PL231048B1 - Przekładnia łańcuchowa - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest przekładnia łańcuchowa do przenoszenia momentu obrotowego, zwłaszcza w napędach pojazdów mechanicznych oraz elektrowniach wodnych i wiatrowych. Przekładnia łańcuchowa, zbudowana z koła o uzębieniu wewnętrznym i umieszczonego w jego obrębie oraz sprzężonego z nim koła wewnętrznego o uzębieniu zewnętrznym, charakteryzuje się tym, że wewnątrz napędzanego koła (1) o uzębieniu wewnętrznym jest umieszczone napędzające koło (3) i napinające koło (5), opasane napędowym łańcuchem (6) z utworzonymi po jego zewnętrznej stronie zębami (9), które zazębiają się z napędzanym kołem (1) w miejscu, gdzie są one dociskane do jego uzębienia (2) napinającym kołem (5).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przekładnia łańcuchowa do przenoszenia momentu obrotowego, zwłaszcza w napędach pojazdów mechanicznych oraz elektrowniach wodnych i wiatrowych.

Powszechnie znane są przekładnie planetarne z układem kół zębatych, z których największe, pierścieniowe koło ma uzębienie wewnętrzne, zaś w obrębie tego koła jest usytuowane centralnie koło słoneczne o uzębieniu zewnętrznym. Wokół koła słonecznego, we wnętrzu koła pierścieniowego obracają się koła obiegowe, zwane również kołami satelitarnymi, które są ułożyskowane na obwodzie obrotowego jarzma. Koła obiegowe są zazębione jednocześnie z kołem słonecznym i kołem pierścieniowym. W wyniku unieruchamiania koła słonecznego, koła pierścieniowego lub jarzma uzyskuje się zmiany przełożenia tej przekładni.

Zarówno z literatury fachowej, jak i z opisów wynalazków znane są także różne rozwiązania przekładni łańcuchowych. Na przykład w książce M. Dudziak „Przekładnie cięgnowe (WN PWN, Warszawa 1997, str. 246-253) przedstawiona jest przekładnia łańcuchowa, utworzona z co najmniej dwóch uzębionych kół częściowo opasanych łańcuchem, który składa się z szeregu przegubowo połączonych ogniw. Dla prawidłowego układania się łańcucha na kołach potrzebny jest jego niewielki zwis, regulowany okresowo lub ciągle przez zastosowanie rolki napinającej. W znanych przekładniach łańcuchowych stosowane są powszechnie drabinkowe łańcuchy rolkowe, składające się z ułożonych na przemian ogniw wewnętrznych oraz zewnętrznych, które są zbudowane z zewnętrznych i wewnętrznych płytek oraz łączących je sworzni, a ponadto z tulejek i rolek. Przy zastosowaniu odpowiednio wydłużonych sworzni i naprzemiennym nałożeniu na nie płytek zewnętrznych i wewnętrznych można zbudować wielokrotny łańcuch drabinkowy. Innym znanym rodzajem łańcucha jest sworzniowy łańcuch zębaty, złożony z odpowiednio ukształtowanych płytek, z których każda ma na jednym z dłuższych obrzeży dwa występy w postaci zębów, odpowiadających zarysami zębom kół zębatych tworzących z łańcuchem przekładnię łańcuchową, zaś drugie z dłuższych obrzeży płytki jest gładkie. Płytki łańcucha mają po dwa otwory, w których osadzone są sworznie łączące jego sąsiednie ogniwa. Z opisu patentowego GB 230839 znana jest łańcuchowa kołowa przekładnia zębata, w której każde ogniwo łańcucha ma z jednej strony dwa zęby, a z drugiej strony ma gładką powierzchnię. Końcówki każdego z ogniw łańcucha są ukształtowane tak samo, jak boczne części zębów współpracujących z nimi kół zębatych.

Ponadto z opisu patentowego US 6440022 znany jest obustronnie uzębiony łańcuch zębaty, który ma w kierunkach podłużnym i poprzecznym na przemian ułożone pierwsze i drugie ogniwa. Każde pierwsze ogniwo łańcucha składa się z nieparzystej liczby poprzecznie ukierunkowanych łączników ogniw, a każde drugie ogniwo łańcucha składa się z parzystej liczby poprzecznie ukierunkowanych łączników oraz sworzni, z których każdy przystosowany jest do łączenia dwóch przeciwległych ogniw łańcucha. Łączniki pierwszego oraz drugiego ogniwa łańcucha mają jednakowy boczny profil tak, że po jednej stronie usytuowane są dwa zęby, zaś druga strona ma gładka powierzchnię. Na każdym pierwszym i drugim ogniwie zęby skrajnych łączników są zwrócone na zewnątrz łańcucha, a zęby wewnętrznych łączników są zwrócone w przeciwną stronę.

