DE4041919A1

DE4041919A1 - Getriebe vom zugtyp

Info

Publication number: DE4041919A1
Application number: DE4041919A
Authority: DE
Inventors: Takashi Takahashi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-10-12
Filing date: 1990-12-27
Publication date: 1992-04-16
Also published as: JPH04151053A; JPH0579855B2; US5037361A; GB2248670B; GB2248670A; GB9027796D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe bzw. eine Übersetzung vom Zug- bzw. Reibungstyp mit einem hohen Verhältnis der Geschwindigkeitsänderung und genauer gesagt auf ein Reibgetriebe, welches in der Lage ist, die Energie von Umdrehungen mit einer ultrahohen Geschwindigkeit wie z. B. zehntausenden von Umdrehungen pro Minute mit einem großen Verhältnis der Geschwindigkeitsänderung sanft (stoßfrei) zu übertragen.

Neuere Getriebe bzw. Übersetzungen für Gasturbinen oder Ver dichter müssen in der Lage sein, die Geschwindigkeit der Energie von Umdrehungen bei ultrahoher Geschwindigkeit wie z. B. 30 000 bis 45 000 Umdrehungen pro Minute umzusetzen bzw. zu ändern. Es ist jedoch bekannt, daß verschiedene Schwierigkeiten damit verknüpft sind, wenn eine derartige Umdrehung mit ultrahoher Geschwindigkeit durch Übersetzungsgetriebe bzw. Zahngetriebe umgesetzt bzw. geändert wird. Dies liegt daran, daß die Schmie rung einer Zahnoberfläche nicht ausreichend gewährleistet werden kann und daß das Auftreten von Bearbeitungsfehlern der Zahnräder unvermeidbar ist, und daß Verarbeitungsfehler Vibrationen mit zunehmender Umdrehungsgeschwindigkeit verstärken und daß in der Folge die Übersetzung von Umdrehungen mit ultrahoher Geschwin digkeit extrem gefährlich wird.

Um die Fehler bzw. Nachteile derartiger Ultrahochgeschwindig keitsumdrehungen zu vermeiden, sind verschiedene Gegenmaßnahmen notwendig wie z. B. die Korrektur des Zahnradprofils nach der maschinellen Herstellung bzw. Bearbeitung, die Verwendung sehr teurer Lager für Umdrehungen mit ultrahoher Geschwindigkeit, verbesserte Schmiermethoden und dergleichen zusätzlich zu der einfach nur genauen maschinellen Herstellung der Zahnräder. Wenn alle diese Anforderungen erfüllt werden, wird die Vorrichtung jedoch außerordentlich teuer.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe bzw. eine Übersetzung vom Zug- oder Reibungstyp bereitzustellen, welche die Probleme überwindet, die mit dem Übersetzen von Umdrehungen bei ultrahoher Geschwindigkeit durch Übersetzungs getriebe (Zahngetriebe) verknüpft sind.

Weiterhin soll mit der vorliegenden Erfindung ein Reibgetriebe bereitgestellt werden, welches in der Lage ist, die Energie bei hoher Geschwindigkeit durch Verwendung eines sogenannten "Zugsystems" bzw. "Reibungssystems" sanft (stoßfrei) umzusetzen.

Weiterhin soll mit der vorliegenden Erfindung ein Reibgetriebe bereitgestellt werden, welches in der Lage ist, Ultrahoch geschwindigkeitsenergie sanft umzusetzen, die z. B. zehntausende von Umdrehungen pro Minute beträgt, und darüberhinaus in einem Zug bei einem großen Umsetzungsverhältnis der Geschwindigkeit.

Gemäß neuerer Studien der Schmiermitteltechnik, insbesondere der Studien über elastohydrodynamische Schmierung, ist es bekannt, daß dann, wenn ein extremer Druck zwischen zwei Flächen aufge bracht wird, die in Gegenwart eines speziellen Schmiermittelöles in wechselseitigen Kontakt miteinander kommen, der Reibungs koeffizient plötzlich auf das Zwei- bis Dreifache ansteigt. "Santotrac" (Warenzeichen), ein Produkt der Nippon Sekiyu K.K., ist beispielsweise als ein Schmiermittelöl vorgeschlagen worden, welches für einen derartigen Vorgang geeignet ist.

Die vorliegende Erfindung löst die oben beschriebenen Aufgaben durch Anwendung einer derartigen Schmiermitteltheorie auf einen Planetenrollenmechanismus mit einem speziellen Aufbau.

Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung, welche die oben beschriebenen Aufgaben erfüllen soll, ist dadurch gekennzeich net, daß ein Planetenrollenmechanismus aus einer Sonnenrolle bzw. einem Sonnenrad, einer Mehrzahl von Planetenrollen bzw. Planetenrädern, welche in gleichen Abständen um das Sonnenrad herum angeordnet sind und Außenringen aufgebaut ist, welche au ßerhalb der Planetenräder angeordnet sind. Jedes der Planetenrä der ist konzentrisch in einen Rollenabschnitt auf der Planeten wellenseite und einen Ringabschnitt auf der äußeren Umfangseite aufgeteilt, wobei dazwischen eine Lücke ist. Der Ringabschnitt wird in Gegenwart eines Öles fest gegen den äußeren Umfang des Sonnengetriebes gepreßt, und zwei geneigte Oberflächen des inneren Umfanges des äußeren Ringes werden in Gegenwart eines Öles fest an beide Schulterabschnitte des Ringabschnittes gepreßt.

Vorzugsweise ist weiterhin der Ringabschnitt jedes Planetenrades in einer abgestuften Form geformt, die einen Abschnitt mit größerem äußeren Durchmesser und Abschnitte mit kleinerem äußeren Durchmesser sowohl an der rechten als auch an der linken Seite des Abschnittes mit dem größeren äußeren Durchmesser hat, wobei der Abschnitt mit dem größeren äußeren Durchmesser in Gegenwart eines Öls fest gegen den äußeren Umfang des Sonnenra des gepreßt wird, und die beiden geneigten Flächen des inneren Umfanges des Außenringes in Gegenwart eines Öls fest an den äußeren Umfang der Abschnitte mit kleinerem äußeren Durchmesser an den rechten und linken Seiten gepreßt werden, um die Über setzung bei einem höheren Wechsel- bzw. Umsetzungsverhältnis der Geschwindigkeit zu ermöglichen.

Der Planetenradmechanismus der vorliegenden Erfindung schließt den Fall eines sogenannten "Sterntypen" ein, wobei man nicht zuläßt, daß die Planetenräder umlaufen, sondern wobei die äußeren Ringe mit einer der Wellen (Hochgeschwindigkeitswelle) verbunden sind und umlaufen können, ebenso wie auch den soge nannten "Planetentypen", wobei die äußeren Ringe nicht umlaufen können, jedoch die Planetenräder mit der Welle (Hochgeschwindig keitswelle) verbunden sind und umlaufen können.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bringt das Sonnenrad und die Planetenräder bzw. die Planetenräder und die äußeren Ringe in Gegenwart eines Öls in wechselseitigen Kontakt, ruft gemäß der Schmiermitteltheorie eine große Reibungskraft durch Aufbringen extremen Druckes jeweils zwischen ihnen hervor und erzeugt eine große Zug- bzw. Reibungskraft. Da jedes Planetenrad konzentrisch in den Rad- bzw. Rollenabschnitt an der Planetenwellenseite und den Ringabschnitt an der äußeren Umfangsseite über eine Lücke dazwischen getrennt ist, können die Einflüsse der Druckkraft auf die Planetenwellen vollständig eliminiert werden. Weiterhin ist jedes Planetenrad so geformt, daß es einen Abschnitt mit größerem äußeren Durchmesser und Abschnitte mit kleinerem äußeren Durchmesser einschließt, wobei der Abschnitt mit größerem äußeren Durchmesser fest gegen das Sonnenrad gepreßt wird und der äußere Ring fest gegen die Abschnitte mit kleinerem äußeren Durchmesser gepreßt wird. Demgemäß kann auf einen Streich ein großes Umsetzungsverhältnis der Geschwindigkeit erhalten werden.

Die innere Umfangsfläche des äußeren Ringes, welche mit den Abschnitten des Planetenrades mit kleinerem äußeren Durchmesser in Druckkontakt gebracht wird, ist als geneigte Fläche ausge formt und kann damit aufgrund der Keilwirkung einen außer ordentlich großen Druck hervorrufen. In diesem Fall werden auch die Abschnitte mit kleinerem äußeren Durchmesser als Schräg flächen ausgeformt und werden noch bevorzugter als ballige Fläche (maschinell) hergestellt.

Eine Einrichtung zum Hervorrufen der Druckkraft in radialer Richtung ist nicht näher definiert bzw. nicht besonders einge grenzt. Die eine derartige Einrichtung verwendet einen hydrauli schen Mechanismus oder einen Federmechanismus, eine andere thermische Schrumpfungskraft.

