NL9401945A - Tandwielkast voor continu variabele overbrenging. - Google Patents

Description

Tandwielkast voor continu variabele overbrenging.

De uitvinding heeft betrekking op een tandwielkastvoor een continu variabele overbrenging, waarbij een, dooreen kast ondersteunde, vanaf een hoofdaandrijfas aangedre¬ven ingaande as en een aangedreven uitgaande as elk directof indirect zijn gekoppeld met tenminste één tandwiel, ter¬wijl verder ten minste één tandwiel aanwezig is dat met éénof meer der genoemde tandwielen in aangrljping is en meteen variabel toerental kan worden aangedreven.

Bij een dergelijke bekende tandwielkast kunnen detandwielen een planeetwielen-stelsel omvatten. Hierbij kanbijvoorbeeld de ingaande as zijn gekoppeld met een tandwielmet een binnen-vertanding die samenwerkt met de planeetwie-len die de uitgaande as aandrijven door middel van een opdeze as aanwezig tandwiel. De planeetwielen zijn aange¬bracht op een schijf waarvan het toerental regelbaar is.

Een bezwaar van deze bekende tandwielkast is de rela¬tief grote diameter van het tandwiel met de binnen vertan-ding die noodzakelijk is voor het overbrengen van een be¬paald vermogen. Ook is het vervaardigen van een dergelijketandwielkast duur daar nauwe toleranties moeten worden aan¬gehouden om te grote slijtage van de met elkaar samenwer¬kende tandwielen te voorkomen. Het aanhouden van nauwe to¬leranties geldt zowel voor de vervaardiging van de tandwie¬len op zich als voor de onderlinge opstelling van de tand¬wielen in de tandwielkast.

Bij een andere bekende tandwielkast wordt gebruik ge¬maakt van kegelwielen, zodat een soort differentieel over¬brenging wordt verkregen. Hierbij staan de assen van metelkaar in aangrijping zijnde kegelwielen haaks op elkaar.

Ook het vervaardigen van een dergelijke tandwielkastis relatief duur daar de kegelwielen op zich aan hoge nauw¬keurigheids eisen moeten voldoen en eveneens de ondersteu¬ning van de kegelwielen daar de vertandingen van de kegel¬wielen nauwkeurig in elkaar moeten grijpen.

De uitvinding beoogt nu een tandwielkast van het bovenbeschreven type te verschaffen waarbij aan minder hogenauwkeurigheids eisen behoeft te worden voldaan zodat de kosten ervan aanmerkelijk kunnen worden verlaagd.

Volgens de uitvinding wordt dit bereikt, doordat hetdirect of indirect met de ingaande dan wel met de uitgaandeas gekoppelde tandwiel wordt gevormd door een kroonwiel datsamenwerkt met ten minste één rondsel waarvan de draaiings-as haaks op die van het kroonwiel staat en dat is aange¬bracht aan een rondseldrager die is gekoppeld met de anderevan de beide genoemde assen en welk rondsel samenwerkt meteen kroonwiel dat met een variabel toerental kan wordenaangedreven.

Bij de vervaardiging van de daarbij te gebruikenkroonwielen en van de één of meer, aan de rondseldrageraangebrachte, rondsels kan met ruime toleranties worden ge¬werkt. Verder is de stand van de rondsels, gezien in axialerichting daarvan, veel minder kritisch dan het geval is bijde toepassing van kegelwielen zoals bij de hiervoor be¬schreven tandwielkast.

Wanneer gesproken wordt over het aandrijven van hetkroonwiel met een variabel toerental dan is hieronder ookde mogelijkheid begrepen dat het kroonwiel in twee ver¬schillende richtingen wordt gedraaid.

Een gunstige uitvoeringsvorm wordt verkregen wanneertenminste één der kroonwielen is voorzien van een aanvul¬lende vertanding die samen kan werken met een secundairrondsel.

Een dergelijk rondsel kan bijvoorbeeld dienen voor hetmet variabel toerental aandrijven van het betreffendekroonwiel.

In het bijzonder kan daarbij de aanvullende vertandingzijn aangebracht op de buitenomtrek van het kroonwiel zoda¬nig dat de hartlijn van het secundaire rondsel in hoofdzaakevenwijdig zal lopen aan de hartlijn van de kroonwielen.

