БЕЗВОДИЛЬНАЯ ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 2012 года по МПК F16H1/36 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механическим передачам. Она может найти применение в редукторах приводов, имеющих большие передаточные числа, но не работающих постоянно при больших нагрузках.

Известны безводильные планетарные передачи, например: [US 5078665, F16H 1/32, 1992 или EP 1244880, F16H 1/28, 2002], содержащие три центральных зубчатых колеса и взаимодействующие с ними сателлиты. Одно из центральных колес является ведущим, другое - ведомым, а третье - опорным. Ведомое и опорное колеса выполнены с внутренними зубьями и смещены относительно друг друга вдоль главной оси редуктора. Ведущее центральное колесо и сателлиты выполнены с наружными зубьями и имеют ширину, которая равна сумме ширин опорного и ведомого центральных колес. Недостаток данной передачи связан с тем, что ведущее центральное колесо нагружено перекашивающим моментом, приложенным со стороны силовых колес. Это снижает нагрузочную способность и КПД передачи.

Известны безводильные планетарные передачи, например [US 3633441, F16H 1/28, 1970 и RU 2169867, F16H 1/46, 1999], подобные описанной выше, но имеющие удлиненные центральную ведущую шестерню и сателлиты. В таких конструкциях неблагоприятное действие перекоса уменьшается, хотя и не исчезает полностью.

Известны и такие безводильные планетарные передачи, которые снимают проблему упомянутого перекашивающего момента радикально, например [RU 1313076, F16H 1/46, 1995]. В этой передаче опорное центральное колесо выполнено с двумя внутренними зубчатыми венцами, разнесенными на края редуктора. Однако при этом исчезает возможность снимать вращающий момент с выходного колеса в осевом направлении, т.е., например, с помощью муфты. Такая безводильная планетарная передача может работать только в сочетании с другой передачей: цепной, ременной или зубчатой, например [SU 1460474, F16H 1/48, 1987], осуществляющей съем движения в радиальном направлении, или служить для поворота ведомого центрального колеса на угол, значительно меньший 360 градусов [US 3640150, F16H 1/32, 1970].

Известна конструкция бессепараторного подшипника качения [US 3937536, F16C 23/08, 1976]. Этот подшипник содержит наружное кольцо с внутренней поверхностью качения, пару колец с внутренней поверхностью качения, расположенных по сторонам от наружного кольца, жестко связанных с валом. Внутри колец расположены четыре ролика. Два из них (нечетные) взаимодействуют с наружным кольцом, а другие два (четные) - с кольцами, неподвижными относительно вала, и с нечетными роликами. Данная конструкция не посредственно не может быть использована в качестве механической передачи.

Наиболее близка по конструкции предлагаемой, безводильная планетарная передача [SU 1744336, F16H 1/48, 1990] - прототип, содержащая три центральных колеса с внутренними зубьями, зацепляющиеся с ними сателлиты, а также плавающие кольца с гладкой наружной рабочей поверхностью, взаимодействующие с сателлитами. Опорное центральное колесо выполнено с двумя венцами, разнесенными относительно друг друга в осевом направлении. Ведомое центральное колесо расположено между ними и поэтому предназначено только для съема движения в радиальном направлении. Ведущее центральное колесо взаимодействует с венцом сателлита, расположенным вблизи одного из его торцов. Венцы сателлитов, предназначенные для взаимодействия с каждым из центральных колес, имеют различные числа зубьев. Нужно заметить, что для обеспечения работоспособности такой конструкции, венец сателлита, взаимодействующий с ведущим центральным колесом, должен иметь существенно иной (в данном случае меньший) начальный диаметр, чем венцы, взаимодействующие с ведомым и опорным центральными колесами. В противном случае вращение сателлита будет проходить при очень неблагоприятных условиях передачи сил.

Недостатком данной конструкции является отсутствие возможности снимать вращающий момент с выходного колеса в осевом направлении, т.е., например, с помощью муфты. Такая передача может работать только в сочетании с другой передачей, обеспечивающей съем движения в радиальном направлении, или служить для осуществления неполного поворота ведомого центрального колеса.

В основу изобретения поставлена задача расширения арсенала средств редуцирования скорости вращения, а именно создания новой компактной и технологичной безводильной планетарной передачи.

Достигаемый технический результат - упрощение конструкции, повышение технологичности и расширение компоновочных возможностей устройства.

Предлагаемая безводильная планетарная передача подобно прототипу содержит ведущее центральное колесо с внутренней рабочей поверхностью, ведомое и опорное центральные колеса с внутренними зубьями, а также два основных сателлита, которые находятся во внутреннем зацеплении с ведомым и опорным центральными колесами. Новизна состоит в том, что передача содержит два дополнительных сателлита, не имеющих зубьев, находящихся во фрикционном взаимодействии с ведущим центральным колесом и основными сателлитами, причем каждый дополнительный сателлит взаимодействует с двумя соседними основными сателлитами, ведомое центральное колесо выполнено с двумя венцами, разнесенными относительно друг друга в осевом направлении, а опорное и ведущее центральные колеса расположены между ними.

Возникающей в зацеплениях сателлитов с силовыми колесами радиальной реакции достаточно для обеспечения необходимого прижатия во фрикционных контактах механизма. Использование же фрикционных катков вместо зубчатых зацеплений позволяет уменьшить трудоемкость изготовления ряда деталей и несколько снизить потери на трение. Дополнительные (фрикционные) сателлиты не увеличивают радиальные габариты передачи, так как расположены между основными (зубчатыми) сателлитами.

