ФРИКЦИОННАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 1994 года по МПК F16H9/00 

Изобретение относится к механизмам с бесконечно гибкими элементами.

Известны механизмы, содержащие ведомое звено, четырехзвенник, двухповодковую группу, ведущее звено, шатун [1] .

Известен клиноременный вариатор с раздвижным шкивом, содержащий вал, размещенные на нем неподвижный и подвижный в осевом направлении диски и направляющую для осевого перемещения подвижного диска, расположенную под углом к его оси вращения. Подвижный диск составлен из двух частей, одна из которых установлены относительно другой с возможностью вращения и взаимодействия с ремнем, а другая соединена с направляющей и взаимодействует с тормозом. Данный вариатор выбрано в качестве прототипа [2] .

Недостатком прототипа являются низкие эксплуатационные функциональные возможности.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что передача содержит ведущий и ведомый вал, гибкий элемент и механизм управления для изменения передаточного отношения. Новым является то, что каждый из узлов выполнен в виде катушки, размещенной в корпусе, а также наличие механизма фиксации и расцепления. Каждая из катушек подвижно (шарнирно) установлена на валу и имеет два диска. Одна из катушек снабжена двумя двухручьевыми шкивами с храповыми механизмами, а другая - дополнительным шкивом, храповыми механизмами и звездочкой. На двухручьевых шкивах размещены (один и более) витки дополнительных гибких элементов, один из которых подпружинен, а другой соединен с педалью. Передача содержит механизм фиксации и расцепления, который выполнен в виде шарика, подпружиненного в сторону водила, жестко соединенного с валом, и взаимодействующих с водилом зубьев храповика, жестко (монолитно) соединенных с диском одной из катушек, шарнирно закрепленного на водиле коромысла, подпружиненного относительно водила, сегмента с кулачковым профилем и шариком. В полости двухручьевых шкивов размещены храповые механизмы, неподвижно установленные на валу. Первый храповый механизм второй катушки размещен на диске катушки, а второй храповой механизм - на корпусе. Звездочка свободно установлена на ведомом валу и снабжена храповыми колесами, размещенными на ее торцах. Дополнительный шкив имеет ручей, на которой размещен дополнительный подпружиненный гибкий элемент. Кроме того, передача снабжена механизмом управления для изменения передаточного отношения, выполненным в виде набора подпружиненных кулачковых механизмов, установленных на осях с возможностью поворота и системы рычагов.

На фиг. 1 и 2 изображена предлагаемая передача, общий вид; на фиг. 3-5 - различные положения механизма фиксации и расцепления; на фиг. 6-9 - переключатель нагрузки (передач) на уменьшение передаточного отношения; на фиг. 10-12 - переключатель нагрузки на увеличение передаточного отношения; на фиг. 13-15 - узел механизма управления; на фиг. 16-19 - варианты управления передачей на увеличение передаточного отношения; на фиг. 20-23 - варианты управления передачей на уменьшение передаточного отношения; на фиг. 24-26 - варианты исполнения гибкого элемента.

Фрикционная передача содержит ведущий и ведомый валы 1 и 15, размещенные на них ведущий и ведомый узлы, выполненные в виде катушек 2 и 3, соединенных гибким элементом 4, механизм фиксации и расцепления. Последний выполнен в виде водила 5, жестко соединенного с валом 1, и взаимодействующих с водилом 5 зубьев храповика 6. Зубья храповика жестко соединены с диском 16 катушки 2 и взаимодействуют с зубом коромысла 8, шарнирно закрепленного на водиле 5 и подпружиненного пружиной 9 относительно водила 5 сегмента 10 с кулачковым профилем и роликом 11. Водило 5 (периодически) контактирует с шариком 12, подпружиненным пружиной 13 в сторону водила 5. Каждая из 5 катушек 2 и 3 выполнена в виде шкива 7 (14), подвижно (шарнирно) установленного на валу 1(15) и снабженного дисками 16 и 17 (и 18, 19), т. е. шкивы выполнены в виде катушки. Катушка снабжена шкивами 20 и 21 с храповыми механизмами 22 и 23, жестко установленными на валу 1. Катушка 3 снабжена дополнительным шкивом 24, храповыми механизмами 25 и 26 и звездочкой 27.

