ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 2004 года по МПК F16H57/12 F16H1/28 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к планетарной передаче, содержащей водило, имеющее возможность вращения вокруг оси вращения, по меньшей мере один сателлит, установленный на водиле, солнечную шестерню и эпицикл, причем сателлит установлен с возможностью по меньшей мере радиального смещения относительно оси вращения водила.

Уровень техники

Планетарная передача этого типа известна из патентных документов ФРГ №19546586 и ЕР №0779449. Радиальная подвижность сателлитов относительно водила в известных планетарных передачах обеспечивает значительное повышение долговечности, что, очевидно, является следствием того, что устраняется статическая сверхопределенность. Однако установлено, что долговечность не является единственным требованием, предъявляемым к планетарной передаче. Все большей необходимостью становится также отсутствие свободного хода, особенно в некоторых случаях использования.

Известны также планетарные передачи с разделенными эпициклами. В качестве примера можно привести патентный документ ФРГ №3738607 А1. Описанная в нем многоступенчатая планетарная передача имеет кроме разделенного на части эпицикла также разделенный сателлит. Путем поворота половин эпицикла относительно друг друга с помощью регулировочных винтов производится относительная установка двух половин сателлитов относительно друг друга, что устраняет возможный свободный ход между эпициклом и сателлитами. Это решение является наиболее близким к заявляемому и принято в качестве прототипа. Однако недостаток этого решения заключается в том, что в одном направлении вращения только одна половина боковой части зубьев солнечной шестерни выполняет работу по передаче усилия. Если такая передача должна передавать такую же мощность, какую передает обычная планетарная передача, необходимо увеличение общей осевой длины передачи.

Сущность изобретения

Таким образом, задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании планетарной передачи указанного типа, в которой зазоры свободного хода (люфты) сведены до возможного минимума.

Решение поставленной задачи достигается в планетарной передаче, содержащей водило, по меньшей мере один сателлит, установленный на водиле, солнечную шестерню и эпицикл, причем сателлит установлен подвижно по меньшей мере в радиальном направлении относительно оси вращения водила. Согласно изобретению эпицикл выполнен из двух частей в плоскости, перпендикулярной оси вращения водила, при этом две половины эпицикла могут быть повернуты относительно друг друга, что вызывает радиальное смещение сателлита в направлении к солнечной шестерне для уменьшения зазора свободного хода.

В отличие от известных решений планетарная передача в соответствии с изобретением предусматривает разделение только эпицикла без разделения сателлитов. Взамен этого разделения сателлиты установлены с возможностью радиального смещения таким образом, что при повороте половин эпицикла не только уменьшается свободный ход между сателлитом и эпициклом, но также уменьшается свободный ход между солнечной шестерней и сателлитом за счет радиального смещения последнего к солнечной шестерне. Преимущество решения состоит в том, что боковые части зубьев солнечной шестерни несут нагрузку по всей осевой длине солнечной шестерни, так что несмотря на уменьшение свободного хода нет необходимости в изменении габаритных размеров планетарной передачи.

Согласно примеру выполнения изобретения две половины эпицикла могут быть позиционированы относительно друг друга. Это может выполняться, например, за счет того, что одна половина эпицикла зафиксирована в корпусе, а другая половина может быть повернута с помощью регулировочного винта относительно зафиксированной половины эпицикла до достижения желаемого устранения свободного хода.

В другом примере выполнения две половины эпицикла позиционированы по отношению друг к другу упруго-эластичным образом в тангенциальном направлении. Для этого одна половина эпицикла может быть также зафиксирована в корпусе, а другая половина эпицикла установлена с возможностью поворота относительно зафиксированной половины эпицикла, причем эта другая половина эпицикла опирается на пружину, имеющую опору в корпусе. Усилие пружины выбирают в соответствии с параметрами передачи и передаваемыми крутящими моментами.

