PL231252B1

PL231252B1 - Przekładnia zębata mimośrodowa

Info

Publication number: PL231252B1
Application number: PL408681A
Authority: PL
Inventors: Sławomir Bydoń
Original assignee: Bydon Slawomir
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2019-02-28
Also published as: PL408681A1; EP2960546A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest przekładnia mechaniczna, składająca się z czterech kół zębatych o równoległych osiach obrotu. Pierwsze koło zębate (1) ma zęby skierowane do wewnątrz i jest nieruchome względem obudowy (10). Drugie koło zębate (2) jest zazębione z pierwszym, a jego oś porusza się wewnątrz pierwszego koła ruchem mimośrodowym. Środkiem obrotu mimośrodu jest oś obrotu koła pierwszego (1). Koła, drugie (2) i trzecie (3), mają wspólną oś obrotu i są osadzone za pośrednictwem łożyska obrotowego na mogącym poruszać się mimośrodowo elemencie. Koło trzecie (3) o zębach skierowanych na zewnątrz jest połączone z kołem drugim (2) sztywnym połączeniem. Koło trzecie (3) jest zazębione z kołem czwartym (4), które posiada zęby skierowane do wewnątrz. Ruch koła trzeciego (3) wprawia koło czwarte (4) w ruch obrotowy. Średnice podziałowe kół są tak dobrane, że koło, pierwsze i drugie, są ze sobą stale zazębione oraz koła, trzecie i czwarte, również są ze sobą stale zazębione. Prędkość obrotowa mimośrodu kół, drugiego (2) i trzeciego (3), jest redukowana w stosunku do obrotów koła czwartego (4). Zaletą takiego rozwiązania jest znaczne uproszczenie konstrukcji przekładni (brak dodatkowych elementów, które zamieniają ruch mimośrodowy w obrotowy) i możliwość uzyskania bardzo dużych wartości przełożeń.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest dwustopniowa przekładnia zębata mimośrodowa.

Istnieją rozwiązania przekładni z kołami o uzębieniu wewnętrznym, które są zazębione z kołami o uzębieniu zewnętrznym, w których oś koła o uzębieniu zewnętrznym porusza się mimośrodowo względem osi obrotu koła o uzębieniu wewnętrznym. W konstrukcjach tych, zwanych przekładniami cykloidalnymi, zamiana ruchu kół zębatych, których osie poruszają się mimośrodowo, na ruch elementów wyjściowych przekładni poruszających się ruchem obrotowym, następuje za pośrednictwem kilku wałków mimośrodowych. Ruch obrotowy mimośrodów jest wywołany ruchem obrotowym wału wejściowego, na którym osadzone jest koło zębate sprzężone z kołami zębatymi osadzonymi na kilku wałkach mimośrodów, co wiąże się z koniecznością bardzo precyzyjnego wykonania wszystkich elementów łańcucha kinematycznego w celu uzyskania niewielkich luzów przekładni. Przykładem takich przekładni są produkty firmy Nabtesco. Koło zębate takich przekładni, którego oś porusza się ruchem mimośrodowym posiada zęby o zarysie cykloidalnym i wykonuje obrót o jeden ząb na pełny obrót elementów wprawiających jego oś w ruch mimośrodowy. Przykładem mogą być również przekładnie firmy Sumitomo, w których przekazanie napędu z koła poruszającego się ruchem mimośrodowym na koło wyjściowe przekładni następuje za pośrednictwem kilku trzpieni poruszanych przez odpowiednio ukształtowane otwory w kołach, których osie poruszają się ruchem mimośrodowym.

Opis patentowy PL181557 przedstawia przekładnię zębatą obiegowo-mimośrodową, składającą się z pary kół zębatych o uzębieniu zewnętrznym, pary kół zębatych o uzębieniu wewnętrznym, promieniowo - osiowych łożysk w obudowach, korpusu przekładni i zamocowanego do niego silnika napędowego. Silnik ten napędza napędowe koła zębate zamocowane do obudowy łożysk promieniowo-osiowych. Łożysko ma bieżnię na kole zębatym o uzębieniu zewnętrznym, które osadzone jest na wale wyjściowym. W łożysku osadzonym mimośrodowo w obudowie ułożyskowana jest para kół zębatych o uzębieniu wewnętrznym, które z powodu tego mimośrodowego osadzenia obiegają swymi zazębieniami koła zębate o uzębieniu zewnętrznym. Koło zębate zamocowane jest w korpusie, w którym ułożyskowany jest również wał wyjściowy.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że element wejściowy w części umieszczonej w przekładni ma postać wałka, którego koniec zespolony jest mimośrodowo z wałkiem napędowym umieszczonym za pośrednictwem łożyska w małych kołach obrotowych o uzębieniu zewnętrznym. Pierwsze z kół obrotowych umieszczone jest mimośrodowo wewnątrz koła stacjonarnego o uzębieniu wewnętrznym, zamocowanego sztywno do obudowy albo stanowiącego monolit z obudową. Koło obrotowe połączone jest sztywno z drugim kołem obrotowym o uzębieniu zewnętrznym albo stanowi z nim monolit. Drugie małe koło obrotowe umieszczone jest mimośrodowo wewnątrz dużego koła obrotowego o uzębieniu wewnętrznym, które z kolei połączone jest sztywno z elementem wyjściowym albo stanowi z nim monolit. Koło stacjonarne jest w każdej pozycji zazębione częściowo z pierwszym małym kołem obrotowym, a drugie małe koło obrotowe jest w każdej pozycji zazębione częściowo z dużym trzecim kołem obrotowym. Element wejściowy i element wyjściowy są umieszczone na wspólnej osi.

