DE19738107A1

DE19738107A1 - Compact transmission motor with single stage eccentric gear esp. for use in lathes

Info

Publication number: DE19738107A1
Application number: DE1997138107
Authority: DE
Inventors: Hans-Erich Maul
Original assignee: MAUL HANS ERICH
Current assignee: MAUL HANS ERICH
Priority date: 1997-09-01
Filing date: 1997-09-01
Publication date: 1999-03-11

Abstract

The motor has a coaxial single stage eccentric wheel coupling transmission with a slip clutch for reducing the motor revolution rate. The winding head of the integral electric motor is mounted in the wheel coupling transmission. A driven sleeve (1) with flange for holding the force transfer pin is made in one piece as a fine cast part, which enables the transfer of very large torques

Description

Ein vorteilhaftes und zweckmäßiges Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen (Fig. 1 bis Fig. 8 ) dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An advantageous and expedient embodiment of the invention is shown in the drawings ( Fig. 1 to Fig. 8) and explained in more detail in the following description.

In Drehwerken werden üblicherweise Getriebemotore mit einem mehrstufigen Planetengetriebe bzw. Schneckengetriebemotore mit zusätzlicher Rutschkupplung eingebaut. Diese Getriebemotore haben einen schlechten Wirkungsgrad.Geared motors with a multi-stage are usually used in slewing gear Planetary gear or worm geared motors with additional slip clutch built-in. These geared motors have poor efficiency.

Getriebe mit hohen Untersetzungen sind selbsthemmend. Wird der Antrieb abgeschaltet, treibt die große Masse des Drehwerkes das Getriebe weiter. Hierbei wird, um eine Zerstörung wegen der Selbsthemmung zu vermeiden, eine Rutschkupplung angebracht. Siehe z. B.: Hoffmann/Krenn/Stanker Fördertechnik Band 1 Seite 113 ff und Band 2 Seite 39-42.Gear units with high reduction ratios are self-locking. Will the drive switched off, the large mass of the slewing gear continues to drive the transmission. Here to avoid destruction due to self-locking, a Slip clutch attached. See e.g. For example: Hoffmann / Krenn / Stanker Fördertechnik Volume 1 page 113 ff and volume 2 page 39-42.

Die der Anmeldung zu Grunde liegende Konstruktion Fig. 1 und Fig. 2 zeigt ein Exzentergetriebe mit hoher Untersetzung und einem wesentlich besseren Wirkungsgrad gegenüber den Planeten- oder Schneckengetriebe. Das Getriebe ist wegen des Zähnezahlverhältnisses von Innenrad zu Außenrad, mit dem Wert nahe eins (z. B.: -80 : 79=-0,9875), selbsthemmend (siehe Vollmer Umlaufrädergetriebe Seite 50).The construction on which the application is based Fig. 1 and Fig. 2 shows an eccentric gear with high reduction and a significantly better efficiency compared to the planetary or worm gear. The gearbox is self-locking due to the number of teeth ratio between the inner wheel and outer wheel, with a value close to one (e.g.: -80: 79 = -0.9875) (see Vollmer epicyclic gearbox page 50).

Eine beispielhafte Konstruktion eines Getriebemotors mit Rutschkupplung, ist in der Fig. 1+2 dargestellt. In Fig. 2 ist der Stator des Einbauelektromotors unter Pos. 19 zu sehen. Der Eisenteil des Stators ist in eine Hälfte des Alu-Druckguß-Gehäuses (Fig. 2, Pos. 22 ) eingeschrumpft. Der Rotor des Elektromotors (Fig. 2, Pos. 15) ist auf die Exzenterhülse (Fig. 1+2, Pos. 2) des Getriebes aufgeklebt. Die Exzenterhülse ist in zwei Nadellager auf der Abtriebshülse gelagert. Die Exzenterhülse wird vom Elektromotor angetrieben. Die Exzenterhülse bringt über das Nadellager (Fig. 1+2, Pos. 3+5) die außenverzahnten Zahnräder in den stillstehenden Innenzahnrädern zum Abrollen, dabei dreht das Außenzahnrad um die Zähnezahldifferenz im Innenzahnrad weiter (um einen Zahn). Dabei wird vom Außenzahnrad über die Rollen und Stifte (Fig. 1+2, Pos. 6+7) die Drehbewegung auf die Abtriebshülse (Fig. 1+2, Pos. 1) übertragen.An exemplary construction of a geared motor with a slip clutch is shown in FIGS. 1 + 2. In FIG. 2, the stator of the electric motor fitted under item is. 19 to be seen. The iron part of the stator is shrunk into half of the die-cast aluminum housing ( Fig. 2, item 22 ). The rotor of the electric motor ( Fig. 2, Item 15 ) is glued to the eccentric sleeve ( Fig. 1 + 2, Item 2 ) of the gearbox. The eccentric sleeve is supported in two needle bearings on the driven sleeve. The eccentric sleeve is driven by the electric motor. The eccentric sleeve uses the needle bearing ( Fig. 1 + 2, items 3 + 5 ) to roll the externally toothed gears in the stationary internal gears, while the outer gear rotates by the difference in the number of teeth in the inner gear (by one tooth). The rotary motion is transferred from the external gear via the rollers and pins ( Fig. 1 + 2, items 6 + 7 ) to the output sleeve ( Fig. 1 + 2, item 1 ).

