Зубчатый вариатор

 

Изобретение относится к машиностроению , а именно к зубчатым вариаторам. Цель - повышение надежности вариатора. Это достигается за счет упрощения конструкции . На дисках а, выполненных на ведущем 1 и ведомом 2 валах, установлены валики 3, на которых эксцентрично смонтированы зубчатые колеса 4 и 5, периодически вступающие в процессе вращения валов 1 и 2 в зацепление в зубчатым элементом 6 внутреннего зацепления. Поворот зубчатых колес 4 и 5 относительно геометрических осей валиков 3 осуществляется благодаря установке на валиках 3 зубчатых колес 7, находящихся в зацеплении с зубчатыми колесами 8, приводимыми во вращение через управляющие дифференциалы, закон движения водил 18 которых задается замыкающими дифференциалами. Ведущие зубчатые колеса управляющих дифференциалов приводятся в движение от находящихся в зацеплении друг с другом некруглых зубчатых колес 13, имеющих передаточное отношение, обеспечивающее нормальное функционирование вариатора. 4 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 16 H 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

©с

М 3 (21) 4769054/28 (22) 1,8.12.89 (46) 29.02.92. Бюл. М 8 (71) Могилевский машиностроительный институт (72) А.M.ÄàíüêoB и Н.И.Рогачевский (53) 621.833(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1518608, кл. F 16 Н 29/04, 1988.

Авторское свидетельство ЧССР

N 191552, кл. F 16 Н 9/24, 1982. (54) ЗУБЧАТЫЙ ВАРИАТОР (57) Изобретение относится к машинострое- нию, а именно к зубчатым вариаторам. Цель — повышение надежности вариатора. Это достигается за счет упрощения конструкции. На дисках а, выполненных на ведущем

1 и ведомом 2 валах, установлены валики 3, на которых эксцентрично смонтированы ., Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механизмах, предназначенных для преобразования, параметров движения ведущего звена.

Известна зубчатая передача с переменным передаточным отношением, содержа- щая параллельные ведущий и ведомый валы, на которых выполнены фланцы с радиальными пазами, в пазах фланцев перемещаются зубчатые сектора, зубья которых . периодически вступают во взаимодействие с зубчатыми венцами, имеющими, кроме внутренних, внешние зубья. Механизм из-" менения вылета зубчатых секторов выполнен в виде совокупности кинематических пар винт-гайка, приводимых в движение вспомогательной зубчатой передачей через,, SU, 1716224A1 зубчатые колеса 4 и 5, периодически вступающие в процессе вращения валов 1 и 2 в зацепление в зубчатым элементом 6 внутреннего зацепления. Поворот зубчатых колес 4 и 5 относительно геометрических осей валиков 3 осуществляется благодаря установке на валиках 3 зубчатых колес 7, находящихся в зацеплении с зубчатыми колесами 8, приводимыми во вращение через управляющие дифференциалы, закон движения водил 18 которых задается замыкающими дифференциалами. Ведущие зубчатые колеса управляющих дифференциалов приводятся в движение от находящихся в зацеплении друг с другом некруглых зубчатых колес 13, имеющих передаточное отношение, обеспечивающее нормальное функционирование вариатора.

4 ил. управляющий и замыкающий дифференциальные механизмы.

Недостатком известной передачи является сложность ее конструкции, особенно механизма изменения вылета зубчатых секторов, что обусловливает ее невысокую надежность.

Наиболее близкой к предлагаемой является передача, содержащая ведущий и ведомый валы, охватываемые зубчатым элементом.

Недостатком этой передачи является ее невысокая надежность.

Цель изобретения — повышение надежности зубчатого вариатора.

На фиг. 1 изображен зубчатый вариатор; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1; на фиг. 31716224 вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 — принципиальная схема вариатора.

Зубчатый вариатор включает ведущий 1 и ведомый 2 валы, на которых выполнены диски а. На дисках а обоих валов смонтированы валики 3, на которых закреплены промежуточные зубчатые колеса 4 и 5 дисков ведущего и ведомого валов соответственно.

