DE3590370T1

DE3590370T1 - Drehstellantrieb mit Mehrstufengetriebe

Info

Publication number: DE3590370T1
Application number: DE19853590370
Authority: DE
Inventors: Wesley A. Rockford Ill. Burandt
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1984-07-23
Filing date: 1985-07-19
Publication date: 1986-10-09
Also published as: IT1182072B; GB2177776A; US4721016A; GB8607000D0; WO1986000968A1; IT8548377A0; GB2177776B; JPS61502779A; IL75699A0

Description

Sundstrand Corporation

4751 Harrison Avenue, P.O.Box 7003,

Rockford, Illinois 61125 V.St.A.

Drehstellantrieb mit Mehrstufengetriebe

Beschreibung Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Drehstellantrieb mit Mehrstufengetriebe mit verbesserter Konstruktion, so daß eine

höhere Drehkraftleistung je Gewichts- und Volumeneinheit 25

des Drehstellantriebs mit Getriebe erhalten wird. Der

- Drehstellantrieb mit Mehrstufengetriebe umfaßt eine kompakte Baugruppe abgeglichener zusammengesetzter Differentiale, die mehrere Abtriebsstufen bilden. In Axialrichtung miteinander fluchtende rohrförmige Planetenradwellen der

■ . -,

zusammengesetzten Differentiale weisen eine gemeinsame Abstützung auf, die sie durchsetzt und die Durchbiegung an den Enden der Planetenradwellen verringert, so daß die Belastbarkeit jeder Stufe gesteigert wird. Der Drehstellantrieb mit Mehrstufengetriebe ist speziell für die Verstellung von Flugzeug-Steuerflächen anwendbar, wobei es vorteilhaft ist, Gewicht und Volumen des Drehstellantriebs

zu minimieren und gleichzeitig die Drehmomentleistung zu maximieren.

Stand der Technik

t Viele verschiedene Flugzeuge verwenden Drehstellantriebe mit Mehrstufengetriebe zur Verstellung von Flugzeug-Steuerflächen wie etwa Nasenklappen. Da es für einen solchen 10

Drehstellantrieb mit Getriebe einen maximal zulassigen

Durchmesser gibt, werden häufig Mehrstufenabtriebe verwendet, um eine ausreichende Gegenkraft gegen Luftbeanspruchungen zu haben, die auf die Flugsteuerflächen einwirken. Der Drehstellantrieb mit Mehrstufengetriebe ist 15

eine bekannte Vorrichtung, die gegenüber anderen Arten von Stellantrieben eine höhere Drehmomentleistung je Gewichtsund Volumeneinheit liefert.

Bei der Konstruktion eines Drehstellantriebs mit Mehrstu-20

fengetriebe gibt es drei verschiedene Konstruktionsmöglichkeiten, die in Betracht gezogen werden können, um den Anforderungen an die Ausgangslastanforderungen zu genügen. Mit steigenden Anforderungen an die Ausgangslast ist es möglich, entweder den Durchmesser der Stellantrieb-Umhül-

lenden zu vergrößern, eine weitere Abtriebsstufe vorzusehen oder die Länge jeder Planetenradwelle in den zusammengesetzten Differential-Planetengetrieben des angetriebenen Drehstellantriebs zu vergrößern.

Die beiden erstgenannten Möglichkeiten sind hinsichtlich der Minimierung der Gewichts- und Volumenzunahme des Drehstellantriebs mit Getriebe am wenigsten wirksam.

Die wirksamste Möglichkeit ist die Verlängerung jeder

Planetenradwelle. Dies ergibt eine höhere Festigkeit und daher eine größere Drehmomentübertragungsleistung. Es gibt jedoch Einschränkungen hinsichtlich der Länge einer Pia-

netenradwelle, da ab einer bestimmten Länge die Wellendurchbiegung ein Problem darstellt. Die Durchbiegung der Planetenradwellen resultiert aus einer Biegekraft und aus

der Belastung der Welle als an einem Punkt festgelegter 5

Freiträger. Diese Auslenkung ist der dritten Potenz der

Entfernung der Resultierenden der Biegekräfte von dem Punkt, an dem die Planetenradwelle abgestützt ist, proportional. Es ist bekannt, diese Durchbiegung dadurch auszugleichen, daß an den äußeren Zahnrädern der Planetenrad-10

wellen des zusammengesetzten Differentials Zahnprofil- und Konizitätsänderungen vorgesehen werden.

