DE69404114T2 - Mechanische vorrichtung zur untersetzung, übersetzung und änderung der drehzahl - Google Patents

Mechanische vorrichtung zur untersetzung, übersetzung und änderung der drehzahl

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DE69404114T2 DE69404114T DE69404114T DE69404114T2 DE 69404114 T2 DE69404114 T2 DE 69404114T2 DE 69404114 T DE69404114 T DE 69404114T DE 69404114 T DE69404114 T DE 69404114T DE 69404114 T2 DE69404114 T2 DE 69404114T2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/46Systems consisting of a plurality of gear trains each with orbital gears, i.e. systems having three or more central gears

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Transmission Devices (AREA)

Description

  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine mechanische Vorrichtung für die Reduzierung, übersetzung und Änderung von Drehgeschwindigkeiten.
  • Sie betrifft die Möglichkeit zur Erzielung sehr hoher Reduzierungen von Drehgeschwindigkeiten auf der Grundlage gezahnter oder glatter Drehelemente und kommt für zahlreiche Anwendungen bei sehr verschiedenartigen mechanischen Ausrüstungen in Frage, z.B. Kopfaggregate von Schildvortriebsmaschinen, Seiltrommeln von Hebe- und Förderzeugen, Radsysteme für langsame Fortbewegungen: Hafenkräne, Transportplattformen von Trägerraketen in der Raumfahrt, Tiefbaumaschinen, Antrieb von Zentrifugen, Mahlwerken usw.
  • Aufgrund der sehr großen Reduzierungsmöglichkeiten ist die Vorrichtung sehr gut für die Tagesrotation von Instrumenten für die Sternverfolgung geeignet, bei denen normalerweise Getriebe mit gewaltigen Zahnrädern oder eine Vielzahl kaskadenartig aneinandergereihter mehrstufiger Reduzierungsgetriebe zum Einsatz kommen, um eine Rotationsgeschwindigkeit von einer Umdrehung am Tag zu erzielen.
  • Im Grundprinzip ist keines der umlaufenden Elemente komplexen Bewegungen ausgesetzt, durch die das Auftreten von mit einer gyroskopischen Präzession verknüpften Kräften bewirkt wird. Die einem Reduzierungsgetriebe mit verblockten Gängen vergleichbare Vorrichtung weist daher keine Innenzirkulation von Störkräften auf. Ihre Hauptvorzüge - Funktionsgenauigkeit, Wiederholbarkeit einer Bewegung, ausgezeichneter Wirkungsgrad, geringe Trägheit beim Anlaufen und Anhalten, geringer Platzbedarf, hohe Steifigkeit - machen sie zu einem wirtschaftlich vorteilhaften Produkt, das für sehr viele Gebrauchssituationen geeignet ist, insbesondere für die Robotertechnik in Industrie und Raumfahrt, als Bord- oder Bodenausrüstung.
  • Eine "Hohlwellen"-Version kann für den Antrieb eines Hubschrauberrotors in Frage kommen, wobei am Turbinenausgang über ein Kegelrad ein Zahnkranz angetrieben wird und das Gestänge für die Steigungseinstellung durch den Mittelkanal führt.
  • Die bislang hergestellten Getriebe mit sehr hohem Reduzierungsverhältnis bestehen entweder kaskadenartig aus zahlreichen Ritzeln und Rädern oder besitzen Zahnräder mit sehr großem Durchmesser und erfordern daher meistens besondere Zahnformtechniken, die in allen Fällen zu einem mäßigen Wirkungsgrad, einem großen Platzbedarf und sehr hohen Entwicklungsund Herstellungskosten führen.
  • Die Umlaufgetriebe, deren bemerkenswerter Wirkungsgrad und geräuscharmer Betrieb bekannt sind, konnten bislang aufgrund eines begrenzten Einheitsreduzierungsverhältnisses nur durch Vermehrung der Reduzierungsstufen für sehr starke Reduzierungen verwendet werden.