Зубья зубчатых колес 4 и 5 периодически вступают в зацепление с зубьями зубчатого элемента 6 внутреннего зацепления (венца), охватывающего валы 1 и 2. Зубчатые колеса

4 и 5 установлены в дисках на валиках 3 с эксцентриситетом, причем если на. ведущем валу вариатора у зубчатых колес 5 эксцентриситет направлен таким образом, что охватывающая-наружные поверхности колес 5 имеет максимальный диаметр, то у зубчатых колес 4 эксцентриситет направлен так, что охватывающая их наружные поверхности имеет минимальный диаметр. Зубчатый элемент 6 имеет такие размеры, что при вышеописанном положении зубчатых колес 4 и 5 их зубья находятся в нормальном зацеплении с зубьями элемента 6. На валиках 3 соосно установлены также зубчатые колеса

7, находящиеся в зацеплении с зубчатыми колесами 8, соосными с валами 1 и 2 и способными вращаться относительно этих валов. Соосно с каждым из валов 1 и 2 смонтированы имеющие одинаковые модуль и число зубьев зубчатые колеса 9, 10, 11 и 12, причем зубчатые колеса 11 жестко закреплены на валах 1 и 2, а зубчатые колеса

9, 10 и 12 могут вращаться вокруг этих валов. Зубчатые колеса 9 жестко связаны с зубчатыми колесами 8, а зубчатые колеса

12 — с находящимися в зацеплении друг с другом некруглыми зубчатыми колесами 13.

Зубчатые колеса 10 жестко связаны с корпусом вариатора (не показан), В зацеплении с зубчатыми колесами 9 и 12 находится блок зубчатых колес 14, а в зацеплении с зубчатыми колесами 10 и 11- блок зубчатых колес

15. Таким образом, зубчатые колеса 9, 14 и

12 образуют управляющий дифференциал, а зубчатые колеса 10, 15 и 11 — замыкающий дифференциал. Зубчатые колеса 4 и 5 дисков имеют упругое соединение зубчатого венца со ступицей. Ведущий вал вариатора приводится во вращение от электродвигателя 16 через муфту 17. Блоки 14 и 15 зубчатых колес смонтированы в водилах 18, способных вращаться на валах 1 и 2.

Вариатор работает следующим образом.

Вращение электродвигателя 16 через муфту 17 сообщается валу 1, вследствие чего вращение относительно геометрической оси вала 1 получают валики 3 вместе с установленными на них промежуточными зубчатыми колесами 4 диска этого вала. За счет зацепления зубьев зубчатых колес 4 и зубьев зубчатого элемента 6 вращение вала 1

5 сообщается элементу 6 внутреннего зацепления. Непрерывность зацепления зубьев различных зубчатых колес 4 с зубьями элемента 6 достигается выбором оптимальных размеров зубчатых колес 4 и диаметра ок10 ружности, на которой располагаются геометрические оси валиков 3. Поскольку в зацеплении с элементом 6 находятся также зубчатые колеса 5 диска ведомого вала, то вращение элемента 6 сообщается через зуб15 чатые колеса 5, валики 3 и диски а валу 2.

Вращение вала 2 происходит со скоростью, отличающейся от скорости вращения вала 1, поскольку радиус-вектор полюса зацепления зубчатых колес 4 с элементом 6 относи20 тельно геометрической оси вала 1 не равен радиус-вектору полюса зацепления зубчатых колес 5 с элементом 6 относительно геометрической оси вала 2. Для случая, изображенного на фиг. 4, радиус-вектор для

25 ведущего вала имеет минимальное значение, а для ведомого вала — максимальное.

Текущие значения радиус-векторов определяются следующим образом (см. фиг. 4).

