Передача с плавно изменяющимся передаточным отношением, начиная с нуля, и смещаемым внешним основанием универсальной самоцентрирующейся системы Российский патент 2017 года по МПК F16H7/00 

Изобретение относится к зубчатым передачам для сообщения вращательного движения.

Изобретение может быть использовано в машиностроении при создании оборудования и устройств для всех областей промышленности, транспорте, приборостроении, строительстве.

Известна планетарная коробка передач с внутренним расположением тормозной муфты.

Планетарная коробка передач с внутренним расположением тормозной муфты содержит одинаковое количество тормозных и планетарных шестерней, причем планетарные шестерни закреплены на валу, имеющем возможность поворота относительно двух параллельных осей, а тормозные шестерни имеют возможность вращения относительно собственной оси и возможность торможения с помощью тормозной муфты, солнечная шестерня закреплена на входном валу, а выходной вал соединен с водилом, тормозные шестерни выполнены кольцевыми с зубьями на внутренней поверхности и опираются с помощью подшипников на корпус коробки передач, а тормозная муфта взаимодействует с внутренней поверхностью цилиндрических частей тормозных шестерней (RU 2014130927 A).

Недостатком такой планетарной передачи является дискретность переключения передач.

Известна цепная передача для транспортного средства с изменяемым передаточным отношением, зависящим от нагрузки, содержащая ведущий диск с расположенными по окружности звездочками с возможностью смещения относительно центра ведущего диска, охваченными цепью вместе с ведомой звездочкой, звездочки заменены секторами звездочек, установленных на эксцентричных осях, при этом секторы звездочек на эксцентричных осях имеют возможность синхронного поворота относительно эксцентричных осей при возникновении нагрузки на цепь ( RU 2014108946 A).

Недостатком этой передачи является ограниченный диапазон изменения передаточного отношения.

Целью изобретения является расширение диапазона изменения передаточного отношения.

Поставленная цель достигается тем, что в передаче с плавно изменяющимся передаточным отношением, начиная с нуля, и смещаемым внешним основанием универсальной самоцентрирующейся системы используют универсальную самоцентрирующуюся систему, содержащую внешнее и внутреннее основания с закрепленными на них звездочками или шестернями, соединенными между собой цепью, ремнем или тросом, вращающий момент прилагают к внутреннему основанию, смещают ось вращения внешнего основания относительно оси вращения внутреннего основания и вращающий момент на звездочках или шестернях внутреннего основания передают на выходной вал.

Универсальная самоцентрирующаяся система известна из изобретений : ( RU 2014106630 A , RU 2014106628 A, RU 2014106627 A, RU 2014106146 A, RU 2013157051 A, RU 2013154311 A, RU 2013153163A, RU 2013152649 A, RU 2013148896 A, RU 2013145988 A, RU 2013145987 A, RU 2013145253 A, RU 2013144445 A, RU 2013144444 A, RU 2013142690 A, RU 2013142204 A, RU 2013142203 A, DE102013019629A1, DE102013019628A1, DE102013019627A1, DE102013019593A1, DE102013019592A1, DE102013019404A1, DE102013019402A1, DE102012018132A1, DE102012018131A1, DE102012017180A1, DE102012016380A1, DE102012016314A1, DE102012013308A1, DE102012012586A1, DE102012002076A1, DE102012001232A1, DE102012000316A1).

Универсальная самоцентрирующаяся система имеет внешнее и внутреннее основания, расположенные в одной плоскости. Внешнее основание охватывает внутреннее основание. На каждом основании закреплены три или более роликов или шестерней вращения. Число роликов на каждом основании одинаково. Каждый ролик может быть заменен на два ролика замены для того, чтобы использовать участок троса, ремня или цепи между роликами для натяжения. Воздействие силы натяжения на участок троса, цепи или ремня между роликами замены не влияет на свойства универсальной самоцентрирующейся системы. Способ натяжения ремня, троса или цепи известен из изобретения: (RU 2013147711 A). В приведенных изобретениях использовались статические свойства универсальной самоцентрирующейся системы. В заявляемом изобретении использовано одно из динамических свойств универсальной самоцентрирующейся системы: совместное вращение связанных между собой внутреннего и внешнего оснований возможно даже при не совпадении осей вращения оснований. Это означает, что внутреннее и внешнее основания могут вращаться каждое относительно своих несовпадающих осей вращения при воздействии вращающего момента на одно из оснований.

В примере конкретного исполнения используется универсальная самоцентрирующаяся система, имеющая внутреннее основание 1 и внешнее основание 2. На внутреннем основании 1 закреплены три шестерни 3, 4, 5 с возможностью вращения относительно своих осей. На внешнем основании 2 закреплены четыре шестерни 6, 7, 8, 9 с возможностью вращения относительно своих осей, закрепленных в подшипниках 18. Шестерни 6 и 7 являются шестернями замены. Они установлены вместо шестерни 19, показанной на фигуре 7, где изображена универсальная самоцентрирующаяся система с тремя шестернями на каждом основании. На отрезок цепи 15, находящийся между шестернями 6 и 7, воздействует шестерня натяжения 10 и при этом не изменяет свойств универсальной самоцентрирующейся системы. Натяжение осуществляется пружиной 14.

