CS259742B1

CS259742B1 - Differential gearbox

Info

Publication number: CS259742B1
Application number: CS863558A
Authority: CS
Inventors: Josef Rychtrmoc; Jiri Vicena; Bohdan Rames; Vaclav Stehno
Original assignee: Josef Rychtrmoc; Jiri Vicena; Bohdan Rames; Vaclav Stehno
Priority date: 1986-05-16
Filing date: 1986-05-16
Publication date: 1988-10-14
Also published as: CS355886A1

Abstract

Je řešena diferenciální převodovka s čelním planetovým soukolím v uspořádání pro rovnoměrné zatížení vstupních i výstupních satelitů a ve variantním uspořádání pro současnou minimalizaci vůle ve vstupním i výstupním soukolí. Každý vstupní satelit se souosým výstupním satelitem v dvojitém satelitu jsou vzájemně natočeny v opačném smyslu. Ve variantním uspořádání je při sudém počtu dvojitých satelitů toto natočení v opačném smyslu u sudých dvojitých satelitů oproti lichým dvojitým satelitům. Diferenciální převodovka je řešena pro vysoký převodový poměr k použití v oboru průmyslových robotů a manipulátorů.A differential transmission with a spur planetary gear set is designed in an arrangement for uniform loading of the input and output satellites and in a variant arrangement for simultaneous minimization of the backlash in the input and output gear sets. Each input satellite with a coaxial output satellite in a double satellite are rotated in the opposite direction to each other. In a variant arrangement, with an even number of double satellites, this rotation is in the opposite direction for even double satellites compared to odd double satellites. The differential transmission is designed for a high gear ratio for use in the field of industrial robots and manipulators.

Description

Vynález se týká diferenciální převodovky s čelním planetovým soukolím v uspořádání pro rovnoměrné zatížení vstupních i výstupních satelitů, spojených nerozebíratelně v nejméně dva dvojité satelity se vzájemným úhlovým natočením vstupního satelitu proti odpovídajícímu výstupnímu satelitu o společné ose.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a differential planetary gearbox in an even load arrangement for input and output satellites, connected inseparably to at least two double satellites with an angular rotation of the input satellite relative to a corresponding output satellite of a common axis.

Je známa planetová převodovka diferenciálního typu s čelním planetovým soukolím s dvojitým satelitem, který má týž roztečný průměr v obou částech. Jedna: část dvojitého satelitu, uloženého v otáčivém unášeči, zabírá do pevného korunového kola, druhá pak do otáčivě uloženého' korunového kola spojeného s výstupním hřídelem. Při rozdílu v počtu zubů mezi oběma korunovými koly o jeden zub lze teoreticky dosáhnout v jedinostupňovém provedení takovéto převodovky převodový poměr řádu 10³. Ani při stejném modulu evolventního ozubení v obou soukolích této planetové převodovky nelze však dvojité satelity, je-li jich v převodovce více než jeden, zhotovit jednoduše s boky zubů obou částí na společné evolventní ploše.A differential-type planetary gearbox with a double-spur planetary planetary gear having the same pitch diameter in both parts is known. One: a portion of the twin satellite housed in the rotary carrier engages in a fixed ring gear, the other in a rotatably mounted ring gear connected to the output shaft. If there is a difference in the number of teeth between the two ring gears by one tooth, a gear ratio of the order of 10 ³ can be achieved in a single-stage design of such a gearbox. Even with the same involute gear module in both gears of this planetary gearbox, however, double satellites, if there are more than one in the gearbox, cannot be made simply with the flanks of both parts on the common involute surface.