В особенно предпочтительном примере выполнения предусмотрено сочетание пружинно-эластичного предварительного позиционирования двух половин эпицикла и их последующей относительной фиксации. В этом примере выполнения пружинное позиционирование двух половин эпицикла относительно друг друга требуется только для устранения зазора свободного хода, например, во время холостого хода или при очень низких нагрузках. Вслед за этим две половины эпицикла жестко позиционируют относительно друг друга, например, с помощью винта, так что пружина не должна передавать крутящий момент.

Согласно предпочтительному примеру выполнения две половины эпицикла подсоединены друг к другу через шестеренную трансмиссию таким образом, что осевое движение элемента шестеренной трансмиссии вызывает поворот двух половин эпицикла относительно друг друга. Такая шестеренная трансмиссия, которая может быть выполнена, в частности, в виде конической шестерни, имела бы то преимущество, что настройка на устранение свободного хода могла бы производиться от торцевой стороны шестерни. Особое преимущество создается в том случае, если в отрегулированном положении шестерни свободный ход должен быть вновь отрегулирован, а радиальный доступ к шестерне не обеспечен.

Особенно простая шестеренная трансмиссия может быть реализована в том случае, если одна из двух половин эпицикла имеет осевую подвижность относительно другой половины эпицикла. Тогда подвижная в осевом направлении половина эпицикла может быть соединена посредством конической шестерни с неподвижной в осевом и тангенциальном направлении половиной эпицикла, так что осевое смещение подвижной половины эпицикла вызывает относительный поворот двух половин эпицикла.

Такое соединение половин эпицикла через шестеренную трансмиссию особенно выгодно, если шестеренные трансмиссии половин эпициклов нескольких ступеней соединены друг с другом. Тогда все ступени планетарной передачи могут быть отрегулированы с устранением свободного хода посредством одной операции регулирования шестеренной трансмиссии.

В предпочтительном примере выполнения изобретения предусмотрено, что две половины эпицикла выполнены с возможностью позиционирования в осевом направлении, при этом две половины эпицикла соединены друг с другом в тангенциальном направлении с помощью пружины, которая в незафиксированном в осевом направлении состоянии двух половин эпицикла осуществляет относительный поворот двух половин. Как было упомянуто выше, усилие пружины выбирают таким образом, что после освобождения крепежных винтов две половины эпицикла поворачиваются относительно друг друга, так что сателлиты смещаются радиально до достижения компенсации зазора свободного хода. После устранения зазора свободного хода осевые крепежные винты вновь затягивают для фиксации двух половин эпицикла относительно друг друга. В этом состоянии отсутствия зазора свободного хода пружины не передают нагрузки, поэтому усилие пружин не должно подбираться по крутящему моменту, который должна передавать шестеренная передача.

В особенно простом для выполнения решении предусмотрено, что половины эпициклов соединены друг с другом с помощью по меньшей мере одного крепежного винта, который расположен параллельно оси вращения и проходит в осевом направлении через половины эпициклов, причем по меньшей мере в одной половине эпицикла сверление под винт имеет свободный ход в тангенциальном направлении к эпициклу, так что половины эпицикла могут смещаться в тангенциальном направлении относительно крепежного винта. Это означает, что крепежный винт может быть зафиксирован в тангенциальном положении в одной половине эпицикла, в то время как в другой половине эпицикла имеется сверление с тангенциальным свободным ходом относительно крепежного винта, так что две половины эпицикла могут совершать небольшой поворот относительно друг друга. Поскольку подлежащий устранению свободный ход обычно не очень велик, достаточна относительно небольшая разница между диаметром сверления и наружным диаметром крепежного винта.

Особенно простой в конструктивном отношении пример выполнения предусматривает размещение пружины, предназначенной для обеспечения относительного поворота половин эпицикла, в подвижной половине эпицикла в вырезе, который выходит в сверление, причем эта пружина радиально упирается в крепежный винт.

В многоступенчатой планетарной передаче целесообразным является пример выполнения, в котором крепежный винт проходит насквозь через все половины эпициклов.

