Устройство изменения скорости вращения

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве устройства преобразования и изменения скорости вращения валов.Цель. изобретения - увеличение нагрузочной способности и долговечности, которая достигается тем, что в зубчатой лобовой передаче с двумя дисками, имеющими параллельные зубья, причем зубья выполнены с. обеих сторон дисков, но на половине их площади, установлены шестерни (четыре и более), оси которых связаны между собой через преббразукиДие механизмы, что позволяет Получать требуемый закон вращения выходного звена. Приведены варианты выполнения предлагаемого механизма. 3 з.п. ф-лы, 1бил. ;-.: .- -. ..- -

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5t)s F 16 К 3/42, 37/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 (21) 4703607/28 ус (22) 30.03.89 . ск (46) 07,01.93.Бюл. М 1 ни (75) Ю.M.Ïûðãàðó и

-(56) 1.Патент Франции М 2361580, кл. F 16 H 3/02, чт

1976,:: . ди

2.Патент ФРГ.М 3309044, кл. Р 16 Н 29/08, . пр

1983. :: .. ди

З.Патент ФРГ N. 2609820, кл. F 16 Н 3/44, но опубл. 1977.. то

4,Патент США N. 4047451, кл. F 16 Н 37/06, rip

1976. " .. по (54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕНЕНИЯ СКОРО- - но

СТИ ВРАЩЕНИЯ ни (57) Изобретение относится к машинострое- 16 нию и может быть использовано в качестве Г

ОО () с

Од

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве устройства преобразования и изменения скорости вращения валов.

Известны зубчатые модификации фрикционных и импульсных устройств варьирования скорости вращения. Однако любое распределение зубчатых элементов зацепления на поверхностях тел фрикционного устройства приводит к ударным взаимодействиям и неполнозубому зацеплению, что лимитирует нагрузочную способ - ость и долговечность устройства (1).

Импульсные устройства (2 л 3) хотя и проявляют при этом лучшие свойства, остаются, в принципе, еще ограниченными в данных отношениях, 1ак как сохраняется разнонаправленной в полуперисдах скорость преобразованного вращения.

Известно также устройство, в котором используют диск с перпендикулярными к диаметру зубьями как ведущее ззено и вза„„SUÄÄ 1786318А1

2 тройства преобразования и изменения орости вращения валов. Цель. изобретея — увеличение нагрузочной способности долговечности,-которая достигается тем, о в зубчатой лобовой передаче с двумя сками, имеющими параллельные зубья, ичем зубья выполнены с обеих сторон сков, но на половине их площади, уставлены шестерни (четыре и более), оси корых связаны между собой через еобразующие механизмы, что позволяет лучать требуемый закон вращения выходго звена. Приведены варианты выполнея предлагаемого механизма. 3 э.ll. ф-лы, 1 ил. имодействующее с ним ведомое зубчатое колесо, связанное с регулирующим устройством и подвижное под его действием вдоль радиуса диска. Колесо установлено с воэ- можностью вращения и относительно оси второго порядка, перпендикулярной к диску в точке сопряжения. Это приводит к гармоническому вращенйю колеса относительно главной оси, которое снимается с помощью механизмов эпициклических колес. Гармоническое вращение от двух таких узлов (диск-колесо) суммируют в преобразующем механизме на базе трехзвенного дифференциала и механизмов свободного хода (МСХ) и передают на выходной вал в виде равномерного регулируемого вращения (4).

Основным узлом, лимитирующим мощность и долговечность, является узел MCX.

Но так как он является незаменимым узлом для выпрямления разнонаправленного вращения, можно сделать вывод, что исключение MCX возможно только в случае

1785318

10

30

55 изменения узла генерирования и преобразования вращательного движения.

Целью изобретения является принципиальное увеличение нагрузочной способности и долговечности, Для достижения цели в устройстве, содержащем в качестве элементарного генератора гармонических вращений диск с параллельными зубьями и взаимодействующее с ним зубчатое колесо(оно вращается с . варьируемой амплитудой в зависимости от

его смещения радиально диску под действием регулирующего устройства), зубья диска урезаны на половину, так что граница среза перпендикулярна к линиям зубьев, а в момент выхода иэ зацепления первого колеса в диаметрально противоположной точке диска устанавливают второе аналогичное колесо и кинематической связью связывают с первым колесом, Первое колесо теперь вращается над пустым сектором, однако в том же направлении, что и в первом полупериоде. благодаря взаимосвязи с вторым колесом, которое в это время проходит через зубчатый. сектор, ОднонаправленнОе варьируемое периодическое вращение от кинематической связи передается на выходной вал устройства или к суммирующему преобразующему механизму на базе дифференциала, куда подается и второе аналогичное вращение с разницей по фазе в 90О, от аналогичного узла диск-колесо. При этом пара зубчатых колес второго узла может взаимодействовать с отдельным диском или с диском первого узла. Для этого ее распределяют ортогонально относительно первой пары или на второй стороне диска, где имеется аналогичный зубчатый сектор.

