Усовершенствованная планетарная коробка передач

Изобретение относится к области машиностроения. Усовершенствованная планетарная коробка (1) содержит входную опору (2), снабженную входным передаточным элементом (3), выходную опору (4), снабженную выходным передаточным элементом (5), первую планетарную колесную передачу (6), функционально соединенную с указанным входным передаточным элементом (3), вторую планетарную колесную передачу (7), функционально соединенную с указанным выходным передаточным элементом (5). Планетарные колесные передачи (6, 7) функционально размещены между входным передаточным элементом (3) и выходным передаточным элементом (5), неподвижный соединительный элемент (8) между планетарными колесными передачами, и по меньшей мере одной из входной опоры (2) или выходной опоры (4). Неподвижный соединительный элемент (8) прикреплен к входной опоре (2) посредством размещения первой планетарной колесной передачи (6) и прикреплен к выходной опоре (4) посредством размещения второй планетарной колесной передачи (7). По меньшей мере одно из указанных: неподвижный соединительный элемент (8), входная опора (2) или выходная опора (4) содержит измерительный датчик (9) для измерения крутящего момента, передаваемого указанным выходным передаточным элементом (5). Обеспечивается повышение эксплуатационных характеристик планетарной коробки. 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Настоящее изобретение относится к усовершенствованной планетарной коробке передач, которая может быть использована для определения передаваемого крутящего момента.

Использование планетарных коробок передач давно известно и широко распространено в широком диапазоне механизированных приспособлений.

Как известно, фактически планетарная коробка передач представляет собой механический компонент, который с помощью подходящего механизма может изменять соотношение скоростей между первичным валом и вторичным приводным валом.

В частности, применительно, например, к геометрически коаксиальной модели, планетарная коробка передач содержит центральную солнечную шестерню, внешнее зубчатое колесо с внутренними зубьями и множество сателлитных шестерен, выполненных с возможностью осевого вращения, поддерживаемых сателлитным держателем, который, в свою очередь, выполнен с возможностью вращения. Сателлитные шестерни функционально расположены между центральной солнечной шестерней и внешним зубчатым колесом и передают движение вращением по концентрической орбите.

Кроме того, применительно к различным приспособлениям, известна необходимость определения крутящего момента, передаваемого планетарной коробкой передач во время использования.

Например, применительно к оборудованию и машинам для бурения грунта, бур обычно соединен с выходным приводным валом планетарной коробки передач.

В этом случае может быть необходимо определить крутящий момент, передаваемый коробкой передач к буру во время бурения, чтобы контролировать в режиме реального времени характеристики грунта. Это позволит, например, оценить в режиме реального времени, когда была достигнута оптимальная глубина бурения в соответствии с конкретным типом грунта.

Вследствие этого для контроля передаваемого крутящего момента известны решения, в которых подходящее измерительное устройство (например, тип датчика крутящего момента одного или более тензодатчиков или аналогичных устройств) размещают между выходным приводным валом коробки передач и буром.

Измерительное устройство выдает на выходе электрический сигнал, пропорциональный измеренным силам (обычно напряжению), и обычно подключается к специальному процессорному блоку для обработки этого электрического сигнала. После правильной настройки процессорный блок может преобразовывать этот электрический сигнал в измерение крутящего момента.

Однако известные решения имеют некоторые недостатки.

Фактически, такие решения обязательно требуют использования дополнительного измерительного устройства помимо планетарной коробки передач.

Вследствие этого возникают дополнительные затраты и усложнение оборудования, которое должно быть надлежащим образом собрано и должно обслуживаться опытным техником для обеспечения надлежащего функционирования.

Кроме того, использование дополнительного измерительного устройства требует правильной настройки самого устройства после сборки, чтобы избежать неправильных измерений.

Кроме того, размещение измерительного устройства между приводным валом коробки передач и инструментом (например, буром), то есть между двумя подвижными элементами, неизбежно влечет за собой большую сложность измерительного устройства, тем самым увеличивая риск его повреждения во время работы.

Основной целью настоящего изобретения является разработка усовершенствованной планетарной коробки передач, которая позволит определять передаваемый крутящий момент, но в то же время будет простой и доступной.

Другой целью настоящего изобретения является разработка усовершенствованной планетарной коробки передач, способной обеспечить точные измерения передаваемого крутящего момента.

Другой целью настоящего изобретения является разработка усовершенствованной планетарной коробки передач, которая проста в использовании и настройке.