De mogelijkheid bestaat echter ook de aanvullendevertanding te verkrijgen doordat ten minste één der kroon¬wielen dubbel is uitgevoerd, dat wil zeggen op beide radia¬le vlakken is voorzien van een vertanding, zodat de nietmet het rondsel samenwerkende vertanding kan samenwerkenmet een secundair rondsel waarvan de hartlijn in hoofdzaakhaaks op de hartlijn van de kroonwielen loopt.

Uiteraard bestaat ook de mogelijkheid de aanvullendevertanding onder een schuine hoek aan de kroonwielen aan tebrengen.

Daarbij kan er in worden voorzien dat het kroonwiel,dat met variabel toerental moet kunnen worden aangedreven,in aangrijping is met een secundair rondsel waarvan de aan¬drijving plaats vindt door een in toerental regelbare hy-dromotor, een elektromotor of dergelijke.

De energie voor het aandrijven van* het secundairerondsel, dat in aangrijping is met het kroonwiel waarvanhet toerental moet kunnen worden gevarieerd, kan wordenverkregen doordat ook het andere kroonwiel in aangrijpingis met een secundair rondsel dat dient voor het aandrijvenvan een hydropomp, een generator of dergelijke.

Wanneer bijvoorbeeld de ingaande as van de tandwiel¬kast wordt aangedreven door een verbrandingsmotor kan hetdirect aangedreven kroonwiel via een secundair rondsel eenhydropomp aandrijven. De hydropomp levert dan via eenregelinrichting hydraulisch medium aan een hydromotor, diezorgt voor het met regelbaar toerental aandrijven van hetandere kroonwiel. De energie die eventueel nodig is voorhet met regelbaar toerental aandrijven van het betreffendekroonwiel kan daardoor van het eerste kroonwiel wordenafgenomen zodat slechts weinig energie verloren zal gaan.

Wanneer wordt uitgegaan van een regelbereik van 25% eneen rendement van een hydropomp met hydromotor van 80% zalhet rendementsverlies bij de uiterste regelstanden slechts5% bedragen. Dit is bijzonder gunstig voor een tandwielkastmet mechanisch-variabele overbrenging.

Het zal duidelijk zijn dat ook de hierbij toegepastesecundaire rondsels niet aan hoge nauwkeurigheids eisenbehoeven te voldoen en dat ook de stand ervan in axialerichting ten opzichte van de er mee in aangrijping zijndekroonwielen niet kritisch is.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand vanuitvoerings-voorbeelden getoond in de tekening, waarin:

Fig. 1 schematisch een aanzicht en gedeeltelijkedoorsnede toont over een uitvoeringsvorm van een tandwiel¬kast volgens de onderhavige uitvinding;

Fig. 2 en 3 schematisch opstellingen tonen van stel¬sels waarin een tandwielkast volgens fig. 1 is toegepast;en

Fig. 4, 5 en 6 schematisch enkele andere uitvoerings¬vormen tonen van een tandwielkast volgens de uitvinding.

De in fig. 1 getoonde tandwielkast omvat de kast 1waarin een holle ingaande as 2 door niet nader aangeduidelagers draaibaar is ondersteund. De as 2 kan via de flens 3en de as 4 worden verbonden met een motor-, zoals bijvoor¬beeld een hier niet nader aangeduide verbrandingsmotor.

De kast 1 en de as 2 dienen tevens voor het, doormiddel van niet nader aangeduide lagers, draaibaar onder¬steunen van de uitgaande as 5, die kan worden verbonden meteen, hier niet nader aangeduid, aan te drijven werktuig.

De as 2 is verbonden met een kroonwiel 6, dat op eenradiaal vlak is voorzien van een kroonvertanding 7 en ophet omtreksvlak van een aanvullende vertanding 8. De ver-tanding 7 is in aangrijping met rondsels 9, die draaibaarzijn aangebracht aan een rondseldrager 10. De rondseldrager10 is vast verbonden met de uitgaande as 5 zoals doormiddel van een spie of dergelijke.

De rondsels 9 zijn in aangrijping met de kroonvertan¬ding 11 van een kroonwiel 12, waarvan het omtreksvlak isvoorzien van de aanvullende vertanding 13. Het kroonwiel 12is door middel van niet nader aangeduide lagers draaibaargemonteerd op de uitgaande as 5. Het toerental van het kroonwiel 12 kan op nog nader te beschrijven wijze wordengevarieerd.

Wanneer het kroonwiel 12 in een vaste stand wordt gehouden zal het toerental van de uitgaande as 5 gelijk zijn aan de helft van het toerental van de ingaande as 2.Bij een gelijk blijvend toerental van de ingaande as 2 kandoor draaiing van het kroonwiel 12 in de ene richting hettoerental van de uitgaande as 5 worden verhoogd en door draaiing in de andere richting verlaagd.