Шкивы 20 и 21 снабжены (двумя и более) ручьями 28 и 29, 30 и 31, на которых размещены витки дополнительных гибких элементов 32-35. Гибкие элементы 32 и 34 подпружинены, а гибкие элементы 33 и 35 соединены с элементами привода объекта эксплуатации фрикционной передачи. На диске 16 шкива 7 установлены (жестко закреплены) упоры (зацепы) 36, взаимодействующие с узлами 37 и 38 переключения, которые размещены на корпусе 40. Храповые механизмы 22 и 23 размещены в полости шкивов 20 и 21. Храповой механизм 26 размещен на диске 19 шкива 14, а храповой механизм 25 - на корпусе 40. Звездочка 27 свободно установлена на ведомом валу 15 и снабжена храповыми колесами 41 и 42, размещенными на ее торцах. Дополнительный шкив 24 снабжен ручьем 43, на котором расположен подпружиненный гибкий элемент 44.

Кроме того, передача имеет переключатель 45, кулачки 46-49. Узлы 37 и 38 переключения имеют оси 50 и 51, шкивы 52 и 53, рычаги 54 и 55 соответственно. Рычаги 54 и 55 снабжены пружинами 56 и 57, шкивы 52 и 53 - пружины 58 и 59, рычаги 54 и 55 - демпфирующие упоры 60-63, шкивы 52 и 53 - упоры 64 и 65, гибкие элементы 66 и 67. Передача содержит также гибкие элементы 68 и 69, шток 70 командного устройства (переключателя 45), тягу 71, салазки 72, пружину 43, сбрасыватель 74, рычаг 75, рукоятку 76, упор 77, зуб 78, зацепы 79-81, ось 82, зацепы 83 и 84 узла 37, зацепы 85 и 86 узла 38, пружины 87 - кулачков 48, 49, 46 и 47, ручьи 90-93 шкивов, упоры 94-97 кулачков 49-46, освобождение (высвобождение) 98-101 в кулачках 46-49, штоки 102 и 103 кулачков 48 и 49, штоки 104 и 105 кулачков 46 и 47, высвобождения 106 и 107 шкивов 52 и 53, упоры 108 и 109 шкивов 53 и 52, регулировочные винты 110 и 111 шкивов 53 и 52, тросики 112 и 113, зацеп 114 рычага 75, упор 115 салазок 72, винт 116 штока 70, паз 117 салазок 72, штоки 118, пружину 119, тягу 120, зуб 121, зацеп 122, сбрасыватель 123, зацеп 124, упор 125 тяги 120, зацеп 126 рычага 75, зацеп 127 тяги 120, винт 128 штока 118, паз 129 салазок 130, пружина 131 шкива 24, пружины 132 и 133 катушек 39 и 40.

Уменьшение передаточного отношения передачи следующее.

На диске 16 шкива 7 установлены упоры (зацепы) 36 (83, 84, 85, 86), которые взаимодействуют с узлами 37 и 38 переключения передач. Узел 37 переключения на уменьшение передач за счет кулачков 46 и 47 взаимодействуют с упорами (зацепами) 83 и 84. Кулачки 46 и 47 и подпружиненный рычаг 54 находятся на одной оси 50. Кулачки 46 и 47 подпружинены пружинами 88 и 89 через штоки 104 и 105 к оси 50 через упоры и могут поворачиваться на оси на 90^о.

