SK284375B6 - Prevodovka s valivým eliminačným zariadením - Google Patents

Abstract

Prevodovka s valivým eliminačným zariadením pozostáva z hnacieho kľukového hriadeľa (4), na ktorom sú na axiálne prestaviteľných - posuvných elementoch (8) otočne uložené satelitné kolesá (3.1) a (3.2). Satelitné kolesá (3.1) a (3.2) majú na čelnej ploche vytvorené ozubenie, ktoré je v zábere s vnútorným ozubením základného kolesa (2). Vnútorné ozubenie základného kolesa (2) je vytvorené z vymeniteľných záberových elementov (13) valcového tvaru, uložených v axiálnych drážkach základného kolesa (2). Na pomalobežných ložiskách (11) je v základnom kolese (2) otočne uložený pomalobežný hriadeľ (7), vytvorený spojením ľavej príruby (7.1) a pravej príruby (7.2) pomocou svorníkov (5) do pevného a tuhého celku. Svorníky (5) pozostávajú z lícovanej skrutky (5.1) a matice (5.2). Prenos otáčok a krútiaceho momentu zo satelitných kolies (3.1) a (3.2) na príruby (7.1) a (7.2) je realizovaný prostredníctvom valivého eliminačného zariadenia (6). Pozostáva z prvej valivej dráhy (6.2), druhej valivej dráhy (6.3) a valivého telieska (6.1). Pôsobením axiálnej sily, vznikajúcej doťahovaním svorníkov (5), vymedzuje sa vôľa medzi satelitnými kolesami (3.1, 3.2) a prírubami (7.1, 7.2). Zvyšovaním axiálnej sily aj po vymedzení vôle sa vytvára vo valivých eliminačných zariadeniach (6) predpätie.ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka prevodovky s valivým eliminačným zariadením. Rieši elimináciu excentrického pohybu satelitného kolesa a prenos rotačného pohybu a krútiaceho momentu na výstupný hriadeľ alebo prírubu prevodovky.

Doterajší stav techniky

Jednou z najčastejšie sa vyskytujúcich požiadaviek v bežnej strojárskej praxi je redukcia vysokých otáčok a nízkeho krútiaceho momentu hnacieho zariadenia na nízke otáčky a veľký krútiaci moment hnaného zariadenia. Túto požiadavku spĺňajú prevodové zariadenia rozličných typov.

Veľké prevodové pomery (1 : 6 až 1 : 250) sa najčastejšie vyskytujú v pohonoch priemyselných robotov, v obrábacích strojoch, v klimatizačných a regulačných zariadeniach, v leteckom priemysle atď. Pre tieto oblasti nie jc vhodné a často ani možné používať prevodovky na báze klasických viacstupňových prevodov najmä z hmotnostného a rozmerového hľadiska. Preto v tejto oblasti našli uplatnenie najmä planétovo - diferenciálne prevodové systémy excentrického rotačného typu (ďalej iba diferenciálne prevodovky).

V diferenciálnej prevodovke vzniká prevod tak, že po vnútornom ozubení pevného kolesa sa odvaľuje satelitné koleso s čelným ozubením, ktoré je v strede otočné uložené na excentrickej časti vstupného kľukového hriadeľa. Os rotácie kľukového hriadeľa je totožná s osou pevného kolesa. Otáčanie vstupného kľukového hriadeľa spôsobuje odvaľovanie satelitného kolesa po vnútornom ozubení pevného kolesa. Po každom pootočení vstupného kľukového hriadeľa o jednu celú otáčku sa satelitné koleso pootočí okolo svojej vlastnej osi o rozdiel zubov - diferenciu - medzi satelitným kolesom a pevným kolesom. Práve toto pootočenie je želaným a požadovaným efektom tejto prevodovky.

Najväčším problémom v tomto prípade je však skutočnosť, že satelitné koleso je uložené na excentri, a preto jeho os rotácie nie je totožná s osou vstupného hriadeľa, ale stále rotuje po kružnici s polomerom vyosenia excentrického čapu - excentricity. Excentricita teda najprv vytvára kladný efekt pri vzniku prevodu a zároveň spôsobuje negatívny efekt pri prenose otáčok a krútiaceho momentu na výstupný hriadeľ alebo prírubu. Je preto potrebné medzi satelitné koleso a výstupný hriadeľ alebo prírubu vložiť nejaké zariadenie, ktoré tento negatívny efekt eliminuje.

V súčasnosti existuje niekoľko technických riešení, ktoré rôznymi spôsobmi eliminujú negatívny efekt excentricity v diferenciálnej prevodovke.

Prevodovka podľa SK patentového spisu č. 277 969 pozostáva z pevného ozubeného kolesa s vnútorným ozubením, po ktorom sa odvaľuje niekoľko satelitných kolies, uložených na excentrických čapoch centrálneho kľukového hriadeľa. Centrálny kľukový hriadeľ je otočné uložený v dvoch prírubách, ktoré sú navzájom pevne a tuho spojené a otáčajú sa v pomalobežných ložiskách, uložených v telese pevného kolesa. Na prenos otáčok a krútiaceho momentu zo satelitov na výstupné príruby použil pôvodca vynálezu niekoľko satelitných kľukových hriadeľov s excentrickými čapmi, ktoré sa podobajú centrálnemu kľukovému hriadeľu a majú rovnaké hodnoty vyosenia excentrických čapov ako centrálny kľukový hriadeľ. Satelitné kľukové hriadele sú obdobným spôsobom ako centrálny kľukový hriadeľ umiestnené v prírubách a satelitných kolesách v pravidelných rozostupoch a na spoločnej rozstupovej kružnici. Pô vodca teda pri eliminácii negatívneho efektu excentricity použil myšlienku, že ak problém spôsobuje excentricita, môže ho teda aj excentricita vyriešiť.