  • Im übrigen bieten die derzeit auf dem Markt erhältlichen Reduzierungsgetriebe keine Möglichkeiten zur Einstellung des Zahnspiels, außer durch Halbierung eines der Räder. Das Eigenschaftswort #spielfrei# ist allein auf die Präzision der Herstellung und auf das Zusammenpassen der Teile bei der Montage nach Kontrolle der Maßhaltigkeit zurückzuführen. Dies erfordert recht umfangreiche Investitionen in die Herstellung und bedingt sehr hohe Montagekosten.
  • Aus dem Patent US-A-3705522 ist ein Reduzierungsgetriebe mit sehr großem Reduzierungsverhältnis bekannt, das einen ortsfesten Kranz und einen Ausgangskranz umfaßt, die jeweils mit einem Planetenrad in Eingriff sind. Die beiden Planetenräder sind nicht-koaxial auf einem gemeinsamen Planetenradträger gelagert, der mit einer Eingangswelle verbunden ist. In diesem Patent ist das Planetenradträgergehäuse das treibende Organ. Eingangs- und Ausgangsplanetenrad werden von der gleichen Achse, die den Rahmen durchquert und zwei Exzenter besitzt, in einer Drehbewegung angetrieben. Beide sind beim Umlaufen durch ihre Verzahnung auf einem gemeinsamen Planetenradvorgelege fest verbunden. Die in diesem Patent verbreitete Lösung impliziert bei jedem Gang den Raumbedarf von vier Planetenrädern, von denen nur zwei den Eingriff mit dem Zahnkranz bewerkstelligen. Daraus ergibt sich eine Begrenzung der Untersetzungsverhältnisse.
  • Module und Zähnezahl der beiden Planetenräder müssen notwendigerweise identisch sein.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die auf das Prinzip der Umlaufgetriebe zurückgreift, ist in der Lage, all diesen Nachteilen abzuhelfen.
  • In der "Zahnrad-Ausführung bietet sie die Möglichkeit, dank einer durchweg geringeren Radzahl, als dies bei allen anderen bekannten Mitteln erforderlich ist, mit einer Präzision von 98-100% die gewünschte Reduzierung zu erzielen, wobei der Wirkungsgrad stets höher und der Raumbedarf stets geringer ist als bei den sonstigen Lösungen, ohne daß andere Zahngestaltungstechniken zum Einsatz kommen als diejenigen, die bei der Zahnradfertigung üblicherweise verwendet werden. Außerdem ermöglicht die Vorrichtung gerade aufgrund ihres Funktionsprinzips unabhängig von der Ein- oder Ausgangsdrehrichtung einen anfangs spielfreien Aufbau, eine Spielregulierung bei laufendem Betrieb und einen vollkommenen Ausgleich der Kräfte an allen Planetenrädern, wodurch sich die Abnutzung der Zahnungen erheblich verringert und die hohen Kraftspitzen erzielt werden, die beim Anlaufen und Abstoppen jedes mechanischen Systems auftreten. In der Ausführung mit glatten Drehelementen bzw. mit "Kontakträdern" ist die Erfindung durch extrem hohe Reduzierungskapazitäten gekennzeichnet, da die die Drehbewegungen übertragenden Elemente (Glatträder, Riemenscheiben, Rollen, Riemen...) als Zahnelemente mit einer unendlichen Zahl von Zähnen mit einzigem Modul betrachtet werden können; dies insofern, als die übertragenen Drehmomente nur noch von den Kontaktdrücken zwischen den umlaufenden Elementen abhängig sind.
  • In allen Fällen und Konfigurationen ist die Erfindung außerdem durch ihre Fähigkeit gekennzeichnet, eine Steuerung am Reaktionsorgan zu ermöglichen, so daß die Ausgangsgeschwindigkeit reguliert und dadurch beliebig variabel gemacht und insbesondere die Ausgangsrichtung umgekehrt werden kann, ohne weder die Eingangsrichtung noch die Eingangsgeschwindigkeit zu ändern.
  • Die Voruntersuchungen haben gezeigt, daß die erhoffbaren Leistungen der Patentvorrichtung alle Spektren vorhandener Reduzierungsgeräte über ihre Eigenfähigkeiten der Einheitsreduzierung hinaus ohne Unterschiede hinsichtlich Leistung, Präzision und Wirkungsgrad abdecken, wobei diese eigentlich unvereinbaren Eigenschaften alle im Grundprinzip vereint sind.
