IT9040453A1

IT9040453A1 - THE EPICYCLOID ROTISM WITH SINGLE SATELLITE IN ORBITAL MOTION.

Info

Publication number: IT9040453A1
Application number: IT040453A
Authority: IT
Inventors: Roberto Preti
Original assignee: Roberto Preti
Priority date: 1990-11-27
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 1992-05-27
Also published as: IT9040453A0; IT1243545B

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione avente per titolo: DESCRIPTION of the invention entitled:

IL ROTISMO EPICICLOIDALE CON SATELLITE UNICO IN MOTO ORBITALE EPICYCLOIDAL ROTATION WITH SINGLE SATELLITE IN ORBITAL MOTION

RIASSUNTO SUMMARY

Un riduttore ad ingranaggi composto da tre ruote dentate genera un rotismo epicicloidale di nuova concezione. A gear reducer consisting of three toothed wheels generates a newly developed planetary gear.

Un nuovo metodo di calcalo rende intatti possibile il progetto di coppie coniugate interne che abbiano lo stesso interasse pur presentando un diverso rapporto di trasmisione. A new limestone method makes it possible to design internal conjugate couples that have the same center distance while presenting a different transmission ratio.

Il nuovo riduttore è caratterizzato dal moto orbitale di un unico satei lite che si coniuga contemporaneamente a due ruote dentate interne aventi diverso numero di denti e che è mosso da un portatreno costituito da un eccentrica con piccola eccentricità. The new reducer is characterized by the orbital motion of a single satei lite which is simultaneously combined with two internal toothed wheels with different number of teeth and which is moved by a chain carrier consisting of an eccentric with a small eccentricity.

Il nuovo tipo di riduttore orbitale presenta insieme alta capacità di carico ed alto rapporto di riduzione in una architettura elementare con caratteristiche di compattezza, resistenza all'usura e rendimento elevato. DESCRIZIONE DEL TROVATO The new type of orbital gearbox has both high load capacity and high reduction ratio in an elementary architecture with compactness, wear resistance and high efficiency characteristics. DESCRIPTION OF THE FOUND

1.0 - STATO DELL'ARTE. Lo schema di un noto rotismo epicicloidale compound si compone di due corone dentate interne ciascuna delle quali è coniugata, su uno stesso interasse, con un ingranaggio dentato esterno. I due ingranaggi dentati esterni, solidali tra loro, costituiscono il satellite con doppia dentatura mosso dal portatreno. Tenendo -fissa una corona dentata ed attribuendo un moto rotatorio al portare 1.0 - STATE OF THE ART. The scheme of a well-known compound planetary gear consists of two internal toothed crowns each of which is conjugated, on the same wheelbase, with an external toothed gear. The two external toothed gears, integral with each other, constitute the satellite with double toothing moved by the train carrier. By holding a ring gear fixed and attributing a rotational motion to the wear

corona un moto rotatorio ridotto. crowns a reduced rotary motion.

Se si indica con R0 il rapporto tra la velocità angolare della corona più veloce e quella più lenta, con portatreno fermo, rapporto definito "rapporto di base del rotismo reso ordinario", i rapporti di trasmissione U del rotismo epicicloidale, risultano: If R0 indicates the ratio between the angular speed of the fastest and slowest crown gear, with the carrier stationary, a ratio defined as "basic ratio of the ordinary gear", the transmission ratios U of the planetary gear are:

Ui= R0/(R0-1), se si tiene ferma la corona risultata più veloce. Ua= 1/(1-R0>, se si tiene ferma la corona risultata meno veloce. Da tali espressioni si desume che che per realizzare rapporti di riduzione del rotismo tali da essere vantaggiosi Cad es.da 30 a 120) il valore di R0 deve essere compreso tra 1.035 e 1.0084. Ui = R0 / (R0-1), if you hold the crown still, which resulted faster. Ua = 1 / (1-R0>, if the slower crown gear is held stationary. From these expressions it can be deduced that to obtain gear reduction ratios such as to be advantageous Cad e.g. from 30 to 120) the value of R0 must be between 1.035 and 1.0084.