Вышеупомянутые цели достигаются с помощью настоящей усовершенствованной планетарной коробки передач в соответствии с характеристиками, описанными в пункте 1 формулы изобретения.

Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из описания предпочтительного, но не исключительного, варианта осуществления усовершенствованной планетарной коробки передач, проиллюстрированного в качестве ориентировочного, но не ограничивающего примера, в прилагаемых таблицах чертежей, на которых:

Фиг. 1 представляет собой аксонометрический вид, показывающий возможный вариант осуществления планетарной коробки передач согласно изобретению;

Фиг. 2 и 3 представляют собой аксонометрическое и покомпонентное изображение планетарной коробки передач по Фиг. 1;

Фиг. 4 и 5 представляют собой аксонометрический вид фланца планетарной коробки передач согласно изобретению.

При конкретной ссылке на эти иллюстрации, позиционное обозначение 1, в целом, указывает на усовершенствованную планетарную коробку передач, которую можно использовать, в частности, для определения передаваемого крутящего момента.

Усовершенствованная планетарная коробка 1 передач согласно изобретению содержит:

- по меньшей мере, одну входную опору 2, снабженную по меньшей мере одним входным передаточным элементом 3, выполненным с возможностью осевого вращения и соединения с внешним приспособлением;

- по меньшей мере одну выходную опору 4, снабженную выходным передаточным элементом 5, выполненным с возможностью осевого вращения и соединения с внешним приспособлением или с внешним инструментом;

- по меньшей мере одну планетарную колесную передачу 6, 7, функционально размещенную между входным передаточным элементом 3 и выходным передаточным элементом 5.

В частности, применительно к возможному варианту осуществления, показанному на фигурах, входной передаточный элемент 3 и выходной передаточный элемент 5 соответственно содержат входной передаточный вал и выходной передаточный вал.

Кроме того, коробка 1 передач содержит по меньшей мере один неподвижный соединительный элемент 8, приспособленный для соединения планетарной колесной передачи 6, 7 по меньшей мере с одним из входной опоры 2 или выходной опоры 4.

По меньшей мере одно из неподвижного соединительного элемента 8, входной опоры 2 и выходной опоры 4 содержит по меньшей мере один измерительный датчик 9 для измерения крутящего момента, передаваемого коробкой 1 передач.

Согласно предпочтительному варианту осуществления, показанному на фигурах, неподвижный соединительный элемент 8 снабжен по меньшей мере одним измерительным датчиком 9.

В частности, наличие такого неподвижного соединительного элемента 8, снабженного измерительным датчиком 9, позволяет эффективно и с достаточной точностью определять передаваемый крутящий момент, одновременно избегая увеличения сложности и общей стоимости коробки 1 передач.

В частности, измерительный датчик 9 содержит по меньшей мере один тензодатчик, соединенный с неподвижным соединительным элементом 8.

Предпочтительно, коробка 1 передач содержит множество измерительных датчиков 9.

Применительно к предпочтительному варианту осуществления, показанному на фигурах, коробка 1 передач содержит множество измерительных датчиков 9, должным образом размещенных на неподвижном соединительном элементе 8.

В частности, как подробно показано на Фиг. 5, измерительные датчики 9 расположены внутри соответствующих посадочных местах 10, расположенных на корпусе неподвижного соединительного элемента и на достаточном расстоянии друг от друга.

Кроме того, согласно предпочтительному варианту осуществления, неподвижный соединительный элемент 8 содержит по меньшей мере один электрический разъем 11, подключенный к измерительным датчикам 9. Электрический разъем 11 является выходным разъемом для электрического сигнала, генерируемого измерительными датчиками 9, и характеризует обнаруженный крутящий момент.

Кроме того, в предпочтительном варианте неподвижный соединительный элемент 8 снабжен защитной пластиной 12 для защиты электрического разъема 11.

Как преимущество, коробка 1 передач также содержит процессорный блок 13, как показано на Фиг. 4 и 5, соединенный с измерительным датчиком 9 и электрическим разъемом 11, и настроенный для обработки электрических сигналов, поступающих от измерительных датчиков 9, для передачи к электрическому разъему 11 сигнала, который можно использовать для измерения определенного крутящего момента.

В частности, процессорный блок 13 содержит объединитель, настроенный для объединения множества сигналов от отдельных измерительных датчиков 9, и электрический усилитель, настроенный для усиления отдельного полученного комбинированного сигнала.

Применительно к предпочтительному варианту осуществления, показанному на фигурах, процессорный блок 13 помещен в соответствующее посадочное место на неподвижном соединительном элементе 8.

