SE466713B - Kuggvaexel - Google Patents

Description

466 713 2 Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma en kugg- växel av ifrågavarande slag med en glappfri kuggtransmis- sion.

Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en kuggväxel av ifrågavarande slag vid vilken kuggflankspelet kan justeras. Ännu ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en kugg- växel av ifrågavarande slag med temperaturoberoende kugg- ingrepp.

Andra syften med uppfinningen är att åstadkomma en kugg- växel med hög utväxlingsgrad, hög verkningsgrad och med ett fåtal ingående delar.

Dessa och andra syften med uppfinningen har uppnåtts genom att denna har erhållit de i efterföljande patentkrav angivna kännetecknen.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande under hänvis- ning till bifogade ritningar, på vilka en utföringsform visas i exemplifierande syfte. Denna är endast avsedd att illustrera uppfinningen, vilken kan modifieras inom ramen för patentkraven. 466 715 På ritningarna visar Fig. 1 en sektion längs linjen I-I i Fig. 2 genom en utföringsform av en kuggväxel enligt upp- finningen.

Fig. 2 visar en sektion längs linjen II-II i Fig. 1.

Den i Fig. 1 och 2 visade kuggväxeln innefattar två samverk- ande kugghjul 10, 11. Kugghjulets 11 axel 12 beskriver en vinkek3¿'med kugghjulets 10 axel 14. Kugghjulets 10 är me- delst ett lager 16 roterbart lagrat på en axel 15, vars cen- trumaxel sammanfaller med kugghjulets 10 axel.

Kugghjulet 11, nedan benämnt pendelkugghjulet, är på nedan närmare angivet sätt rotationslåst i förhållande till växelhuset 40. Kugghjulet 11 är vidare över lager 19, 20 monterat på en snedställd yta på axeln 15, vilken yta bildar ovannämnda vinkelc%fmed axeln 14. Det för uppfinningen utmärkande särdraget är att kugghjulen 10, 11 är lagrade på den för dessa gemensamma axeln 15.

Axeln 15 är utbildad med ett centrumhål anordnat att upptaga en drivaxel 28 från en motor 29. Drivaxeln 28 är därvid o- vridbart men axiellt förskjutbart anordnad i nämnda centrum- hål. För åstadkommande av den ovridbara förbindningen kan 466 715 *f drivaxeln 28, såsom visas i Fig. 2, vara rund med avplanade ytor avsedda att samverka med motsvarande plana ytor i cen- trumhålet. Självfallet kan drivaxeln 28 utbildas på annat sätt för nedbringning av axeln 15, exempelvis utbildas som en kilaxel eller bomaxel.

Kugghjulet ll är axialfixerat och rotationslåst medelst en pendelupphängning innefattande en gimbalring 35. Gimbal- ringen 35 är vridbar kring två diametralt motsatt anordnade och i växelhuset 40 fastsatta lagertappar 36, 37. Vinkelrätt mot lagertapparna 36, 37 är två andra lagertappar 38, 39 fastsatta i gimbalringen 35. Dessa båda diametralt motsatt anordnade lagertappar 38, 39 uppbär svängbart kugghjulet ll.

Följaktligen är hela pendelupphängningen axialfixerad och rotationslåst.

Kugghjulen 10, ll är koniska, varvid pendelkugghjulet ll är av konkav utformning och kugghjulet 10 av konvex utformning.

De båda koniska kugghjulens konspetsar sammanfaller i en punkt O, vilken också är centrum för pendelkugghjulets ll gimbalupphängning, d v s gimbalupphängningens lagercentrum sammanfaller i punkten O. Vidare skär den vinkelställda pendelaxeln 12 den utgående axelns 14 och drivaxelns 28 sammanfallande centrumlinjer likaså i punkten 0. 466 713 Vid rotation av drivaxeln 28 förskjuts kugghjulets 11 kontakt med kugghjulet 10 successivt runt respektive kugg- krans, då kugghjulets 11 axel 12 utför en konisk pendel- rörelse (nutation), d v s en kringroterande ingreppsvåg genereras mellan kugghjulen 10, ll. Om kugghjulen 10, 11 har olika kuggantal kommer därvid det ena kugghjulet att rotera i förhållande till det andra med en lägre rotationshastighet än drivaxelns 28 rotationshastighet. Den lägre rotations- hastigheten tas vid det visade utföringsexemplet ut på kugg- hjulets 10 axel 14. Om kugghjulet 10 utbildas rotationslåst kan den lägre rotationshastigheten i stället uttagas på ele- mentet 40, som därvid utbildas som en roterbar drivanord- ning.

