Зубчатая передача Советский патент 1992 года по МПК F16H29/04 F16H9/24 

Изобретение относится к передачам с изменяемым передаточным отношением,

Известна зубчатая передача, содержащая устройство для одновременного радиального перемещения зубчатых секторов, выполненное в виде соответствующих числу секторов кинематических пар винт-гайка, винты которых жестко скреплены с секторами, а гайки установлены в стенках полых валов с возможностью вращения, и двух установленных на соответствующих валах кинематически связанных между собой дифференциальных зубчатых механизмов для независимого от вращения валов привода соответствующих гаек.

Недостатком этой зубчатой передачи является ее низкая эффективность, что обуславливается отсутствием информации о ее нагрузке, причем изменение передаточного отношения передачи производится вручную вращением маховичка, вследствие чего перемещение винтов вдоль своих осей может не соответствовать изменению нагрузки на передачу.

Целью изобретения является повышение эффективности зубчатой передачи путем учета влияния величины нагрузки на величину передаточного отношения.

Указанная цель достигается тем, что зубчатая передача снабжена системой автоматического регулирования передаточного отношения в зависимости от нагрузки, выполненной в виде электродвигателя постоянного тока с независимым регулируемым источником питания, соединенного с осью маховичка, электромашинного усилителя, соединенного с электродвигателем постоянного тока и трансформатора тока, у которого первичная обмотка включена в цепь одной из фаз электродвигателя, а вторичная обмотка связана с обмоткой управления электромашинного усилителя.

Наличие в зубчатой передаче системы автоматического регулирования передаточного отношения в зависимости от нагрузки позволяет посредством трансформатора тока получить информацию о нагрузке передачи и в соответствии с этой информацией

посредством электромашинного усилителя и обмоткой управления и электродвигателя постоянного тока, вал которого соединен муфтой и редуктором с валом маховичка, автоматически изменять вращением вала

маховичка передаточное отношение передачи и тем самым учесть влияние величины нагрузки на величину передаточного отношения, что повысит эффективность зубчатой передачи.

На фиг.1 изображена общая схема зубчатой передачи; на фиг.2 - график изменения выходного напряжения выпрямителя; на фиг.З - график изменения тока в обмотке управления электромашинного усилителя;

на фиг.4 - график изменения выходного напряжения электромашинного усилителя; на фиг,5 - график изменения угловой скорости ротора электродвигателя; на фиг.6 - график угла поворота маховичка.

Зубчатая передача содержит (фиг.1) параллельные ведущий 1 и ведомый 2 полые валы, на которых закреплены пары дисков 3 и 4 с радиальными пазами. В последних равномерно по окружности валов 1 и 2 с

возможностью одновременного радиального перемещения установлены зубчатые сектора 5 и 6. Сектора 5 ведущего вала 1 кинематически связаны с секторами 6 ведомого вала 2 с помощью зубчатых элементов

в виде двух охватывающих соответственно сектора 5 вала 1 и сектора б вала 2 колец 7 и 8./Кольца 7 и 8 имеют внутренние для взаимодействия с секторами 5 и б и наружные для взаимодействия друг с другом

зубья. Устройство для одновременного радиального перемещения секторов 5 и 6 выполнено в виде соответствующих числу секторов 5 и 6 кинематических пар винт-гайка, винты 9 и 10 которых жестко скреплены