Každá z obou částí druhého a dalšího dvojitého satelitu musí být zhotovena zvlášť se vzájemným úhlovým natočením stejnolehlých boků zubů. Současně je nutné pootočení výstupního satelitu druhého a dalšího dvojitého satelitu vůči předchozímu výstupnímu satelitu prvního a každého dalšího dvojitého satelitu, rovné úhlové rozteči zubů výstupního soukolí dělené počtem dvojitých satelitů. Tato podmínka však v praxí nevyhovuje vzhledem k nepřesnostem rozmístění satelitů na roztečné kružnici po obvodě unášeče a neumožňuje skutečně rovnoměrné rozdělení přenášeného výkonu do všech záběrových drah spoluzabírajících soukolí. Pro umožnění tohoto rovnoměrného rozdělení přenášeného výkonu jsou známy různé varianty konstrukčního uspořádání pro radiální uvolnění centrálního kola nebo korunového kpla, např. jejich uložením v drážkovaných nábojích s radiální vůlí. Samovolné vystředění takto uloženého kola do polohy odpovídající rovnovážnému působení sil v ozubení však není stabilní při nerovnoměrně rozložených satelitech no obvodě unášeče. Dále je známo uspořádání pro vymezení vůle u planetové převodovky se dvěma dvojitými satelity, které jsou oíoěně uloženy na navzájem od sebe odpružených výkyvně uložených ramenech unášeče. V takovém uspořádání je však i odlehčený dvojitý satelit, nepřenášející při daném směru otáčení výkon, ve stálém silovém styku s boky zubů, ke kretým je pružným uložením přitlačován. Celá takto uspořádaná převodovka podléhá proto zvýšenému opotřebení až po nebezpečí zaklínění zubů při malých rozdílech v počtu zubů u hnacího a hnaného soukolí při rozběhu nebo zastavení. V jiném známém uspořádání pro odstranění vůle v soukolí s více současně zabírajícími mezikoly mezi vstupním a výstupním ozubeným kolem, podobně jako v planetové převodovce, je řešeno uložení těchto mezikol se vzájemně nastavitelnou osovou vzdáleností. Osy dvou mezikol jsou např. upevněny stavitelně v tangenciální drážce unášeče pro docílení dotyku obou mezikol se vzájemně protilehlými boky zubů jednoho spoluzabírajícího kola. Toto uspořádání je však neřešitelné pro planetovou převodovku s dvojitými satelity, u které je třeba současně odstranit vůli ve vstupním i výstupním soukolí.Each of the two parts of the second and further double satellites must be made separately with relative angular rotation of the equal teeth flanks. At the same time, it is necessary to rotate the output satellite of the second and further double satellites relative to the previous output satellite of the first and each additional double satellite, equal to the angular pitch of the teeth of the output gear divided by the number of double satellites. In practice, however, this condition does not comply with the inaccuracies of the placement of the satellites on the pitch circle around the perimeter of the carrier and does not allow for a truly even distribution of the transmitted power across all of the engagement paths of the engaging gears. In order to enable this uniform distribution of the transmitted power, various design variants are known for radially loosening the sun gear or crown shaft, for example by placing them in grooved hubs with radial clearance. However, the spontaneous centering of the wheel so positioned in the position corresponding to the equilibrium forces in the toothing is not stable with unevenly distributed satellites on the carrier circumference. Further, there is a known arrangement for defining a play in a planetary gearbox with two double satellites, which are mounted on a spaced-apart pivoting carrier arm. In such an arrangement, however, the lightweight double satellite, not transmitting power at a given direction of rotation, is in constant force contact with the flanks of the teeth to which it is pressed by the resilient fit. The entire gearbox thus arranged is subject to increased wear and tear up to the risk of wedging of the teeth in the case of small differences in the number of teeth of the drive and driven gears when starting or stopping. In another known arrangement for removing clearance in a gear set with a plurality of simultaneously engaging intermediate wheels between the input and output gears, similar to a planetary gearbox, the arrangement of these intermediate wheels with a mutually adjustable axial distance is provided. For example, the axes of the two intermediate wheels are fixed in the tangential groove of the carrier to allow the two intermediate wheels to contact the opposite flanks of the teeth of one of the meshing wheels. However, this arrangement is not solvable for a planetary gearbox with dual satellites, in which the play in the input and output gears must be eliminated simultaneously.

