PL217263B1 - Przekładnia mechaniczna o zmiennym przełożeniu - Google Patents

Abstract

Mechanizm sumujący będący przekładnią mechaniczną do zmiany parametrów ruchu obrotowego, składający się z dwóch wałów i trzech kół podzielonych na trzy sekcje, charakteryzuje się tym, że wał (I) osadzony jest w łożysku (5), łożysko (5) osadzone jest korzystnie poza osią obrotu koła (2) w kole (2), koło (4) osadzone jest na wale (I) i sprzęga się z kołem (3), ponadto koło (3) jest korzystnie współosiowe z kołem (2) oraz koło (3) jest korzystnie współosiowe z wałem (II), ponadto część wału (I) przechodząca przez łożysko (1) jest korzystnie współosiowa z kołem (2).

Description

Przedmiotem wynalazku jest przekładnia mechaniczna o zmiennym przełożeniu, znajdująca zastosowanie w układach napędowych maszyn przy zwiększaniu lub redukcji prędkości obrotowej lub momentu obrotowego.

Znane są przekładnie obiegowe popularnie zwane przekładniami planetarnymi, które cechują się zwykle większą liczbą stopni swobody, a w szczególności, które umożliwiają sumowanie momentów obrotowych i mocy pochodzących z kilku napędów, pełniące funkcje przekładni sumujących albo te, które umożliwiają rozdział momentów obrotowych i mocy na kilka odbiorników, pełniące funkcje przekładni różnicowych. Przekładnie te są zwykle stosowane jako elementy skrzyni biegów oraz mechanizmów dyferencyjnych. Zadaniem tych przekładni typowo jest zamiana prędkości i momentu obrotowego dostarczonego na wejściu przekładni oraz sumowanie momentów sił. Pojęcie mechanicznego sumowania odnosi się obecnie typowo do sumowania momentów sił.

Z opisu patentowego PL 151 534 znana jest bezstopniowa cierna przekładnia planetarna przeznaczona do różnego rodzaju maszyn roboczych, wyposażona w wał centralny z talerzem stałym i talerzem przesuwnym dociskanym sprężyną, pierścienie stały i przesuwny związane z korpusem oraz wyposażona w satelity stożkowe.

Z opisu patentowego US 5358458 znana jest przekładnia planetarna obejmująca wiele wzajemnie połączonych, współosiowych, trójelementowych, planetarnych zespołów przekładniowych, z których każdy ma centralne koło zębate, jarzmo przekładni planetarnej oraz wewnętrzne koło zębate.

Z opisu patentowego PL 163 929 znana jest przekładnia planetarna o zazębieniu zewnętrznym zawierająca koła centralne, z których jedno jest stałe a drugie napędzane oraz satelity, z których każdy składa się z dwóch kół o równej ilości zębów osadzonych na wałku ułożyskowanym w jarzmie, przy czym jarzmo związane jest z silnikiem napędowym.

Z opisu patentowego PL 207 399 znana jest przekładnia planetarna zawierająca koło centralne i koronowe zamontowane na tej samej osi obrotu i liczne małe koła zębate rozmieszczone w kierunku obwodowym pomiędzy kołem centralnym i kołem koronowym, przy czym małe koła zębate są obrotowo zamocowane do zamontowanego nieobrotowego jarzma, a także zawierająca koło przeciwsobne, które jest umieszczone mimośrodowo względem koła centralnego i koła koronowego do przenoszenia momentu pomiędzy jednym z koła centralnego, koła koronowego oraz jarzma na zębate koło przeciwsobne.

Opisane rozwiązania oraz dotychczas znane rodzaje mechanizmów nie umożliwiają dodawania do siebie prędkości obrotowych.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji przekładni mechanicznej o zmiennym przełożeniu, zdolnej do sumowania prędkości obrotowych oraz do realizacji funkcji układu różnicowego, dyferencyjnego, powielacza obrotów albo reduktora obrotów. Ponadto celem wynalazku jest opracowanie mechanizmu umożliwiającego łączenie ze sobą różnych rodzajów silników, zespołów napędowych w tym hybrydowych, a w szczególności umożliwiającego łączenie ze sobą wewnętrznych pojedynczych sekcji silnika.