Korzystnie wszystkie koła mają zęby o zarysie ewolwenty.

Korzystnie wałek napędowy jest ułożyskowany w swojej osi obrotu w elemencie wyjściowym, połączonym z czwartym kołem lub jest ułożyskowany bezpośrednio w czwartym kole.

Korzystnie wałek napędowy jest ułożyskowany w swojej osi obrotu w obudowie lub jest ułożyskowany bezpośrednio w pierwszym stacjonarnym kole.

Korzystnie element wejściowy jest częścią przekładni albo stanowi element zewnętrzny umieszczony w przekładni.

Korzystnie element wejściowy jest wałkiem silnika napędzającego przekładnię.

Korzystnie element wejściowy jest wyposażony w przeciwwagę.

Korzystnie wałek napędowy jest wyposażony w przeciwwagę.

Korzystnie wartość mimośrodu wałka napędowego jest regulowana.

Zaletą przedstawionej powyżej przekładni jest prosta konstrukcja, stwarzająca możliwość jej modyfikacji, jak na przykład obudowa i element wyjściowy mogą być obrotowe a element wejściowy może być unieruchomiony albo element wyjściowy może być unieruchomiony, a element wejściowy i pierwsze koło zębate mogą być obrotowe.

PL 231 252 B1

Istotną zaletą jest możliwość zamiany funkcji elementu wejściowego na element wyjściowy, a tym samym elementu wyjściowego na element wejściowy, może więc redukować liczbę obrotów lub ją multiplikować, ponadto konstrukcja przekładni pozwala na uzyskanie dużych wartości przełożeń i zmianę kierunków obrotów jej elementów obrotowych.

Przekładnia według wynalazku objaśniona jest dokładniej w przykładzie wykonania zilustrowanym rysunkiem, na którym fig. 1 jest przekrojem wzdłużnym osiowym przekładni, której koła o uzębieniach zewnętrznych 2 i 3 są połączone ze sobą śrubami, fig. 2 - przekrojem wzdłużnym osiowym przekładni, której koła o uzębieniach zewnętrznych 2 i 3 stanowią monolit, fig. 3 - przekrojem poprzecznym A-A przekładni, zaznaczonym na fig. 1 i fig. 2, fig. 4 - przekrojem poprzecznym B-B, zaznaczonym na fig. 1 i fig. 2.

Obudowa 10 ma postać w przybliżeniu krótkiego cylindra zamkniętego od strony napędu z okrągłym, usytuowanym osiowo otworem, w którym zamocowane jest łożysko toczne 7 kulkowe, w którym osadzony jest obrotowy walcowy element wejściowy 11, będący wałkiem zamocowanego na zewnątrz elektrycznego silnika napędowego. Wewnątrz obudowy element wejściowy 11 przechodzi mimośrodowo w wałek napędowy 12. Do elementu 11 zamocowana jest przeciwwaga 5, a do elementu napędowego 12 zamocowana jest przeciwwaga 6, służące do wyważenia przekładni, co ma uzasadnienie w tym, że koła obrotowe 2 i 3 obracają się mimośrodowo.

Do obudowy 10 od strony wewnętrznej przykręcone jest śrubami koło stacjonarne 1 o uzębieniu wewnętrznym, wewnątrz którego umieszczone jest częściowo z nim zazębione koło obrotowe 2 o uzębieniu zewnętrznym, połączone śrubami z kołem obrotowym 3 o uzębieniu zewnętrznym. Zintegrowane koła obrotowe 2 i 3 osadzone są, za pośrednictwem wspólnego łożyska tocznego 8 kulkowego, na wałku napędowym 12. Koło obrotowe 3 o uzębieniu zewnętrznym umieszczone jest wewnątrz koła obrotowego 4 o uzębieniu wewnętrznym, przy czym koła obrotowe 3 i 4 są ze sobą stale częściowo zazębione. Wszystkie koła 1, 2, 3 i 4 mają zęby o zarysie ewolwentowym. Koło obrotowe 4 jest stabilizowane w obudowie 10 łożyskiem tocznym 9 kulkowym i jest do niego zamocowana śrubami obrotowa tarcza 14, która w części centralnej przechodzi w element wyjściowy 13 w postaci wałka. Element wejściowy 11 i element wyjściowy 13 mają wspólną oś a-a, a wałek napędowy 12 oraz obrotowe koła zębate 2 i 3 mają wspólną oś b-b.