с секторами 5 и 6, а гайки 11 и 12 установлены в радиальных отверстиях в стенках валов 1 и 2 с возможностью вращения, и двух установленных на соответствующих валах 1 и 2 кинематически связанных между собой дифференциальных зубчатых механизмов для независимого от вращения валов 1 и 2 привода гаек 11 и 12. На гайках 11 и 12 выполнены конические зубчатые венцы 13 и 14 для взаимодействия с соответствующими дифференциальными зубчатыми механизмами. Каждый из последних состоит из размещенного в полости соответствующего вала (1,2) на подшипнике 15 конического зубчатого колеса 16, связанного с ним посредством центральных зубчатых колес 17 и 18 вспомогательного вала 19, сателлитов 20 и 21, водила 22 и пары дополнительных центральных зубчатых колес 23, 24. Колесо 23 жестко связано с соответствующим валом (1,2), а колесо 24 - с корпусом 25 передачи. Кинематическая связь дифференциальных механизмов обеспечивается зацеплением установленных на соответствующих вспомогательных валах 19 зубчатых колес 26 и 27. Ведущий вал 1 приводится во вращение электродвигателем 28. Передача снабжена системой автоматического регулирования передаточного отношения в зависимости от нагрузки, включающей в себя трансформатор тока 29, первичная обмотка которого включена в цепь одной из фаз электродвигателя 28, электромашинный усилитель 30 с обмоткой 31 управления, электродвигатель 32 постоянного тока, получающий питание от электромашинного усилителя 30, вал которого соединен посредством муфты 33 и редуктора 34 с осью маховичка 35, при этом обмотка 31 управления электромашинного усилителя 30 подключена ко вторичной обмотке 36 трансформатора тока 29 посредством последовательно соединенных выпрямителя 37 и дифференцирующей цепи 38, а обмотка 39 возбуждения электродвигателя 32 постоянного тока имеет независимый регулируемый источник 40 питания.

Зубчатая передача работает следующим образом.

Вращение вала электродвигателя 28 передается ведущему валу 1 и установленным в пазах дисков 3 зубчатым сектором 5. зубья которых зацепляясь с внутренними зубьями кольца 7. сообщают ему вращение. Зацеплением соответствующих наружных зубьев вращение передается от кольца 7 кольцу 8. Зубья кольца 8, зацепляясь с зубьями зубчатых секторов 6, установленных на ведомом валу 2, сообщают последнему вращение. Передаточное отношение передачи

определяется отношением радиусов вращения секторов 5 и 6 и изменяется с изменением величины этих радиусов. В работающей передаче это осуществляется

следующим образом. Благодаря наличию в каждом дифференциальном механизме управляющего (состоящего из зубчатых колес 17 и 18 и сателлита 20) и замыкающего (состоящего из сателлита 21 и зубчатых

0 колес 23 и 24 и определяющего закон движения зубчатых колес 17 и 18 и сателлита 20) дифференциалов, валы 19 неподвижны. При повороте оси маховичка 35 одному из валов 19 сообщается вращательное

5 движение, тогда другой вал 19 благодаря наличию передачи из колес 26 и 27 получает вращение в противоположном направлении. Движение валов 19 не зависит от движения валов 1 и 2, Вращение валов 19

0 в противоположных направлениях передается зубчатым колесам 16, а от них - гайкам1 Т и 12. Винты 9 и 10 поступательно перемещаются вдоль своих осей в противоположных направлениях. Вылет зубча5 тых секторов 5 и 6, установленных на валах 1 и 2. изменяется на одну и ту же величину, но в противоположных направлениях, что и обеспечивает изменение, передаточного чис ла передачи в процессе работы.

0 Поворот оси маховичка посредстЁюм системы автоматического регулирования передаточного отношения в зависимости от нагрузки происходит следующим образом. Выходной сигнал от источника 40 питания

5 подается на обмотку 30 возбуждения электродвигателя 32 постоянного тока. Выходное напряжение, пропорциональное нагрузке, формируется на выходе выпрямителя 37 (изображено на фиг,2). Посредством диффе0 ренцирующей цепи 38 это напряжение дифференцируется и подается на обмотку 31 управления электромашинного усилителя 30. Ток в обмотке 31 управления усилителя 30, пропорциональный производной отсиг5 нала нагрузки, показан на фиг.З. Выходное напряжение электромашинного усилителя 30, являющееся напряжением питания электродвигателя 32 постоянного тока, изменяется пропорционально току в обмотке 31

