-
Die Erfindung betrifft den Maschinenbau, insbesondere ein Planetengetriebe, und kann eine breite Anwendung in Freiläufen, Automatikgetrieben, Auto-, Motorrad- und Fahrradgetrieben, Antrieben von elektrischen und benzinbetriebenen Werkzeugen, Planetenradgetrieben finden und kann auch in allen Bereichen der Volkswirtschaft verwendet werden.
-
Bekannt ist ein Planetengetriebe, das aus Zentralrädern, einem Arm und Satellitenrädern (kurz Satelliten) besteht, die auf Armzapfen mit Hilfe von Lagern aufgebaut sind. Die Satelliten und Armzapfen sind mit einer vorgegebenen Exzentrizität montiert. Die Lager sind konzentrisch mit den Armzapfen angeordnet, wobei der Außendurchmesser des Lagers kleiner ist als der Innensatellitenraddurchmesser bezogen auf die Größe der doppelten Exzentrizität. Die Zapfenachsen sind bezüglich der Satelliten auf die Größe der Exzentrizität verschoben (siehe Patent
RU 2398145 , veröffentlicht 27.08.2010).
-
Die Aufgabe, die dieses bekannte Planetengetriebe löst, ist die Erhöhung der Haltbarkeit des Planetengetriebes durch die Vermeidung einer ungleichmäßigen Belastung und eines ungleichmäßigen Verschleißes der Arbeitsflächen des Getriebeglieds.
-
Die fliegende Satellitenaufnahme auf dem Armzapfen führt aber bei den stark belasteten Getrieben zu wesentlichen Zapfenbiegungen und zu einem ungleichmäßigen Kraftverlauf entlang der Zahnbreite des Satelliten, der inneren und äußeren Zentralräder und, als Folge davon zu Schäden an den Kanten der zusammenwirkenden Zähne des Zentralrads und des Satelliten. Darüber hinaus führt der Kontakt der Rollkörper des Lagers mit der Zapfenoberfläche in der beschränkten Zone (in der Zone von Seiten der treibenden Kraft) zum Verschleiß nur eines Teils der Zapfenoberfläche, nämlich der Arbeitszone. Die Zapfenzone, die entgegengesetzt zu den auf sie wirkenden Kräften ist, bleibt unbetätigt, was zu einem ungleichmäßigen Verschleiß und zur Verringerung der Lebensdauer des Arms führt.
-
Bekannt ist ferner ein Planetengetriebe, das als nächstes Analogon ausgewählt ist. Es besteht aus Zentralrädern, einem Arm und Satelliten, die auf den Wellen mit den Lagern angeordnet sind. Dabei sind die Satelliten und Wellen mit einer vorbestimmten Exzentrizität aufgestellt, deren Enden im Armgehäuse gleichmittig mit Wellen und Lagern gebracht sind, wobei der Außendurchmesser des Arbeitsbereichs der Welle, auf der die Räder angeordnet sind und mit der die Satelliten zusammenwirken, kleiner ist als der Innendurchmesser des Satelliten bezogen auf die Größe der doppelten Exzentrizität. Die Achsen der Welle sind verhältnismäßig gegenüber den Achsen der Satelliten auf die Größe der vorgegebenen Exzentrizität versetzt (siehe Patent
RU 2444658 , veröffentlicht 10.03.2012).
-
Bei dieser Ausführung des bekannten Planetengetriebes ist die Wellenverformung verhältnismäßig symmetrisch zu den Teilen des Armgehäuses und führt nicht zur Verkantung der Satellitenachse relativ zu den Achsen der Zentralzahnräder. Die Verkantung der Außenfläche der Welle, die mit dem Innendurchmesser des Satelliten zusammenwirkt, verläuft gleichmäßig, weil der Satellit relativ zu der Welle nicht nur eine Wippbewegung sondern auch eine Wälzbewegung ausführt. Die Lager arbeiten dabei wie in einem herkömmlichen Zahnradgetriebe.