Um die erstgenannte zu verwenden, d. h. den hydraulischen Mechanismus, wird einer der rechten und linken äußeren Ringe an einem Gehäuse befestigt, während der andere als hydraulischer Kolben ausgebildet und frei in einen hydraulischen Zylinder eingepaßt wird, derart, daß er in der Lage ist, sich in axialer Richtung frei zu bewegen. Im Falle dieses hydraulischen Mecha nismus, kann die Druckkraft zwischen dem Außenring und dem Planetenrad und zwischen dem Planetenrad und dem Sonnenrad durch Einstellung des Öldruckes des Hydraulikzylinders entsprechend der Belastung verändert werden. Dementsprechend braucht nicht immer eine maximale Druckkraft aufgebracht zu werden und aus diesem Grunde kann die Haltbarkeit der Vorrichtung verbessert werden.

Die Einrichtung, welche das zuletzt erwähnte Mittel, d. h. die thermische Schrumpfungskraft benutzt, verwendet den Aufbau, wobei der Innendurchmesser im Berührungsbereich der inneren Umfangsfläche des Außenringes etwas kleiner gemacht wird, als der Außendurchmesser des Berührungsabschnittes eines umschriebe nen Kreises der Abschnitte mit kleinerem Durchmesser einer Mehrzahl von Planetenrädern, und dieser Außenring wird erhitzt und gedehnt und dann auf den äußeren Umfang der Abschnitte mit dem kleineren Durchmesser aufgepaßt und danach auf Normaltempe ratur zum Zwecke des Schrumpfens abgekühlt. Die thermische Schrumpfungskraft erzeugt dann die Druckkraft, die auf das Planetenrad in axialer Richtung auf die Achse des Sonnenrades zu wirkt.

Das Getriebe der vorliegenden Erfindung verwendet keinen Zahnradmechanismus, sondern ist grundsätzlich aus einem Rollen mechanismus aufgebaut. Dementsprechend muß die maschinelle Herstellung nur so durchgeführt werden, daß sie eine perfekte Rundheit und Flachheit (Oberflächenrauhheit) der Rollen sicher stellt. Daher ist im Gegensatz zum maschinellen Herstellen von Zahnradprofilen das Auftreten von Bearbeitungsfehlern außer ordentlich gering und die Vibrationskontrolle für Umdrehung mit ultrahoher Geschwindigkeit kann leicht begrenzt werden.

Eine Mehrzahl von Planetenrollen bzw. -rädern, vorzugsweise aber drei Planetenräder, sind unter gleichen Abständen um das Sonnenrad herum angeordnet. Wenn der äußere Umfang des Sonnenra des einem Druck von zumindest drei Planetenrädern ausgesetzt ist, wird die Hochgeschwindigkeitswelle, die mit dem Sonnenrad verbunden ist, unweigerlich im Zentrum angeordnet und die Verwendung von Lagern für die Umdrehung mit ultrahoher Ge schwindigkeit, die im Falle von Übersetzungs-(Zahn) -Getrieben außerordentlich problematisch und schwierig ist, kann voll ständig vermieden werden.

Jedes Planetenrad ist konzentrisch in zwei Segmente aufgeteilt, d. h. in den Rollenabschnitt auf der Seite der Planetenwelle und den Ringabschnitt an der äußeren Umfangsseite, wobei zwischen diesen eine Lücke ist. Entsprechend einem solchen Aufbau des Planetenrades wird, wenn die Druckkraft von den äußeren Ringen auf die Planetenräder aufgebracht wird, verhindert, daß die Druckkraft auf die Planetenwelle wirkt, die jedoch direkt nur auf das Sonnenrad wirken kann, so daß in wirksamer Weise ein extrem hoher Druck erzeugt werden kann. Da in der Lücke zwischen den beiden Abschnitten ein Ölfilm vorhanden ist, ist dies nützlich für das Absorbieren von Erschütterungen bzw. Vibratio nen.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, welche ein Getriebe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei der Schnitt entlang der Linie I-I verläuft, die durch Pfeile in Fig. 2 dargestellt ist.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht des Getriebes entlang der Linie II-II, welche durch Pfeile in Fig. 1 gekennzeichnet ist.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht, welche ein Getriebe gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und entlang der Linie III-III verläuft, die durch Pfeile in Fig. 4 dargestellt ist.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines Getriebes entlang der Linie IV-IV, welche durch Pfeile in Fig. 3 dargestellt ist.

Fig. 5 ist eine Längsschnittansicht, welche eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 6 ist eine Längsschnittansicht, welche noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 7 ist eine erklärende Darstellung, welche zweckmäßig ist, um die Durchmesser von Komponenten der Hauptteile des Getriebes der vorliegenden Erfindung zu erklären, und

Fig. 8 ist eine Längsschnittansicht, welche die Hauptabschnitte einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungsform stellt ein Beispiel eines Reibgetriebes (Getriebe vom Zugtyp) dar, wobei der Planetenradmechanismus vom Sterntyp ist.

