Планетарный механизм с несколькими передаточными ступенями
Изобретение относится к планетарным механизмам и может быть использовано в транспортном машиностроении. Планетарный механизм с несколькими передаточными ступенями включает в себя полое колесо. В полом колесе расположен по меньшей мере один имеющий форму круглого кольца вкладной элемент, снабженный наружной и внутренней системами зубьев, при этом наружная система зубьев находится в зацеплении с полым колесом, с которым находятся в зацеплении планетарные колеса по меньшей мере одной передаточной ступени, а внутренняя система зубьев находится в зацеплении с планетарными колесами другой передаточной ступени. Обеспечивается упрощение конструкции, а также уменьшение затрат на изготовление изобретения. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение касается планетарного механизма с несколькими передаточными ступенями согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.
Принцип действия планетарных механизмов известен. В центре находится солнечное колесо, привод которого осуществляется приводным двигателем, соединенным посредством фланца двигателя или, соответственно, фланца привода с планетарным механизмом. Солнечное колесо передает свое движение на по меньшей мере два или три вращающихся, образующих передаточную ступень планетарных колеса, которые установлены на опорной цапфе водила. В случае нескольких передаточных ступеней последнее водило жестко соединено с опирающимся во фланце отбора мощности валом отбора мощности и служит, таким образом, для передачи усилия на вал отбора мощности. Снаружи планетарные колеса движутся в корпусе механизма, снабженном внутренней системой зубьев, так называемом полом колесе.
Из DE 202006006116 U1 известен соответствующий родовому понятию планетарный механизм, у которого несколько планетарных колес нескольких расположенных в осевом направлении последовательно передаточных ступеней одновременно находятся в зацеплении с полым колесом. Это полое колесо в осевом направлении сегментировано, так что каждый сегмент полого колеса образует одно кольцо полого колеса для одной передаточной ступени. Эти кольца полого колеса в осевой последовательности при взаимном центрировании посредством средств центрирования коаксиально скомпонованы в одном корпусе.
У такого планетарного механизма отдельные передаточные ступени могут модульно конструироваться различным образом, так чтобы по меньшей мере два кольца полого колеса имели различные внутренние системы зубьев.
Такой планетарный механизм, снабженный сегментированным в осевом направлении полым колесом, требует, во-первых, торцевых средств центрирования на каждом из колец полого колеса, которые для осевой фиксации сцеплены друг с другом, а во-вторых, средств фиксации от прокручивания для радиальной фиксации каждого отдельного кольца полого колеса в корпусе. Чтобы обеспечить конструкцию без зазоров отдельных компонентов между кольцами полого колеса, должны соблюдаться узкие допуски, в частности, в отношении средств центрирования и средств фиксации от прокручивания колец полого колеса, из-за чего изготовление отдельных компонентов удорожается.
Исходя из этого уровня техники, задачей изобретения является создание планетарного механизма, который имеет простую модульную конструкцию для реализации различных передаточных ступеней, при этом компоненты, подлежащие соединению друг с другом без возможности вращения, должны соединяться по возможности без зазоров.
Эта задача решается с помощью планетарного механизма с признаками п.1 формулы изобретения.
Такой планетарный механизм с несколькими передаточными ступенями, включающий в себя снабженное внутренней системой зубьев полое колесо, с которым находятся в зацеплении планетарные колеса по меньшей мере одной передаточной ступени, отличается в соответствии с изобретением тем, что в полом колесе расположен по меньшей мере один, имеющий форму круглого кольца вкладной элемент, снабженный наружной и внутренней системами зубьев, при этом наружная система зубьев находится в зацеплении с полым колесом, а внутренняя система зубьев находится в зацеплении с планетарными колесами другой передаточной ступени.
С помощью этого предлагаемого изобретением планетарного механизма могут простым образом интегрироваться различные передаточные ступени, так как только выполненный в виде зубчатого венца, включающего в себя внутреннюю и наружную системы зубьев, вкладной элемент должен вставляться в предусмотренное для всех передаточных ступеней цельное полое колесо. При этом наружная система зубьев вкладного элемента образует с внутренней системой зубьев полого колеса место разъема между двумя этими конструктивными элементами и без дополнительных средств центрирования или фиксации приводит к соединению без возможности вращения, при этом благодаря системе зубьев это соединение одновременно может выполняться по существу без зазоров. Вкладной элемент как полое колесо вместе с его внутренней системой зубьев и находящимися в зацеплении с ним планетарными колесами образует передаточную ступень, которая отличается от той передаточной ступени, планетарные колеса которой находятся в зацеплении с общим полым колесом.
Кроме того, конструкция предлагаемого изобретением планетарного механизма с несколькими или, соответственно, тремя передаточными ступенями, включающими в себя две различные передаточные ступени, по сравнению с известным планетарным механизмом по DE 202006006116 U1 требует меньшего количества отдельных деталей.
