ПЕРЕДАЧА Российский патент 2011 года по МПК F16H1/32 

Изобретение относится к передачам, преобразующим планетарные движения колес во вращательные движения выходного элемента.

Известна передача, содержащая чашеобразное колесо, включающее в себя внутренние зубья и ось вращения (PL, 169808, В1). В колесе с возможностью вращения вокруг оси вращения установлен приводной входной вал, а также выходной элемент. Выходной элемент состоит из элемента вращения круглого сечения, размещенного перпендикулярно оси вращения. Между элементом вращения и основанием чашеобразного колеса расположены два зубчатых колеса, находящихся в зацеплении с колесом с внутренними зубьями, а также элементы, преобразующие планетарные движения колес во вращательные движения выходного элемента. Входной вал установлен в элементе вращения и в основании, а элемент вращения - в колесе и на входном валу. Однако доступ обеспечивается только с одной стороны, в частности со стороны привода и отбора мощности, а монтаж затруднен из-за отсутствия контроля при монтаже в замкнутой с одной стороны чаше колеса.

Известна передача, содержащая колесо, снабженное внутренними зубьями (ЕР, 0474897, А1). В колесе с возможностью вращения установлен приводной входной вал, а также выходной вал. Выходной элемент связан с выходным валом с возможностью перемещения в осевом направлении. Выходной элемент содержит два размещенных на расстоянии друг от друга элемента вращения круглого сечения, размещенных перпендикулярно входному и выходному валу. Входной и выходной валы установлены на обоих элементах вращения под прямым углом. Элементы вращения жестко сопрягаемы или сопряжены между собой. Между элементами вращения расположены два зубчатых колеса, находящихся в зацеплении с колесом с внутренними зубьями, а также элементы, преобразующие планетарные движения колес во вращательные движения выходного элемента. Выходной элемент без опоры поддерживается в радиальном направлении относительно колеса за счет зацепления с внутренними зубьями колес. Крепления выходного элемента в осевом направлении относительно колеса не существует либо оно тоже выполнено без опоры, так что осевые движения выходного элемента тормозятся только за счет контакта с крышкой либо с колесом либо с боковыми поверхностями внутренних зубьев. Однако описанная передача имеет невысокую производительность в сочетании с ожидаемым значительным уровнем износа, обусловленным износом выходного элемента, который без опоры установлен в колесе.

Известна передача, содержащая выполненное в виде полого цилиндра с торцевыми сторонами колесо, включающее в себя внутренние зубья и ось вращения (WO 95/22017). В колесе с возможностью вращения вокруг оси вращения установлен приводной входной вал, а также выходной элемент. Выходной элемент содержит два размещенных на расстоянии друг от друга элемента вращения круглого сечения, размещенных перпендикулярно оси вращения. Ось вращения расположена перпендикулярно на обоих элементах вращения. Элементы вращения жестко сопрягаемы или сопряжены между собой. Между элементами вращения расположено, по меньшей мере, одно зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с колесом с внутренними зубьями, а также элементы, преобразующие планетарные движения колеса во вращательные движения выходного элемента. Входной вал установлен с обеих сторон в элементах вращения выходного элемента, который, в свою очередь, с обеих сторон установлен на опорах в колесе, выполненном в виде полого цилиндра.

При этом оба элемента вращения установлены на опорах непосредственно на или в колесе, в результате чего сила, обеспечивающая связность обоих элементов вращения, одновременно воздействует и на опоры обоих элементов вращения. Это приводит к заклиниванию опор, повышенному износу и нагреванию, а в наихудшем случае - к блокировке передачи.

Кроме того, указанная передача имеет довольно сложную конструкцию, так как части, размещаемые между элементами вращения, необходимо устанавливать после того как элемент вращения уже размещен в колесе.

Кроме того, внешние силы, воздействующие на зубчатую передачу особенно в осевом направлении, передаются внутрь передачи и вызывают там знакопеременные нагрузки, приводящие к ухудшению прочностных характеристик.

При этом опора выполнена таким образом, что каждый радиальный подшипник создает опору каждому отдельному элементу вращения по отношению к радиальным силам, действующим перпендикулярно оси вращения с каждой торцевой стороны колеса.

Кроме того, каждый упорный подшипник создает опору для каждого из двух расположенных по обе стороны колеса элементов вращения по отношению к соответствующим осевым составляющим силы, направленным по оси вращения в сторону колеса с каждой торцевой стороны колеса.

Входной вал установлен на элементах вращения по такому же принципу.

Упорные подшипники, служащие опорой для входного вала в элементах вращения при воздействии осевых усилий, расположены, однако, точно наоборот, как упорные подшипники, служащие опорой для колеса.

Это означает, что входной вал установлен на обоих элементах вращения в каждом случае с помощью одного упорного подшипника, который соответственно передает осевые усилия, воздействующие на входной вал в направлении оси вращения и в сторону от колеса, элементу вращения, расположенному в каждом случае с внешней стороны колеса в направлении действия силы. Комбинированные радиально-упорные подшипники могут выполнять одновременно обе функции.

Важно, что без сопряжения между обоими элементами вращения произойдет разобщение передачи. Чтобы не допустить этого, оба элемента вращения выходного элемента соединены друг с другом с возможностью разъединения, посредством соединительных элементов, например винтов.

При этом соединительные элементы выполняют сразу несколько функций. С одной стороны, они обеспечивают создание одинакового числа оборотов и одинаковых крутящих моментов на обеих сторонах отбора мощности (как правило, на рабочих сторонах) передачи, образованных двумя элементами вращения. С другой стороны, связывая вместе соединительные элементы, элементы вращения удерживают вместе и части передачи, расположенные между элементами вращения в колесе вдоль оси вращения. К этим частям относятся, в основном, одно или несколько элементов, приводимых в эксцентрическое движение входным валом и находящихся в зацеплении с колесом с внутренними зубьями колес - сам входной вал, а также элементы, преобразующие планетарные движения колеса или колес во вращательные движения выходного элемента.

Кроме того, соединительные элементы передают осевые усилия, воздействующие на входной вал и/или выходной элемент, тем элементам вращения, осевая опора которых, в свою очередь, может передавать соответствующие осевые усилия на колесо. Такие осевые усилия или пары осевых сил могут возникать поперек оси вращения, например, в результате воздействия моментов на входной вал и/или выходной элемент. Кроме того, соединительные элементы предотвращают разобщение подшипников, расположенных между выходным элементом и входным валом, а также между выходным элементом и колесом, прижимая элементы вращения с двух сторон к торцевым поверхностям качения колеса.

Однако если необходимо достичь особенно плавного хода и высоких передаточных чисел и качества при передаче мощности от стороны привода к стороне отбора мощности, то многофункциональность соединительных элементов создает определенные трудности.

Так, например, для передачи осевых сил и/или пар осевых сил, воздействующих на входной вал и/или выходной элемент через подшипники элементов вращения на колесо, соединительные элементы должны с усилием сжимать оба элемента вращения, так как в противном случае эти силы могли бы развести элементы вращения.

Если бы элементы вращения были разведены, то обеспечить надежную и точную работу зубчатой передачи, что в большинстве случаев является решающим фактором, было бы невозможно. Для создания соответствующего значительного усилия сжатия необходимо выбрать подходящие большие размеры соединительных элементов. Однако соединительные элементы больших размеров требуют больше места и увеличивают вес такой передачи.

Подшипники между входным валом и элементами вращения, а также между элементами вращения и колесом нельзя слишком сильно сжимать в осевом направлении. Это может привести к избыточному нагреванию передачи за счет потерь на трение в подшипниках.

Однако поскольку допуски на размеры частей передачи, расположенных между элементами вращения вдоль оси вращения, суммируются так же, как и допуски на размеры элементов вращения и колеса, то перечисленные выше требования являются противоположными.

С одной стороны, это происходит потому, что при неблагоприятной сумме допусков для частей, расположенных между элементами вращения, эти части могут быть также сжаты при требуемом большом сжатии элементов вращения. В результате могут возникнуть большие потери на трение между этими частями, что приведет к перегреву и разрушению передачи. В наихудшем случае возможно даже заклинивание этих частей.