In der Offenlegungsschrift 25 56 128 ist ein Exzentergetriebe mit Triebstockverzahnung gezeigt bei dem versucht wird, eine gute Anschmiegung der konvex und konkav gestalteten Zähne zu erreichen. Diese haben jedoch den Nachteil, das nicht so große Untersetzungen erreicht werden. Ebenfalls von Nachteil ist es, daß kein Flächentragen erreicht wird, da keine konvexe und konkaven Zähne gleicher Wölbung vorhanden sind.In the laid-open specification 25 56 128 there is an eccentric gear Triebstock gearing shown trying to fit the to achieve convex and concave teeth. However, these have the Disadvantage that not so large reductions can be achieved. Another disadvantage is that no surface wear is achieved because there are no convex and concave teeth same curvature are present.

Bei dem Exzentergetriebe mit Evolventenverzahnung ist eine Dimensionierung gefunden worden, die gegenüber anderen Verzahnungsarten den Vorteil hat, daß mehrere Zähne, wie aus Fig. 3 ersichtlich, tragen. Bei Cyclogetrieben tragen ebenfalls mehrere Zähne gleichzeitig. Die kraftübertragenden Berührungsflächen der Zähne sind konvex auf konvex gestaltet. Hierbei wird lediglich eine Linien berührung mit Hertz'scher Pressung erreicht. In the eccentric gear with involute toothing, a dimensioning has been found which has the advantage over other types of toothing that several teeth, as can be seen from FIG . Cyclo gears also have several teeth at the same time. The force-transmitting contact surfaces of the teeth are designed convex on convex. Here only a line contact with Hertzian pressure is achieved.

Bei der Evolventenverzahnung kommt es jedoch, wie aus den Maßen an Zahnkopf und Zahnfuß ersichtlich ist (Fig. 3) und wenn man einen Schmierstoffilm von einigen hundertstel Millimetern voraussetzt, zum flächenförmigen, konvex auf konkav mit gleicher Wölbung, tragenden Zähnen. Diese erlauben wesentlich höhere Belastungen und geringeren Verschleiß der Verzahnung. Die Verzahnung wird so gestaltet, daß keine Veränderung des Eingriffwinkels erforderlich ist. Das außenverzahnte Rad erhält einen Profilverschiebungsfaktor von X=0,2 x Modul.With involute teeth, however, as can be seen from the dimensions of the tooth head and tooth base ( Fig. 3) and if one assumes a lubricant film of a few hundredths of a millimeter, flat, convex on concave teeth with load-bearing teeth. These allow significantly higher loads and less wear on the teeth. The teeth are designed so that no change in the pressure angle is required. The externally toothed wheel has a profile displacement factor of X = 0.2 x module.

Die Innenverzahnung wird mit einem Profilverschiebungsfaktor von x=-1 x Modul, ausgeführt. Durch diese Auswahl der Profilverschiebungsfaktoren wird ein stabiler Zahn erzeugt und eine große Überlappung der Zahnflanken erreicht. Es entsteht außerdem eine interferenzfreie Verzahnung (siehe Fig. 4+5+6) selbst bei einer Zähnezahldifferenzen von eins, z. B.: 80-79. Das Eingriffsgebiet teilt sich je nach Drehrichtung in ein rechtstragendes oder ein linkstragendes auf.The internal toothing is carried out with a profile shift factor of x = -1 x module. This selection of the profile shift factors creates a stable tooth and a large overlap of the tooth flanks is achieved. There is also an interference-free toothing (see Fig. 4 + 5 + 6) even with a tooth number difference of one, z. E.g. 80-79. Depending on the direction of rotation, the area of intervention is divided into a right-handed or a left-wing.