Кроме того, имеется большая возможность варьирования в конструкции различных передаточных ступеней, так как несколько таких вкладных элементов могут встраиваться в одно общее полое колесо для образования различных механизмов, которые также могут иметь различные внутренние системы зубьев.
Наконец, изготовление предлагаемого изобретением планетарного механизма возможно с оптимальными затратами, так как в качестве дополнительной детали требуется только вкладной элемент, без необходимости конструктивного изменения предусмотренного для всех передаточных ступеней полого колеса.
В одном из вариантов осуществления изобретения полое колесо имеет систему прямых зубьев в качестве внутренней системы зубьев, которая находится в зацеплении с выполненной в виде системы прямых зубьев наружной системой зубьев вкладного элемента. Благодаря этому возможен простой монтаж вкладного элемента в полом колесе.
Предпочтительным образом по другому варианту осуществления изобретения предусмотрено, что внутренняя система зубьев вкладного элемента выполнена в виде системы косых зубьев. Благодаря этому с помощью образованного этого вкладного элемента передаточной ступени с косозубыми планетарными колесами может реализовываться передача высоких усилий.
В другом варианте осуществления изобретения предусмотрено, что полое колесо в осевом направлении выполнено с первым и вторым участками внутренней системы зубьев, при этом с первым участком внутренней системы зубьев находятся в зацеплении планетарные колеса указанной по меньшей мере одной передаточной ступени, а со вторым участком внутренней системы зубьев находится в зацеплении наружная система зубьев вкладного элемента, и, кроме того, для образования перехода от первого участка внутренней системы зубьев во второй участок внутренней системы зубьев предусмотрен заплечик, к которому с торцевой стороны прилегает вкладной элемент.
Благодаря такому заплечику обеспечивается вращательная и не имеющая осевых зазоров опора вкладного элемента и тем самым одновременно облегчается монтаж, так как не требуется никакая дополнительная фиксация в осевом направлении, например, посредством винтового соединения или заклепочного соединения. Предпочтительно для образования заплечика диаметр вершины зубьев системы зубьев в области первого участка внутренней системы зубьев полого колеса выбирается меньше, чем диаметр вершины зубьев системы зубьев второго участка внутренней системы зубьев полого колеса.
Другое преимущество получается в соответствии с усовершенствованием за счет того, что для образования торцевой выступающей части полого колеса второй участок внутренней системы зубьев в осевом направлении выполнен длиннее, чем осевая длина вкладного элемента.
Посредством такой выступающей части фланец двигателя может предпочтительно выполняться таким образом, чтобы он образовывал с выступающей частью шлицевое зубчатое соединение. При этом может реализовываться геометрическое замыкание между полым колесом и фланцем двигателя, которое приводит к повышенной жесткости, благодаря чему моменты вращения могут передаваться существенно лучше, чем в уровне техники. Вместо фланца двигателя может также выполняться прилитая система зубьев.
Простая конструкция планетарного механизма в соответствии с усовершенствованием достигается тогда, когда вкладной элемент с другой передаточной ступенью образует первую передаточную ступень, которая находится в зацеплении с соединенной с приводом ведущей шестерней. Предпочтительно тогда находящиеся в зацеплении с полым колесом планетарные колеса образуют по меньшей мере одну вторую передаточную ступень.
Могут быть предусмотрены другие передаточные ступени, например, третья, планетарные колеса которой тоже находятся в зацеплении с предусмотренным для всех передаточных ступеней полым колесом.
Ниже изобретение подробно описывается на примерах осуществления со ссылкой на прилагаемые фигуры. Показано:
фиг.1: изображение сечения планетарного механизма с несколькими передаточными ступенями в качестве примера осуществления изобретения;
фиг.2: изображение сечения предусмотренного для передаточных ступеней полого колеса планетарного механизма, показанного на фиг.1, и
фиг.3: изображение в перспективе вкладного элемента планетарного механизма, показанного на фиг.1;
фиг.4: частичное изображение в перспективе полого колеса со смонтированным вкладным элементом, и
фиг.5: частичное изображение в перспективе полого колеса, показанного на фиг.4, однако без вкладного элемента.
Планетарный механизм 1, показанный на фиг.1, состоит из цилиндрического корпуса 3 с тремя передаточными ступенями 10, 20 и 30. Полое колесо 2, снабженное прямозубой внутренней системой зубьев на первом участке 2a внутренней системы зубьев и втором участке 2b внутренней системы зубьев, проходит по всей конструктивной длине корпуса 3, то есть по всем трем передаточным ступеням 10, 20 и 30.
