ES2629035T3

ES2629035T3 - Aparato de cambio de velocidad con gran relación

Info

Publication number: ES2629035T3
Application number: ES11187478.0T
Authority: ES
Inventors: Panchien Lin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2017-08-07
Anticipated expiration: 2031-11-02
Also published as: TW201241339A; US20120115666A1; EP2479455A3; EP2479455A2; EP2479455B1; US8979697B2; JP2012112524A; TWI535950B

Abstract

Un aparato de cambio de velocidad para cambiar una velocidad de entrada en un árbol (45, 55) de entrada a una velocidad de salida en un árbol (46, 56) de salida, comprendiendo el aparato: un aparato coaxial de elementos de acoplamiento de engranaje internos que incluye un elemento (41, 51) de acoplamiento de engranaje interno grande que tiene un diámetro primitivo de acoplamiento A y un elemento (44, 54) de acoplamiento de engranaje interno pequeño que tiene un diámetro primitivo de acoplamiento D; una pareja coaxial de elementos de acoplamiento de engranaje externos que incluye un elemento (42, 52) de acoplamiento de engranaje externo grande que tiene un diámetro primitivo de acoplamiento B y un elemento (43, 53) de acoplamiento de engranaje externo pequeño que tiene un diámetro primitivo de acoplamiento C; acoplándose el elemento (42, 52) de acoplamiento de engranaje externo grande con el elemento (41, 51) de acoplamiento de engranaje interno grande y acoplándose el pequeño elemento (43, 53) de acoplamiento de engranaje externo con el elemento (44, 54) de acoplamiento de engranaje interno pequeño, conformando dos parejas de acoplamiento; y un elemento (45E, 55E) portador conectado a uno de los árboles de entrada y de salida (45, 46; 55, 56) del aparato; donde dos elementos (42, 43; 51, 54) de una de las dos parejas coaxiales están fijados el uno al otro para que se muevan epicíclicamente sobre el portador (45E, 55E); y un elemento (41; 52) de la otra de las dos parejas coaxiales está fijado a un bastidor del aparato y el otro elemento (44; 53) está conectado al otro de los árboles de entrada y de salida (45, 46; 55, 56); estando caracterizado el aparato por que los cuatro elementos de acoplamiento (41, 42, 43, 44; 51, 52, 53, 54) cumplen la relación dimensional de de A >= K + i, B >= K, C >= K - j y D >= K + i - j donde K es el diámetro primitivo del elemento (42, 52) de acoplamiento de engranaje externo grande, i es la diferencia entre los diámetros primitivos del elemento (41, 51) de acoplamiento de engranaje interno grande y del elemento (42, 52) de acoplamiento de engranaje externo grande y j es la diferencia entre los diámetros primitivos del elemento (41, 51) de acoplamiento de engranaje interno grande y del elemento (44, 54) de acoplamiento de engranaje interno pequeño.

Description

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Un aparato de cambio de velocidad de la presente invención se puede utilizar en diferentes configuraciones de asignaciones de entrada, salida y elemento de reacción entre sus elementos de engranaje y portador constituyentes. Esencialmente, un aparato de cambio de velocidad de propósito general de la presente invención –utilizado como reductor o como multiplicador de velocidad que tiene una corona dentada fija o un engranaje recto fijo – se puede construir de manera que tenga una pareja coaxial de coronas dentadas que incluya una corona dentada grande que tiene un diámetro primitivo A y una corona dentada pequeña que tenga un diámetro primitivo D. Un aparato como éste también tiene una pareja coaxial de engranajes rectos que incluye un engranaje recto grande que tiene un diámetro primitivo B y un engranaje recto pequeño que tiene un diámetro primitivo C. El engranaje recto grande engrana con la corona dentada grande y el engranaje recto pequeño engrana con la corona dentada pequeña, conformando dos parejas de engrane. Un elemento portador está conectado a uno de los árboles de entrada y salida del aparato. Dos engranajes de una de las dos parejas coaxiales están fijados el uno al otro para que operen epicíclicamente sobre el portador. Un engranaje de la otra de las dos parejas coaxiales está fijado al bastidor del aparato y el otro engranaje está conectado al otro de los árboles de entrada y salida. En un sistema como este, los cuatro engranajes cumplen la relación dimensional de A = K + i, B = K, C = K -j y D = K + i -j donde K es el valor medido del diámetro primitivo del engranaje recto grande, i es la diferencia entre los diámetros primitivos de la corona dentada grande y del engranaje recto pequeño y j es la diferencia entre los diámetros primitivos de la corona dentada grande y la corona dentada pequeña.