Napriek výhodám, ktoré toto riešenie prináša, má aj niekoľko nevýhod. Najväčšou nevýhodou je nutnosť okrem centrálneho kľukového hriadeľa vyrábať aj niekoľko kusov satelitných kľukových hriadeľov pre každú prevodovku. Výroba týchto hriadeľov je technicky a technologicky veľmi náročná a drahá. Keďže nie je možné vyrobiť navlas rovnaké súčiastky, výrobné odchýlky na satelitných kľukových hriadeľoch, najmä odchýlky vzájomných polôh excentrických čapov, vnášajú do zmontovanej prevodovky nežiaduce pnutia a tým aj nerovnaké zaťažovanie ložísk satelitných kľukových hriadeľov. Ďalšou podstatnou nevýhodou je konštrukčné obmedzenie priemeru satelitného kľukového hriadeľa a valivých elementov len na určitý, pomerne malý rozsah a z toho vyplývajúca znížená potenciálna veľkosť prenášaného krútiaceho momentu. Najväčšou nevýhodou je však nemožnosť vymedziť vôle medzi satelitmi a výstupnými prírubami.

Niekoľko rôznych výrobcov používa na elimináciu negatívneho efektu excentricity riešenie s použitím valcových čapov a otvorov v satelitných kolesách. Ich prevodovka je v podstate zhodná s opísanou prevodovkou v tom, že pozostáva z pevného kolesa s vnútorným ozubením, po ktorom sa odvaľujú satelity, uložené na excentrických čapoch centrálneho kľukového hriadeľa. Na jednej výstupnej prírube sú na spoločnej rozostupovej kružnici v pravidelných rozstupoch nalisované valcové čapy s nasadenými puzdrami rúrkovitého tvaru. Satelitné kolesá majú vytvorené priebežne otvory, ktoré majú priemer, zodpovedajúci priemeru rúrkového puzdra čapu a zväčšený o dvojnásobok excentricity. Otvory sú vytvorené na rovnakej rozostupovej kružnici a s rovnakým rozstupom ako čapy vo výstupnej prírube.

V zmontovanej prevodovke sa vonkajší povrch puzdra čapu dotýka v čiarovom kontakte s vnútorným povrchom otvoru v satelitnom kolese. Pri excentrickom pohybe satelitov sa prenáša krútiaci moment cez kontaktné plochy medzi puzdrami a otvormi v satelitných kolesách. Nevýhodou tohto riešenia je najmä klzné trenie medzi puzdrom a čapom a s tým spojené problémy s mazaním týchto prvkov. Keďže puzdro sa musí na čape otáčať, musí medzi nimi v tomto prípade existovať aspoň minimálna vôľa, a preto toto riešenie neumožňuje vymedziť vôľu medzi satelitmi a výstupnou prírubou.

Prevodovka podľa SK patentového spisu č. 278 966 je v základných rysoch podobná spomenutej prevodovke podľa SK patentového spisu č. 277 969, ale zásadne sa líši v spôsobe prenosu otáčok a krútiaceho momentu zo satelitných kolies na výstupne príruby. Na elimináciu negatívneho efektu excentricity pôvodca vynálezu použil zariadenie, ktorému dal názov „Krížový redukčný mechanizmus“. Ide v podstate o spojku tvaru rovnoramenného kríža, vytvoreného z centrálneho krúžku a štyroch výstupkov tvaru obdĺžnika, rozmiestnených v pravidelných rozostupoch po obvode tohto krúžku. Bočné plochy výstupkov vytvárajú valivé dráhy, ktoré prostredníctvom valivých elementov valcového tvaru spoluzaberajú s valivými dráhami na satelitnom kolese a výstupnej prírube tak, že dva oproti sebe ležiace výstupky spoluzaberajú s valivou dráhou na satelitnom kolese a ostatné dva oproti sebe ležiace výstupky spoluzaberajú s dráhou na výstupnej prírube. V prevodovke sa nachádzajú dva satelitné kolesá a teda aj dva krížové redukčné mechanizmy.

Takéto konštrukčné riešenie má však mnoho nevýhod. Použitie krížového redukčného mechanizmu si vyžaduje, aby v prevodovke bolo miesto na jeho uloženie a tým na

Ί rastajú rozmery prevodovky. Otvor v redukčnom kríži obmedzuje dĺžku valivých dráh pre valivé elementy a tým aj počet a rozmery valivých elementov, cez ktoré sa prenáša krútiaci moment. Výstupky na vytvorenie valivých dráh na satelitných kolesách a výstupných prírubách sú vytvorené v celku z jedného kusa materiálu ako satelitné koleso alebo výstupná príruba. Je to zbytočné plytvanie materiálom a predražovanie výroby. Najväčšou nevýhodou opisovaného riešenia je však pomerne veľká hmotnosť redukčných krížov. Pri vyšších vstupných otáčkach sa ich zotrvačnosť prejavuje enormným nárastom zaťaženia ložísk centrálneho kľukového hriadeľa. Kinematika cyklického pohybu krížov zasa spôsobí budenie nežiaducich vibrácií v prevodovke, ktoré sa môžu prejaviť rozkmitaným pohybom ramena priemyselného robota, v ktorom je táto prevodovka použitá. Opisované riešenie taktiež neumožňuje vymedziť vôle medzi satelitnými kolesami a výstupnými prírubami.