С другой стороны, это происходит потому, что при неблагоприятной сумме допусков элементов вращения и колеса и/или элементов вращения и входного вала существует также возможность сжатия упорных подшипников между элементами вращения и колесом и/или упорных подшипников между входным валом и обоими элементами вращения при требуемом большом натяге элементов вращения. Это тоже может привести к большим потерям на трение в упорных подшипниках, что может стать причиной перегрева и преждевременного выхода из строя передачи.

Наконец, в этой связи важно и то, что в результате может произойти даже вогнутая деформация элементов вращения.

Еще один недостаток, обусловленный многофункциональностью соединительных элементов, заключается в том, что усилие сжатия, создаваемое соединительными элементами, в ходе эксплуатации может ослабнуть, тем более что соединительные элементы передачи постоянно находятся под нагрузкой.

Таким образом, недостатки передач, известных из уровня техники, можно обобщить следующим образом:

a) наличие динамических нагрузок, воздействующих в противоположных направлениях на элементы вращения;

b) необходимость изготовления всех частей выходного элемента с высокой степенью точности с подгонкой их под соответствующие детали колеса, что обусловливает длинную цепочку допусков, а следовательно, является причиной других негативных последствий;

c) жесткость выходного элемента при опрокидывании ограничивается упругостью пролегающих в осевом направлении соединительных элементов (винтов);

d) большой пусковой момент передачи.

В основу изобретения положена задача устранения описанных выше недостатков, и, в частности, создания типовой передачи, не требующей неоправданных затрат на конструктивное исполнение, чтобы при более простом способе изготовления отдельных деталей и сборки передачи обеспечить более высокую прочность на скручивание, а также повышенную удельную мощность при сохранении тех же размеров.

Поставленная задача была решена созданием передачи согласно изобретению, содержащей колесо с торцевыми сторонами, включающее в себя внутренние зубья и ось вращения. В колесе с возможностью вращения установлен приводной входной вал, а также выходной элемент. Выходной элемент содержит два элемента вращения, сопрягаемых или сопряженных между собой без возможности проворота. Элементы вращения имеют круглое сечение и размещены перпендикулярно оси вращения. Между элементами вращения расположено, по меньшей мере, одно зубчатое колесо. В предпочтительном варианте зубчатое колесо находится в зацеплении с внутренними зубьями. Между элементами вращения расположены элементы, преобразующие планетарные движения колеса во вращательные движения выходного элемента. Силы, обеспечивающие связность частей выходного элемента, у данной передачи не зависят от усилий опоры, действующих между выходным элементом и колесом.

В целях достижения независимости сил, обеспечивающих связность частей выходного элемента, от усилий опоры, действующих между выходным элементом и колесом, предпочтительно предусмотреть приложение осевых составляющих сил, обеспечивающих связность частей выходного элемента, между элементами вращения выходного элемента. Действующие между выходным элементом и колесом осевые усилия опоры должны быть приложены в точке между лишь одним из двух элементов вращения выходного элемента и колесом.

Осевые составляющие сил, обеспечивающих связность частей выходного элемента, приложены предпочтительно опосредованно через элементы, действующие на участке между элементами вращения выходного элемента.

Осевые усилия опоры, действующие между выходным элементом и колесом, приложены предпочтительно опосредованно через элементы, воздействующие только на один из двух элементов вращения выходного элемента.

Следует признать, что изобретение будет осуществлено в любом случае тогда, когда у обычной планетарной передачи выходной элемент, снабженный, как правило, двумя параллельными друг другу элементами вращения, размещенными на определенном расстоянии, будет установлен на опорах таким образом, чтобы из двух таких элементов вращения только один был установлен непосредственно в или на колесе.

Оба элемента вращения образуют две торцевые стороны выходного элемента, а также колеса.

Внешние силы, действующие на выходной элемент в процессе работы передачи, по меньшей мере, в осевом направлении, практически полностью воспринимаются от элемента вращения, установленного непосредственно в или на колесе.

Находящийся по другую сторону колеса второй элемент вращения практически не подвержен действию внешних сил и, в частности, не находится под влиянием внешних сил, действующих, по меньшей мере, в осевом направлении. В то же время этот элемент вращения не находится в рабочем контакте с колесом.

Единственная важная сила, которая действует на элемент вращения, не установленный на или в колесе с возможностью вращения, либо лишь опосредованно установленный на или в колесе с возможностью вращения, либо установленный непосредственно на или в колесе с возможностью вращения для того, чтобы противодействовать радиальным силам, - это статическая сила, действующая со стороны соединительных элементов, как правило, винтов, для того, чтобы удерживать в целом выходной элемент, выполненный в виде конструктивного узла.

Такая конфигурация предотвращает передачу на другой элемент вращения внешних сил, действующих на элемент вращения, расположенный непосредственно на колесе или в колесе, по меньшей мере, в осевом направлении.

В результате единственными участками передачи, которые необходимо обрабатывать с высокой степенью точности, станут предусмотренные для опоры выходного элемента контактные поверхности и поверхности качения колеса, элемента вращения, установленного непосредственно на или в колесе, а также удерживающего колеса.

Поскольку доступ к этим поверхностям без труда обеспечивается в одном направлении, время изготовления передачи может быть сокращено вдвое.

Еще одно преимущество данного технического решения согласно изобретению заключается в том, что за счет специального позиционирования опорных элементов обеспечивается ощутимое увеличение рабочего внутреннего пространства передачи, а значит, и существенное повышение мощности передачи при сохранении прежних габаритов и значительном уменьшении веса.

В общем и целом ключевая идея изобретения применима в планетарных передачах любого типа.

Для сохранения независимости опорных реакций и усилий, обеспечивающих связность элементов вращения, предпочтительно, чтобы в передаче согласно изобретению только один из элементов вращения был установлен непосредственно в колесе, по меньшей мере, в отношении осевых усилий.

Кроме того, предпочтительно, чтобы в передаче было предусмотрено кольцеобразное удерживающее колесо, жестко сопрягаемое с торцевой стороной, которое создает опору для установленного непосредственно в колесе элемента вращения посредством опорного элемента.

При этом предпочтительно, чтобы удерживающее колесо было выполнено в виде легко поддающегося обработке отрезка толстостенной трубы, обе торцевые стороны которого необходимо теперь только отшлифовать и выполнить в них подходящие отверстия для винтов.

Кроме того, установленный непосредственно в колесе элемент вращения может опираться на колесо с помощью тех же или других опорных элементов.

По сравнению с описанными выше аналогами преимущество передачи согласно изобретению состоит в том, что теперь благодаря односторонней, по меньшей мере, относительно осевых усилий опоре выходного элемента в зоне только одного элемента вращения соединительные элементы, как правило винты, в максимально возможной степени не испытывают нагрузок.

Теперь передача усилия от установленного на опоре элемента вращения к раме, вмещающей передачу, происходит полностью в обход, по меньшей мере, относительно осевых усилий безопорного второго элемента вращения, и, следовательно, в обход связывающих оба элемента вращения друг с другом соединительных элементов.

Наряду с устранением известных из уровня техники недостатков передача согласно изобретению имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что она гораздо проще в изготовлении и монтаже. Это преимущество, помимо прочего, обусловлено и тем, что опорные элементы для установки элементов вращения непосредственно на колесе или в колесе и для создания упора, по меньшей мере, относительно действия осевых усилий должны располагаться только с одной стороны колеса.

Поскольку эти опорные элементы являются, предпочтительно, единственным средством соединения деталей, расположенных между элементами вращения, и колесом, то изготовление передачи согласно изобретению может происходить в более удобном формате в несколько последовательных этапов.

Сначала можно смонтировать все детали, расположенные между элементами вращения, и позиционировать их нужным образом относительно друг друга путем соединения обоих элементов вращения.

Затем весь блок, состоящий из элементов вращения и расположенных между ними частей, можно разместить в колесе.

При этом в отличие от описанных выше аналогов монтировать элементы вращения и расположенные между ними части, когда они находятся уже в колесе, больше не требуется.

Например, согласно изобретению устанавливать опорные элементы между колесом и установленным на опоре элементом вращения необходимо только во время размещения и монтажа предварительно собранного блока в колесе. Это позволяет сократить продолжительность монтажа и уменьшить количество совершаемых во время сборки ошибок.

Элементы, преобразующие планетарные движения зубчатого колеса во вращательные движения выходного элемента, могут представлять собой, например, крестообразный преобразующий элемент (WO 95/22017) с возможностью перемещения в двух ортогональных направлениях, расположенный между зубчатым колесом и элементами вращения.

