DE1273291B

DE1273291B - Controllable step gear

Info

Publication number: DE1273291B
Application number: DE1964Z0010945
Authority: DE
Inventors: Dr Konrad Zuse
Original assignee: Zuse KG
Current assignee: Zuse KG
Priority date: 1964-06-29
Filing date: 1964-06-29
Publication date: 1968-07-18

Description

Steuerbares Stufengetriebe Die Erfindung betrifft ein steuerbares Stufengetriebe, insbesondere Dualstufengetriebe für programmgesteuerte Zeichentische, bei dem die Abtriebsdrehbewegung des Gesamtgetriebes durch Addition der Abtriebsdrehbewegungen von einzelnen wahlweise zuschaltbaren Stufen mittels mehrerer Addiergetriebe in Hintereinanderschaltung gebildet wird. Dabei ist wenigstens eine von der Antriebswelle des Gesamtgetriebes angetriebene Antriebseinheit vorgesehen, die zwei phasenverschobene periodische Schwingbewegungen ausführende zentrale, sternförmig von den Stufen umgebene Abtriebe aufweist, an die pro Stufe des Gesamtgetriebes zwei wechselweise wirksame Kupplungseinheiten anschließbar sind. Außerdem sind dabei die Abtriebe der Antriebseinheit oder die Antriebswelle mittelbar mit dem Abtrieb jeder Kupplungseinheit über formschlüssig greifende Kupplungsglieder phasengerecht anschließbar und abschaltbar.Controllable multi-step transmission The invention relates to a controllable Multi-step transmission, in particular dual-step transmission for program-controlled drawing tables, in which the output rotary movement of the entire gear unit by adding the output rotary movements of individual, optionally switchable stages by means of several adding gears in Series connection is formed. There is at least one of the drive shaft of the overall transmission-driven drive unit provided, the two phase-shifted Central, star-shaped, surrounded by the steps, performing periodic oscillating movements Has outputs, to which two alternately effective per stage of the overall transmission Coupling units are connectable. In addition, the drives of the drive unit are included or the drive shaft indirectly with the output of each coupling unit via a form fit Gripping coupling elements can be connected and disconnected in the correct phase.

Ein Getriebe der obengenannten Gattung wurde bereits vorgeschlagen. Das Zu- bzw. Abschalten der einzelnen Getriebestufen erfolgt hier durch Kupplungseinheiten, welche aus einem Überlagerungsgetriebe bestehen und zwei formschlüssig greifenden schaltbaren Kupplungen, die zu beiden Seiten des Überlagerungsgetriebes angeordnet und geeignet sind, die beiden phasenverschobenen Schwingbewegungen in das überlagerungsgetriebe einzuspeisen. Die resultierende Bewegung des überlagerungsgetriebes .teilt sich der einen Welle mit, welche in den einzelnen Stufen als zentrale Welle nach außen geführt ist und dort in ein Addiergetriebe mündet, welches jeweils die bestehende oder nicht bestehende Drehbewegung der entsprechenden Stufe auf den Ausgang des Gesamtgetriebes überträgt. Im konstruktiven Aufbau ergibt sich dadurch der Nachteil, daß an der einen Stirnseite des Gesamtgetriebes ein Kranz von Addiergetrieben angeordnet ist. Dadurch wird es erforderlich, die beiderseits des Überlagerungsgetriebes der einzelnen Getriebestufen angeordneten, formschlüssig greifenden Kupplungen von der jeweils anderen Stirnseite, des Getriebes her zu betätigen. Es kommt hinzu, daß die Anordnung der Addiergetriebe in radialem Abstand von der zentralen Längsachse des Getriebes dazu führt, daß je nach Anzahl der angetriebenen Einzelstufen unterschiedliche Drehmomente auf das Gehäuse bzw. den Rahmen des Gesamtgetriebes übertragen werden, welche zu Verwindungen führen können und daher einen sehr massiven Aufbau erfordern.A transmission of the type mentioned above has already been proposed. The individual gear stages are switched on and off here by coupling units, which consist of a superposition gear and two positively engaging switchable clutches, which are arranged on both sides of the superposition gear and are suitable, the two phase-shifted oscillating movements in the superposition gear to feed. The resulting movement of the superposition gear is divided the one wave with which in the individual stages as a central wave to the outside is performed and there opens into an adding gear, each of which is the existing or nonexistent rotary movement of the corresponding step on the output of the Overall transmission transmits. In terms of construction, this has the disadvantage that a ring of adding gears is arranged on one end face of the overall transmission is. This makes it necessary, on both sides of the superposition gear individual gear stages arranged, positively engaging clutches from the the other end of the gearbox. There is also that the arrangement of the adding gears at a radial distance from the central longitudinal axis of the transmission leads to different levels depending on the number of individual stages being driven Torques are transmitted to the housing or the frame of the entire gear unit, which can lead to twisting and therefore require a very massive structure.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein steuerbares Stufengetriebe dieser Art derart aufzubauen, daß eine möglichst einfache und raumgedrängte Bauform erreicht wird. Zugleich sollen die empfindlichen, gelegentlicher Wartung bedürftigen Teile, insbesondere die Kupplungen und Schalteinrichtungen, gut zugänglich sein. Schließlich ist das steuerbare Stufengetriebe derart auszugestalten, daß als steuerbare Kupplungseinheiten Leichtbaukupplungen verwendet werden können.The present invention is based on the object of a controllable To build step transmissions of this type in such a way that a simple and compact as possible Design is achieved. At the same time, the sensitive, occasional maintenance parts in need, in particular the clutches and switching devices, are easily accessible be. Finally, the controllable multi-step transmission is to be designed in such a way that as controllable coupling units lightweight couplings can be used.