Pendelaxel- eller nutationsväxlar arbetar efter en mycket enkel grundprincip och har vanligen endast två kugghjul ingående i transmissionen. Dubbelsidiga nutationskugghjul förekommer dock men sådana medför relativt svåra komplika- tioner. De båda i växeln ingående kugghjulen har positiva, d v s utvändiga, gängflanker och kan därför likställas med normala cylindríska kuggväxlar. Detta ger hög verkningsgrad i kuggöverföringen och är överlägset t ex in- och utvändiga kuggingrepp i planetväxlar av olika utföranden, vilka har sämre avrullningsförhållanden. 466 713 Vid den ovan beskrivna utföringsformen av en kuggväxel enligt uppfinningen drivs axeln 15 av motorn 29, vilken exempelvis kan vara en stegmotor. Endast axeln 15 och lagrens 16, 19, 20 innerringar roterar med växelns ingångshastighet, vilket ger små massrotationer. Detta är viktigt i synnerhet vid stegmotordrivningar med ständiga start-stop-rörelser. Eftersom pendelkugghjulet ll är rotationslåst i växelhuset 40 genom gimbalupphängningen 35, 36, 37, 38, 39 tvingas det utgående kugghjuler 10 att rotera med differensen mellan kugghjulens 10, 11 kuggantal för varje “vågvarv" (motorvarv). Utväxlingen U blir 210 U: Z11 “ Zio där Zlo är kuggantal på det utgående kugghjulet 10 och Z11 är kuggantal på det ingående kugghjulet 11.

Eftersom pendelkugghjulet ll har fler kuggar än det utgå- ende kugghjulet 10 blir utgående rotationsriktning motsatt ingående rotationsriktning, d v s växeln blir en s k minus- växel.

Det är möjligt att med samma normväxelhus utbilda den i Fig. 1 och 2 visade växelkonstruktionen med utväxlingar enligt 466 713 nedanstående tabell: | Kuggmodul Z11 Zlø Utväxling | | 1 52 50 25=1 | | 0,8 62 60 30=1 | | 0,6 sz so 40=1 | | 1 51 50 50=1 | | 0,s 61 eo e0=1 | | 0,6 81 80 s0=1 | | 0,5 101 100 100 1 | | 0,4 121 120 120 1 | Vid förut kända pendelkuggväxlar har det kringroterande kuggingreppet och dess kraftupptagning inneburit en stor teknisk svårighet. Tack vare den enligt uppfinningen för kugghjulen 10, ll gemensamma axeln l5 har det blivit möjligt att kontrollera kraftförloppet. Eftersom den ingående driv- axeln 28 är axiellt förskjutbar i axelns 15 borrning, blir gimbalupphängningen axiellt avlastad från drivsidan.

Axeln 15 möjliggör också en avlastning av gimbalupphängning- en från utgående axialkrafter, varför gimbalupphängingens 466 713 enda funktion blir att rotationsfixera och axialfixera kugg- transmissionen och därigenom överföra utgående drivmoment.

Vid den illustrerade utföringsformen är kugghjulet 10 ut- bildat med ett flertal bottenhål 32, vilka upptar drivtappar 31 som är fastsatta i den utgående axeln 30 för medbringning av utgående drivmoment. I bottenhålen 32 kan bussningar 41, exempelvis 0-ringar, anordnas. Dessas hårdhet och/eller in- passningsmått väljas därvid lämpligen med hänsyn till önskad styvhet i överföringen. För att styra kugghjulen 10, 11, d v s för att ta upp deras egenvikt, är kugghjulet 10 och den utgående drivaxeln 30 utbildade med samverkande styrytor 33, 34. Drivaxeln 30 är följaktligen axiellt rörlig relativt kugghjulet 10, varför konstruktionen är axiellt avlastad även från utgångssidan. Axeln 30 utbildas med egna lagringar av lämplig utformning.

Eventuellt kan bottenhålen 32 vara gas- eller vätskefyllda om dämpning önskas eller förses med ventilationshål för und- vikande av pumpeffekter genom växelns kringroterande kugg- ingrepp.

Ett annat utmärkande särdrag för kuggväxeln enligt förelig- gande uppfinning är att den innefattar medel för justering av kuggflankspelet hos de samverkande kugghjulen 10, ll eller förspänning av kuggingreppet hos dessa kugghjul. Dessa 466 713 medel utgöres vid det visade utförandet av shims eller pass- brickor 13, vilka är anordnade mellan rullningslagrets 16 innerring 17 och en skuldra 27 på axeln 15. Innerringen 17 låses på axeln 15 medelst en ringmutter 24. Lagrets 16 ytterring 18 låses i kugghjulet 10 medelst en ringmutter 23.

De kugghjulet 11 uppbärande lagrens 19, 20 innerringar 22 låses mot skuldran 27 medelst en på axeln 15 gängad ring- mutter 26. Lagrens 19, 20 ytterringar 21 fasthâlles i kugg- hjulet 10 medelst en i detta inskruvad ringmutter 25.

Ytterligare ett utmärkande särdrag för kuggväxeln enligt föreliggande uppfinning är att ett temperaturoberoende kugg- ingrepp kan åstadkommas. Som framgår av Fig. 1 kommer en temperaturökning hos axeln 15 att medföra en ökning av spelet vid kuggingreppet mellan kugghjulen 10, 11. En temperaturökning hos kugghjulen 10, ll, däremot, kommer att medföra en minskning av nämnda spel. Genom lämplig utformning av axeln 15 och kugghjulen 10, 11 kan nämnda ökning kompenseras medelst nämnda minskning, varigenom spelet eller greppet i kuggingreppet kan bibehållas i huvudsak oförändrat oberoende av temperaturen hos axeln 15 och kugghjulen 10, 11. På motsvarande sätt kommer en temperaturminskning hos axeln 15 och kugghjulen 10, 11 att medföra en minskning respektive ökning av spelet vid kuggingreppet mellan kugghjulen 10, 11. /o 466 713 I syfte att minska uppträdande massvängningskrafter kan pen- delkugghjulet 10 utföras i plastmaterial, varvid en stålhyl- sa 42 lämpligen inpressas i kugghjulet för lagring av lagren 19, 20.