С другой стороны, элементы, преобразующие планетарные движения зубчатого колеса во вращательные движения выходного элемента, могут быть выполнены, например, в виде втулок в форме эксцентрикового кольца (WO 2006/058743), расположенных между выемками в зубчатом кольце или в элементе вращения, и в элементе вращения или в зубчатом колесе, и шипов, выступающих в выемки в зубчатом колесе и в элементе вращения.

Важно, чтобы для крепления выходного элемента в колесе один из элементов вращения был, предпочтительно, установлен на или в колесе на опорах с возможностью вращения.

Для крепления выходного элемента в колесе один из элементов вращения для создания упора, по меньшей мере, по отношению к действию осевых усилий может быть установлен на опоре с возможностью вращения непосредственно в или на колесе, в то время как другой элемент вращения не установлен в или на колесе, или он установлен в или на колесе с возможностью вращения, но лишь опосредованно, либо он установлен непосредственно в или на колесе с возможностью вращения только для создания упора по отношению к действию радиальных сил.

Один из элементов вращения может быть установлен на опоре непосредственно в или на колесе с возможностью вращения как для создания упора по отношению к действию осевых усилий, так и для создания упора по отношению к действию радиальных сил.

Установленный с возможностью вращения в или на колесе элемент вращения, предпочтительно, опирается посредством опорных элементов на удерживающее колесо, жестко сопрягаемое или сопряженное с одной торцевой стороной.

Один из предпочтительных вариантов выполнения изобретения предусматривает размещение опорных элементов рядом с той торцевой стороной, где расположено удерживающее колесо.

Это позволяет значительно облегчить изготовление передачи согласно изобретению по сравнению с изготовлением передач, известных из уровня техники, как за счет обеспечения гораздо большей доступности дорожек качения для цилиндров опорных элементов, так и за счет упрощенного позиционирования цилиндров опорных элементов.

Согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения, по меньшей мере, в элементе вращения, установленном непосредственно в или на колесе, а также в самом колесе предусматривают выполнение дорожек качения для цилиндров, служащих опорными элементами элемента вращения в колесе, например, в виде плоскостей и/или пазов с полированными и закаленными поверхностями.

Дополнительный предпочтительный вариант выполнения изобретения предусматривает, что, по меньшей мере, опорные элементы, а также, предпочтительно, и соответствующие поверхности качения, служащие для подпирания элемента вращения, установленного непосредственно на или в колесе, по отношению к действию сил, проходящих в осевом направлении в сторону внутренних зубьев, расположены со смещением наружу в радиальном направлении в зоне элемента, который предназначен для преобразования планетарных движений зубчатого колеса во вращательные движения выходного элемента и который расположен с той же стороны внутренних зубьев, что и установленный непосредственно на или в колесе элемент вращения.

Достигаемое в результате этого преимущество заключается в том, что за счет смещения наружу в радиальном направлении цилиндров, служащих опорными элементами, например, в области преобразующего элемента, который преобразует планетарные движения зубчатого колеса во вращательные движения выходного элемента, создается зубчатая передача с очень небольшими наружными размерами и, в частности, с гораздо меньшей конструктивной длиной.

Особенно предпочтительный вариант выполнения изобретения предусматривает, что, по меньшей мере, опорные элементы, а также, предпочтительно, соответствующие поверхности качения, размещенные по замкнутой траектории вокруг оси вращения и предусмотренные для подпирания элемента вращения, установленного непосредственно на или в колесе, по отношению к действию сил, проходящих в осевом направлении, расположены со смещением в направлении оси вращения в сторону от внутренних зубьев, напротив элемента, который предназначен для преобразования планетарных движений зубчатого колеса во вращательные движения выходного элемента и который расположен с той же стороны внутренних зубьев, что и установленный непосредственно на колесе или в колесе элемент вращения.

Достигаемое в результате этого преимущество заключается в том, что происходит увеличение внутреннего пространства для размещения подвижных частей между элементами вращения.

Это происходит за счет того, что цилиндры, служащие опорными элементами, сдвигаются в осевом направлении по отношению к частям, расположенным между элементами вращения, и располагаются с некоторым смещением в радиальном направлении. Это позволяет изготовить более прочную передачу при сохранении того же наружного диаметра, так как, например, преобразующие элементы получают гораздо больше места в колесе в радиальном направлении.

Другой, особенно предпочтительный вариант выполнения изобретения предусматривает исполнение опорных элементов в виде сферических элементов качения, которые опираются на установленный непосредственно на или в колесе элемент вращения как в осевом, так и в радиальном направлении, и которые расположены в общем кольцевом пространстве, ограниченном поверхностями качения, образованными на удерживающем колесе и на установленном непосредственно на колесе или в колесе элементе вращения, и размещенными по замкнутой траектории вокруг оси вращения в зоне торцевой стороны, где находится удерживающее колесо.

Обеспечиваемое этим вариантом выполнения преимущество состоит в том, что для того чтобы передать через общие элементы качения все осевые и радиальные силы, воздействующие на элемент вращения колеса, к связанному с ним посредством креплений удерживающему колесу достаточно только одного единственного кольцевого пространства.

Дополнительный, особенно предпочтительный вариант выполнения изобретения предусматривает исполнение опорных элементов в виде цилиндрических элементов качения, которые опираются на установленный непосредственно на колесе или в колесе элемент вращения как в осевом, так и в радиальном направлении, и которые расположены в общем кольцевом пространстве, ограниченном поверхностями качения, образованными на колесе, удерживающем колесе, а также установленного непосредственно на или в колесе элемента вращения и расположенными в каждом случае под углом 45° к оси вращения по замкнутой траектории вокруг оси вращения в зоне торцевой стороны, где находится удерживающее колесо.

Преимущество этого варианта состоит в том, что в отличие от вариантов, предусматривающих использование сферических элементов качения, цилиндрические элементы качения выдерживают более высокие нагрузки, так как они опираются на свои соответствующие поверхности качения не в одной точке, а находятся с ними в линейном контакте.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения предусмотрено, что со стороны, обращенной к элементу вращения, который является безопорным, или который лишь опосредованно установлен на опоре на колесе или в колесе, или который установлен непосредственно на или в колесе только для противодействия радиальным силам, передача снабжена крышкой, защищающей от загрязнений подвижные части внутри нее.

Предпочтительно, чтобы крышка была снабжена расположенным посередине отверстием, через которое проходит входной вал, например, для обеспечения связи с приводным двигателем.

Для предотвращения попадания загрязнений внутрь зубчатой передачи между крышкой и входным валом в области центрального отверстия возможно разместить уплотнение, проходящее по всему периметру.

Особенно предпочтительным является вариант, когда на крышке выполняют поверхность качения для опорных элементов, с помощью которых входной вал устанавливается на этой крышке со стороны вала, обращенной к элементу вращения, который является безопорным, или который лишь опосредованно установлен на опоре на или в колесе, или который установлен непосредственно на или в колесе только для противодействия радиальным силам.

Это позволяет исключить воздействие осевых усилий на безопорный элемент вращения, что, в свою очередь, исключает необходимость передачи осевых усилий между элементами вращения посредством соединительных элементов, связывающих оба элемента вращения друг с другом.

Предпочтительно, чтобы между установленным непосредственно на колесе или в колесе элементом вращения и удерживающим колесом было предусмотрено проходящее по всему периметру уплотнение для предотвращения попадания загрязнений в передачу со стороны отбора мощности.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения сторона передачи, обращенная к элементу вращения, установленному непосредственно на колесе или в колесе, выполнена в виде стороны отбора мощности, а сторона передачи, обращенная к элементу вращения, который является безопорным, или который лишь опосредованно установлен на опоре на или в колесе, или который установлен непосредственно на или в колесе только для противодействия радиальным силам, выполнена в виде стороны привода.

Как показывает опыт, нагрузки со стороны отбора мощности обычно бывают выше нагрузок со стороны привода, поэтому целесообразно размещать сторону отбора мощности у установленного на опорах элемента вращения, так как это позволяет уменьшить моменты, воздействующие на опорные элементы, а также возникающие в результате этого пары сил.

