NL9400586A - Overbrenging met vaste overbrengingsverhouding. - Google Patents

Description

Overbrenging met vaste bverbrenginesverhouding

De uitvinding betreft een overbrenging met een vaste overbrengings-verhouding, omvattende een soepel orgaan zonder eind dat is voorzien van een profiel uit in hoofdzaak dwars gerichte tanden, alsmede tenminste twee poelies die elk aan hun omtreksoppervlak zijn voorzien van uitsparingen welke samenwerken met de tanden.

Dergelijke overbrengingen zijn algemeen bekend. Als voorbeelden worden genoemd de toepassing in verpakkingsmachines, produktiemachines en dergelijke. Ook in verbrandingsmotoren komt een dergelijke overbrenging voor tussen de krukas en de nokkenas voor het bedienen van de kleppen.

In het bijzonder bij de laatste toepassing zijn verschillende uitvoeringen bekend, zoals een ketting met kettingwielen, of een kunststof tandriem met bijbehorende vertande wielen. Al deze bekende uitvoeringen bezitten echter bepaalde nadelen.

Zo is de kostprijs van een kettingoverbrenging vrij hoog. Tevens heeft de kettingoverbrenging een ongelijkmatig karakter, veroorzaakt door het polygooneffekt dat samenhangt met de steeklengte van de kettingscha-kels. Ook treedt na enige tijd slijtage op in de ketting, waardoor de juiste synchronisatie verloren gaat.

Nadelen van de kunststof tandriem zijn de slechte synchronisatie en de korte levensduur. Aangezien het niet goed te voorspellen is op welke termijn dergelijke tandriemen bezwijken, moeten relatief korte vervan-gingstermijnen worden aangehouden.

Het doel van de uitvinding is een overbrenging te verschaffen die deze nadelen mist. Dat doel wordt bereikt doordat het soepele orgaan een buigzame, in zijn langsrichting stijve band is. Een dergelijke band kan bijvoorbeeld van metaal zijn; de dikte is dan bij voorkeur aanzienlijk kleiner dan de breedte van de band. De tanden kunnen in een geheel met de band zijn gevormd.

Het voordeel van een buigzame metalen band is dat daarin geen slijtage kan optreden aangezien zich slechts elastische vervormingen voordoen. Bovendien is een dergelijke band goed bestand tegen hoge temperaturen, bij voorbeeld zoals die heersen in een verbrandingsmotor. Gevolg daarvan is dat een lange levensduur kan worden gegarandeerd.

Een verder belangrijk voordeel is dat, bij een kleine breedte van de groeven in de poelies, vrijwel geen polygooneffekt optreedt waardoor een zeer gelijkmatige loop kan worden verzekerd. De synchroonwerking van de band wordt bovendien positief beïnvloed door de hoge stijfheid met betrekking tot trekkrachten van de band. Vanwege de positieve synchronisatie door middel van de met elkaar samenwerkende tanden en groeven kan bovendien de voorspanning in de band beperkt blijven, hetgeen tot lage as- en lagerbelastingen leidt.

Zoals reeds genoemd werken de tanden op de band samen met de groeven in de poelies. Teneinde te vermijden dat deze tanden en groeven aan te nauwe toleranties moeten voldoen, is bij voorkeur de dikte van de tanden, gezien in aandrijfrichting, kleiner dan de breedte van de uitsparingen. Daarmee kan worden bereikt dat de inloop van de tanden in de groeven ongevoelig wordt voor variaties in de tandsteek en in de steek van de uitsparingen.

Ondanks dit verschil in afmetingen van tanden en groeven kan toch een exacte synchronisatie van de poelierotaties worden verkregen, en wel om de redenen zoals hieronder uiteengezet.

De band ligt met een bepaalde voorspanning om de poelies. Deze voorspanning kan bij voorbeeld worden ingesteld met een op zich bekend spanmechanisme. Vanwege deze voorspanning is de band in staat om door wrijving een koppel over te dragen op de poelies. In de voor de onderhavige overbrenging beoogde toepassingen zal het over te brengen koppel echter groter zijn dat dit wrijvingskoppel. Dit betekent dat de band zolang slipt totdat een flank van der tanden in aanraking komt met de tegenoverliggende flank van de groef waarin zich die tand bevindt.