В тех случаях, когда планетарная передача предназначена для передачи высоких крутящих моментов, оптимальным является наличие по меньшей мере двух крепежных винтов, расположенных диаметрально противоположно.

Для простой сборки и простого изготовления эпицикла оптимально, чтобы каждая половина эпицикла была выполнена с центрирующей выточкой, в которую входит своим центрирующим кольцевым уступом смежная половина эпицикла. При этом индивидуальные половины эпицикла соответствующих ступеней могут быть сложены в комплект, в котором единственной степенью свободы является поворот ступеней в тангенциальном направлении, то есть именно та степень свободы, которая требуется для регулировки степени свободного хода.

Перечень фигур чертежей

Примеры осуществления настоящего изобретения будут подробнее описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 схематично изображена в перспективе планетарная передача в соответствии с изобретением,

фиг.2 - планетарная передача по фиг.1, вид спереди,

фиг.3 - многоступенчатая планетарная передача по изобретению, в разрезе,

фиг.4 - планетарная передача в другом примере выполнения, вид сбоку,

фиг.5 - планетарная передача по фиг.4, в разрезе,

фиг.6 - планетарная передача, в разрезе по линии VI-VI на фиг.5.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На чертежах показана планетарная передача, содержащая водило 2, которое вращается вокруг оси 1, сателлиты 3 и солнечную шестерню 4. Водило 2 окружено эпициклом 5, зубья которого зацепляются с зубьями сателлитов 3. Эпицикл 5 выполнен составным из двух половин 5' и 5". Одна половина 5' жестко прикреплена к корпусу 6, а другая половина 5" может быть повернута относительно первой половины.

Как видно на фиг.1 и 2, поворот может производиться с помощью регулировочного винта 7, который, с одной стороны, взаимодействует своей резьбой с опорным элементом 8 подвижной половины 5" эпицикла, и с другой стороны, удерживается своим другим концом в опорном блоке 9, прикрепленном к неподвижной половине 5' эпицикла.

Сателлиты установлены на осевых цапфах 10 водила 2 с таким радиальным свободным ходом или зазором, что сателлиты 3 имеют возможность радиального смещения между солнечной шестерней 4 и эпициклом 5. Эта подвижность особенно хорошо видна на фиг.2. Для достижения этой подвижности осевые цапфы, как это показано на фиг.2, выполнены овальными, так что сателлиты имеют радиальный свободный ход, но не могут смещаться в окружном направлении.

Далее будет пояснено действие устройства.

При вращении регулировочного винта 7 две половины 5' и 5" эпицикла поворачиваются относительно друг друга. За счет этого уменьшается расстояние между боковыми сторонами зубьев эпицикла, зацепляющихся с сателлитами. Это уменьшение расстояния приводит к тому, что, с одной стороны, уменьшается зазор или свободный ход между зубьями сателлитов и зубьями эпицикла 5. Как только свободный ход становится нулевым, так как боковые стороны зубьев эпицикла вступают в контакт с зубьями сателлитов с обеих сторон, дальнейший поворот половин 5' и 5" эпицикла вызывает принудительное смещение сателлитов радиально внутрь в направлении к солнечной шестерне 4. Это радиальное смещение усиливает зацепление между зубьями сателлитов и солнечной шестерни до тех пор, пока свободный ход между сателлитами 3 и солнечной шестерней 4 не сведется к минимальному. Как только это состояние будет достигнуто, регулировочный винт 7 дальше не поворачивают и фиксируют в этом положении с помощью, например, не показанной здесь контргайки или другим известным образом. Отрегулированная таким образом планетарная передача, в которой отсутствуют зазоры свободного хода, характеризуется тем, что хотя сателлиты находятся в зацеплении с эпициклом только на половине осевой длины боковых сторон зубьев, они находятся в зацеплении по всей осевой длине с солнечной шестерней 4, где передаются наибольшие нагрузки. Вследствие этого данный тип уменьшения зазора свободного хода позволяет выдерживать конструктивные размеры по возможности минимальными.