-
Jedoch ist dieses bekannte Planetengetriebe nur auf das Ausschließen der ungleichmäßigen Überlastung der Elemente gerichtet, führt nur eine Übertragung der Drehbewegung durch und ist nicht in der Lage, die Verriegelung mindestens eines Satelliten durchzuführen, das heißt, seine Sperre zu erzeugen, wodurch seine Funktionalität verringert und als Folge sein Anwendungsbereich einschränkt wird.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein neuartiges Planetengetriebe zu schaffen, das über eine erweiterte Funktionalität und erweiterte Betriebs- und Fertigungsfähigkeiten für eine breite Reihe von Maschinen und Mechanismen verfügt, das außer dem Antrieb für die Drehbewegung noch eine Verriegelung des Umlaufrädergetriebes zum Ziel hat, was seinerseits seinen Anwendungsbereich wesentlich erweitert. Wenn dabei das Planetengetriebe die Fähigkeit nicht verloren hat, die Aufgabe für eine gleichmäßige Satellitenbelastung zu lösen, erhöht dies im Ergebnis die Lebensdauer des Umlaufrädergetriebes.
-
Das angegebene technische Ergebnis wird dadurch erreicht, dass das Planetengetriebe mindestens ein Zentralrad auf seiner Achse enthält, das einen Drehantrieb mindestens mit einem Satelliten bildet, der frei auf seiner Drehachse dreht und mit dem Arm mit mindestens einer geometrisch geschlossenen exzentrischen Kupplung verbunden ist, die die Verschiebung des Arms relativ zur Drehachse mindestens eines Satelliten ermöglicht. Gemäß der Erfindung verbindet mindestens eine geometrisch geschlossene exzentrische Kupplung den Arm mit mindestens einem Satelliten, der mit der Fähigkeit der Verriegelung mindestens eines Satelliten ausgestattet ist.
-
Die Anwesenheit der Zusatzfähigkeit, nämlich seine Verriegelung durch die Verriegelung mindestens eines seiner Satelliten beim vorliegenden Planetengetriebe, die mit Hilfe mindestens einer geometrisch geschlossenen exzentrischen Kupplung durchgeführt wird, die ständig den Arm mit mindestens einem Satelliten verbindet, ermöglicht es, seine funktionalen und betrieblichen Fähigkeiten wesentlich zu erweitern. Dies wird dadurch erreicht, dass die vorliegende Planetengetriebekonstruktion außer ihrer Hauptfunktion, der Übertragung einer Drehbewegung, noch die Verriegelung des Planetengetriebes gewährleistet. Dabei erfüllt dieses Planetengetriebe vollständig seine Aufgabe und eine gleichmäßige Auslastung der Satelliten des Umlaufräderwerks.
-
Das Planetengetriebe gemäß der Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels und der folgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 einen Grundaufbau des Planetengetriebes gemäß der Erfindung in perspektivischer Ansicht, und zwar ein Schema des Planetengetriebes nach dem Anspruch (mit voneinander beabstandeten Details), exzentrisch angeordnet auf dem Satelliten, mit einer Nut, zur Zeit der Ruhe,
-
2 ein Ausführungsbeispiel eines Planetengetriebes, vergleichbar mit 1; eine geometrisch geschlossene exzentrische Kupplung, die als vor stehender Abschnitt A der Außenfläche ausgeführt ist, der auf dem Satelliten angeordnet ist und mit der exzentrisch angeordneten Nut auf dem Arm (eine perspektivische Ansicht mit voneinander beabstandeten Details) gekoppelt ist,
-
3 einen Grundaufbau einer Ausführungsform des Planetengetriebes gemäß der Erfindung, das durch ein Vielsatellitenschema (drei Satelliten) gebildet ist, dessen geometrisch geschlossene exzentrische Kupplung als vorstehender Abschnitt der Außenfläche, dem Zapfen auf dem Satelliten, ausgeführt ist, der mit der angeordneten Nut auf dem Arm gekoppelt ist,
-
3.1 einen Schnitt A-A der 3,
-
3.2 den Anfangsmoment der Verschiebung,
-
3.3 die Zeit der Verriegelung,
-
3.4 eine Axonometrie der 3 (mit voneinander beabstandeten Details),
-