  • Durch Kombination von Reduzierungsänderung und Drehrichtungsumkehr findet die Erfindung insbesondere Anwendungen bei der Kraftübertragung von Fahrzeugen, wobei im Prinzip ein Getriebe mit stetiger Änderung und ein aktives Differential zusammengefaßt werden.
  • Zur Lösung der einzelnen Aufgabenstellungen und Erreichung der Zielsetzungen wurde eine Vorrichtung nach den Merkmalen des Anspruchs 1 entwickelt und hergestellt.
  • Die beigefügten Zeichnungen sind nicht erschöpfende Beispiele für Realisierungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes:
  • die Abbildung 1 ist ein schematischer Axialschnitt der Grundvorrichtung, bei der die Planetenräderpaare unmittelbar durch die Eingangswelle angetrieben werden und
  • die Abbildung 2 zeigt unter den gleichen Bedingungen eine Variante, bei der die Planetenräderpaare durch ein Zentralrad angetrieben werden.
  • Die Vorrichtung der Abbildung 1 besteht aus einer Eingangswelle 1, die ein oder mehrere Planetenradpaare antreibt, welche jeweils aus einem nicht-koaxialen Eingangsplanetenrad 5 und Ausgangsplanetenrad 7 bestehen. Das Eingangsplanetenrad und das Ausgangsplanetenrad werden in der Achsendrehung durch ihre Zugehörigkeit zu einem Rahmen aus zwei Planetenradträgerscheiben 2 und 3 und in der Umdrehung durch eine Kupplung 4 und ein homokinetisches Übertragungsorgan 9 synchronisiert. Das Eingangsplanetenrad 5 ist mit einem ortsfesten bzw. bedingt beweglichen Kranz 6 in Eingriff. Das Ausgangsplanetenrad 7 ist mit einem beweglichen Kranz 8 verzahnt, der mit der Ausgangswelle 10 fest verbunden ist. Der Rahmen 2, 3 dreht sich gegenüber dem Körper bzw. Gehäuse 11 des Gerätes.
  • Auf der Abbildung 2 treibt die Eingangswelle 1 über ein Eingangszentralrad 12, das männlich oder weiblich sein kann, das bzw. die Eingangsplanetenräder 5 an.
  • Ohne Zentralrad arbeitet das System folgendermaßen (Abbildung 1):
  • Eine Umdrehung der Eingangswelle 1 bewirkt die Rotation einer Achsendrehung der Kupplung 4 und damit einer gewissen Umfangsstrecke DSE des den ortsfesten Kranz 6 durchlaufenden Eingangsplanetenrades 5, wobei DSE der Zähnezahl CF des ortsfesten Kranzes 6 geteilt durch die Zähnezahl SE des Eingangsplanetenrades entspricht.
  • Da die beiden Planetenräder dank des homokinetischen Übertragungsorgans 9 in der Drehbewegung synchronisiert sind, hängt die Umfangsstrecke DSS des Ausgangsplanetenrades 7 vom Verhältnis der jeweiligen Zähnezahl SE und SS ab:
  • DSS = DSE x SS, d.h. DSS (CF x SS) : SE
  • Der bewegliche Kranz mit der Zähnezahl CM wird seinerseits mit einer Differentialreduzierung RD angetrieben, die bei einer Achsendrehung des Eingangsplanetenrades (bzw. einer Umdrehung der Eingangswelle 1) folgendem Verhältnis entspricht:
  • RD = CM : (CM - DSS)
  • Zum Beispiel erhält man bei:
  • - CF = 100 Zähne
  • - SE = 41 Zähne
  • - SS = 57 Zähne
  • folgende Beziehung:
  • DSS = (CF x 55) : SE = (100 x 57) :
  • 41 = 139, 0244
  • Bei CM = 139 Zähne erhält man eine Umdrehung des beweglichen Kranzes (und der Ausgangswelle 10) von:
  • 139 : (139 - 139,0244) = - 5700,5657
  • In gleicher Weise erhält man bei:
  • - CF = 1947 Zähne
  • - SE = 962 Zähne
  • - SS = 1213 Zähne
  • - CM = 2109 Zähne
  • eine Reduzierung von 2 160 000 mit einer Genauigkeit von -1,78E-4.
