Способ создания механической передачи с плавно изменяющимся передаточным отношением с наименьшим значением, равным нулю Российский патент 2017 года по МПК F16H7/00 

Способ создания механической передачи с плавно изменяющимся передаточным отношением с наименьшим значением, равным нулю.

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 вале, 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 способе создания механической передачи с плавно изменяющимся передаточным отношением с наименьшим значением, равным нулю, 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 одному из оснований, смещают оси вращения оснований и вращающий момент на звездочках или шестернях другого 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 внутреннего и внешнего оснований возможно даже при несовпадении 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, подтверждающего способ, 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.

При натянутой цепи 15 (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 6, 7, 8, 9 соосно закреплены шестерни 11, 12, 13, 14, передающие вращающий момент на ведомую шестерню 17. Вращающий момент прикладывается к оси 16 на внутреннем основании 1. На фигуре 3 показано устройство для реализации способа, где оси вращения внутреннего и внешнего оснований совпадают. При наличии вращающего момента на оси 16 шестерня 17 вращается вместе с основаниями универсальной самоцентрирующейся системы если трение вращения шестерни 17 меньше суммарного трения вращения шестерней 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10. При этом цепь 15 не перемещается вдоль своего периметра и все шестерни не вращаются относительно своих осей. Если к шестерне 17 приложить силу, превышающую суммарную силу трения шестерней оснований 1 и 2, то ведомая шестерня 17 будет неподвижной, а все шестерни оснований 1 и 2 будут вращаться относительно своих осей и цепь 15 будет перемещаться вдоль своего периметра.

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 6, 7, 8, 9 и закрепленные на них шестерни 11, 12, 13 и 14. В универсальной самоцентрирующейся системе могут быть использованы ролики с ремнем и/или тросом. Входной вал может быть закреплен на любом из оснований, соответственно выходной вал должен быть соединен с другим основанием. В приведенном примере входной вал 16, одновременно являющийся осью вращения, закреплен на внутреннем основании. Выходным валом является шестерня 17.

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, 14 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 10. В результате получаем, что диапазон плавного изменения передаточного соотношения 0 - 5, 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 для реализации способа.

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

На Фигуре 3 представлено устройство с универсальной самоцентрирующейся системой для реализации способа при совпадении осей оснований.

На фигуре 4 представлена обратная сторона устройства при совпадении осей оснований.

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. Способ создания механической передачи с плавно изменяющимся передаточным отношением с наименьшим значением, равным нулю, 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 замкнутым 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.

Способ создания механической передачи с плавно изменяющимся передаточным отношением с наименьшим значением, равным нулю, заключающийся в передаче вращающегося момента с входного вала на выходной вал, отличающийся тем, что в способе 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 одному из оснований, смещают оси вращения оснований, и вращающий момент на звездочках или шестернях другого основания передают на выходной вал.