In dat verband is de steek der uitsparingen van de aandrijvende poelie groter dan de tandsteek, en is de steek der uitsparingen van de aangedreven poelie kleiner dan de tandsteek. Voor de aandrijvende poelie betekent dit dat de juist in een uitsparing lopende tand terecht komt in het in omwentelingsrichting van de poelie gezien voorste deel van de uitsparing. De aan de andere zijde bijna uit zijn uitsparing lopende tand ligt echter volledig naar achteren verschoven aan tegen de flank van de uitsparing. Deze tand en uitsparing vormen het enige paar waarvan de flanken met elkaar en aanraking zijn, en daarom bepaalt slechts dit paar de positie van de band en de aandrijvende poelie ten opzichte van elkaar.

Bedacht moet verder worden dat bij het uitlopen van deze tand uit zijn uitsparing de samenwerking tussen deze flanken verloren gaat. Op dat moment verschuift de band over een minieme afstand naar achteren, -gezien in de omwentelingsrichting van de aandrijvende poelie, waardoor de flanken van het volgende paar uit een tand en uitsparing met elkaar in samenwerking komen. Deze minieme verschuiving, die mogelijk is doordat het aandrijvende koppel groter is dan het wrijvingskoppel, doet zich voor bij alle tanden, zodat iedere tand bij het uitlopen van de voorste tand een weinig neer achter verschuift ten opzichte van zijn uitsparing.

Bij de aangedreven poelie en de band doet zich het omgekeerde effect voor. Aldaar komt de juist in een uitsparing lopende tand terecht in het achterste gedeelte daarvan, terwijl deze tand bij het verder doorlopen van de baan met de meedraaiende poelie steeds iets verder naar voren verschuift, telkens wanneer een tand uit zijn uitsparing loopt. Ook hier is de positie van de poelie ten opzichte van de band slechts bepaald door het enkele, voorste paar (dat wil zeggen het paar waarvan de tand bijna uit zijn uitsparing loopt) waarvan de flanken elkaar raken.

De band kan een verlopende dikte hebben, zodanig dat ter plaatse van elke tand de dikte relatief groot is, en in gebieden tussen twee tanden in de dikte relatief klein is. Bij een dergelijke uitvoering kan de band een relatief sterke kromming ondergaan, zodat hij geschikt is voor kleine poelies zonder dat de materiaalspanningen in de band te hoog oplopen.

Bij voorkeur is het dikteverloop van de band symmetrisch met betrekking tot een middenvlak van de band. Over de rechte parten van de band wordt hij daardoor in de rechte vorm getrokken, en worden onnodige buigspanningen vermeden.

De positie van de tanden op de relatief dikke gedeelten van de band heeft het voordeel dat de tanden goed kunnen worden ondersteund, zonder het gevaar dat zij kantelen onder invloed van de door de poelie daarop uitgeoefende krachten.

Elke tand en uitsparing kan een asymmetrische dwarsdoorsnede hebben, zodanig dat bij het in of uit de uitsparing lopen de vrije tandflank niet in aanraking komt met de flank van de bijbehorende uitsparing.

Teneinde te vermijden dat de overbrenging in eigentrilling raakt ten gevolge van de kontaktkrachten tussen tanden en uitsparingen, kan elke poelie zijn voorzien van dempingsmiddelen voor het onderdrukken van trillingen die worden opgewekt door de samenwerking tussen tanden en uitsparingen. Een voordeel van deze uitvoering is ook dat dankzij de verende eigenschappen van de flanken der uitsparingen meerdere tanden tegelijk, bijvoorbeeld twee of drie, in samenwerking kunnen zijn met de betreffende poelie. Daardoor wordt een betere krachtsoverdracht verkregen, terwijl tevens het in of buiten samenwerking treden van tanden en uitsparingen soepeler kan verlopen. Verder kan de slijtage van tanden en uitsparingen daarbij beperkter blijven, hetgeen een langere levensduur meebrengt.

