Многоступенчатый планетарный механизм
Изобретение относится к многоступенчатым планетарным механизмам, используемым в автомобилестроении, в частности для открытия и закрытия крышек багажника автомобилей. Многоступенчатый планетарный механизм включает по меньшей мере два соединенных без возможности проворачивания с корпусом полых колеса с внутренними зубчатыми венцами (11, 21), два солнечных колеса (40, 50), которые находятся соответственно в зацеплении с установленными на водилах (42, 52) планетарными колесами (41, 51). Корпус цельно изготовлен из металла в виде цилиндрического корпуса (10) и снабжен внутренним зубчатым венцом (11). По меньшей мере одна ступень передачи включает полое пластмассовое колесо (20) с внутренним зубчатым венцом (21), которое размещается в корпусе (10) механизма. Вторая ступень передачи образуется солнечным колесом (50), планетарными колесами (51) и зубчатым венцом (11) корпуса (10). Для соединения без возможности проворачивания пластмассового полого колеса (20) с корпусом (10) механизма предусмотрены средства (22, 26a, 26b) фиксации от проворачивания. Изобретение направлено на улучшение шумовых характеристик и упрощение изготовления и монтажа. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение касается многоступенчатого планетарного механизма согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.
Принцип действия планетарных механизмов известен. В центре находится солнечное колесо, привод которого осуществляется двигателем, соединенным посредством фланца двигателя с планетарным механизмом. Солнечное колесо передает свое движение по меньшей мере на три вращающиеся образующие ступень передачи планетарных колеса, которые установлены на цапфе водила. В случае нескольких ступеней передачи последнее водило жестко соединено с валом отбора мощности и служит, таким образом, для передачи усилия отбора мощности. Снаружи водила движутся в соединенном с корпусом без возможности проворачивания полом колесе. Кроме того, корпус на стороне отбора мощности соединен с фланцем отбора мощности.
В связи с шумами, возникающими при эксплуатации механизмов с прямозубыми цилиндрическими зубчатыми колесами, известно, что предусматриваются системы механизмов с косозубыми зубчатыми венцами, чтобы тем самым обеспечить возможность более бесшумной эксплуатации. Однако и при этом не во всех случаях могут достигаться удовлетворительные шумовые характеристики, в частности в случаях многоступенчатых планетарных механизмов с одновременным косозубым и прямозубым зацеплением.
Кроме того, такие многоступенчатые планетарные механизмы являются трудоемкими и дорогими в их изготовлении, так как применяемые в качестве полых зубчатые венцы, включающие в себя одно прямозубое зацепление и одно косозубое зацепление, для образования цельного, например, двухступенчатого зубчатого венца должны привертываться и/или приклеиваться друг к другу, прежде чем образованный таким образом зубчатый венец может быть размещен в корпусе планетарного механизма.
Задачей изобретения является создание многоступенчатого планетарного механизма вышеназванного рода, с помощью которого могут достигаться улучшенные шумовые характеристики и который одновременно может изготавливаться с оптимальными затратами.
Эта задача решается с помощью многоступенчатого планетарного механизма с признаками п.1 формулы изобретения.
Такой многоступенчатый планетарный механизм, включающий в себя по меньшей мере два соединенных без возможности проворачивания с корпусом полых колеса, снабженных внутренним зубчатым венцом, и по меньшей мере два солнечных колеса, которые находятся соответственно в зацеплении с установленными на водиле планетарными колесами и одним полым колесом, отличается в соответствии с изобретением тем, что для образования одной ступени передачи, включающей в себя по меньшей мере одно полое колесо, корпус выполнен цельно в виде цилиндрического корпуса механизма, снабженного внутренним зубчатым венцом, кроме того, для образования по меньшей мере одной дополнительной ступени передачи пластмассовое полое колесо, снабженное внутренним зубчатым венцом, размещается в корпусе механизма, и для соединения без возможности проворачивания пластмассового полого колеса с корпусом механизма предусмотрены средства фиксации от проворачивания.
С помощью этого предлагаемого изобретением решения путем применения пластмассового полого колеса можно достигать существенно улучшенных шумовых характеристик. Одновременно изготовление предлагаемого изобретением планетарного механизма, включающего в себя такое цельное пластмассовое полое колесо и цельный корпус механизма, существенно сокращается, так как, с одной стороны, затраты на изготовление этих конструктивных элементов невысоки, а с другой стороны, и монтаж с этими конструктивными элементами проще.