Las Figuras 5 y 6 ilustran de forma esquemática vistas en sección transversal del aparato de cambio de velocidad de la presente invención que están en diferentes disposiciones de elementos de entrada y de salida. Los ejemplos de las Figuras 5 y 6 muestran la construcción de reductores con relación de reducción de velocidad de más de 200 utilizando dos parejas de corona dentada-engranaje recto de diferentes números de módulo. La primera pareja con corona dentada y engranaje recto grandes incluye una corona dentada 51, 61 de 80 dientes, con un número de módulo de 2 lo que hace un diámetro primitivo de 160 mm y un engranaje recto 52, 62, M2, 75T, con diámetro primitivo de 150 mm. La segunda pareja de corona dentada y engranaje recto pequeños incluye una corona dentada 54, 64, M2.5, 60T con diámetro primitivo de 150 mm y un engranaje recto 53, 63, M2.5, 56T con diámetro primitivo de 140 mm. De esta forma, con el engranaje recto grande fijado al bastidor 52F del dispositivo como el elemento de reacción como es la configuración de la Figura 5, el aparato de cambio de velocidad proporciona una relación de reducción de -224.

El aparato de la Figura 6, por otro lado, tiene una configuración diferente aunque utilizando todos los mismos engranajes que en la Figura 5, esencialmente la misma asignación de funciones de los engranajes que la descrita en la Figura 4 – con la corona dentada 61 grande fijada al bastidor 61F del dispositivo como elemento de reacción.

Obsérvese que los ejemplos de las Figuras 5 y 6 tienen una configuración dimensional de K : i : j = 15 : 1 : 1 (75TxM2 : (80TxM2-75TxM2) : (80TxM2-60TxM2.5) = 150mm : 10mm : 10mm = 15 : 1 : 1).

En resumen, un aparato de cambio de velocidad de la presente invención esbozado en la Figura 4 puede tener cuatro configuraciones de ajuste de cambio de velocidad diferentes, como se muestra en la Tabla 1. En la Tabla 1, así como en la Tabla 2 posterior, R, O e I en la fila Función indican, respectivamente, las funciones de reacción, de salida y de entrada de los elementos giratorios del aparato de la invención.

Tabla 1

Elemento: Corona Dentada Grande 41 Gran EngranajeRecto 42 Pequeño EngranajeRecto 43 Corona Dentada Pequeña 44 Elemento Portador 45E Relación de Reducción

Configuración 1

Función: R - - O I

Movimiento: Fijo Epicíclico Epicíclico Giratorio Giratorio

Velocidad: 0 ij/K(K+i-j) I K(K+i-j)/ij

Configuración 2

Función: O - - R I

Movimiento: Giratorio Epicíclico Epicíclico Fijo Giratorio

Velocidad: -ij/(K-j)(K+i) 0 I -(K-j)(K+i)/ij

Configuración 3

Función: - R O I

Movimiento: Epicíclico Fijo Giratorio Epicíclico Giratorio

Velocidad: 0 -ij/(K+i)(K-j) I -(K+i)(K-j)/ij

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Elemento: Corona Dentada Grande 41 Gran EngranajeRecto 42 PequeñoEngranajeRecto 43 Corona Dentada Pequeña 44 Elemento Portador 45E Relación de Reducción

Configuración 4

Función: - O R - I

Movimiento: Epicíclico Giratorio Fijo Epicíclico Giratorio

Velocidad: ij/K(K+i-j) 0 I K(K+i-j)/ij

Como es comprensible para los expertos en la técnica, las configuraciones de reducción de velocidad de la Tabla 1 se pueden modificar fácilmente para convertirlas en configuraciones de incremento de velocidad simplemente intercambiando la asignación de funciones I y O de cada una.