Podstata vynálezu

Po dôkladnej analýze existujúcich technických riešení pôvodca vyvinul prevodovku s valivým eliminačným zariadením, ktorá odstraňuje nevýhody existujúcich riešení a ktorej podstatou je nekonvenčný prenos otáčok a krútiaceho momentu zo satelitných kolies na výstupný pomalobežný hriadeľ.

Prevodovka pozostáva zo základného kolesa s vnútorným ozubením, aspoň jedného satelitného kolesa s čelným ozubením, hnacieho kľukového hriadeľa, niekoľkých ložísk, kotviacich skrutiek a valivého eliminačného zariadenia.

Základné koleso má vytvorené vnútorné ozubenie, po ktorom sa odvaľuje aspoň jedno satelitné koleso s čelným ozubením. Je možné použiť rozličné druhy ozubenia tejto ozubenej dvojice.

V telese prevodovky, tvorenej základným kolesom, je umiestnené aspoň jedno pomalobežné ložisko, ktoré zachytáva zaťažovacie sily a momenty, pôsobiace na výstupný pomalobežný hriadeľ. Samozrejme môže existovať prípad, keď zaťažovacie sily a momenty prenášajú externé ložiská, ktoré nie sú súčasťou prevodovky, ale hnaného zariadenia.

Na pomalobežných ložiskách je otočné proti základnému telesu prevodovky umiestnený výstupný pomalobežný hriadeľ. Výstupný hriadeľ je tvorený dvoma podobnými prírubami. Príruby majú spravidla v strede vytvorený priechodný kruhový otvor na uloženie hnacieho kľukového hriadeľa a ďalej na rovnakom rozstupovom priemere a v rovnakých rozstupoch majú vytvorené dištančné výstupky, smerujúce dovnútra prevodovky. Cez príruby v mieste dištančných výstupkov sú vytvorené lícované otvory na kotviace skrutky a matice. Dotiahnutím kotviacich skrutiek a matíc dosadnú plochy dištančných výstupkov na seba a z prírub vznikne pevný a tuhý pomalobežný výstupný hriadeľ.

Satelitné koleso alebo kolesá sú umiestnené v priestore medzi prírubami tak, žc sa odvaľujú po vnútornom ozubení základného kolesa a centrálnymi otvormi sú otočné uložené na excentrických čapoch hnacieho kľukového hriadeľa prostredníctvom kľukových ložísk. Okrem centrálnych otvorov majú satelitné kolesá vytvorené aj priebežné otvory, ktoré majú rovnaký rozostúp a rovnakú rozostupovú kružnicu, ako dištančné výstupky na prírubách a ich tvar umožňuje satelitný pohyb kolies bez toho, aby narážali alebo sa dotýkali povrchu dištančných výstupkov, ktoré cez nich prechádzajú.

Hnací kľukový hriadeľ má na svojom tele vytvorené kľuky - excentrické čapy kruhového prierezu, ktoré sú vzhľadom na hlavnú os hriadeľa vyosené o hodnotu excentricity. Hodnota excentricity sa rovná osovej vzdialenosti použitej ozubenej dvojice. Počet použitých excentrov odpovedá počtu použitých satelitných kolies. Je vhodné, aby pri počte dvoch alebo viacerých excentrických čapov tieto boli navzájom proti sebe potočené tak, aby eliminovali nerovnovážny vplyv pohybujúcich sa satelitných kolies a ostatných hmôt. Excentrické čapy sú spravidla pootočené o 180° pri dvoch satelitných kolesách, o 120° pri troch satelitných kolesách atď.

Eliminačné valivé zariadenie slúži na prenesenie otáčok a krútiaceho momentu zo satelitných kolies na výstupné príruby pomalobežného hriadeľa. V prevodovke je potrebné použiť aspoň jedno eliminačné valivé zariadenie. Zariadenie je veľmi jednoduché a pozostáva z jediného valivého telieska rotačného tvaru, jednej rotačnej valivej dráhy, umiestnenej na satelitnom kolese a jednej rotačnej valivej dráhy, umiestnenej na výstupnej prírube. Valivé teliesko sa v prevodovke odvaľuje po valivej dráhe, umiestnenej na satelitnom kolese a zároveň sa odvaľuje po rovnakej valivej dráhe, umiestnenej na výstupnej prírube tak, že v každom okamihu sa valivé teliesko v aspoň jednom mieste svojej valivej dráhy dotýka valivej dráhy na satelitnom kolese a zároveň v protiľahlom mieste alebo miestach svojej valivej dráhy sa dotýka valivej dráhy na výstupnej prírube.

Najvodnejším tvarom valivého telieska je tvar gule. Môžu sa však použiť aj iné rotačné tvary, napríklad tvar krúžku alebo disku, ktorý má na čelnej ploche vytvorenú valivú dráhu s krivkovým profilom alebo profilom z viacerých kriviek a/alebo rovných segmentov. Profil valivej dráhy, nesenej prírubou a satelitným kolesom má tvar, zodpovedajúci profilu valivého telieska. Pri navrhovaní profilov valivých dráh je vhodné použiť modifikácie profilov valivých dráh, známych z konštrukcie valivých ložísk z dôvodu dosiahnutia optimálneho odvaľovania a mazania.