Es ist vorteilhaft, die Durchbiegung einer Planetenradwelle zu minimieren, da die Durchbiegung in einer Vermin-15

derung des Zähneingriffs der Zahnräder auf der Planetenradwelle resultiert, und die erforderlichen Änderungen zur Überwindung dieses Problems sind sowohl komplex als auch teuer.

Es gibt Drehstellantriebe mit Getriebe, die Einfach-Umlaufgetriebe zur Vervielfachung des Drehmoments verwenden, und es können mehrere Einfach-Umlaufgetriebe hintereinander angeordnet werden, um die erwünschte Drehmoment-Vervielfachung zu erzielen. Bei einer solchen Konstruktion

hat jedes Einfach-Umlaufgetriebe einen Träger fur die Planetenradwellen, wodurch das Durchbiegungsproblem vermieden wird; allerdings ist ein Drehstellantrieb mit Getriebe, der eine Serie von Einfach-Umlaufgetrieben aufweist, nicht die optimale Konstruktion zur Minimierung der

Gewichts- und Volumeneinheit, da die Anzahl Trager Platz benötigt und jedes folgende Einfach-Umlaufgetriebe für die Drehmomentübertragung größer gemacht werden müßte. Eine solche Vorrichtung muß langer sein als der Drehstellantrieb mit Getriebe, bei dem zusammengesetzte Differentiale

fur die Übertragung des gleichen Drehmoments verwendet werden.

Der Stand der Technik zeigt keinen Drehstellantrieb mit Mehrstufengetriebe, bei dem mehrere zusammengesetzte Planetendifferentialstufen mit abgestützten Planetenradwellen vorgesehen sind, wodurch Gewicht und Größe sowie die Kosten für eine bestimmte verlangte Ausgangslast minimierbar sind.

Offenbarung der Erfindung

Der Drehstellantrieb mit Mehrstufengetriebe gemäß der Erfindung sieht sowohl eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses als auch eine Schwenkmöglichkeit vor. Der Drehstellantrieb umfaßt eine Serie von Abtriebsstufen, die mit 15

Flugsteuerflächen eines Flugzeugs, etwa Nasenklappen, verbunden sein können, sowie eine feste Verbindung mit dem Flugzeugrumpf. Bei einer solchen Anwendung besteht normalerweise eine Einschränkung hinsichtlich des größten

Durchmessers des Drehstellantriebs mit Getriebe, und wenn 20

daher ein solcher Drehstellantrieb so ausgelegt ist, daß er erhöhten Anforderungen an die Ausgangslast genügt, besteht die Möglichkeit, dem Drehstellantrieb entweder weitere Stufen zuzufügen oder die Länge der Planetenrad-

wellen in den vorhandenen zusammengesetzten Differentialen 25

zu vergrößern. Die Zufügung weiterer Stufen führt zu einer

stärkeren Zunahme von Größe und Gewicht der Vorrichtung als die Verlängerung der Planetenradwellen, und daher betrifft die Erfindung Mittel, durch die die Planetenradwellen im Hinblick auf erhöhte Anforderungen an die Aus-30

gangslast verlangerbar sind, wahrend gleichzeitig die Probleme vermieden werden, die normalerweise durch eine resultierende stärkere Durchbiegung an den Enden der Planetenradwellen auftreten würden.

Gemäß dem vorstehenden Absatz betrifft die Erfindung die Abstützung von in Axialrichtung miteinander fluchtenden rohrförmigen Planetenradwellen in aufeinanderfolgenden

Stufen durch ein diese fluchtenden rohrförmigen Planetenradwellen durchsetzendes Organ, das die Enden der Planetenradwellen abstützt und Biegekräften entgegenwirkt, die

die Enden der rohrförmigen Planetenradwellen beaufschla-5

gen, wodurch die Durchbiegung verringert und dadurch der Zahneingriff von auf den Planetenradwellen befindlichen Zahnrädern im Hinblick auf eine maximale Drehmomentübertragung maximiert wird.

Ein Hauptmerkmal der Erfindung besteht in der Schaffung

eines Drehstellantriebs mit Mehrstufengetriebe, mit mehreren zusammengesetzten Umlaufgetriebe-Differentialstufen, die keine Planetenträger verwenden, wobei die Planetenradwellen so abgestützt sind, daß die Durchbiegung unter 15

Biegebeanspruchung minimiert wird und die Verwendung relativ langer Planetenradwellen mit gleichzeitigem vollständigem Zahneingriff für eine maximale Drehhmomentübertragung möglich ist.