Изобретение далее поясняется более подробно несколькими примерами выполнения передачи согласно изобретению и приложенными чертежами, на которых показано:

Фиг.1 - первый вариант выполнения передачи согласно изобретению, продольное сечение,

Фиг.1а - то же, что на Фиг.1, разрез по линии А-А (фиг.1),

Фиг.1b - то же, что на Фиг.1,разрез по линии В-В (фиг.1),

Фиг.1с - то же, что на Фиг.1, разрез по линии С-С (фиг.1),

Фиг.1d - зубчатое колесо передачи, показанной на фиг.1,

Фиг.1е - первый элемент вращения передачи, показанной на фиг.1, образующий первую часть выходного элемента,

Фиг.1f - второй элемент вращения передачи, показанной на фиг.1, образующий вторую часть выходного элемента,

Фиг.1g - преобразующий элемент передачи, показанной на фиг.1,

Фиг.2 - второй вариант выполнения передачи согласно изобретению, продольное сечение,

Фиг.2а - то же, что на Фиг.2, разрез по линии А-А (Фиг.2) или В-В (фиг.2),

Фиг.3 - третий вариант выполнения передачи согласно изобретению, продольное сечение,

Фиг.4 - четвертый вариант выполнения передачи согласно изобретению, продольное сечение,

Фиг.5 - пятый вариант выполнения передачи согласно изобретению с приводным двигателем, присоединенным на фланцах, продольное сечение,

Фиг.6 - то же, что на Фиг.5, первый вариант выполнения фрагмента VI (фиг.5),

Фиг.7 - то же, что на Фиг.5, второй пример выполнения фрагмента VI (фиг.5),

Фиг.8 - то же, что на Фиг.1, вариант выполнения фрагмента VIII (фиг.1b),

Фиг.9 - покомпонентное представление передачи, показанной на фиг.5.

Все полностью или частично показанные на фиг.1-9 передачи содержат колесо 40, выполненное в виде полого цилиндра с торцевыми сторонами 49, имеющего внутренние зубья 41 и ось 40а вращения, в котором с возможностью вращения установлен приводной входной вал 10, а также выходной элемент.

Выходной элемент содержит два элемента 50, 50' вращения. Элементы вращения выполнены, в основном, дискообразными. Дискообразные части элементов 50, 50' вращения расположены на некотором расстоянии друг от друга. Элементы 50, 50' вращения могут быть жестко сопрягаемы или сопряжены между собой. Элементы 50, 50' вращения имеют круглое сечение и размещены перпендикулярно оси 40а вращения. Между элементами 50, 50' вращения расположены колеса 30. Колеса 30 своими внешними зубьями 33 входят в зацепление с внутренними зубьями 41 колеса 40. Кроме того, между элементами 50, 50' вращения расположены элементы, преобразующие планетарные движения колес 30 во вращательные движения выходного элемента. У передач, показанных на фигурах 1-9, в каждом случае лишь один из двух элементов 50, 50' вращения, а именно элемент 50 вращения установлен непосредственно в колесе 40. Кроме того, предусмотрено удерживающее колесо 40', жестко сопрягаемое с торцевой стороной 49 и выполненное в виде кольца. Элемент вращения 50 как в осевом, так и в радиальном направлении посредством элементов 43а, 43b, 43с качения (фиг.1 и 9) или элементов 43а, 43r качения (фиг.2), или элементов 43g качения (фиг.3), или элементов 43d, 43e качения (фиг.4) опирается непосредственно на расположенное с торцевой стороны 49 колеса 40 удерживающее колесо 40'

При этом функциональная компоновка подвижных частей, расположенных между элементами 50, 50' вращения в колесе 40, одинакова во всех вариантах выполнения, приведенных на фигурах 1-9. Входной элемент 10 в виде входного вала имеет два эксцентриковых участка 17, взаимно смещенных на угол 180°. Эксцентриковые участки 17 смещены относительно оси 40а на эксцентриситет е. На каждом из эксцентриковых участков 17 установлено с возможностью вращения колесо 30. Таким образом, эксцентриситет е соответствует расстоянию между осью вращения 30а колеса 30 и осью 40а вращения колеса 40. Между эксцентриковыми участками 17 и колесами 30 размещены элементы 12 качения, предназначенные для уменьшения потерь на трение, качение которых происходит по внешнему периметру каждого из эксцентриковых участков 17. Для этого по периметру эксцентриковых участков 17 выполнены дорожки качения для элементов 12 качения, служащие в качестве опорных элементов для колес 30. Колеса 30 снабжены внешними зубьями 33 и центральными отверстиями с внутренними поверхностями 31 качения для элементов 12 качения.

Колеса 30 имеют несколько сквозных осевых отверстий 32, расположенных в радиальном направлении со смещением относительно центрального отверстия, снабженного внутренней поверхностью 31 качения, причем эти отверстия 32 равномерно распределены вокруг осей 30а колес 30. Оси 30а колес 30 параллельны оси 40а вращения входного элемента 10 и выходного элемента, образованного двумя элементами 50, 50' вращения. Ось 40а вращения одновременно является осью симметрии колеса 40. Как показано на фиг.5, входной элемент 10 связан с валом приводного двигателя 8 посредством шпонки (на чертеже не показано). Приводной двигатель 8 соединен с колесом 40, имеющим внутренние зубья 41 и выполненным в виде полой коронной шестерни, с помощью крышки 94 и винтов (на чертеже не показаны). Приводной двигатель 8 расположен на стороне передачи, обратной элементу 50 вращения, установленному в колесе 40. Эта сторона образует таким образом сторону привода, в то время как элемент 50 вращения, установленный в колесе 40, образует сторону отбора мощности передачи.

Колеса 30 расположены посередине между двумя элементами 50, 50' вращения, образованными круговым наружным контуром или расположенным перпендикулярно к оси 40а вращения круглым поперечным сечением, причем элементы 50, 50' вращения соединены друг с другом посредством соединительных элементов 60, 62 с возможностью разъединения и вместе образуют выходной элемент зубчатой передачи. На элементе 50 вращения расположены дистанционные элементы 52, снабженные отверстиями 53а, 53b и базирующими элементами 59а, 59b резьбы для крепления соединительных элементов 60, 62. Дистанционные элементы 52 бесконтактно размещены в отверстиях 32 колес 30 так, что элементы 50, 50' вращения жестко сопрягаемы между собой посредством колеса 30. Выходной элемент, образованный двумя соединенными друг с другом элементами 50, 50' вращения, установлен с возможностью вращения вокруг оси 40а вращения относительно колеса 40, имеющего внутренние зубья 41.

Внутренние зубья 41 колеса 40 входят в зацепление с внешними зубьями колес 30. Оси колес 30 расположены параллельно оси 40а вращения колеса 40, но смещены с получением эксцентриситета е. Элементы 50, 50' вращения снабжены направляющими дорожками 54а, 54b, создающими линейную направляющую 50b. Линейная направляющая 50b направлена поперек оси вращения 40а элементов 50, 50' вращения. Каждое колесо 30 снабжено направляющими рабочими поверхностями 34а, 34b, определяющими линейную направляющую 30b, причем эта линейная направляющая 30b ориентирована поперечно оси 30а колеса 30. По обе стороны передачи между элементом 50 вращения или элементом 50' вращения и колесом 30 расположен крестообразный преобразующий элемент 70. Преобразующий элемент 70 имеет в двух расположенных перпендикулярно друг другу направлениях рабочие поверхности 74а, 74b или 75а, 75b, которые сообщаются с линейными направляющими 50b и 30b соответствующего элемента 50, 50' вращения или колеса 30 таким образом, что относительно соответствующего элемента 50, 50' вращения с одной стороны и относительно колеса 30 с другой стороны преобразующий элемент 70 расположен с возможностью перемещения в двух перпендикулярных друг другу направлениях. Одна линейная направляющая 50b выполнена на элементе 50 вращения или элементе 50' вращения, в то время как преобразующий элемент 70 расположен с возможностью перемещения в другом направлении на направляющей 30b на колесе 30.

