(12) OPIS PATENTOWY (19) PL. (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/IB95/00097

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/IB95/00097 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , WO95/22017, PCT Gazette nr 35/95 (11) B1 (51) IntCl6: F16H 1/32 (54) Przekładnia planetarna (30) Pierwszeństwo: (73) Uprawniony z patentu: ,SK, SPINEA S.R.O., Kosice, SK (43) Zgłoszenie ogłoszono: (72) Twórca wynalazku: BUP 25/96 Bartolomej Janek, Presov, SK (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: (74) Pełnomocnik: WUP 07/99 Dziamowska Monika, POLSERVICE PL B1 1. Przekładnia planetarna z co najmniej jed- -57/ nym kołem o uzębieniu wewnętrznym, co najmniej jednym elementem wyjściowym, osadzonym obrotowo względem koła z uzębieniem wewnętrznym, oraz wałem wejściowym z co najmniej jednym mimośrodowym odcinkiem, na którym osadzone jest obrotowo co najmniej jedno, zazębiające się z uzębieniem wewnętrznym koło z uzębieniem zewnętrznym, przy czym przy co najmniej dwóch kołach z uzębieniem zewnętrznym co najmniej jedno z nich jest usytuowane pomiędzy elementami wyjściowymi, znamienna tym, że pomiędzy kołem (30) z uzębieniem zewnętrznym (33) i, osadzonym obrotowo względem koła (40) z uzębieniem wewnętrznym (41), elementem wyjściowym (50) umieszczony jest element przekształcający (70) planetarny ruch koła (30) w ruch obrotowy, który to element przekształcający (70) jest osadzony przesuwnie względem koła (30) i elementu wyjściowego (50) oraz ruchomo w kierunku poprzecznym względem osi wału wejściowego (10).

2 Przekładnia planetarna Zastrzeżenia patentowe 1. Przekładnia planetarna z co najmniej jednym kołem o uzębieniu wewnętrznym, co najmniej jednym elementem wyjściowym, osadzonym obrotowo względem koła z uzębieniem wewnętrznym, oraz wałem wejściowym z co najmniej jednym mimośrodowym odcinkiem, na którym osadzone jest obrotowo co najmniej jedno, zazębiające się z uzębieniem wewnętrznym koło z uzębieniem zewnętrznym, przy czym przy co najmniej dwóch kołach z uzębieniem zewnętrznym co najmniej jedno z nich jest usytuowane pomiędzy elementami wyjściowymi, znamienna tym, że pomiędzy kołem (30) z uzębieniem zewnętrznym (33) i, osadzonym obrotowo względem koła (40) z uzębieniem wewnętrznym (41), elementem wyjściowym (50) umieszczony jest element przekształcający (70) planetarny ruch koła (30) w ruch obrotowy, który to element przekształcający (70) jest osadzony przesuwnie względem koła (30) i elementu wyjściowego (50) oraz ruchomo w kierunku poprzecznym względem osi wału wejściowego (10). 2. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że oś wału (10) i osie odcinków mimośrodowych (17) są wzajemnie równoległe. 3. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że elementy wyjściowe (50) są połączone ze sobą na stałe. 4. Przekładnia według zastrz. 3, znamienna tym, że elementy wyjściowe (50) są połączone ze sobą za pomocą elementów łączących (60). 5. Przekładnia według zastrz. 4, znamienna tym, że koła (30) z uzębieniem zewnętrznym mają otwory (32) dla elementów łączących (60). 6. Przekładnia według zastrz. 5, znamienna tym, że elementy łączące (60) przechodzą przez koła (30) z uzębieniem zewnętrznym bezstykowo. 7. Przekładnia według zastrz. 5, znamienna tym, że elementy łączące (60) mają postać śrub, usytuowanych równolegle do osi (40) wału wejściowego (10). 8. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że koło (30) z uzębieniem zewnętrznym i element wyjściowy (50) mają prowadnice (30b, 50b) dla elementu przekształcającego (70). 9. Przekładnia według zastrz. 8, znamienna tym, że prowadnice (30b, 50b) mają liniowe bieżnie (34b, 54b). 10. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że element wyjściowy (50) i koło (30) z uzębieniem zewnętrznym są zaopatrzone w elementy do liniowego prowadzenia elementu przekształcającego (70). 11. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że element przekształcający (70) ma ramiona (74), współpracujące z elementem wyjściowym (50) względnie z kołem (30) o uzębieniu zewnętrznym. 12. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że element przekształcający (70) ma postać krzyża o wzajemnie prostopadłych ramionach (74). 13. Przekładnia według zastrz. 12, znamienna tym, że element przekształcający (70) ma cztery, równoległe do siebie parami, ramiona (74), przy czym za pomocą jednej pary równoległych ramion element przekształcający (70) jest osadzony przesuwnie w elemencie wyjściowym (50), zaś za pomocą drugiej pary równoległych ramion jest osadzony przesuwnie w kole (30) z uzębieniem zewnętrznym. 14. Przekładnia według zastrz. 12, znamienna tym, że element (70) ma bieżnie (74a, 74b; 75a, 75b). 15. Przekładnia według zastrz. 14, znamienna tym, że pomiędzy przyporządkowanymi sobie wzajemnie bieżniami (74a, 74b; 75a, 75b) elementu przekształcającego (70) oraz bieżniami (34a, 54b) koła (30) z uzębieniem zewnętrznym i elementu wyjściowego (50) umieszczone są elementy toczne (80,90). 16. Przekładnia według zastrz. 15, znamienna tym, że elementy toczne (80, 90) mają okrągły przekrój.