Другой пример осуществления представлен на фиг.3 на примере выполнения многоступенчатой планетарной передачи. По соображениям наглядности здесь дано описание только отличий от описанного выше примера выполнения.

Многоступенчатая конструкции планетарной передачи по фиг.3 достигается за счет того, что водило 2 несет на своей задней стороне солнечную шестерню 11, которая выполнена заодно с водилом. Вторая ступень передачи содержит водило 12, на осевых цапфах 13 которого установлены сателлиты 14 с возможностью вращения и радиального движения. Сателлиты 14 охватываются эпициклом 15, который также разделен на две половины 15' и 15".

Неподвижные половины 5' и 15' эпициклов жестко прикреплены к корпусу 6, например, посредством прессовой посадки или с помощью других средств, обеспечивающих фиксированное положение. Подвижные половины 5" и 15" не только имеют возможность поворота в окружном направлении, как в предыдущем примере выполнения, но также и в осевом направлении, как показано соответствующими стрелками. На обращенных друг к другу торцевых сторонах половины 5' (и 15') и 5" (и 15") эпициклы оснащены зубчатыми венцами 16 с радиальными зубьями. Эти венцы 16 с радиальными зубьями взаимодействуют таким образом, что соответствующие половины 5', 15' и 5", 15" поворачиваются относительно друг друга, когда подвижная в осевом направлении половина 5" и 15" смещается к своей соответствующей неподвижной половине 5' и 15' эпицикла. В показанном на фиг.3 примере выполнения это осевое смещение подвижных половин эпицикла производится с помощью регулировочного винта 7, который взаимодействует с резьбой в корпусе 6. Удаленный от головки конец винта упирается в торцевую сторону половины 15" эпицикла.

Для более равномерного распределения мощности может быть предусмотрено несколько регулировочных винтов 7, расположенных равномерно по окружности на корпусе планетарной передачи. По соображениям наглядности они не представлены.

На наружной поверхности половины 15" эпицикла выполнен вырез 17, в который входит соединительный элемент 18. Другой конец соединительного элемента 18 входит в вырез 19 на половине 5" эпицикла. Соединительный элемент 18 выполнен по существу жестким, однако он может содержать пружину 20 для компенсации некоторой части свободного хода.

Далее будет подробно описано действие устройства в примере выполнения по фиг.3.

Кинематическая связь в планетарной передаче осуществляется известным образом. Входной вал (не показан) приводит солнечную шестерню 4. Эта солнечная шестерня приводит сателлиты 3, которые обкатываются по эпициклу 5 и за счет этого приводят во вращение водило 2. Вследствие этого приводится вторая ступень передачи, то есть солнечная шестерня 11, сателлиты 14 и, наконец, водило 12, соединенное с выходным валом. Для устранения свободного хода между эпициклами, сателлитами и солнечными шестернями половины 5', 5" и 15', 15" эпициклов поворачивают относительно друг друга, как и в предыдущем примере выполнения. Этот поворот осуществляют завинчиванием регулировочного винта 7 в корпус. За счет упора регулировочного винта 7 в торцевую сторону эпицикла 15 половина 15" эпицикла смещается вдоль оси влево. При этом боковые стороны радиальных зубьев венцов 16 соответствующих половин 5', 5" и 15', 15" эпициклов входят в контакт друг с другом. Таким образом, осевое смещение половины 15" эпицикла вызывает тот эффект, что она не только смещается по оси, но также поворачивается в окружном направлении относительно половины 15' эпицикла. Одновременно осевое смещение половины 15" эпицикла передается через соединительный элемент 18 на половину 5" эпицикла. Эта половина 5" эпицикла смещается по оси и, благодаря венцу 16 с радиальными зубьями, поворачивается в окружном направлении относительно половины 5' эпицикла. Таким путем свободный ход в каждой ступени многоступенчатой планетарной передачи может быть сведен к минимуму посредством одной операции. Поскольку не может быть принято допущение, что свободный ход имеет одну и ту же величину в каждой ступени, в соединительном элементе 18 может быть предусмотрена пружина 20 для компенсации перегрузки, как это показано на фиг.3. Такая пружина может быть также встроена в сам регулировочный винт 7 для учета определенного износа боковых сторон зубьев.