Ze zgłoszenia patentowego US 2003/0017896 znane jest koło zębate z przenoszącym napęd łańcuchem, utworzonym z ogniw. Koło to ma zęby wystające promieniowo i rozstawione na odległość odpowiadającą długości ogniw łańcucha. Łańcuch ma dwa szeregi sworzniowo połączonych, naprzemiennie ułożonych ogniw napędowych i prowadzących. Oba szeregi ogniw przeplecione są wzdłuż łańcucha tak, że rzędy ogniw drugiego szeregu są umieszczone pomiędzy ogniwami przylegających rzędów pierwszego szeregu, natomiast rzędy ogniw pierwszego szeregu są umieszczone pomiędzy ogniwami przylegających rzędów drugiego szeregu.

Z opisu patentowego WO95/04889 znany jest samonapinający się łańcuch napędowy, w którym długość przemieszczanego łańcucha oraz jego naprężenie są stałe pomimo zmieniającej się odległości pomiędzy kołami napędzającym i napędzanym. Naprężenie to osiąga się przez odpowiednie przestawianie mimośrodowego wolnego koła. Koło to spełnia rolę osi wahań dwóch widlasto rozchylonych ramion, które podtrzymują napęd łańcuchowy i umożliwiają ustalanie wyznaczonego rozstawu kół napędzającego i napędzanego, osadzonych na końcach tych ramion. Co najmniej część wolnego koła jest opasana łańcuchem zarówno od strony koła napędzającego, jak i koła napędzanego.

Z opisu patentowego BG 64997B1 znana jest przekładnia łańcuchowa, utworzona z koła napędzanego o uzębieniu wewnętrznym oraz koła napędzającego i koła napinającego uzębieniu zewnętrznym, które są umieszczone we wnętrzu koła napędzanego i opasane rolkowym łańcuchem napędowym.

PL 231 048 B1

Rolki łańcucha zazębiają się z kołem napędzanym w miejscu, w którym są one dociskane do jego wewnętrznego uzębienia przez koło napinające.

Podobna przekładnia znana jest z opisu patentowego DE-AS 1004008. Napędowe cięgno tej przekładni ma postać elastycznego pasa z jednolitymi zębami wewnętrznymi i zewnętrznymi, którym są opasane koło napędzające oraz koło napinające o uzębieniu zewnętrznym. Zewnętrzne zęby pasa są dociskane kołem napinającym do kota napędzanego oraz zazębiane z jego wewnętrznym uzębieniem.

Natomiast z opisu patentowego PL 209 441 znana jest przekładnia łańcuchowa z dwoma kołami zębatymi, łańcuchem zębatym oraz kołem napinającym, w której środek napędzanego koła zębatego leży na zewnątrz okręgu wpisanego w część współpracującego z tym kołem łańcucha. Łańcuch jest utworzony z ułożonych na przemian ogniw zewnętrznych i wewnętrznych. Każde ogniwo zawiera parę równoległych płytek o kształcie zbliżonym do trójkąta. Płytki te są połączone sworzniami, przy czym oś geometryczna jednego ze sworzni leży poza płaszczyzną wyznaczoną przez osie pozostałych sworzni ogniwa. Odległość między sworzniami łańcucha po stronie jego współpracy z kołem napędzającym odpowiada odległości między zębami tego koła i jest mniejsza od odległości między sworzniami łańcucha po stronie jego współpracy z kołem napędzanym w strefie zazębienia łańcucha z tym kołem. Odległość między sworzniami łańcucha jest jednakowa na całym jego obwodzie i odpowiada odległości między zębami koła napędzającego. Ponadto odległość między sworzniami łańcucha jest zmienna i w strefie ich zazębienia z kołem napędzanym odpowiada średnicy tego koła. Przekładnia łańcuchowa znana z opisu patentowego PL 209 441 umożliwia uzyskiwanie jednakowej prędkości obrotowej kół zębatych napędzającego i napędzanego różnych średnicach przy przenoszeniu napędu za pomocą jednego łańcucha.