Met de aanvullende vertanding 8 van het kroonwiel 6 iseen secundair rondsel 14 in aangrijping dat is verbondenmet een hydropomp 15. Het door de pomp 15 verpompte hydrau¬lisch medium wordt via een regelinrichting 16 toegevoerd aan een hydromotor 17. De hydromotor 17 drijft een secun¬dair rondsel 18 aan dat in aangrijping is met de aanvullen¬de vertanding 13 van het kroonwiel 12. Door middel van deregelinrichting 16 kan het toerental en tevens de draai¬richting van het kroonwiel 12 en daarmee het toerental vande uitgaande as 5 worden geregeld.

Zoals reeds boven gezegd kan de hydropomp 15 wordenvervangen door een generator en de hydromotor 17 door eenelektromotor, waarbij dan gebruik kan worden gemaakt vaneen elektrische regelinrichting 16. Wanneer gebruik kanworden gemaakt van een reeds aanwezige spanningsbron kan degenerator ook worden weggelaten. Het secundaire rondsel 14en de aanvullende vertanding 8 zijn dan eveneens overbodig.

Fig. 2 toont een toepassing van een tandwielkast 19volgens de onderhavige uitvinding bij aandrijving van eenscheepsschroef 20 en een zandpomp 21 door middel van eenverbrandingsmotor 22. De motor 22 kan, wanneer dit vereistis, via een overbrenging de scheepsschroef 20 aandrijven,terwijl tussen de zandpomp 21 en de motor 22 de tandwiel¬kast 19 is geschakeld.

Een dergelijke opstelling kan bijvoorbeeld wordentoegepast op een hopperzuiger. Bij een constant toerentalvan de verbrandingsmotor 22 kan de voortstuwing wordengeregeld met de verstelbare scheepsschroef 20, terwijl depomp 21 in toeren geregeld kan worden met de tandwielkast19. Bij het zuigbedrijf wordt de schroef 20 aangedreven enzal voor de pomp 21 gebruik worden gemaakt van een relatieflaag toerental en een laag vermogen. Bij het naar de walpersen van baggermengsel zal niet worden gevaren en zal depomp met een hoger toerental moeten worden aangedreven eneen hoger vermogen vereisen. Dit vermogen kan dan wordenafgenomen met de hydropomp 15 en weer worden toegevoerd metde hydromotor 17 waardoor tevens het toerental van de pompkan worden verhoogd.

Fig. 3 toont de mogelijkheid de motor 22 te gebruikenvoor aandrijving van een scheepsschroef 20 en een generator23. Bij een generator is van belang dat het toerental ervanzo constant mogelijk wordt gehouden en dit kan wordenbereikt met behulp van de tandwielkast 19.

Fig. 4 toont een uitvoeringsvorm van een tandwielkast19 waarbij de kroonwielen 6 en 12 dubbel zijn uitgevoerd,dat wil zeggen dat de aanvullende vertandingen 8 en 13 alskroonvertandingen zijn aangebracht op de zijvlakken vanrespectievelijk het kroonwiel 6 en het kroonwiel 12. Dehartlijnen 24 van de, met de kroonwielen 6 en 12 samenwer¬kende rondsels 14 respectievelijk 18, die zijn gekoppeldmet de hydropomp 15 respectievelijk de hydromotor 17,lopen nu haaks op de hartlijn 25 van de assen 4 en 5. Ditkan gunstig zijn wanneer de axiale lengte van de tandwiel¬kast 19 zo veel mogelijk moet worden beperkt.

Fig. 5 toont een uitvoeringsvorm van een tandwielkast19 die in hoge mate overeenkomt met die volgens fig. 1.Hierbij is echter de ingaande, aangedreven, as 2 nietdirect verbonden met het kroonwiel 6 maar op afstand ervandraaibaar aangebracht in het huis 1. De as 2 is nu verbon¬den met een rondsel 26, dat in aangrijping is met de aan¬vullende vertanding 8 van het kroonwiel 6. Het kroonwiel 6is draaibaar op de as 5, die draaibaar wordt ondersteunddoor het huis l van de tandwielkast 19.

Op deze wijze kan een andere overbrengings-verhoudingworden gerealiseerd.

