Getriebelager und Getriebe

Jan 27, 2024

Goddard Space Flight Center

Getriebelager sind konzeptionelle mechanische Komponenten, die so genannt werden, weil sie als Zahnräder und als Rollen- und/oder Axiallager fungieren. Zahnradlager werden wesentliche Komponenten der nächsten Generation kompakter Zahnradgetriebe mit großem mechanischen Vorteil sein.

Abbildung 1 zeigt ein funktionierendes Zahnradlagergetriebe mit einer Verstärkung von 70/1 in einem Gehäuse mit einem Durchmesser von 1,25 Zoll x 0,75 Zoll. (3,18 cm Durchmesser x 1,91 cm) Paket. Getriebelager gibt es als Stirnrad- oder Schrägverzahnungsvarianten in zwei Grundtypen: Rollenlager und phasenverschobene Getriebelager. Der Kürze halber werden hier nur Stirnradvarianten beschrieben; Es genügt zu sagen, dass die Funktionsprinzipien der Stirnradgetriebevarianten ähnlich sind.

Abbildung 2(a) zeigt ausgewählte Aspekte von Rollen-Stirnradlagern und einer teilweisen Planetenbaugruppe, die Rollen-Stirnradlager enthält. Der Durchmesser des Rollenteils jedes Rollen-Stirnradlagers entspricht dem Teilkreisdurchmesser des Stirnradteils. Die Zähne des Zahnrads sind am Rollenende ballig, so dass der Scheitelpunkt der Balligkeit jedes Zahns beim Rollendurchmesser/Teilkreisdurchmesser liegt: Diese Anordnung sorgt für Drucklagerfestigkeit sowie für die Anpassung der Geschwindigkeiten und damit für die Effizienz.

Die Planetengruppe würde sich von Natur aus zusammenhalten, ohne durch andere Strukturen gestützt zu werden. Wenn beispielsweise ein in der Querschnittsansicht gezeigtes Planetenrollenlager nach unten gedrückt würde, wird das axiale Gleiten seiner Zähne in Bezug auf die Hohlrad- und Sonnenradzähne durch die Anlage des Planetenrollenlagers an den Kronen davon gestoppt die Zahnkranzzähne. Wenn dasselbe Planetenrad nach oben geschoben wird, wird sein axiales Gleiten durch die Anlage der Planetenzähne an der Ringrolle blockiert. Ähnliche Wechselwirkungen verhindern ein axiales Gleiten des Sonnenradlagers über die Grenzen hinaus, die durch Zahn-/Rollenkontakte zwischen dem Sonnenrad und dem Planetenradlager vorgegeben sind.

Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass durch die genauere Durchsetzung der gewünschten relativen Positionen der Zahnräder der Einbau der Rollen (im Vergleich zu einfachen Stirnrädern) die Genauigkeit des Eingriffs der Stirnradzähne erhöht. Gleichzeitig fungieren die Zahnräder als hocheffiziente und präzise Käfige und Träger für die Rollen. Das Endergebnis ist eine überlegene, einfachere und relativ kostengünstige Montage.

Abbildung 2(b) zeigt ein einfaches Beispiel eines phasenverschobenen Stirnradlagers. Die Zähne in der oberen und unteren Hälfte sind im Winkel zueinander genau um einen halben Zahnabstand verschoben. Dieses Zahnradlager greift in eine Kopie seiner selbst ein. Die oberen und unteren Zähne sind an der Stelle, an der sie aufeinandertreffen, abgeschrägt und teilweise ineinandergreifend. Der Kontakt zwischen den abgeschrägten Flächen der oberen und unteren Zähne sorgt für eine Drucklagerfähigkeit auf ähnliche Weise wie der Kontakt zwischen den Kronen und Rollen der Rollengetriebelager. Darüber hinaus hält sich eine Planetenbaugruppe mit phasenverschobenen Zahnrädern auf ähnliche Weise zusammen wie eine Baugruppe mit Wälzlagern, wie oben beschrieben.

Diese Arbeit wurde von John M. Vranish durchgeführtGoddard Space Flight Center.

Diese Erfindung ist Eigentum der NASA und wurde zum Patent angemeldet. Anfragen bezüglich einer nicht-exklusiven oder exklusiven Lizenz für die kommerzielle Entwicklung sollten an gerichtet werden

Siehe GSC-14207.

Dieser Artikel erschien erstmals in der Aprilausgabe 2002 des Motion Control Tech Briefs Magazine.

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