Рычаг 54, подпружиненной пружиной 56, имеет два подпружиненных положения I и II, ограниченных демпфирующими упорами 60 и 62. На оси 50 свободно находятся шкив 52 с двумя ручьями 91 и 93. На ручье 91 крепится гибкий элемент 66 пружины 58, а на ручье 93 - гибкий элемент 68 троса 113. На шкиве 52 имеется ограничительный винт 111, взаимодействующий с упором 64, на шкиве есть освобождения (вырез) 106 с упором 109. Переключающий узел 37 через гибкий элемент 69 троса 112 взаимодействует с переключателем (командным устройством) 45 через шток 118, находящийся в салазках 130. Тяга 120 имеет зуб 121 и взаимодействует подпружиненным пружиной 119 зацепом 122, находящейся на тяге 120. Шток 118 имеет ограничительный винт 128 и паз 129 в салазках 130. Салазки 130 имеют сбрасыватель 123 и выемку для упора тяги 120. В исходном положении тяга 120 имеет упор для зацепа 126 рычага 75 с рукояткой 76.

Увеличение передаточного отношения передачи следующее. На диске 16 шкива 7 установлены упоры (зацепы) 36 (83-86), которые взаимодействуют с узлами 37 и 38 переключения передач. Узел 38 переключения на увеличение передач за счет кулачков 48 и 49 взаимодействуют с упорами (зацепами) 85 и 86. Кулачки 48 и 49 и подпружиненный пружиной 57 рычаг 55 находятся на одной оси 51. Кулачки 48 и 49 подпружинены пружиной 87 друг к другу до упоров 94 и 95 и за счет освобождения в кулачках 100 и 101 могут поворачиваться на оси на 90^о.

Рычаг 55 имеет два подпружиненных положения I и II -, ограниченные двумя демпфирующими упорами 61 и 63. На оси 51 свободно находится шкив 53 с двумя ручьями 90 и 92. На ручье 90 крепится гибкий элемент 67 пружины 59, на ручье 92 - гибкий элемент 69 троса 112. На шкиве 53 имеется ограничительный винт 110, взаимодействующий с упором 65, освобождение 107 с упором 108. Переключающий узел 38 через трос 68 взаимодействует с подпружиненным пружиной 73 зацепом 79, находящимся на тяге 71. Шток 70 переключателя 45 имеет ограничительный винт 116 и паз 117. Салазки 72 имеют сбрасыватель 74 и выемку 115 для упора 81 тяги 71. Тяга 71 имеет упор 80 для зацепа 114 рычага 75 с рукояткой 76.

Предлагаемая передача работает следующим образом.

Через гибкие элементы 33 или 35 привода усилие поступает с объекта эксплуатации передачи. Ход (длина) при передаче усилия должна быть (соответствовать) длинам окружности ручьев 30 и 28 шкивов 21 и 20. Движение должно быть возвратно-поступательным (например педали веломобиля). Тогда за каждую передачу усилия с объекта эксплуатации (нажатие педали) усилие передается через гибкий элемент 33 или 35 шкиву 20 или 21 через храповой механизм 22 или 23 через вал I водилу 5. Водило 5 через коромысло 8 и храповой зуб передает движение храповому колесу 6, которое находится на катушке 2 через гибкий элемент 4, который жестко закреплен одним концом на катушке 2, другим - на катушке 3, движение передается катушке 3. Катушка 3 через храповые космы 41 и 42 передается звездочке 27. От возврата звездочки 27 удерживают храповые колеса 41 и 42.

За одно нажатие (за один оборот) катушка 20 или 21 водило 5 делает один оборот. За счет подпружиненных гибких элементов 32 или 34 катушка возвращается в исходное положение. Водило 5 передает усилие через коромысло храповому колесу 6 и катушке 2 в период 360^о - α.