Uvedené nevýhody odstraňuje diferenciální převodovka s čelním planetovým soukolím v uspořádání pro rovnoměrné zatížení vstupních i výstupních satelitů, spojených nerozebíratelně v nejméně dva dvojité satelity se vzájemným úhlovým natočením vstupního satelitu proti odpovídajícímu výstupnímu satelitu o společné ose podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že každý vstupní satelit a souosý výstupní satelit v dvojitém satelitu jsou vzájemně v opačném smyslu natočeny k protilehlým bokům pevného kola vstupního soukolí a výstupního kola výstupního soukolí. Přitom je s výhodou počet dvojitých satelitů sudý. Pak při zavedení libovolného pořadového číslování dvojitých satelitů uspořádaných po obvodě unášeče je v každém sudém z dvojitých satelitů provedeno vzájemné natočení vstupního satelitu oproti souosému výstupnímu satelitu podle předchozí podmínky, avšak v opačném smyslu než v každém lichém z dvojitých satelitů.These disadvantages are overcome by a differential gearbox with a planetary spur gear arrangement in an even load arrangement of input and output satellites, connected inseparably to at least two double satellites with relative angular rotation of the input satellite relative to a corresponding output satellite of the common axis of the invention. The essence of the invention is that each input satellite and the coaxial output satellite in the double satellite are mutually opposed to opposite sides of the fixed gear of the input gear and the output wheel of the output gear. Preferably, the number of double satellites is even. Then, when the arbitrary numbering of the double satellites arranged around the perimeter of the carrier is introduced, each even of the double satellites rotates the input satellite relative to the coaxial output satellite according to the preceding condition, but in the opposite sense to each odd of the double satellites.