3 Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że koło (30) z uzębieniem zewnętrznym ma elementy dystansowe (52). 18. Przekładnia według zastrz. 17, znamienna tym, że elementy dystansowe (52) są u- stawione wzdłuż osi wału wejściowego (10) i mają takie wymiary, że element przekształcający (70) jest osadzony luźno pomiędzy kołem (30) z uzębieniem zewnętrznym i elementem wyjściowym (50). 19. Przekładnia według zastrz. 5 albo 17, znamienna tym, że elementy dystansowe (52) są połączone kształtowo z otworami (32). 20. Przekładnia według zastrz. 19, znamienna tym, że prze elementy dystansowe (52) oraz otwory (32) przechodzą elementy łączące (60). 21. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że element wyjściowy (50) ma elementy dystansowe (52). 22. Przekładnia według zastrz. 21, znamienna tym, że elementy dystansowe (52) sąustawione wzdłuż osi wału wejściowego (10) i mają takie wymiary, że element przekształcający (70) jest osadzony luźno pomiędzy kołem (30) z uzębieniem zewnętrznym i elementem wyjściowym (50). 23. Przekładnia według zastrz. 5 albo 21, znamienna tym, że elementy dystansowe (52) są połączone kształtowo z otworami (32). 24. Przekładnia według zastrz. 23, znamienna tym, że przez elementy dystansowe (52) oraz otwory (32) przechodzą elementy łączące (60). 25. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że element przekształcający (70) ma przelotowy otwór (71), przez który przechodzi wał wejściowy (10). 26. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że uzębienie wewnętrzne (41) składa się z osadzonych obrotowo elementów o przekroju okrągłym. 27. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że uzębienie zewnętrzne (33) składa się z osadzonych obrotowo elementów o przekroju okrągłym. 28. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że uzębienie wewnętrzne (41) i uzębienie zewnętrzne (33) składa się z osadzonych obrotowo elementów o przekroju okrągłym. 29. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że elementy wyjściowe (50) mają postać kołnierzy, osadzonych obrotowo względem koła (40) z uzębieniem wewnętrznym. 30. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że elementy wyjściowe (50) i koło (40) z uzębieniem wewnętrznym mają wspólną oś obrotu. 31. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że koło (40) z uzębieniem wewnętrznym ma postać pustego wewnątrz korpusu. 32. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że stanowiące parę elementy wyjściowe (50, 50) są połączone bezobrotowo ze sobą i osadzone obrotowo w kole (40) z uzębieniem wewnętrznym, przy czym koło (40) z uzębieniem wewnętrznym jest połączone na stole z elementem (43), w którym osadzony jest napędzany organ (20), połączony z elementem wyjściowym (50). 33. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że wał wejściowy (10) jest połączony z zabierakiem (15), zaopatrzonym w rozmieszczone równomiernie wzdłuż obwodu koła na jego powierzchni czołowej, osiowe czopy (16), na których osadzone są obrotowo zębate koła planetarne (2) z uzębieniami zewnętrznymi (21), zazębiające się jednocześnie z u- zębieniem wewnętrznym (57) elementu wyjściowego (50) i uzębieniem zewnętrznym (11) zębnika wejściowego (1). 34. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że element wyjściowy (50) jest osadzony obrotowo względem koła (40) z uzębieniem wewnętrznym, połączonym na stałe z elementem (43), w którym osadzony jest obrotowo napędzany organ, połączony na stałe z elementem wyjściowym (50). 35. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że wał wejściowy (10) jest osadzony obrotowo jednym końcem w elemencie wyjściowym (50), zaś drugim końcem w kole (40) z uzębieniem wewnętrznym. * * *

4 Przedmiotem wynalazku jest przekładnia planetarna. Przekładnie takie są stosowane zwłaszcza przy przełożeniach w zakresie od 1:6 do 1:250 i dużej obciążalności właściwej w odniesieniu do ciężaru i zewnętrznych wymiarów przekładni. Typowe przekładnie o dużych przełożeniach są znane na przykład z amerykańskiego zgłoszenia patentowego nr US-A W przekładni tej mechanizm redukcyjny składa się z pierwotnego i wtórnego stopnia redukcyjnego. Stopień pierwotny składa się z centralnego zębnika oraz kilku kół satelitarnych o czołowym uzębieniu. Stopień wtórny składa się z systemu wałów korbowych, na których mimośrodowych odcinkach osadzone są obrotowo bieżnie kół z uzębieniem zewnętrznym, które współpracuje z wewnętrznym uzębieniem kół. Końce wałów korbowych są osadzone w kołnierzach, połączonych ze sobą bezobrotowo. Zębnik centralny współpracuje z kołami satelitarnymi pierwszego stopnia, umieszczonymi na końcach wejściowego wału korbowego. Istotna wada tej przekładni polega na niewielkiej wartości potencjalnego momentu, ograniczonej wskutek przenoszenia sił przez łożyska wejściowych wałów korbowych. Ponadto wymiary łożysk tocznych wałów korbowych są tak dobrane, że wykonanie małych przekładni rzędu od 50 do 100 mm sprawia trudności. Te łożyska toczne również ograniczają wartość momentu przekładni. Z niemieckiego opisu patentowego nr DE znana jest kolejna przekładnia, również składająca się z centralnego wału wejściowego, na którego mimośrodowych czopach osadzone są obrotowo koła satelitarne z uzębieniem zewnętrznym. Te koła zębate współpracują z kołem o uzębieniu wewnętrznym. Koła satelitarne są zaopatrzone w przelotowe otwory osiowe. Aby zapobiec tarciu ślizgowemu w obszarze styku liniowego pomiędzy czopami i kołami satelitarnymi wtórnego stopnia, na czopach osadzone są tuleje, które jednak nie eliminują właściwego tarcia ślizgowego i związanych z nim problemów. Tarcie ślizgowe i powstające przy tym straty ciepła powodują ograniczenie czasu ciągłych obrotów przekładni. Tarcie to powoduje zużycie powierzchni styku i zwiększa niedokładności mechanizmu redukcyjnego przekładni, co jest niepożądane zwłaszcza wówczas, gdy wymagana jest wysoka dokładność przekładni. Stąd też w znanym przypadku nieodzowna jest wysoka dokładność wytwarzania poszczególnych elementów konstrukcji. Przekładnia planetarna z co najmniej jednym kołem o uzębieniu wewnętrznym, co najmniej jednym elementem wyjściowym, osadzonym obrotowo względem koła z uzębieniem wewnętrznym, oraz wałem wejściowym z co najmniej jednym mimośrodowym odcinkiem, na którym osadzone jest obrotowo co najmniej jedno, zazębiające się z uzębieniem wewnętrznym koło z uzębieniem zewnętrznym, przy czym przy co najmniej dwóch kołach z uzębieniem zewnętrznym co najmniej jedno z nich jest usytuowane pomiędzy elementami wyjściowymi, według wynalazku charakteryzuje się tym, że pomiędzy kołem z uzębieniem zewnętrznym i, osadzonym obrotowo względem koła z uzębieniem wewnętrznym, elementem wyjściowym umieszczony jest element przekształcający planetarny ruch koła w ruch obrotowy, który to element przekształcający jest osadzony przesuwnie względem koła i elementu wyjściowego oraz ruchomo w kieruniku poprzecznym względem osi wału wejściowego. Korzystnie oś wału i osie odcinków mimośrodowych są wzajemnie równoległe. Korzystnie elementy wyjściowe są połączone ze sobą na stałe. Korzystnie elementy wyjściowe są połączone ze sobą za pomocą elementów łączących. Korzystnie koła z uzębieniem zewnętrznym mają otwory dla elementów łączących. Korzystnie elementy łączące przechodzą przez koła z uzębieniem zewnętrznym bezstykowo. Korzystnie elementy łączące mają postać śrub, usytuowanych równolegle do osi wału wejściowego. Korzystnie koło z uzębieniem zewnętrznym i element wyjściowy mają prowadnice dla elementu przekształcającego. Korzystnie prowadnice mają liniowe bieżnie. Korzystnie element wyjściowy i koło z uzębieniem zewnętrznym są zaopatrzone w elementy do liniowego prowadzenia elementu przekształcającego. Korzystnie element przekształcający ma ramiona, współpracujące z elementem wyjściowym względnie z kołem o uzębieniu zewnętrznym. Korzystnie element przekształcający ma postać krzyża o wzajemnie prostopadłych ramionach.