Ein Sonnenrad 2, welches mit einer Hochgeschwindigkeitswelle 13 verbunden ist, ist im Zentrum eines Gehäuses 1 angeordnet. Drei Planetenräder 3 sind in gleichen Abständen um den äußeren Umfang dieses Sonnenrades 2 herum angeordnet und ein äußerer Ring abschnitt 40 mit einem Paar von rechten, und linken äußeren Ringen 4, 4′ ist weiterhin außerhalb und um die Planetenräder 3 herum angeordnet und über eine Drehplatte 41 mit einer Niedrig geschwindigkeitswelle 14 verbunden. Auf diese Weise ist der Planetenradmechanismus vom Sterntyp aufgebaut.

Bei diesem Planetenradmechanismus ist jedes Planetenrad 3 in zwei Abschnitte aufgeteilt, d. h. einen Rollenabschnitt 3a zum Zentrum hin, welcher drehbar auf einer Planetenwelle 7 gelagert ist, und einen Ringabschnitt 3b an der äußeren Umfangsseite und darüberhinaus ist eine Lücke 8 zwischen dem Rollenabschnitt 3a und dem Ringabschnitt 3b definiert bzw. festgelegt. Die Plane tenwelle 7 ist an dem Gehäuse 1 befestigt. Der Ringabschnitt 3b jedes Planetenrades 3 ist in abgestufter Form ausgebildet, um so einen Abschnitt 5 mit größerem äußeren Durchmesser und Ab schnitte 6 mit kleinerem äußeren Durchmesser zu haben, wobei die Abschnitte 6 mit kleinerem äußeren Durchmesser an der rechten und linken Seite des Abschnittes 5 mit dem größeren äußeren Durchmesser angeordnet sind.

Der Abschnitt 5 mit dem größeren äußeren Durchmesser des Planetenrades 3 wird in Druckkontakt mit dem Sonnenrad 2 gebracht, wobei ein Öl dazwischen eingebracht wird. Die äußeren Ringe 4, 4′ des äußeren Ringabschnittes 40 werden in Druckkon takt mit den rechten und linken Abschnitten 6, 6 mit kleinerem äußeren Durchmesser gebracht, während dazwischen an der geneig ten Fläche des inneren Umfanges der äußeren Ringe 4, 4′ das Öl eingebracht wird. Die äußere Umfangsoberfläche des Abschnittes 5 mit dem größeren äußeren Durchmesser ist in zylindrischer Form gehalten, die parallel zur Axialrichtung ist, wogegen der äußere Umfang jedes der Abschnitte 6 mit kleinerem äußeren Durchmesser als geneigte Fläche ausgeformt ist, deren Radius zunehmend in axialer Richtung auf die beiden äußeren Seiten zu abnimmt und wird besonders bevorzugt ballig geformt. Die Ole, deren Rei bungskoeffizient plötzlich bei einem großen Druck zunimmt, wie z. B. das schon beschriebene "Santotrac", werden als das zwischen den Rädern eingebrachte Öl verwendet.

Andererseits ist die Druckkontaktfläche des Innenumfangs jedes äußeren Ringes 4, 4′ eine schräg zulaufende (konische) Fläche. Der Ring 4′ der äußeren Ringe ist einstückig mit dem äußeren Ringabschnitt 40 ausgebildet, jedoch der andere Ring 4 ist als hydraulischer Kolben eines Hydraulikmechanismus ausgebildet und wird frei und gleitbar in axialer Richtung an einen ringartigen Zylinder 9 angepaßt, der zwischen dem äußeren Ringabschnitt 40 und einer Drehplatte 41 ausgebildet ist. Dieser hydraulische Kolben 4 (Außenring) wird gegen Überdrehung innerhalb des ringartigen Zylinders 9 gesichert, kann jedoch lediglich in axialer Richtung hin- und herbewegt werden. Auf diese Weise drehen sich die Ringe 4, 4′ wie ein Stück zusammen mit der Drehplatte 41 und mit der Niedriggeschwindigkeitswelle 14.

Der Zylinder 9 steht in Verbindung mit einer Hydraulikquelle 10 über Öldurchgänge 42 und 43, welche die Drehplatte 41 und die Niedriggeschwindigkeitswelle 14 durchdringen. Der hydraulische Kolben des Außenringes 4 bewegt sich in axialer Richtung auf die Planetenräder 3 zu aufgrund der Wirkung des von dieser Hydrau likquelle 10 zugeführten Öls und klemmt den Ringabschnitt 3b des Planetenrades 3 zwischen sich und dem Außenring 4′ ein. Die Klemmwirkung dieser Außenringe 4, 4′ und die Keilwirkung der geneigten Flächen ihres inneren Umfanges pressen die Planetenrä der 3 fest in Richtung auf die Achse des Sonnenrades 2.