Przekładnia łańcuchowa, zbudowana z koła napędzanego o uzębieniu wewnętrznym a także z koła napędzającego i koła napinającego o uzębieniu zewnętrznym, które są umieszczone wewnątrz koła napędzanego i opasane cięgnem napędowym z utworzonymi po jego zewnętrznej stronie zębami, które zazębiają się z kołem napędzanym w miejscu, gdzie są one dociskane do jego uzębienia przez koło napinające, zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że jej cięgno napędowe ma postać łańcucha zbudowanego z ułożonych na przemian ogniw zewnętrznych i ogniw wewnętrznych. Pojedyncze ogniwo łańcucha składa się z pary wzajemnie równoległych i połączonych z sobą sworzniami płytek, z których każda ma wystający na zewnątrz łańcucha ząb. W każdym z ogniw geometryczna oś sworznia, który jest usytuowany po stronie współpracy łańcucha z kołem napędzanym, znajduje się poza płaszczyzną wyznaczoną przez osie pozostałych sworzni ogniwa. Aby umożliwić zazębienie łańcucha z kołem napędzanym, odległość między sworzniami ogniw łańcucha po stronie jego współpracy z kołem napędzającym odpowiada odległości między zębami tego koła i jest mniejsza od odległości między sworzniami ogniw łańcucha po stronie jego współpracy z kołem napędzanym w miejscu zazębiania łańcucha z tym kołem. Ponadto odległość między sworzniami ogniw łańcucha jest jednakowa na całym jego obwodzie i odpowiada odległości między zębami koła napędzającego, a w miejscu zazębiania łańcucha z kołem napędzanym odległość między sworzniami ogniw łańcucha po stronie jego współpracy z kołem napędzanym jest zmienna i odpowiada średnicy tego koła.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku sprawność przekładni łańcuchowej jest znacznie większa od sprawności znanych przekładni, w związku z czym osiąga się zwiększone zyski lub oszczędności w trakcie jej eksploatacji.

Przedmiot wynalazku jest ukazany w przykładzie realizacji na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia w uproszczeniu poprzeczny przekrój przekładni łańcuchowej, Fig. 2 - perspektywiczny widok pojedynczego ogniwa łańcucha napędowego, a Fig. 3 - boczny widok fragmentu łańcucha.

Przekładnia łańcuchowa według wynalazku jest wyposażona w pierścieniowe, napędzane koło zębate 1 o wewnętrznym uzębieniu 2, związane z nie uwidocznioną na rysunku osią bierną. Wewnątrz napędzanego koła 1 jest umieszczone napędzające koło zębate 3 z zębami zewnętrznymi 4 oraz walcowe koło napinającego 5. Oba koła 3, 5 mają równoległe osie i są opasane cięgnem napędowym w postaci łańcucha 6. Koło napędzające 3 jest związane z nieuwidocznioną osią czynną. Każde z ogniw 7, 8 łańcucha 6 ma parę wystających na zewnątrz, bliźniaczych zębów 9, które zazębiają się z kołem napędzanym 1 w miejscu 10, gdzie są one dociskane do jego uzębienia 2 kołem napinającym 5. Jak pokazano na rysunku Fig. 2 i 3, łańcuch 6 jest zbudowany z ułożonych na przemian ogniw zewnętrznych 7 oraz ogniw wewnętrznych 8, przy czym każde ogniwo 7, 8 jest utworzone z dwóch płytek 11, które są wzajemnie równoległe i połączone z sobą poprzecznymi sworzniami 12 i 13. Obrzeże każdej płytki 11 ma w swej środkowej części zarys zęba 9.

PL 231 048 B1

W każdym z ogniw 7, 8 geometryczna oś sworznia 13, usytuowanego po stronie współpracy łańcucha 6 z napędzanym kołem 1, znajduje się poza płaszczyzną wyznaczoną przez osie dwóch pozostałych sworzni 12 ogniwa. W stanie zazębienia łańcucha 6 z kołem napędzanym 1 odległość między sworzniami 12 ogniw 7, 8 łańcucha 6 po stronie jego współpracy z kołem napędzającym 3 odpowiada odległości między zębami 4 tego koła i jest mniejsza, niż odległość między sworzniami 13 ogniw 7, 8 łańcucha 6 po stronie jego współpracy z kołem napędzanym 1 w miejscu zazębiania 10 łańcucha 6 z tym kołem. Odległość między sworzniami 12 ogniw 7, 8 łańcucha 6 jest jednakowa na całym jego obwodzie i odpowiada odległości między zębami 4 koła napędzającego 3. Poszczególne zęby 9 łańcucha 6 mają więc tę samą podziałkę, co jego ogniwa 7, 8 oraz zęby 4 koła napędzającego 3. W miejscu zazębiania 10 łańcucha 6 z kołem napędzanym 1 odległość między sworzniami 13 ogniw 7, 8 po stronie jego współpracy z kołem napędzanym 1 jest zmienna oraz odpowiada średnicy tego koła. Krzywizna koła napinającego 5 powoduje, że w miejscu zazębiania 10 łańcuch 6 zagina się, a jego sąsiednie zęby 9 płynnie rozchylają się, zwiększając swoją podziałkę oraz dopasowując ją do podziałki koła napędzanego 1.