  • Zur richtigen Interpretation der Funktionsweise mit Eingangszentralrad 12 nehmen wir folgende Zahlenwerte als Beispiel:
  • PP = 13 Zähne (Eingangszentralrad)
  • SE = 38 Zähne (Eingangsplanetenrad)
  • CF = 89 Zähne (ortsfester Kranz)
  • SS = 26 Zähne (Ausgangsplanetenrad)
  • CM = 61 Zähne (beweglicher Kranz)
  • Die Zahnmodule fließen unter Berücksichtigung der zu übertragenden Leistungen in die Berechnung der Anordnungen jedes Reduzierungsfalles ein. Dies gilt für das folgende Beispiel, bei dem der Modul des Zentralrades 12, des Eingangsplanetenrades 5 und des orstfesten Kranzes 6 den Wert 1,75 besitzt, während der Modul des Ausgangsplanetenrades 7 und des beweglichen Kranzes 8 den Wert 2,5 besitzt.
  • Die Gesamtreduzierung RT ist das Produkt aus der Zentralradreduzierung RP und der Differentialreduzierung RD.
  • RP = 1 + (CF/PP) = 1 + (89/13) = 7,846
  • RD = CM 1 [CM - ((CF/SE) x 55)]
  • 20 RD = 61 1 [61 - ((89/38) x 26)] = 579,499
  • RT = RP x RD = 7,846 x 579,499 = 4546,757
  • Diese Kombination ergibt eine Radialverschiebung zwischen Ausgangsplanetenrad 7 und Eingangsplanetenrad 5 von 0,875.
  • Erläuterung der Differentialreduzierung:
  • Die Achsendrehung des Rahmens 2, 3 bewirkt eine gewisse Umfangsstrecke DSE entsprechend dem Verhältnis CF/SE. Da die Planetenräder 5 und 7 in Achsendrehung und Rotation synchron sind, hängt die Umfangsstrecke DSS des Ausgangsplanetenrades vom Produkt aus DSE und SS ab:
  • DSS = (CF/SE) x SS = (89/38) x 26 = 60,894
  • Der bewegliche Kranz 8 mit der Zähnezahl CM wird bei einer Achsendrehung des Eingangsplanetenrades 5 mit einer Differentialreduzierung RD = CM / (CM - DSS) in Drehung versetzt.
  • Die Zähnezahl des beweglichen Kranzes kann jeden Wert annehmen, der mit der von dem verwendeten homokinetischen Übertragungsorgan 9 erlaubten Durchfederung vereinbar ist. Um jedoch den größtmöglichen Wert für die Geschwindigkeitsreduzierung bzw. -übersetzung zu erhalten, muß CM der DSS am nächsten kommenden ganzen Zahl entsprechen. Im vorliegenden Fall erhält man bei CM = 61 Zähne eine Drehung des beweglichen Kranzes von:
  • 61 / (61 - 60,894) = 579,499
  • Dies bedeutet, daß sich der bewegliche Kranz 8 bei einer Achsendrehung des Rahmens 2, 3 um 1/579,499 Umdrehung verschiebt, und zwar in gleicher Richtung wie das Eingangszentralrad 12 ("vorlaufende" Rotation).
  • Wenn man für CM die Zahl 60 gewählt hätte, hätte man eine "rückläufige" Rotation (umgekehrte Richtung des Zentrairades) mit folgendem Wert erhalten:
  • - 67,114 x 7,846 = - 526,757
  • Allgemein ergibt DIFF (CF/SE) x SS (Differential):
  • CM > DIFF => vorlaufende Rotation
  • CM < DIFF => rückläufige Rotation
  • In gleicher Weise erhält man bei PP = 146, CF = 1000, SE = 427, 55 = 272 und CM = 637 eine Reduzierung von -2 155 796, die zu 99,8% an die Reduzierung von 2 160 000 herankommt, welche auf der Grundlage einer für Sternverfolgungsinstrumente typischen Motorisierung von 1500 U/min einer Umdrehung pro Tag entspricht.