Die Hochgeschwindigkeitswelle 13 als Eingangswelle ist mit dem Sonnenrad 2 gekuppelt und das Sonnenrad 2 wird durch die drei Planetenräder 3 in Position gehalten. Dementsprechend wird die Hochgeschwindigkeitswelle 13 mit einem primären Bewegungs element, wie z. B. einer - in der Zeichnung nicht dargestellten - Gasturbine verbunden, ohne von einem Lager gehalten bzw. gestützt oder gelagert zu werden. Andererseits wird die Niedrig geschwindigkeitswelle 14 als Ausgangswelle durch ein Lager 16 gelagert und mit der Lastseite, wie z. B. einem - in der Zeich nung nicht dargestellten - Generator gekuppelt.

Wenn die Umdrehung mit ultrahoher Geschwindigkeit von der Hochgeschwindigkeitswelle 13 zu der Niedriggeschwindigkeitswelle 14 mit reduzierter Geschwindigkeit in dem oben beschriebenen Getriebe übertragen wird, wird das Betriebsöl der Hydraulikquel le 10 dem Hydraulikzylinder 9 zugeführt und der hydraulische Kolben 4 wird in axialer Richtung auf das Planetenrad 3 bzw. die Planetenräder 3 zu bewegt. Aufgrund dieses Vorganges klemmen die äußeren Ringe 4, 4′ sowohl auf der rechten als auch auf der linken Seite die äußeren Abschnitte 6, 6 mit kleinem Durchmesser der drei Planetenräder 3 an den geneigten Oberflächen ihrer inneren Umfangsfläche ein und die Keilwirkung drückt in diesem Fall die Planetenräder 3 fest auf das Sonnenrad 2. Dieser starke Druck ruft einen extremen Druck an den Berührungsstellen zwischen den Außenringen 4, 4′ und den Außenabschnitten 6, 6 mit kleinem Durchmesser der Planetenräder 3 und an den Kontaktberei chen zwischen den Abschnitten 5 mit größerem äußeren Durchmesser der Planetenräder 3 und dem Sonnenrad 2 hervor. Daher entwickelt sich plötzlich eine große Reibungskraft in Gegenwart des Öls und es wird eine große Zug- bzw. Traktionskraft hervorgerufen.

Das Sonnenrad 2 ist in Berührung mit dem Abschnitt 5 mit größerem äußeren Durchmesser jedes Planetenrades 3 und die Außenringe 4, 4′ sind in Berührung mit den Abschnitten 6 mit kleinerem äußeren Durchmesser, die einen kleineren Durchmesser haben, als der Abschnitt 5 mit größerem äußeren Durchmesser. Dementsprechend wird die Energie der Drehung mit ultrahoher Geschwindigkeit von der Hochgeschwindigkeitswelle 13 auf die Niedriggeschwindigkeitswelle 14 mit einem extrem hohen Reduk tionsverhältnis übertragen. Das Reduktionsverhältnis R wird in diesem Fall durch die unten angegebene Formel beschrieben, wobei d₁ der Durchmesser des Sonnenrades 2 ist, d₂ der Durchmesser des Abschnittes mit größerem äußeren Durchmesser des Planetenrades ist, d₃ der Durchmesser am Berührungsbereich des Abschnittes 6 mit kleinerem äußeren Durchmesser und d₄ der Durchmesser des Berührungsbereiches der äußeren Ringe 4, 4′ ist (siehe Fig. 7)

R=d₁×d₃/d₂×d₄.

Bei dem oben beschriebenen Getriebe ist jedes Planetenrad 3 in den Rollenabschnitt 3a und den Ringabschnitt 3b aufgeteilt und die Lücke 8 wird zwischen ihnen definiert. Dementsprechend führt dies dazu, daß die Druckkraft, die von den Außenringen 4, 4′ in radialer Richtung ausgeübt wird, direkt auf die äußere Umfangs oberfläche des Sonnenrades 2 über den Ringabschnitt 3b wirkt, ohne daß sie auf den Rollenabschnitt 3a und die Planetenwelle 7 aufgebracht wird.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In dieser Ausführungsform ist der Planetenradmechanismus nicht vom Sterntyp, sondern vom Planetentyp und nur dieser Punkt ist ein Unterschied zu der ersten Ausführungsform, wobei alles übrige im wesentlichen das gleiche ist. Mit anderen Worten, die Planetenwelle 7 ist über einen Träger 15 mit der Niedrigge schwindigkeitswelle 14 gekuppelt, so daß die Planetenräder 3 umlaufen, und die Außenringe 4, 4′ werden gegen Drehung gesi chert.

