МЕХАНИЗМ РЕГУЛИРОВАНИЯ КРИВОШИПА ПЕРЕМЕННОЙ ДЛИНЫ Российский патент 1999 года по МПК F16H21/20 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к кривошипно-шатунным механизмам с регулируемой длиной кривошипа, и может быть использовано в любых преобразователях вращательного движения в возвратно-поступательное с регулируемой длиной хода ползуна или регулируемым углом размаха коромысла, например, в импульсных вариаторах.

Известен механизм регулирования кривошипа переменной длины (см. например, авт. свид. N 466355, БИ N 13, 1975), содержащий опирающийся на подшипники ведущий вал, в который свободно вставлен связанный с винтовым механизмом центральный вал, на котором с двух сторон выполнены косые канавки со свободно вставленными в них штифтами, проходящими сквозь поперечные сквозные выточки на ведущем валу и противоположным концом жестко вставленные в стягиваемые кольцом полудиски, в которых выполнена эксцентричная выточка, причем поверх кольца свободно расположен маятник, противоположный конец которого свободно надет на шейку ведомого вала. На этот механизм имеет относительно сложную конструкцию и большие габариты в осевом направлении, что является причиной его невысокой надежности, малой долговечности и большого расхода металла и, как следствие, больших затрат на изготовление.

Известен также механизм регулирования кривошипа переменной длины (см. например, авт. свид. N 937852, БИ N 23, 1982), принятый нами за прототип, содержащий гильзу, установленную с возможностью осевого перемещения с помощью механизма управления в расточке корпуса, размещенный на подшипниках качения в гильзе ведущий вал с неподвижно смонтированными на нем двумя ведущими шестернями с одинаковым числом зубьев и с равным, но противоположно направленным углом их наклона, два ведомых зубчатых колеса с равным числом зубьев, взаимодействующих каждый с соответствующей ведущей шестерней, одно из которых жестко закреплено на кривошипном валу, а другое размещено на нем с возможностью свободного вращения, причем оба ведомых зубчатых колеса связаны с смонтированным на кривошипном валу механизмом двойного эксцентрика, изготовленным в виде кривошипной шейки кривошипного вала и поворотно установленной на этой шейке эксцентриковой втулки, кинематически связанной, например, с помощью кулисного механизма со свободно установленным на валу ведомым зубчатым колесом, которые и формируют длину кривошипа.

Однако известный механизм регулирования также обладает относительно сложной конструкцией, сложной технологией изготовления и большими осевыми габаритами. Например, для того, чтобы известный механизм занимал минимально возможные осевые габариты, зубья косозубых шестерен и зубчатых колес приходится нарезать с углом их наклона в пределах 50...60^o, что осуществимо не на любом технологическом оборудовании и занимает много времени. Сами косозубые шестерни при этом так или иначе получаются очень широкими в осевом направлении (ширина шестерни должна быть равна осевому перемещению ведущего вала), что приводит к дополнительному увеличению габаритов всего механизма. Кроме того, такую большую полую деталь, как гильза, как правило, приходится изготавливать из круглого проката, а не из трубы, что также занимает много времени. Для того, чтобы гильза свободно перемещалась в осевом направлении, в корпусе приходится изготавливать дополнительную расточку большой длины с соответствующей точностью и чистотой обработки, а затем в ней долбить шпоночный паз, необходимый для предотвращения поворота гильзы вокруг своей оси. Все отмеченное выше вызывает повышенный расход металла и приводит к существенным дополнительным расходам на изготовление.

Цель предлагаемого изобретения - упрощение конструкции, сокращение габаритов и металлоемкости и уменьшение затрат на изготовление.