При натянутой цепи 15 (как показано на фигуре 7) оси вращения внутреннего и внешнего оснований совпадают. При воздействии вращающего момента на одно из оснований оба основания будут вращаться с одинаковой угловой скоростью. Цепь 15 не перемещается вдоль своего периметра и все шестерни 3, 4, 5, 8, 9, 19 не вращаются. Шестерни 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 последовательно соединены между собой замкнутой цепью 15, как показано на фигурах 2 и 5. При этом шестерни 6, 7, 10 эквивалентны одной шестерне 19, показанной на фигуре 7. На одной оси с шестернями 3, 4, 5, соосно закреплены шестерни 11, 12, 13, передающие вращающий момент на ведомую шестерню 17. Шестерня 17 соединена с выходным валом 24. Вращающий момент прикладывается к оси 16 на внутреннем основании 1. На фигуре 5 показана часть устройства, где оси вращения внутреннего и внешнего оснований совпадают. При наличии вращающего момента на основании 1 основания 1 и 2 вращаются с одинаковой угловой скоростью. При этом цепь 15 не перемещается вдоль своего периметра и все шестерни не вращаются относительно своих осей.

Если сместить ось вращения 16 внутреннего основания относительно оси вращения внешнего основания, как показано на фигуре 2, то цепь 15 начнет перемещаться вдоль своего периметра при условии, что на вал 16 воздействует вращающий момент. Скорость перемещения цепи будет пропорциональна величине смещений осей оснований 1 и 2. Вращающий момент будет передаваться на шестерни 3, 4, 5 и закрепленные на них шестерни 11, 12, 13. В универсальной самоцентрирующейся системе могут быть использованы ролики с ремнем и/или тросом. В приведенном примере входной вал 16, одновременно являющийся осью вращения, закреплен на внутреннем основании. Выходной вал 24 закреплен на шестерне 17. Корпус 22 служит опорой для входного вала 16 и выходного вала 24. Рычаг 21, соединенный с внешней обоймой подшипника 23, служит для смещения оси внешнего основания 2 в направлении 25, как показано на фигуре 4.

На фигуре 8 можно приблизительно оценить величину перемещения цепи 15 за один оборот при конкретных геометрических параметрах универсальной самоцентрирующейся системы. При повороте внешнего основания на угол 120 градусов шестерня 8 займет положение шестерни 9. Отрезок цепи 21 займет положение отрезка цепи 20. Разница в длине этих отрезков 645,37 - 454,02= 191,35. За полный оборот цепь переместится на 195,35*3=574,75. Это сравнимо с радиусом внешнего основания 639,29. При этом центры оснований смещены на 100. При радиусе шестерней 50 шестерни повернутся вокруг своей оси за один оборот внешнего основания на величину 574,75/100/3,14=1,828 раза. Дальнейшее зависит от соотношения диаметров шестерней 11, 12, 13 и ведомой шестерни 17. Передаточное отношение между этими шестернями может быть установлено от 0,1 до 10 в зависимости от того, внутренние зубья у ведомой шестерни или наружные. Суммарное передаточное отношение определяется произведением передаточного отношения самой универсальной самоцентрирующейся системы, который в приведенном примере равен 1/1,828=0,547 и передаточным соотношением пары шестерней 17 и 11. В результате получаем, что диапазон плавного изменения передаточного соотношения 0 -0,5, или 0-5, если диаметр шестерни 17 в десять раз превосходит диаметр шестерней 11, 12, 13, что на несколько порядков больше, чем в известных передачах. Этот диапазон можно сделать при необходимости уже, например 0 - 0,1 или 0 - 1.

На фигуре 1 представлено устройство с универсальной самоцентрирующейся системой.

На фигуре 2 представлена универсальная самоцентрирующаяся система со смещенными осями оснований.

На Фигуре 3 представлено сечение устройства с универсальной самоцентрирующейся системой.

На фигуре 4 представлено сечение с обратной сторона устройства.

На фигуре 5 представлена универсальная самоцентрирующаяся система устройства при совпадении осей оснований.

На фигуре 6 представлена обратная сторона универсальной самоцентрирующейся системы при смещенных осях оснований.

На фигуре 7 представлена универсальная самоцентрирующаяся система без роликов замены и натяжения.

На фигуре 8 представлены данные для ориентировочной оценки передаточного отношения универсальной самоцентрирующейся системы.

Изобретение относится к зубчатым передачам для сообщения вращательного движения. Передача с плавно изменяющимся передаточным отношением, начиная с нуля, и смещаемым внешним основанием универсальной самоцентрирующейся системы основывается на использовании универсальной самоцентрирующейся системы. Универсальная самоцентрирующаяся система содержит внутреннее и внешнее основание с расположенными на них роликами или звездочками вращения. Ролики или звездочки последовательно соединены между собой тросом, ремнем или цепью. Динамическое свойство универсальной самоцентрирующейся системы заключается в том, что возможно совместное вращение оснований при несовпадении осей вращения оснований. Если на одно из оснований действует вращающий момент, то он передается тросом, ремнем или цепью на ролики или звездочки другого основания. Этот вращающий момент передается на ведомый вал. Передаточное отношение изменяется плавно и начинается с нулевого значения. В результате расширяется диапазон изменения передаточного отношения. 8 ил.

Передача с плавно изменяющимся передаточным отношением, начиная с нуля, и смещаемым внешним основанием универсальной самоцентрирующейся системы, которая передает вращающий момент с входного вала на выходной вал, отличающаяся тем, что в передаче используют универсальную самоцентрирующуюся систему, содержащую внешнее и внутреннее основания с закрепленными на них звездочками или шестернями, соединенными между собой цепью, ремнем или тросом, вращающий момент прилагают к внутреннему основанию, смещают ось вращения внешнего основания и вращающий момент на звездочках или шестернях внутреннего основания передают на выходной вал.