Bei diesem Getriebe wird ebenfalls ein außerordentlicher Druck in Gegenwart des Öls zwischen dem Sonnenrad 2 und dem Planeten rad 3 und zwischen dem Planetenrad 3 und den Außenringen 4, 4′ hervorgerufen, und eine große Reibungskraft wird entsprechend der Schmiermitteltheorie erzeugt. Da das Planetenrad 3 konzen trisch in den Rollenabschnitt 3a auf der Seite der Planetenrad welle und den Ringabschnitt 3b auf der äußeren Umfangsseite aufgeteilt ist durch die Lücke 8, ist die Wirkung des Nichtauf bringens von Einflüssen der Druckkontaktkraft auf die Planeten welle 7 dieselbe wie im Falle der ersten Ausführungsform. Bei dieser zweiten Ausführungsform sind ebenfalls ein Abschnitt 5 mit größerem äußeren Durchmesser und ein Abschnitt 6 mit kleinerem äußeren Durchmesser an dem Planetenrad angeordnet und aus diesem Grunde kann ein hohes Übersetzungsverhältnis (bzw. Untersetzungs- oder Reduktionsverhältnis) in einer Stufe erhalten werden. Dieses Reduktionsverhältnis R kann leicht auf folgende Weise berechnet werden.

Es soll hier angenommen werden, daß der Durchmesser des Sonnen rades 3 d₁ ist, seine Umdrehungszahl d₀ ist, der Durchmesser des Abschnittes 5 mit größerem äußeren Durchmesser des Planetenrades 3 d₂ ist, der Durchmesser des Berührungsbereiches des Abschnit tes 6 mit kleinerem äußeren Durchmesser d₃ ist, der Innendurch messer des Berührungsbereiches der Außenringe 4, 4′ d₄ ist und seine Drehzahl n ist, und daß das Sonnenrad, die Planetenräder, die Außenringe und die Niedriggeschwindigkeitswelle aus Gründen der Bequemlichkeit frei rotieren können. Wenn die entsprechenden Zahlen von Umdrehungen unter dieser Annahme ausgedrückt werden, kann man die Beziehung in der ersten Reihe der folgenden Tabelle erhalten. Die notwendige Beziehung, um die Anzahl von Umdrehun gen der Außenringe auf Null zu halten, ist in der zweiten Reihe aufgelistet. Das Reduktionsverhältnis R kann durch Berechnung des Verhältnisses zwischen der Anzahl von Drehungen des Sonnen rades und der der Niedriggeschwindigkeitswelle als Ergebnis der Summe der ersten und zweiten Reihen erhalten werden.

Mit anderen Worten, das Reduktionsverhältnis R ist gegeben durch

R = Anzahl der Umdrehungen der Niedriggeschwindigkeits welle/Anzahl von Umdrehungen des Sonnenrades = d₁d₃/(d₂d₄+d₁d₃).

Unter der Annahme, daß d₁=10 mm, d₂=45 mm, d₃=25 mm und d₄ = 80 mm ist, um R leicht auszurechnen, erhält man

R = 1/15,4.

Dementsprechend kann ein Reduktionsverhältnis z. B. 1/20, welches konventionell nicht durch einen einstufigen Planetengetriebeme chanismus verwirklicht werden kann, gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden und eine drastische Reduktion kann erreicht werden, wie man aufgrund des oben Gesagten einsieht.

Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Obwohl diese Ausführungsform ähnlich der zuerst erwähnten Ausführungsform, bei welchem der Planetenradmechanismus vom Sterntyp ist, sehr ähnlich ist, hat sie nicht den Hydraulikme chanismus als Druckmechanismus für die Planeten- und Sonnenräder sondern verwendet die thermische Schrumpfungskraft der Außen ringe 4, 4′ selbst.

In Fig. 5 sind die Außenringe 4, 4′ einstückig mit dem Außen ringabschnitt 140 aufgebaut und der Innendurchmesser an den Berührungsbereichen des inneren Umfangs der Außenringe 4, 4′ ist derart ausgebildet, daß er etwas kleiner ist als der Durchmesser des Kontaktbereiches des umschriebenen Kreises der Abschnitte 6 mit kleinem Durchmesser der drei Planetenräder 3. Der Außenring abschnitt 140 zur Ausbildung derartiger Außenringe 4, 4′ wird zum Zeitpunkt des Zusammenbaues des Planetenradmechanismus erhitzt und gedehnt, so daß der Innendurchmesser an den Berüh rungsbereichen ihres Innenumfanges größer ist als der Durch messer an den Berührungsbereichen der umschriebenen Kreise der Abschnitte mit kleinem äußeren Durchmesser der drei Planetenrä der 3, wird an der Außenseite der drei Planetenräder 3 um den Außenumfang des Sonnenrades 2 herum montiert und wird dann auf Normaltemperatur zum Zwecke des Schrumpfens abgekühlt. Aufgrund dieser Schrumpfungskraft drücken die inneren, umfänglichen Schrägflächen der Außenringe 4, 4′ die Abschnitte 6 mit kleinem äußeren Durchmesser sehr fest gegen das Planetenrad 3 bzw. die Planetenräder 3 in radialer Richtung auf die Achse des Sonnenra des 2 zu, wenn der Abschnitt 140 des Außenringes die thermische Schrumpfung erfährt, und bringen den Abschnitt 5 mit größerem äußeren Durchmesser jedes Planetenrades 3 in Druckkontakt mit dem Sonnenrad 2.

