МЕХАНИЗМ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ МОМЕНТА ВРАЩЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК F16H21/00 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения, и может быть использовано на транспорте.

Известны передачи, в которых гидронасос нагнетает жидкость в камеры, поршни которых приводят в движение выходной вал с помощью эксцентрично насаженного диска. Эти передачи имеют сложную систему привода для выходного вала.

От существующих изобретений механизм для передачи момента вращения, состоящий из двух взаимодействующих валов, из которых один входной, а другой выходной, отличается тем, что связующим элементом входного и выходного вала является кулиса, которая совершает круговое движение и вращение, вызванные тем, что она кинематически связана как с одним валом, с которым она вращается, и соединена с ним через круговые разрезы цилиндрическими шипами, закрепленными на его фланце, где расположены сообщающиеся и заполненные жидкостью камеры, внутри которых двигаются поршни, так и с другим валом через эксцентрично насаженный на этот вал диск, создающий круговое движение кулисы, в результате чего толкатели кулисы приводят в движение поршни, которые, вытесняя жидкость из камер, создают давление, обеспечивающее момент вращения; на фланце вала вместо камер могут быть закреплены пружины, подвижные концы которых через контактные поверхности двигаются толкателями кулисы, кроме того, диск, кинематически связанный с кулисой, может быть сцеплен с валом кривошипами, через оси которых ему сообщается вращение вала.

На фиг.1 представлена схема механизма, на фиг.2 - сечение в плоскости АА, на фиг.3, фиг.6 изображена кулиса, на фиг.4 - схема с контактным диском, на фиг.5 - контактный диск, на фиг.7 - схема с использованием пружин, на фиг.8 - сечение по ВВ.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание новой системы передачи момента вращения от входного вала к выходному.

Механизм состоит из диска 2, насаженного на вал 15, кулисы 1 и двух крышек 3, собранных на фланце вала 20, размещенных в корпусе 9. Диск насажен на вал эксцентрично, так что минимальное расстояние от центра оси равно RL, а максимальное расстояние равно RM. Кулиса 1 собрана с диском так, что он имеет возможность вращаться со скольжением. На кулисе имеются круговые вырезы 8, в которые входят цилиндрические шипы 7, связывающие крышки 3. Шарики 17 в углублениях на кулисе, двигающиеся по канавкам 23, и выступы 22 удерживают кулису от осевых перемещений. Разность между диаметром разрезов и диаметром шипов равна RM-RL, что соответствует двум расстояниям между центром диска и осью вращения. Такие размеры разрезов и шипов обеспечивают кулисе такое же движение, что и кривошипы с расстоянием между осями вращения (RM-RL)/2, поэтому их совместное использование нецелесообразно.

Кулиса обеспечивает соединение двух валов такое, что при вращении вала 15 воздействие диска на кулису приведет к ее круговому движению вокруг шипов 7, а при вращении вала 20 она будет вращаться вместе с ним. Если входным является вал 15, давление кулисы на шипы приведет к созданию сил, обеспечивающих вращение выходного вала 20. В том случае, если вращение передается от вала 20, вращение кулисы приведет к тому, что взаимодействие с диском 2 создаст силы для его поворота и вызовет круговое движение кулисы.

Количество движения, передаваемое кулисой, пропорционально ее массе, а частота оборотов будет равна разности частот вращения валов, при этом все равно какой вал входной, а какой выходной. Для компенсации колебаний, возникающих при вращении диска и движении кулисы, используются вторая симметрично расположенная кулиса и диск.

Передаваемое количество движения мало, и для его увеличения на крышках 3 расположены заполненные жидкостью камеры 4, внутри которых двигаются поршни 5. Все камеры сообщаются между собой через емкость 18. На концах поршневых штоков 16 расположены контактные плоскости 11, которые взаимодействуют с толкателями 6, закрепленными на кулисе.

При круговом движении кулисы толкатели, перемещаясь параллельно самим себе, скользя по контактным плоскостям, приводят в движение поршни, которые, вытесняя жидкость, перераспределяют ее в другие камеры, так что общее количество жидкости остается постоянным (утечка жидкости через поршни здесь не рассматривается). На фиг.2 пунктиром показаны траектория движения точек толкателей. Диаметр этих окружностей равен RM-RL. Жидкость в тех камерах, куда она выталкивается, отодвигает поршни, и, следовательно, толкатели всегда находятся в соприкосновении с контактными поверхностями.

Движение толкателей и ориентация камер создают силы для момента вращения, который пропорционален давлению в камерах, площади поршней и величине эксцентрика, который связан с величиной хода поршней. Для изменения давления в камерах используется шунтирующая заслонка 14, которая изменяет сечение сообщающихся каналов, что, в свою очередь, изменяет величину давления для вытеснения жидкости из камер. Полностью выдвинутая задвижка приводит к тому, что движение толкателей относительно камер, и, следовательно, круговое движение кулисы невозможно, поэтому оба вала вращаются с одной скоростью.