W związku z powiększaniem podziałki zębów 9 łańcucha 6 wewnętrzne uzębienie 2 pierścieniowego koła napędzanego 1 może zawierać mniejszą ilość zębów, dopasowaną do tej zwiększonej podziałki. W rezultacie koło napędzane 1 przyspiesza swój obrót wokół osi w stosunku do koła napędzającego 3, wskutek czego osiąga się zwiększoną sprawność przekładni przez zmniejszenie strat na obrotach. Dzięki zmiennej podziałce zębów 9 łańcucha 6 pierścieniowe koło napędzane 1 przekładni według wynalazku ma w każdym przypadku mniejszą ilość zębów, niż pierścieniowe koła tradycyjnych przekładni planetarnych przy zachowaniu tych samych proporcji między kołem napędzającym i napędzanym. W związku z tym, zależnie od zwiększania lub zmniejszania promienia koła napędzanego 1, odpowiednio zwiększa się lub zmniejsza moment obrotowy z zachowaniem oszczędności na obrotach. Zmieniając proporcje między promieniami koła napędzanego 1 i wewnętrznego koła napędzającego 3 można doprowadzić do tego, że oba koła 1,3 będą miały jednakową ilość zębów, co spowoduje wyrównanie prędkości obrotowych między tymi kołami. W celu wzmocnienia konstrukcji łańcucha 6 jego ogniwa 7, 8 mogą być tworzone z większej liczby płytek 11. Dla osiągnięcia tego celu ogniwa 7, 8 mogą być też odpowiednio ukształtowanymi odlewami lub wykrawane z litej stali o odpowiedniej grubości. W zależności od potrzeb zęby 9 łańcucha 6 mogą mieć dowolny kształt, na przykład zarys ewolwentowy, skośny lub trójkątny.

Wykaz oznaczeń

1. koło napędzane

2. uzębienie wewnętrzne

3. koło napędzające

4. ząb zewnętrzny koła

5. koło napinające

6. łańcuch napędowy

7. ogniwo zewnętrzne

8. ogn iwo wewnętrzne

9. ząb łańcucha

10. miejsce zazębienia

11. płytka ogniwa

12. sworzeń ogniwa

13. sworzeń ogniwa

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Przekładnia łańcuchowa, zbudowana z koła napędzanego o uzębieniu wewnętrznym, a także z koła napędzającego i koła napinającego o uzębieniu zewnętrznym, które są umieszczone wewnątrz koła napędzanego i opasane cięgnem napędowym z utworzonymi po jego zewnętrznej stronie zębami, które zazębiają się z napędzanym kołem w miejscu, gdzie są one dociskane do jego uzębienia przez koło napinające, znamienna tym, że jej cięgno napędowe ma postać łańcucha (6) zbudowanego z ułożonych na przemian zewnętrznych ogniw (7) i wewnętrznych ogniw (8), a pojedyncze ogniwo (7, 8) łańcucha (6) składa się z pary wzajemnie

PL 231 048 Β1 równoległych oraz połączonych z sobą sworzniami (12) płytek (11), z których każda ma wystający na zewnątrz łańcucha (6) ząb (9), a w każdym z ogniw (7, 8) geometryczna oś sworznia (13), który jest usytuowany po stronie współpracy łańcucha (6) z napędzanym kołem (1), znajduje się poza płaszczyzną wyznaczoną przez osie pozostałych sworzni (12) ogniwa (7, 8).

2. Przekładnia łańcuchowa według zastrz. 1, znamienna tym, że odległość między sworzniami (12) ogniw (7, 8) łańcucha (6) po stronie jego współpracy z napędzającym kołem (3) odpowiada odległości między zębami tego koła i jest mniejsza od odległości między sworzniami (13) ogniw (7, 8) łańcucha (6) po stronie jego współpracy z napędzanym kołem (1) w miejscu zazębiania (10) łańcucha (6) z tym kołem, a ponadto odległość między sworzniami (12) ogniw (7, 8) łańcucha (6) jest jednakowa na całym jego obwodzie i odpowiada odległości między zębami napędzającego koła (3), natomiast w miejscu zazębiania (10) łańcucha (6) z napędzanym kołem (1) odległość między sworzniami (13) ogniw (7, 8) łańcucha (6) po stronie jego współpracy z napędzanym kołem (1) jest zmienna i odpowiada średnicy tego koła.