ВАРИАТОР ПРЕРЫВИСТОГО ДВИЖЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F16H27/04 

Изобретение относится к механическим передачам и может применяться в качестве счетчика оборотов, реле времени, датчика импульсов, делительного устройства, редуктора и т.д.

Наибольшее распространение вариаторы получили в передачах автомобилей [1]
В таких вариаторах режим остановки или движения задается водителем.

Во многих случаях, однако, требуется автоматическая смена остановки и движения, как это происходит, например, в скачковых механизмах киноаппаратуры [2]
Другим требованием, расширяющим область применения вариатора, является широкий диапазон регулирования передаточного отношения между ведущим и ведомым колесами, что не обеспечено в упомянутых скачковых механизмах.

Эта задача в некоторой мере решается в вариаторе прерывистого вращательного движения [3] Вариатор содержит ведущее зубчатое колесо и два ведомых. Причем одно из ведомых постоянно сцеплено с ведущим, а привод второго обеспечивается кулачком ведущего колеса и толкателем первого ведомого во время их взаимодействия.

Основная цель данного вариатора состоит в увеличении передаточного отношения, что обеспечивается за счет остановок ведомого колеса. Однако, как следует из конструкции и из текста описания, это отношение все же ограничено числом зубьев второго ведомого колеса. Иначе говоря, ведомое колесо не может поворачиваться медленнее, чем на один зуб при повороте ведущего на один оборот.

Но такое соотношение легко достигается в обычной червячной передаче, которая с успехом может заменить этот вариатор. По этой причине область применения вариатора весьма ограничена.

Целью изобретения является обеспечение большого передаточного отношения, независимо от числа зубьев или диаметров колес вариатора.

Сущность изобретения состоит в том, что ведомые колеса установлены с возможностью поочередного их контакта с ведущим колесом, снабжены катушками и тросом, прикрепленным концами к этим катушкам.

При этом передаточное отношение оказывается связанным в основном с длиной троса и его толщиной. Вариатор срабатывает в зависимости от степени перемотки троса с катушки на катушку. При достаточно длинном тросе для его перемотки может потребоваться весьма большое число оборотов ведущего колеса, чем и определяется большое передаточное отношение.

На фиг. 1 представлен вариатор с осями ведомых колес, фиксированными относительно друг друга. На фиг. 2 с осями ведомых колес, установленными подвижно относительно друг друга, с возможностью сближения или удаления.

В исполнении по фиг. 1 вариатор содержит ведущее колесо 1, ось которого неподвижна в пространстве. Под ним также на неподвижной оси 2 установлен поворотно двуплечий рычаг 3 с ведомыми колесами 4 и 5 на концах. При этом оси их фиксированы относительно друг друга жестким рычагом 3. Колеса снабжены катушками 6 и 7, к которым прикреплен своими концами трос 8. За счет поворотной установки рычага 3 на оси 2 колеса 4 и 5 могут попеременно контактировать с ведущим колесом 1. Колеса 1, 4 и 5 могут быть как зубчатыми, так и с фрикционным зацеплением.

Исполнение по фиг. 2 отличается установкой колес 4 и 5 на отдельных рычагах 9 и 10, а также наличием упора 11 на рычаге 9, ограничивающего удаление осей колес 4 и 5 друг от друга и обеспечивающего также попеременный контакт этих колес с ведущим колесом 1. Имеется также выступ 12 на рычаге 10, ограничивающий сближение колес.

В исполнении по фиг. 1 вариатор работает следующим образом.

Вследствие поворотной установки рычага 3 одна или другая сторона его перевешивает и одно из ведомых колес (в данном случае колесо 5) входит в зацепление с ведущим колесом 1. В этом положении происходит намотка троса 8 на катушку 7.

В процессе намотки увеличивается вес катушки, в результате чего наступает момент, когда под действием ее веса рычаг 3 поворачивается и в зацепление с колесом 1 входит колесо 4. Теперь происходит намотка на катушку 6 и процесс повторяется. При этом обеспечивается как прерывистое движение (повороты) рычага, так и прерывистое вращение колес 4 и 5. Это происходит без изменения направления вращения вала 1 или каких-либо других действий, т. е. автоматически.

