ВОЛНОВАЯ БЕССТУПЕНЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 1995 года по МПК F16H15/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к бесступенчатым передачам.

Известны фрикционные бесступенчатые передачи, в которых для плавного изменения частоты вращения выходного вала используют гибкий элемент трапецеидального профиля бесконечной длины (ремень), который помещается между двух конических чашек [1]
Для изменения передаточного отношения в такого типа передачах необходимо синхронно изменить расстояние между двумя соседними чашками, которые устанавливаются на ведущем и ведомом валах [1]
Недостатками такой бесступенчатой передачи являются низкая долговечность гибкого элемента в силу его больших деформаций при перегибах на чашках, небольшой диапазон регулирования скорости выходного вала. Кроме того, такая передача изменяет скорость только принудительно внутренняя автоматичность отсутствует. Если пытаться увеличить диапазон регулирования, то либо возрастают габариты, либо сильно увеличиваются перегибы ремня, что приводит к снижению надежности передачи.

Известны также волновые бесступенчатые передачи, в которых плавное регулирование скорости осуществляется за счет того, что жесткое колесо принудительно (с помощью винтов) перемещается вдоль оси конического гибкого колеса, в результате изменяются деформации гибкого колеса, изменяется и скорость вращения вала, связанного с гибким колем [2]
Однако, в этой бесступенчатой передаче диапазон регулирования ограничен долговечностью гибкого колеса, так как с уменьшением угла конуса возрастают его деформации, что приводит к снижению долговечности.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является волновая бесступенчатая передача, содержащая ведущий и ведомый валы, генератор волн, гибкий элемент, имеющий кольцевой выступ, и жесткое колесо, имеющее ответную кольцевому выступу канавку [3]
Однако, в такой бесступенчатой передаче для передачи мощности необходимы соответствующие радиальные силы между гибким и жестким колесом, которые реализуются в окружные силы трения и которые передаются на подшипники генератора волн, давая еще одно ограничение по долговечности.

Задачами, реализуемыми в предлагаемом техническом решении, являются увеличение диапазона регулирования скорости выходного вала при увеличении надежности передачи и автоматического регулирования скорости по принципу "Чем больше сопротивление, тем меньше скорость".

Это достигается за счет изготовления гибкого элемента, именуемого далее, как гибкое колесо, по крайней мере из одного кольцевого выступа и тонкостенного стакана, соединенных между собой неподвижно, причем поддатливость кольцевого выступа в радиальном направлении соизмерима с податливостью в окружном направлении, изготовления жесткого колеса с кольцевой канавкой, форма которой соответствует форме кольцевого выступа гибкого элемента.

Эти признаки обеспечивают достижение следующего технического результата:
1. Изменение передаточного отношения в зависимости от нагрузки в широком диапазоне скоростей, обеспечивая автоматичность регулирования: чем больше нагрузка, тем меньше скорость и больше развиваемый момент на выходном валу, вплоть до полной остановки ведомого вала при стоповом моменте. В этом случае окружные деформации кольцевого выступа полностью компенсируют разность средних окружностей кольцевого выступа и жесткого колеса. Более того, при дальнейшем увеличении нагрузки на выходном звене можно обеспечить его обратное вращение, при этом момент сопротивления должен быть активным (вращающим) и превышать его стоповое значение.

2. Повышение надежности бесступенчатой передачи за счет снижения радиальных сил между гибким и жестким колесом, так как силы трения между жестким и гибким колесом реализуются теперь уже по крайней мере по двум боковым поверхностям и они увеличиваются еще в сравнении с радиальной за счет угла профиля канавки, т.е. используется эффект клиноременной передачи, в которых малые радиальные силы обеспечивают большие силы трения. Таким образом, достигается снижение нагрузки на подшипники генератора волн (реально более, чем в 3 раза).

На фиг.1 изображена волновая бесступенчатая переда; на фиг.2 А-А на фиг. 1.

Волновая бесступенчатая передача содержит жесткое неподвижное колесо с кольцевой канавкой, состоящее из корпуса 1 и крышки 2.

Профиль канавки жесткого колеса может регулироваться набором прокладок 3. Выходной вал 4 связан с тонкостенным стаканом 5 и кольцевым выступом 6, которые соединяются между собой неподвижно.

Генератор волн 7 соединяется с входным валом и оснащен роликами 8, наружный размер которого А больше внутреннего диаметра стакана 5, когда последний находится в свободном состоянии. При сборке стакан вместе с кольцевым выступом деформируется и принимает форму овала.

Генератор волн выполнен так, что деформируемый гибкий элемент (стакан с кольцевым выступом в сборе) прижимается к жесткому колесу с силой, достаточной для восприятия опорного момента.

Бесступенчатая волновая передача работает следующим образом.

При вращении ведущего звена 7 ролики 8 деформируют стакан 5 и связанный с ним кольцевой выступ 6, боковые поверхности которых прижимаются к боковым поверхностям канавки жесткого колеса. На каждый оборот генератор волн 7 гибкий элемент повернется на разность длин средних окружностей качения жесткого и гибкого колес в сторону, противоположную направлению вращения генератора волн. Эта разность уменьшается за счет окружной деформации кольцевого выступа. Окружная деформация тем больше, чем больше нагрузка на ведомом звене. Разность же может принять нулевое значение, что приведет соответственно к остановке ведомого вала. Отрицательное значение этой разности приведет к вращению вала в обратном направлении.

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: передача содержит жесткое колесо, гибкий элемент, ведущий и ведомый валы, а также генератор волн. Гибкий элемент состоит по крайней мере из одного кольцевого выступа, радиальная податливость которого соизмерима с его окружной податливостью, и тонкостенного стакана, соединенных неподвижно. Кольцевой выступ гибкого элемента входит в соответствующую канавку на жестком колесе. 2 ил.

ВОЛНОВАЯ БЕССТУПЕНЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА, содержащая ведущий и ведомый валы, генератор волн, гибкий элемент, имеющий кольцевой выступ, и жесткое колесо, имеющее ответную кольцевому выступу канавку, отличающаяся тем, что гибкий элемент имеет тонкостенный стакан, неподвижно соединенный с кольцевым выступом, радиальная податливость которого соизмерима с его окружной податливостью.