4 einen Grundaufbau des Planetengetriebes gemäß der Erfindung mit einem Satelliten und einem Zentralrad, dessen geometrisch geschlossene exzentrische Kupplung als exzentrisches Element ausgeführt und mit vorstehenden Abschnitten der Außenfläche ausgestattet ist, die sich auf gegenüberliegenden Seiten davon exzentrisch relativ zueinander befinden, das mit dem Arm und dem Satelliten durch Löcher auf dem Satelliten und dem Arm verbunden ist,
-
4.1 einen Schnitt A-A der 4,
-
4.2 das Anfangsmoment der Verschiebung des Planetengetriebes auf 4,
-
4.3 die Zeit der Verriegelung,
-
4.4 ein kinematisches Schema der 4,
-
5–5.2 die einfachste Ausführung des Planetengetriebes gemäß der Erfindung, wobei der vorstehende Abschnitt der Außenfläche des Satelliten in Form eines exzentrisch angeordneten Zapfens zusammen mit dem Satelliten (in einem Stück) mit den Löchern auf dem Arm ausgeführt ist,
-
6 ein Schema des Planetengetriebes, wobei der vorstehende Abschnitt der Außenfläche des Arms in Form eines exzentrisch angeordneten Zapfens zusammen mit dem Arm (in einem Stück) mit exzentrisch angeordnetem Loch auf dem Satelliten ausgeführt ist,
-
7–7.3 und 8 die Ausführungsformen des Planetengetriebes gemäß der Erfindung, in dem der vorstehende Abschnitt der Außenfläche der geschlossenen exzentrischen Kupplung als einige Wälzkörper ausgeführt ist,
-
9–9.2 ein Ausführungsbeispiel eines vorstehenden Abschnitts der Außenfläche, der auf dem Satelliten als Segment und Verbindung mit seiner Hilfe angeordnet ist,
-
10 u. 11 Beispiele von unterschiedlichen Drehantrieben: Reibungs-(10), Zapfenantrieb (11),
-
12 u. 13 ein Ausführungsbeispiel eines differentialen Planetengetriebes,
-
14–14.4 ein mehrgliedriges Planetengetriebe, wobei die Satelliten aus einem Planetenradsatz mit den Satelliten aus einem anderen Planetenradsatz durch die geometrisch geschlossene exzentrische Kupplung, die in Form von Rotationskörpern hergestellt ist, verbunden sind; auf diesen Zeichnungen ist eine leistungsverbundene Verbindung der Satelliten dargestellt,
-
15–15.4 ein mehrgliedriges Planetengetriebe, wobei die Satelliten eines Planetenradsatzes mit dem Zentralrad eines anderen Planetenradsatzes durch eine geometrisch geschlossene exzentrische Kupplung, die als Rotationskörper geformt ist, verbunden sind und
-
16–16.4 ein mehrgliedriges Planetengetriebe, wobei die Satelliten unterschiedlicher Planetenradsätze mit dem Arm durch die geometrisch geschlossene exzentrische Kupplung in Form von Rotationskörpern verbunden sind.
-
Das Planetengetriebe in 1 umfasst ein Zentralrad 1, einen Satelliten 3 und einen Arm 4. Das Zentralrad 1 und der Arm 4 sind auf der geometrischen Treibachse O1 angeordnet. Das Zentralrad 1 mit dem Satelliten 3 bildet ein Rotationsgetriebe (in diesem Fall verzahnt). Der Satellit 3 dreht sich frei auf seiner eigenen geometrischen Achse O2 und ist mit dem Arm 4 durch die geometrisch geschlossene exzentrische Kupplung mit einem Planetenträger verbunden, in diesem Fall hergestellt in Form eines vorstehenden Abschnitts A der Außenfläche auf dem Arm 4, der mit einer exzentrisch positionierten Nut 5 verbunden ist, die auf dem Satelliten 3 ausgebildet ist (siehe 1 bis 1.3). Diese Kopplung des Satelliten 3 mit der Führung 4 bildet ein kinematisches Paar. Der vorstehende Abschnitt der Außenfläche des Arms 4 ist so konfiguriert, dass er eine Verschiebung der Rotationsachse O2 des Satelliten 3 in Bezug auf den Arm 4 ermöglicht. Die Drehachse O2 des Satelliten 3 befindet sich in einem konstanten Abstand R von der Getriebeachse O1. Der vorstehende Abschnitt der Außenfläche des Arms 4 und die exzentrisch angeordnete Nut 5, die auf dem Satelliten 3 ausgebildet ist, ermöglicht die Verriegelungsfähigkeit des Planetengetriebes. Die Verriegelung des Satelliten 3 bei der Verriegelung des Planetengetriebes wird durch Verschiebung der Rotationsachse O2 des Satelliten 3 in Bezug auf den Arm 4 in zirkumferentieller oder tangentialer Richtung ermöglicht.