K sebe patriace valivé dráhy na satelitnom kolese a výstupnej prírube sú umiestnené v rovnakej polohe na rovnakej rozostupovej kružnici. Po zmontovaní prevodovky je teda medzi osami rotácie valivých dráh osová vzdialenosť, rovnajúca sa hodnote excentricity danej prevodovky. Valivé dráhy môžu byť vytvorené priamo v telese satelitného kolesa a príruby alebo výhodne môžu byť vytvorené na samostatných súčiastkach, ktoré sa pri montáži vsadia do pripravených otvorov v satelitných kolesách a prírubách. Samostatné súčiastky spolu s jediným valivým telieskom tak môžu vytvoriť akési zvláštne valivé ložisko, ktoré má len jeden valivý element a dva vonkajšie krúžky.

Pohyb satelitného kolesa v radiálnej rovine je v tomto type prevodovky zložený z dvoch základných pohybov excentrického pohybu po kružnici s polomerom excentricity a jednoduchého rotačného pohybu satelitného kolesa okolo svojej vlastnej osi. Excentrický pohyb satelitného kolesa je vyvolaný otáčaním hnacieho kľukového hriadeľa a rotáciu satelitného kolesa okolo vlastnej osi spôsobuje jeho odvaľovanie sa po vnútornom ozubení základného kolesa. Pri pootácaní vstupného kľukového hriadeľa sa začne valivé teliesko súčasne odvaľovať po oboch valivých dráhach a nijako nebráni excentrickému pohybu satelitného kolesa. Môžeme teda povedať, že vplyv excentrického pohybu satelitného kolesa sa neprenáša na výstupnú prírubu a negatívny vplyv excentricity je úspešne eliminovaný. Pri odvaľovani sa satelitného kolesa po vnútornom ozubení dochádza k natočeniu satelitného kolesa proti základnému kolesu. Jeho prejavom je fakt, že os valivej dráhy na satelitnom kolese sa snaží vzdialiť od osi valivej dráhy na pri rube. Vzájomnému posunutiu ich osí však bráni valivé teliesko, opierajúce sa o obe valivé dráhy. Výsledkom ich vzájomného pôsobenia je skutočnosť, že silový účinok, vznikajúci na valivej dráhe satelitného kolesa, sa prostredníctvom materiálu valivého telieska prenáša priamo na valivú dráhu na výstupnej prírube a výstupná príruba sa vždy pootočí o rovnakú uhlovú hodnotu ako satelitné koleso.

Vzájomné silové pôsobenie valivého telieska a valivých dráh vyvoláva axiálnu zložku sily, pôsobiacu v smere osi prevodovky. Táto axiálna zložka sily sa snaží odtlačiť od seba valivé teliesko a valivú dráhu na prírube a rovnako aj valivé teliesko a valivú dráhu na satelitnom kolese. Výsledkom jej pôsobenia je vzájomné odtláčanie sa príruby a satelitného kolesa. Ak sú v prevodovke použité dve príruby, dva satelitné kolesá a valivé eliminačné zariadenie medzi každou prírubou a satelitným kolesom, vznikajú v prevodovke na každej strane axiálne sily, ktoré majú rovnakú veľkosť, ale opačnú orientáciu. Opačná orientácia týchto axiálnych síl zapríčiňuje pritláčanie vnútorných strán satelitných kolies k sebe. Je vhodné tieto axiálne sily zachytiť tak, aby sa satelitné kolesá navzájom nezablokovali a prevodovka mohla fungovať. Pôvodca vynálezu použil na ich zachytenie kľukové ložiska na hnacom kľukovom hriadeli, ktoré sú schopné zachytávať okrem radiálneho zaťaženia aj zaťaženie axiálne. Vhodným typom sú napríklad kuželikové ložiská. Axiálna sila jednej orientácie sa cez vonkajší krúžok kuželikového ložiska prenáša prostredníctvom valivých elementov - kuželíkov na vnútorný krúžok kuželíkového ložiska. Vnútorné krúžky kuželikových ložísk sa navzájom dotýkajú čelami veľkých nákružkov a tak rušia účinky axiálnych síl z valivých eliminačných zariadení na oboch stranách prevodovky.

Existenciu silových zložiek v axiálnom smere pôvodca vynálezu využil na vytvorenie ďalšieho kladného efektu v prevodovke. Posúvaním valivých dráh valivého eliminačného zariadenia v axiálnom smere je možné veľmi efektívne vymedziť výstupnú vôľu medzi satelitným kolesom a výstupnou prírubou. Pri zvyšovaní zaťaženia prevodovky narastajú v miestach kontaktov vo valivých eliminačných zariadeniach elastické deformácie a tým sa vlastne zvyšuje vôľa - vzájomné pootočenie satelitného kolesa a výstupnej príruby. Tento jav pôvodca odstránil vytvorením predpätia v kontaktných plochách valivých eliminačných zariadení. Predpätie vzniká tak, že po vymedzení vôle medzi satelitným kolesom a výstupnou prírubou v nezaťaženom stave prevodovky sa na valivé dráhy eliminačného zariadenia ďalej pôsobí určitou silou v axiálnom smere. Najvhodnejším spôsobom dosiahnutia predpätia je vytvorenie medzery medzi dosadacími plochami dištančných výstupkov oboch prírub. Po pevnom dotiahnutí kotviacich skrutiek alebo svorníkov vznikne z oboch prírub pevný a tuhý celok a zároveň vo valivých eliminačných zariadeniach vznikne požadované predpätie. Ďalšou možnosťou dosiahnutia predpätia je separátne posúvanie prírubového krúžku valivého eliminačného zariadenia v jednej prírube pomocou axiálne prestaviteľného člena, napr. skrutky. Vytvorené predpätie sa priaznivo prejaví vo zvýšení tuhosti pomalobežného hriadeľa a celej prevodovky. Kladný vplyv predpätia sa prejaví aj v kľukových ložiskách, v ktorých vymedzí prípadnú vôľu medzi satelitným kolesom a hnacím kľukovým hriadeľom.