Цикл проходит следующим образом:
При повороте водила 5 оно выходит из контакта с шариком 12. Ролик 11 выходит из сегмента 10 и коромысло 8 входит в контакт с храповиком 6 и катушкой 2. Усилие передается до тех пор, пока ролик 11 при контакте с сегментом 10, не выводит из расцепления коромысло 8 с храповиком 6 (360^о - α. ). Водило 5 встает в исходное положение (фиксированное положение), когда водило 5 контактирует с шариком 12. В это время катушка 2 возвращается в исходное положение (контакт упора (зацепа) 36 с узлом 37), за счет пружины 131 шкива 24.

Цикл завершен. За цикл водило 5 совершает полный оборот, катушка 2 совершает (360^о - α. ), катушка 3 - в зависимости от соотношений диаметров (намотка гибкого элемента) катушек 2 и 3 (намотка гибкого элемента) (или числа витков катушки 2 к числу витков катушки 3).

Если диаметр намотки гибкого элемента катушки 2 50, а диаметр намотки катушки 3 150, то 50: 150 = 1/3, т. е. за один оборот катушки 2 катушка 3 делает 1/3 оборота.

Если диаметры катушек равны, то и соотношение равно 1, т. е. за один оборот катушки 2 катушка 3 делает тоже один оборот.

Если диаметр намотки гибкого элемента катушки 2 150, а диаметр намотки гибкого элемента катушки 3 50, то 150: 50 = 3, т. е. за один оборот катушки 2 катушка 3 делает три оборота (здесь для упрощения рабочий сектор (360^о - α. ) взят за один оборот, т. е. 360). Точно такое же соотношение получаем, если рассматривать не диаметры, а витки. Для изменения соотношения диаметров гибкого элемента 4 нужно увеличить катушку 2 на один виток или уменьшить на один виток (или несколько витков).

На корпусе 40 закреплены узлы 38 (увеличение), связанные гибкими элементами 68 и 69 с переключателем (командным устройством) 45. При работе на одной (постоянной) передаче кулачок 46 взаимодействует с зацепом 83 (36), расположенным на диске 16 катушки 2. При переходе на повышенную передачу необходимо нажать на рукоятку76 до упора 77 рычага 75, рычаг своим зацепом 114 перемещает тягу 71. Тяга зацепом 79 перемещает через зуб 78 шток 70. Шток 70 через гибкий трос 112 поворачивает шкив 53, который упором 108 через подпружиненный рычаг 55 поворачивает кулачки 48 и 49 на 90о, рычаг 55 занимает положение II. Функции кулачка 46 берут на себя кулачок 48 и зацеп 85, тогда при следующем цикле (повороте кассеты) кассета в исходное положение не возвращается. При следующем повороте катушки 2 зацепом 86 через кулачок 49 ось возвращается в исходное положение, кулачки 48 и 49 и рычаг 55 занимают положение I.

Зацеп 83 проходит через кулачок 46 (он подпружинен и в одну сторону может поворачиваться на 90^о) - (свойства диода). При расцеплении водила 5 с катушкой 2 упором зацепа 83 будет кулачок 46. Так кончается переключение на повышенную передачу.

При переключении вся цепочка переключения состоит из ряда самостоятельных цепей.

1. При нажатии на рукоятку 76 до упора 77 тягой 71 выдвигается шток 70, и зуб 78 за счет сбрасывателя 74 выходит из контакта с зацепом 79.

2. Шток 70 через трос поворачивает ось 51 через шкив 53 в положение II, за счет пружины 59 через гибкий элемент 67, шкив 53, гибкий элемент 69, гибкий элемент 68 возвращает шток 70 в исходное положение.

3. В исходное положение I рычаг 55 возвращает кулачок 49 зацепом 85.

4. Тяга 71 возвращается в исходное положение при возвращении рукоятки 76 в исходное положение.

5. Кулачок 48 так же, как и кулачок 46 подпружинен и в одну сторону может поворачиваться на 90^о (свойство диода).

6. Переход на повышенную передачу возможен без переключающих механизмов, если поворачивая катушку 2 на 360^о и не давая ей возвращаться в исходное положение, тут же начать следующий поворот, тогда зацеп 83 пройдет через кулачок 46 и катушка 2 увеличится на один виток (сменяется соотношение диаметров).