Оба элемента 50, 50' вращения, а также преобразующие элементы 70 снабжены центральными отверстиями 51, 51' или 71. Входной вал 10 двумя своими концами установлен в центральных отверстиях 51, 51' элементов 50, 50' вращения. Центральные отверстия 51, 51' образуют на своих внутренних поверхностях дорожки качения для опорных элементов 3. Посредством опорных элементов 3 концы входного вала 10 установлены в центральных отверстиях 51, 51' элементов 50, 50' вращения. Входной вал 10 проходит с зазором через отверстие 71 преобразующего элемента 70. При этом внутренний диаметр отверстия 71, по меньшей мере, на 2е больше, чем наружный диаметр того отрезка входного вала 10, который проходит через отверстие 71. Направляющие поверхности 54а и 54b, находящиеся на каждом элементе 50, 50' вращения, выполнены на противолежащих сторонах выступов 55а и 55b. Выступы 55а и 55b выполнены в виде асимметричных пар и расположены на торцевой стороне соответствующего элемента 50, 50' вращения. Направляющие поверхности 54а и 54b выполнены непосредственно на выступах 55а и 55b элементов 50, 50' вращения. Они могут быть выполнены и в виде плоских планок, которые могут быть закреплены с противоположных сторон выступов 55а, 55b.

Направляющие рабочие поверхности 34а, 34b, которыми снабжено каждое колесо 30, выполнены на противолежащих сторонах выступов 35b. Они образованы расположенными центрально напротив друг друга парами, выполненными на торцевой стороне колеса 30. Осевые отверстия 32 колеса 30 расположены равномерно распределенными по кругу между выступами 35а, 35b. Направляющие рабочие поверхности 34а, 34b выполнены непосредственно на выступах 35а, 35b колеса 30. Однако они могут быть выполнены также в виде плоских планок, жестко закрепленных на противолежащих сторонах выступов 35а, 35b.

Преобразующий элемент 70 включает в себя кольцевидную центральную часть 73, а также четыре плеча 74, расположенных на кольцевидной центральной части 73. В кольцевидной центральной части 73 расположено отверстие 71, в котором с зазором расположен входной вал. Одна пара противолежащих плеч 74 имеет направляющие рабочие поверхности 75а, 75b, с помощью которых преобразующий элемент 70 расположен с возможностью перемещения в линейной направляющей 50b элемента 50 вращения. Вторая пара противолежащих плеч 74 также имеет параллельные направляющие рабочие поверхности 74а, 74b, с помощью которых преобразующий элемент 70 расположен с возможностью перемещения в линейной направляющей 30b колеса 30. Между направляющими поверхностями 54а и 54b линейной направляющей элемента 50 вращения и направляющими поверхностями 75а, 75b преобразующего элемента 70, с помощью которых элемент 70 расположен с возможностью перемещения на линейной направляющей 50b, расположены цилиндрические элементы качения 80. Между направляющими поверхностями 34а и 34b линейной направляющей 30b у колеса 30 и направляющими поверхностями 74а, 74b преобразующего элемента 70, с помощью которых преобразующий элемент 70 расположен с возможностью перемещения на линейной направляющей 30b, также расположены цилиндрические элементы 90 качения. В обоих случаях направление преобразующего элемента 70 обеспечивается с помощью элементов 80, 90 качения, если он выполняет колебательные перемещения относительно колеса 30, а также относительно элемента 50 вращения и оси 40а вращения. На плечах 74 преобразующего элемента 70 выполнены граничные поверхности 76, 76', предназначенные для ограничения направляющих поверхностей 74а, 74b, 75a, 75b и ограничивающие движение элементов 80, 90 качения.

На фиг.8 подробно показано как в собранном состоянии элементы 80, 90 качения расположены между выполненными на плечах 74 направляющими поверхностями 74а, 74b или 75a, 75b. Граничные поверхности 76, 76' ограничивают фактическую длину направляющих поверхностей 74а, 74b или 75a, 75b на плечах 74, вдоль которых могут перемещаться элементы 80, 90 качения. Величина w указывает ширину плеча 74. Кроме того, как показано на фиг.8, внутренняя окружность 41рс внутренних зубьев 41 проходит через оси симметрии игольчатых элементов 41b качения, расположенных в осевых канавках 41а. Внешняя окружность 41fc внутренних зубьев 41 проходит через основание осевых канавок 41а.

Внутренние зубья 41 колеса 40 состоят из игольчатых элементов 41b качения, установленных в осевых канавках 41а по внутреннему периметру колеса 40. Осевые канавки 41а равномерно распределены по внутреннему периметру колеса 40. Речь, таким образом, идет о зубчатых колесах, зубья у которых, предпочтительно, выполнены в виде расположенных горизонтально цилиндров. Внешние зубья 33 колеса 30 выполнены соответственно волнообразными.

На выступах 55а и 55b элемента 50 вращения расположены дистанционные элементы 52. Эти дистанционные элементы 52 с зазором расположены в осевых отверстиях 32 колеса 30 и при этом они снабжены осевыми отверстиями 53а, 53b, a также базирующими элементами резьбы 59а, 59b. Отверстия 53а, 53b и базирующие элементы резьбы 59а, 59b предусмотрены для крепления соединительных элементов 60, 62. Соединительные элементы 60 выполнены в виде винтов, соединительные элементы 62 - в виде пальцев (фиг.9). За счет затягивания выполненных в виде винтов 60 соединительных элементов 60 торцевые стороны дистанционных элементов 52 задают положение обоих элементов 50, 50' вращения.

В отличие от элемента 50' вращения, установленного не непосредственно на колесе 40, элемент 50 вращения поддерживается непосредственно с помощью опорных элементов как радиально относительно колеса 40 в направлении, перпендикулярном оси вращения 40а, так и по оси относительно колеса 40 и удерживающего колеса 40' в направлении оси 40а вращения. Опорные элементы включают в себя непосредственно подшипник 42 качения элемента 50 вращения в колесе 40. С торцевой стороны 49 колеса 40 расположены отверстия 47 для креплений 95, с помощью которых удерживающее колесо 40' крепится на колесе 40.

В передачах, показанных на фиг.1, 1a, 1b, 1c, 5 и 9, подшипник 42 качения образуется цилиндрами 43а, 43b, 43 с, которые движутся по замкнутым в контур вокруг оси 40а вращения поверхностям 42а, 42b, 50с, 50d, 40'а качения, выполненным на колесе 40, элементе 50 вращения и удерживающем колесе 40'.

Цилиндры 43а расположены между поверхностью 42а качения и поверхностью 50с качения элемента 50 вращения, обращенной к внутренним зубьям 41. Поверхность 42а качения образует кольцевидный ступенчатый выступ, который размещен под прямым углом к оси 40а вращения примерно вровень с внутренними зубьями 41. Поверхность 50с качения, по которой движутся цилиндры 43а непосредственно на элементе 50 вращения, представляет собой внешнее кольцо поверхности элемента 50 вращения, обращенной к внутренним зубьям и расположенной под прямым углом к оси 40а вращения. При этом оси 43а1 цилиндров 43 проходят перпендикулярно оси 40а вращения элемента 50 вращения.

Цилиндры 43b расположены между поверхностью 40'а качения и поверхностью 50с качения элемента 50 вращения, обращенной в сторону, противоположную внутренним зубьям 41. Поверхность 40'а качения - это внутреннее кольцо плоской поверхности удерживающего колеса 40', обращенной к элементу 50 вращения, которая проходит под прямым углом к оси 40а вращения. Поверхность 50с качения, по которой движутся цилиндры 43b на элементе 50 вращения, представляет собой кольцеобразную поверхность, перпендикулярную к оси 40а вращения ступенчатого выступа на стороне элемента 50 вращения, обращенной в сторону, противоположную внутренним зубьям. Оси 43b1 цилиндров 43b также проходят перпендикулярно оси вращения 40а элемента 50 вращения.

Цилиндры 43а и 43b служат опорой непосредственно элементу 50 вращения в обоих осевых направлениях относительно колеса 40 и относительно удерживающего колеса 40'.

Цилиндры 43с расположены между поверхностью 42b качения, проходящей вокруг оси 40а вращения, и поверхностью 50d качения элемента 50 вращения, расположенной на стороне элемента 50 вращения, обращенной в сторону, противоположную внутренним зубьям 41, и также проходящей вокруг оси 40а вращения. Поверхность 42b качения представляет собой внутреннюю боковую поверхность цилиндра, вытянутую в осевом направлении параллельно оси 40а вращения на внутренней стороне колеса 40, обращенной к элементу 50 вращения. Поверхность 50d качения образована внешней боковой поверхностью цилиндра, которая сформирована выступом на элементе вращения, причем этот выступ расположен на стороне элемента вращения, обратной внутренним зубьям 41. Оси 43с1 цилиндров 43с проходят параллельно оси вращения 40а элемента вращения 50. Цилиндры 43с поддерживают элемент вращения 50 в радиальном направлении относительно колеса 40.