Výhodou diferenciální převodovky podle vynálezu je zejména její technologická nenáročnost při použití normalizovaných výrobních nástrojů. Oproti řešením známého stavu techniky je řešení podle vynálezu mnohem konstrukčně jednodušší při dosažení téhož účinku rovnoměrného zatížení satelitů. Týmiž prostředky je možno současně dosáhnout účinku vymezení vůle v obou soukolích převodovky při sudém počtu dvojitých satelitů, z nichž je pak polovina v záběru pro přenos výkonu v jednom smyslu otáčení a druhá polovina jejich počtu je v záběru pro přenos výkonu ve druhém smyslu otáčení pohonu převodovky. Při tomto uspořádání je pak při počtu dvojitých satelitů nejméně čtyř rovněž dosaženo rovnoměrné rozdělení přenášeného výkonu mezi současně zabírající satelity v témž smyslu otáčení pohonu převodovky. Technologicky výhodné je provedení převodovky podle vynálezu s pevným kolem vstupního soukolí opatřeným vnějším ozubením, ale při provedení vstupního soukolí s pevným kolem s vnitřním ozubením je též výhodné provedení tohoto kola jako korunového kola vstupního soukolí opatřeného navíc centrálním kolem spojeným se vstupním hřídelem, což přináší další několikaná2 5 9 5 sobné zvýšení výsledného převodového poměru. Polohu vzájemného^ natočení v opačném smyslu každého vstupního satelitu se souosým výstupním satelitem k protilehlým bokům pevného kola vstupního soukolí a výstupního kola výstupního soukolí lze snadno ustavit při zatíženém výstupním hřídeli provedením několika otáček unášeče před fixací nerozebíratelného spojení vstupních satelitů se souosými výstupními satelity, vzájemně smontovanými např. lícováním s mírným přesahem, před montáží eliminovaným ohřevem nebo podchlazením jedné z lícovaných součástí. Střídavé natočení satelitů v uspořádání s minimalizovanou vůlí v ozubení se provede s výhodou obdobně jako v předchozím případě, jenže fixace se provede jen u každého sudého dvojitého satelitu a po protočení několika otáček unášeče v opačném smyslu než v předchozím případě se provede fixace zbývajících lichých dvojitých satelitů. Výrobně výhodné je provedení fixace polohy vstupního a výstupního satelitu v každém z dvojitých satelitů jejich vzájemným svařením, např. laserovým paprskem, a to buď ve smontovaném stavu převodovky po skončeném natáčení satelitů montážními otvory proti osám dvojitých satelitů, anebo po označení spoluzabírajících zubů při vyjmutém výstupním kole, resp. ve svařovacím přípravku.The advantage of the differential gearbox according to the invention is, in particular, its low technological efficiency using standard production tools. Compared to the solutions of the prior art, the solution according to the invention is much more structurally simpler in achieving the same effect of a uniform satellite load. By the same means it is possible at the same time to achieve the effect of limiting the play in both transmission gears with an even number of double satellites, half of which are engaged to transmit power in one sense of rotation and the other half are engaged to transmit power in the other sense . With this arrangement, with a number of double satellites of at least four, a uniform distribution of the transmitted power is also achieved among the simultaneously occupying satellites in the same sense of rotation of the transmission drive. Technically advantageous is the embodiment of the gearbox according to the invention with the fixed gear of the input gear provided with external toothing, but in the implementation of the input gear with the fixed gear with internal toothing it is also advantageous to design this wheel as the crown wheel of the input gear with extra sun gear connected to the input shaft. several2 5 9 5 similar increase of the resulting gear ratio. The reciprocal position of each input satellite with the coaxial output satellite to the opposite sides of the fixed input gear wheel and the output gear output wheel can be easily adjusted when the output shaft is loaded by rotating the gripper before fixing the permanently connected input satellites to the coaxial output satellites eg by fitting with a slight overlap, by eliminating heating prior to assembly or by subcooling one of the fitting parts. The alternate rotation of the satellites in the arrangement with minimized clearance in the toothing is preferably done in the same way as in the previous case, but the fixation is performed only for each even double satellite and after turning of the carrier rotation in the opposite sense . It is advantageous to manufacture the position of the input and output satellites in each of the double satellites by welding them together, for example with a laser beam, either in the assembled state of the gearbox after the satellites have been rotated through the mounting holes against the double satellites or after the teeth have been removed. bicycle, respectively. in the welding jig.

Na výkresech je znázorněno provedení diferenciální převodovky podle vynálezu v různých alternativách. Na obr. 1 je znázorněn částečný řez diferenciální převodovkou s unášečem pevně spojeným se vstupním hřídelem a se vstupním natočení v opačném smyslu pro dotyk jejich ozubení k protilehlým bokům zubů pevného kola 7 vstupního soukolí 17 a výstupního kola 8 výstupního soukolí 16. Pro minimalizaci vůle ve vstupním soukolí 17 i ve výstupním soukolí 16 je ve druhém a čtvrtém z dvojitých satelitů uspořádaných po obvodě uná42 seče 9 provedeno vzájemné natočení vstupního satelitu 6 proti výstupnímu satelitu 5 v pravotočivém smyslu, kdežto v prvním a třetím z dvojitých satelitů je totéž v mezích vůle provedeno v levotočivém smyslu.The drawings show an embodiment of a differential gear according to the invention in various alternatives. Fig. 1 shows a partial cross-section of a differential gear with a carrier fixedly coupled to the input shaft and with an input rotation in the opposite direction for contacting their teeth to opposite flanks of the fixed gear teeth 7 of the input gear 17 and output gear 8 of the output gear 16. in input gear 17 and in output gear 16, the input satellite 6 is rotated relative to the output satellite 5 in a clockwise rotation relative to the output satellite 5 in the second and fourth of the double satellites arranged on the circumference of the mowing device 9, whereas in the first and third of the double satellites in the left-handed sense.