Угол р между радиус-векторами полюса зацепления, когда он расположен соответственно в точках Р и К, причем положение полюса зацепления в точке К соответствуют повороту зубчатых колес дисков ведомого вала вместе с этим валом на угол а, определяешься по формуле (относительно геометрической оси элемента внутреннего зацепления): у = arcain- - —,.— е sina где p — угол между радиус-векторами, проведенными от оси ведомого вала к полюсам зацепления зубчатых колес его диска с зубчатым элементом при углах поворота валиков, соответственно равных 0 и а ; е — величина эксцентриситета зубчатых колес дисков; и — заданный угол синхронного поворота валиков диска ведомого вала;

R — радиус начальной окружности зубчатого элемента внутреннего зацепления;

r — радиус начальной окружности зубчатых колес дисков.

Текущий радиус-вектор полюса зацепления относительно геометрической оси ведомого вала определяется по формуле т .. 1716224

P = 2 ° arcsin

° ° °

4 e R — г- Р Р1+е где Р-соответствующийуглу а расчетный угол поворота валиков дисков ведущего вала, при котором сохраняется нормальное . 5. зацепление зубьев зубчатых колес дисков и зубчатого элемента при неизменном межосевом расстоянии между ведущим и ведомым валами.

Из того же треугольника GHC1 имеем

10, е в!пД

si0p = здесь р — угол- между радиус-,векторами, проведенными от оси ведущего вала к полюсам зацепления зубчатых колес его диска с

15 зубчатым элементом при углах поворота валиков, соответственно равных 0 и P .

Радиус полюса зацепления зубчатых колес диска ведущего вала с элементом внутреннего зацепления относительно

20 геометрической оси ведущего вала определяется из выражения

LY тек2 =— .sin ф

RN Rе slna

9Я -г есова г сову

Но

25 R e. sin

L Y =R si(1ð=

Но

АЕ=есоза;

30 и

1ОУ= ; **

LY т.е, 35

g ага9

Тогда

Окончательно имеем

40 11 -в в

Угол ф поворота зубчатых колес дисков ведущего вала, соответствующий углу а по- 45 ворота зубчатых колес дисков ведомого вала, определяется из рассмотрения треугольника G H C1. Полупери метр этого треугольника равен ,, 50

При это п,причем

R е з1п а

KN =R sing=

ON - Ry+ е соз а + r cos р;

rAe Ry — РадиУс окРУжности, на котоРой Рас полагаются центры зубчатых колес дисков ведущего и ведомого валов, а увгсг9, (е sina

-г +e ° cosa г ° сову

Тогда

R е ° Sina

Ягее1 . ° Е ° Sln а (R-г) sinarct9 - r ° е ° cos a г ° сов у

При повороте промежуточных зубчатых колес дисков ведомого вала на угол а.,:а промежуточных зубчатых колес дисков ведущего вала на угол Р происходит смещение зубчатого элемента внутреннего зацепления вдоль вертикальной оси симметрии вариатора на величину РР1, которая определяется из выражения

PP1 = P2Ps = сс1 = AP — AP1 = AP — AE—

-EN — М Р1. е sin а.

Е N =r cosrp= г cosarcslo— и Р1 = 2 R sin

АР=е+г:

PP1=e+r-e cosa-г cossrcsln -2 R sin * e ° sin а

R-г 2 е (1-cosa)+r (1-cosarcsln Ä-"- )-2 R sin $

e + R - г + 1е - Р Р1 + г - е P P1 — R+e- тогда

P Р1 РР1 в1п — 1 = 2 2 (R- - — ) —

GH G

Q1Y=Ry — е cosP + r созР

В процессе работы вариатора водила 18 получают вращение со скоростями, определяемыми скоростями вращения валов 1 и 2, благодаря замыкающим дифференциалам, составленным из зубчатых колес 10 и 11 и блока зубчатых колес 15. Осуществление кинематической связи между зубчатыми колесами 8 и зубчатыми колесами 13 через управляющие дифференциалы, составленные из зубчатых колес 9, 12 и блоков зубчатых колес 14, позволяет обеспечить в процессе работы вариатора в определенном режиме (с фиксированным передаточным отношением) неподвижность некруглых зубчатых колес 13.

1716224

R e sIn

Rrert sin à

+r,. cos

Регулирование скорости вращения вала

2 осуществляется следующим образом.