Цилиндры 43а расположены в сепараторе подшипника 45. В принципе, вполне возможно, что все цилиндры 43а, 43b, 43с размещают в сепараторах подшипников, обеспечивающих отстояние цилиндров 43а, 43b, 43с друг от друга, в результате чего между ними вообще не может возникать потерь на трение.

В качестве элементов качения 43а, 43b, 43с могут применяться обычные и хорошо зарекомендовавшие себя детали, изготавливаемые серийно с высокой точностью, а именно цилиндры, не требующие индивидуализации.

Для уменьшения веса входной вал 10 снабжен сквозным отверстием 4, выполненным соосно с осью 40а вращения. Как показано на фиг.5, отверстие 4 может одновременно служить для крепления и/или соединения с приводным валом приводного двигателя 8.

В передачах, показанных на фиг.1, 1a, 1b, 1c, 5 и 9, цилиндры 43а расположены с радиальным смещением наружу в зоне преобразующего элемента 70. Это позволяет достичь повышенной компактности конструкции передачи, которая отличается значительно меньшей длиной и очень небольшими габаритами, в частности, в осевом направлении. Поскольку на уровне цилиндров 43а находится преобразующий элемент 70, смещенный внутрь в радиальном направлении и выполняющий не чисто вращательные движения вокруг оси 40а вращения, а комбинацию из вращательных движений вокруг оси 40а вращения и линейных движений перпендикулярно оси 40а вращения, то цилиндры 43а не могут удерживаться на своих местах по внутреннему периметру колеса 40 за счет преобразующего элемента 70. Для этого предусмотрен кольцеобразный опорный элемент 46, расположенный между элементом 50 вращения и колесом 30, удерживающий цилиндры 43а на своих местах. Кроме того, цилиндры 43а расположены в сепараторе подшипника. Еще одна особенность показанной на фиг.1, 1a, 1b, 1c, 5 и 9 передачи состоит в том, что цилиндры 43b и 43с, которые поддерживают элемент вращения в радиальном направлении, а также в осевом направлении, обратном цилиндрам 43а, расположены в одном общем кольцевом пространстве, ограниченном поверхностями 40'а, 42b, 50с и 50d качения.

Передача, показанная на фиг.2 и 2а, имеет более прочное исполнение, чем передача, показанная на фиг.1, 1a, 1b, 1c, 5 и 9. С одной стороны, это достигается за счет того, что как в первом кольцевом пространстве, ограниченном поверхностями 40'а, 42b, 50с и 50d качения, так и во втором кольцевом пространстве, ограниченном поверхностями 42а, 42b, 50с и 50d качения, расположены соответственно как цилиндры 43r, которые служат непосредственной опорой в радиальном направлении для элемента вращения 50 у колеса 40, так и цилиндры 43а, непосредственно поддерживающие в осевом направлении элемент вращения 50 у колеса 40, а также у удерживающего колеса 40'. При этом функция цилиндрических элементов 43r качения соответствует функции цилиндров 43с согласно фигурам 1, 1a, 1b, 1c, 5 и 9. В этом случае оси цилиндров 43а перпендикулярны к оси 40а вращения, в то время как оси цилиндрических элементов 43r качения проходят параллельно оси 40а вращения. Оба кольцевых помещения ограничены общим выступом, образованным поверхностями 42а и 42b качения, который отстоит от внутренних зубьев 41 колеса 40 на расстояние, равное ширине преобразующего элемента 70. В результате цилиндры 43а, которые служат для создания непосредственной опоры для элемента 50 вращения на колесе 40, а также у удерживающего колеса 40' по отношению к силам, действующим в осевом направлении, расположены со смещением относительно преобразующего элемента 70, расположенного с той же стороны внутренних зубьев 41, что и элемент 50 вращения, в направлении оси вращения 40а в сторону от внутренних зубьев 41. Достигаемое в результате этого преимущество заключается в том, что за счет расположения элементов качения, образующих опорные элементы, со смещением в осевом направлении и смещения их наружу относительно деталей, расположенных между элементами 50, 50' вращения, удается достичь увеличения размеров внутреннего пространства, имеющегося для подвижных деталей, находящихся между элементами 50, 50' вращения. В результате передача может быть выполнена более прочной при сохранении того же наружного диаметра или тех же наружных размеров, так как для размещения преобразующих элементов 70 имеется гораздо больше места в колесе 40 в радиальном направлении.

В передаче, показанной на фиг.3, вместо цилиндров 43а, 43b, 43с, 43r используются сферические элементы 43g качения, расположенные в пространстве, имеющем соответствующую форму и ограниченном удерживающим колесом 40', колесом 40, а также элементом 50 вращения. Сферические элементы 43g качения в сочетании с имеющим соответствующую форму кольцевым пространством могут создавать опору для элемента 50 вращения как в осевом, так и в радиальном направлении непосредственно на колесе 40, а также на удерживающем колесе 40'. Кольцевое пространство ограничено замкнутыми вогнутыми поверхностями 40'а, 42а, 50с, 50d качения, огибающими ось вращения. При этом каждая поверхность 40'а, 42а, 50с, 50d качения расположена с наклоном относительно оси 40 вращения под углом примерно 45°. Таким образом, поверхность качения 40'а представляет собой в данном варианте выполнения вогнутую поверхность удерживающего колеса 40', направленную под углом к оси 40а вращения и внутренним зубьям 41. Соответственно поверхность 42а качения представляет собой в данном варианте выполнения вогнутую поверхность колеса 40, направленную под углом к оси 40а вращения и в сторону от внутренних зубьев 41. Соответственно поверхность 50 с качения представляет собой в данном варианте выполнения вогнутую поверхность элемента 50 вращения, направленную под углом к оси 40а вращения и в сторону от внутренних зубьев 41. Соответственно поверхность 50d качения представляет собой в данном варианте выполнения вогнутую поверхность элемента 50 вращения, направленную под углом от оси 40а вращения и к колесу 40. Обеспечиваемое этим вариантом выполнения преимущество состоит в том, что для того чтобы передать все осевые и радиальные силы, воздействующие на элемент 50 вращения, непосредственно колесу 40 и связанному с ним посредством креплений 95 удерживающему колесу 40' через общие элементы 43g качения, достаточно только одного единственного кольцевого пространства.

В зубчатой передаче, представленной на фиг.4, для создания непосредственной опоры элементу 50 вращения как в осевом, так и в радиальном направлении относительно колеса 40 и удерживающего колеса 40' предусмотрены цилиндрические элементы 43d, 43e качения. Цилиндры 43d, 43e расположены в кольцевом пространстве, которое наклонено примерно под углом 45° относительно оси 40а вращения и имеет квадратное поперечное сечение и огибает ось 40а вращения. При этом оси 43d1 и 43е1 цилиндров 43d и 43е наклонены в каждом случае примерно на 45° относительно оси 40а вращения в противоположных направлениях. Кольцевое пространство ограничено удерживающим колесом 40', колесом 40, а также элементом 50 вращения. На удерживающем колесе 40', на колесе 40 и на элементе 50 вращения расположены в каждом случае замкнутые поверхности 40'а, 42а, 50с, 50d качения, огибающие ось вращения и образующие кольцевое пространство.

Таким образом, поверхность 40'а качения представляет собой в данном варианте выполнения ровную поверхность удерживающего колеса 40', ориентированную относительно оси 40а вращения и направленную под углом 45° к оси 40а вращения и к внутренним зубьям 41. Соответственно поверхность 42а качения представляет собой в данном варианте выполнения ровную поверхность колеса 40, ориентированную относительно оси 40а вращения и направленную под углом 45° к оси 40а вращения и в сторону от внутренних зубьев 41. Соответственно поверхность качения 50с представляет собой в данном варианте выполнения ровную поверхность элемента вращения 50, ориентированную относительно оси 40а вращения и направленную под углом 45° в сторону от оси 40а вращения и от внутренних зубьев 41. Соответственно поверхность качения 50d представляет собой в данном варианте выполнения ровную поверхность элемента 50 вращения, ориентированную относительно оси 40а вращения и направленную под углом 45° в сторону от оси 40а вращения и к колесу 40. Обеспечиваемое этим вариантом выполнения преимущество состоит в том, что для того чтобы передать все осевые и радиальные силы, воздействующие на элемент 50 вращения, непосредственно колесу 40 и связанному с ним посредством креплений 95 удерживающему колесу 40' через элементы 43d, 43е качения, достаточно только одного единственного кольцевого пространства. Преимущество этого варианта передачи по сравнению с вариантом, показанным на фиг.3, состоит в том, что, в отличие от сферических элементов 43g качения, цилиндрические элементы 43d, 43е качения выдерживают более высокие нагрузки, так как они опираются на свои соответствующие поверхности качения не в одной точке, а находятся с ними в линейном контакте.