V uvedeném příkladu provedení je počet zubů výstupního kola 8 o jeden větší než počet zubů pevného kola 7, takže při pravotočivém smyslu otáčení vstupního hřídele 3 je smysl otáčení výstupního hřídele 4 levotočivý. Přitom jsou v silovém styku ozubení vstupního soukolí 17 i výstupního soukolí 16 druhý a čtvrtý z dvojitých satelitů, mezi které je rovnoměrně rozděleno silové působení přenášeného výkonu, kdežto první a třetí z dvojitých satelitů jsou při tomto smyslu otáčení pohonu odlehčeny.In the exemplary embodiment, the number of teeth of the output wheel 8 is one greater than the number of teeth of the fixed wheel 7, so that in the clockwise sense of rotation of the input shaft 3, the direction of rotation of the output shaft 4 is left-handed. In this connection, the teeth of the input and output gears 16 and the output gears 16 are the second and fourth of the double satellites, between which the power transmission of the transmitted power is equally distributed, while the first and third of the double satellites are relieved in this sense.

Obdobný příklad provedení diferenciální převodovky podle vynálezu, znázorněný na obr. 2, se rovněž týká uspořádání pevného kola 7 i výstupního kola 8 s vnitřním ozubením. Proti popsanému příkladu se však liší nerozebiratelným spojením víka 2 ve skříni 1, např. svařením. Též je odlišně uspořádán vstupní hřídel 3 jako dutý, opatřený např. vnitřním drážkováním, spojený s unášečem 9, ve kterém je uloženo opěrné ložisko 13. Jinak je uspořádání a označení vztahových značek shodné s prvním příkladem.A similar embodiment of the differential gear according to the invention shown in FIG. 2 also relates to the arrangement of the fixed gear 7 and the output gear 8 with internal teeth. However, it differs from the described example by the non-detachable connection of the lid 2 in the housing 1, for example by welding. Also, the input shaft 3 is differently arranged as a hollow one, provided, for example, with internal grooves, connected to a carrier 9, in which a bearing bearing 13 is mounted. Otherwise, the arrangement and reference numbers are identical to the first example.

Ve třetím příkladě provedení, znázorněném na obr. 1, je znázorněna převodovka podle vynálezu s uspořádáním pevného kola 7 i výstupního kola 8 s vnějším ozubením. Přitom je upevnění víka 2 ve skříni 1 řešeno jako v prvním příkladě prostřednictvím pojistného kroužku 18. Vstupní hřídel 3 je plný a je spojen s unášečem 9 jako v druhém příkladě. Jinak je uspořádání a označení vztahových značek ekvivalentní předchozím příkladům. V tomto příkladě provedení však je při počtu zubů výstupního kola 8 o jeden větším než počet zubů vstupního kola 7 zachován týž smysl otáčení vstupního i výstupního hřídele.In the third exemplary embodiment shown in FIG. 1, a gearbox according to the invention is shown with a fixed wheel 7 as well as an external gear 8 output wheel. In this case, the fastening of the lid 2 in the housing 1 is solved as in the first example by means of a snap ring 18. The input shaft 3 is full and connected to the carrier 9 as in the second example. Otherwise, the arrangement and designation of the reference numerals is equivalent to the preceding examples. In this embodiment, however, with the number of teeth of the output wheel 8 being one more than the number of teeth of the input wheel 7, the same sense of rotation of the input and output shafts is maintained.

Claims

1. Differential gearbox, with a planetary spur gear, in an even load arrangement for input and output satellites, connected inseparably to at least two double satellites with angular rotation of the input satellite relative to the corresponding coaxial output satellite, characterized in that the satellites (5, 6) are relative to each other in opposite directions to opposite sides of the teeth of the fixed wheel (7)

YNALEZU of the input gear (17) and the output wheel (8) of the output gear (16).

2. Differential transmission according to claim 1, characterized in that the number of double satellites is even, wherein in each even of the double satellites arranged around the circumference of the carrier (9) the input satellite (6j) is rotated relative to the coaxial output satellite (5) in one sense. in each odd of the double satellites (5, 6) in the opposite sense.