Zgodnie z wynalazkiem, przekładnia mechaniczna o zmiennym przełożeniu, zawiera dwa wały oraz trzy koła podzielone na trzy sekcje. Rozwiązanie charakteryzuje się tym, że pierwszy wał osadzony jest w pierwszym łożysku, a pierwsze łożysko osadzone jest w pierwszym kole, poza jego osią obrotu, zaś drugie koło osadzone jest na pierwszym wale i sprzęga się z trzecim kołem, przy czym trzecie koło jest korzystnie współosiowe z pierwszym kołem, a ponadto trzecie koło jest współosiowe z drugim wałem i część pierwszego wału przechodząca przez drugie łożysko jest korzystnie współosiowa z pierwszym kołem.

Korzystnie, pierwsze łożysko łączy pierwszy wał z pierwszym kołem.

Korzystnie, pierwsze koło jest zarazem połączeniem ruchomym dla drugiego koła osadzonego na pierwszym wale przechodzącym przez pierwsze koło poza osią obrotu tego pierwszego koła.

Korzystnie, pierwsze koło jest ułożyskowane współosiowo z drugim wałem.

Korzystnie, pierwszy wał przechodzi przez wszystkie sekcje mechanizmu w części współosiowo, a w części nie współosiowo z osią geometryczną mechanizmu, którą wyznacza oś obrotu drugiego wału, a ponadto pierwszy wał łączy ze sobą wszystkie sekcje mechanizmu.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony schematycznie na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekładnię mechaniczną o zmiennym przełożeniu, fig. 2 przekładnię mechaniczną o zmiennym przełożeniu, z pierwszym wałem zawierającym dodatkowy przegub i z doPL 217 263 B1 datkowym jarzmem podtrzymującym, a fig. 3 - przekładnię mechaniczną o zmiennym przełożeniu, taką jak na fig. 1, z trzecim kołem zębatym o uzębieniu wewnętrznym.

Konstrukcja przekładni mechanicznej o zmiennym przełożeniu A, B i C w przykładach wykonania pokazanych odpowiednio na rysunku fig. 1, fig. 2 oraz fig. 3, stanowi połączenie kilku elementów znanych przekładni stanowiących sekcje tego mechanizmu przy pomocy elementów łączących odpowiednio rozmieszczonych, które są istotą wynalazku.

Przedmiot wynalazku przedstawiony na rysunku fig. 1, fig. 2 oraz fig. 3 stanowi konstrukcję przekładni trzysekcyjnej a w szczególności przekładni obiegowej trzysekcyjnej. Sekcję pierwszą na rysunku fig. 1, fig. 2 oraz fig. 3 stanowi odcinek pierwszego wału I w postaci przegubowej, który jest podparty w łożysku 1 i na długości tego odcinka pierwszego wału I jest współosiowy z tym łożyskiem. Należy zauważyć, iż na rysunku fig. 1, fig. 2 oraz fig. 3 pierwszy wał I jest współosiowy z łożyskiem 1, a ponadto ta część pierwszego wału I, która jest podparta w łożysku 1 jest współosiowa z pierwszym kołem zębatym 2 należącym do sekcji drugiej. Łożysko 1 jest osadzone w konstrukcji podtrzymującej mechanizm. Sekcję drugą stanowi na rysunku fig. 1, fig. 2 oraz fig. 3 pierwsze koło zębate 2, które jest ułożyskowane na drugim wale II. Sekcję trzecią stanowi na rysunku fig. 1, fig. 2 oraz fig. 3 trzecie koło zębate 3, drugie koło zębate 4 oraz drugi wał II. W przykładach wykonania przedstawionych na fig. 1 oraz fig. 2 trzecie koło zębate 3 jest kołem słonecznym, a drugie koło zębate 4 kołem satelitarnym, zaś na fig. 3 trzecie koło zębate 3 jest kołem koronowym, a drugie koło zębate 4 kołem satelitarnym. Trzecie koło zębate 3 oraz drugi wał II sekcji trzeciej na fig. 1, fig. 2 oraz fig. 3 są współosiowe z pierwszym kołem zębatym 2 sekcji drugiej. Drugi wał II jest korzystnie ułożyskowany w konstrukcji podtrzymującej mechanizm. Na fig. 2 i fig. 3 pokazano dodatkowe jarzmo 6 będące elementem sekcji trzeciej, którego zadaniem jest dodatkowe podtrzymanie pierwszego wału I wraz z osadzonym na nim drugim kołem zębatym 4.

