1 gezeigten Punkt 120 versetzt, dann ist die Drehrichtung des Kurvenantriebsgliedes 24 entgegengesetzt zu der des Kurvenfolgergliedes 30. So kann eine Eingangsdrehrichtung im Uhrzeigersinn in eine Ausgangsdrehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn geändert werden.

Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt ist, wird ein Fachmann verstehen, daß verschiedene Modifikationen innerhalb des Rahmens dieser Erfindung liegen. Daher sollten die folgenden Patentansprüche studiert werden, um den tatsächlichen Rahmen und Inhalt dieser Erfindung zu bestimmen.

Claims

1. Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung, welche aufweist:
eine ein Kurvenantriebsglied antreibende Eingangswelle, wobei das Kurvenantriebsglied eine allgemein sinusförmige Nut entlang einer Außenum fangsfläche aufweist, wobei die allgemein sinusförmige Nut sich über einen gesamten Umfang des Kurvenantriebsgliedes erstreckt und eine erste Anzahl von Spitzen und Tälern aufweist;
ein bewegliches Teil mit einem ersten Stift, der in der Nut des Kurvenan triebsgliedes aufgenommen ist, wobei das erste bewegliche Teil in axialen Bewegungen geführt wird, wenn der Stift sich in der Nut des Kurvenantriebsglie des bewegt, wobei das bewegliche Teil einen zweiten Stift trägt;
ein Kurvenfolgerglied mit einer Nut entlang einer Außenumfangsfläche, wobei die Nut des Kurvenfolgergliedes allgemein sinusförmig ist und eine zweite Anzahl von Spitzen und Tälern aufweist und der zweite Stift in der Nut des Kurvenfolgergliedes aufgenommen ist und das Kurvenfolgerglied eine Aus gangswelle antreibt;
wobei die erste Anzahl von Spitzen und Tälern sich von der zweiten Anzahl von Spitzen und Tälern unterscheidet, so daß eine Geschwindigkeitsände rung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle auftritt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Anzahl größer als die erste Anzahl ist, so daß die Vorrichtung die Geschwindig keit verringert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Außenge häuse das Kurvenantriebsglied und das Kurvenfolgerglied umgibt und das Außengehäuse eine axiale Nut an einer Innenumfangsfläche zur Aufnahme von Teilen aufweist, welche die Rotation des ersten beweglichen Teils einschränken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Kugeln in der axialen Nut aufgenommen sind und sie auch in einer axialen Nut in einer Außenumfangsfläche des ersten beweglichen Teils aufgenommen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites bewegliches Teil einen dritten Stift aufweist, der in einer zweiten Nut des Kur venantriebsgliedes aufgenommen ist, und auch einen vierten Stift aufweist, der in einer zweiten Nut des Kurvenfolgergliedes aufgenommen ist, wobei die Stifte in den zweiten Nuten des Kurvenantriebsgliedes und des Kurvenfolgergliedes in bezug auf den ersten und zweiten Stift phasenverschoben angebracht sind, so daß das zweite bewegliche Teil eine konstantere Übertragung der Rotation an den Positionen gewährleistet, an denen der erste und zweite Stift an einer Spitze oder einem Tal in den ersten Kurvennuten aufgenommen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Axiallager zwischen dem Gehäuse und dem Kurvenantriebsglied angebracht ist und ein zweites Axiallager zwischen dem Gehäuse und dem Kurvenfolgerglied ange bracht ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes Axiallager zwischen dem Kurvenantriebsglied und dem Kurvenfolgerglied angebracht ist.

8. Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung, welche aufweist:
eine ein Kurvenantriebsglied antreibende Eingangswelle, wobei das Kurvenantriebsglied eine allgemein sinusförmige Nut entlang einer Außenum fangsfläche aufweist, wobei die allgemein sinusförmige Nut sich über einen gesamten Umfang des Kurvenantriebsgliedes erstreckt und eine erste Anzahl von Spitzen und Tälern aufweist;
ein bewegliches Teil mit einem ersten Stift, der in der Nut des Kurvenan triebsgliedes aufgenommen ist, wobei das erste bewegliche Teil in axialen Bewegungen geführt wird, wenn der Stift sich in der Nut des Kurvenantriebsglie des bewegt, wobei das bewegliche Teil einen zweiten Stift trägt;
ein Kurvenfolgerglied mit einer Nut an einer Außenumfangsfläche, wobei die Nut des Kurvenfolgergliedes allgemein sinusförmig ist und eine zweite Anzahl von Spitzen und Tälern aufweist und der zweite Stift in der Nut des Kurvenfolgergliedes aufgenommen ist und das Kurvenfolgerglied eine Aus gangswelle antreibt;
ein zweites bewegliches Teil mit einem in einer zweiten Nut des Kurven antriebsgliedes aufgenommenen dritten Stift und einem in eine zweite Nut des Kurvenfolgergliedes aufgenommenen vierten Stift, wobei die Stifte und die zweiten Nuten des Kurvenantriebsgliedes und des Kurvenfolgergliedes zu dem ersten und dem zweiten Stift phasenverschoben angebracht sind, so daß das zweite bewegliche Teil eine konstantere Übertragung der Rotation an den Positio nen gewährleistet, an denen der erste und der zweite Stift in einer Spitze oder in einem Tal der ersten Kurvennuten aufgenommen sind, wobei die zweite Nut des Kurvenantriebsgliedes die erste Anzahl von Spitzen und Tälern aufweist und das Kurvenfolgerglied die zweite Anzahl von Spitzen und Tälern aufweist;
ein Außengehäuse, dass das Kurvenantriebsglied und das Kurvenfolger glied umgibt, wobei das Außengehäuse eine axiale Nut entlang einer Innenum fangsfläche zur Aufnahme von Teilen aufweist, die eine Rotation des ersten beweglichen Teils einschränken, wobei das zweite bewegliche Teil radial in dem ersten beweglichen Teil angebracht ist und seine Rotation relativ zu dem ersten beweglichen Teil verhindert wird, wobei die erste und die zweite Anzahl unter schiedlich sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Anzahl größer als die erste Anzahl ist, so daß die Vorrichtung als Untersetzungs vorrichtung wirkt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Kugeln in der axialen Nut aufgenommen sind und sie auch in einer axialen Nut in einer Außenumfangsfläche des ersten beweglichen Teils aufgenommen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Axiallager zwischen dem Gehäuse und dem Kurvenantriebsglied angebracht ist und ein zweites Axiallager zwischen dem Gehäuse und dem Kurvenfolgerglied ange bracht ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes Axiallager zwischen dem Kurvenantriebsglied und dem Kurvenfolgerglied angebracht ist.