5 Korzystnie element przekształcający ma cztery, równoległe do siebie parami, ramiona, przy czym za pomocą jednej pary równoległych ramion element przekształcający jest osadzony przesuwnie w elemencie wyjściowym, zaś za pomocą drugiej pary równoległych ramion jest osadzony przesuwnie w kole z uzębieniem zewnętrznym. Korzystnie element ma bieżnie. Korzystnie pomiędzy przyporządkowanymi sobie wzajemnie bieżniami elementu przekształcającego oraz bieżniami koła z uzębieniem zewnętrznym i elementu wyjściowego umieszczone są elementy toczne. Korzystnie elementy toczne mają okrągły przekrój. Korzystnie koło z uzębieniem zewnętrznym i/lub element wyjściowy ma elementy dystansowe. Korzystnie elementy dystansowe są ustawione wzdłuż osi wału wejściowego i mają takie wymiary, że element przekształcający jest osadzony luźno pomiędzy kołem z uzębieniem zewnętrznym i elementem wyjściowym. Korzystnie elementy dystansowe są połączone kształtowo z otworami. Korzystnie przez elementy dystansowe oraz otwory przechodzą elementy łączące. Korzystnie element przekształcający ma przelotowy otwór, przez który przechodzi wał wejściowy. Korzystnie uzębienie wewnętrzne i/lub uzębienie zewnętrzne składa się z osadzonych obrotowo elementów o przekroju okrągłym. Korzystnie elementy wyjściowe mają postać kołnierzy, osadzonych obrotowo względem koła z uzębieniem wewnętrznym. Korzystnie elementy wyjściowe i koło z uzębieniem wewnętrznym mają wspólną oś obrotu. Korzystnie koło z uzębieniem wewnętrznym ma postać pustego wewnątrz korpusu. Korzystnie stanowiące parę elementy wyjściowe są połączone bezobrotowo ze sobą i osadzone obrotowo w kole z uzębieniem wewnętrznym, przy czym koło z uzębieniem wewnętrznym jest połączone na stałe z elementem, w którym osadzony jest napędzany organ, połączony z elementem wyjściowym. Korzystnie wał wejściowy jest połączony z zabierakiem, zaopatrzonym w rozmieszczone równomiernie wzdłuż obwodu koła na jego powierzchni czołowej, osiowe czopy, na których osadzone są obrotowo zębate koła planetarne z uzębieniami zewnętrznymi, zazębiające się jednocześnie z uzębieniem wewnętrznym elementu wyjściowego i uzębieniem zewnętrznym zębnika wejściowego. Korzystnie element wyjściowy jest osadzony obrotowo względem koła z uzębieniem wewnętrznym, połączonym na stałe z elementem, w którym osadzony jest obrotowo napędzany organ, połączony na stałe z elementem wyjściowym. Korzystnie wał wejściowy jest osadzony obrotowo jednym końcem w elemencie wyjściowym, zaś drugim końcem w kole z uzębieniem wewnętrznym. Zaproponowana przekładnia składa się z co najmniej jednego koła z uzębieniem wewnętrznym i, z reguły dwóch, okrągłych elementów wyjściowych w postaci tarczowych kołnierzy, osadzonych obrotowo względem tego koła. Przekładnia ma wał wejściowy z mimośrodowymi odcinkami, obróconymi względnie przestawionymi względem siebie o 180. Na tych odcinkach są osadzone obrotowo koła z uzębieniem zewnętrznym (koła planetarne). Osie mimośrodów są przesunięte względem osi wału wejściowego o jednakowy wymiar (mimośrodowość). Koła o uzębieniu zewnętrznym współpracują z kołem o uzębieniu wewnętrznym i są umieszczone pomiędzy elementami wyjściowymi (kołnierze). W wielu wypadkach korzystne jest, jeżeli elementy wyjściowe nie są obrotowe względem siebie. W tym przypadku koła z uzębieniem zewnętrznym mają otwory osiowe, przez które przeprowadzone są elementy łączące, nie stykające się z kołami. Elementy wyjściowe są w tym przypadku połączone ze sobą wprawdzie rozłącznie, jednak bez możliwości obrotu względem siebie. Poza tym bezobrotowym połączeniem elementów wyjściowych elementy łączące mogą również wyznaczać względne osiowe położenie elementów wyjściowych. Koła z uzębieniem zewnętrznym mają tyle stopni swobody, że mogą wykonywaj ruchy orbitalne (planetarne). Koła te mogą zatem wykonywać ruchy obrotowe wokół osi koła o uzębieniu wewnętrznym z jednoczesnym obrotem wokół osi własnej. W zaproponowanej przekładni pomiędzy każdym z