Daher tritt der extreme Druck im Berührungsbereich jedes Rades in Gegenwart von Öl in der gleichen Weise auf, wie bei der ersten Ausführungsform und es wird eine große Traktionskraft erzeugt. Da das Planetenrad 3 konzentrisch in zwei Abschnitte aufgeteilt ist, d. h. in den Rollenabschnitt 3a und den Ring abschnitt 3b, wird auf die Planetenwelle 7 keine Druckkraft ausgeübt.

Fig. 6 ist noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Obwohl diese Ausführungsform der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform ähnlich ist, bei welcher der Planeten radmechanismus vom Planetentyp ist, sieht sie keinen Hydraulik mechanismus als Druckmechanismus für die Planetenräder und das Sonnenrad vor, sondern verwendet in der gleichen Weise, wie oben für die dritte Ausführungsform beschrieben, die thermische Schrumpfungskraft.

In der gleichen Art und Weise wie bei der dritten Ausführungs form drücken die Schrägflächen des inneren Umfanges der Außen ringe 4, 4′ den Abschnitt 6 mit kleinerem äußeren Durchmesser jedes Planetenrades 3 in radialer Richtung auf die Achse des Sonnenrades 2 zu, und zwar mit Hilfe der Schrumpfungskraft des äußeren Ringabschnittes 140, wenn dieser thermisch schrumpft, und der außerordentliche Druck wird an dem Berührungsbereich jedes Rades in der Gegenwart von Öl erzeugt. Keine Druckkraft wird aufgrund des zweigeteilten Aufbaues der Planetenräder auf die Planetenwelle aufgebracht.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Form des Ringabschnittes 3b jedes Planetenrades 3 abgestuft, um den Abschnitt 5 mit größerem äußeren Durchmesser und die Abschnitte 6 mit kleinerem äußeren Durchmesser bereitzustellen, um ein hohes Reduktionsverhältnis zu erhalten. Wenn jedoch ein solch hohes Reduktionsverhältnis nicht notwendig ist, muß der Ring abschnitt 3b des Planetenrades 3 nicht mit dem Abschnitt 5 mit größerem äußeren Durchmesser versehen werden, wie typischerweise in Fig. 8 dargestellt ist. Mit anderen Worten, der Außendurch messerabschnitt 5′, der in Druckkontakt mit dem Sonnenrad 2 gebracht wird, kann ein Maß haben, das näherungsweise so groß ist, wie das des Abschnittes 6 mit kleinem äußeren Durchmesser.

Obwohl alle oben beschriebenen Ausführungsformen den Fall einer Reduktionseinrichtung beschreiben, kann die vorliegende Erfin dung durch Verwendung der Niedriggeschwindigkeitswelle als Eingangswelle und der Hochgeschwindigkeitswelle als Ausgangs welle als Übersetzungseinrichtung (overdrive) verwendet werden.

Wie oben beschrieben, verwendet also die vorliegende Erfindung den Planetenradmechanismus mit einer speziellen Form und erzeugt den extremen Druck gemäß der Schmiermitteltheorie im Berührungs bereich jeder seiner Räder, um so die große Reibungskraft hervorzurufen. Dementsprechend kann die Energie von Umdrehungen mit ultrahoher Geschwindigkeit wirksam mit einem großen Reduk tionsverhältnis übertragen werden. Darüberhinaus ruft die vorliegende Erfindung, da sie keine Zahnräder verwendet und aus Rollen als Grundeinheiten aufgebaut ist, keinen maschinellen Bearbeitungsfehler hervor, wie Fehler beim maschinellen Her stellen und/oder Bearbeiten von Zahnrädern und kann einen allmählichen bzw. sanften Geschwindigkeitswechsel ausführen, ohne Vibrationen zu verursachen, selbst im Falle von Energie von Umdrehungen mit ultrahoher Geschwindigkeit von einigen Dutzend tausend Umdrehungen pro Minute.