Хотя это и не показано на чертежах, многоступенчатая планетарная передача может содержать дальнейшие ступени, подсоединенные друг к другу подобным же образом.

На фиг.4-6 показан следующий пример выполнения изобретения, при этом будут описаны только отличия от предыдущих примеров выполнения. Насколько возможно, те же позиции используются для обозначения идентичных компонентов.

Основное отличие от описанных примеров выполнения заключается в том, что отдельные половины 5', 5" эпицикла поворачивают относительно друг друга с помощью пружины 20, а затем устанавливают по оси с помощью крепежного винта 21.

Конструкция этой компоновки особенно хорошо видна на фиг.5. Планетарная передача содержит два эпицикла 5, 15, причем каждый из них состоит, соответственно, из половин 5', 5" и 15', 15" эпицикла.

На своих торцевых сторонах эпициклы 5, 15 закрыты крышками 22 и 23. В крышках и в эпициклах 5 и 15 выполнено сквозное осевое сверление. Сверления 24 в половинах 5' и 15' эпициклов и в крышках 22 и 23 по диаметру в основном почти точно соответствуют диаметру крепежного винта 21, причем в крышке 23 предусмотрена также резьба. Сверления 25 в половинах 5" и 15" эпициклов имеют больший диаметр, так что эти две половины эпициклов могут также поворачиваться относительно других половин 5' и 15' эпициклов при завинченном крепежном винте 21, если он не затянут.

Кроме того, как видно на фиг.5, крышки 22 и 23 и каждая половина эпициклов от 5' до 15" имеют центрирующую выточку 26 и центрирующий кольцевой уступ 27, при этом центрирующий кольцевой уступ 27 одной половины эпицикла входит в центрирующую выточку другой половины эпицикла.

Как показано на фиг.6, в тангенциальном направлении относительно половины 5" эпицикла выполнен вырез 28, который выходит радиально в сверление 25. В этот вырез 28 может быть вставлена пружина 20, выполненная в данном случае в виде пружины сжатия. Пружина 20 опирается на дно выреза 28 и радиально упирается в крепежный винт 21.

Далее будет подробно описано действие устройства в примере выполнения по фиг.4-6.

Вначале весь эпицикл планетарной передачи собирают таким образом, что все зубья индивидуальных половин эпицикла совмещены между собой, то есть зубья половин продолжают друг друга. После монтажа индивидуальных водил и сателлитов, то есть после полной сборки планетарной передачи, крепежные винты 21 отпускают, так что пружины 20 могут повернуть соответствующие половины 5" и 15" эпициклов относительно неподвижных половин 5' и 15' эпициклов. Как и в предыдущих примерах выполнения, этот поворот вызывает радиальное смещение сателлитов внутрь, так что уменьшается до минимума, с одной стороны, зазор свободного хода между сателлитами и солнечной шестерней, и с другой стороны, зазор свободного хода между эпициклом и сателлитами. Эта компенсации свободного хода может усиливаться тем, что вал передачи поворачивают при отпущенных крепежных винтах. После уменьшения до минимума свободного хода за счет воздействия пружин 20 сжатия крепежные винты 21 вновь затягивают, так что половины 5', 5" и 15', 15" эпициклов фиксируются в своих относительных положениях. Это состояние настройки планетарной передачи соответствует отсутствию зазоров свободного хода. Если при износе зубчатых колес во время эксплуатации вновь появляется свободный ход, он может быть устранен описанным выше образом, то есть тем, что крепежные винты временно отпускают и затем затягивают снова.