Na fig. 1, fig. 2 oraz fig. 3, pokazane jest umieszczenie pierwszego łożyska 5 w sekcji drugiej, w pierwszym kole zębatym 2, poza osią obrotu tego koła. Zadaniem pierwszego łożyska 5 jest przeniesienie na sekcji drugiej sił i obrotów pochodzących z sekcji pierwszej na sekcję trzecią poprzez pierwszy wał I oraz przekazanie na ten wał dodatkowej prędkości obrotowej względem osi obrotu trzeciego koła zębatego 3 w sekcji trzeciej pochodzącej z sił i prędkości obrotowych przekazywanych z pierwszego koła zębatego 2 sekcji drugiej.

Szczególnie korzystnym jest nadanie pierwszemu wałowi I momentu obrotowego oraz prędkości obrotowej wokół własnej osi obrotu w sekcji pierwszej oraz przejęcie na pierwszym kole zębatym 2 sekcji drugiej sił oraz obrotów z tego koła i przekazanie ich na pierwszy wał I nadając pierwszemu wałowi I dodatkowy moment obrotowy, a w szczególności dodatkową prędkość obrotową wokół osi obrotu trzeciego koła zębatego 3 sekcji trzeciej będącą zarazem dodatkową prędkością kątową pierwszego wału I.

Pierwszy wał I łączy ze sobą wszystkie trzy sekcje, przy czym korzystne jest przekazywanie momentów sił oraz prędkości obrotowych oraz momentów sił i prędkości kątowych pierwszego wału I na drugie koło 4 sekcji trzeciej. Przekazywanie sił oraz prędkości obrotowych i kątowych z pierwszego wału I może również następować poprzez drugie koło zębate 4 na trzecie koło zębate 3 i drugi wał II.

Według wynalazku przekazywanie sił oraz prędkości obrotowych z trzeciego koła zębatego 3 i drugiego wału II sekcji trzeciej oraz rozdzielanie ich następuje poprzez nadawanie prędkości obrotowej i kątowej na pierwszy wał I poprzez drugie koło zębate 4 sekcji trzeciej.

Zgodnie z przykładem wykonania przedstawionym na rysunku, fig. 1 do fig. 3, pierwsze koło zębate 2 jest zarazem połączeniem ruchomym dla drugiego koła zębatego 4 należącego do sekcji trzeciej. Ponadto, pierwsze koło zębate 2 oraz trzecie koło zębate 3 są współosiowe, a w szczególności pierwsze koło zębate 2 jest korzystnie ułożyskowane współosiowo z drugim wałem II, a trzecie koło zębate 3 jest osadzone na drugim wale II.

W przedstawionych przykładach wykonania, pierwszy wał I ma postać wału przegubowego I przechodzi przez wszystkie sekcje mechanizmu, w części współosiowo a w części nie współosiowo z osią geometryczną mechanizmu, którą wyznacza oś obrotu drugiego wału II, przy czym pierwszy wał I łączy ze sobą wszystkie sekcje mechanizmu.

Konstrukcja przekładni mechanicznej o zmiennym przełożeniu, przedstawionej w przykładach wykonania A, B i C zilustrowanych odpowiednio na fig. 1, fig. 2 oraz fig. 3, umożliwia realizację sumowania mechanicznego prędkości obrotowych podawanych na różne sekcje mechanizmu poprzez nakładanie się w mechanizmie prędkości obrotowych i kątowych. Sekcja pierwsza służy do nadawania na pierwszy wał I lub do odbioru prędkości obrotowej i momentów sił z pierwszego wału I, sekcja dru4