La Figura 7 ilustra de forma esquemática una vista en sección transversal de un aparato de cambio de velocidad de la presente invención que tiene una configuración dimensional optimizada para aplicación de cambio de velocidad en términos de peso y tamaño, o de densidad de potencia. En este caso especial, las configuraciones de la Tabla 1 se convierten en las mostradas en la Tabla 2.

Tabla 2

Elemento: Corona Dentada Grande 71 Engranaje Recto Grande 72 Engranaje Recto Pequeño 73 Corona Dentada Pequeña 74 Elemento Portador 75E Relación de Reducción

Configuración 1

Función: R - - O I

Movimiento: Fijo Epicíclico Epicíclico Giratorio Giratorio

Velocidad: 0 i2/K2 I K2/i2

Configuración 2

Función: O - - R I

Movimiento: Giratorio Epicíclico Epicíclico Fijo Giratorio

Velocidad: -i2/(K2-i2) 0 I 1-K2/i2

Configuración 3

Función: - R O - I

Movimiento: Epicíclico Fijo Giratorio Epicíclico Giratorio

Velocidad: O -i2/(K2-i2) I 1-K2/i2

Configuración 4

Función: - O R - I

Movimiento: Epicíclico Giratorio Fijo Epicíclico Giratorio

Velocidad: i2/K2 0 I K2/i2

Las relaciones de reducción de velocidad mostradas en las dos tablas muestran que con engranajes que tienen

10 números de dientes centrados en un valor de K (con valores i y j reducidos a 1), se puede construir un reductor de velocidad con una relación de K2. Esto contrasta con la relación de reducción de K de la transmisión cicloidal convencional.

Obsérvese que, como es comprensible, un engranaje recto engranado dentro de una corona dentada normalmente debe tener un número de dientes suficientemente menor que el de la corona dentada. Por ejemplo, con los

15 engranajes populares de ángulo de presión de 20 grados, es necesaria una diferencia mínima de 8 dientes. Una estrategia típica para evitar interferencia de engranajes para una pequeña diferencia en el número de dientes es emplear variación de perfil para los engranajes. De forma alternativa, con mayor ángulo de presión del engranaje, es posible una menor diferencia en el número de dientes.

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Asimismo, dado que los elementos epicíclicos de una pareja coaxial del aparato de cambio de velocidad de la presente invención son normalmente tan grandes en tamaño con respecto a la otra pareja coaxial, sólo es posible una pareja. Por lo tanto, en implementaciones prácticas de este aparato de cambio de velocidad de la invención es necesario un contrapeso, como se ilustra de forma esquemática como contrapeso 65W en la realización

5 representada en la Figura 6. El contrapeso se utiliza para compensar la masa de la pareja coaxial epicíclica de engranajes situada en el lado opuesto cruzando el eje central del aparato.

Aunque lo anterior es una descripción completa de las realizaciones específicas, se pueden utilizar diferentes modificaciones, construcciones alternativas y equivalentes. Por ejemplo, aunque implementaciones a base de engranajes del aparato de cambio de velocidad de la presente invención se describen como realizaciones preferidas,

10 también son aplicables versiones de tracción así como versiones de transmisión por ondas de deformación. Por lo tanto, la descripción y las ilustraciones anteriores no se deberían tomar como limitativas del alcance de la presente invención.

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Claims

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