Вращение одного из зацепляющихся друг с другом зубчатых колес 13 сообщает определенные, но не равные друг другу углы поворота зубчатым колесам 8, зацепляющимся в свою очередь с зубчатыми колесами 7, установленными на валиках 3. Таким образом, зубчатым колесам 4 дисков ведущего вала сообщается поворот на определенный угол, а зубчатым колесам 5 дисков ведомого вала на угол, соответствующий углу поворота зубчатых колес 4, причем зацепление зубчатых колес 4 и 5 с элементом

6 не нарушается. Соотношение углов поворота зубчатых колес 4 и 5 зависит от передаточного отношения составленной из некруглых зубчатых колес передачи, определяемого как теа sanP па

При непрерывном изменении передаточного отношения в определенном диапазоне возможна интерференция зубьев зубчатых колес 4 и 5 и зубчатого элемента 6.

Исключить ее становится возможным благодаря упругому соединению зубчатых венцов колес 4 и 5 СО своими ступицами. Упругие перемещения венцов относительно ступиц должны обеспечиваться в пределах половины окружного шага их зубьев. Самоустановка зубчатых колес 4 и 5 в процессе работы вариатора обеспечивается за счет заостре-. ния зубьев колес 4 и 5 и элемента 6.

Использование в качестве элементов передачи движения эксцентрично закрепленных на валиках цилиндрических зубчатых колес, а в качестве механизма для синхронного изменения расстояний от их. центров до осей валов двух связывающих валики дифференциалов и кинематически связывающей управляющие цепи дифференциалов зубчатой передачи из двух некруглых колес позволяет уменьшить количество деталей вариатора и тем самым повысить надежность его функционирования.

Формула изобретения

Зубчатый вариатор, содержащий параллельные ведущий и ведомый валы, закрепленные на них два диска с установленными равномерно по их окружностям параллельными осям валов валиками, закрепленные на валиках с возможностью синхронного изменения расстояний от геометрического центра до оси соответствующего вала зубчатые колеса, кинематически связывающий валы охватывающий колеса обоих дисков зубчатый элемент внутреннего зацепления и механизм для синхронного изменения

5 расстояний от центров колес до осей валов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, колеса закреплены на валиках эксцентрично с противоположной ориентацией эксцентриситета относи10 тельно вала у колес соответствующих дисков, механизм для синхронного изменения расстояний от центров колес до осей валов выполнен в виде двух кинематически связывающих валики соответствующих дис15 ков дифференциалов с замыкающей и управляющей кинематической цепью каждый и кинематически связывающей управляющие цепи дифференциалов зубчатой передачи из двух некруглых колес, а

20 передаточное отношение передачи из некруглых колес выбрано из соотношения

sInarctg

В%В тр т;я д где i — передаточное отношение передачи из

30 некруглых колес;

a — заданный угол синхронного поворота валиков диска ведомого вала;

P — соответствующий углу а расчетный угол поворота валиков диска ведущего вала, 35 при котором сохраняется нормальное зацепление зубьев зубчатых колес дисков и зубчатого элемента при неизменном межосевом расстоянии между ведущим и ведомым валами;

40 R — радиус начальной окружности зубчатого элемента внутреннего зацепления; е — величина эксцентриситета зубчатых

КОЛЕС ДИСКОВ;

r- радиус начальной окружности зубча45 тых колес дисков;

R>- радиус окружности, на которой располагаются центры зубчатых колес дисков ведущего и ведомого валов; ,0- угол между радиус-векторами, про50 веденными от оси ведущего вала к полюсам зацепления зубчатых колес его дисков с зубчатым элементом при углах поворота валиков, соответственно равных 0 и Р;

p — угол между радиус-векторами, про55 веденными от оси ведомого вала к полюсам зацепления зубчатых колес его дисков с зубчатым элементом при углах поворота валиков, соответственно равных 0 и а, 1716224

Яид /

1716224

Фаг. 5

Составитель Н, Рогачевский

Редактор Л. Веселовская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л. Бескид

Заказ 599 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Произеодстеенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101