Неподвижный соединительный элемент 8 предпочтительно состоит из фланца, который может быть прикреплен к планетарной колесной передаче 6, 7, а также по меньшей мере к одной из входной опоры 2 или выходной опоры 4.

Фланец 8 предпочтительно изготовлен из изотропной стали.

Удобно, когда фланец 8 содержит по меньшей мере один кабельный канал 14 для размещения соединительного кабеля измерительных датчиков 9 к процессорному блоку 13.

Кроме того, фланец 8 имеет внутреннюю структуру, предназначенную для оптимизации правильного определения крутящего момента.

В частности, фланец 8 содержит множество структурных разгрузок 15, 16, которые имеют такую форму, чтобы концентрировать напряжения и деформации при использовании коробки 1 передач в месте расположения посадочных мест 10, в которых находятся измерительные датчики 9.

Применительно к предпочтительному варианту осуществления, показанному на фигурах, коробка 1 передач содержит первую планетарную колесную передачу 6, функционально соединенную с входным передаточным валом 3, и вторую планетарную колесную передачу 7, функционально соединенную с выходным передаточным валом 5. Неподвижный соединительный элемент 8 прикреплен к входной опоре 2 посредством расположения первой планетарной колесной передачи 6 и прикреплен к выходной опоре 4 посредством расположения второй планетарной колесной передачи 7.

Каждая планетарная колесная передача 6, 7 коробки 1 передач представляет собой тип обычной планетарной колесной передачи и содержит: солнечную шестерню, выполненную с возможностью осевого вращения, внешнее неподвижное зубчатое колесо с внутренними зубьями, сателлитный держатель, выполненный с возможностью вращения, снабженный множеством сателлитных шестерен, выполненных с возможностью осевого вращения, и расположенный между солнечной шестерней и внутренними зубьями внешнего неподвижного зубчатого колеса.

В частности, первая планетарная колесная передача 6 содержит: первую солнечную шестерню 6a, выполненную с возможностью осевого вращения; первое внешнее неподвижное зубчатое колесо 6b с внутренними зубьями; первый сателлитный держатель 6с, выполненный с возможностью вращения, оснащенный множеством первых сателлитных шестерен 6d, выполненных с возможностью осевого вращения, находящихся между первой солнечной шестерней 6а и внутренними зубьями первого внешнего неподвижного зубчатого колеса 6b.

Аналогично, вторая планетарная колесная передача 7 содержит: вторую солнечную шестерню 7а, выполненную с возможностью осевого вращения; второе внешнее неподвижное зубчатое колесо 7b с внутренними зубьями; второй сателлитный держатель 7с, выполненный с возможностью вращения, снабженный множеством вторых сателлитных шестерен 7d, выполненных с возможностью осевого вращения, находящихся между второй солнечной шестерней 7а и внутренними зубьями второго внешнего неподвижного зубчатого колеса 7b.

Например, согласно возможной и предпочтительной конфигурации, первая солнечная шестерня 6a первой планетарной колесной передачи 6 зафиксирована для вращения вместе с входным передаточным валом 3, первый вращающийся сателлитный держатель 6с первой планетарной колесной передачи 6 зафиксирован для вращения вместе со второй солнечной шестерней 7а второй планетарной колесной передачи 7, в то время как второй держатель сателлита 7с второй планетарной колесной передачи 7 зафиксирован для вращения вместе с выходным передаточным валом 5.

Фланец 8 зафиксирован вместе с первым внешним неподвижным зубчатым колесом 6b первой планетарной колесной передачи 6 и со вторым внешним неподвижным зубчатым колесом 7b второй планетарной колесной передачи 7.

Коробка 1 передач также может содержать тормозной механизм, который может применяться для блокировки входного передаточного вала. В частности, входная опора 2 может быть снабжена таким тормозным механизмом.

На практике доказано, что описанное изобретение обеспечивает достижение поставленных целей.

В частности, подчеркивается, что планетарная коробка передач, согласно изобретению, представляет собой коробку передач стандартного размера и позволяет эффективно контролировать передаваемые крутящие моменты без использования дополнительных внешних компонентов, без каких-либо изменений размеров любого из этих компонентов и без использования дополнительных движущихся компонентов.

Таким образом, коробка передач, согласно изобретению, позволяет точно измерять передаваемый крутящий момент, в то же время является простой и недорогой.

Кроме того, коробка передач, согласно изобретению, проста в использовании и настройке.