6 kół o uzębieniu zewnętrznym i przyporządkowanym mu elementem wyjściowym (kołnierzem) umieszczony jest odpowiedni element, który przekształca orbitalny ruch koła z uzębieniem zewnętrznym w ruchy obrotowe elementu wyjściowego wokół jego osi własnej. Element ten jest osadzony przesuwnie względem koła z uzębieniem zewnętrznym oraz względem elementów wyjściowych. Jednocześnie element ten wykonuje ruchy poprzeczne względem osi wału wejściowego (wału korbowego). Każdy z elementów wyjściowych jest zaopatrzony w bieżnie, zawierające element prowadzący i wyznaczające liniową prowadnicę elementu przekształcającego. Bieżnie kołnierzy są ustawione w tym samym kierunku i poprzecznie względem osi obrotów elementu wyjściowego. Jednocześnie każde z kół jest zaopatrzone w bieżnię, która wyznacza liniową prowadnicę w zakresie ruchów poprzecznych elementu przekształcającego. Bieżnie te są ustawione poprzecznie do osi koła. Element (organ) przekształcający ma dwie bieżnie, ustawione względem siebie korzystnie pod kątem prostym lub podobnie, wskutek czego jest on prowadzony przesuwnie i liniowo, zarówno w odniesieniu do elementu wyjściowego, jak też do przyporządkowanego mu koła. Co najmniej dwa elementy wyjściowe przekładni, które w określonej postaci wykonania tworzą parę, oraz co najmniej jeden element przekształcający, przyporządkowany co najmniej jednemu z tych elementów wyjściowych, są zaopatrzone w centralne otwory, w związku z czym wał wejściowy jest przeprowadzony przez centralne otwory elementów wyjściowych, a jednocześnie przechodzi przez centralny otwór przyporządkowanego mu elementu przekształcającego, nie stykając się z nim. Bieżnie prowadnicy liniowej są ukształtowane w elemencie wyjściowym lub na tym elemencie, mianowicie na wzajemnie przeciwległych powierzchniach występów, które w odniesieniu do osi symetrii elementu wyjściowego są utworzone przez pary umieszczone na osiowych powierzchniach czołowych kołnierzy. Osiowe występy (zderzaki) mają w osiowym widoku z góry kształt wygiętych trapezów. W zderzakach tych znajdują się osiowe otwory. Bieżnie prowadnicy liniowej na kole z uzębieniem zewnętrznym są wyznaczone przez dwie, leżące naprzeciw siebie, powierzchnie zderzaków koła. Prowadnice mogą być ukształtowane po pierwsze bezpośrednio na zderzakach (występach) koła oraz elementu wyjściowego. Po drugie zaś mogą je tworzyć płaskie listwy, umieszczone na przeciwległych stronach zderzaków koła i elementu wyjściowego. Element przekształcający składa się zazwyczaj z czterech ramion, z których każde dwa przeciwległe stanowią parę, osadzoną na pierścieniowej części elementu przekształcającego. Jedna para przeciwległych ramion wyznacza pierwszą bieżnię, za pomocą której element przekształcający jest osadzony przesuwnie w liniowej prowadnicy elementu wyjściowego, zaś druga para wyznacza drugą bieżnię (część), za pomocą której element przekształcający jest osadzony przesuwnie w prowadnicy liniowej. Ta prowadnica liniowa jest umieszczona na kole z uzębieniem zewnętrznym względnie na tym kole. Pomiędzy bieżniami prowadnicy liniowej, znajdującymi się na elemencie wyjściowym, oraz bieżniami elementu przekształcającego umieszczone są elementy toczne, na przykład wałki. W przypadkach, gdy poszczególne części przekładni mogą wykazywać luz pomiędzy sobą, bieżnie na kołnierzu i na kole z uzębieniem zewnętrznym mogą mieć postać powierzchni prowadzących lub ślizgowych. Warstwy ślizgowe, utworzone z materiałów o dobrych własnościach ślizgowych, zwiększają sprawność przełożenia. Elementy łączące, za pomocą których łączone są ze sobą kołnierze, przechodzą przez osiowe otwory zderzaków. Osiowe położenie (odstęp) kołnierzy względem siebie jest wyznaczone przez elementy dystansowe. Poza przypadkiem, gdy element łączący i element dystansowy stanowią jedną część, elementy dystansowe są albo ukształtowane bezpośrednio na zderzakach kołnierza, albo stanowią oddzielną część przekładni, przy czym są one zaopatrzone w osiowe otwory, przez które przechodzą elementy łączące. Uzębienie wewnętrzne może się składać z elementów o przekroju okrągłym, na przykład wałków, rozmieszczonych na wewnętrznym obwodzie w rozłożonych równomiernie wokół osi, zagłębieniach koła z uzębieniem wewnętrznym. Uzębienie zewnętrzne może również składać się z elementów o przekroju okrągłym, na przykład wałków, umieszczonych w zagłębieniach/wybraniach, przy czym zagłębienia są rozmieszczone równomiernie na zewnętrznym obwodzie koła. Współpraca koła z uzębieniem zewnętrznym i koła z uzębieniem wewnętrznym może być korzystnie zrealizowana w dwóch obszarach zazębiania, symetrycznych względem płaszczyzny wyznaczonej przez osie obu kół. Zazębianie się koła o cylin-