Insbesondere umfaßt der Drehstellantrieb mit Mehrstufengetriebe mehrere abgeglichene zusammengesetzte Differential-Umlaufgetriebestufen, wobei jede Stufe mehrere rohrförmige Planetenradwellen mit Zahnrädern aufweist, die mit weiteren Komponenten des Differential-Umlaufgetriebes in Eingriff stehen, und wobei in¹ Axialrichtung miteinander fluchtende rohrförmige Planetenradwellen eine gemeinsame Vorrichtung aufweisen, die sie vom einen Ende zum anderen durchsetzt und die Enden der rohrförmigen Planetenradwellen abstützt gegenüber Biegekräften, die die Tendenz

haben, die Enden der rohrförmigen Planetenradwellen durchzubiegen.

Mit dem Drehstellantrieb mit Mehrstufenantrieb wird eine maximale Drehmomentleistung unter gleichzeitiger Minimie-

rung des Gewichts und des Volumens des Drehstellantriebs erreicht, indem die Verwendung von Planetenträgern vermieden und die Wirksamkeit der Planetenradwellen in den

zusammengesetzten Differential-Umlaufgetriebestufen maximiert wird. Dies wird dadurch erreicht, daß der Betrag der Durchbiegung an den Enden von verlängerten Planetenradwellen verringert und dadurch die Drehmomentleistung des Drehstellantriebs mit Getriebe gesteigert wird.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Drehstellantriebs mit Mehrstufengetriebe, mit mehreren zusammengesetzten Differential-Umlaufgetriebestufen, 10

deren jede ein Sonnenrad, mehrere Hohlrader sowie eine

Mehrzahl von rohrförmigen Planetenradwellen umfaßt, die jeweils ein mittleres Zahnrad in Eingriff mit dem Sonnenrad und einem Hohlrad sowie ein Paar äußere Zahnräder zu beiden Seiten des mittleren Zahnrads jeweils in Eingriff

mit einem von zwei Hohlrädern aufweisen, wobei die rohrförmigen Planetenradwellen der Stufen sämtlich miteinander fluchten, gekennzeichnet durch ein Organ, das zwischen und durch miteinander fluchtende rohrförmige Planetenradwellen der mehreren zusammengesetzten Differential-Umlauf-

getriebestufen gefuhrt ist, um die Durchbiegung an den Enden der rohrförmigen Planetenradwellen zu minimieren.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Drehstellantriebs mit Getriebe zur Translation

eines Hochdrehzahl-Niedrigdrehmoment-Antriebs in einen Niedrigdrehzahl-Hochdrehmoment-Abtrieb zum Bewegen eines Teils, umfassend: eine Serie von angetriebenen Sonnenrädern, mehrere Hohlräder, wobei ein Satz Hohlräder ortsfest und voneinander im Abstand angeordnet und ein zweiter Satz

Hohlräder beweglich und jeweils in jedem Zwischenraum zwischen ortsfesten Hohlrädern angeordnet ist und die beweg-, liehen Hohlräder die Sonnenräder umgeben, mehrere rohrförmige Planetenradwellen, die jedem Sonnenrad zugeordnet sind und je ein mittleres Zahnrad in Eingriff mit dem Sonnenrad und dem umgebenden beweglichen Hohlrad sowie zwei äußere Zahnräder auf entgegengesetzten Seiten des mittleren Zahnrads jeweils in Eingriff mit den ortsfesten

Hohlrädern aufweisen, wobei die einem Sonnenrad zugeordneten rohrförmigen Planetenradwellen mit dem Sonnenrad fluchten und um dieses in die gleiche Richtung umlaufen

wie die einem benachbarten Sonnenrad zugeordnetn Planeten-5

radwellen, gekennzeichnet durch einer Gruppe von axial miteinander fluchtenden rohrförmigen Planetenradwellen gemeinsam zugeordnete Mittel, die die Wellenenden gegen Durchbiegung unter Last abstützen.

Kurze Erläuterung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine teilweise weggebrochene Perspektivansicht eines Drehstellantriebs mit Mehrstu-15

fengetriebe nach der Erfindung;

Fig. 2 ist ein zentraler Vertikalschnitt durch den Drehstellantrieb mit Mehrstufengetriebe von

Fig. 1;

Fig. 3A ist ein Teilschema eines bekannten Drehstellantriebs mit Getriebe, wobei die bei der Durchbiegung der Planetenradwellen auftretenden Kräfte gezeigt sind;

Fig. 3B ist ein Diagramm der maximalen Durchbiegungen, die aus den Biegekräften resultieren können;

Fig. 3C zeigt das Prinzip des Freiträgers mit einem

Festpunkt;

Fig. 4A ist ein Längsschnitt durch eine axial miteinander fluchtende Serie von Planetenradwellen

..

gemäß der Erfindung, wobei die gleichen Kräfte wie in Fig. 3A gezeigt sind;

Fig. 4B ist ein Diagramm der maximalen Durchbiegungen, die aus den Biegekräften resultieren können; und

Fig. 4C zeigt das Prinzip des Freiträgers mit zwei Festpunkten.