Ten slotte toont fig. 6 nog een uitvoeringsvorm waar¬bij de ingaande, aangedreven, as 2 niet is verbonden methet kroonwiel 6 maar met de rondseldrager 10. De rondsel-drager 10 is nu voorzien van de aanvullende vertanding 8,die samenwerkt met het rondsel 14 voor het aandrijven vande hydropomp 15. De pomp 15 is weer verbonden met de hydro¬motor 17, die door middel van het rondsel 18 en de vertan¬ding 13 het kroonwiel 12 aandrijft. Door wijziging van hettoerental van het kroonwiel 12 wordt het toerental van hetkroonwiel 6 verandert, dat nu vast met de uitgaande as 5 isverbonden en zorgt voor het aandrijven daarvan. Bij stil¬staand kroonwiel 12 bedraagt het toerental van de uitgaandeas 5 nu het dubbele van het toerental van de ingaande as 2.

Het zal duidelijk zijn, dat slechts enkele mogelijkeuitvoeringsvormen van een inrichting volgens de uitvindingen enkele toepassingen daarvan in de tekening zijn weerge¬geven en hierboven beschreven en dat vele wijzigingen kunnen worden aangebracht zonder buiten de uitvindingsge-dachte te vallen.

Zo kan in de tandwielkast volgens de onderhavige uit¬vinding nog een verder tandwielstelsel zijn ondergebrachtvoor het realiseren van de gewenste totale overbrengings-verhouding. Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 6 kanbijvoorbeeld de uitgaande as 5 excentrisch zijn geplaatsten via een rondsel en een aanvullende vertanding op hetkroonwiel 6 worden aangedreven.

Claims (6)

1. Tandwielkast voor een continu variabele overbrenging,waarbij een, door een kast (1) ondersteunde, vanaf eenhoofdaandrijfas aangedreven ingaande as (2) en een aange¬dreven uitgaande as (5) elk direct of indirect zijn gekop¬peld met tenminste één tandwiel (6,9), terwijl ten minsteéén verder tandwiel (12) aanwezig is dat met één of meerder genoemde tandwielen (6,9) in aangrijping is en met eenvariabel toerental kan worden aangedreven, met het kenmerk,dat het direct of indirect met de ingaande (2) dan wel metde uitgaande as (5) gekoppelde tandwiel wordt gevormd dooreen kroonwiel (6) dat samenwerkt met ten minste één rondsel(9) waarvan de draaiingsas haaks op die van het kroonwiel(6) staat en dat is aangebracht aan een rondseldrager (10)die is gekoppeld met de andere (2,5) van de beide genoemdeassen en welk rondsel (9) samenwerkt met een kroonwiel (12)dat met een variabel toerental kan worden aangedreven.

2. Tandwielkast volgens conclusie 1, met het kenmerk, dattenminste één der kroonwielen (6,12) is voorzien van eenaanvullende vertanding (8,13), die samen kan werken met eensecundair rondsel (14,18).

3. Tandwielkast volgens conclusie 2, met het kenmerk, datde aanvullende vertanding (8,13) is aangebracht op de bui¬tenomtrek van het kroonwiel (6,12) zodanig dat de hartlijn(24) van het secundaire rondsel in hoofdzaak evenwijdigloopt aan de hartlijn (25) van de kroonwielen (6,12).

4. Tandwielkast volgens conclusie 1 of 2, met het ken¬merk, dat de aanvullende vertanding is verkregen doordatten minste één der kroonwielen (6,12) dubbel is uitgevoerd,dat wil zeggen op beide radiale vlakken is voorzien van eenvertanding (7,8;11,13), zodat de niet met het rondsel (9)samenwerkende vertanding kan samenwerken met een secundairrondsel (14,18) waarvan de hartlijn (24) in hoofdzaak haaksop de hartlijn (25) van de kroonwielen (6,12) loopt.

5. Tandwielkast volgens een der voorgaande conclusies,met het kenmerk, dat het kroonwiel (12), dat met variabeltoerental kan worden aangedreven, in aangrijping is met eensecundair rondsel (18) waarvan de aandrijving plaats vindtdoor een in toerental regelbare hydromotor (17), een elek¬tromotor of dergelijke.

6. Tandwielkast volgens conclusie 5, met het kenmerk, datde energie voor het aandrijven van het secundaire rondsel(18), dat in aangrijping is met het kroonwiel (12) waarvanhet toerental moet kunnen worden gevarieerd, wordt verkre¬gen doordat ook het andere kroonwiel (6) in aangrijping ismet een secundair rondsel (14) dat dient voor het aandrij¬ven van een hydropomp (15), een generator of dergelijke.