В одном из усовершенствованных вариантов осуществления изобретения предусмотрено, что корпус механизма для размещения пластмассового полого колеса имеет приемное отверстие, согласованное с наружным диаметром пластмассового полого колеса и примыкающее в осевом направлении к внутреннему зубчатому венцу. Так как при этом полые колеса расположены непосредственно рядом, получается компактная конструкция предлагаемого изобретением планетарного механизма, причем одновременно это приемное отверстие позволяет осуществлять простой монтаж пластмассового полого колеса.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения для торцевого соединения пластмассового полого колеса с внутренним зубчатым венцом корпуса механизма предусмотрено шлицевое (вставное) зубчатое соединение в качестве средства фиксации от проворачивания. Это приводит к улучшению восприятия момента пластмассового полого колеса, в частности, когда пластмассовое полое колесо имеет косозубый зубчатый венец, возникающие при этом осевые усилия воспринимаются лучше.
Предпочтительно по одному из усовершенствованных вариантов осуществления изобретения шлицевое зубчатое соединение реализуется за счет того, что пластмассовое полое колесо на своей обращенной к внутреннему зубчатому венцу торцевой стороне имеет по меньшей мере один входящий в зацепление с этим внутренним зубчатым венцом корпуса механизма зубчатый элемент или зубчатый сегмент. Улучшенная передача усилий получается в соответствии с усовершенствованным вариантом осуществления за счет того, что на торцевой стороне пластмассового полого колеса кольцеобразно расположены такие зубчатые элементы, которые входят в зацепление с внутренним зубчатым венцом корпуса механизма.
В другом варианте осуществления предусмотрено, что имеется соединенный с корпусом механизма без возможности проворачивания опорный фланец, который предпочтительно представляет собой фланец двигателя, и этот фланец применяется для фиксации от проворачивания, при этом в качестве средства фиксации от проворачивания применяется по меньшей мере один пазово-шпоночный элемент для соединения без возможности проворачивания пластмассового полого колеса с опорным фланцем. Предпочтительно такой пазово-шпоночный элемент выполнен таким образом, что пластмассовое полое колесо на расположенной со стороны фланца торцевой поверхности имеет по меньшей мере один шпоночный элемент, и этот шпоночный элемент вставляется в паз опорного фланца. При этом такой опорный фланец, например, посредством винтового соединения без возможности проворачивания соединен с корпусом механизма.
Если в соответствии с усовершенствованным вариантом осуществления опорный фланец служит фланцем двигателя, пластмассовое полое колесо с соответствующим солнечным колесом и соответствующими планетарными колесами образует первую ступень передачи, при этом корпус механизма, снабженный внутренним зубчатым венцом, вместе с соответствующим солнечным колесом и соответствующими планетарными колесами образует вторую ступень передачи. У двухступенчатого планетарного механизма водило этой второй ступени передачи образует ось отбора мощности.
Особенно предпочтительно по другому варианту осуществления изобретения, если внутренний зубчатый венец пластмассового полого колеса выполнен в виде косозубого зубчатого венца, при этом внутренний зубчатый венец корпуса механизма представляет собой прямозубый зубчатый венец. С помощью этого косозубого зубчатого венца пластмассового полого колеса достигается дополнительное снижение шума при эксплуатации.
Простым и оптимальным по затратам образом в соответствии с усовершенствованным вариантом осуществления пластмассовое полое колесо может изготавливаться в виде детали, полученной литьем под давлением. Предпочтительно при этом для корпуса механизма применяется металл.
Ниже изобретение описывается подробно на примерах осуществления со ссылкой на прилагаемые фигуры. Показано:
фиг.1 - покомпонентное изображение двухступенчатого планетарного механизма в двух примерах осуществления изобретения, и
фиг.2 - изображение в перспективе корпуса механизма в соответствии с фиг.1.
Изображенные на фиг.1a и 1b двухступенчатые планетарные механизмы включают в себя каждый цельно изготовленный из металла корпус 10 механизма, снабженный прямозубым внутренним зубчатым венцом 11, пластмассовое полое колесо 20, снабженное косозубым внутренним зубчатым венцом 21, первое водило 42, несущее на себе планетарные колеса 41, а также второе водило 52, несущее на себе планетарные колеса 51. Соединенное с первым водилом 42 солнечное колесо 5 находится в зацеплении с планетарными колесами 51, второе водило 52 соединено с не изображенным на фиг.1 валом отбора мощности и образует торцевую сторону корпуса 10 механизма со стороны отбора мощности.
На противоположной торцевой стороне корпуса 10 механизма опорный фланец, выполненный в виде фланца 30 двигателя, образует окончание, которое соединено с неизображенным двигателем. Схематично изображенный на фиг.1 приводной вал этого двигателя имеет шестерню, которая в качестве солнечного колеса 40 для образования первой ступени передачи находится в зацеплении с планетарными колесами 41 и внутренним зубчатым венцом 21 пластмассового полого колеса. Вторая ступень передач образуется солнечным колесом 50 вместе с планетарными колесами 51 и зубчатым венцом 11 корпуса 10 механизма.