Questa schema, che pur presenta interessanti caratteristiche cinematiche, non ha avuto molto successo poiché ha un rendimento inaccettabile; infatti : This scheme, although it has interesting kinematic characteristics, has not been very successful since it has an unacceptable performance; indeed :

Detti Ei,Ea i rendimenti delle due coppie coniugate, ed E0il loro prodotto, il rendimento totale E del rotismo risulta essere: Called Ei, Ea the efficiencies of the two conjugated couples, and E0 their product, the total efficiency E of the gear train turns out to be:

_ E= (R0-l)/(RQ-E0) , se è -fissa la corona risultata pili veloce. _ E = (R0-l) / (RQ-E0), if the crown is fixed, it is faster.

E= E0 (R0-l)/(RD-E0), se è -fissa la corona risultata meno veloce. Considerando come limiti tali valori si osserva ancora che per resa accettabile il rendimento totale E del rotismo, il prodotto dei menti Ex ed E3⁄4 non può essere inferiore a 0.995. E = E0 (R0-l) / (RD-E0), if the crown resulted slower is fixed. Considering these values as limits, it is also observed that for acceptable yield the total efficiency E of the gear train, the product of the Ex and E3⁄4 minds cannot be less than 0.995.

Si conclude quindi mettendo in evidenza l’impossibilità di realizz are con procedimenti convenzionali, un rotismo epicicloidale che ammetta i valori di RD innanzi considerati, evitando interferenze tra i prc e presentando nel contempo i rendimenti indicati. It therefore concludes by highlighting the impossibility of realizing a planetary gearing with conventional procedures that admits the RD values considered above, avoiding interference between the PRCs and at the same time presenting the indicated efficiencies.

1.1- IL RIDUTTPRE TROVATO. 1.1- THE REDUCER FOUND.

Il rotismo epicicloidale di tipo orbitale che si descrive non ha precedenti né nella letteratura tecnica né nell’attuazione pratica, poiché avvalendosi di nuovi metodi di calcolo realizza uno schema che ammette la coniugazione di due ruote dentate interne aventi diverso numero di denti con un unica ruota dentata esterna avente una -fascia dentata di larghezza pari alla somma di quelle delle ruote cui è coniugato. The orbital type planetary gearing described has no precedents either in the technical literature or in practical implementation, since using new calculation methods it creates a scheme that allows the conjugation of two internal toothed wheels having different number of teeth with a single wheel external toothed having a toothed band having a width equal to the sum of those of the wheels to which it is conjugated.

In particolare con il nuovo metodo di calcola si possono realizzare -nella coniugazione di ciascuna di dette due ruote dentate interne con la ruota dentata esterna - rapporti di trasmissione prossimi all’unità. In particular, with the new calculation method it is possible to achieve - in the conjugation of each of said two internal toothed wheels with the external toothed wheel - transmission ratios close to unity.

La possibilità di coniugare due ruote dentate interne dritte, elicoidali o bielicoidali aventi numero di denti diverso tra loro con una stessa ruota dentata esterna è stata definita nel brevetto italiano n° 1.147. Ili del 19-11-S6; in particolare per la parte che riguarda gli ingranaggi interni, dritti, elicoidali o bielicoidali caratterizzati da angoli di pressione di -funzionamento della coppia coniugata molto elevati e da correzioni dei profili in grado di evitare interferenze tra i denti. The possibility of combining two internal straight, helical or bi-helical toothed wheels having a different number of teeth with the same external toothed wheel has been defined in the Italian patent n ° 1.147. III of 11-19-S6; in particular for the part concerning the internal gears, straight, helical or bi-helical characterized by very high operating pressure angles of the conjugated torque and by corrections of the profiles able to avoid interference between the teeth.