In dat verband kan van elke uitsparing een der flanken verend zijn uitgevoerd. Volgens een praktische uitvoeringsvorm zijn daarbij ter hoogte van elke uitsparing twee sneden voorzien, waarvan de een uitmondt in de bodem van de uitsparing, en de ander aan de omtrek van de poelie in de nabijheid van de uitsparing.

Deze sneden kunnen radiaal verlopen, terwijl in de aan de omtrek van de poelie uitmondende snede een verend element kan zijn voorzien.

Verder kan elke poelie in omtreksrichting afwisselende gebieden hebben met een relatief sterke kromming en een relatief zwakke kromming. In het bijzonder kunnen de gebieden met een relatief sterke kromming zich bevinden tussen telkens twee groeven. Deze uitvoering is gunstig bij toepassing van een band met een verlopende dikte zoals hiervoor beschreven. De gebieden van de band met de kleinste dikte bevinden zich dan ter plaatse van de omtreksdelen van de poelie die het sterkst gekromd zijn. De relatief dikke delen van de band waar zich een tand bevindt behoeven minder te krommen, aangezien deze zich ter plaatse van de omtreksdelen met relatief geringe kromming bevinden.

Opgemerkt wordt dat de overbrenging volgens de uitvinding zowel kan functioneren in een oliebed, als in een droge omgeving.

Vervolgens zal een uitvoeringsvoorbeeld van een overbrenging volgens de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van de figuren.

Figuren 1 en la tot en met le tonen een gedeeltelijk zij-aanzicht met details van de overbrenging.

Figuur 2 toont een detail van een eerste uitvoeringsvorm van de band behorende bij de overbrenging.

Figuur 3 toont een tweede uitvoeringsvorm van een band.

Figuur 4 toont een mogelijke uitvoeringsvorm van een poelie.

Figuur 5 toont een vergroot detail van de poelie volgens figuur 4.

Figuur 6 toont een aanzicht op een poelie.

De in figuur 1 weergegeven overbrenging omvat een soepele metalen band 1, een aandrijvende poelie 2, alsmede een aangedreven poelie 3* Deze overbrenging kan bijvoorbeeld de verbinding vormen tussen de krukas én de nokkenas van een verbrandingsmotor.

De metalen band 1 ligt met een zekere voorspanning rond de poelies 2 en 3· Deze voorspanning kan bijvoorbeeld worden verkregen door middel van een op zich bekende voorspaninrichting, die bijvoorbeeld tegen de buitenkant van het niet trekkende part van de band 1 aangedrukt wordt gehouden. Door middel van deze wrijvende samenwerking tussen de poelies 2, 3 en de band 1 kan een wrijvingskoppel worden overgebracht. Dit wrij- vingskoppel is echter niet voldoende groot om de overbrenging tussen de poelies 2, 3 te verschaffen.

Ter verkrijging van de juiste synchronisatie tussen beide poelies 2 en 3* hetgeen bijvoorbeeld vooral van belang is bij de hierboven genoemde toepassing in een verbrandingsmotor, worden enerzijds op de band 1 tanden 4 toegepast, terwijl anderzijds in de poelies 2 en 3 uitsparingen worden toegepast die de vorm hebben van dwars verlopende groeven 5 respectievelijk 6.

De steek van de tanden 4 op de band 1 is zodanig gekozen dat deze kleiner is dan de steek van de groeven 5 in de aandrijvende poelie 2, doch groter dan de steek van de groeven 6 in de aangedreven poelie 3. Het gevolg daarvan is dat bij een tand 7 die juist in een groef 8 van de aangedreven poelie 3 is gelopen, de tand 7 zich in omwentelingsrichting (zoals aangeduid door de pijl 9) van de aangedreven poelie 3 achter in de groef 8 bevindt. Zie daartoe detail A van figuur 1, alsmede figuur la.

Aan de diametraal ongeveer tegenoverliggende zijde van de aangedreven poelie 3. zie daartoe detail D van figuur 1, alsmede figuur ld, is de tand 10 volledig in die richting naar voren geschoven in de bijbehorende groef 11. De flanken 12, 13 van tand respectievelijk groef zijn daarbij met elkaar in samenwerking. Dit paar uit een tand 10 en een groef 11 vormt het enige paar van de tanden en de groeven van band 1 en aangedreven poelie 3 dat met elkaar in samenwerking is. Deze tand 10 en groef 11 dragen dus zorg voor de juiste positie van de band 1 ten opzichte van de aangedreven poelie 3. met andere woorden zij leveren de synchroniserende werking van deze beide delen.