7 drycznym uzębieniu w dwóch obszarach można zrealizować za pomocą wstępnego naprężenia, które zwiększa liniowość charakterystyki zębów. To naprężenie wstępne jest możliwe dzięki sprężystości cylindrycznych zębów. Co najmniej jeden kołnierz jest osadzony obrotowo w korpusie (kole z uzębieniem wewnętrznym). Na zewnętrznym obwodzie kołnierzy i na ich powierzchniach czołowych, zwróconych w stronę elementu przekształcającego, mogą znajdować się promieniowe i osiowe bieżnie łożyskowe. Podobnie koło z uzębieniem wewnętrznym może na swym obwodzie wewnętrznym mieć elementy łożyskowe z bieżniami obwodowymi, służące do podparcia kołnierzy w korpusie (koło z u- zębieniem wewnętrznym). Na czołowych powierzchniach, zwróconych w stronę odpowiedniego kołnierza, można przy tym umieścić osiowe bieżnie łożyskowe. Pomiędzy promieniowymi i osiowymi bieżniami obwodowymi kołnierza i koła z uzębieniem wewnętrznym umieszczone są elementy toczne. Dwa połączone na stałe kołnierze oraz koło z uzębieniem wewnętrznym tworzą wskutek tego promieniowo-osiowe łożysko o dużej wytrzymałości i obciążalności. Para kołnierzy jest ponadto tak zamocowana w odniesieniu do koła z uzębieniem wewnętrznym, że z kołem tym połączony jest na stałe element, w którym osadzony jest obrotowo element napędzany. Element ten jest połączony z parą kołnierzy. Napędzaną częścią może być na przykład wał wejściowy, którego cześć kołnierzowa jest łączona na stałe z kołnierzami (elementami wyjściowymi). Wal wejściowy może być, za pomocą łożyska, osadzony w centralnym otworze jednego lub drugiego z obu kołnierzy. Z wałem wejściowym przekładni połączonych jest zabierak o osiowych odcinkach mimośrodowych. Odcinki osiowe są rozmieszczone równomiernie na czołowej powierzchni zabieraka wzdłuż obwodu koła. Na odcinkach mimośrodowych osadzone są obrotowo koła satelitarne z uzębieniem zewnętrznym. Zębate koła satelitarne zazębiają się z uzębieniem wewnętrznym na kołnierzu, przy czym jednocześnie współpracują one z zewnętrznym uzębieniem zębnika wejściowego. Zasada działania przekładni z odcinkiem mimośrodowym jest następująca: Przekładnia składa się z koła z uzębieniem wewnętrznym i kołnierza. Kołnierz jest osadzony obrotowo względem koła z uzębieniem wewnętrznym. Przekładnia ma wał wejściowy z co najmniej jednym odcinkiem mimośrodowym (mimośrodem), na którym osadzone jest obrotowo koło z uzębieniem zewnętrznym. Koło to zazębia się z kołem o uzębieniu wewnętrznym. Koło z u- zębieniem zewnętrznym dysponuje stopniami swobody, umożliwiającymi mu wykonywanie ruchów orbitalnych (planetarnych), co oznacza, że może ono wykonywać ruchy obrotowe wokół osi koła z uzębieniem wewnętrznym z jednoczesną rotacją wokół osi własnej. Przekładnia z mimośrodem charakteryzuje się tym, że pomiędzy kołem z uzębieniem zewnętrznym i kołnierzem umieszczony jest odpowiedni element przekształcający, który przekształca ruchy orbitalne koła z uzębieniem zewnętrznym w ruchy obrotowe kołnierza wokół jego własnej osi, a także ruchy obrotowe koła z uzębieniem wewnętrznym. Element (organ) przekształcający jest osadzony przesuwnie zarówno w odniesieniu do koła z uzębieniem zewnętrznym, jak też w odniesieniu do kołnierza, przy czym wykonuje on jednocześnie ruchy poprzeczne względem osi wału wejściowego. Korzyści osiągnięte dzięki wynalazkowi można podsumować następująco: a. Łożyska wału wejściowego są obciążane wyłącznie siłami, powstającymi w obszarze współpracy zębów. Zapewnia to dużą wartość momentu przełożenia. Siły reakcji, wynikające z momentu, jaki powstaje na przeciwległych ramionach elementu przekształcającego, znoszą się wzajemnie i nie są przenoszone w postaci obciążenia na łożyska wału wejściowego. Innymi słowy, element przekształcający przenosi tylko moment obrotowy i nie wytwarza sił reakcji. Zwiększa to maksymalną wartość momentu przenoszonego przez przekładnię o około 50% w porównaniu do typowych systemów lub przekładni. b. Mechanizm redukcyjny bez tarcia ślizgowego daje w efekcie maksymalną sprawność. Elementy toczne umieszczone pomiędzy bieżniami kołnierza i bieżniami elementu przekształcającego oraz pomiędzy bieżniami koła z uzębieniem zewnętrznym i bieżniami elementu przekształcającego, tworzą liniowe prowadnice toczne dla elementu przekształcającego podczas jego przesuwu względem kołnierza i koła z uzębieniem zewnętrznym. W zaproponowanym mechanizmie redukcyjnym zachodzi zatem wyłącznie tarcie toczne, co pozwala osiągnąć maksymalna sprawność. Wielkość amplitudy prędkości przesuwu podczas ruchów