Еще один вариант выполнения передачи представлен на фиг.5 и 9. В этой передаче на стороне привода, где согласно фиг.5 расположен приводной двигатель 8, соединенный своим приводным валом с входным валом 10, предусмотрена крышка 94, которая защищает от загрязнений подвижные детали внутри передачи.

При этом крышка 94 снабжена выступом, который образован путем ступенчатого сужения ее внешнего объема. Такое ступенчатое сужение соответствует плотному прилеганию по внутреннему диаметру колеса 40.

Крышка 94 закрывается по своему внешнему периметру вровень с внешним периметром колеса 40. Крышка 94 имеет центральное отверстие, через которое проходит входной вал 10. При этом между крышкой 94 и входным валом 10 расположено уплотнение 92, проходящее по всему периметру для предотвращения попадания загрязнений.

Точно так же согласно фиг.9 между элементом 50 вращения и удерживающим колесом 40' может быть предусмотрено проходящее по всему периметру уплотнение 93, которое предотвращает попадание загрязнений в передачу со стороны отбора мощности.

Кроме того, в центральном отверстии крышки 94, как показано на фиг.5 и 9, может быть выполнена поверхность 91 качения для опорных элементов 3, с помощью которых входной вал 10 установлен на крышке 94, вместо безопорного или установленного не непосредственно на колесе 40 элемента 50' вращения, как предусмотрено на фигурах 1-4. Это позволяет исключить воздействие осевых усилий на безопорный элемент 50' вращения, не установленный или установленный не непосредственно на колесе 40, что, в свою очередь, снимает необходимость передачи осевых усилий, возникающих в результате внешних воздействий между элементами 50, 50' вращения, посредством соединительных элементов 60, 62, связывающих оба элемента 50, 50' вращения друг с другом.

Общим для всех передач, описанных в различных вариантах выполнения, является то, что у них есть ступенчато сужающийся участок колеса 40 в виде ступени 44. Ступень 44 служит для крепления передачи на раме 1. Благодаря ступени 44 крепления 95 могут служить для закрепления удерживающего колеса 40' на колесе 40 и одновременно для закрепления передачи на раме 1. Ступень 44 образована наружной торцевой стороной 44а, а также вращающейся боковой поверхностью 44е. Внутри на колесе 40, на стороне передачи, обращенной к ступени 44, предусмотрена внутренняя центрирующая поверхность 44i для центрирования крышки 94.

При этом центрирующая поверхность 44i может быть выполнена, как показано на фиг.6 и 7. На фиг.6 показана внутренняя центрирующая поверхность 44i, выполненная в виде участка на внутренней боковой поверхности колеса 40. В результате крышку 94 можно просто надеть на колесо 40, поскольку она является самоцентрирующейся. Центрирующая поверхность 44i, показанная на фиг.7, выполнена в виде цилиндрической внутренней поверхности, которая одновременно может служить в качестве поверхности качения для радиальных подшипников 5, которые направляют задний элемент 50' вращения в радиальном направлении относительно колеса 40. При этом важно, чтобы радиальные подшипники 5 могли свободно перемещаться в направлении оси вращения 40а, чтобы они не могли воспринимать и передавать осевые усилия. В результате соединительные элементы 60, 62 больше не должны передавать внешние осевые усилия или осевые усилия, обусловленные внешними воздействиями, возникающие между элементами 50, 50' вращения.

Важно подчеркнуть, что передача согласно изобретению может быть также выполнена только с одним колесом 30, преобразующим элементом 70 и двумя элементами 50, 50' вращения. Для компенсации дисбаланса, вызванного преобразующим элементом 70, можно предусмотреть противовес.

Также важно подчеркнуть, что, в принципе, у передачи согласно изобретению входной вал, выходной элемент или колесо, по усмотрению, могут представлять собой сторону привода, сторону отбора мощности или неподвижный элемент, не влияя при этом на работу собственно передачи. В результате изменяется только передаточное отношение. В показанных на фиг.1-9 примерах выполнения передачи предусмотрен в каждом случае входной вал 10 для приведения в действие передачи посредством приводного двигателя 8, причем стороной привода, предпочтительно, является та сторона передачи, на которой расположен элемент 50' вращения, являющийся безопорным или установленный не непосредственно на колесе 40. Сторона отбора мощности образуется элементом 50 вращения, установленным непосредственно в колесе 40. Как показывает опыт, нагрузки со стороны отбора мощности обычно бывают выше нагрузок со стороны привода, поэтому целесообразно выполнять сторону отбора мощности у установленного непосредственно на опорах элемента 50 вращения.

Существенные признаки и преимущества предложенной передачи заключаются в том, что только установленный непосредственно на колесе 40 элемент 50 вращения подвержен воздействию практически всех сил, которые действуют на передачу или внутри передачи в результате воздействия внешних нагрузок или усилий. Безопорный или установленный не непосредственно на колесе 40 элемент 50' вращения подвержен только действию внутренних статических сил, которые исходят от соединительных элементов. Элемент 50 вращения, установленный непосредственно на колесе, образует, как правило, нагружаемую рабочую сторону передачи. Однако возникающие при этом силы и нагрузки не передаются на безопорный элемент 50' вращения или элементу 50' вращения, установленному не непосредственно на колесе 40. Таким образом, соединительные элементы, предпочтительно выполненные в виде винтов, могут иметь более простую конструкцию. Они должны теперь только удерживать вместе выходной элемент.

Функция безопорного или установленного не непосредственно на колесе 40 элемента 50' вращения сводится лишь к тому, чтобы дополнять выходной элемент. Таким образом, толщина этого элемента 50' вращения, выполненного, как правило, в виде круглого диска и являющегося либо безопорным либо установленным не непосредственно на колесе 40, может быть сведена к минимуму, что, в свою очередь, приводит к тому, что длина передачи по оси также может быть уменьшена. Удерживающее колесо 40', взаимодействующее с элементом 50 вращения, установленным непосредственно на колесе 40, может по самому простому варианту изготовления представлять собой отрезок трубы, который необходимо лишь отшлифовать с торцов и выполнить в нем отверстия для винтов. Таким образом, сложные и затратные способы обработки удерживающего колеса становятся больше не нужны. Внутренний диаметр удерживающего колеса согласован с наружным диаметром элемента 50 вращения, установленного непосредственно на колесе 40, а также колеса 40.

Между элементом 50 вращения, установленным непосредственно на колесе 40, колесом 40 и удерживающим колесом 40' определено пространство качения, в котором размещены элементы качения. Если элемент 50 вращения, установленный непосредственно на колесе 40, установлен по обе торцевые стороны, то можно использовать цилиндрические опорные элементы, из которых одни размещены по оси, а другие - в радиальном направлении. Второе пространство качения находится в плоскости крестообразного элемента, что приводит к целесообразному уменьшению длины передачи по оси (примерно на толщину крестообразного элемента), а значит, и к уменьшению веса. Размещение элемента 50 вращения согласно изобретению на опоре непосредственно на колесе 40 приводит к заметному уменьшению отношения наружного диаметра цилиндрического колеса к его максимальному внутреннему диаметру по сравнению с аналогами. Это также позволяет так подобрать и оптимизировать размеры крестообразного элемента, колес, отверстий и других частей планетарной передачи, что торсионная емкость передачи (при сохранении без изменений наружного диаметра) может быть увеличена на макс. 80% при гораздо меньшем весе.

Изобретение может найти применение в промышленности, в частности в сфере изготовления планетарных или циклоидальных передач, например, для использования в промышленных роботах, при изготовлении электрических парковочных тормозов в транспортных средствах, в целом во всех тех случаях, где требуется легковесная передача, занимающая минимум пространства и имеющая большое передаточное отношение и высокие рабочие характеристики.