Wanneer de aangedreven poelie 3 iets verder is doorgedraaid treedt de tand 10 uit zijn groef 11, hetgeen tot gevolg heeft dat de zich daarachter bevindende tand naar voren schuift, gezien in de omwentelingsrich-ting 9« waardoor deze op zijn beurt komt aan te liggen tegen de bijbehorende flank van de groef waarin hij zich bevindt. Daarbij schuift de band 1 in zijn geheel over de omtrek van de aangedreven poelie 3· en schuiven ook alle tanden 4 over die afstand in hun bijbehorende groef.

Het gevolg van al deze achtereenvolgende verschuivinkjes is dat de tanden 4 steeds verder naar voren bewegen in hun bijbehorende groef 5. In detail C van figuur 1, en figuur 1c, is te zien dat de tand 14 ongeveer over de helft van de breedte van de groef 15 daarin is naar voren geschoven.

Een overeenkomstig effect doet zich voor in de aandrijvende poelie 2, met dat verschil, dat een juist in de groef 16 getreden tand 17 van de band 1 zich nu in de omwentelingsrichting (aangeduid door pijl 18) van poelie 2 vóór in die groef 16 bevindt. Aan de diametraal ongeveer tegenoverliggende zijde is de tand 19 volledig naar achteren geschoven in zijn groef 20, waardoor tandflank 21 in aanraking is gekomen met de achterste groef flank 22. Dit paar uit tand 19 en groef 20 is het enige waarvan de flanken met elkaar in samenwerking zijn; dit paar 19, 20 levert dan ook de juiste positie van de band 1 met betrekking tot de aandrijvende poelie 2, met andere woorden dit paar levert de juiste synchronisatie.

Ook hier geldt weer dat bij het uittreden van de in omwentelingsrichting 18 gezien voorste tand 19 uit zijn groef 20 de band 1 verschuift ten opzichte van de aandrijvende poelie 2, doch nu in achterwaartse richting. Daarbij komt de vervolgens als voorste paar fungerende tand en groef met hun flanken met elkaar in aanraking.

In de figuren la tot en met le is telkens de voorste flank 12 van de tanden schuiner geplaatst dan de achterste flank 21. Een dergelijke vorm heeft het voordeel dat bij het uit de groef van de aangedreven poelie treden de tanden niet meer in aanraking komen met de voorste groef-flank 13 van de groeven 6 van de aangedreven poelie 3·

Figuur 2 toont een uitvoeringsvoorbeeld van een band voorzien van tanden 4. De band heeft verdikte gedeelten 23 ter plaatse van de tanden 4 en dunnere gedeelten 24 in de gebieden tussen de tanden 4. Het voordeel van deze uitvoering is dat enerzijds de tanden 4 goed worden ondersteund, zodanig dat zij niet kunnen kantelen onder invloed van de aandrijvende krachten, terwijl anderzijds de band een behoorlijke buigzaamheid heeft dankzij de dunnere gedeelten 24.

In figuur 2 is de band, met uitzondering van de tanden 4, symmetrisch uitgevoerd, hetgeen betekent dat in de rechte parten van de band de neutrale lijn 25 een rechte is, waardoor onnodige buigspanningen worden vermeden.

Het uitvoeringsvoorbeeld van figuur 3 toont eveneens een band met tanden 4, dikkere gedeelten 23 en dunnere gedeelten 24. Bij deze uitvoeringsvorm is de neutrale lijn 26 in de rechter parten echter geen rechte. In sommige gevallen kan het nuttig zijn om een dergelijke neutrale lijn te kiezen, die immers in de rechter parten onder trekkracht een strekkende werking voor de band oplevert.