PL 217 263 B1 ga służy do nadawania lub odbioru prędkości obrotowej i momentów sił z pierwszego koła zębatego 2 oraz przekazywania lub odbioru tej prędkości i momentów sił na przechodzący przez to pierwsze koło zębate 2 pierwszy wał I w formie dodatkowej prędkości kątowej. Pierwszy przegubowy wał I oprócz tego, że obraca się wokół własnej osi obrotu, obraca się również wokół osi obrotu trzeciego koła zębatego 3. Sekcja trzecia służy do odbioru lub nadawania momentów sił, prędkości obrotowej i dodatkowej prędkości kątowej z lub na pierwszy wał I poprzez trzecie koło zębate 3 sprzężone z drugim kołem zębatym 4 osadzonym na pierwszym wale I. Poprzez to jest możliwe dodawanie, odejmowanie prędkości obrotowych lub rozdzielanie prędkości obrotowych. W przypadku, kiedy sekcja pierwsza będzie zablokowana wtedy nadając ruch obrotowy na sekcję drugą, na sekcji trzeciej otrzymuje się powielenie prędkości obrotowej, a kiedy zostanie podany ruch obrotowy na sekcję trzecią, wtedy na sekcji drugiej uzyskuje się redukcję prędkości obrotowej. Zatem istotną cechą wynalazku jest to, że wejście i wyjście układu w zależności od żądanej funkcji jest zamienne.

Chociaż wynalazek został opisany dotychczas w odniesieniu do rysunku, należy zauważyć, że wynalazek nie jest w jakikolwiek sposób i jakimkolwiek środkiem ograniczony wyłącznie do przykładu wykonania pokazanego na przedstawionych figurach rysunku. Wynalazek obejmuje również dowolne postacie wykonania odbiegające od przykładu wykonania przedstawionego na figurach w ramach zakresu zdefiniowanego przez zastrzeżenia patentowe. Przykładowo, na rysunku zaprezentowano koła zębate, lecz mogą to być koła cierne, pasowe, a w szczególności walcowe, stożkowe, krzywoliniowe, elastyczne oraz inne koła okrągłe i nieokrągłe lub np. koła z zazębieniami magnetycznymi gdzie rolę zębów odgrywają osadzone magnesy. Przykładowo, na rysunku zaprezentowano wał przegubowy, lecz może to być wał elastyczny, wał skrętno-gięty lub wał giętki albo inny wał składany np. wał składający się z wałów prostych o osiach niewspółosiowych łączonych ze sobą za pomocą przegubów. Przykładowo również pierwsze koło zębate 2 może być ułożyskowane zewnętrznie i nie opierać się na wale II, natomiast łożyska, a w szczególności drugie i pierwsze łożysko 1 i 5, mogą stanowić dowolne dotychczas znane elementy służące do podtrzymywania w sposób umożliwiający względny ruch obrotowy.

Claims (5)

1. Przekładnia mechaniczna o zmiennym przełożeniu, zawierająca dwa wały oraz trzy koła podzielone na trzy sekcje, znamienna tym, że pierwszy wał (I) osadzony jest w pierwszym łożysku (5), a pierwsze łożysko (5) osadzone jest w pierwszym kole (2), poza jego osią obrotu, zaś drugie koło (4) osadzone jest na pierwszym wale (I) i sprzęga się z trzecim kołem (3), przy czym trzecie koło (3) jest korzystnie współosiowe z pierwszym kołem (2), a ponadto trzecie koło (3) jest współosiowe z drugim wałem (II) i część pierwszego wału (I) przechodząca przez drugie łożysko (1) jest korzystnie współosiowa z pierwszym kołem (2).

2. Przekładnia według zastrzeżenia 1, znamienna tym, że pierwsze łożysko (5) łączy pierwszy wał (I) z pierwszym kołem (2).

3. Przekładnia według zastrzeżenia 1 albo 2, znamienna tym, że pierwsze koło (2) jest zarazem połączeniem ruchomym dla drugiego koła (4) osadzonego na pierwszym wale (I) przechodzącym przez pierwsze koło (2) poza osią obrotu tego pierwszego koła (2).

4. Przekładnia według zastrzeżenia 1 albo 3, znamienna tym, że pierwsze koło (2) jest ułożyskowane współosiowo z drugim wałem (II).

5. Przekładnia według zastrzeżenia 1 albo 4, znamienna tym, że pierwszy wał (I) przechodzi przez wszystkie sekcje mechanizmu w części współosiowo a w części nie współosiowo z osią geometryczną mechanizmu, którą wyznacza oś obrotu drugiego wału (II), a ponadto pierwszy wał (I) łączy ze sobą wszystkie sekcje mechanizmu.