На фиг.2 показан имеющий форму трубы корпус 10 механизма, снабженный внутренним зубчатым венцом 11, в увеличенном изображении. На приводной стороне этот корпус 10 механизма имеет приемное отверстие 12 для пластмассового полого колеса 20. Поэтому внутренний диаметр этого приемного отверстия 12 согласован с наружным диаметром пластмассового полого колеса 20, так что при вводе его в это приемное отверстие 12 пластмассовое полое колесо 20 своей торцевой поверхностью 23 прилегает к зубчатому венцу, представляющему собой внутренний зубчатый венец 11.
Соединение без возможности проворачивания пластмассового полого колеса 20 с корпусом 10 механизма на двух фиг.1a и 1b реализовано различным образом.
Так, пластмассовое полое колесо 20 в соответствии с фиг.1a на своей торцевой стороне 23 имеет шлицевой зубчатый венец 22, который образуется радиально расположенными по кругу на этой торцевой поверхности зубчатыми элементами 24. Во встроенном в корпус 10 механизма состоянии эти зубчатые элементы 24 входят в зацепление с неизображенным прямозубым зубчатым венцом 11, так что при этом возникает соединение без возможности проворачивания с корпусом 10 механизма, когда после ввода пластмассового полого колеса 20 также фланец 30 двигателя вводится в приемное отверстие 12. При этом глубина этого приемного отверстия 12 выбрана так, чтобы пластмассовое полое колесо 12 между внутренним зубчатым венцом 11 корпуса 10 механизма и фланцем 30 двигателя удерживалось без осевого зазора. Фланец 30 двигателя имеет окружной заплечик 31, который прилегает к торцевой поверхности корпуса 10 механизма и с помощью средств 15 привертывания через отверстия 13 в цилиндрической стенке корпуса 10 механизма, которые совпадают с соответствующими отверстиями 32 во фланце 30 двигателя, привернут к корпусу 10 механизма.
Фиксация от проворачивания в соответствии с фиг.1b происходит, напротив, посредством соединения без возможности проворачивания пластмассового полого колеса 20 с фланцем 30 двигателя, которое таким же образом, как изображено на фиг.1a, с помощью средств 15 привертывания и соответствующих отверстий 13 и 32 привертывается к корпусу 10 механизма. Эта фиксация от проворачивания происходит посредством пазово-шпоночных элементов 26a и 26b, при этом на обращенной к приводу торцевой поверхности 25 пластмассового полого колеса 20 расположены два диаметрально противолежащих шпоночных элемента 26a, которые вставляются в совпадающие с ними пазы 26b фланца двигателя, когда как пластмассовое полое колесо 20, так и фланец 30 двигателя без зазора в осевом направлении были помещены в приемное отверстие 12 корпуса 10 механизма.
Фланец 60 отбора мощности, снабженный планетарными колесами 42 и 52, аналогичным образом с помощью средств винтового соединения и совпадающих отверстий 14 в корпусе 10 механизма и отверстий 61 во фланце 60 отбора мощности соединен без возможности проворачивания с корпусом 10 механизма.
Шумовые характеристики этого изображенного на фиг.1 планетарного механизма благодаря применению пластмассового полого колеса 20, снабженного косозубым зубчатым венцом, изготовленного в виде цельной детали, полученной литьем под давлением, существенно улучшены. Благодаря этому, во-первых, сокращаются затраты на изготовление, а во-вторых, также достигается низкая стоимость монтажа, так как перед монтажом фланца 60 отбора мощности с соответствующими деталями пластмассовое полое колесо и фланец двигателя должны только вводиться в корпус 10 механизма и привертываться.
Примеры осуществления, показанные на фиг.1, изображают двухступенчатый планетарный механизм. Конечно, могут также создаваться механизмы с большим количеством ступеней, при этом несколько расположенных друг за другом пластмассовых полых колес встраиваются в приемное отверстие корпуса механизма, причем эти пластмассовые полые колеса соединяются между собой с помощью шлицевого зубчатого венца или с помощью шпоночных и пазовых элементов без возможности проворачивания.
Кроме того, для образования дополнительной ступени передачи может также предусматриваться дополнительное водило, планетарные колеса которого тоже находятся в зацеплении с внутренним зубчатым венцом корпуса механизма.
Такие предлагаемые изобретением многоступенчатые планетарные механизмы предпочтительны в автомобилестроении, в частности, для открытия и закрытия крышек багажника автомобилей.