B силу конструктивных преобразований возможны следующие отличающиеся устройства. В паре диск-колесо возможно" дублирование не колеса, а: диска, В этом случае второй диск зацепляется с колесом.в диаметрально противоположной точке колеса. Зубчатые сектора дисков смещены относительно друг друга на 180 так, что когда

";один выходит из зацепления с колесом, дру.,гой входит в диаметрально противоположной точке колеса, которое получает вращательное движение далее в ту же сторону. С целью получения равномерного вращения используют еще один такой же узел или, что более выгодно, размещают ортогонально между одной парой дисков два зубчатых колеса, которые вращаются с разницей по фазе в 90 и соединены с выходным валом через суммирующий механизм.

Вращение колеса относительно дополнительной степени свободы линейно зависит от вращения дисков так, что их можно связать синхронизирующей цепочкой. В целях правильной работы регулирующего устройства оно также должно быть связано с ведущим телом для синхронизации переключения под нагрузкой и имеет известные технические решения.

Элементарное устройство преобразования схематически дано на фиг.1,2,3; на фиг.4 и 5 в таких же проекциях дано детальное устройство реализации способа с выходным равномерным варьируемым вращением; на фиг.б иллюстрируется момент переключения потоков крутящего мо15 мента, который определяет и дискретность передаточного числа; на фиг.7-15 даны упрощенноо всевозможные варианты устройств. с выходным равномерным вращением на базе комбинации из элементарных генераторов-преобразователей с использованием в том числе общих рабочих тел и зубчатого зацепления по обе стороны дисков; на фиг.16 иллюстрируется предлагаемый вариант выполнения зубьев на диске

25 Устройство изменения скорости вращения (фиг.1,2,3) содержит входной вал 1, диск

2 с сектором 3 параллельных зубьев, взаимосвязанные зубчатые колеса 4. взаимодействующие в полупериодах с диском 2 в диаметрально противоположных точках и связанные с выходным валом 5 через колеса

7, 8 эпициклического преобразующего механизма и .вал 9, зубчатые колеса 10; радиально подвижные вдоль вала 5; подшипники

11, 12, направляющие 13, связанные с корпусом, червяк 14, образующий с внешней. обоймой подшипника 14 червячную пару, шаговый двигатель 15, электронный блок

16, систему датчиков б и 17. Внутренняя обойма подшипника 11 держит игольчатый подшипник 12 вала 9 и кинематически связана (для синхронизации вращения колеса

4 относительно оси второго порядка) с вход- . ным валом (в целях наглядности на фигурах

45 связь недана).

Работает устройство следующим образом.

Вращение вала 1 и диска 2 передается с гармоническим характером колесу 4. Да50 лее периодическое вращение через эпициклы 7, 8 и колесо 10 поступает на выходной вал 5 и синхронизирует вращение второго колеса 4. Когда первое колесо 4 приходит к концу сектора 3, оно уменьшает свою скорость до нуля, а второе колесо 4 входит в зацепление. Полупериод вращения второго колеса 4 приходится валу 5 в том же направлении, что и от первого колеса 4, Анализируя скорость вращения, исходя иэ значения амплитуды или частоты электромагнитных им1786318 пульсов ат датчиков 6 и 17, электронный блок 16 подает сигнал к шаговому двигате-. лю 15. Последний через червячную пару смещает радиально систему колесо — эпициклы — колесо. Происходит изменение пе- 5 редаточного числа с минимальным шагом в

1/2 шага зубчатого колеса.

Устройство с равномерным выходным вращением (фиг.4,5) содержит входной 1 и выходной 2 валы, взаимосвязанные диски 3 10 и 4 с участками параллельных зубьев, смещенных на 180.", зубчатые колеса 5 и 6, которые взаимодействуют с дисками в точках, радиусы которых перпендикулярны, механизмы эпициклических колес 7-8 и 9-10, 15 связывающие колеса 5 и 6 с промежуточными выходными валами 11 и 12 через колеса

13 и 14, колеса 15 и 16, связывающие валы

11 и 12 со звеньями 17 и 18 дифференциала, третье звено 19 дифференциала связано с 20 . выходным валом 2. Регулирующее устройство (не показано) связано" колесами 5 и 6 через валы 20, 21 и колеса 22, 23, взаимо.действующие с валами 24, 25 (колес 5, 6) через колеса 26 и 27. Валы 20 и 21 установ- 25 лены с возможностью продольного смещения под действием регулирующего устройства и центрального вращения как конечный узел сийхронизирующей кинематической связи между колесами 5, 6 и дис- 30 ками 3, 4, призванной снимать тарцовые нагрузки на зубьях колес 5, 6 (связь не дана).