Na životnosť diferenciálnej prevodovky má veľmi veľký vplyv schopnosť všetkých ložísk na hnacom kľukovom hriadeli prenášať radiálne sily tak od vonkajšieho zaťaženia prevodovky, ako aj zotrvačné sily od pohybujúcich sa hmôt - satelitných kolies a súčiastok redukčného mechanizmu. Najmä pri vysokých vstupných otáčkach hnacieho kľuko vého hriadeľa dosahuje radiálne zrýchlenie mnohonásobok gravitačného zrýchlenia. So stúpajúcimi otáčkami rastie kvadratický radiálna zložka zotrvačnej sily od hmotnosti satelitných kolies a ďalších pohybujúcich sa hmôt. Túto radiálnu zotrvačnú silu musia preniesť najmä kľukové ložiská. V doterajších riešeniach diferenciálnych prevodoviek však rozmery a únosnosť kľukových ložísk boli veľmi obmedzené konštrukčným riešením mechanizmu na prenos krútiaceho momentu a otáčok. V snahe zachovať dostatočnú životnosť kľukových ložísk a teda aj celej prevodovky znižujú ostatní výrobcovia vstupné otáčky do prevodovky a predradzujú pred diferenciálnu prevodovku ešte jednostupňový prevod. V prevodovke podľa opisovaného technického riešenia však priestorová nenáročnosť valivého eliminačného zariadenia poskytuje dostatok miesta na použitie kvalitných, dostatočne pevnostné a životnostne dimenzovaných ložísk na hnacom kľukovom hriadeli.

Opísaná koncepcia prevodovky umožňuje prenášať veľké momentové a silové zaťaženia. Prevodovky podľa tejto koncepcie môžu byť menšie a ľahšie pri rovnakých alebo lepších výkonnostných parametroch ako doterajšie konštrukcie. Jednoduchosť a ľahká vyrobiteľnosť jednotlivých dielov valivého eliminačného zariadenia výrazne znižuje výrobné náklady na celú prevodovku. Valivý princíp eliminačného zariadenia zvyšuje celkovú účinnosť prevodovky a zabezpečuje tichý chod prevodovky v celom rozsahu jej pracovných otáčok. Jej hlavnou prednosťou je schopnosť pracovať pokojne a bez vibrácii aj pri veľmi vysokých vstupných otáčkach.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obr. 1 znázorňuje základné usporiadanie prevodovky s valivým eliminačným zariadením v rezovej rovine, vedenej osou prevodovky, osou valivého eliminačného zariadenia a osou svorníka.

Obr. 2 zobrazuje priečny rez prevodovkou s valivým eliminačným zariadením z obr. 1, prechádzajúci cez pravé satelitné koleso a kolmý na os prevodovky.

Obr. 3 zobrazuje prevodovku s valivým eliminačným zariadením v názornom rozloženom axonometrickom pohľade.

Obr. 4 zobrazuje variant prevodovky, v ktorej sú valivé dráhy valivého eliminačného zariadenia vytvorené priamo v telesách satelitných kolies a v telesách prírub pomalobežného hriadeľa.

Obr. 5 zobrazuje variant prevodovky, v ktorej je použitá verzia valivého eliminačného zariadenia s valivým telieskom diskového tvaru.

Obr. 6 zobrazuje základný tvar valivého eliminačného zariadenia.

Na obr. 7 až 10 sú znázornené niektoré ďalšie varianty valivého eliminačného zariadenia.

Na obr. 11 je znázornené vytvorenie medzery medzi dosadacími plochami dištančných výstupkov oboch prírub, potrebnej na vymedzenie vôli a vytvorenie predpätia vo valivých eliminačných zariadeniach.

Na obr. 12 je znázornený iný variant vytvorenia medzery, potrebnej na vymedzenie vôli a vytvorenie predpätia vo valivých eliminačných zariadeniach medzi čelom dištančnej rúrky a vnútornou plochou jednej príruby.

Na obr. 13 je znázornený ďalší spôsob vymedzenia vôli a vytvorenia predpätia vo valivých eliminačných zariadeniach pomocou dvojdielneho svorníka.

Na obr. 14 je zobrazené vymedzovanie vôle a vytváranie predpätia v každom valivom eliminačnom zariadení samostatne pomocou vymedzovacej skrutky.

Na obr. 15 je znázornený spôsob zachytenia axiálnych síl pomocou klzných plôch na satelitných kolesách.