Das aus drei Scheiben bestehende Innenzahnrad (Fig. 1+2, Pos. 8) ist in 30 Stiften (Fig. 1+2, Pos. 10) drehbar gelagert und wird durch 30 Schrauben (Fig. 1+2, Pos. 9) über Tellerfedern (Fig. 1+2, Pos. 11) axial vorgespannt. Die Schrauben werden dazu mit Klebstoff eingesetzt, so daß sie sich nicht lösen können. Bei Überlastung der Verzahnung stellen die Innenzahnräder eine durchrutschende Kupplung dar.The three-disc internal gear ( Fig. 1 + 2, Item 8 ) is rotatably supported in 30 pins ( Fig. 1 + 2, Item 10 ) and is secured by 30 screws ( Fig. 1 + 2, Item 9 ) axially pre-tensioned via disc springs ( Fig. 1 + 2, item 11 ). The screws are used with glue so that they cannot loosen. If the teeth are overloaded, the internal gears represent a slipping clutch.

Weiterhin trägt die Verzahnung immer gleichmäßig über die gesamte Breite, da jede einzelne Scheibe bis zum Anliegen der Innenzahnradscheibe an die zugehörige Außenzahnradscheibe durchrutscht.Furthermore, the teeth always bear evenly over the entire width, as each single disc until the inner gear disc lies against the associated one External gear disc slips.

Die im Außenzahnrad angebrachten 20 Stifte mit Rollen (Fig. 1+2, Pos. 7 und Pos. 6) tragen bei einer Belastung mit rechnerisch 6,3 Rollen, (2x sin18, +2xsin 36, +2x sin 54, +2x sin 72, +1x sin 90=6,3), so daß eine hohe Tragfähigkeit erzielt wird. Hierzu betrachtet man eine fiktive Drehung des außenverzahnten Zahnrades (Fig. 1+2, Pos. 5) gegenüber der Abtriebshülse (Fig. 1+2, Pos. 1).The 20 pins with rollers in the external gear ( Fig. 1 + 2, Item 7 and Item 6) carry with a load of 6.3 rollers (2x sin18, + 2xsin 36, + 2x sin 54, + 2x sin 72, + 1x sin 90 = 6.3), so that a high load-bearing capacity is achieved. For this purpose, consider a fictitious rotation of the externally toothed gear ( Fig. 1 + 2, item 5 ) relative to the output sleeve ( Fig. 1 + 2, item 1 ).

Durch Verwendung der Stützscheiben (Fig. 2, Pos. 21) tragen die Stifte an beiden Seiten der Zahnscheiben. Ein Kantentragen der Stifte bzw. Rollen und eine einseitige Durchbiegung wird durch diese Verbindung vermieden. Ein weiterer Vorteil dieser Verbindung ist, daß alle 20 Stifte statt 6,3 Stifte abstützend wirken.By using the support washers ( Fig. 2, item 21 ), the pins on both sides of the toothed washers. Edge binding of the pins or rollers and one-sided bending is avoided by this connection. Another advantage of this connection is that all 20 pins instead of 6.3 pins have a supporting effect.

Die Hülse (Fig. 1+2, Pos. 1) ist mit der Scheibe aus einem Feingußteil gestaltet.The sleeve ( Fig. 1 + 2, item 1 ) is designed with the disc from an investment casting.

Diese ermöglicht die Übertragung höchster Drehmomente. Die Scheibe ist so dünn (∅ des Stiftes gleich Wanddicke), daß die Löcher, mit einem zweckmäßig gestalteten Stanzwerkzeug, in einem Hub eingebracht werden können. Weiterhin können mit dem gleichen Stanzwerkzeug die Scheiben Fig. 2, Pos. 21 hergestellt werden. Die Stützscheiben Fig. 2, Pos. 20+23, können ebenfalls sehr preiswert mit einem Stanzwerkzeug hergestellt werden, diese müssen jedoch wegen Unterschreiten der Mindeststegbreite am Außendurchmesser nachgedreht werden.This enables the transmission of the highest torques. The disc is so thin (∅ of the pin is the same wall thickness) that the holes can be made in one stroke with a suitably designed punch. Furthermore, the disks FIG. 2, item 21 can be produced with the same punching tool. The support disks Fig. 2, Pos. 20 + 23 , can also be produced very cheaply with a punching tool, but they have to be turned on the outside diameter because the width of the web is below the minimum.

In der Fig. 7+8 ist ein maßstäbliches Beispiel eines äußerst kompakten und preiswerten Getriebemotors, mit Überlastkupplung zu sehen. Es ist ein Getriebemotor mit ca. 0,5 KW Leistung und einem Abtriebsmoment von ca. 300 Nm dargestellt. Die Antriebsdrehzahl des sechspoligen Drehstrommotors beträgt 920 min^-1 und die Getriebeuntersetzung ist -79 : 1, so daß die Abtriebsdrehzahl ca. 12 min^-1 beträgt. In FIG. 7 + 8 is a full-scale example of an extremely compact and inexpensive gear motor to see with overload clutch. A geared motor with approx. 0.5 KW power and an output torque of approx. 300 Nm is shown. The drive speed of the six-pole three-phase motor is 920 min ^-1 and the gear ratio is -79: 1, so that the output speed is approx. 12 min ^-1 .