Diese Aufgaben löst die Erfindung dadurch, daß die Addiergetriebe koaxial zur Abtriebswelle und zentral innerhalb des Gesamtgetriebes angeordnet sind und daß jedes dieser Addiergetriebe mit dem Überlagerungsgetriebe einer der Stufen verbunden ist.The invention achieves these objects in that the adding gear are arranged coaxially to the output shaft and centrally within the overall transmission and that each of these adding gears with the superposition gearing of one of the stages connected is.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die formschlüssig greifenden schaltbaren Kupplungen der einzelnen Getriebestufe jeweils an den Stirnseiten des Gesamtgetriebes angeordnet und dort mit entsprechenden, ihnen unmittelbar zugeordneten Schaltmitteln verbunden werden können, so daß die Verwendung langer Übertragungsgestänge und damit ein komplizierter Gesamtaufbau vermieden werden kann. Der im Inneren des Getriebes zur Verfügung stehende Raum wurde. durch die koaxiale und zentrale Anordnung der Addiergetriebe der einzelnen Stufen ausgenutzt, wodurch sich ein zentraler Abtrieb des Gesamtgetriebes ergibt und wodurch zudem störende Verwindungsmomente vermieden werden können, welche den Rahmen beanspruchen würden.The invention has the advantage that the positively engaging switchable Couplings of the individual gear stages on the front sides of the overall gear arranged and there with corresponding switching means directly assigned to them can be connected so that the use of long transmission rods and thus a complicated overall structure can be avoided. The one inside the gearbox available space was. due to the coaxial and central arrangement of the Adding gear of the individual stages is used, creating a central output of the entire transmission and thereby also avoided disruptive torsional moments which would claim the frame.

Die Erfindung wird an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen schematischen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäß aufgebautes steuerbares Stufengetriebe und F i g. 2 einen schematischen Querschnitt hierzu. Den Ausgang des gesamten steuerbaren Stufengetriebes bildet die zentral angeordnete Welle 10: An den beiden Stirnseiten des Stufengetriebes sitzen lose drehbar auf dieser zentralen Welle 10 Stirnräder 12 und 14, welche die Ausgänge der Antriebseinheit des gesamten Stufengetriebes darstellen. Das Stufengetriebe, wird angetrieben von der im Abstand zu der zentralen Welle 10 angeordneten Antriebswelle 16, welche drehfest zwei Mitnehmerscheiben 18 trägt. Diese Mitnehmerscheiben 18 sind mit axial verlaufenden, mit radialem Abstand von der Welle 16 angeordneten Mitnehmerbolzen 20 versehen, welchen gesondert für jede Mitnehmerscheibe 18 jeweils eine lose drehbar auf der zentralen Welle 10 sitzende Kurvennutscheibe 22 zugeordnet ist. Die Kurvennutscheiben 22 weisen nach Art eines Malteserkreuzes radial verlaufende Schlitze 24 auf, mit welchen die Mitnehmerbolzen 20 derart zusammenwirken, daß den Kurvennutscheiben 22 eine periodisch zwischen dem Stillstand und einem Geschwindigkeitsmaximum wechselnde Drehbewegung mitgeteilt wird. Jedes Stirnrad 12 bzw. 14 ist mit je einer Kurvennutscheibe 22 drehfest verbunden und zwar derart, daß die Winkelstellungen der den beiden Stirnrädern 12 bzw. 14 zugeordneten Kurvennutscheiben um eine halbe Phase phasenverschoben sind. Es befindet sich also das Stirnrad 12 im Stillstand, während das Stirnrad 14 gerade sein Geschwindigkeitsmaximum durchläuft und umgekehrt.The invention is based on the embodiment shown in the drawings described. It shows F i g. 1 shows a schematic axial section through an inventive constructed controllable multi-step transmission and F i g. 2 shows a schematic cross section For this. The output of the entire controllable multi-step transmission forms the centrally arranged shaft 10: on the two end faces of the multi-step transmission sit loosely rotatable on this central shaft 10 spur gears 12 and 14, which the Represent the outputs of the drive unit of the entire multi-step transmission. The multi-step transmission, is driven by the drive shaft arranged at a distance from the central shaft 10 16, which carries two driver disks 18 in a rotationally fixed manner. These drive plates 18 are arranged with axially extending, at a radial distance from the shaft 16 Driver pin 20 provided, which is separate for each driver disk 18, respectively a cam groove disk 22 seated loosely rotatably on the central shaft 10 is assigned is. The cam groove disks 22 have radially extending in the manner of a Maltese cross Slots 24 with which the driving pins 20 cooperate in such a way that the Cam groove disks 22 periodically between standstill and a maximum speed alternating rotational movement is communicated. Each spur gear 12 or 14 is each with one Cam groove disk 22 rotatably connected in such a way that the angular positions of the cam groove disks assigned to the two spur gears 12 and 14 by half Phase are out of phase. The spur gear 12 is at a standstill, while the spur gear 14 is just passing through its maximum speed and vice versa.

