Бесступенчатая передача Советский патент 1988 года по МПК F16H33/08 F16H29/22 

(21)40А3633/25-28

(22)31.03.86

(46)07.01.88. Бюл.

(72)В.В.Зарщикон

(53)621,833.6(088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР № 977885, кл. F 16 Н 29/22, 1980.

(54) БЕССТУПЕНЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА (57) Изобретение относится к машиностроению. Цель изобретения - расширение кинематических возможностей путем увеличения передаточного отношения, В бесступенчатой передаче, со- держап1ей корпус 1, соосниге ведущий 2 и ведомый 3 валы, расположенньш на

J

(А

(Л

оо

О) 4

СХ)

ф1/г.

ведущем валу эксцентрик А, связываемый с механизмом изменения эксцентри- ситета, установленную на эксцентри- ке втулку 12 и связывающие последнюю соответственно с корпусом и ведомым валом 3 преобразователи. Каждый из последних выполнен в виде зубчато- кривошипного механизма, включающего зубчатое колесо 20, установленный с возможностью вращения сателлитодержа- тель 31 с сателлитом 37, имеющим с зубчатым колесом самотормозящееся в одном из направлений зацепление, и связанный с сателлитодержателем кри1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах различных машин для бесступенчатого соединения скорости вращения и вращающего момента ведомого вала.

Целью изобретения является расширение кинематических возможностей путем увеличения передаточного отноше- ния,

На фиг, изображена кинематическа схема бесступенчатой передачи, первый вариант выполнения, продольный разрез (стрелками указаны направления перемещений поводков); на фиг,2 - разрез А-А на фиг,1; на фиг,3 - кинематическая схема бесступенчатой передачи, первый вариант выполнения с эксцентриком из двух частей, про- дольный разрез (стрелками указаны направления перемещений поводков); на фиг,4 - разрез Б-Б на фиг,3; на фиг,5 кинематическая схема бесступенчатой передачи, второй вариант выполнения, продольный разрез (стрелками указаны направления перемещений поводков); на фиг,6 - разрез В-В на фиг,5; на фиг,7 - кинематическая схема бесступенчатой передачи, второй вариант вы полнения с эксцентриком из двух частей, продольный разрез (стрелками указаны направления перемещений поводков ),

Бесступенчатая передача содержит корпус 1, в котором в подщипниковых

вошип переменного радиуса. При этом первое и последнее из звеньев зубчато-кривощипного механизма являются концевыми, одно из них связано с втулкой 12, а другое - с корпусом I или ведомым валом 3, Эксцентрик 4 может быть выполнен по длине из двух частей, связываемых с соответствующими механизмами изменения эксцентриситета, а втулка 12 также может быть выполнена из двух частей, соединенных между собой с возможностью радиальных перемещений. 1 з,п, , 7 ил.

узлах установлены соосно друг другу ведущий 2 и ведомый 3 валы.

Эксцентрик 4 установлен на криво- щипе 5 ведущего вала 2 и связьшается с механизмом изменения эксцентриситета (не показан) поводками 6 и 7,

Эксцентрик 4 может быть выполнен из двух частей 8 и 9 (фиг,3 и 7)j каждая из которых установлена на кривошипе 5 и связывается с механизмами изменения эксцентриситета (не показаны) поводками 10 и П, Втулка 12 установлена на эксцентрике 4 с возможностью вращения и может быть выполнена из двух частей 13 и 14 (фиг,3 и 7), которые также установлены на частях 8 и 9 эксцентрика с возможностью вращения и соединены друг с другом с возможностью радиальных перемещений, например крестовой муфтой, сухари 15 и 16 которой (фиг,4) скреплены с частями 13 и 14 втулки 12 и размещены с возможностью радиальных пеоемещений во взаимно перпендикулярных ответньпс пазах 17 и 18 птзоставки 19.

Преобразующие механизмы поедстав- ляют собой зубчато-кривощипные механизмы и могут быть выполнены в двух вариантах.

Согласно первому варианту выполнения (фиг,1-4) одними концевыми звеньями преобразующих механизмов являюся зубчатые колеса 20 и 21, закрепленые на втулке 12 или ее частях 13 и