Изобретение относится к планетарным передачам. Устройство содержит водило, имеющее возможность вращения вокруг оси, подвижно установленный сателлит на водиле, солнечную шестерню и эпицикл. Для уменьшения свободного хода до минимума в планетарной передаче дополнительно предусмотрено разделение эпицикла на две половины относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения водила. Причем две половины эпицикла имеют возможность поворота относительно друг друга и за счет этого вызывают радиальное смещение сателлита в направлении к солнечной шестерне для уменьшения свободного хода. Технический результат заключается в создании планетарной передачи, в которой зазоры свободного хода сведены до возможного минимума. 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Планетарная передача, содержащая водило (2), имеющее возможность вращения вокруг оси (1) вращения, по меньшей мере один сателлит (3), установленный на водиле (2), солнечную шестерню (4) и эпицикл (5), причем сателлит установлен подвижно по меньшей мере в радиальном направлении относительно оси (1) вращения водила (2), отличающаяся тем, что эпицикл (5) разделен на две половины в плоскости, перпендикулярной оси (1) вращения водила (2), причем две половины (5', 5") эпицикла (5) выполнены с возможностью поворота относительно друг друга и вызывают радиальное смещение сателлита в направлении к солнечной шестерне (4) для уменьшения свободного хода.2. Планетарная передача по п.1, отличающаяся тем, что две половины (5', 5") эпицикла выполнены с возможностью фиксирования относительно друг друга.3. Планетарная передача по п.1 или 2, отличающаяся тем, что две половины (5', 5") эпицикла позиционированы по отношению друг к другу упруго-эластичным образом в тангенциальном направлении посредством пружины 20.4. Планетарная передача по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что две половины (5', 5") эпицикла подсоединены друг к другу через шестеренную трансмиссию (5', 16, 5") таким образом, что осевое движение элемента (5") шестеренной трансмиссии вызывает поворот двух половин (5', 5") эпицикла относительно друг друга.5. Планетарная передача по п.4, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из половин (5") эпицикла имеет осевую подвижность относительно другой половины (5') эпицикла.6. Планетарная передача по п.4 или 5, отличающаяся тем, что она содержит несколько ступеней, при этом шестеренные трансмиссии половин (5', 5"; 15', 15") эпициклов нескольких ступеней соединены друг с другом, например, посредством соединительного элемента (18).7. Планетарная передача по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что две половины (5', 5"; 15', 15") эпицикла выполнены с возможностью позиционирования в осевом направлении, при этом две половины эпицикла соединены друг с другом в тангенциальном направлении с помощью пружины (20), которая в не зафиксированном состоянии двух половин эпицикла осуществляет относительный поворот двух половин (5', 5"; 15', 15") эпицикла.8. Планетарная передача по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что половины (5', 5"; 15', 15") эпициклов соединены друг с другом с помощью по меньшей мере одного крепежного винта (21), который расположен параллельно оси (1) вращения и проходит вдоль оси через половины (5', 5"; 15', 15") эпициклов, причем по меньшей мере в одной половине (5"; 15") эпицикла сверление (25) под винт (21) имеет свободный ход в тангенциальном направлении к эпициклу (5, 15), так что половины (5', 5"; 15', 15") эпицикла могут смещаться в тангенциальном направлении относительно крепежного винта (21).9. Планетарная передача по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что в подвижных половинах (5"; 15") эпицикла выполнен выходящий в сверление (25) вырез (19) для размещения в нем пружины (20) сжатия, которая радиально упирается в крепежный винт (21).10. Планетарная передача по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что она содержит несколько ступеней, причем крепежный винт (21) проходит насквозь через все половины (5', 5"; 15', 15") эпициклов.11. Планетарная передача по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что два крепежных винта (21) расположены диаметрально противоположно.12. Планетарная передача по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что из двух половин (5', 5"; 15', 15") эпициклов каждая выполнена с центрирующей выточкой, в которую входит своим центрирующим кольцевым уступом (27) смежная половина (5', 5"; 15', 15") эпицикла.