-
Die Kopplung des Satelliten 3 mit dem Arm 4 durch die geometrisch geschlossene exzentrische Kupplung in Form des vorspringenden Abschnittes A der Außenfläche des Armes 4 und mit der exzentrisch auf dem Satelliten 3 angeordneten Nut 5 hat eine auf dem Arm 4 angeordnete geometrischen Achse O4, die ebenfalls in einem konstanten Abstand R von der geometrischen Achse O1 des Getriebes angeordnet ist. Wenn die Drehgeschwindigkeit des Satelliten 3 höher als die Geschwindigkeit der Armdrehung 4 ist, so neigt das Planetengetriebe konstruktiv dazu, die Achse O2 des Satellitendrehens 3 mit mindestens einer basischen geometrischen Achse O4 zu vereinigen, die auf dem Arm 4 angeordnet ist. Diese basische geometrische Achse O4 wird zu einer weiteren zusätzlichen Drehachse für den Satelliten 3. Der vorstehende Abschnitt der Außenfläche des Arms 4 ist in die Nut 5 auf dem Satelliten 3 mit der Fähigkeit ihrer Drehung oder Rotation verhältnismäßig zur geometrischen Drehachse O3 angeordnet. Die Achse O3 befindet sich mit exzentrischem „E” in Bezug auf die Drehachse O2 des Satelliten 3. Die Größe der Exzentrizität „E” beeinflusst die technischen Eigenschaften des Planetengetriebes. Die Achse O3 ermöglicht die Verschiebung der Rotationsachse O2 des Satelliten 3 in Bezug auf den Arm 4 in zirkumferentieller oder tangentialer Richtung. Tatsächlich wird das Moment des Getriebes durch die A3-Achse O3 durchgeführt. Die Lage der Achsen O2, O3 und der auf dem Träger 4 befindlichen grundsätzlichen geometrischen Achse O4 im Planetengetriebe ist so ausgelegt, dass eine gleiche Ausrichtung der grundsätzlichen geometrischen Achse O4 mit der Drehachse O2 des Satelliten 3 stattfindet, wobei er (Satellit 3) sich frei auf der grundsätzlichen geometrischen Rotationsachse O4 zu drehen beginnt. Durch die Verschiebung der Drehachse O2 des Satelliten 3 relativ zur grundsätzlichen geometrischen Achse O4 passiert die Verriegelung den Satelliten 3, was zur Verriegelung des Planetengetriebes führt.
-
Der Satellit 3 wird von der radialen Verschiebung oder durch das Zentralrad 1 oder die genannte exzentrische Kupplung gehalten, insbesondere in diesem Fall durch den vorstehenden Abschnitt A der Außenfläche des Armes 4 oder durch andere bekannte Verfahren.
-
Das Planetengetriebe funktioniert in folgender Weise. Bei der Anwendung eines Drehmoments auf den Arm 4 in einer beliebigen Richtung (siehe 1) beginnt der Arm 4 in Bezug auf die Getriebeachse O1 zu drehen.
-
Der vorstehende Abschnitt der Außenfläche A auf dem Arm verschiebt sich (dreht sich) in der exzentrischen Nut 5 im Satelliten 3. Dabei verschiebt sich mindestens eine basische geometrische Achse O4, die auf dem Arm 4 angeordnet ist, relativ zur Drehachse O2 des Satelliten 3, der tatsächlich die Fähigkeit der freien Drehung verliert, weil sich der Satellitenkörper 3 gegen den Körper des Arms 4 stützt. Es erfolgt die Verriegelung des Satelliten 3 (1.2.). Das Planetengetriebe beginnt als untrennbare Einheit zu drehen. Dies geschieht, wenn die Drehgeschwindigkeit des Satelliten 3 niedriger als die Drehgeschwindigkeit des Arms 4 ist. Vorgesehen ist, wenn aus irgendeinem Grund die Drehgeschwindigkeit des Satelliten 3 höher als die Drehgeschwindigkeit des Arms 4 wird, dass der Satellit 3 (drehend) seine Drehachse O2 mindestens mit einer basischen geometrischen Achse O4 vereinigt, die auf einem Arm 4 angeordnet ist; der Satellit 3 kann sich frei drehen. Das Planetengetriebe beginnt, die Rotation als ein herkömmliches Planetengetriebe zu übergeben.
-
Die Konstruktion und der Betrieb aller Ausführungsformen in den Figuren des Planetengetriebes gemäß der Erfindung gehen nicht über die Grenzen, die Konstruktion und den Betrieb der oben beschriebenen Ausführungsform in den 1–1.3 hinaus, aber sie haben einige Besonderheiten.