14, а другими концевыми звеньями являются кривошипы переменного радиуса Последние могут быть выполнены в виде ползунов 22 и 23, которые установлен с; возможностью радиальных перемещени в направляющих 24 и 25 и серьгами 26 шарнирно соединены с муфтами 27 и 28, которые установлены в корпусе 1 и на ведомом валу 3 с возможностью осевых перемещений и поводками 29 и 30 связаны с системой управления (на фиг,1-4 не показана) Направляющие 24 и 25 кривошипов переменного радиуса скреплены соответственно с кор- пусом 1 и ведомым валом 3, а их ползуны 22 и 23 шарнирно соединены шатунами 31 и 32 с сателлитодержателя- ми 33 и 34, установленными с возможностью перемещений в кольцевых напра ляющих 35 и 36, скрепленных втулкой 12 или ее частями 13 и 14, Сателлиты 37 и 38 установлены в сателлитодержа- телях 33 и 34, сцеплены с зубчатыми колесами 20 и 21, а их зацепления вы полнены самотормозящимися в одном из направлений. Упругие элементы 39 соединены своими концами с направляющими 24 и 25 и шатунами 31 и 32,

Согласно второму варианту выпол- нения (фиг,5-7) одними концевыми звеньями являются кривошипы переменного радиуса, выполненные в виде направляющих 24 и 25, скрепленных со втулкой 12 или с ее частями 13 и 14, пол- зунов 22 и 23, установленных с возможностью радиальных перемещений в направляюощх 24 и 25 и серьгами 26 шарнирно соединенных с муфтами 27 и 28, установленными с возможностью осевых перемещений на втулке 2 или ее частях 13 и 14, и поводками 29 и 30, связанными с системой управления (на фиг,5-7 не показана),, Ползуны 22 и 23 кривошипов переменного радиуса шарнирно соединены шатунами 31 и 32 с сателлитодержателями 33 и 34, установленными с возможностью перемещений в кольцевых направляющих 35 и 36, скрепленных соответственно с кор- пусом 1 и ведомым валом 3, Сателлиты 37 и 38 установлены в сателлитодержателях 33 и 34, сцеплены с зубчатыми колесами 20 и 21, являющимися другими концевыми звеньями, скрепленными соответственно с корпусом 1 и ведомым валом 3, а их зацепления выполнены самотормозяш 1мися в одном из направлений. Упругие элементы 39 соединены своими кО1П1.ами с направляющими 24 и 25 и шатунами 31 и 32,

Бесступенчатая передача по первому варианту исполнения (фиг,1-4) работает следующим образом.

При вращении ведущего 2 и ведомого 3 валов втулка 12 или ее части 3 и 14 (фиг.З) и зубчатые колеса 20 и 2 совершают сложное движение, вращаясь вместе с ведущим валом 2 отно- носительно его оси и вращаясь относительно эксцентрика 4 или его часте 8 и 9 (фиг.З), поэтому скорость зубчтых 1 Голес 20 и 2 непрерывно меняется, причем в каждый момент времени наибольшую скорость относительно ведущего вала 2 имеют участки зубчатых колес 20 и 21, наиболее удаленны от его оси, а наименьшую скорость - участки зубчатых колес 20 и 21. наименее удаленные от указанной оси.

Сателлиты 37 и 38 также совершают сложное движение, вращаясь в сател- литодержателях 33 и 34 и совершая вместе с ними перемещения относительно зубчатых колес 20 и 2 в кольцевы направляющих 35 и 36, поэтому скорости вращения и скорости перемещений сателлитов 37 и 38 относительно зубчатых колес 20 и 21 также постоянно меняются.

Направления самоторможения зацеплений сателлитов 37 и 38 с зубчатыми колесами 20 и 21 выбраны взаимно противоположными, поэтому, когда в процессе движения один из сателлитов 37 взаимодействует с участком зубчатого колеса 20, имеющим в данный момент времени наибольшую скорость, а один из сателлитов 38 - с участком зубчатого колеса 21, имеюш 1м наименьшую скорость, указанные сателлиты 37 и 38 самотормозятся с этими колесами, а их сателлитодержатели 33 и 34 скрепляются с кольцевыми направляющими 35 и 36 в единое целое, в результате чего движение передается с ведущего вала 2 на ведомый вал 3 кинематической цепью: ведущий вал 2, эксцентрик 4 или его части 8 и 9 (фиг,3), втулка 12 или ее часть 14, зубчатое колесо 21, заторможенный сателлит 38, сателлитодержатель 34, шатун 32, ползун 23, направляющая 25, ведомый вал 3j при этом в передаче (фиг,1) реактивное усилие передается на корпус 1 кинематической цепью: втулка 12, зубчатое колесо 20, затор513648046

меженный сателлит 37, сателлитодержа - ством серег 26 перемещают ползуны 22

таль 33, шатун 31, ползун 22, на правляющая 24, корпус 1, а в передаче (фиг.З) - кинематической цепью: часть 14 втулки, сухари 16 (фиг.4), ответные пазы 18, проставка 19, ответные пазы 17, сухари 15, часть 13 втулки, зубчатое колесо 20, заторможенный сателлит 37, сателлитодержа- тель 33, шатун 31, ползун 22, направ- ляющая 24, корпус 1. Остальные сателлиты 37 и 38, взаимодействующие другими участками зубчатых колес 20 и 21, расторможены и вращаются вхолостую, их сателлитодержатели 33 и 34 совершают перемещения в кольцевых направляющих 35 и 36, а упругие элементы 39 обеспечивают выборку зазоров в кинематических парах.