На фиг.3 изображена кулиса и круговой разрез, имеющий вставки между двумя его половинками. Размер вставки равен сумме допусков расстояний между диском и кулисой, толкателями и контактными плоскостями штоков и смещает половинку разреза в сторону вращения крышек. Из всех шипов, которые взаимодействуют с кулисой, в каждый момент времени по крайней мере один препятствует ее вращению при взаимодействии с диском, обеспечивая круговое движение кулисы. В положении, указанном на схеме, левый шип обеспечивает круговое движение, тогда как правый не оказывает никакого влияния, поэтому перекос, возникающий при давлении толкателей на поршни, не создаст силы реакции в правом шипе.

На фиг.4 представлена схема, в которой контактный диск 12, связанный с кулисой, соединен с валом, который по этой схеме является входным, кривошипом 13, оси которого закреплены на центральном диске 21. Контактный диск, изображенный на фиг.5, имеет круговой разрез, который обеспечивает его круговое движение вокруг вала.

На фиг.7 представлена схема, в которой на крышках 3 расположены пружины 10, один конец которых закреплен на стержне 19, а другой подвижный конец имеет контактную плоскость 11, взаимодействующую с толкателями 6 кулисы 1.

Устройство работает следующим образом. Предположим, что входным валом является вал 15, а вал 20 выходным. Под действием эксцентрично насаженного диска движение передается кулисе, разрезы которой будут скользить вдоль цилиндрических шипов, так что кулиса будет совершать круговое движение, при этом ее толкатели приведут в движение поршни.

Жидкость через общую емкость будет перераспределяться в другие камеры. Если используются пружины, то толкатели будут растягивать одни пружины, тогда как другие пружины будут сокращаться так, что контактные плоскости будут всегда следовать за толкателями. Давление, создаваемое поршнями или пружинами, создает силы для момента вращения. Это приведет к тому, что выходной вал будет вращаться. Скорость его вращения будет определяться внешней нагрузкой и передаваемым моментом вращения. Даже если внешняя нагрузка больше момента вращения, движение кулисы и входного вала будет продолжаться. Для изменения момента вращения используется шунтирующая заслонка, движение которой изменяет давление в камерах. По мере увеличения скорости выходного вала частота кругового движения уменьшается, и при равенстве скоростей входного и выходного вала равна нулю. Ничего не изменится, если входной и выходной вал поменяются местами.

На схеме, представленной на фиг.4, входной вал 15, а выходной вал 20. Предположим, что выходной вал вращается, а входной нет. В этом случае вращение выходного вала приводит к тому, что с такой же скоростью вращается и кулиса, заставляя контактный диск 11 совершать круговое движение за счет скольжения в зацеплении с кулисой (этот случай обратный тому, при котором диск вращается, а кулиса совершает круговое движение), при этом положение осей кривошипов на центральном диск 21 относительно корпуса и положение поршней в камерах остаются неизменными. Только вращение входного вала приведет к перемещению осей кривошипов, что вызовет изменение положения точек контакта шипов в разрезах, круговое движение кулисы и, следовательно, движение поршней относительно камер. Это означает, что передача момента вращения возможна при любом соотношении скоростей входного и выходного вала, в частности от медленно вращающегося вала к быстро вращающемуся.

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, и может быть использовано в транспорте. Механизм для передачи момента вращения содержит входной 15 и выходной 20 валы. Связующим элементом валов является кулиса 1, которая совершает круговое движение и вращение. Кулиса 1 кинематически связана с валом 20 через круговые разрезы и цилиндрические шипы, закрепленные на фланце вала 20. На фланце вала 20 расположены сообщающиеся и заполненные жидкостью камеры, внутри которых двигаются поршни. С валом 15 кулиса 1 связана через эксцентрично насаженный на вал 15 диск 2, создающий круговое движение кулисы 1. Толкатели 6 кулисы 1 приводят в движение поршни, которые, вытесняя жидкость из камер, создают давление, обеспечивающее момент вращения. Технический результат - создание новой системы передачи момента вращения от входного вала выходному. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Механизм для передачи момента вращения, состоящий из двух взаимодействующих валов, из которых один входной, а другой выходной, отличающийся тем, что связующим элементом входного и выходного валов является кулиса, которая совершает круговое движение и вращение, вызванные тем, что она кинематически связана как с одним валом через круговые разрезы цилиндрическими шипами, закрепленными на его фланце, где расположены сообщающиеся и заполненные жидкостью камеры, внутри которых двигаются поршни, так и с другим валом через эксцентрично насаженный на этот вал диск, создающий круговое движение кулисы, в результате чего толкатели кулисы приводят в движение поршни, которые, вытесняя жидкость из камер, создают давление, обеспечивающее момент вращения.2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что на фланце вала закреплены пружины, подвижные концы которых через контактные поверхности передвигаются толкателями кулисы.3. Механизм по п.1 или 2, отличающийся тем, что диск, кинематически связанный с кулисой, сцеплен с валом кривошипами, через оси которых ему сообщается вращение вала.