Beste Art der Realisierung der Erfindung

Der Drehstellantrieb mit Mehrstufengetriebe umfaßt ein Gehäuse, das aus einer Serie von relativ zueinander drehbaren ringförmigen Gehäuseabschnitten besteht. Eine erste, abwechselnd aufeinanderfolgende Serie der Gehäuseabschnitte ist an einem festen Bauteil wie etwa dem Flugzeuggestell befestigt, und eine zweite Serie von Gehäuseabschnitten, die sich mit denen der ersten Serie abwechseln, bildet Abtriebsstufen, die mit einer Flugsteuerfläche wie

etwa einer Nasenklappe eines Flugzeugs verbindbar sind. 20

Insbesondere weist jeder Gehauseabschnitt 10, 12, 14 und 16 einen Haltearm 18, 20, 22 bzw. 24 auf mit Öffnungen 26, durch die Befestigungselemente verlaufen können, um die Haltearme am Rahmenteil des Flugzeugs zu befestigen. Es

sind drei mehrstufige Abtriebe vorgesehen, die durch die 25

Gehäuseabschnitte 30, 32 und 34 gebildet sind und jeweils einen damit einstückigen Haltearm 36, 38 bzw. 40 aufweisen mit Öffnungen 42, durch die Befestigungselemente verlaufen können, um die Haltearme an einer Platte 44 zu befestigen, die die Steuerfläche eines Flugzeugs sein kann.

Die durch die Gehäuseabschnitte 30, 32 und 34 gebildeten Abtriebsstufen sind relativ zu den ortsfesten Gehäuseabschnitten 18, 20, 22 und 24 drehbar mit Hilfe von Lagern 45, die zwischen den Gehäuseabschnitten vorgesehen sind.

Der Drehstellantrieb mit Mehrstufengetriebe ist mit einem Hochdrehzahl-Niedrigdrehmoment-Antrieb von einer Energie-

Versorgung verbunden und erzeugt einen Niedrigdrehzahl-Hochdrehmoment-Abtrieb zum Verstellen der Platte 44. Diese Antriebsübertragung wird erreicht durch Verwendung einer

Mehrzahl von abgeglichenen zusammengesetzten Planetendif-5

ferentialen, von denen jeweils eines einer Abtriebsstufe zugeordnet ist.

Eine Antriebswelle 46 durchsetzt den angetriebenen Drehstellantrieb; ihr Antriebsende 57 ist mit einer Energieversorgung durch geeignete Mittel verbindbar, und ihr Abtriebsende 48 kann mit einem weiteren angetriebenen Drehstellantrieb verbunden werden, der in Reihe mit dem gezeigten angeordnet ist. Die Antriebswelle 46 ist mit einer Einfach-Planeteneingangsstufe verbunden und trägt ein Sonnenrad 50, das mit Planetenrädern 51 kämmt, die mit einem Innenzahnrad 52 an dem ortsfesten ringförmigen Gehäuseabschnitt 16 kämmen. Die Planetenräder 51 sind auf Wellen 53 angeordnet, die an einem Planetenträger 54 gehaltert sind, wobei der Planetenträger 54 mit den An-20

triebsrädern der zusammengesetzten Planetendifferentialstufen verbunden ist.

Es sind drei Abtriebsstufen gezeigt, und jede Abtriebsstufe umfaßt ein Innenzahnrad 56, 58 und 60, die jeweils

den ringförmigen Gehäuseabschnitten 30, 32 und 34 zugeordnet sind. Wenn die Antriebswelle 46 angetrieben ist, werden diese Gehäuseabschnitte und zugehörigen Innenzahnräder von den zusammengesetzten Umlaufdifferentialstufen drehangetrieben. Bei der dritten Abtriebsstufe mit dem Innen-

zahnrad 56 ist ein angetriebenes Sonnenrad 61 vorgesehen,

das mit den mittleren Rädern 62 auf einer Serie von rohrförmigen Planetenradwellen 64, die das Sonnenrad umgeben, kämmt. Jede rohrförmige Planetenradwelle 64 weist zusätzlich zu dem mittleren Rad 62 zwei Außenzahnräder 67 und 35

auf, die zu beiden Seiten des mittleren Rads 62 positioniert sind und mit Innenzahnrädern 69 und 70 kämmen, die

an den ortsfesten Gehäuseabschnitten 10 und 12 ausgebildet sind.