Со стороны привода корпус 3 закрыт фланцем 4 двигателя с опорным отверстием 4a для приводного вала приводного двигателя (не изображен). Этот приводной вал заканчивается в приводной шестерне, которая в качестве солнечного колеса (не изображено) находится в зацеплении с тремя планетарными колесами 12 первой передаточной ступени 10.
Эта первая передаточная ступень 10 включает в себя водило 11, на котором установлены три планетарных колеса 12, с расположенным со стороны отбора мощности солнечным колесом 13, а также имеющая форму круглого кольца вкладного элемента 14, который в соответствии с фиг.3 выполнен подобно зубчатому венцу с косозубой внутренней системой 14a зубьев и прямозубой наружной системой 14b зубьев. Три планетарных колеса 12 первой передаточной ступени 10 установлены каждое с возможностью вращения на цапфе 12a, предусмотренной для водила 11.
Вкладной элемент 14 со стороны привода вставляется в полое колесо 2, так что наружная система зубьев вкладного элемента 14 входит в зацепление с прямозубой внутренней системой зубьев второго участка 2b внутренней системы зубьев полого колеса 2 с геометрическим замыканием.
В осевом направлении внутренняя система зубьев полого колеса 2 в соответствии с фиг.2 разделена на два участка, т.е. имеющий прямозубую внутреннюю систему зубьев первый участок 2a системы зубьев и также имеющий прямозубую внутреннюю систему зубьев второй участок 2b внутренней системы зубьев, причем во втором участке 2b внутренней системы зубьев, как изложено выше, помещен вкладной элемент 14, который прилегает к заплечику 2c, образованному у перехода между двумя участками 2a и 2b внутренней системы зубьев.
В соответствии с фиг.5 этот заплечик 2c возникает за счет того, что диаметр Dk вершины зубьев системы зубьев второго участка 2b внутренней системы зубьев больше, чем диаметр dk вершины зубьев системы зубьев первого участка 2a внутренней системы зубьев, при этом, однако, диаметры окружностей впадин для системы зубьев этих двух участков 2a и 2b внутренней системы зубьев одинаковы, т.е. что только высота зуба системы зубьев второго участка 2b внутренней системы зубьев укорочена по сравнению с высотой зуба системы зубьев первого участка 2a внутренней системы зубьев.
В соответствии с фиг.4 осевая длина второго участка 2b внутренней системы зубьев полого колеса 2 больше, чем осевая длина вкладного элемента 14, так что на обращенной к приводу торцевой стороне полого колеса 2 возникает выступающая часть 2d относительно торцевой стороны вкладного элемента 14, вставленного в полое колесо 2.
Эта выступающая часть 2d используется для того, чтобы образовывать шлицевое зубчатое зацепление с фланцем 4 двигателя. Для этого фланец 4 двигателя на отвернутой от двигателя торцевой поверхности 4b выполнен с имеющим форму круглого цилиндрического кольца соединительным фланцем 4c, боковая поверхность которого имеет согласованную с внутренней системой 2b зубьев выступающей части 4c наружную систему зубьев. Так, этот фланец 4 двигателя посредством его соединительного фланца 4c для образования шлицевого зубчатого зацепления может вставляться в полое колесо 2, так чтобы торцевая поверхность 4b фланца 4 двигателя без зазоров на поверхности прилегала к торцевым поверхностям корпуса 3 и полого колеса 2.
Наружная система 14b зубьев вкладного элемента 14 согласована с внутренней системой зубьев второго участка 2b внутренней системы зубьев полого колеса 2, то есть с его укороченными зубьями с плоской вершиной. Тем самым реализуется соединение с геометрическим замыканием и без зазоров между вкладным элементом 14 и полым колесом 2, без необходимости дополнительных средств центрирования или соединения. Обращенная к приводу торцевая поверхность вкладного элемента 14 выполнена с некоторым уступом в виде имеющего форму круглого кольца заплечика 14c.
Первый участок 2a внутренней системы зубьев полого колеса 2 служит для помещения второй и третьей передаточной ступени 20 и 30.
Вторая передаточная ступень 20 включает в себя водило 21 с тремя установленными на цапфах 22a планетарными колесами 22, которые находятся в зацеплении с внутренней системой зубьев первого участка 2a внутренней системы зубьев полого колеса 2, а также расположенное со стороны отбора мощности солнечное колесо 23, которое находится в зацеплении с четырьмя планетарными колесами 32 третьей передаточной ступени 30.
У этой третьей передаточной ступени 30 находящиеся в зацеплении с внутренней системой зубьев первого участка 2a внутренней системы зубьев четыре планетарных колеса 32 оперты на цапфы 32a, которые установлены на водиле 31. Кроме того, это водило 31 со стороны отбора мощности имеет вал 33 отбора мощности планетарного механизма 1. Фланец отбора мощности (не изображен) замыкает сторону отбора мощности корпуса 3 планетарного механизма 1.