  • Die Module der einzelnen Zahnungen werden nach zwei grundlegenden Gesichtspunkten ausgewählt:
  • - Gebrauch des Gerätes und zu übertragende Leistung.
  • - Die Kombination der Module reduziert so weit wie möglich die fehlende Koaxialität des Eingangsplanetenrades 5 und des Ausgangsplanetenrades 7, wobei die gewünschte Gesamtreduzierung auf 98% genau erfüllt wird.
  • Aufgrund der Vielzahl der möglichen Fälle und Anordnungen war es nur durch die Erstellung von EDV- Rechenprogrammen möglich, alle in Frage kommenden Montagen auf zulisten, die gleichzeitig einer gewünschten Reduzierung, einer vorgegebenen Drehrichtung und einer zu übertragenden Leistung gerecht werden.
  • Das beanspruchte Prinzip bietet die Möglichkeit, das Gerät an einen genauen Bedarf anzupassen und eben dadurch die Kraftübertragung eines Getriebesystems zu vereinfachen.
  • Es ist zusammenfassend durch acht Besonderheiten gekennzeichnet:
  • 1. Das Eingangsplanetenrad 5 und das Ausgangsplanetenrad 7 sind nicht koaxial.
  • 2. Das Eingangsplanetenrad 5 und das Ausgangsplanetenrad 7 sind in der Drehbewegung und Achsendrehung synchron.
  • 3. Das Ausgangsplanetenrad 7 ist gegenüber dem Eingangsplanetenrad 5 winkelig verstellbar.
  • 4. Die Anzahl der CM-Zähne des beweglichen Kranzes 8 ist eine Ganzzahl des Produktes aus dem Verhältnis der Zähnezahl CF des ortsfesten Kranzes 6 zu derjenigen des Eingangsplanetenrades 5 und derjenigen des Ausgangsplanetenrades 7.
  • 5. Die Ausgangsumlaufrichtung ist von der gewählten Ganzzahl (unter oder über dem berechneten Ergebnis) abhängig.
  • 6. Die Wahl der Module hängt von den zu übertragenden Leistungen und von der Radialverschiebung der zu minimierenden Ein- und Ausgangsplanetenräder ab.
  • 7. Die Winkeleinstellung des Ausgangsplanetenrades 7 wird durch die Kupplung zwischen dem Eingangsplanetenrad 5 und dem homokinetischen Übertragungsorgan 9 gewährleistet und sorgt für den tatsächlichen und gleichzeitigen Kontakt aller Planetenräder auf ihrem jeweiligen Kranz bzw. Rad.
  • 8. Die separate radiale Einstellung der An- und Ausgangsplanetenräder ermöglicht die Einstellung der Verzahnungen bis zur Vorspannung.
  • Allgemein ist darauf hinzuweisen:
  • - daß die einzelnen vorgenannten Einstellungen bei der Wartung problemlos vorgenommen werden können, wodurch sich die Langlebigkeit der Geräte erhöht,
  • - daß ein lose gelagertes Zentralrad, ein Bremssystem oder ein Drehmomentbegrenzer ohne Schwierigkeiten in das Gerät integriert werden können;
  • - daß es möglich sein wird, dem Anwender die Grundelemente bereitzustellen, mit denen die Merkmale eines Gerätes wie Reduzierung, Drehrichtung, Nennleistung, gesteuerte Reduzierungsvariation usw. geändert werden können.
  • Der Begriff der Unumkehrbarkeit bei der beanspruchten Vorrichtung hängt mit der kinetischen Energie der bewegten Teile unter der drehzahlsteigernden Einwirkung der umgekehrten Kraftübertragung, dem Reduzierungswert, der Ausgangsdrehrichtung und dem Wert des Gesamtwirkungsgrades des Gerätes zusammen.