В предлагаемой конструкции становится возможным расположить ведомый вал в центре, «внутри» передачи и снимать с него момент непосредственно, например, с помощью муфты. При этом рациональной является конструкция, в которой зубчатые венцы ведомого колеса выполнены на дисках, связанных с ведомым валом посредством шлицевого соединения.

Для обеспечения симметрии деталей и сил, приложенных к звеньям механизма, передача снабжена плавающим кольцом, опирающимся на дополнительные сателлиты, которое имеет те же размеры, что и ведущее центральное колесо, но расположено по другую сторону от опорного центрального колеса.

Пример реализации предлагаемой передачи иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана конструкция безводильной планетарной передачи, на фиг.2 - ее осевой разрез.

Передача содержит ведущее центральное колесо 1 с «гладкой» внутренней рабочей поверхностью, ведомое 2 и опорное 3 центральные колеса с внутренними зубьями, а также два основных сателлита 4, которые находятся во внутреннем зацеплении с ведомым 2 и опорным 3 центральными колесами. Два дополнительных сателлита 5, не имеют зубьев, находятся во фрикционном взаимодействии с ведущим центральным колесом 1 и основными сателлитами 4. Причем каждый дополнительный сателлит 5 взаимодействует с двумя соседними основными сателлитами 4, ведомое центральное колесо 2 выполнено с двумя венцами, разнесенными относительно друг друга в осевом направлении, а опорное 3 и ведущее 1 центральные колеса расположены между ними. Зубчатые венцы ведомого колеса 2 закреплены с возможностью регулирования углового положения на дисках 6 болтами 10. Диски 6 связаны с ведомым валом 7 посредством шлицевого соединения 8. Передача снабжена плавающим кольцом 9, которое имеет те же размеры, что и ведущее центральное колесо 1. Оно служит для обеспечения симметрии деталей и сил, приложенных к звеньям механизма,

Передача работает следующим образом. Ведущее центральное колесо 1 за счет сил трения вращает дополнительные сателлиты 5, которые, также за счет сил трения, передают вращение сателлитам 4. Сателлиты 4 обкатываются по неподвижному опорному центральному зубчатому колесу 3 и, благодаря разности чисел зубьев колес 2 и 3, вращают ведомое центральное колесо 2. С венцов этого колеса через диски 6 и шлицевые соединения 8 вращение передается на ведомый вал 7.

Передаточное число механизма вычисляется по следующей формуле: i³ ₁₂=[1+(Z₃/Z₄)(d₄/d₁)]/(1-Z₃/Z₂),

где: Z₂ и Z₃ - числа зубьев ведомого 2 и опорного 3 центральных колес;

d₁ и d₄ - диаметры фрикционных рабочих поверхностей ведущего центрального колеса 1 и сателлита 4.

На фиг.1 и 2 изображен пример безводильной передачи, имеющей параметры:

Z₂=102, Z₃=100, Z₄=40, d₁=105 мм, d₄=38 мм

дополнительных шестерен Z₅=16. Ее передаточное число:

i³ ₁₂=[1+(100/40)(38/105)]/(1-100/102)=97,2

Предлагаемая безводильная планетарная передача проста по конструкции и в изготовлении, имеет большое передаточное число в одной ступени, хорошо компонуется в соосных редукторах. Она может найти применение в приводах, не работающих постоянно при больших нагрузках, например, взамен волновых или червячных передач.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механическим передачам, и может найти применение в редукторах приводов, имеющих большие передаточные числа, но не работающих постоянно при больших нагрузках. Безводильная планетарная передача содержит ведущее фрикционное центральное колесо (1) с внутренней рабочей поверхностью, ведомое (2) и опорное (3) центральные зубчатые колеса с внутренними зубьями. Два основных зубчатых сателлита (4) находятся во внутреннем зацеплении с ведомым и опорным центральными колесами. Два дополнительных сателлита (5), не имеющих зубья, находятся во фрикционном взаимодействии с ведущим центральным колесом и основными сателлитами, снабженными соответствующими дорожками качения. Ведомое центральное колесо (2) выполнено с двумя венцами, разнесенными относительно друг друга в осевом направлении. Опорное и ведущее центральные колеса расположены между ними. Зубчатые венцы ведомого колеса закреплены на дисках (6) с возможностью регулирования углового положения. Изобретение позволяет упростить конструкцию, повысить технологичность и расширить компоновочные возможности устройства. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Безводильная планетарная передача, содержащая ведущее центральное колесо с внутренней рабочей поверхностью, ведомое и опорное центральные колеса с внутренними зубьями, два основных сателлита, которые находятся во внутреннем зацеплении с ведомым и опорным центральными колесами, отличающаяся тем, что содержит два дополнительных сателлита, не имеющих зубьев, находящихся во фрикционном взаимодействии с ведущим центральным колесом и основными сателлитами, причем каждый дополнительный сателлит взаимодействует с двумя соседними основными сателлитами, ведомое центральное колесо выполнено с двумя венцами, разнесенными друг относительно друга в осевом направлении, а опорное и ведущее центральные колеса расположены между ними.

2. Передача по п.1, отличающаяся тем, что зубчатые венцы ведомого колеса выполнены на дисках, которые связаны с ведомым валом посредством шлицевого соединения.

3. Передача по п.1, отличающаяся тем, что снабжена плавающим кольцом, опирающимся на дополнительные сателлиты, которое имеет те же размеры, что и ведущее центральное колесо, но расположено по другую сторону от опорного центрального колеса.