BezugszeichenlisteReference list

11

Abtriebshülse
Output sleeve

22nd

Exzenterhülse
Eccentric sleeve

33rd

Nadelrollen
Needle rollers

44th

Innenring
Inner ring

55

Außenzahnrad
External gear

66

Rolle
role

77

Zylinderstift ∅3 x 22
Dowel pin ∅3 x 22

88th

Innenzahnrad
Internal gear

99

Zylinderschraube
cylinder head screw

1010th

Zylinderstift ∅Dowel pin ∅

33rd

x x

1818th

1111

Tellerfeder
Belleville spring

1212th

Druckgußgehäuse Getriebeseite
Die-cast housing on transmission side

1313

Zylinderschraube
cylinder head screw

1414

Wicklungskopf
Winding head

1515

Rotor
rotor

1616

Abgedichtete Nadelhülse
Sealed needle sleeve

1717th

Lagerscheibe
Bearing washer

1818th

Nadelhülse
Needle sleeve

1919th

Stator
stator

2020th

Gewindestützscheibe
Threaded support washer

2121

Stützscheibe
Support disc

2222

Druckgußgehäuse Motorseite
Die-cast housing, motor side

2323

Stiftstützscheibe
Pin support disc

Claims

1. Kompakte Bauweise, dadurch gekennzeichnet, daß ein koaxiales einstufiges Exzenter- Räderkoppelgetriebe mit Rutschkupplung (Fig. 1) zur Untersetzung der Motordrehzahl verwendet wird.1. Compact design, characterized in that a coaxial single-stage eccentric gear coupling gear with slip clutch ( Fig. 1) is used to reduce the engine speed.

2. Kompakte Bauweise, dadurch gekennzeichnet, daß das Räderekoppelgetriebe nach Anspruch 1, in den Wickelkopf des Einbauelektromotors angeordnet ist2. Compact design, characterized in that the Gear coupling transmission according to claim 1, in the winding head of Built-in electric motor is arranged

3. Kompakte Bauweise, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebshülse (Fig. 1+2, Pos. 1) mit Flansch zur Aufnahme der kraftübertragenden Stifte einteilig als Feingußteil ausgebildet ist, was die Übertragung höchster Drehmomente erlaubt.3. Compact design, characterized in that the output sleeve ( Fig. 1 + 2, item 1 ) with flange for receiving the force-transmitting pins is formed in one piece as an investment casting, which allows the transmission of the highest torques.

4. Kompakte Bauweise, dadurch gekennzeichnet, daß eine Exzenterhülse (Fig. 1+2, Pos. 2) mit einseitigem Antriebsexzenter angeordnet ist4. Compact design, characterized in that an eccentric sleeve ( Fig. 1 + 2, item 2 ) is arranged with a one-sided drive eccentric

5. Besonders preiswerte Herstellung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder und Stützscheiben (Fig. 1+2, Pos. 5, 8, 20, 21, 23) des Räderkoppelgetriebes aus Scheiben zusammen gesetzt sind, die im Feinstanzverfahren hergestellt werden können.5. Particularly inexpensive manufacture, characterized in that the gears and support disks ( Fig. 1 + 2, items 5 , 8 , 20 , 21 , 23 ) of the wheel coupling gear are composed of disks that can be manufactured using the fine stamping process.

6. Überlastsicherung, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenzahnräder (Fig. 1, Pos. 8) durch die Schrauben und Tellerfedern axial vorgespannt werden, so daß sie bei Überlastung durchrutschen können.6. Overload protection, characterized in that the internal gears ( Fig. 1, item 8 ) are axially preloaded by the screws and disc springs so that they can slip when overloaded.

7. Gleichmäßige Kraftübertragung der Verzahnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenzahnräder zur Kraftübertragung bis zur Anlage an die Außenzahnräder durch rutschen und dadurch in der gesamten Breite tragen auch bei geringen Ungenauigkeiten.7. Uniform power transmission of the teeth, thereby characterized in that the internal gears for power transmission to System on the external gears by slipping and thereby in the full width even with slight inaccuracies.

8. Hohe Drehmomentübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung gleichmäßig mit mehreren Zähnen flächenförmig trägt (Fig. 3).8. High torque transmission, characterized in that the toothing bears uniformly with several teeth ( Fig. 3).