  • Man beachte, daß das Eingangsplanetenrad 5 durch Drehung der Lager der Planetenradachsen, falls es sich dabei um exzentrische Ringe handelt, eingestellt werden kann, während das Ausgangsplanetenrad 7 durch Drehung der Kupplung 4 eingestellt wird, was im spielempfindlichsten Teil - den Verzahnungen der Planetenräder mit den Kränzen - die Einstellung des Spiels beim Zusammenbau und seine eventuelle Nachstellung bei einer späteren Instandhaltung ermöglicht.
  • VARIANTEN UND ANWENDUNGEN
  • - Die Verzahnungen können alle bislang bekannten Formen aufweisen: gerade, schraubenförmig, versetzt, konisch usw.
  • - Die Verzahnungen können durch Spezialritzel, Rollen oder sonstige Reibelemente ersetzt werden.
  • - Die Planetenräder 5 und 7 können sich im Innern der Kränze oder außerhalb von Zahnrädern abwälzen.
  • - Die Verbindung zwischen den Eingangsplanetenrädern und dem ortsfesten Kranz 6 (bzw. Zahnrad) einerseits und die Verbindung zwischen den Ausgangsplanetenrädern und dem beweglichen Kranz bzw. Zahnrad 8 andererseits können durch mit dem Rahmen 2, 3 fest verbundene Zahnräder oder durch elastische Ketten- oder Riementrumme ohne Spanner, mit oder ohne Zahnung, hergestellt werden.
  • - Der ortsfeste Kranz 6 kann bedingt beweglich gemacht werden. Dies eröffnet die Möglichkeit, den Wert der Reduzierung bzw. Übersetzung und damit die Umlaufgeschwindigkeit der Ausgangswelle 10 zu ändern. Demzufolge gibt es mindestens drei Möglichkeiten der Ges chwindigkeitsänderung:
  • 1. Kontinuierliche Geschwindigkeit der Eingangswelle 1 bei variabler Steuergeschwindigkeit.
  • 2. Variable Geschwindigkeit der Eingangswelle bei kontinuierlicher Steuergeschwindigkeit.
  • 3. Teilabzweigung der Eingangsdrehung zur Steuerung des Kranzes 6.
  • Diese verschiedenen Möglichkeiten erlauben die Änderung der Ausgangsdrehgeschwindigkeit, um eine schnellere Drehung, eine langsamere Drehung, eine Nulldrehung oder auch eine Richtungsumkehr zu erzielen, ohne dabei gezwungen zu sein, die Eingangsdrehgeschwindigkeit oder -richtung zu ändern.
  • Zwei Vorrichtungen mit Geschwindigkeitsänderung können parallelgeschaltet werden, wobei die jeweilige Eingangswelle durch ein gemeinsames Eingangsorgan in Drehung versetzt wird, die Ausgangswelle jeder Vorrichtung die Drehung auf eines der Räder einer Fahrzeugachse weitergibt und das gesamte System eine Vorrichtung bildet, die die Merkmale und Vorzüge eines automatischen Fahrzeuggetriebes, eines Drehmomentwandlers und eines aktiven und selbstsperrendes Differentials auf sich vereinigt.
  • - Der Nebenabtrieb kann durch Verwendung einer Ausgangshohlwelle 10 auf der gleichen Seite wie der Motorantrieb liegen.
  • - Die Hauptachse der Vorrichtung kann hohl sein und zum Beispiel zum Antrieb eines Hubschrauberrotors dienen, wobei der Turbinenausgang über ein Kegelrad in einen Eingangszahnkranz eingreift und die Schaltgestänge, Kabel und sonstigen Gestänge durch den mittleren Kanal verlaufen.
  • - Die Eingangswelle 1 bzw. die Ausgangswelle 10 können fixiert werden, wobei dann das Gehäuse 11 des Gerätes ortsveränderlich ist und als Ein- oder Ausgangsorgan verwendet wird.
  • - Denkbar sind auch Varianten mit Kegelplanetenrädern, deren Achsen senkrecht zur Achse der Kränze verlaufen und die untereinander durch Stirnräder verzahnt sind, die das homokinetische Kraftübertragungsorgan bilden. Dieser Aufbau bietet im Rahmen des beanspruchten Prinzips sehr zahlreiche Reduzierung- und Übersetzungsmöglichkeiten.