Список ссылочных обозначений
1 Планетарный механизм
2 Полое колесо планетарного механизма 1
2a Первый участок внутренней системы зубьев полого колеса 2
2b Второй участок внутренней системы зубьев полого колеса 2
2c Заплечик на переходе от первого участка 2a внутренней системы зубьев ко второму участку 2b внутренней системы зубьев
2d Выступающая часть полого колеса 2
3 Корпус планетарного механизма 1
4 Фланец двигателя планетарного механизма 1
4a Опорное отверстие фланца 4 двигателя
4b Расположенная со стороны отбора мощности торцевая поверхность фланца 4 двигателя
4c Соединительный фланец торцевой поверхности 4b
10 Первая передаточная ступень планетарного механизма 1
11 Водило первой передаточной ступени 10
12 Планетарное колесо водила 11
12a Цапфа планетарного колеса 12
13 Солнечное колесо водила 11
14 Вкладной элемент, зубчатый венец первой передаточной ступени 10
14a Внутренняя система зубьев вкладного элемента 14
14b Наружная система зубьев вкладного элемента 14
14c Торцевой заплечик вкладного элемента 14
20 Вторая передаточная ступень планетарного механизма 1
21 Водило второй передаточной ступени 20
22 Планетарное колесо водила 21
22a Цапфа планетарного колеса 22
23 Солнечное колесо водила 21
30 Третья передаточная ступень планетарного механизма 1
31 Водило третьей передаточной ступени 30
32 Планетарное колесо водила 31
32a Цапфа планетарного колеса 32
33 Вал отбора мощности водила 31
1. Планетарный механизм (1) с несколькими передаточными ступенями (10, 20, 30), включающий в себя снабженное внутренней системой зубьев полое колесо (2), с которым находятся в зацеплении планетарные колеса (22, 32) по меньшей мере одной передаточной ступени (20, 30), отличающийся тем, что в полом колесе (2) расположен по меньшей мере один имеющий форму круглого кольца вкладной элемент (14), снабженный наружной и внутренней системами (14a, 14b) зубьев, при этом наружная система (14b) зубьев находится в зацеплении с полым колесом (2), а внутренняя система (14a) зубьев находится в зацеплении с планетарными колесами (12) другой передаточной ступени (10).
2. Планетарный механизм (1) по п.1, отличающийся тем, что полое колесо (2) имеет систему прямых зубьев, которая находится в зацеплении с выполненной в виде системы прямых зубьев наружной системой (14b) зубьев вкладного элемента (14).
3. Планетарный механизм (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что внутренняя система (14a) зубьев вкладного элемента (14) выполнена в виде системы косых зубьев.
4. Планетарный механизм (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что полое колесо (2) в осевом направлении выполнено с первым и вторым участками (2a, 2b) внутренней системы зубьев, при этом с первым участком (2a) внутренней системы зубьев находятся в зацеплении планетарные колеса (22, 32) указанной по меньшей мере одной передаточной ступени (20, 30), а со вторым участком (2b) внутренней системы зубьев находится в зацеплении наружная система (14b) зубьев вкладного элемента (14), и для образования перехода от первого участка (2a) внутренней системы зубьев во второй участок (2b) внутренней системы зубьев предусмотрен заплечик (2c), к которому с торцевой стороны прилегает вкладной элемент (14).
5. Планетарный механизм (1) по п.4, отличающийся тем, что для образования заплечика (2c) диаметр (dk) вершин зубьев выступов системы зубьев в области первого участка (2a) внутренней системы зубьев полого колеса (2) меньше, чем диаметр (Dk) вершин зубьев системы зубьев второго участка (2b) внутренней системы зубьев полого колеса (2).
6. Планетарный механизм (1) по п.4, отличающийся тем, что для образования торцевой выступающей части (2d) полого колеса (2) второй участок (2b) внутренней системы зубьев в осевом направлении выполнен длиннее, чем осевая длина вкладного элемента (14).
7. Планетарный механизм (1) по п.6, отличающийся тем, что фланец (4) двигателя выполнен для образования с выступающей частью (2d) шлицевого зубчатого соединения.
8. Планетарный механизм (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что вкладной элемент (14) с другой передаточной ступенью образует первую передаточную ступень (10), которая находится в зацеплении с соединенной с приводом ведущей шестерней.
9. Планетарный механизм (1) по п.4, отличающийся тем, что находящиеся в зацеплении с полым колесом (2) планетарные колеса (22) образуют по меньшей мере одну вторую передаточную ступень (20).
10. Планетарный механизм (1) по п.5, отличающийся тем, что в качестве третьей передаточной ступени (30) предусмотрены находящиеся в зацеплении с полым колесом (2) планетарные колеса (32).