Вариаторы с периодически поворачивающимися рычагами могут использоваться в самых различных механизмах, например:
в реле времени, путем замыкания электрических или других контактов рычагом;
в качестве счетчика оборотов различных валов, при соединении их с ведущим колесом 1 и также за счет замыкания контактов рычагом 3;
в качестве основной части понижающего редуктора, путем соединения рычага 3 с собачкой храповика зубчатого колеса выходного вала редуктора или с обгонной муфтой, и т.д.

За счет того, что существуют весьма тонкие и достаточно прочные нити и проволоки, которые могут быть использованы в качестве троса 8, для намотки каждой катушки может потребоваться весьма большое число оборотов ведущего вала 1. Этим и определяется большое передаточное отношение вариатора, независимое от числа зубьев колес.

Во многих случаях понижающие редукторы используются не просто для замедленного вращения выходного вала, а, в конечном итоге, для выдержки времени между моментами включения включения каких-либо других механизмов и контактов. Само же включение должно производиться достаточно быстро, например, для повышения точности выдержки, для исключения искрения контактов и прочее. Для этого обычно зубчатые редукторы снабжаются дополнительными приспособлениями на выходном валу (подпружиненные пластины, кулачки и т.д.). Заявленный вариатор в этом случае не нуждается ни в каких дополнительных приспособлениях, т.к. в конце перемотки троса обеспечивается поворот рычага со скоростью этой перемотки, т. е. со скоростью того же порядка, что и скорость вращения входного вала.

Если при этом учесть, что всего три колеса вариатора заменяют значительно большее число их в сильно понижающих редукторах, то такой вариатор дает существенное упрощение механизмов.

В исполнении по фиг. 2 вариатор может работать в ином режиме.

Он рассчитывается таким образом, чтобы колесо 5 (как это показано на рисунке) оставалось в зацеплении с колесом 1 до полной перемотки троса 8 с катушки 6. В момент конца перемотки колесо 4 останавливается, а колесо 5, продолжая вращать катушку 7, подтягивает колесо 4 к колесу 1, поворачивая рычаг 9. При этом упор 11 отходит от рычага 10. Но рычаг 10 не падает, и колесо 5 продолжает вращаться в контакте с колесом 1, т.к. удерживается в этом положении тем же весом рычага 9, который действует теперь, однако, не через упор 11, а через трос 8.

По мере поднятия рычага 9 сила его веса в большей степени переносится на ось 2. С учетом того, что на рычаг 10, к тому же, действует вес намотанной катушки 7, обязательно наступает момент, когда рычаг 10 повернется, опускаясь и выводя колесо 5 из зацепления с колесом 1, а поднимающийся рычаг 9 введет в зацепление колесо 4. При этом выступ 12 предохраняет от одновременного зацепления колес 4 и 5 с колесом 1, ограничивая минимальный угол между рычагами 9 и 10. Теперь начинается намотка катушки 6 и работа повторяется.

Вариатор в исполнении по фиг. 2 может работать точнее, чем по фиг. 1, поскольку периоды между поворотами рычага у него определяются не весом намотанной катушки, а общей длиной троса. На поворот под действием веса влияет трение в оси 2. Поворот же рычагов в вариаторе по фиг. 2 происходит строго в момент окончания полной перемотки троса с катушки на катушку, независимо от каких-либо других факторов.

Заявленный вариатор, кроме большого передаточного отношения, отсутствия его ограничений, связанных с числом зубьев колес, имеет еще одну особенность. Во всех упомянутых вариаторах (автомобильный, скачковый и по а.с. N 529321) регулировка передаточного отношения дискретная, т.к. связана с числом зубьев. В предлагаемом же вариаторе эта регулировка совершенно плавная, поскольку обеспечивается подбором длины троса.

Это позволяет использовать вариатор в самых точных механизмах, что еще больше расширяет область его применения.

Использование: машиностроение, механические передачи, может применяться в качестве счетчика оборотов, реле времени, датчика импульсов, редуктора и т. п. Сущность изобретения: вариатор содержит ведущее колесо и два ведомых колеса с катушками. Трос прикреплен концами к этим катушкам, а ведомые колеса установлены с возможностью поочередного их контакта с ведущим колесом. 2 ил.

Вариатор прерывистого движения, содержащий ведущее колесо и два ведомых колеса, отличающийся тем, что он снабжен катушками, связанными с ведомыми колесами, и тросом, прикрепленным концами к этим катушкам, а ведомые колеса установлены с возможностью поочередного их контакта с ведущим колесом.