Na obr. 16 je znázornený variant prevodovky, v ktorej sú vložené valivé eliminačné zariadenia aj medzi satelitnými kolesami.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Hnací kľukový hriadeľ 4 je vybavený dvojicou excentrických čapov valcového tvaru, vyosených o hodnotu excentricity „e“ a vzájomne potočných o 180° . Na excentrických čapoch sú nasunuté vnútorné krúžky dvoch kuželíkových ložísk 8.1 tak, že sa navzájom dotýkajú čelami veľkých nákružkov. Na vonkajších krúžkoch kuželíkových ložísk 8.1 sú uložené satelitné kolesá 3.1 a 3.2. Satelitné kolesá majú na svojom čele vytvorené epicykloidálne ozubenie. Základné koleso 2 má vo svojom vnútri vytvorené vnútorné ozubenie, tvorené axiálnymi drážkami približne polkruhového prierezu. Do drážok sú vsadené vymeniteľné záberové elementy valcového tvaru 13, plniace úlohu zubov základného kolesa. Záberové elementy sú proti axiálnemu posunutiu zaistené z každej strany veľkým dištančným krúžkom 12, pomocou ktorých sa zároveň vymedzuje vôľa v pomalobežných ložiskách 11. Počet záberových elementov 13 je o jeden kus viac, ako je počet zubov na každom zo satelitných kolies 3.1 a 3.2. Pomalobežné ložiská 11 sú kuželíkového typu a ich vonkajšie krúžky sú uložené v otvoroch základného kolesa 2. Na pomalobežných ložiskách 11 je otočné uložený pomalobežný hriadeľ 7. Je vytvorený z ľavej príruby 7.1 a pravej príruby 7.2, ktoré sú navzájom spojené do jedného celku kotviacimi svorníkmi 5, prechádzajúcimi cez lícované otvory v oboch prírubách. Na oboch prírubách 7.1 a 7.2 sú vytvorené dištančné výstupky 7.3 a 7.4 kruhového prierezu, ktoré s vôľou prechádzajú cez otvory v oboch satelitných kolesách 3.1 a 3.2. Na vnútorných stranách každej z prírub 7.1 a 7.2 sú vytvorené valcové otvory, slúžiace na uloženie šiestich krúžkov 6.5 valivého eliminačného zariadenia 6. Rovnako na každom zo satelitných kolies 3.1 a 3.2 sú vytvorené valcové lôžka na uloženie šiestich krúžkov 6.4 valivého eliminačného zariadenia 6. Medzi čelom každého krúžku 6.5 a dnom lôžka v prírube 7.1 a 7.2 je vložený vymedzovací element 9. Medzi každou spolu náležiacou dvojicou valivých dráh 6.2 a 6.3 valivého eliminačného zariadenia 6 je vložené valivé teliesko 6.1 tvaru gule.

Hnací kľukový hriadeľ 4 je uložený v ľavej prírube pomalobežného hriadeľa 7.1 a pravej prírube pomalobežného hriadeľa 7.2 prostredníctvom valčekových ložísk 10. Medzi každým valčekovým ložiskom 10 a kuželíkovým ložiskom 8.1 je dištančný krúžok 14. Proti vnikaniu nečistôt a úniku mazacieho média z prevodovky je prevodovka utesnená tesniacim krúžkom 15 a krytkou 16.

Ďalšie uskutočnenie prevodovky s valivým eliminačným zariadenímje zobrazené na obr. 4. Na oboch prírubách 7.1 a 7.2 a oboch satelitných kolesách 3.1 a 3.2 nie sú vytvorené lôžka na uloženie krúžkov, ale valivé dráhy 6.2 sú vytvorené priamo na ľavej prírube 7.1 a pravej prírube 7.2 a valivé dráhy 6.3 sú vytvorené priamo na satelitných kolesách 3.1 a 3.2.

Možnosti konštrukčného riešenia valivého eliminačného zariadenia sú zobrazené na obr. 6 až 10. Každé valivé eliminačné zariadenie 6 pozostáva z prvej valivej dráhy 6.2, druhej valivej dráhy 6.3 a valivého telieska 6.1. Valivé dráhy 6.2 a 6.3 môžu byť vytvorené priamo v prírubách pomalobežného hriadeľa 7 a/alebo v satelitných kolesách 3.1 a 3.2. Častejším prípadom bude vytvorenie valivých dráh 6.2 a 6.3 na samostatných súčiastkach tvaru krúžkov 6.4 a 6.5, ktoré sa vložia do lôžok, vytvorených v pomalobežnom hriadeli 7 a/alebo v satelitných kolesách 3.1 a 3.2. Na obr. 6 je znázornený valivé eliminačné zariadenie 6 s valivým telieskom 6.1 tvaru gule. Valivé teliesko 6.1, znázornené na obr. 7, má tvar disku s kruhovým profilom valivej dráhy. Aby nedošlo k preklopeniu valivého telieska pôsobením axiálnych síl, nesmie stred profilu jeho valivej dráhy ležať na jeho osi rotácie. Valivé teliesko 6.1, znázornené na obr. 8, má profil svojej dráhy preliačený smerom k svojej osi rotácie. Valivé eliminačné zariadenie 6, zobrazené na obr. 9, sa od predchádzajúcich riešení líši tým, že okrem valivých dráh 6.2 a 6.3 majú krúžky 6.4 a 6.5 vytvorené aj oporné dráhy 6.6 a 6.7, o ktoré sa opiera oporná dráha 6.8 valivého telieska 6.1. Oporné dráhy bránia preklopeniu valivého telieska 6.1 a udržujú ho vo vhodnej pracovnej polohe. Valivé eliminačné zariadenie 6 podľa obr. 10 sa vyznačuje tým, že prvá valivá dráha 6.2, rovnako aj druhá valivá dráha 6.3 majú profil vytvorený z dvoch samostatných úsekov.

Prevodovka, v ktorej je použité valivé eliminačné zariadenie s valivým telieskom tvaru disku, je znázornená na obr. 5. Všetky jej ostatné časti sú zhodné s prevodovkou, zobrazenou na obr. 1 až 3.