Die zentrale Welle 10 wie auch die Antriebswelle 16 sind in einem ortsfesten Rahmen 26 des Stufengetriebes gelagert. Im gleichen radialen Abstand wie ihn die. Antriebswelle 16 von der zentralen Welle 10 aufweist, sind in dem ortsfesten Rahmen 26 die einzelnen Getriebestufen 28, 30, 32 und 34 angeordnet. Diese Getriebestufen, von welchen in F i g. 1 die Stufen 30 und 34 dargestellt sind, weisen je ein Differentialgetriebe auf, dessen Zentralräder 36 und 38 bzw. 40 und 42 mit Umlaufrädern 44 bzw. 46 zusammenwirken, welche in lose drehbaren Umlaufräderträgern 48 bzw. 50 gelagert sind. Die Zentralräder 36 und 40 stehen über Wellen 52 bzw. 54 und Kupplungseinheiten 56 bzw. 58 sowie Stirnräder 60 bzw. 62 mit dem an der einen Stirnseite des Stufengetriebes angeordneten periodisch angetriebenen, zentralen Stirnrad 14 in Verbindung. In gleicher Weise sind die, Zentralräder 38 bzw. 42 über Wellen 64 bzw. 66, Kupplungseinheiten 68 bzw. 70 und Stirnräder 72 bzw. 74 mit dem phasenverschoben angetriebenen, zentral angeordneten Stirnrad 12 an der anderen Stirnseite des Stufengetriebes verbunden.The central shaft 10 as well as the drive shaft 16 are mounted in a stationary frame 26 of the multi-step transmission. At the same radial distance as him. Has drive shaft 16 from the central shaft 10, the individual gear stages 28, 30, 32 and 34 are arranged in the stationary frame 26. These gear stages, of which in FIG. 1, the stages 30 and 34 are shown each have a differential gear, the central gears 36 and 38 or 40 and 42 of which cooperate with planetary gears 44 and 46, which are mounted in loosely rotatable planetary gear carriers 48 and 50, respectively. The central gears 36 and 40 are connected via shafts 52 and 54 and coupling units 56 and 58 as well as spur gears 60 and 62 with the periodically driven, central spur gear 14 arranged on the one end face of the multi-step transmission. In the same way, the central gears 38 and 42 are connected via shafts 64 and 66, coupling units 68 and 70 and spur gears 72 and 74, respectively, to the phase-shifted, centrally arranged spur gear 12 on the other face of the multi-step transmission.

Die Kupplungseinheiten 56, 58, 68, 70 weisen axial verschiebbare, formschlüssig greifende Kupplungsglieder 76, 78, 80 bzw. 82 auf, deren genauer Aufbau nunmehr an Hand des Kupplungsgliedes 76 der Kupplungseinheit 56 näher erläutert wird.The coupling units 56, 58, 68, 70 have axially displaceable, positively engaging coupling members 76, 78, 80 and 82 , the exact structure of which will now be explained in more detail with reference to the coupling member 76 of the coupling unit 56.