Поставленная цель достигается тем, что предложенный механизм регулирования кривошипа переменной длины содержит ведущий вал с неподвижно установленной на нем шестерней, механизм управления, ведомые зубчатые колеса, смонтированные на кривошипном валу, одно неподвижно, а другое свободно, и кинематически связанные с механизмом двойного эксцентрика, состоящего из кривошипной шейки кривошипного вала и поворотно установленной на этой шейке эксцентриковой втулки, связанной со свободно установленным на кривошипном валу ведомым зубчатым колесом с помощью, например, кулисного механизма, изготовленного в виде запрессованного в эксцентриковую втулку пальца, вставленного свободным концом в кулисный камень, имеющий возможность перемещения в радиальном пазу свободно установленного ведомого зубчатого колеса, и подвижную втулку смонтированную на ведущем валу и имеющую прямозубый венец, при этом ведущий вал выполнен с расточкой, в которой установлен с возможностью осевого перемещения с помощью механизма управления шток с запрессованным в нем штифтом, на котором расположены две пары кулисных камней, одна из которых установлена в винтовом пазу, выполненном на ведущем валу, а другая - в винтовом пазу, выполненном на подвижной втулке, кинематически связанной вместе с шестерней с ведомыми зубчатыми колесами, причем последние и шестерня выполнены прямозубыми, число зубьев прямозубого венца подвижной втулки равно числу зубьев шестерни, а винтовые пазы ведущего вала и подвижной втулки имеют противоположный наклон винтовой линии.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что заявляемый механизм отличается тем, что он снабжен подвижной втулкой, смонтированной на ведущем валу и имеющей прямозубый венец, ведущий вал выполнен с расточкой, в которой установлен с возможностью осевого перемещения с помощью механизма управления шток с запрессованным в нем штифтом, на котором расположены две пары кулисных камней, одна из которых установлена в винтовом пазу, выполненном на ведущем валу, а другая - в винтовом пазу, выполненном на подвижной втулке, кинематически связанной вместе с шестерней с ведомыми зубчатыми колесами, при этом последние и шестерня выполнены прямозубыми, число зубьев прямозубого венца подвижной втулки равно числу зубьев шестерни, а винтовые пазы ведущего вала и подвижной втулки имеют противоположный наклон винтовой линии.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1 которого изображена конструкция предложенного механизма, на фиг. 2 - разрез по А-А фиг. 1.

Предложенный механизм регулирования кривошипа переменной длины содержит корпус 1, ведущий вал 2 с жестко установленной на нем прямозубой шестерней 3, подвижно установленную на ведущем валу втулку 4 с прямозубым зубчатым венцом 5, число зубьев которого равно числу зубьев неподвижной шестерни. В расточке ведущего вала свободно установлен шток 6 с возможностью осевого относительно ведущего вала перемещения с помощью винтового механизма управления 7, приводимого в действие маховиком 8. В штоке 6 изготовлено радиальное отверстие, в которое запрессован штифт 9, на выступающие из штока концы которого свободно надеты две пары кулисных камней 10 и 11, причем пара камней 10 расположена в сквозном винтовом пазе 12, изготовленном на цилиндрической поверхности ведущего вала 2, а пара камней 11 - в сквозном винтовом пазе 13, изготовленном на цилиндрической поверхности подвижной втулки 4 и имеющем противоположный наклон винтовой линии по сравнению с наклоном винтовой линии паза 12. Шестерня 3 и зубчатый венец 5 втулки 4 входят в зацепление соответственно с ведомыми зубчатыми колесами 14 и 15, расположенными на кривошипном валу 16, первое неподвижно, а второе подвижно, и кинематически связанными с механизмом двойного эксцентрика.

Механизм двойного эксцентрика состоит из кривошипной шейки 17 кривошипного вала и поворотно установленной на этой шейке эксцентриковой втулки 18, причем втулка 18 связана с подвижным зубчатым колесом 15 с помощью кулисного механизма, включающего в себя запрессованный в эксцентриковую втулку 18 палец 19, на свободный конец которого надет кулисный камень 20, и изготовленный в зубчатом колесе 15 радиальный паз 21, в который помещен камень 20. Эксцентриситеты кривошипной шейки 17 00₁ и эксцентриковой втулки 18 0₁0₂ в своем относительном положении друг относительно друга формируют длину кривошипа 00₂, которая может изменяться от 0 до выбранного максимума.

На эксцентриковой втулке 18 подвижно установлены шатуны 22, которые кинематически связаны с ведомым валом (на чертеже не показан).

Предложенный механизм регулирования работает следующим образом.

Если нет необходимости изменять длину кривошипа, то ведущий вал 2, втулка 4 и шток 6 вращаются как одно целое, и с помощью зубчатых пар колес 3 и 14, 5 и 15 движение от электродвигателя с ведущего вала 2 передается на кривошипный вал 16 с фиксированной длиной кривошипа.