Vymedzenie vôle medzi pomalobežným hriadeľom 7 a satelitnými kolesami 3.1 a 3.2 a vytvorenie predpätia vo valivých eliminačných zariadeniach 6 sa prevádza doťahovaním skrutiek 5.2 a matíc 5.1, ktoré tvoria svorník 5. Medzi dosadacou plochou 7.4 dištančného výstupku 7.3 a dosadacou plochou 7.6 dištančného výstupku 7.5 je vytvorená medzera „d“. Je vytvorená tak, aby po dotiahnutí svorníka dosadacie plochy 7.4 a 7.6 dosadli pevne na seba a v mieste kontaktu valivých dráh 6.2 a valivých teliesok 6.1 a valivých dráh 6.3 a valivých teliesok 6.1 vzniklo predpätie. Medzera „d“, hrúbka dištančných krúžkov 12 a hrúbka vymedzovacích elementov 9 je vhodne zvolená tak, aby bolo dosiahnuté požadované predpätie iba vo valivých eliminačných zariadeniach 6 a aby v pomalobežných ložiskách 11 predpätie dosiahlo a neprekročilo predpísanú hodnotu pre tieto ložiská.

Ďalší možný spôsob spojenia prírub 7.1 a 7.2 pomalobežneho hriadeľa 7 v tuhý a pevný celok a zároveň spôsob vymedzenia vôle a dosiahnutia predpätia vo valivých eliminačných zariadeniach 6 je na obr. 12. Príruby nemajú vytvorené dištančné výstupky 7.3 a 7.5, ale ich úlohu plní dištančná rúrka 17. Požadovaný stav dosiahneme dotiahnutím svorníka 5 tak, že hodnota „d“ sa bude rovnať 0.

Tretí možný spôsob spojenia prírub 7.1 a 7.2 pomalobežného hriadeľa 7 v tuhý a pevný celok a zároveň spôsob vymedzenia vôle a dosiahnutia predpätia vo valivých eliminačných zariadeniach 6 je na obr. 13. Masívny svorník 5, tvorený telom svorníka 5.4 a hlavou svorníka 5.3, plní aj úlohu dištančných výstupkov 7.3 a 7.5, resp. dištančnej rúrky 17.

Pri požiadavke separátneho vymedzovania vôle v každom valivom eliminačnom zariadení zvlášť je vhodné použiť spôsob, zobrazený na obr. 14. V jednej z prírub 7.1 alebo 7.2 sú v mieste lôžka na krúžok valivého eliminačného zariadenia 6.4 vytvorené závitové otvory, v ktorých sú naskrutkované vymedzovacie skrutky 18. Doťahovaním vymedzovacích skrutiek 18 vytvárame axiálnu silu, pôsobiacu na valivé eliminačné zariadenie 6.

V uskutočnení technického riešenia, znázorneného na obr. 15, sú satelitné kolesá 3.1 a 3.2 uložené na hnacom kľukovom hriadeli 4 prostredníctvom valčekových ložísk

8.2, ktoré neprenášajú axiálne sily. Axiálne sily sú v tomto uskutočnení zachytené klznými plochami 3.3 a 3.4, vytvorenými na satelitných kolesách 3.1 a 3.2, ktoré po sebe navzájom kĺžu.

V uskutočnení vynálezu, znázorneného na obr. 16, jc medzi satelitné koleso 3.1 a 3.2 vložená ďalšia skupina valivých eliminačných zariadení 19. Líšia sa od valivých eliminačných zariadení 6 iba rozmermi, ktoré zohľadňujú dvojnásobnú hodnotu excentricity medzi osami oboch satelitných kolies.

Priemyselná využiteľnosť

Oblasť použitia prevodoviek s valivými eliminačnými zariadeniami je veľmi široká a zahŕňa oblasti robotiky, stavby CNC strojov, letecký priemysel, klimatizačné a regulačné zariadenia, pozemné dopravné prostriedky, výťahy a mnoho ďalších oblastí, kde sa požaduje transformácia vysokých otáčok a nízkeho krútiaceho momentu na nízke otáčky a vysoký krútiaci moment pri minimálnej hmotnosti prevodového zariadenia a vysokej kinematickej presnosti.

Claims (11)