Claims

1. Getriebe vom Traktionstyp, dadurch gekennzeichnet, daß ein Planetenradmechanismus aufgebaut ist aus einem Sonnenrad, einer Mehrzahl von Planetenrädern, welche in gleichen Abständen um das Sonnenrad herum angeordnet sind, und aus einem oder mehreren äußeren Ringen, welche außerhalb der Mehrzahl von Planetenrädern angeordnet sind, daß das Sonnenrad mit einer Hochgeschwindigkeitswelle gekuppelt ist, während entweder die Außenringe oder die Planetenwellen, welche die Planetenräder tragen, mit einer Niedriggeschwindigkeitswelle verbunden sind, daß jedes der Planetenräder konzentrisch in einen Rollenab schnitt auf der Seite der Planetenwelle und einen Ringabschnitt an der äußeren Umfangsseite aufgeteilt ist, wobei dazwischen eine Lücke vorhanden ist, daß der Ringabschnitt sehr fest an den äußeren Umfang des Sonnenrades in Gegenwart eines Öls gedrückt wird bzw. daß zwei rechte und linke Schrägflächen an dem inneren Umfang des Außenringes sehr fest gegen beide Schulterabschnitte des äußeren Umfanges des Ringabschnittes in der Gegenwart von Öl gedrückt werden.

2. Getriebe vom Traktionstyp (Reibungstyp) nach Anspruch 1, wobei eine der Schrägflächen des Außenringes an der Randfläche eines hydraulischen Kolbens ausgebildet ist, welcher frei an einem hydraulischen Zylinder angepaßt ist und wobei der hydrau lische Kolben sich in axialer Richtung auf einen der beiden Schulterabschnitte des Ringabschnittes zu bewegen kann.

3. Getriebe vom Traktionstyp nach Anspruch 1, wobei der Innendurchmesser am Berührungsbereich der Schrägfläche des Außenringes etwas kleiner hergestellt ist, als der Durchmesser des Berührungsbereiches des entlang der Schulterabschnitte der Mehrzahl von Planetenrädern umschriebenen Kreises, und wobei der Außenring auf den Außenumfang der Schulterabschnitte unter thermischer Dehnung aufgepaßt und danach auf Normaltemperatur abgekühlt wird um zu schrumpfen, so daß eine starke Druckkraft in radialer Richtung erzeugt wird.

4. Getriebe vom Traktionstyp nach Anspruch 1, wobei der Ringabschnitt jedes der Planetenräder einen Abschnitt mit größerem äußeren Durchmesser und Abschnitte mit kleinerem äußeren Durchmesser auf beiden Seiten des Abschnittes mit größerem äußeren Durchmesser hat, wobei der Abschnitt mit größerem äußeren Durchmesser in Gegenwart eines Öles fest gegen den Außenumfang des Sonnenrades gepreßt wird, die beiden Schrägflächen des Innenumfanges des Außenringes in Gegenwart eines Öls fest gegen den Außenumfang der Abschnitte mit kleine rem äußeren Durchmesser sowohl an der rechten als auch an der linken Seite gepreßt werden, eine der Schrägflächen an der Randfläche eines hydraulischen Kolbens ausgebildet ist, welcher frei beweglich an einem hydraulischen Zylinder montiert ist, und der hydraulische Kolben sich in axialer Richtung auf die Abschnitte mit kleinerem äußeren Durchmesser zu bewegen kann.

5. Getriebe vom Traktionstyp nach Anspruch 1, wobei der Ringabschnitt jedes der Planetenräder einen Abschnitt mit größerem äußeren Durchmesser und Abschnitte mit kleinerem äußeren Durchmesser sowohl an der rechten als auch an der linken Seite des Abschnittes mit größerem äußeren Durchmesser hat, der Abschnitt mit größerem äußeren Durchmesser in Gegenwart eines Öls fest gegen den Außenumfang des Sonnenrades gepreßt wird bzw. die beiden Schrägflächen des Innenumfanges des Außenringes in Gegenwart eines Öles fest gegen den Außenumfang der Abschnitte mit kleinerem äußeren Durchmesser sowohl auf der rechten als auch der linken Seite gepreßt werden, der Innendurchmesser des Berührungsbereiches der Schrägfläche des Außenringes etwas kleiner ist als der Durchmesser am Berührungsbereich des umschriebenen Kreises an dem Abschnitt bzw. den Abschnitten mit kleinerem äußeren Durchmesser des Ringabschnittes jedes der Planetenräder und der Außenring auf den äußeren Umfang der Abschnitte mit kleinerem äußeren Durchmesser unter thermischer Ausdehnung aufgepaßt und danach auf Normaltemperatur abgekühlt wird um zu schrumpfen, so daß eine Druckkraft in radialer Richtung erzeugt wird.