При работе бесступенчатой передачи участки зубчатых колес 20 и 21, имеющие наибольшую и наименьшую скорость, постоянно меняются, поэтому каждый из сателлитов 37 и 38 последовательно самотормозится и растормаживается с зубчатыми колесами 20 и 21, в результате чего ведомый вал 3 получает однонаправленные импульсы вращающего момента, под действием которых вра- п1ается с заданной скоростью,

Для изменения частоты вращения ведомого вала 3 по команде от системы управления (на фиг,1-4 не показана) перемещаются поводки 7, 10, 11, 29 и 30.

При перемещении поводка 7 (фиг,1) поводок 6 изменяет эксцентриситет эксцентрика 4 и втулки 12, в результате чего изменяются геометрические параметры зубчато-кривошипных механизмов.

При перемещении поводков 10 и 11 (фиг.З) поводки 6 независимо друг от друга изменяют эксцентриситеты частей 8 и 9 эксцентрика и частей 13 и

14втулки, в результате чего независимо друг От друга изменяются параметры каждого зубчато-кривошипного механизма в отдельности; при этом сухари

15и 16, взаимодействуя с ответными пазами 17 и 18 проставки 19, обеспечивают совместное движение частей 13 и 14 втулки и зубчатых колес 20 и 21.

При перемещении поводков 29 и 30 (фиг.1 и 3) муфты 27 и 28 перемещаются в осевом направлении относительно корпуса 1 и ведомого вала 3 и посред-

и 23 в радиальном направлении, в результате чего независимо друг от дру- ц га изменяются расстояния от оси ведущего вала 2 до осей шарниров шатунов 31 и 32, скрепленных с ползунами 22 и 23, т.е. длины кривошипов каждого зубчато-кривошипного механизма в от- 10 дельности.

При изменении длин кривошипов изменяется закон движения втулки 12 или ее частей 13 и 14 и зубчатых колес

20и 21; поэтому изменяется скорость 15 и продолжительность взаимодействия

заторможенных сателлитов 37 и 38 с зубчатыми колесами 20 и 21 и, следовательно, скорость вращения ведомого вала 3.

20 Бесступенчатая передача по второму варианту исполнения (фиг,5-7) работает cлeдy oш м образом.

При вращении ведущего 2 и ведомого 3 валов, втулки 12 или ее частей

25 13 и 14 направляющие 24 и 25 с ползунами 22 и 23 соверщают сложное движение, вращаясь вместе с ведущим валом 2 относительно его оси и вращаясь Относительно эксцентрика 4 или его

30 частей 8 и 9, поэтому скорость ползунов 22 и 23 непрерывно меняется, причем в каждый момент времени наибольшую скорость относительно ведущего вала 2 имеют ползуны 22 и 23,

Зь наиболее удаленные от его оси, а наименьБ1ую скорость - ползуны 22 и 23, наиболее удаленные от указанной оси.

Сателлиты 37 и 38 вращаются в са

40 теллитодержателях 33 и 34 и совершают вместе с ними перемещения в кольцевых направляюшлх 35 и 36. Сателли- тодержатели 33 и 34 шарнирно связаны шатунами 31 и 32 с ползунами 22 и 23,

45 поэтому скорости вращения и скорости круговых перемещений сателлитов 37 и 38 относительно зубчатых колес 20 и

21непрерывно меняются.

50 Направления самоторможения зацеплений сателлитов 37 и 38 с зубчатыми колесами 20 и 21 выбраны взаимно противоположными, поэтому, когда в процессе движения Один из ползунов 22

55 получает наибольшую скорость относительно ведущего вала 2, а один из ползунов 23 - наименьшую, связанные с ними сателлиты 37 и 38 самотормо- зятся с зубчатыми колесами 20 и 21,

и 23 в радиальном направлении, в результате чего независимо друг от дру- га изменяются расстояния от оси ведущего вала 2 до осей шарниров шатунов 31 и 32, скрепленных с ползунами 22 и 23, т.е. длины кривошипов каждого зубчато-кривошипного механизма в от- дельности.

При изменении длин кривошипов изменяется закон движения втулки 12 или ее частей 13 и 14 и зубчатых колес

20и 21; поэтому изменяется скорость и продолжительность взаимодействия

заторможенных сателлитов 37 и 38 с зубчатыми колесами 20 и 21 и, следовательно, скорость вращения ведомого вала 3.