1. L Prevodovka s valivým eliminačným zariadením, pozostávajúca zo základného kolesa s vnútorným ozubením (2), pomalobežného hriadeľa (7), pozostávajúceho z niekoľkých prírub (7.1, 7.2) a otočné uloženého proti základnému ozubenému kolesu (2) a aspoň jedného, vzhľadom na pomalobežný hriadeľ (7) otočné uloženého hnacieho kľukového hriadeľa (4), na ktorého excentrický umiestnených čapoch sú otočné uložené aspoň dve satelitné ozubené kolesá (3.1, 3.2), zaberajúce do vnútorného ozubenia základného ozubeného kolesa (2), vyznačujúca sa tým, že každá z oboch prírub pomalobežného hriadeľa (7.1, 7.2) nesie na svojej vnútornej strane aspoň jednu rotačnú valivú dráhu (6.2) a zároveň každé ozubené satelitné koleso (3) na strane priľahlej k prírube pomalobežného hriadeľa (7.1 alebo 7.2) nesie aspoň jednu rotačnú valivú dráhu (6.2), pričom medzi každou rotačnou valivou dráhou (6.2), nesenou prírubami pomalobežného hriadeľa (7.1, 7.2) a každou protiľahlou rotačnou valivou dráhou (6.3), nesenou ozubenými satelitnými kolesami (3.1, 3.2) je vložené jedno valivé teliesko rotačného tvaru (6.1) tak, že sa aspoň v jednom mieste svojho povrchu dotýka rotačnej valivej dráhy (6.2), nesenej prírubou pomalobežného hriadeľa (7.1 alebo 7.2) a v protiľahlom mieste svojho povrchu sa v aspoň jednom mieste dotýka rotačnej valivej dráhy (6.3), nesenej ozubeným satelitným kolesom (3.1 alebo 3.2).
2. 2. Prevodovka podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že aspoň jedna rotačná valivá dráha (6.2), nesená prírubami pomalobežného hriadeľa (7.1 alebo 7.2) a/alebo aspoň jedna rotačná valivá dráha (6.3), nesená ozubenými satelitnými kolesami (3.1,3.2) je vytvorená na samostatnej súčiastke (6.4, 6.5), výhodne rotačného tvaru, ktorá je vložená a v axiálnom smere posuvná v telese aspoň jednej z prírub pomalobežného hriadeľa (7.1, 7.2) a/alebo v telese aspoň jedného ozubeného satelitného kolesa (3.1, 3.2).
3. 3. Prevodovka podľa nárokov la 2, vyznačujúca sa tým, že pomalobežný hriadeľ (7) je vytvorený z dvoch prírub (7.1, 7.2), navzájom spojených prostredníctvom axiálne pôsobiacich kotviacich svorníkov (5) na zmenšovanie alebo zväčšovanie vzdialenosti medzi rotačnými valivými dráhami (6.2, 6.3), nesenými oboma prírubami (7.1,7.2).
4. 4. Prevodovka podľa nárokov laž3, vyznačujúca sa tým, že vymedzovací element (9) je vložený medzi pomalobežným hriadeľom (7) a aspoň jednou rotačnou valivou dráhou (6.2) a/alebo medzi ozubeným satelitným kolesom (3) a aspoň jednou rotačnou valivou dráhou (6.3).
5. 5. Prevodovka podľa niektorého z nárokov 1 až 4, vyznačujúca sa tým, že každé jedno ozubené satelitné koleso (3) je prostredníctvom radiálno - axiálneho kľukového ložiska (8.1) otočné uložené na jednom z excentrických čapov hnacieho kľukového hriadeľa (4), pričom vnútorný krúžok radiálno - axiálneho ložiska (8.1) je posuvný proti hnaciemu kľukovému hriadeľu (4) v axiálnom smere a dotýka sa svojím čelom čela ďalšieho, rovnako uloženého radiálno - axiálneho kľukového ložiska (8.1) , na ktorom je uložené ďalšie ozubené satelitné koleso (3).
6. 6. Prevodovka podľa niektorého z nárokov 1 až 4, vyznačujúca sa tým, že každé jedno ozubené satelitné koleso (3) je prostredníctvom radiálno - axiálneho kľukového ložiska (8.1) otočné uložené na jednom z excentrických čapov hnacieho kľukového hriadeľa (4), pričom vnútorný krúžok radiálno - axiálneho ložiska tvorí integrálnu súčasť hnacieho kľukového hriadeľa (4).
7. 7. Prevodovka podľa niektorého z nárokov 1 až 4, vyznačujúca sa tým, že každé jedno ozubené satelitné koleso je prostredníctvom radiálneho ložiska (8.2) otočné uložené na jednom z excentrických čapov hnacieho kľukového hriadeľa (4) a zároveň na každej svojej strane, priľahlej k ďalšiemu ozubenému satelitnému kolesu (3) nesie aspoň jednu rotačnú valivú dráhu (6.3), pričom medzi každou rotačnou valivou dráhou (6.3), nesenou jedným ozubeným satelitným kolesom (3) a každou protiľahlou rotačnou valivou dráhou (6.3), nesenou druhým ozubeným satelitným kolesám (3) je vložené jedno valivé teliesko rotačného tvaru (6.1) tak, že sa aspoň v jednom mieste svojho povrchu dotýka rotačnej valivej dráhy (6.3), nesenej jedným ozubeným satelitným kolesom (3) a v protiľahlom mieste svojho povrchu sa v aspoň jednom mieste dotýka rotačnej valivej dráhy (6.2), nesenej druhým ozubeným satelitným kolesom (3).
8. 8. Prevodovka podľa niektorého z nárokov 1 až 4, vyznačujúca sa tým, že každé jedno ozubené satelitné koleso (3) je prostredníctvom radiálneho ložiska (8.2) otočné uložené na jednom z excentrických čapov hnacieho kľukového hriadeľa (4) a zároveň na stranách ozubených satelitných kolies (3.1, 3.2), navzájom k sebe priľahlých sú vytvorené klzné plochy (3.3 a 3.4), ktoré sa navzájom dotýkajú.
9. 9. Prevodovka podľa niektorého z nárokov 1 až 8, vyznačujúca sa tým, že v miestach kontaktu rotačných valivých dráh (6.2 a 6.3) a rotačných valivých telies (6.1) je vytvorené predpätie prostredníctvom dodatočnej axiálnej sily na vymedzenie vôle medzi pomalobežným hriadeľom (7) a ozubenými satelitnými kolesami (3).
10. 10. Prevodovka podľa niektorého z nárokov 1 až 9, vyznačujúca sa tým, že kotviace svorníky (5) na vytvorenie dodatočnej axiálnej sily pôsobia na príruby (7.1, 7.2) pomalobežného hriadeľa (7).
11. 11. Prevodovka podľa niektorého z nárokov 1 až 9, vyznačujúca sa tým, že vymedzovacie skrutky (18) na vytvorenie dodatočnej axiálnej sily sú umiestnené v telese aspoň jednej z prírub (7.1, 7.2) pomalobežného hriadeľa (7), pričom axiálne pôsobia na rotačné valivé dráhy (6.2), vytvorené na samostatných súčiastkach (6.4).