Per realizzare rapporti di trasmissione prossimi all’unità in coppie interne sono ammessi solo interassi molto piccoli e questo consente di sostituire alla forma classica del portatreno, propria dei rotismi epicicloidali, un eccentrica con eccentricità uguale all’interasse. To achieve transmission ratios close to the unit in internal pairs, only very small wheelbases are allowed and this allows the classic shape of the carrier, typical of planetary gears, to be replaced by an eccentric with eccentricity equal to the wheelbase.

La rotazione dell’eccentrico, su cui è calettato folle e libero di ruotare il satellite, porta quest’ultimo a descrivere un moto orbitale intorno all’asse principale del rotismo e contemporaneamente a svilupparsi su quella delle due ruote dentate interne che viene tenuta ancorata alla cassa. Ad ogni giro del 1 ’ eccentrico il The rotation of the eccentric, on which the satellite is keyed idle and free to rotate, leads the latter to describe an orbital motion around the main axis of the gearing and at the same time to develop on that of the two internal gear wheels which is kept anchored to the cashier. At each turn of the eccentric 1 'the

lizzando un numero di giri su se stesso using a number of revolutions on itself

denti della ruota tenuta -fissa ed il suo proprio. Per l’univocità dell’interasse il satellite si sviluppa anche sull’altra ruota dentata interna, destinata a raccogliere il moto in uscita, e poiché questa ha un numero di denti diverso dalla ruota -fissa si possono veri-ficare due alternative: se la ruota mossa ha un numero di denti minore di quella -fissa, essa muaveré in senso opposto a quello in cui muove l’albero dell’eccentrico; nell’ipotesi inversa muoverà nello stesso senso. -fixed holding wheel teeth and its own. Due to the uniqueness of the wheelbase, the satellite also develops on the other internal toothed wheel, destined to collect the outgoing motion, and since this has a number of teeth different from the fixed wheel, two alternatives can be verified: if the a moving wheel has fewer teeth than the fixed one, it will move in the opposite direction to that in which the eccentric shaft moves; in the inverse hypothesis it will move in the same direction.

Quanto sopra descritto è illustrato nella -figura allegata nella quale -a titolo esempli-ficativo, ma non limitativo - è rappresentata la sezione assiale del di-f-ferenziale orbitale e sulla quale sono riportati i simboli utilizzati nella descrizione che segue: 1 satellite dentato esterno; What described above is illustrated in the attached figure in which - by way of example, but not limited to - the axial section of the orbital differential is represented and on which the symbols used in the following description are shown: 1 toothed satellite external;

2 ruota dentata interna solidale alla cassa; 3 ruota dentata interna che viene mossa; 4 eccentrico; 5 albero motore; 6 cassa. 2 internal toothed wheel integral with the case; 3 internal gear wheel that is moved; 4 eccentric; 5 crankshaft; 6 crate.

Si considerino nella -figura allegata le due corone dentate interne 3 e 2 ed il satellite dentato esterno 1; siano Z3,Z2 e Zi rispettivamente il numero dei loro denti. Ponendo Z3-Z2=l dente e Zx- Z2-I denti, i rapporti Ui ed U2 innanzi citati vengono espressi da: Consider in the attached figure the two internal toothed crowns 3 and 2 and the external toothed satellite 1; let Z3, Z2 and Zi be the number of their teeth respectively. Setting Z3-Z2 = l tooth and Zx- Z2-I teeth, the ratios Ui and U2 mentioned above are expressed by:

Ui= -Z2, se si tiene -ferma la corona risultata più veloce. Ui = -Z2, if the faster crown is held steady.

U2= Z3, se si tiene -ferma la corona risultata meno veloce. U2 = Z3, if the slower crown is held steady.

Da tali relazioni si deduce immediatamente che si possano realizzare riduttori orbitali del tipo descritto che abbiano rapporti di riduzione totale molto elevati, e nei quali i rendimenti totali E assumono la forma: From these relations it can be immediately deduced that orbital reducers of the type described can be realized which have very high total reduction ratios, and in which the total efficiencies E take the form:

E= l/Cl+Zad-Ec)3, se é fissa la corona risultata più veloce. E = l / Cl + Zad-Ec) 3, if the crown is fixed, it is faster.

