ВИНТОВАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 2015 года по МПК F16H25/22 

Изобретение в области машиностроения относится к винтовым передачам, в том числе с криволинейной осью винта.

Известна винтовая передача, содержащая гибкий винт, образованный навитым тросом с выступающим витком по шагу резьбы гайки [1]. Ее недостатками являются наличие направляющей трубки, в которую заключен трос; нерегулируемый шаг винта; невозможность работы от гайки.

Известна винтовая передача, в которой винт выполнен в виде цилиндрической пружины [2]. В этой конструкции гайка взамен многовитковой резьбы имеет водило с двумя сферическими головками, взаимодействующими с пружиной изнутри. Помимо избыточной сложности и громоздкости передача многократно уступает в грузоподъемности традиционным конструкциям. Шариковинтовая передача, в которой винт образован плотно сжатыми витками пружины с наружными канавками полукруглого профиля, не предназначена для изменения шага витков [3]. Шарики требуют точности профиля дорожек качения, достигаемой шлифованием винта в сборе.

Известна эксцентричная круговинтовая передача, предназначенная для значительного понижения (редукции) частоты вращения [4]. Ее недостатком является трудоемкость изготовления винта-тора и сборки.

Технический результат предлагаемой винтовой передачи заключается в повышении технологичности винтов сложной формы, расширении области применения в механизмах, универсальном использовании для различного шага резьбы, автоматическом выборе зазоров в резьбовом соединении и в предохранительных свойствах передачи. Указанный результат достигается тем, что гибкий винтовой элемент передачи выполнен в виде цилиндрической пружины, шаг витков которой превышает шаг жесткой резьбы, при этом пружина имеет устройство для регулирования шага витков. Винт-пружина может иметь кольцевую или криволинейную форму с осью переменной кривизны.

На фиг. 1 изображена винтовая передача с винтом-пружиной, продольный разрез; на фиг. 2 - передача с гайкой-пружиной; на фиг. 3 - винт-пружина с устройством регулирования шага витков; на фиг. 4 - круговинтовая передача с винтом-пружиной в виде тора.

Винтовая передача содержит винт 1 в виде цилиндрической пружины сжатия и гайки 2 с жесткой резьбой (фиг. 1). Шаг витков пружины превышает шаг жесткой резьбы. Сечение витков круглое, но может иметь другую форму по профилю жесткой резьбы. Винт установлен неподвижно в отверстиях корпуса передачи и фиксирован от проворота отогнутым крайним витком «а» в крышке 3 корпуса. С другого конца внутри пружины расположена пробка 4, на которую давит винт 5. При ввинчивании в крышку 6 он сжимает через пробку винт-пружину 1 до выбора зазоров в ее соединении с гайкой 2. Упругость пружины позволяет автоматически поддерживать натяг в резьбе по мере ее износа. Кроме того, винт-пружина компенсирует погрешности расположения и размеров отверстий корпуса, в которых он установлен, и погрешности положения гайки 2. Гайка 2 имеет зубчатый венец для зацепления с приводной шестерней (на чертеже не показана) и установлена на подшипниках качения 7 в своем корпусе.

По другому варианту винт 8 имеет жесткую резьбу и установлен с возможностью вращения в опорах скольжения 9 корпуса передачи (фиг. 2). Гайка выполнена в виде пружины 10 и фиксирована от проворота отогнутым крайним витком «а» в отверстии своего корпуса 11. Натяг в винтовом соединении обеспечивается шагом витков пружины, превышающим шаг резьбы винта. При одном из свободных концов пружины гайка способна передавать вращение от винта переменного шага. Корпус гайки 11 соединен известным способом с исполнительным органом, например, ползуном или суппортом (не показан). Для передачи вращения винту служит зубчатое колесо 12.

Винт-пружина 1 сопрягается с гайками различного шага резьбы имеет устройство регулирования шага витков от P_max до P_min (фиг. 3). Устройство включает установочные пробки 13 и 14, последнюю с резьбой, и стяжной болт 15. Наружные цилиндрические участки пробок предназначены для установки и центрирования винта-пружины в отверстиях корпуса винтовой передачи. При вывинчивании - ввинчивании болта 15 в резьбовую пробку 14 длина пружины изменяется на величину 1, а шаг ее витков меняется в пределах P_max-P_min. Упругость пружины обеспечивает стопорение стяжного болта, а он, в свою очередь, увеличивает жесткость винта-пружины.

Конкретный пример исполнения (см. фиг. 3). Винт-пружина с наружным диаметром 40 мм имеет 28 витков круглого сечения диаметром 2,5 мм на длине 196 мм. Максимальный шаг витков P_max=7 мм. При сжатии пружины на 1=100 мм шаг ее витков уменьшается до P_min=3,5 мм. Диапазон бесступенчатого регулирования шага винта равен двум.

Винт-пружина криволинейной формы, например, в виде согнутого в кольцо тора 16 выполнен соединением концов пружины резьбовой муфтой 17 до соприкосновения крайних витков (фиг. 4). Кольцевая пружина проходит внутри жесткой гайки 2 и образует круговинтовую передачу -разновидность глобоидной червячной передачи. Круговинтовая передача с винтом-пружиной технологичнее конструкции с жестким винтом по форме тора. Она позволяет навинчивать ведущую гайку 2 на прямолинейный винт-пружину, а затем сгибать его в кольцо с последующим соединением концов стяжной муфтой 17. Упругость винта обеспечивает равномерное и плотное прилегание его витков к резьбе гайки.

При заделке концов винта-пружины в смещенных отверстиях корпуса винт приобретает криволинейную форму, имеющую ось переменной кривизны и направления, например синусоиду. Криволинейные винтовые передачи найдут применение в приборостроении, например, в математических приборах, копировальных приспособлениях, демонстрационных механизмах.

Работа прямолинейной пружиновинтовой передачи осуществляется вращением винта или гайки, а криволинейной - при вращении жесткой гайки.

Источники информации

1. Патент US 1983962, МПК F16H 7/04. 1934. Прототип.

2. Авт.свид. SU 1772490, МПК F16H 25/22. Планетарный винтовой механизм. 1992.

3. Патент US 4186620, МПК F16H 1/18, 1980.

4. Патент RU 2390674, МПК F16H 25/22. Эксцентричная винтовая передача. 2010.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к преобразованию вращательного движения в поступательное и обратно, а именно передаче винт-гайка. Винтовая передача содержит винт (1) и гайку (2). Один из элементов, винт или гайка, выполнен в виде цилиндрической пружины, сопрягаемой с жесткой резьбой другого элемента. При этом шаг резьбы элемента в виде цилиндрической пружины превышает шаг жесткой резьбы второго элемента. Пружина (1) имеет устройство регулирования шага витков. Винт-пружина может иметь кольцевую или криволинейную форму с осью переменной кривизны и направления, например синусоидой. Достигается расширение области применения. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Винтовая передача, содержащая винт и гайку с жесткой резьбой и гибким винтовым элементом другой резьбы пары, отличающаяся тем, что гибкий винтовой элемент выполнен в виде цилиндрической пружины, шаг витков которой превышает шаг жесткой резьбы, при этом пружина имеет устройство для регулирования шага витков.

2. Винтовая передача по п. 1, отличающаяся тем, что цилиндрическая пружина имеет криволинейную форму.