I stället för att utbildas med ett centrumhål kan axeln 15 förses med en tappförlängning, vilken på lämpligt sätt bringas i momentöverförande ingrepp med motorn 29.

Eftersom en enligt uppfinningen utbildad kuggväxel kan göras helt glappfri genom förspänning av kuggingreppet kan växeln med fördel användas inom områden såsom mätteknik, styrtek- nik, robotteknik, vapenteknik och ställdon. Genom sin enkelhet är en sådan kuggväxel prisbillig, varför den även kan vara användbar i andra mindre krävande applikationer.

Tack vare att en kuggväxel enligt uppfinningen är axiellt avlastad kan inga på växelns ingångs- och utgångssida upp- trädande axialkrafter ge upphov till störningar i kugg- växelns kraftöverföring. Vidare blir kuggingreppet oberoende av temperaturvariationer hos de i kuggväxeln ingående delar- nä..

Claims (10)

1/ 466 713 PATENTKRAV

1. Kuggväxel innefattande ett första (10) och ett andra (ll) samverkande kugghjul, varvid det andra kugghjulet (11) är så anordnat att dess axel (12) beskriver en vinkel (oz) med det första hjulets (10) axel (14) och under drift utför en konisk pendelrörelse och varvid endera av det första (10) och andra (11) kugghjulet är roterbart och det andra av nämnda båda kugghjul är rotationslåst, varigenom under drift en kringroterande ingreppsvåg genereras mellan det första (10) och det andra (11) kugghjulet, varvid företrädesvis det andra kugghjulet (ll) bildar kuggväxelns ingående kugghjul, k ä n n e t e c k n a d a v att det första (10) och det andra (11) kugghjulet är lagrade på en gemensam axel (15), varvid lagringarna är anordnade radiellt utvändigt om den gemensamma axeln (15) mellan denna och nämnda kugghjul (10, 11).

2. Kuggväxel enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att kuggväxeln innefattar medel (13) för justering av kugg- flankspelet hos de samverkande kugghjulen (10, 11) eller förspänning av kuggingreppet hos nämnda kugghjul.

3. Kuggväxel enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att det första kugghjulet (10) är lagrat på den gemensamma axeln (15) medelst ett första rullningslager (16), och att nämnda medel innefattar ett mellan det första rullnings- ll 466 715 lagrets (16) innerring (17) och en skuldra (27) på den ge- mensamma axeln (15) anordnat shims (13) eller passbricka.

4. Kuggväxel enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att det första rullningslagrets (16) innerring (17) låses mot nämnda skuldra (27) medelst ett första låsdon (24), såsom en ringmutter.

5. Kuggväxel enligt krav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d a v att det andra kugghjulet (ll) är lagrat på den gemensamma axeln (15) medelst åtminstone ett andra rullningslager (20), vars innerring (22) direkt eller indirekt låses mot skuldran (27) på den gemensamma axeln (15) medelst ett andra låsdon (26), såsom en ringmutter. =

6. Kuggväxel enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att en drivaxel (28) från en motor (29) är ovridbart men axiellt förskjutbart förbunden med den gemensamma axeln (15) vid dennes det andra kugghjulet (ll) uppbärande sida.

7. Kuggväxel enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att den gemensamma axeln (15) är utbildad med ett centrumhål för upptagande av drivaxeln (28), varvid medel, såsom avpla- nade ytor, kilar eller bommar, är anordnade i centrumhålet för medbringning av den gemensamma axeln (15). /s 466 713

8. Kuggväxel enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att det första kugghjulet (10) är ovridbart men axiellt förskjutbart förbundet med kuggväxelns utgående axel (30).

9. Kuggväxel enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d a v att endera av den utgående axeln (30) och det första kugg- hjulet (10) är utbildade med drivtappar (31) anordnade att upptagas i i borrningar (32) i den andra av den utgående axeln (30) och det första kugghjulet (10) och att den utgå- ende axeln (30) och det första kugghjulet (10) är utbildade med samverkande invändiga (33) respektive utvändiga (34) styrytor.

10. Kuggväxel enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att det andra kugghjulet (ll) på i och för sig känt sätt är axialfixerat och rotationslåst medelst en pendelupphängning innefattande en det andra kugghjulet (ll) omgivande gímbal- ring (35), vilken är vridbar kring första och andra diame- tralt anordnade och i växelhuset (40) fastsatta lagertappar (36, 37), varvid gímbalringen (35) är utbildad med tredje och fjärde vinkelrätt mot de första och andra lagertapparna (36, 37) anordnade lagertappar (38, 39) anordnade att sväng- bart uppbära det andra kugghjulet (11).