При необходимости изменить длину кривошипа с помощью маховика 8 приводят в действие винтовой механизм управления 7, при этом шток 6 вместе с штифтом 9 стремится переместиться, например, влево. Перемещаясь вместе с кулисными камнями 10 и 11 в винтовых пазах 12 и 13, штифт 9, опираясь на вал 2, заставляет втулку 4 поворачиваться относительно вала 2, причем из-за того, что винтовые пазы 12 и 13 имеют противоположный наклон винтовой линии, - суммарный угол поворота втулки 4 относительно вала 2 удваивается, что приводит к существенной экономии осевых габаритов механизма. Втулка 4, поворачиваясь на валу 2 вместе с зубчатым венцом 5, заставляет поворачиваться зубчатое колесо 15, а шестерня 3, неподвижно установленная на валу 2, как бы фиксирует зубчатое колесо 14. Таким образом зубчатые колеса 14 и 15, установленные на кривошипном валу, поворачиваются друг относительно друга и воздействуют на механизм двойного эксцентрика, изменяя тем самым длину кривошипа (кривошипов) кривошипного вала 00₂, который образуется из относительного положения друг относительно друга эксцентриситетов кривошипной шейки 17 00₁ и эксцентриковой втулки 18 0₁0₂. При этом при своем относительном повороте ось эксцентриковой втулки 0₂ может располагаться на одной прямой с осями кривошипного вала и его шейки 0 и 0₁ (при максимальной длине кривошипа), а может и совпадать с осью вращения кривошипного вала 0 (при нулевой длине кривошипа).

Как видно из описания и принципа действия, в предложенном механизме регулирования независимо от числа преобразующих механизмов, например в импульсном вариаторе, в принципе необходим всего один винтовой паз, изготовленный на подвижной втулке, но для уменьшения относительного угла поворота этой втулки при регулировании длины кривошипов, а следовательно, и для уменьшения хода штока (что опять же экономит осевые габариты), на ведущем валу нарезан второй винтовой паз с таким же наклоном винтовой линии что и у первого, но противоположно направленным, причем оба паза занимают одно и то же осевое положение. Кроме того, для увеличения несущей способности предложенного механизма таких пазов изготовлено по две пары, - два на подвижной втулке и два на ведущем валу, то есть пазы на этих деталях по существу являются сквозными. С целью повышения технологических возможностей механизма штифт жестко связан со штоком, а с ведущим валом и подвижной втулкой через кулисные камни связан подвижно.

Таким образом, применение предложенного механизма регулирования позволит заметно упростить конструкцию и технологию изготовления всего регулируемого привода машины, сократить его габариты и металлоемкость, что приведет в итоге к уменьшению затрат на изготовление.

Изобретение относится к машиностроению. Механизм содержит ведущий вал с жестко установленной на нем прямозубой шестерней, подвижно установленную на валу втулку с прямозубым зубчатым венцом. В расточке ведущего вала свободно установлен шток с возможностью осевого перемещения с помощью механизма управления. В радиальное отверстие штока запрессован штифт, на который свободно установлены две пары кулисных камней, расположенных в винтовых пазах, выполненных на ведущем валу и подвижной втулке. Указанные пазы имеют противоположный наклон винтовой линии. Шестерни и втулка с зубчатым венцом входят в зацепление с ведомыми прямозубыми зубчатыми колесами, смонтированными на кривошипном валу и кинематически связанными с его механизмом двойного эксцентрика. Выполнение механизма предложенным образом упростит его конструкцию, сократит металлоемкость. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Механизм регулирования кривошипа переменной длины, содержащий ведущий вал с неподвижно установленной на нем шестерней, механизм управления и ведомые зубчатые колеса, смонтированные на кривошипном валу, одно - неподвижно, а другое - свободно и кинематически связанные с механизмом двойного эксцентрика, состоящего из кривошипной шейки кривошипного вала и повторно установленной на этой шейке эксцентриковой втулки, связанной со свободно установленным на кривошипном валу ведомым зубчатым колесом с помощью, например, кулисного механизма, изготовленного в виде запрессованного в эксцентриковую втулку пальца, вставленного свободным концом в кулисный камень, имеющий возможность перемещения в радиальном пазу свободно установленного ведомого зубчатого колеса, отличающийся тем, что он снабжен подвижной втулкой, смонтированной на ведущем валу и имеющей прямозубый венец, ведущий вал выполнен с расточкой, в которой установлен с возможностью осевого перемещения с помощью механизма управления шток с запрессованным в нем штифтом, на котором расположены две пары кулисных камней, одна из которых установлена в винтовом пазу, выполненном на ведущем валу, а другая - в винтовом пазу, выполненном на подвижной втулке, кинематически связанной вместе с шестерней с ведомыми зубчатыми колесами, при этом последние и шестерня выполнены прямозубыми, а число зубьев прямозубого венца подвижной втулки равно числу зубьев шестерни. 2. Механизм регулирования кривошипа переменной длины по п.1, отличающийся тем, что винтовые пазы ведущего вала и подвижной втулки имеют противоположный наклон винтовой линии.