1. Усовершенствованная планетарная коробка (1) передач, содержащая:

- по меньшей мере одну входную опору (2), снабженную по меньшей мере одним входным передаточным элементом (3), выполненным с возможностью осевого вращения и соединения с внешним приспособлением;

- по меньшей мере одну выходную опору (4), снабженную выходным передаточным элементом (5), выполненным с возможностью осевого вращения и соединения с внешним приспособлением или внешним инструментом;

- по меньшей мере первую планетарную колесную передачу (6), функционально соединенную с указанным входным передаточным элементом (3), и по меньшей мере вторую планетарную колесную передачу (7), функционально соединенную с указанным выходным передаточным элементом (5), причем указанные первая и вторая планетарные колесные передачи (6, 7) функционально размещены между указанным входным передаточным элементом (3) и указанным выходным передаточным элементом (5);

- по меньшей мере один неподвижный соединительный элемент (8) между указанными первой и второй планетарными колесными передачами (6, 7) и по меньшей мере одной из указанных входной опоры (2) или выходной опоры (4), причем указанный неподвижный соединительный элемент (8) прикреплен к указанной входной опоре (2) посредством размещения указанной первой планетарной колесной передачи (6) и прикреплен к указанной выходной опоре (4) посредством размещения указанной второй планетарной колесной передачи (7);

причем по меньшей мере одно из указанных неподвижного соединительного элемента (8), входной опоры (2) и выходной опоры (4) содержит по меньшей мере один измерительный датчик (9) для измерения крутящего момента, передаваемого указанным выходным передаточным элементом (5).

2. Коробка (1) передач по п. 1, отличающаяся тем, что указанный неподвижный соединительный элемент (8) содержит указанный по меньшей мере один измерительный датчик (9).

3. Коробка (1) передач по одному или более из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что указанный измерительный датчик (9) содержит по меньшей мере один тензодатчик, соединенный с указанным неподвижным соединительным элементом (8).

4. Коробка (1) передач по одному или более из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что указанный неподвижный соединительный элемент (8) содержит по меньшей мере одно посадочное место (10) указанного измерительного датчика (9).

5. Коробка (1) передач по одному или более из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что содержит по меньшей мере один электрический разъем (11), соединенный с указанным по меньшей мере одним измерительным датчиком (9).

6. Коробка (1) передач по одному или более из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что содержит по меньшей мере один процессорный блок (13), соединенный с указанным по меньшей мере одним измерительным датчиком (9) и с указанным электрическим разъемом (11) и настроенный для обработки электрических сигналов, поступающих от указанного измерительного датчика (9), и для передачи к электрическому разъему (11) сигнала, который может быть использован для измерения обнаруженного крутящего момента.

7. Коробка (1) передач по одному или более из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что содержит множество измерительных датчиков (9).

8. Коробка (1) передач по одному или более из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что указанные планетарные колесные передачи (6, 7) содержат солнечную шестерню (6а, 7а), выполненную с возможностью осевого вращения, внешнее неподвижное зубчатое колесо (6b, 7b) с внутренними зубьями, сателлитный держатель (6с, 7с), выполненный с возможностью вращения и оснащенный множеством сателлитных шестерен (6d, 7d), выполненных с возможностью осевого вращения и введенных в зацепление между указанной солнечной шестерней (6а, 7а) и указанными внутренними зубьями внешнего неподвижного зубчатого колеса (6b, 7b).

9. Коробка (1) передач по одному или более из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что указанный неподвижный соединительный элемент (8) зафиксирован вместе с указанным внешним неподвижным зубчатым колесом (6b, 7b).

10. Коробка (1) передач по одному или более из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что указанный неподвижный соединительный элемент (8) содержит по меньшей мере один фланец (8), выполненный с возможностью прикрепления к указанным планетарным колесным передачам (6, 7) и по меньшей мере к одной из указанных входной опоры (2) или выходной опоры (4).

11. Коробка (1) передач по одному или более из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что указанный фланец (8) содержит множество структурных разгрузок (15, 16), которые имеют такую форму, чтобы концентрировать напряжения и деформации при использовании коробки (1) передач в месте расположения указанного по меньшей мере одного измерительного датчика (9).

12. Коробка (1) передач по одному или более из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что указанный неподвижный соединительный элемент (8) зафиксирован вместе с первым внешним неподвижным зубчатым колесом (6b) указанной первой планетарной колесной передачи (6) и со вторым внешним неподвижным зубчатым колесом (7b) указанной второй планетарной колесной передачи (7).