ВОЛНОВАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 1995 года по МПК F16H1/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкции волновой зубчатой передачи.

Известна зубчатая передача с жестким и гибким колесами и механическим генератором волн, представляющим собой водило с роликами, обкатывающими гибкое колесо [1]
Недостатком такой передачи является наличие повышенных механических потерь в механическом генераторе волн и связанное с этим ограничение частоты вращения волны гибкого колеса.

Известна волновая зубчатая передача, содержащая генератор волн, жесткое и гибкое колеса с зубчатыми венцами, одно из которых является выходным звеном [2] Передача снабжена упорами, исключающими воздействие на зубчатое зацепление избыточных радиальных сил. Такое устройство является прототипом предложенного решения.

Недостатком известной волновой передачи является то, что имеет место вращение гибкого колеса относительно неподвижных кольцевых упоров, что при значительных радиальных усилиях снижает долговечность и КПД передачи.

Задачей изобретения является повышение долговечности волновой зубчатой передачи и ее КПД.

Это достигается тем, что волновая зубчатая передача, содержащая жесткое и гибкое колеса с зубчатыми венцами, одно из которых является выходным звеном, генератор волн, преимущественно пневматического или гидравлического действия, кольцевой упор и по меньшей мере один кольцевой упор для ограничения радиальных деформаций гибкого колеса, кольцевой упор выполнен в виде дополнительного жесткого колеса, установленного с возможностью однонаправленного с выходным звеном вращения и имеющего гладкую цилиндрическую поверхность, контактирующую с гибким колесом.

Поверхность дополнительного жесткого колеса, контактирующаяся с гибким колесом, выполнена по диаметру делительной окружности венца зубчатого жесткого колеса. Область гибкого колеса, контактирующая с дополнительным жестким колесом, выполнена с зубцами, являющимися продолжением нижней части зубчатого венца гибкого колеса, причем верхняя часть указанного венца в названной области срезана по диаметру делительной окружности гибкого колеса.

Сопоставительный анализ с известными аналогичными решениями показывает, что волновая зубчатая передача отличается новизной. Причем новая совокупность признаков сообщает объекту в целом новой свойство, а именно, с одной стороны, исключается воздействие на зубчатое зацепление избыточных (не производящих полезной работы) радиальных сил, обусловленных пульсирующим действием рабочей среды волнового генератора, так как эти силы воспринимаются введенным в передачу дополнительным жестким колесом, в результате уменьшается износ зубчатого зацепления; с другой стороны, вследствие выполнения дополнительного жесткого колеса гладким и возможности его вращения однонаправленно с гибким колесом, практически исключается относительное проскальзывание указанных колес (имеет место качение) и их износ становится минимальным; в итоге уменьшается износ и увеличивается долговечность зубчатой передачи в целом.

На чертеже представлен фрагмент волновой зубчатой передачи, продольное сечение.

Волновая передача содержит заторможенное жесткое 1 и подвижное гибкое 2 колеса с зубчатыми венцами соответственно 3 и 4. Внутри гибкого колеса 2 установлена неподвижная обойма 5 с вращающимся золотником 6, имеющим аксиальное отверстие 7 для подачи рабочей среды (жидкости или газа) и сообщающееся с ним радиальное отверстие 8. В обойме 5 выполнены также равномерно распределенные по окружности радиальные отверстия 9, сообщающиеся с аксиальными пазами 10. В торцовых зонах жесткого колеса выполнены кольцевые проточки 1, в которые вставлены с возможностью однонаправленного с гибким колесом 2 вращения дополнительные жесткие колеса 12, поверхности которых, контактирующие с колесом 2, имеют цилиндрическую форму и проточены по диаметру d, приблизительно равному диаметру делительной окружности венца 3 (точное оптимальное значение проточки подбирается опытным путем).

Области гибкого колеса 2, контактирующие с дополнительными жесткими колесами 12, выполнены с зубцами 13, являющимися продолжением нижней части зубчатого венца 4, верхняя часть которого в указанных областях срезана по диаметру, близкому к диаметру делительной окружности гибкого колеса 2.

Золотник 6, вращаясь в направлении стрелки, открывает доступ рабочей среде, например жидкости в радиальные отверстия 9 и пазы 10, где рабочая среда давит на гибкое колесо 2 и волнообразно его деформирует, сливаясь через щели 14 между колесом 2 и обоймой 5. Зацепление зубчатых венцов 3 и 4 осуществляется для волновой передачи в области деформаций гибкого колеса 2, ограниченных дополнительными жесткими колесами 12, которые воспринимают только избыточные радиальные усилия, обусловленные пульсирующим действием рабочей среды, поступающей дискретными порциями в отверстия 9 и пазы 10.

При обкатывании упругой волной дополнительные жесткие колеса 12 вовлекаются во вращение силами трения и двигаются практически без скольжения, т. е. синхронно с гибким колесом 2. Таким образом зубчатые венцы 3 и 4, которые испытывают относительное скольжение соответственно кинематике волновой передачи, оказываются разгруженными от избыточных усилий, связанных с пульсирующим действием рабочей среды, причем эти усилия воспринимаются элементами, работающими практически без скольжения; в результате передача в целом меньше изнашивается и приобретает большую долговечность.

Технический результат от применения заявляемого технического решения состоит в увеличении долговечности волновой зубчатой передачи. Эта эффективность особенно проявляется в устройствах, где деформирование гибкого колеса осуществляется рабочей средой, резко изменяющей свое физико-химическое состояние (давление, температуру и т. д.), что характерно, например, для двигателей внутреннего сгорания. Однако предложенное решение может быть использовано и в зубчатых волновых передачах с механическим генератором волн непрерывного действия (роликовым, дисковым), например, при необходимости конструктивного размещения генератора волн и зубчатого венца выходного звена передачи в разных плоскостях вращения.

Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить долговечность волновой зубчатой передачи. Волновая передача содержит заторможенное жесткое 1 и подвижное гибкое 2 колеса с зубчатыми венцами 3 и 4. Внутри колеса 2 установлена обойма 5 с золотником 6 с отверстием 7 для подачи рабочей среды и отверстием 8. Отверстия 9 сообщаются с пазами 10. В торцовых зонах колеса 1 выполнены проточки 11, в которые вставлены дополнительные жесткие колеса 12. Области колеса 2, контактирующие с колесами 12, выполнены с зубцами 13. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ВОЛНОВАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА, содержащая жесткое и гибкое колеса с зубчатыми венцами, одно из которых является выходным звеном, генератор волн и по меньшей мере, один кольцевой упор для ограничения радиальных деформаций гибкого колеса, отличающаяся тем, что кольцевой упор выполнен в виде дополнительного жесткого колеса, установленного с возможностью однонаправленного с выходным звеном вращения и имеющего гладкую цилиндрическую поверхность, контактирующую с гибким колесом. 2. Передача по п.1, отличающаяся тем, что поверхность дополнительного жесткого колеса, контактирующая с гибким колесом, выполнена по диаметру делительной окружности венца зубчатого жесткого колеса. 3. Передача по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что область гибкого колеса, контактирующая с дополнительным жестким колесом, выполнена с зубцами, являющимися продолжением нижней части зубчатого венца гибкого колеса, причем верхняя часть указанного венца в названной области срезана по диаметру делительной окружности гибкого колеса.