Изобретение относится к передачам, преобразующим планетарные движения колес во вращательное движение выходного элемента. Передача содержит колесо (40) с внутренними зубьями (41) и осью вращения (40а), выполненное в виде полого цилиндра с торцевыми сторонами (49), в котором с возможностью вращения установлены приводной входной вал (10) и выходной элемент. Выходной элемент содержит два элемента вращения (50, 50'), сопряженных между собой без возможности проворота, имеющих круглое сечение в плоскости, перпендикулярной оси вращения (40а), между которыми расположено, по меньшей мере, одно колесо (30), а также элементы (70), преобразующие планетарные движения колеса (30) во вращательные движения выходного элемента. В этой передаче силы, обеспечивающие связность выходного элемента, а также усилия опоры, действующие между выходным элементом и колесом (40), не зависят друг от друга. Изобретение позволяет упростить сборку передачи и повысить удельную мощность при сохранении тех же размеров. 18 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Передача, содержащая выполненное в виде полого цилиндра с торцевыми сторонами (49) колесо (40), имеющее внутренние зубья (41) и ось вращения (40а), в котором с возможностью вращения установлены приводной входной вал (10), а также выходной элемент, причем выходной элемент содержит два элемента вращения (50, 50'), сопрягаемых или сопряженных между собой без возможности проворота, имеющих кольцевое сечение в плоскости, перпендикулярной оси вращения (40а), между которыми расположено, по меньшей мере, одно зубчатое колесо (30), а также элементы (70), преобразующие планетарные движения зубчатого колеса (30) во вращательные движения выходного элемента, отличающаяся тем, что выходной элемент имеет одностороннюю опору, только один из указанных элементов вращения (50 или 50') установлен непосредственно в или на колесе (40) и использован в качестве указанной односторонней опоры, и при этом обеспечена независимость действия усилий указанной опоры между выходным элементом и колесом (40) и действия сил, обеспечивающих связность элементов вращения (50, 50') выходного элемента, путем обеспечения их действия в разных областях указанного элемента вращения (50 или 50'), являющегося указанной опорой выходного элемента.

2. Передача по п.1, отличающаяся тем, что для сохранения независимости сил, обеспечивающих связность выходного элемента от усилий опоры, действующих между выходным элементом и колесом (40), между элементами вращения (50, 50') выходного элемента формируют осевые составляющие силы, обеспечивающие связность выходного элемента, в то время как приложение осевых усилий опоры, действующих между выходным элементом и колесом (40), обеспечивают между элементом вращения (50 или 50') выходного элемента, являющимся его опорой, и колесом (40).

3. Передача по п.2, отличающаяся тем, что осевые составляющие сил, обеспечивающие связность выходного элемента, формируют опосредованно через элементы (60), установленные между элементами вращения (50, 50') выходного элемента.

4. Передача по п.2, отличающаяся тем, что выходной элемент закреплен на колесе (40) посредством жестко сопрягаемого с торцевой стороной (49) колеса (40) удерживающего колеса (40'), и приложение осевых усилий опоры, действующих между выходным элементом и колесом (40), обеспечивают опосредованно через колесо (40) и удерживающее колесо (40'), воздействующие только на один элемент вращения (50 или 50') выходного элемента, являющийся опорой выходного элемента.

5. Передача по п.4, отличающаяся тем, что удерживающее колесо (40') имеет кольцевидную форму.

6. Передача по п.4, отличающаяся тем, что элемент вращения (50 или 50'), являющийся опорой выходного элемента, опирается на удерживающее колесо (40') с помощью опорных элементов (43а, 43b, 43с, 43d, 43e, 43g, 43r).

7. Передача по п.6, отличающаяся тем, что опорные элементы (43а, 43b, 43с, 43d, 43e, 43g, 43r) расположены в области торцевой стороны (49) колеса (40), обращенной к удерживающему колесу (40').

8. Передача по п.6, отличающаяся тем, что опорные элементы (43а, 43b, 43с, 43d, 43e, 43g, 43r) выполнены в виде элементов качения, и в элементе вращения (50 или 50'), являющемся опорой выходного элемента, и в колесе (40) предусмотрены дорожки качения (50с, 50d, 42a, 42b) для размещения указанных элементов качения (43а, 43b, 43с, 43d, 43e, 43g, 43r).

9. Передача по п.4, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, опорные элементы (43а), поддерживающие элемент вращения (50 или 50'), являющийся опорой выходного элемента, для противодействия усилиям, проходящим в осевом направлении в сторону внутренних зубьев (41), расположены со смещением наружу в радиальном направлении в зоне элемента (70), преобразующего планетарные движения зубчатого колеса (30) во вращательные движения выходного элемента и расположенного с той же стороны внутренних зубьев (41), что и элемент вращения (50 или 50'), являющийся опорой выходного элемента.

10. Передача по п.4, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, опорные элементы (43а), поддерживающие элемент вращения (50 или 50'), являющийся опорой выходного элемента, для противодействуя усилиям, проходящим в осевом направлении, расположены со смещением в направлении оси вращения (40а) колеса (40) в сторону от внутренних зубьев (41), напротив элемента (70), преобразующего планетарные движения зубчатого колеса (30) во вращательные движения выходного элемента и расположенного с той же стороны внутренних зубьев (41), что и элемент вращения (50 или 50'), являющийся опорой выходного элемента.

11. Передача по п.8, отличающаяся тем, что опорные элементы качения (43а, 43b, 43с, 43d, 43e, 43g, 43r) выполнены в виде сферических элементов качения (43g), которые опираются на элемент вращения (50 или 50'), являющийся опорой выходного элемента, как в осевом, так и в радиальном направлении, и которые расположены в общем кольцевом пространстве, ограниченном поверхностями дорожек качения (40'а, 42а, 50с, 50d), образованными на удерживающем колесе (40') и колесе (40), а также поверхностями указанного элемента вращения (50 или 50'), являющегося опорой выходного элемента, в зоне торцевой стороны (49) колеса (40), где находится удерживающее колесо (40').

12. Передача по п.8, отличающаяся тем, что опорные элементы (43а, 43b, 43с, 43d, 43e, 43g, 43r) выполнены в виде цилиндрических элементов качения (43d, 43e), которые опираются на элемент вращения (50 или 50'), являющийся опорой выходного элемента, как в осевом, так и в радиальном направлении, и которые расположены в общем кольцевом пространстве, ограниченном поверхностями дорожек качения (40'а, 42а, 50с, 50d), образованными на удерживающем колесе (40') и колесе (40), а также поверхностями указанного элемента вращения (50 или 50'), являющегося опорой выходного элемента, наклоненными в каждом случае под углом 45° относительно оси вращения в зоне торцевой стороны (49) колеса (40), где находится удерживающее колесо (40').

13. Передача по п.4, отличающаяся тем, что со стороны выступающего конца входного вала (10) снабжена крышкой (94), имеющей центральное отверстие для размещения указанного конца входного вала (10).

14. Передача по п.13, отличающаяся тем, что по всему периметру между крышкой (94) и входным валом (10) в области центрального отверстия размещено уплотнение (92).

15. Передача по п.13, отличающаяся тем, что на крышке (94) выполнена поверхность качения (91) для опорных элементов (3), с помощью которых входной вал (10) установлен в центральном отверстии крышки (94).

16. Передача по п.4, отличающаяся тем, что между элементом вращения (50) и удерживающим колесом (40') предусмотрено проходящее по всему периметру уплотнение (93).

17. Передача по п.1, отличающаяся тем, что сторона передачи, обращенная к элементу вращения (50 или 50'), являющемуся опорой выходного элемента, выполнена в виде стороны отбора мощности, а сторона передачи, обращенная к элементу вращения (50 или 50'), который не является опорным, выполнена в виде стороны привода.

18. Передача по п.1, отличающаяся тем, что элементы (70), преобразующие планетарные движения зубчатого колеса (30) во вращательные движения выходного элемента, включают элемент (70) в виде крестообразного элемента.

19. Передача по п.18, отличающаяся тем, что преобразующий элемент (70), выполненный в виде крестообразного элемента, расположен подвижно относительно колеса (30) и элементов вращения (50, 50') и приспособлен для поперечных перемещений относительно оси входного вала (10).