Работает вариатор следующим образом. Крутящий момент входного вала 1 разделен bio двум потокам через диски 3 и 4. Так 35 как зубчатый сектор одного диска находит-ся против беззубчатого сектора другого, далее крутящий момент передается колесам 5: и 6 поочередно, так чта они вращаются периодически и однонаправленно в полупери- 40. одах, но с разницей по фазе в 90 (из-за ортогонального расположения колес), Далее через указанные выше кинематические цепочки вращение поступает к дифференциалу, в котором она суммируется и посту- 45 .пает на выходной вал, который вращается с передаточным числом в зависимости от рабочих диаметров зацепления колес 5 и 6 с дисками, Устройство по фиг,4, 5 содержит две 50 пары зубчатых колес, которые вращаются с разницей по фазе в 90, для чего ани расположены ортогонально, как это дана на фиг.4, или на другам торце диска, на котором имеются аналогичные зубья. Взаимосвязь ко- 55 лес, образующих пару, аналогична описанной в примере конкретного выполне- ния по фиг.1, а характер вращения в них (в данный момент времени) дан в соответствующих графических данных на фигурах. Та М::, ким образом, суммируя зти вращения в дифференциале, мы получим выходное вращение с более равномерным характером и варьируемым значением передаточного числа. Данные устройства имеют преимущества перед предыдущим, так как упрощает-, ся конструкция преобразующего механизма.

В целях неразрывной передачи крутящего момента зубчатый сектор диска выполнен,шире, половины диска на величину менее 1/2 ширины зубчатых колес, как это видно на фигурах. Кроме того, начала зубчатых секторов могут быть выполнены в виде смежно расположенных вра .,ающихся втулок в целях перевода трения скольжения, (характернае для всех аналогов) в трение скольжения.

Таким образом, данные принципиальные устройства позволяют создать устройства для варьирования скорости только на базе полнозубого зацепления, без наличия ударных взаимодействий, фрикционных или заклинивающих механизмов типа МСХ, как в аналогах. Это повышает нагрузочную способность устройств до уровня коробок передач. Передаточное число устройств принимает значения, невозможные для коробок передач, и приближает их конструктивно и функционально максимально к бесступенчатому регулированию. К тому же ведет возможность переключения передаточного числа пад нагрузкой без использования муфт сцепления. Таким образом, предлагаемые устройства включают в себя лучшие свойства коробок передач и вариаторов воедино, чта немаловажно в машиностроении.

Формула изобретения

1. Устройство изменения скорости вращения, содержащее корпус, входной, выходной. и первый промежуточный валы, преобразующий механизм, рабочие тела, выполненные в виде диска с параллельными зубьями и первого зубчатого колеса, установленного на промежуточном валу в плоскости параллельной диску с возможностью поворота в этой плоскости, а промежуточный вал связан с выходным валам через " преобразующий механизм, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличения нагрузочной способности и долговечности, ано снабжено вторым промежуточным валом, вторым зубчатым колесом, установленным на нем, рабочее тело выполнено в виде первого полудиска с параллельными зубьями, второй промежуточный вал расположен в плоскости параллельной полудиску с возможностью поворота в этой плоскости и кинематически связан через промежуточный

1786318 механизм с выходным валом, а зубчатые колеса расположены симметрично оси вращения полудиска.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно снабжено третьим и четвертым зубчатыми колесами, установленными на третьем и четвертом промежуточных валах, первый полудиск снабжен зубьями на другом торце для зацепления с третьим и четвертым зубчатыми солесами, зсе промежуточные валы связаны через преобразующий механизм с выходным валом, а все зубчатые колеса расположены ".имметрично- оси вращения полудиска.

3, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно снабжено вторым полудиском, установленным на входном валу и развернутым относительно первого полудиска

5 на 180, зубчатое колесо установлено между полудисками для попеременного зацепления с ними.

4. Устройство по п.п. 1,2,3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью полученя равно10 мерного вращения, с полудиском зацеплен ы несколько зубчатых колес, расположенных симметрично оси вращения полудиска, и связанных между собой преобразующим механизмом".

1786318

1786318

1786318

1786318

178б318

Составитель Ю.Пыргару

Техред М.Моргентал Корректор Л.Ливринц

Редактор T.Þð÷èêoâà

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 239 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5