8 oscylacyjnych elementu przekształcającego jest rzędu 10-1 m/s. Wartość ta jest około 100 razy mniejsza niż prędkość obwodowa łożysk tocznych, co zmniejsza odpowiednio straty mechanizmu redukcyjnego w zaproponowanej przekładni. Z tego powodu przekładnia może pracować w dłuższym czasie na znacznie większych obrotach niż przekładnie typowe, których mechanizm redukcyjny opiera się na łożyskach ślizgowych i tocznych. W zestawieniu tym uwzględnione zostały jednakowe reżimy temperatur roboczych. c. Cechujący się naprężeniem wstępnym mechanizm redukcji (charakterystyka liniowa) wytrzymałości na skręcanie w zakresie zerowego momentu obciążającego i duża dokładność pracy przekładni. Elementy toczne w prowadnicy elementu przekształcającego, który przesuwa się względem kołnierza i koła, tworzą elastyczny system, który umożliwia wstępne naprężenie obsadzenia elementu przekształcającego w prowadnicy liniowej, utworzonej w kołnierzu i kole z uzębieniem zewnętrznym. Temu naprężeniu wstępnemu nie towarzyszy wzrost oporów biernych i wahania na wyjściu przekładni. Celem wstępnego naprężenia tocznej prowadnicy elementu przekształcającego jest osiągnięcie liniowej charakterystyki wytrzymałości na skręcanie w obszarze zerowego momentu obciążającego przekładnię. Naprężenie wstępne eliminuje bowiem jałowy bieg przekładni, który przy dokładnych prowadnicach wspomagających sprawia kłopoty. d. Element przekształcający nie zajmuje promieniowej przestrzeni pomiędzy wałem wejściowym i uzębieniem zewnętrznym koła, co umożliwia wykonanie bardzo małych przekładni. Wykonanie przekładni o wymiarach 60 mm lub mniejszych jest tutaj, w porównaniu z typowymi przekładniami, łatwe do zrealizowania. e. Przekładnia łączy w sobie dwie funkcje: funkcję przekładni jako takiej i funkcję łożyska. Zewnętrzne bieżnie łożyskowe, ukształtowane bezpośrednio w kołnierzu i w kole z uzębieniem wewnętrznym, pełnią wewnątrz przekładni także drugą funkcję, a mianowicie funkcję łożyska promieniowego, które przenosi siły i momenty we wszystkich kierunkach. Wolna przestrzeń promieniowa powyżej elementu przekształcającego jest wykorzystana do umieszczenia osiowych łożysk tocznych. Taką przekładnię można zastosować bezpośrednio jako stół obrotowy do różnych urządzeń lub jako przegub robota. f. Dynamiczne wyważenie konstrukcji przekładni: W przekładniach z dwiema mimośrodowymi częściami, które są przestawione względem siebie i wokół tej samej osi o 180, elementy przekształcające wykonują harmonijne ruchy oscylacyjne w przeciwfazie, co powoduje wzajemne znoszenie się sił, dzięki czemu nie są one przenoszone do otoczenia, w którym jest zainstalowana przekładnia. g. Zastosowanie w przekładni według wynalazku kół zębatych, których uzębienie składa się z cylindrycznych wałków, umożliwia wstępne naprężenie zazębiającego się podzespołu. Naprężenie wstępne w obszarze zabieraków cylindrycznych zębów jest związane z tym samym zjawiskiem, co wstępne naprężenie mechanizmu redukcyjnego, dzięki czemu cała przekładnia osiąga wysoką liniowość wytrzymałości na skręcanie, mianowicie w zakresie zerowego momentu obciążającego. h. Korzyść wynikająca z zastosowania kołnierzy i kół z uzębieniem zewnętrznym jest następująca: prowadnice na kołnierzu i na kole z uzębieniem zewnętrznym ulegają równomiernemu zużyciu, co jest korzystne w porównaniu z typowymi przekładniami planetarnymi. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekładnię planetarną w przekroju, przy czym kołnierze są połączone za pomocą elementów łączących, fig. la - przekładnię planetarną w przekroju wzdłuż linii B- B na fig. 1, fig. 1b - przekładnię planetarną w przekroju wzdłuż linii C-C na fig. 1, fig. 1c - rozmieszczenie listew z bieżniami przy zderzakach, fig. 1d - kołnierz, koło i element łączący z fig. 1 w stanie rozłożonym, fig. 1e - element przekształcający w perspektywicznym widoku z boku, fig. 2 - przekładnię w drugim przykładzie wykonania, przy czym kołnierze są połączone ze sobą za pomocą elementów łączących, przeprowadzonych przez osiowe otwory elementów dystansowych, fig. 2a - przekładnię planetarną w przekroju wzdłuż linii B-B na fig. 2, fig. 2b - przekładnię planetarną w przekroju wzdłuż linii C-C na fig. 2, fig. 2c - usytuowanie elementu przekształcającego w liniowej prowadnicy ślizgowej, ukształtowanej na kole z uzębieniem zewnętrznym i na kołnierzu, przy czym warstwy ślizgowe są usytuowane na zderzakach koła i