Das Kupplungsglied 76 greift mit radial verlaufenden Vorsprüngen 84 in axial verlaufende Schlitze der Welle 52 derart ein, daß es während seines ganzen axialen Verschiebebereiches stets drehfest mit dieser Welle 52 im Eingriff bleibt. In ähnlicher Weise greifen radiale Vorsprünge 86 in axial vorspringende Klauen 88 ein, welche drehfest mit dem Stirnrad 60 verbunden sind. Die Klauen 88 erstrecken sich in axialer Richtung jedoch nur so weit, daß die radialen Vorsprünge 86 des Kupplungsgliedes 76 nur bei seiner einen Grenzstellung mit diesen Klauen 88 in Eingriff kommen. Wird das Kupplungsglied 76 durch Betätigung eines Schaltmagneten 90 in seine andere Grenzstellung bewegt, so kommen die radialen Vorsprünge 86 außer Eingriff mit den Klauen 88 und in Eingriff mit ortsfest am Rahmen 26 des Stufengetriebes angeordneten Klauen 92. Die Kupplungseinheit 56 bietet somit die Möglichkeit, das Zentralrad 36 entweder an der periodischen Drehbewegung des Stirnrades 14 teilnehmen zu lassen, oder aber dieses Zentralrad 36 gegen jegliche Drehbewegung gesichert festzulegen. Wie deutlich aus F i g. 1 ersichtlich ist, besteht die gleiche Möglichkeit mit Hilfe der Kupplungseinheiten 58, 68 und 70 auch für die anderen Zentralräder 38, 40 und 42. The coupling member 76 engages with radially extending projections 84 in axially extending slots of the shaft 52 in such a way that it always remains non-rotatably in engagement with this shaft 52 during its entire axial displacement range. In a similar way, radial projections 86 engage in axially projecting claws 88 which are connected to the spur gear 60 in a rotationally fixed manner. However, the claws 88 only extend so far in the axial direction that the radial projections 86 of the coupling member 76 only come into engagement with these claws 88 in its one limit position. If the coupling member 76 is moved into its other limit position by actuating a solenoid 90, the radial projections 86 come out of engagement with the claws 88 and engage with claws 92 fixedly arranged on the frame 26 of the multi-step transmission Central wheel 36 either to take part in the periodic rotational movement of the spur wheel 14, or to fix this central wheel 36 secured against any rotational movement. As is clear from FIG. 1, there is the same possibility with the aid of the coupling units 58, 68 and 70 for the other central gears 38, 40 and 42.

Radial außerhalb der Umlaufräder 44 bzw. 46 sind die Umlaufräderträger 48 bzw. 50 mit Zahnkränzen 94 bzw. 96 versehen. Diese Zahnkränze dienen als Abtrieb der jeder Getriebestufe zugeordneten Differentialgetriebe. Sie stehen in ständigem Eingriff mit dem jeweiligen Eingangszahnrad eines jeweils eder Getriebestufe zugeordneten Addiergetriebes. Den' Getriebestufen 30 bzw. 34 sind beispielsweise die Addiergetriebe 104 bzw. 108 zugeordnet, während den in F i g. 1 nicht sichtbaren Getriebestufen 28 und 32 die Addiergetriebe 102 bzw. 106 zugeordnet sind. Alle, diese Addiergetriebe sind konzentrisch zueinander und zu der zentralen Welle 10 angeordnet und derart in Reihe geschaltet, daß sich die Ausgangsdrehbewegungen der einzelnen Getriebestufen in der Kette der Addiergetriebe 102 bis 108 einander überlagern, so daß an dem mit der zentralen Welle 10 drehfest verbundenen Ausgang des letzten Addiergetriebes 108 die Summe aller Drehbewegungen der einzelnen Getriebestufen abgegriffen werden kann.Radially outside of the planetary gears 44 and 46, the planetary gear carriers 48 and 50 are provided with toothed rings 94 and 96, respectively. These ring gears serve as the output of the differential gear assigned to each gear stage. They are in constant engagement with the respective input gear of an adder gear assigned to each gear stage. For example, the addition gears 104 and 108 are assigned to the gear stages 30 and 34, respectively, while the in FIG. 1 not visible gear stages 28 and 32 are assigned to adding gear 102 and 106, respectively. All these adding gears are arranged concentrically to one another and to the central shaft 10 and connected in series in such a way that the output rotary movements of the individual gear stages in the chain of adding gears 102 to 108 superimpose one another, so that at the output connected to the central shaft 10 in a rotationally fixed manner of the last adding gear 108, the sum of all rotary movements of the individual gear stages can be tapped.