Działanie przekładni polega na tym, że element wejściowy 11, który jest wałkiem elektrycznego silnika napędowego, przenosi ruch obrotowy na usytuowany mimośrodowo wałek napędowy 12, przenoszący ruch obrotowy centryczny z osi a-a na ruch obrotowy kół zębatych 2 i 3 usytuowanych mimośrodowo na osi b-b z przesunięciem o wartość e względem osi a-a. Ruch mimośrodowy koła 2 przenosi się na zespolone z nim śrubami koło 3 jak pokazano na fig. 1 rysunku albo na tworzące z nim monolit koło 3, jak pokazano na fig. 2 rysunku. Korzystne dla pracy przekładni jest wyważenie elementu wejściowego 11 przeciwwagą 5 lub wałka napędowego 12 przeciwwagą 6.

Wartość mimośrodu e, a więc przesunięcie osi b-b względem osi a-a przedstawia się wzorem (1):

dą— d₃

2

Jak wynika ze wzoru (1) warunkiem właściwej pracy przekładni jest spełniona równość różnic średnic podziałowych odpowiednio kół 1 i 2 oraz kół 3 i 4. Wynika to z faktu, iż koła 2 i 3 są ze sobą połączone i mimośrody ruchu ich osi są równe, a jednocześnie koła 2 i 3 muszą być stale częściowo zazębione odpowiednio z kołami 1 i 4.

Z ilości zębów z1, z2, z3 i z4 odpowiednio kół 1,2, 3 i 4 wylicza się przełożenie przekładni według

wzoru (2):

i ¹ Z 2 x ^4 γ Z2 X Z4— Ζ_χ X Z3 ¹ Z2 ^X Z4

Z wzoru (2) wynika, że warunkiem zmiany obrotów elementu wejściowego 11 w stosunku do elementu wyjściowego 13 jest to, aby pary kół 1 i 2 oraz 3 i 4 miały różne przełożenia względem siebie, co przedstawia poniższa nierówność (3):

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Przekładnia zębata mimośrodowa, składająca się z obudowy, w której części centralnej korzystnie umieszczony jest element wejściowy, a z drugiej strony umieszczony jest element wyjściowy, przy czym element wejściowy połączony jest obrotowo z dwoma parami kół zębatych o różnych średnicach, z których każda para składa się z jednego koła o uzębieniu wewnętrznym i jednego koła o uzębieniu zewnętrznym, umieszczonych mimośrodowo jedno w drugim, znamienna tym, że element wejściowy (11) w części umieszczonej w przekładni ma postać wałka, którego koniec zespolony jest mimośrodowo z wałkiem napędowym (12), umieszczonym za pośrednictwem łożyska (8) w kole obrotowym (2) o uzębieniu zewnętrznym, umieszczonym mimośrodowo wewnątrz koła stacjonarnego (1) o uzębieniu wewnętrznym, zamocowanego sztywno do obudowy (10) albo stanowiącego monolit z obudową (10) oraz koło obrotowe (2), które połączone jest sztywno z kołem obrotowym (3) o uzębieniu zewnętrznym, albo stanowi monolit z kołem obrotowym (3), umieszczonym mimośrodowo wewnątrz koła obrotowego (4) o uzębieniu wewnętrznym, które z kolei połączone jest sztywno z elementem wyjściowym (13), przy czym koło stacjonarne (1) jest w każdej pozycji zazębione częściowo z kołem obrotowym (2), a koło obrotowe (3) jest w każdej pozycji zazębione częściowo z kołem obrotowym (4) oraz element wejściowy (11) i element wyjściowy (13) są umieszczone na wspólnej osi.
2. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że koła (1,2, 3 i 4) mają zęby o zarysie ewolwenty.
3. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że wałek napędowy (12) jest ułożyskowany w swojej osi obrotu w elemencie wyjściowym (13), połączonym z kołem (4) albo jest ułożyskowany bezpośrednio w kole (4).
4. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że wałek napędowy (12) jest ułożyskowany w swojej osi obrotu w obudowie (10) albo jest ułożyskowany bezpośrednio w kole zębatym (1).
5. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że element wejściowy (11) jest częścią przekładni albo stanowi element zewnętrzny umieszczony w przekładni
6. Przekładnia według zastrz. 5, znamienna tym, że element wejściowy (11) jest wałkiem silnika napędzającego przekładnię.
7. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że element wejściowy (11) wyposażony jest w przeciwwagę (5).
8. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że wałek napędowy (12) wyposażony jest w przeciwwagę (6).
9. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że wartość mimośrodu (e) wałka napędowego (12) jest regulowana.