Zwei ringförmige Halteringe 71 und 72 umgeben lose eine .

Buchse 7 3, die das Sonnenrad 61 trägt, und sind in Nuten zwischen dem mittleren Rad 62 und den Außenrädern 67 und 68 positioniert.

Die Halteringe 71 und 72 halten die Planetenräder in engem Eingriff mit den ortsfesten Innenzahnrädern 69 und 7 0 und dem beweglichen Hohlrad 56. Die Planetenkonstruktion ist ein zusammengesetztes oder Verbund-Differential, und die Getriebeanordnung erlaubt einen Ausgleich der Zahnbelastungen der Planetenräder; somit wird kein Planetenträger benötigt. Dadurch erhält man Platz für einen kompletten Satz Planetenradwellen, von denen sechs dem Sonnenrad 61 zugeordnet sind, so daß eine größere Drehmomentleistung des Stellantriebs verfügbar ist.

Die Zwischenabtriebsstufe ist ebenso wie die dritte Stufe

aufgebaut. Sie umfaßt ein Sonnenrad 75, das mit den mittleren Zahnrädern 76 auf den rohrförmigen Planetenradwellen 7 7 und mit dem Innenzahnrad 58 am beweglichen Gehäuseabschnitt 32 kämmt. Jede Planetenradwelle 77 trägt äußere 25

Zahnräder 78 und 79, wobei das äußere Zahnrad 78 mit dem Hohlrad 70 am ortsfesten Gehäuseabschnitt 12 und das äußere Zahnrad 79 mit einem Innenzahnrad 80 am ortsfesten Gehäuseabschnitt 14 kämmt. Zwei Halteringe 82 und 84 umschließen eine Buchse 85, die das Sonnenrad 75 trägt, und

beaufschlagen die Planetenräder nach außen gegen die ortsfesten Hohlräder 70 und 80 sowie das bewegliche Hohlrad 58.

Eine erste Stufe umfaßt ein Sonnenrad 88 auf einer Buchse 89, das mit einem mittleren Zahnrad 9 0 kämmt, das auf jeder einer Mehrzahl rohrförmiger Planetenradwellen 92 ausgebildet ist und das mit dem nach innen weisenden Hohl-

rad 6 0 kämmt, das am beweglichen Gehäuseabschnitt 34 vorgesehen ist. Jede rohrförmige Planetenradwelle 92 weist die äußeren Zahnräder 94 und 96 auf entgegengesetzten Seiten der mittleren Zahnräder 90 in Eingriff mit dem Hohlrad

80 bzw. einem Innenzahnrad 98 am ortsfesten Gehäuseabschnitt 16 auf. Zwei Halteringe 100 und 102 umgeben die Buchse 89 und treten in Nuten zwischen dem mittleren Zahnrad 90 und den Endzahnrädern 94 und 96 ein, um die Planetenräder gegen die ortsfesten Hohlräder 80 und 98 und das ^{y y}

bewegliche Hohlrad 60 zu beaufschlagen.

Die Sonnenräder 61, 75 und 88 werden vom Planetenträger 54 der Einfach-Planetenantriebsstufe über eine Keilverbindung

bei 100 mit der Buchse 89 für das Sonnenrad 88 angetrie-15

ben, und die Buchse 89 ist mit der Buchse 8 5 schaltbar über Kupplungszähne 101 gekuppelt. Die Sonnenradbuchse 85 ist mit der Sonnenradbuchse 7 3 schaltbar über Kupplungszähne 102 gekuppelt. Ein Rohr 105 ist den Sonnenradbuchsen

drehbar zugeordnet und innerhalb der Buchsen angeordnet 20

und umgibt die Antriebswelle 46.

Der angetriebene Drehstellantrieb weist den ortsfesten Gehäuseabschnitten 10 bzw. 16 zugeordnete Endverschlüsse

110 bzw. 112 auf, in denen Lager 114 und 116 zur drehbaren 25

Lagerung der Antriebswelle 46 angeordnet sind.

Der Aufbau des bisher erläuterten angetriebenen Drehstellantriebs im Hinblick auf die Verwendung von zusammengesetzten Differentialen ist allgemein bekannt und ent-

spricht im wesentlichen dem Aufbau entsprechend der eigenen US-Patentanmeldung Nr. 565 675 vom 30. Dezember 1983. Der angetriebene Drehstellantrieb verwendet zusammengesetzte Differentiale, wobei die Planetenradwellen der aufeinanderfolgenden Stufen axial miteinander fluchten und

gemeinsam umlaufen. Unter Belastung können auf die äußeren Zahnräder der Planetenradwellen einwirkende Klemmkräfte zu einer Auslenkung der Planetenradwellen führen.