-
So ist in der in 2 dargestellten Ausführungsform des Planetengetriebes gemäß der Erfindung die geometrisch geschlossene exzentrische Kupplung als ein vorstehender Abschnitt A der Außenfläche auf dem Satelliten 3 ausgeführt, die mit der exzentrisch angeordneten Armnut 5 in Axonometrie mit voneinander getrennten Details gekoppelt ist. Das Prinzipalschema der 3 der Ausführungsform des vorliegenden Planetengetriebes von mehreren Satelliten zeigt den Moment der Ruhe oder zeigt, wenn die Geschwindigkeit des Arms 4 geringer als die Drehgeschwindigkeit des Satelliten 3 ist, keine Verschiebung (Winkel φ = 0). Das Planetengetriebe funktioniert wie ein normaler Planetenmechanismus. Die 3.2 zeigt die Zwischenlage, die Verschiebung des Arms 4 relativ zur Drehachse des Satelliten 3. Die 3.3. zeigt den Moment der Verriegelung; anschaulich sieht man, wie die exzentrische Kupplung in Form des vorstehenden Abschnitts der Außenfläche – der Nut A – auf dem Satelliten 3 verriegelt wird.
-
Die Zahl 2 in den 3–8 und 10, 12–16.4 bezeichnet das zweite Zentralrad. Die 5–5.2 zeigen eine exzentrische Kupplung, die in Form des vorstehenden Abschnitts der Außenfläche A des Satelliten 3 in Form einer Nut 6 dargestellt ist. Die 4 und 10 zeigen eine exzentrische Kupplung, die als Exzenterelement 7 ausgebildet ist, das mit den vorstehenden Abschnitten der Außenfläche A und A1 versehen ist, die sich an ihren gegenüberliegenden Seiten exzentrisch zueinander befinden. Sie ist mit dem Arm 4 und dem Satelliten 3 durch die Löcher (Nut) 5 und 5.1 auf dem Satelliten 3 ausgestattet (Löcher [Nut] auf dem Arm 4 in 10 nicht gezeigt); die Zahl 8 bezeichnet ein Lager. Die 7–8 zeigen das Exzenterelement in Form einer Rollkugel 9 (Wälzkörper); die 9–9.2 und 11 zeigen ein Exzenterelement, das als Segment 10 gefertigt ist.
-
Der Querschnitt der geometrisch geschlossenen exzentrischen Kupplung ist als vorspringender Abschnitt der Außenfläche ausgestattet, der einen Zapfen 6 auf dem Satelliten (3–3.3) oder dem Arm (6) darstellt, oder die vorstehenden Abschnitte des exzentrischen Elementes 7 (4–4.4) können in ihrer Konfiguration unterschiedlich sein: ein Kreis, ein Oval, eine wellige Konfiguration, ein Dreieck oder jedes andere Vieleck, usw.
-
Die in den 14–14.4 dargestellten Planetengetriebestrukturen können durch Zwischenkörper ergänzt werden, z. B. durch Separatoren oder andere Mechanismen (nicht gezeigt), die die Zentrierung der Satelliten gewährleisten.
-
Wenn im Planetengetriebe mindestens ein Zentralrad 1 mit mindestens einem Planetenrad 3 verbunden ist, können verschiedene bekannte Rotationsgetriebe verwendet werden: Zapfen-, Riemen-, Zahnstangenantrieb (11), Zykloid-, Ketten-, Reibungs- (10), Gelenk-Hebel-Antrieb usw.
-
Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Konstituierende Elemente können durch offensichtliche Wege ersetzt werden. Dabei kann die Identität der Erfindung beibehalten werden (12, 13, 16–15.4, 16–16.4). Außerdem können in den gezeigten Ausführungsformen verschiedene Modifikationen in geeigneter Weise durch offensichtliches Verfahren für den Fachmann in diesem Technikbereich verbunden sein.
-
In der Industrie kann die Erfindung in den Antriebskästen von verschiedenen Fahrzeugen verwendet werden. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann in den Betrieben hergestellt und zusammengebaut werden, die über die notwendigen Metallbearbeitungsmaschinen verfügen, und auch in Betrieben, die den Anlagenaufbau der Komponententeile ermöglichen und die notwendige Ausrüstung für die Montage besitzen sowie über hochqualifizierte Fachleute im Montagebereich verfügen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- RU 2398145 [0002]
- RU 2444658 [0005]