Бесступенчатая передача по второму варианту исполнения (фиг,5-7) работает cлeдy oш м образом.

При вращении ведущего 2 и ведомого 3 валов, втулки 12 или ее частей

13 и 14 направляющие 24 и 25 с ползунами 22 и 23 соверщают сложное движение, вращаясь вместе с ведущим валом 2 относительно его оси и вращаясь Относительно эксцентрика 4 или его

частей 8 и 9, поэтому скорость ползунов 22 и 23 непрерывно меняется, причем в каждый момент времени наибольшую скорость относительно ведущего вала 2 имеют ползуны 22 и 23,

наиболее удаленные от его оси, а наименьБ1ую скорость - ползуны 22 и 23, наиболее удаленные от указанной оси.

Сателлиты 37 и 38 вращаются в са

теллитодержателях 33 и 34 и совершают вместе с ними перемещения в кольцевых направляюшлх 35 и 36. Сателли- тодержатели 33 и 34 шарнирно связаны шатунами 31 и 32 с ползунами 22 и 23,

поэтому скорости вращения и скорости круговых перемещений сателлитов 37 и 38 относительно зубчатых колес 20 и

21непрерывно меняются.

Направления самоторможения зацеплений сателлитов 37 и 38 с зубчатыми колесами 20 и 21 выбраны взаимно противоположными, поэтому, когда в процессе движения Один из ползунов 22

получает наибольшую скорость относительно ведущего вала 2, а один из ползунов 23 - наименьшую, связанные с ними сателлиты 37 и 38 самотормо- зятся с зубчатыми колесами 20 и 21,

сателлитодержатели 33 и 34 заторможенных сателлитов скрепляются с колцевыми направляющими 35 и 36 в един целое, в результате чего движение предается с ведущего вала 2 на ведом вал 3 кинематической цепью: ведущий вал 2, эксцентрик 4 или его части 8 и 9, втулка 12 или ее часть 14, направляющая 25, ползун 23, шатун 32, сателлитодержатель 34, заторможенны сателлит 38, зубчатое колесо 21, ведомый вал 3; при этом в передаче (фиг.З) реактивное усилие передается на корпус 1 кинематической цепью; втулка 12, направляющая 24, ползун 22, шатун 31, сателлитодержатель 33 заторможенный сателлит 37, зубчатое колесо 20, корпус , Остальные сателлиты 37 и 38, связанные с другими ползунами 22 и 23, расторможены с зубчатыми колесами 20 и 2 и вращаются вхолостую, их сателлитодержател 33 и 34 совершают перемещения в кольцевых направляющих 35 и 36, а упруги элементы 39 обеспечивают выборку зазоров в кинематических парах.

При работе бесступенчатой передачи ползуны 22 и 23, имекяцие наибольшую и наименьшую скорость, постоянно меняются, поэтому каждый из сателлитов 37 и 38 последовательно самотор- мозится и растормаживается с зубчатыми колесами 20 и 21, в результате чего ведомый вал 3 получает однонаправленные импульсы вращающего момента, под действием которых вращается с заданной скоростью,

Дпя изменения скорости вращения ведомого вала 3 по команде от системы управления (на фиг,5-7 не показана) перемещаются поводки 7, 10, 11, 29 и 30,

5

0

5

0

Д8()А

8

Процесс измерения скорости ocv- щестнляется аналогично предыдущему варианту.

Такое выполнение бесступенчатой передачи позволяет повысить обп1ее передаточное отнощение.

Формула изобретения

1, Бесступенчатая передача, содержащая корпус, размещенные в нем со- осные ведущий и ведомый валы, расположенный на ведущем валу эксцентрик, связайный с механизмом изменения эксцентриситета, установленную на эксцентрике втулку и связывающие последнюю соответственно с корпусом и ведомым валом преобразователи, отличающаяся тем, что, с целью расширения кинематических возможностей путем увеличения передаточного отношения, каждый из преобразователей

выполнен в виде зубчато-кривошипного механизма, включающего зубчатое колесо, установленный с возможностью вращения сателлитодержатель с сателлитом, имеющим с зубчатым колесом самотормозящееся в одном из направлений зацепление, и связанный с сателлитодержа- телем кривошип переменного радиуса, первое из звеньев зубчато-кривошипного механизма связано с втулкой, а последнее - или с корпусом или ведомым валом,

2, Передача поп,1, отличающаяся тем, что эксцентрик выполнен по длине из двух частей, связанных с соответствующими механизмами изменения эксцентриситета, а втулка также выполнена из двух частей, соединенных одна с другой с возможностью радиальных перемещений.

25

23

в,.

| J J 35

22

J7--J%

5

32 Л JS 222523.

Jff

фиг. 5

JJ

J7

JJJ5

Т Т Ш

/ i

J«