Für bekannte Vorrichtungen ist diese Auslenkung bzw. Durchbiegung in Fig. 3 gezeigt, wobei eine Serie von axial

miteinander fluchtenden Planetenradwellen 200, 201 und 202 5

jeweils ein mittleres Zahnrad C und Außenzahnräder aufweisen. Im Betrieb ist die Belastung für jede der Planetenträgerwellen eine Serie aus Freiträgern mit Kräften F, die durch die Pfeile bezeichnet sind und die auf die Außenräder O und P wirken, und mit der Rückwirkungskraft, die mit einem Pfeil R bezeichnet ist. Die aus den Kräften F resultierende mögliche Durchbiegung ist in den Fig. 3B und 3C dargestellt und unterliegt der Freiträger-Gleichung für einen festen Stützpunkt, wobei:

FL (1) Max. Def. =-1/3 ^-

wobei L gleich der Entfernung vom Stützpunkt zu der Stelle 20

ist, an der die Vektorsumme der Kräfte F einwirkt. Aus der vorstehenden Gleichung ist ersichtlich, daß die zwischen den Pfeilen 205 angedeutete Durchbiegung der dritten Potenz der Länge L proportional ist. Die Höchstdurchbiegung

nach Fig. 3C ist durch die Pfeile 206 in Fig. 3B bezeich-25

net und resultiert in einer Krümmung der Planetenradwellen entsprechend den Kurven 207, 208 und 209. Diese maximale Durchbiegung kann zur Folge haben, daß die äußeren Räder der Planetenradwellen ihren vollständigen Eingriff mit den

zugehörigen ortsfesten Hohlrädern verlieren. Dieses Pro-30

blem wurde in der Vergangenheit bereits erkannt, und es

wurden entweder die Planetenradwellen verkürzt, um die Dimension L zu verkleinern, oder es wurden geeignete Modifikationen des Flankenprofils und der Konizität der Zahnräder vorgenommen, um unter maximalen Lastbedingungen 35

vollen Eingriff zu gewährleisten.

V^/Hl·

Die in der Konstruktion nach den Fig. 1, 2 und 4 liegende Erfindung sieht Mittel vor, um die Durchbiegung der Planetenradwellen dadurch zu vermindern, daß die Grenzbedingungen am Ende jeder Planetenradwelle geändert werden, ο

Durch den Aufbau der zusammengesetzten Differentiale laufen die axial miteinander ausgerichteten Planetenradwellen 64, 77 und 92 miteinander um, und Mittel verlaufen durch die fluchtenden rohrförmigen Planetenradwellen der Mehrzahl Planetenrad-Ausgleichsstufen, um die Durchbiegung an den Enden der rohrförmigen Planetenradwellen zu minimieren. Wie die Fig. 2 und 4 zeigen, sind Abstandshalter 220 und 221 zwischen den miteinander fluchtenden Planetenradwellen angeordnet, und ein satt passender Bolzen 225 durchsetzt die rohrförmigen Planetenradwellen, wobei der Kopf 226 des Bolzens an einem Ende der rohrförmigen Planetenradwelle 92 anliegt und eine Mutter 227 auf das entgegengesetzte Ende geschraubt ist und an einem Ende der rohrförmigen Planetenradwelle 6 4 anliegt. Eine Vorspannung

der rohrförmigen Planetenradwellen ist nicht wesentlich, 20

tragt jedoch zur Minimierung der Durchbiegung bei, und bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Bolzen 225 auf eine Nenndrehkraft des Bolzens angezogen. Die eigentliche Passung des Bolzens in den rohrförmigen Planetenradwellen

erfolgt mit einem Spielraum, der nicht größer als der für 2i O

den Zusammenbau des Bolzens mit den Wellen notwendige

Spielraum ist. Ein solcher Spielraum beträgt z. B. 0,05-0,13 mm. Eine Alternative zur Verwendung des Bolzens wäre die Verwendung von aufweitbaren Buchsen, die im Inneren der rohrförmigen Planetenradwellen an den Stellen der 30

äußeren Zahnräder angeordnet würden, wodurch die Endgrenzbedingungen an den Enden der rohrförmigen Planetenradwellen in ähnlicher Weise modifiziert werden wurden.