Список ссылочных обозначений
10 Корпус механизма
11 Внутренний зубчатый венец
12 Приемное отверстие
13 Отверстия корпуса механизма
14 Отверстия корпуса механизма
15 Средства привертывания
20 Пластмассовое полое колесо
21 Внутренний зубчатый венец пластмассового полого колеса 20
22 Шлицевой зубчатый венец
23 Торцевая поверхность пластмассового полого колеса 20
24 Зубчатый элемент
25 Торцевая поверхность пластмассового полого колеса 20
26a Шпоночный элемент
26b Паз
30 Опорный фланец, фланец двигателя
31 Заплечик фланца двигателя
32 Отверстия во фланце двигателя
40 Солнечное колесо
41 Планетарные колеса
42 Водило планетарных колес 41
50 Солнечное колесо
51 Планетарные колеса
52 Водило планетарных колес 51
60 Фланец отбора мощности
61 Отверстия во фланце отбора мощности
1. Многоступенчатый планетарный механизм, включающий в себя по меньшей мере два соединенных без возможности проворачивания с корпусом полых колеса, снабженных внутренним зубчатым венцом, и по меньшей мере два солнечных колеса, которые находятся соответственно в зацеплении с установленными на водиле планетарными колесами и одним полым колесом, отличающийся тем, что
- для образования одной ступени передачи, включающей в себя по меньшей мере одно полое колесо, корпус выполнен цельно в виде цилиндрического корпуса (10) механизма, снабженного внутренним зубчатым венцом (11),
- для образования по меньшей мере одной дополнительной ступени передачи пластмассовое полое колесо (20), снабженное внутренним зубчатым венцом (21), размещается в корпусе (10) механизма, и
- для соединения без возможности проворачивания пластмассового полого колеса (20) с корпусом (10) механизма предусмотрены средства (22, 23a, 23b) фиксации от проворачивания.
2. Многоступенчатый планетарный механизм по п.1, отличающийся тем, что корпус (10) механизма для размещения пластмассового полого колеса (20) имеет приемное отверстие (12), согласованное с наружным диаметром пластмассового полого колеса (20) и примыкающее в осевом направлении к внутреннему зубчатому венцу (11).
3. Многоступенчатый планетарный механизм по п.1 или 2, отличающийся тем, что для торцевого соединения пластмассового полого колеса (20) с внутренним зубчатым венцом (11) корпуса (10) механизма предусмотрен шлицевой зубчатый венец (22) в качестве средства фиксации от проворачивания.
4. Многоступенчатый планетарный механизм по п.3, отличающийся тем, что пластмассовое полое колесо (20) в качестве шлицевого зубчатого венца на своей обращенной к внутреннему зубчатому венцу (11) торцевой стороне (23) имеет по меньшей мере один входящий в зацепление с этим внутренним зубчатым венцом (11) корпуса (10) механизма зубчатый элемент (24) или зубчатый сегмент.
5. Многоступенчатый планетарный механизм по п.4, отличающийся тем, что в качестве шлицевого зубчатого венца на торцевой стороне (23) пластмассового полого колеса (20) кольцеобразно расположены зубчатые элементы (24), которые входят в зацепление с внутренним зубчатым венцом (11) корпуса (10) механизма.
6. Многоступенчатый планетарный механизм по п.3, отличающийся тем, что
- предусмотрен соединенный с корпусом (10) механизма без возможности проворачивания опорный (30) фланец, и
- в качестве средства фиксации от проворачивания предусмотрен по меньшей мере один пазово-шпоночный элемент (26a, 26b) для соединения без возможности проворачивания пластмассового полого колеса (20) с опорным фланцем (30).
7. Многоступенчатый планетарный механизм по п.4, отличающийся тем, что пластмассовое полое колесо (20) на расположенной со стороны фланца торцевой поверхности (25) имеет по меньшей мере один шпоночный элемент (23a), который вставляется в паз (23b) опорного фланца (30).
8. Многоступенчатый планетарный механизм по п.1 или 2, отличающийся тем, что
- пластмассовое полое колесо (20) образует с соответствующим солнечным колесом (40) и соответствующими планетарными колесами (41) первую ступень передачи, и
- корпус (10) механизма, снабженный внутренним зубчатым венцом (11), вместе с соответствующим солнечным колесом (50) и соответствующими планетарными колесами (51) образует вторую ступень передачи.
9. Многоступенчатый планетарный механизм по п.1 или 2, отличающийся тем, что
- внутренний зубчатый венец (21) пластмассового полого колеса (20) выполнен в виде косозубого зубчатого венца, и
- внутренний зубчатый венец (11) корпуса (10) механизма выполнен в виде прямозубого зубчатого венца.
10. Многоступенчатый планетарный механизм по п.1 или 2, отличающийся тем, что пластмассовое полое колесо (20) выполнено в виде элемента, полученного литьем под давлением.
11. Многоступенчатый планетарный механизм по п.1 или 2, отличающийся тем, что корпус (10) выполнен из металла.
12. Многоступенчатый планетарный механизм по п.6 или 7, отличающийся тем, что опорный фланец выполнен в виде фланца (30) двигателя.