  • - Wie oben erläutert, eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders gut für die Herstellung von Tagesumlaufsystemen für Sternverfolgungsinstrumente (funkelektrische Antennen und Teleskope), die bei einem herkömmlichen Motor mit 1500 Umdrehungen pro Minute eine Reduzierung von 2160000 erfordern, wobei diese Reduzierung mit einem Minimum an Zahnrädern erreicht werden kann, ohne auf gigantische Zahnräder oder auf zahllose kaskadenartig angeordnete Reduzierungsgetriebe zurückgreifen zu müssen, was für ein extrem verringertes Arbeitsspiel und eine wahrscheinliche Unumkehrbarkeit sorgt, die in einem solchen Fall sehr nützlich ist.
  • Im übrigen ermöglicht gerade das Prinzip der Erfindung ihren Einbau in eine derartige Konstruktion - nicht mehr als einfaches Reduzierungsgetriebe, sondern als wirkliches Strukturelement der Umdrehung, wobei dann der Richtkranz der Antenne und der bewegliche Kranz 8 des Reduzierungsgetriebes das gleiche Teil sind und jedes Eingangsplanetenradpaar 5 und Ausgangsplanetenradpaar 7 dieses großen Reduzierungsgetriebes aus einem Reduzierungsgetriebe nach der beanspruchten Vorrichtung gebildet werden können, wobei das Ausgangsplanetenrad 7 mit der Ausgangswelle fest verbunden ist und das Eingangsplanetenrad aus einem Zahnkranz besteht, der mit dem Gehäuse des Gerätes fest verbunden ist. Der Motor wird dann an einem Planetenradträgerarm befestigt, der auf die Drehmitte der Antenne ausgerichtet ist. Die erforderliche Mittelleitung für die Bildniederführung wirft keinerlei Probleme auf.
  • - Abschließend weisen wir darauf hin, daß der Körper (Gehäuse) des Gerätes aus besonderen Gründen wie der Kabelaufwicklung (die Ausgangswelle 10 kann vorteilhafterweise fixiert werden) dann das Bauteil ist, das die Ausgangsrotation weitergibt. In gleicher Weise kann in bestimmten Fällen die Eingangswelle 1 fixiert werden, wobei das Gerätegehäuse die Eingangsrotation aufnimmt.
  • Je nach Anwendungsfall können die einzelnen Bauteile der Vorrichtung aus einem beliebigen Werkstoff (Metall, Kunststoff usw.) gefertigt sein. Besondere Werkstoffe wie Keramik oder bestimmte Polymere können dann verwendet werden, wenn die Vorrichtung unter schwierigen Bedingungen arbeiten soll, z.B. bei hoher Temperatur bzw. in einer abrasiven, aggressiven, welträumlichen, nuklearen, unter Druck stehenden, kryogenen oder seismischen Umgebung.
  • Die Lage der einzelnen Bauteile verleiht dem erfindungsgemäßen Gegenstand ein Maximum an Nutzeffekten, die durch vergleichbare Vorrichtungen bislang nicht erzielt wurden.

Claims (1)

  1. - 1 - Mechanische Vorrichtung zur Reduzierung, Erhöhung und Änderung der Drehgeschwindigkeit, die einen festen Kranz (6) und einen beweglichen Ausgangskranz (8) enthält, wobei diese Kränze koaxial angelegt sind und mit mindestens einem Paar Planetenrädern (5) (7) eingreifen, wobei die besagten Planetenräder (5) (7) nicht koaxial sind und von einem gemeinsamen Träger (2) gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß:
    - die Zähnezahlen je Zoll Teilkreisdurchmesser oder Anzahlen der Zähne der beiden Planetenräder (5) (7) nicht unbedingt gleich sind,
    - die Planetenräder in der Drehung durch ein homokinetisches Übertragungsorgan (9) synchronisiert werden,
    - die Planetenräder durch eine Eingangswelle (1) angetrieben werden, die entweder mit einem Zentralrad (12) oder dem Planetenradträger (2) verbunden ist.