При переключении на уменьшение перередаточного отношения надо нажать на рукоятку 76 до упора 77, тогда рычагом 75 перемещает тягу, которая своим зацепом 79 перемещает шток 70, который через трос поворачивает шкив 52. Шкив своим упором 109 через подпружиненный рычаг 54 поворачивает ось 50 на 90^о, ось через упоры 97 и 96 поворачивает кулачки 46 и 47, рычаг 54 занимает положение II, кулачок 46 выходит из контакта с зацепом 83 и за счет пружины 131 через дополнительный шкив 24, катушку 3, гибкий элемент 4 катушка будет сматываться на один оборот до упора кулачка 46. Во время сматывания катушки 2 зацеп 84 через кулачок 47 возвращает кулачки 46 и 47 и подпружиненный рычаг 54 в положение I. Сматывание витка происходит за одно нажатие на рукоятку 76 только на один оборот. Для перехода на более низкую передачу нужно опять нажать на рукоятку 76. При переключении вся цепочка переключения состоит из ряда самостоятельных цепей как и в 1-5 случаях.

Использование данного изобретения даст возможность эффективно менять передачи в широких пределах. Сменой гибкого элемента 4 на другие толщины появляется возможность получить большее количество передач и их качество. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 283754, кл. F 16 H 27/02, 1956.

2. Авторское свидетельство СССР N 1133443, кл. F 16 H 9/14, 1978.

Использование: в механизмах с гибким элементом. Сущность изобретения: передача содержит установленные на ведущем и ведомом валах ведущий узел с водилом и ведомый узел , соединенные гибким элементом , механизм фиксации и расцепления. Входное возвратно-поступательное движение через гибкий элемент поступает на ведущий вал, далее через водило на ведущий узел и через гибкую связь на ведомый узел. Механизм фиксации и расцепления служит для изменения передаточного отношения передачи. 26 ил.

ФРИКЦИОННАЯ ПЕРЕДАЧА, содержащая корпус, установленные в нем на ведущем и ведомом валах соответственно ведущий и ведомый узлы, охватывающий последние гибкий элемент и механизм управления для изменения передаточного отношения, отличающаяся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, ведущий узел выполнен в виде катушки с двумя дисками, свободно установленной на ведущем валу, храповых зубьев, выполненных на наружной поверхности одного из дисков, жестко установленного на ведущем валу водила с шарнирно установленным средней частью на нем и подпружиненным к водилу коромыслом с зубом на одном конце для взаимодействия с храповыми зубьями диска и роликом на другом конце, установленных на ведущем валу с двух сторон катушки двух двухручьевых шкивов, связанных с ведущим валом через храповой механизм, дополнительных гибких элементов, размещенных на каждом двухручьевом шкиве, один из которых подпружинен к корпусу, другой предназначен для взаимодействия с приводом, ведомый узел выполнен в виде катушки с двумя дисками, свободно установленной на ведомом валу, дополнительного шкива, жестко установленного на наружней поверхности одного из дисков катушки, размещенного на нем дополнительного гибкого элемента, подпружиненного к корпусу, свободно установленной на ведомом валу напротив другого диска катушки, ведомой звездочки с храповыми зубьями на наружней поверхности ступицы по обе стороны от ведомой звездочки, дополнительных храповых зубьев, выполненных на наружной поверхности другого диска катушки и на корпусе для взаимодействия с храповыми зубьями ведомой звездочки, фрикционная передача снабжена механизмом фиксации и расцепления, выполненным в виде установленного на корпусе сегмента для периодического взаимодействия с роликом коромысла, установленного в сегменте и подпружиненного к последнему шарика для периодического взаимодействия с роликом водила, а гибкий элемент закреплен концами на ведущей и ведомой катушках и намотан.