Die Fig. 4B und 4C zeigen die Verringerung der Durchbie-35

gung infolge der Änderung der Endgrenzbedingungen. Die Freiträger-Gleichung für einen an zwei Festpunkten gehalterten Träger ist:

A (2) Max. Def. = - 1/192 |

Ab

wobei A gleich 2F und b gleich 2L ist. Diese Gleichung kann wie folgt reduziert werden:

(3) Max. Def. = - 1/12 '

Bei einem Vergleich der Gleichung (3) mit der Gleichung (1) zeigt sich, daß die Durchbiegung um einen Faktor 4 vermindert wird, wobei die geringere Durchbiegung in Fig. 4C durch den Pfeil 230 und durch den Abstand zwischen den Pfeilen 231 in Fig. 4B gezeigt ist. Diese verminderte Durchbiegung wird durch die Kurven 232, 233 und 234 für die rohrförmigen Planetenradwellen 64, 77 bzw. 92 verdeutlicht.

Mit der angegebenen Erfindung kann ein mehrstufig angetriebener Drehstellantrieb mit einer Mehrzahl von zusammengesetzten Differential-Planetengetriebestufen mit erhöhter Belastbarkeit konstruiert werden, ohne daß der Durchmesser vergrößert wird oder weitere Stufen zugefügt werden, indem längere Planetenradwellen verwendet werden, da die Durchbiegungen der Planetenradwellen innerhalb annehmbarer Grenzen gehalten werden. Es ist daher möglich, einen angetriebenen Drehstellantrieb mit höherer Drehmomentleistung kostengünstiger und mit höherer Drehmomentleistung je Gewichts- und Volumeneinheit zu bauen.

Claims

Patentansprüche

1. Drehstellantrieb mit Mehrstufengetriebe mit mehreren zusammengesetzten Differential-Umlaufgetriebestufen, deren jede ein Sonnenrad, mehrere Hohlräder sowie eine Mehrzahl von rohrförmigen Planetenradwellen umfaßt, die jeweils ein mittleres Zahnrad in Eingriff mit dem Sonnenrad und einem Hohlrad sowie ein Paar äußere Zahnräder zu beiden Seiten des mittleren Zahnrads jeweils in Eingriff mit einem von zwei Hohlrädern aufweisen, wobei die rohrförmigen Planetenradwellen der Stufen sämtlich miteinander fluchten, gekennzeichnet durch ein Organ (225), das zwischen und durch miteinander fluchtende rohrförmige Planetenradwellen (64, 77, 92) der mehreren zusammengesetzten Differential-Umlaufradstufen geführt ist, um die Durchbiegung an den Enden der rohrförmigen Planetenradwellen zu minimieren.

2. Drehstellantrieb mit Getriebe mit: mehreren abgeglichenen zusammengesetzten Differential-Umlaufgetrieben, deren jedes mehrere rohrförmigen Planetenradwellen mit jeweils einem Paar äußeren Zahnrädern und einem mittleren Zahnrad auf jeder rohrförmigen Planetenradwelle umfaßt;

572-B01807-Schö

wobei die rohrförmigen Planetenradwellen einander benachbarter zusammengesetzter Differentiale in Axialrichtung miteinander fluchten und in die gleiche Richtung drehbar

sind;
5

gekennzeichnet durch ein vom einem Ende zum anderen der Mehrzahl von abgeglichenen zusammengesetzten Differentialen und durch die in Axialrichtung miteinander fluchtenden rohrförmigen Planetenradwellen (64, 77, 92) verlaufendes Organ (225), das die Enden der rohrförmigen Planetenradwellen gegen Durchbiegung unter Biegebeanspruchung abstützt.

3. Drehstellantrieb mit Getriebe nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß das durch die in Axialrichtung miteinander fluchtenden Planetenradwellen verlaufende Organ ein langes Element (225) ist, daß engpassend in den Planetenradwellen (64, 77, 92) sitzt.

4. Drehstellantrieb mit Getriebe nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß das lange Element ein Bolzen (225) ist.

5. Drehstellantrieb mit Getriebe nach Anspruch 4,

dadurch ge k e nnzeichnet , daß der Bolzen (225) unter mechanischer Spannung steht.