9 kołnierza, fig. 2d - kołnierz i koło z uzębieniem zewnętrznym z fig. 2 w perspektywicznym widoku z boku, fig. 2e - przekładnię planetarną z fig. 2 w stanie rozłożonym, fig. 3 - przekładnię planetarną z przekładnią preselekcyjną, fig. 3a - sekcję przekładni preselekcyjnej z fig. 3 w widoku osiowym, fig. 4 - inną przekładnię z dwoma kołnierzami, połączonymi ze sobą za pomocą napędzanego organu, osadzonego obrotowo w elemencie, połączonym na stałe z kołem o uzębieniu wewnętrznym, fig. 5 - przekładnię planetarną z odcinkiem mimośrodowym oraz elementem przekształcającym, zaś fig. 5a - przekładnię planetarną w przekroju wzdłuż linii D-D na fig. 5. Przekładnia z krzyżowym mechanizmem redukcyjnym jest przedstawiona w pierwszym przykładzie wykonania na fig. 1, 1a, 1b, 1c, 1d i 1e. Wał wejściowy 10 ma dwa odcinki mimośrodowe 17, obrócone względem siebie o 180. Na odcinkach mimośrodowych 17 osadzone są obrotowo koła 30 z uzębieniami zewnętrznymi 33 i centralnymi otworami 31. Koła 30 mają kilka przelotowych otworów osiowych 32, rozmieszczonych równomiernie wokół osi kół 30. Na obwodzie odcinków mimośrodowych ukształtowane są bieżnie łożyskowe dla elementów łożyskowych w postaci wałków 12. Wał wejściowy 10 jest za pomocą sprężyny 5 połączony z wałem 9 silnika napędowego 8. Silnik jest, za pomocą elementu łączącego 6 i śrub 7, połączony z kołem 40 o uzębieniu wewnętrznym 41. Koła 30 są umieszczone w środku pomiędzy elementami wyjściowymi 50 w postaci okrągłych kołnierzy, połączonych ze sobą za pomocą elementów łączących 60. Elementy łączące 60 przechodzą przez otwory 32 w kołach 30, nie dotykając ich, w związku z czym kołnierzowe elementy wyjściowe 50 są połączone na stałe ze sobą. Para kołnierzowych elementów wyjściowych 50 jest osadzona obrotowo względem koła 40 z uzębieniem wewnętrznym 41. Koło 40 zazębia się z uzębieniem zewnętrznym kół 30. Osie 30a kół 30 są usytuowane równolegle do osi 40a koła 40, lecz przesunięte o wymiar e. Kołnierzowe elementy wyjściowe 50 mają powierzchnie/bieżnie 54a, 54b, wyznaczające liniową prowadnicę 50b. Prowadnica 50b jest ustawiona poprzecznie do osi kołnierzowego elementu wyjściowego 50. Każde z kół 30 jest zaopatrzone w bieżnię 34a, 34b, wyznaczającą liniową prowadnicę 30b, przy czym ta prowadnica liniowa 30b jest ustawiona poprzecznie do osi 30a kola 30. Po obu stronach przekładni, pomiędzy kołnierzowym elementem wyjściowym 50 i kołem 30, umieszczonym jest element przekształcający 70. Element przekształcający 70 zawiera, ustawione względem siebie pod kątem prostym, bieżnie 74a, 74b względnie 75a, 75b, przy czym bieżnie te są przesuwne w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach. Jedna prowadnica liniowa jest ukształtowana na kołnierzowym elemencie wyjściowym 50, natomiast element przekształcający 70 jest przesuwny w prowadnicy 30b na kole 30 w innym kierunku. Oba kołnierzowe elementy wyjściowe 50 i element przekształcający 70 mają centralne otwory 51 lub 71. Oba końce wału wejściowego 10 są osadzone w centralnych otworach 51 kołnierzowych elementów wyjściowych 50, mianowicie w łożyskach 3. Wał wejściowy 10 przechodzi przez otwór 71 elementu przekształcającego 70, nie stykając się z nim. Wewnętrzna średnica otworu 71 jest przy tym większa, co najmniej o wymiar 2e, niż zewnętrzna średnica części wału wejściowego, przechodzącej przez otwór 71. Bieżnie 54a i 54b, znajdujące się na każdym z kołnierzowych elementów wyjściowych 50, są ukształtowane na wzajemnie przeciwległych stronach zderzaków 55a i 55b. Zderzaki 55a i 55b mają postać osiowo-symetrycznych par i są umieszczone na czołowej powierzchni kołnierzowego elementu wyjściowego. Bieżnie 54a i 55b są ukształtowane bezpośrednio na zderzakach 55a i 55b kołnierzowego elementu wyjściowego 50 (fig. 1b). Mogą one również mieć kształt płaskich listew 81, które można zamocować na przeciwległych stronach zderzaków 55a, 55b (fig. c, fig. 2c). Przez zderzaki 55a, 55b kołnierzowych elementów wyjściowych 50 przeprowadzone są osiowe otwory 53a, 53b. Bieżnie 43a, 43b, w które zaopatrzone jest każde z kół 30, są ukształtowane na przeciwległych stronach zderzaków 35a i 35b. Stanowią je centralnie rozmieszczone pary, znajdujące się na czołowej powierzchni koła 30. O- siowe otwory 32 koła 30 są rozmieszczone na kole pomiędzy parami zderzaków 35a, 35b. Bieżnie 34a, 34b są ukształtowane bezpośrednio na zderzakach 55a, 55b koła 30 (fig. 10). Mogą one również mieć kształt płaskich listew 91, zamocowanych na przeciwległych stronach zderzaków 35a, 35b (fig. 1e, fig. 2c). Element przekształcający 70 jest zaopatrzony w cztery ramiona 74, osadzone na odcinku pierścieniowym 73. Jedna para przeciwległych ramion 74 ma bieżnie, za pomocą których element przekształcający 70 jest osadzony przesuwnie w liniowej prowadnicy 50b