    - 2 - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenräder des Eingangs (5) und des Ausgangs (7) durch eine Kupplung (4) drehbar verkuppelt sind, die bei der Montage oder Wartung ihre Winkel- und/oder radiale Einstellung ermöglicht, sowie die Einstellung des Eingriffsspiels der besagten Planetenräder und ihrer jeweiligen Kränze bis zur mechanischen Vorspannung.
    - 3 - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenradpaare (5-7) keinen Kontakt mit den festen und beweglichen Kränzen (6,8) haben; die Übertragung zwischen festem Kranz (6) und Eingangsplanetenrad (5) einerseits und dem beweglichen Kranz (8) und Ausgangsplanetenrad (7) andererseits wird durch Zwischenzahnräder gewährleistet oder durch flexible Trume wie Ketten oder Riemen, mit oder ohne Verzahnung.
    - 4 - Vorrichtung nach einem beliebigen Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptwelle hohl ist, um freien Durchgang für Gestänge, Steuergestänge, Kabel oder ähnliche Elemente zu gewährleisten, die den zentralen Kanal durchlaufen.
    - 5 - Vorrichtung nach einem beliebigen Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle (1) sich an der gleichen Seite befindet wie die Ausgangswelle (10), wobei eine dieser Wellen hohl ist.
    - 6 - Vorrichtung nach einem beliebigen Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Eingangswelle (1) oder Ausgangswelle (10) befestigt wird, wobei der Körper (11) oder das Gehäuse des Geräts jeweils das Organ bilden, das die Eingangsdrehung erhält oder das Organ, das die Ausgangsdrehung liefert.
    - 7 - Vorrichtung nach einem beliebigen Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle (10) einschließlich Umkehrung der Drehrichtung, durch Steuerung des festen Kranzes (6) durchgeführt wird, der in diesem Fall bedingt beweglich gemacht wird, ohne daß diese Änderung oder Umkehrung eine Änderung oder Umkehrung der Drehrichtung der Eingangswelle erforderlich macht.
    - 8 - Vorrichtung nach einem beliebigen Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Großinstallationen wie z.B. Systemen zur Drehung von radioelektrischen Antennen oder Teleskopen einen strukturellen Bestandteil des Gerätes bildet mit dem sie zusammenarbeitet, wobei der Orientationskranz der besagten Installation den beweglichen Kranz (8) des Reduzierers bildet und jedes Paar Eingangsplanetenräder (5) oder Ausgangsplanetenräder (7) durch einen Reduzierer gemäß der zum Patent angemeldeten Vorrichtung gebildet werden können, wobei das Ausgangsplanetenrad (7) mit der Ausgangswelle verbunden ist und das Eingangsplanetenrad (5) einen Zahnkranz bildet, der mit dem Gerätekörper verbunden ist, und der Antriebsmotor an einem Planetenradträgerarm befestigt ist, der auf die Drehungsmitte des Instrumentes ausgerichtet ist.
    - 9 - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, um den größtmöglichen Wert zur Reduzierung oder Erhöhung der Geschwindigkeit zu erhalten, die Anzahl der Zähne CM des beweglichen Kranzes (8) gleich dem Ganzen gewählt wird, das am nächsten zum Verhältnis (CF x SS) / SE liegt, wobei CF die Anzahl der Zähne des festen Kranzes (6) ist, SS der Anzahl der Zähne des Ausgangsplanetenrades (7) und SE der Anzahl der Zähne des Eingangsplanetenrades (5) entspricht ; die Ausgangsdrehung ist vergrößernd wenn dieses Ganze größer als das besagte Verhältnis ist und verkleinernd, wenn es kleiner ist.
    - 10 - Vorrichtung nach einem beliebigen Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen durch Walzen oder andere Friktionselemente ersetzt werden.
    - 11 - Vorrichtung nach einem beliebigen Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß einige dieser Bestandselemente aus Keramik oder ähnlichem Material hergestellt werden, wodurch sie unter schweren Bedingungen arbeiten können, wie zum Beispiel in heißen, scheuernden, aggressiven, Raumfahrt-, nuklearen, Druck-, Tiefsttemperatur- und seismischen Umgebungen.
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