6. Drehstellantrieb mit Mehrstufengetriebe mit mehreren

zusammengesetzten Differential-Umlaufgetriebestufen, von

denen jede ein Sonnenrad, mehrere Hohlräder und mehrere rohrförmige Planetenradwellen umfaßt, die jeweils ein mittleres Zahnrad in Eingriff mit dem Sonnenrad und einem Hohlrad und ein Paar äußere Zahnräder zu beiden Seiten des mittleren Zahnrads jeweils in Eingriff mit einem von zwei

Hohlrädern aufweisen, wobei die rohrförmigen Planetenradwellen der Stufen sämtlich miteinander fluchten, gekennzeichnet durch

ein langes Organ (225), das sich durch und zwischen den

miteinander fluchtenden rohrförmigen Planetenradwellen (64, 77, 92) der mehreren zusammengesetzten Differential-Umlaufgetriebestufen erstreckt und die Planetenradwellen 5

zur Minimierung der Durchbiegung an deren Enden mit einer Vorspannung beaufschlagt.

7. Drehstellantrieb mit Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das lange Organ ein Bolzen (225) ist.

8. Drehstellantrieb mit Getriebe mit mehreren abgeglichenen zusammengesetzten Umlaufdifferentialen, die jeweils mehrere unabhängige rohrförmige Planetenradwellen mit zwei äußeren Zahnrädern und einem mittleren Zahnrad auf jeder rohrförmigen Planetenradwelle umfassen, wobei das mittlere Zahnrad mit einem Sonnenrad und einem beweglichen Hohlrad und die äußeren Zahnräder jeweils mit einem von zwei ortsfesten Hohlrädern in Eingriff stehen; und wobei die rohr-

förmigen Planetenradwellen benachbarter zusammengesetzter Differentiale in Axialrichtung miteinander fluchten und in die gleiche Richtung drehbar sind;
gekennzeichnet durch ein den mehreren abgeqlichenen zusammengesetzten Differen-

tialen gemeinsames Organ (225), das die Enden der rohrförmigen Planetenradwellen (64, 77, 92) gegen eine Durchbiegung unter Biegebeanspruchung abstützt.

9. Drehstellantrieb mit Getriebe nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Abstützung für die miteinander fluchtenden rohrförmigen Planetenradwellen (64, 77, 92) einen diese durch . setzenden Bolzen (225) aufweist.

10. Drehstellantrieb mit Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen benachbarten rohrförmigen Planetenradwellen ein Abstandshalter (220, 221) angeordnet ist und daß die Abstützung ein langes Organ (225) umfaßt, das durch die in

Axialrichtung fluchtenden Planetenradwellen (64,'77, 92) 5

geführt ist.

11. Drehstellantrieb mit Getriebe zur Translation eines Hochdrehzahl-Niedrigdrehrnoment-Antriebs in einen Niedrigdrehzahl-Hochdrehmoment-Abtrieb zum Bewegen eines Teils, umfassend: eine Serie von angetriebenen Sonnenrädern, mehrere Hohlräder, wobei ein Satz Hohlräder ortsfest und voneinander im Abstand angeordnet und ein zweiter Satz Hohlräder beweglich und jeweils in jedem Zwischenraum zwischen ortsfesten Hohlrädern angeordnet ist und die beweg-

liehen Hohlräder die Sonnenrader umgeben, mehrere rohrförmige Planetenradwellen, die jedem Sonnenrad zugeordnet sind und je ein mittleres Zahnrad in Eingriff mit dem Sonnenrad und dem umgebenden beweglichen Hohlrad sowie zwei äußere Zahnräder auf entgegengesetzten Seiten des mitt-

leren Zahnrads jeweils in Eingriff mit den ortsfesten Hohlrädern aufweisen, wobei die einem Sonnenrad zugeordneten rohrförmigen'Planetenradwellen mit dem Sonnenrad fluchten und um dieses in die gleiche Richtung umlaufen

wie die einem benachbarten Sonnenrad zugeordneten rohr-25

förmigen Planetenradwellen,

gekennzeichnet durch einer Gruppe von axial miteinander fluchtenden rohrförmigen Planetenradwellen (64, 77, 92) gemeinsam zugeordnete Mittel (220, 221, 225, 227), die die Wellenenden gegen

Durchbiegung unter Last abstutzen.

12. Drehstellantrieb mit Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung für die miteinander fluchtenden rohr-

formigen Planetenradwellen ein diese durchsetzendes langes Organ (225) umfaßt.

13. Drehstellantrieb mit Getriebe nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, daß das lange Organ ein Bolzen (225) ist.

14. Drehstellantrieb mit Getriebe nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten rohrförmigen Planetenradwellen ein Abstandshalter (220, 221) angeordnet ist und daß der Bolzen (225) mechanisch gespannt (227) ist, um die benachbarten rohrförmigen Planetenradwellen (64, 77, 92) mit einer Vorspannung zu beaufschlagen.