In de figuren 4 en 5 is een voorbeeld voor een aangedreven poelie weergegeven met groeven 27. In de bodem van elke groef mondt een radiale snede 28 uit. Op enige afstand in omwentelingsrichting 29 voor de groef 27 mondt een tweede radiale snede 30 uit. Beide sneden 28, 30 maken dat de flank 31 van groef 27 een weinig elastisch verplaatsbaar is in om-treksrichting van de poelie. Een dergelijke elastische verplaatsbaarheid verschaft een dempende werking voor de contactkrachten die optreden wanneer telkens een tandflank 12 in aanraking komt met de groef flank 31. bijvoorbeeld zoals te zien is in figuur ld.

De elastische verplaatsing van tandflank 31 kan nog beïnvloed worden door in de snede 30 een cirkel vormige vergroting 3 2 aan te brengen, met daarin een elastisch orgaan 33·

In het aanzicht van figuur 6 is te zien dat de omtrek 3^ van de poelie gekromd is in een radiaal vlak. Deze kromming heeft als voordeel dat de band zichzelf centreert op dat omtreksvlak. Tevens kunnen spoor-kragen 35. 36 zijn voorzien, die het van de poelie aflopen van de band verhinderen.

Claims (19)

1. Overbrenging met een vaste overbrengingsverhouding, omvattende een soepel orgaan zonder eind dat is voorzien van een profiel uit in hoofdzaak dwars gerichte tanden, alsmede tenminste twee poelies die elk aan hun omtreksoppervlak zijn voorzien van uitsparingen welke samenwerken met de tanden met het kenmerk dat het soepele orgaan een buigzame, in zijn langsrichting stijve band is.

2. Overbrenging volgens conclusie 1, waarbij de band van metaal is.

3· Overbrenging volgens conclusie 1 of 2, waarbij de dikte van de band aanzienlijk kleiner is dan de breedte daarvan.

4. Overbrenging volgens conclusie 1, 2 of 3. waarbij de tanden in een geheel met de band zijn gevormd.

5. Overbrenging volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de dikte van de tanden, gezien in aandrijfrichting, kleiner is dan de breedte van de uitsparingen.

6. Overbrenging volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de steek der uitsparingen van de aandrijvende poelie groter is dan de tand-steek, en de steek der uitsparingen van de aangedreven poelie kleiner is dan de tandsteek.

7· Overbrenging volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de band een verlopende dikte heeft, zodanig dat ter plaatse van elke tand de dikte relatief grote is, en in gebieden tussen twee tanden in de dikte relatief klein is.

8. Overbrenging volgens conclusie 7. waarbij het dikteverloop van de band symmetrisch is met betrekking tot een middenvlak van de band.

9. Overbrenging volgens een der voorgaande conclusies, waarbij elke tand en uitsparing een asymmetrische dwarsdoorsnedevorm hebben.

10. Overbrenging volgens conclusie 9, waarbij, gezien in aandrijf-richting, de voorste en/of achterste flank van elke tand is afgeschuind.

11. Overbrenging volgens een der voorgaande conclusies, waarbij elke poelie is voorzien van dempingsmiddelen voor het onderdrukken van trillingen die worden opgewekt door de samenwerking tussen tanden en uitsparingen.

12. Overbrenging volgens conclusie 11, waarbij van elke uitsparing een der flanken verend is uitgevoerd,

13. Overbrenging volgens conclusie 12, waarbij ter hoogte van elke uitsparing twee sneden zijn voorzien, waarvan de een uitmondt in de bodem van de uitsparing, en de ander aan de omtrek van de poelie in de nabijheid van de uitsparing.

14. Overbrenging volgens conclusie 13, waarbij de sneden radiaal verlopen.

15. Overbrenging volgens conclusie 13 of 14, waarbij in de aan de omtrek van de poelie uitmondende snede een verend element is voorzien.

16. Overbrenging volgens één van de conclusies 11-15, waarbij elke poelie in omtreksrichting afwisselende gebieden heeft met een relatief sterke kromming en een relatief zwakke kromming.

17> Overbrenging volgens conclusie 16, waarbij de gebieden met een relatief sterke kromming zich bevinden tussen telkens twee groeven.

18. Overbrenging volgens één der conclusies 11-17, waarbij de buitenomtrek van elke poelie bol gekromd is in een radiaal vlak.

19. Overbrenging volgens één van de conclusies 10-18, waarbij elke poelie aan weerszijden spoorkragen heeft.