Die einzelnen Addiergetriebe 102 bis 108 sind als Differentialgetriebe ausgebildet, welche jeweils zwei Zentralräder und auf einem Umlaufräderträger gelagerte Umlaufräder aufweisen. Dabei steht eines der Zentralräder jeweils mit dem Abtrieb der diesem Addiergetriebe zugeordneten Getriebestufe in Triebverbindung, während das andere Zentralrad mit dem Ausgang des vorhergehenden Addiergetriebes, nämlich mit dessen Umlaufräderträger drehfest verbunden ist. Bei dem der ersten Getriebestufe 28 zugeordneten Addiergetriebe 102 steht dieses Zentralrad allerdings fest mit dem Rahmen 26 des Stufengetriebes in Verbindung und ist nicht drehbar.The individual adding gears 102 to 108 are differential gears formed, each of which has two central gears and is mounted on an epicyclic gear carrier Have rotating gears. One of the central gears stands with the output the gear stage assigned to this adding gear in drive connection, while the other central wheel with the output of the preceding adding gear, namely is rotatably connected with the rotating gear carrier. In the case of the first gear stage 28 assigned adding gear 102, this central wheel is fixed to the Frame 26 of the multi-step transmission in connection and is not rotatable.

Der der Kupplungseinheit 56 zugeordnete Schaltmagnet 90, wie auch die den übrigen Kupplungseinheiten 58, 68 und 70 zugeordneten Schaltmagneten 110, 112 und 114 sind derart von einer nicht näher dargestellten Steuereinheit abhängig, daß eine Schaltung der Kupplungseinheiten jeweils nur phasengerecht erfolgen kann, d. h. dann, wenn sich die zugeordneten Stirnräder 60, 62, 72 bzw. 74 im Stillstand befinden.The switching magnet 90 assigned to the clutch unit 56, as well the shift solenoids 110 assigned to the remaining clutch units 58, 68 and 70, 112 and 114 are so dependent on a control unit not shown in detail, that the coupling units can only be switched in phase, d. H. when the associated spur gears 60, 62, 72 and 74 are at a standstill are located.

Ergibt sich schon durch den sternförmigen Gesamtaufbau des Getriebes eine äußerst raumgedrängte Bauart, so wird durch die besondere Anordnung des Abtriebes an den Differentialgetrieben der einzelnen Getriebestufen, nämlich dadurch, daß dieser Abtrieb außerhalb der Umlaufräder angeordnet ist, die Möglichkeit geschaffen, die den Antrieb der einzelnen Zentralräder dieser Differentialgetriebe steuernden Kupplungseinheiten als Leichtbaukupplungen an den beiden Stirnseiten des Stufengetriebes anzuordnen, so daß diese Kupplungen wie auch die zugehörigen Schaltmagnete leicht erreichbar und auswechselbar sind. Insgesamt ergibt sich somit nicht nur ein gedrängter und damit neue Einsatzmöglichkeiten schaffender Aufbau des Stufengetriebes, sondern auch ein Aufbau, der die größtmögliche Betriebssicherheit bietet.This already results from the star-shaped overall structure of the gearbox an extremely compact design, due to the special arrangement of the output on the differential gears of the individual gear stages, namely in that this output is arranged outside of the planetary gears, creating the possibility of which control the drive of the individual central gears of these differential gears Coupling units as lightweight couplings on the two front sides of the multi-step transmission to be arranged so that these clutches as well as the associated solenoids easily are accessible and interchangeable. Overall, the result is not just a crowded one and thus creating new possible uses of the multi-step transmission, but rather also a structure that offers the greatest possible operational safety.

Claims

Claim: Controllable multi-step transmission, in particular dual-step transmission for program-controlled drawing tables, in which the output rotary movement of the overall transmission is formed by adding the output rotary movements of individual, optionally switchable stages by means of several adding gears in series, with at least one drive unit driven by the drive shaft of the overall transmission being provided, the two phase-shifted has central output drives that perform periodic oscillating movements and are surrounded by the steps in a star shape, to which two alternately effective coupling units can be connected per step of the overall transmission and the outputs of the drive unit or the drive shaft can be connected and disconnected indirectly with the output of each coupling unit via positively engaging coupling elements, as characterized by this that the adding gears (102, 104, 106, 108) coaxially to the output shaft (10) and centrally within the Overall gear are arranged and that each of these adding gear with the superposition gear (30, 34) is connected to one of the stages. Older patents considered: German Patent No. 1235 095.