E= ED/C1+Z2(1-EO)3, se è fissa la corona risultata meno veloce. E = ED / C1 + Z2 (1-EO) 3, if the crown resulted slower than it is fixed.

Notoriamente il rendimento della coppia interna presenta valori crescenti con il tendere ad 1 del rapporto di trasmissione. Per rapporti di trasmissione in-feriori a 1.035 i rendimenti sopra citati EI,E3 raggiungono valori magggiori di .978, ed il loro prodotto EQ risulta quindi maggiore d .995: In questo campo si colloca riduttore orbitale trovato. It is known that the efficiency of the internal torque shows increasing values with the tendency to 1 of the transmission ratio. For transmission ratios lower than 1.035, the aforementioned efficiencies EI, E3 reach values greater than .978, and their product EQ is therefore greater than d .995: The orbital reducer found is located in this field.

Il rotismo descritto, oltre che per il rendimento, si pone tra gli epicicloidali di maggiore interesse sia per l’alta capacità di carico in un insieme compatto, sia per gli elevati rapporti di riduzione, sia per la semplicità costruttiva e sopra tutto per la sua versatilità: intatti può essere impiegato in macchine che richiedano riduttori a cassa rotante, come in macchine destinate a lavori che comportino -frequenti inversioni del senso di rotazione; può essere eseguita in versione ad albero cavo, come può essere -flangiato direttamente al motore. In addition to its efficiency, the described gearing is one of the most interesting epicyclicals due to its high load capacity in a compact assembly, its high reduction ratios, its simplicity of construction and above all its versatility: intact it can be used in machines that require rotary box reducers, as in machines intended for jobs that involve -frequent inversions of the direction of rotation; it can be performed in the hollow shaft version, as it can be directly flanged to the motor.

Per la relizzazione del riduttore sono validi i sistemi tradizionali di generazione delle dentature e di produzione delle altre parti, mentre il piccolo valore del 17 eccentricità, (pari circa al modulo assegnato, espresso in mm) , consente di equilibrare dinamicamente il sistema con l'asportazione di materiale direttamente dal nucleo dell 'eccentrico. For the realization of the gearbox, the traditional systems of generation of the gears and production of the other parts are valid, while the small value of 17 eccentricity, (approximately equal to the assigned module, expressed in mm), allows to dynamically balance the system with the removal of material directly from the eccentric core.

Claims

2. - CLAIMS 1. Planetary gear with parallel axes with positive base ratio R0 made with two internal toothed gears, both conjugated with a single external toothed satellite which is set in orbital motion by an eccentric function as a carrier. 2. Planetary gear according to claim 1 in which the difference between the number of teeth of the two internal sprockets is one tooth and the difference between the number of teeth of the internal sprocket with the least number of teeth and the number of teeth of the satellite is still one tooth. 3. Planetary gear according to claim 2 in which the toothed belt of the satellite has a width equal to the sum of the toothed bands of the internal toothed crowns, or slightly greater, in order to have the maximum extension in the coupling of the three members. 4. Planetary gear according to claim 3 in which the teeth can be made in the versions with straight, helical or bi-helical teeth. ' 5. Planetary gear according to claim 4 in which the eccentric that attracts the orbital motion to the satellite is an integral part of the drive shaft. - Planetary gear according to claim 5 which, due to the exclusive geometry of the gears, is articulated on conjugate pairs which have in a compact whole: high load capacity, high total transmission ratios; high yields. 7. Planetary gear according to claim 6 which, due to its versatility, can be contained in cases suitable for being applied to machines requiring rotary case gearboxes, as well as to machines intended for work involving frequent reversals of the direction of rotation; as well as it can be performed in the hollow shaft version or be flanged directly to the motor. 8.Rotism according to claims 1 to 7 and substantially as described and illustrated also with reference to the allied drawing.