10 kołnierzowego elementy wyjściowego 50. Druga para przeciwległych ramion 74 ma również równoległe bieżnie, za pomocą których element przekształcający 70 jest osadzony przesuwnie w liniowej prowadnicy 30b koła 30. Pomiędzy bieżniami 54a i 54b liniowej prowadnicy kołnierzowego elementu wyjściowego 50 i bieżniami elementu przekształcającego 70, za pomocą których element przekształcający 70 jest osadzony przesuwnie w liniowej prowadnicy 50b, umieszczone są elementy toczne 80. To samo odnosi się do bieżni 34a i 34b liniowej prowadnicy 30b na kole 30 i bieżni elementu przekształcającego 70, w których element przekształcający 70 jest osadzony przesuwnie. W obu przypadkach element przekształcający 70 jest prowadzony za pomocą łożysk tocznych, jeżeli wykonuje on ruchy oscylacyjne względem koła i względem kołnierzowego elementu wyjściowego 50 oraz osi 40a. Odcinek 62 elementów łączących 60, które łączą kołnierzowe elementy wyjściowe 50, przechodzi przez osiowe otwory 53a, 53b, znajdujące się w zderzakach 55a, 55b. Długość odcinka 62 od strony osi jest większa niż grubość koła 30, z którego wystaje. Odsadzoną część (kołnierz) 61 elementów łączących 60 przechodzi swobodnie przez osiowe otwory 32 koła 30. Uzębienie wewnętrzne 41 koła 40 składa się z wałków 41b, osadzonych w osiowych rowkach 41a. Osiowe rowki 41a są równomiernie rozłożone na wewnętrznym obwodzie koła 40. Chodzi tutaj o koła zębate, których zęby składają się zazwyczaj z wałków. To samo dotyczy uzębienia zewnętrznego 33 koła 30, które składa się z elementów 33b o przekroju okrągłym. Elementy 33b są osadzone w osiowych rowkach 33a. Osiowe rowki 33a są równomiernie rozmieszczone na zewnętrznym obwodzie koła 30. Na zewnętrznym obwodzie kołnierzowego elementu wyjściowego 50 i na wewnętrznym obwodzie koła 40 są u- kształtowane bieżnie łożyskowe, na których osadzone są wałki 71. Zwrócone w stronę elementów przekształcających 70, czołowe powierzchnie kołnierzowych elementów wyjściowych 50 są zaopatrzone w osiowe bieżnie łożyskowe, na których umieszczone są elementy 46 (wałki ze stali lub innego twardego materiału). Elementy 46 są umieszczone w osiowej klatce łożyska. Dzięki osiowym pierścieniom dystansowym 44 można osiągnąć żądane wstępne naprężenie łożysk w kierunku osiowym. Nakrętki 63 łączą na stałe ze sobą, wspólnie z elementami łączącymi 60, kołnierzowe elementy wyjściowe 50. Czołowe powierzchnie zderzaków 55a i 55b naciskają przy tym na czołowe powierzchnie kołnierza 61 elementów łączących 60. Kołnierz 61 elementów łączących 60 pełni zatem funkcję elementu dystansowego. Pierścienie dystansowe 44 zabezpieczają walki uzębienia wewnętrznego 41 i uzębienia zewnętrznego 33 przez przesunięciem osiowym. Na figurze 2,2a, 2b, 2c, 2d, 2e i 1e przedstawiona jest przekładnia w innym przykładzie wykonania. Różnica względem pierwszego przykładu wykonania polega na połączeniu kołnierzowych elementów wyjściowych 50. Na zderzakach 55a i 55b kołnierzowego elementu wyjściowego 50 umieszczone są elementy dystansowe 52. Te elementy dystansowe 52 przechodzą z luzem przez osiowe otwory 32 koła 30, przy czym są one zaopatrzone w osiowe otwory 56. Przez otwory 56 przechodzą elementy łączące 60. Wskutek dociągania nakrętek gwintowanych 63 czołowe powierzchnie elementów dystansowych 52 wyznaczają położenie obu kołnierzowych elementów wyjściowych. Figura 2e ukazuje przekładnię z fig. 2 w stanie rozłożonym. Kolejny przykład wykonania przekładni z krzyżowym mechanizmem redukcyjnym jest przedstawiony na fig. 3 i 3a. Mechanizm redukcyjny przekładni jest taki sam, jak w poprzednich przykładach. Różnica polega na napędzaniu wału wejściowego 10. Z wałem wejściowym 10 połączony jest tutaj na stałe zabierak 15 z czopami osiowymi 16. Czopy osiowe 16 są rozmieszczone równomiernie wzdłuż obwodu koła na czołowej powierzchni zabieraka 15. Na czopach osadzone są obrotowo zębate koła satelitarne 2 z uzębieniem zewnętrznym 21. Koła zębate 2 zazębiają się jednocześnie z uzębieniem wewnętrznym 57 kołnierzowego elementu wyjściowego 50 i z uzębieniem zewnętrznym 11 zębnika wejściowego 1. Na figurze 4 przedstawiona jest przekładnia z krzyżowym mechanizmem redukcyjnym w czwartym przykładzie wykonania. Różnica w stosunku do poprzednich przekładni polega na ułożyskowaniu kołnierzowych elementów wyjściowych 50 względem koła 40. W tym przykładzie wykonania z kołem 40 o uzębieniu wewnętrznym 41 połączony jest element 43. W elemencie 43 osadzony jest obrotowo organ 20, połączony na stałe z kołnierzowym elementem wyjściowym 50.

11 Wreszcie na fig. 5 przedstawiona jest przekładnia, w której wał wejściowy 10 jest zaopatrzony w odcinek mimośrodowy 17. Na odcinku mimośrodowym 17 osadzone jest koło 30 z centralnym otworem 31. Koło 30 ma uzębienie zewnętrzne 33. Obwód odcinka mimośrodowego 17 stanowi tor obiegu elementów cylindrycznych służących jako łożyska dla koła 30. W kole 40 uzębienie wewnętrzne 41 współpracuje z uzębieniem zewnętrznym 33 koła 30. Kołnierzowy element wyjściowy 50 jest po stronie wyjścia zaopatrzony w bieżnie 54a i 54b, które wyznaczają liniową prowadnicę w kierunku poprzecznym do osi obrotów kołnierza 50. Jednocześnie koło 30 jest zaopatrzone w bieżnie 34a i 34b, wyznaczające prowadnicę liniową. Prowadnica ta jest ustawiona poprzecznie do osi 30a koła 30. Pomiędzy kołnierzowym elementem wyjściowym 50, zaopatrzonym w bieżnie 54a, 54b, i kołem 30, zaopatrzonym w bieżnie 34a i 34b, umieszczony jest element przekształcający 70. Element przekształcający 70 ma, ustawione względem siebie pod kątem prostym, bieżnie 74a, 74b ewentualnie 75a i 75b, w związku z czym jest on przesuwny w dwóch, wzajemnie prostopadłych, kierunkach i może oscylować po pierwsze w liniowej prowadnicy kołnierzowego elementu wyjściowego 50, po drugie w liniowej prowadnicy koła 30. Pomiędzy bieżniami kołnierza 54a i 54b oraz bieżniami 34a i 34b elementu przekształcającego 70 umieszczone są wałki 80 i 90, zapewniające przesuw elementu przekształcającego 70 w trakcie jego ruchów względem koła 30 i kołnierzowego elementu wyjściowego 50. Kołnierzowy element wyjściowy 50 i element przekształcający 70 mają centralne otwory 51 i 71, przy czym jeden koniec wału wejściowego 10 jest osadzony za pomoc łożyska w centralnym otworze 51 kołnierzowego elementu wyjściowego 50, a jednocześnie przeprowadzony z luzem przez centralny otwór 71 elementu przekształcającego 70. Drugi koniec wału wejściowego 10 jest osadzony w kole 40. Na kole 40 jest zamocowany element 43, w którym osadzony jest obrotowo napędzany organ 20, połączony na stałe z kołnierzowym elementem wyjściowym 50. Możliwe są także rozwiązania z połączonymi wzajemnie, bocznymi kołnierzami, pomiędzy którymi jest umieszczone koło 30. Połączenie kołnierzy byłoby tu analogiczne, jak w opisanych powyżej przykładach wykonania, przy czym lewy kołnierz poruszałby się wraz z kołnierzowym elementem wyjściowym 50.

12

13 Fig, Fig, 1b Fig, 1c

14 Fig, 1d Fig, le Fig, 2d

15 Fig, 2

16 Fig, 2a Fig, 2c Fig, 2b

17 Fig. 2e

18 Fig, 3

19 Fig, 3a

20 Fig. 4

21 Fig, 5 Fig, 5

22 Fig. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.