0 управления электромашинного усилителя 30 (фиг.4). Угловая скорость электродвигателя 32 постоянного тока пропорциональна его напряжению питания (фиг.5). Угол поворота вала маховичка 35 пропорциона5 лен интегралу от.угловой скорости электродвигателя 32 постоянного тока и изменяется в соответствии с изменением нагрузки, При увеличении нагрузки на выходе выпрямителя 37 напряжение увеличивается от точки а к точке б (фиг.2). Нэ выходе дифференцирующей цепи 38 появляется положительный сигнал (между точками а1 и 61, фиг.З), поэтому выходное напряжение электромашинного усилителя 30 имеет положительную полярность (точки а2 и 62, фиг.4), электродвигатель 32 постоянного тока, вращаясь, увеличивает угол поворота маховичка 35 (от точки а4 до точки 64, фиг.б). При уменьшении нагрузки напряжение на выходе выпрямителя 37 снижается (от точки б до точки в, фиг.2), на выходе дифференцирующей цепи 38 имеется отрицательный сигнал (от точки 61 до точки в1, фиг.З), выходное напряжение электромашинного усилителя 30 имеет отрицательную полярность (точки 62 и в2, фиг.4), электродвигатель 32 постоянного тока вращается в противоположную сторону, уменьшая угол поворота маховичка 35 (от точки 64 до точки в4, фиг.б).

Если производная выходного напряжения выпрямителя 37 равна нулю (в точках 61 и в1, фиг.З), то выходное напряжение электромашинного усилителя 30 равно нулю (точки 62 и в2, фиг.4), электродвигатель 32 неподвижен (точки 63 и вЗ, фиг.5), угол поворота не изменяется.

Таким образом, угол поворота маховичка изменяется с учетом нагрузки на передачу, поэтому изменяется с учетом нагрузки и передаточное отношение передачи, что повышает эффективность ее работы.

Формула изобретения

Зубчатая передача, содержащая корпус, установленный в нем электродвигатель постоянного тока, параллельные ведущий и ведомые полые валы, две пары дисков с радиальными пазами, каждая из которых| закреплена на соответствующем полом валу, зубчатые секторы, установленные на дисках равномерно по окружности, с возможностью одновременного радиального перемещения, зубчатые элементы в виде

двух охватывающих зубчатые секторы колец, имеющих внутренние зубья, находящиеся в зацеплении с секторами, наружные зубья, образующие зацепление колец друг с

другом, и обеспечивающих кинематическую связь зубчатых секторов ведущего и ведомого валов, устройство для одновременного радиального перемещения секторов, выполненное в виде соответствующих числу

секторов кинематических пар винт-гайка, винты которых жестко скреплены с секторами, а гайки установлены в стенках полых валов с возможностью вращения вокруг своих осей, два установленных на соответствующих валах, кинематически связанных между собой дифференциальных зубчатых механизма для независимого от вращения валов привода соответствующих гаек, каждый из дифференциальных зубчатых

механизмов состоит из размещенного в полости соответствующего вала конического зубчатого колеса, центральных зубчатых колес, вспомогательного вала, связанного центральными зубчатыми колесами с коническим зубчатым колесом, сателлитов, водила и пары дополнительных центральных зубчатых колес, и маховичок для вращения вспомогательного вала, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности зубчатой передачи путем учета влияния величины нагрузки на величину передаточного отношения, она снабжена системой автоматического регулирования передаточного отношения в зависимости от нагрузки, выполненной в виде электродвигателя постоянного тока с независимым регулируемым источником питания, соединенного с осью маховичка, электромашинного усилителя, соединенного с электродвигателем постоянного тока, и трансформатора тока, у которого первичная обмотка включена в цепь одной из фаз электродвигателя, а вторичная обмотка связана с обмоткой управления электромашинного

усилителя,

Фиг 6

Изобретение относится к передачам с изменяемым передаточным отношением, устанавливаемым на транспортных средствах. Передача содержит параллельные ведущий 1 и ведомый 2 полые валы, в дисках 3 и 4которых смонтированы зубчатые сектора 5и 6, перемещающиеся в радиальных пазах дисков 3 и 4 и находящиеся в зацеплении с внутренними зубьями венцов 7 и 8, зацепляющихся, кроме того, друг с другом внешними зубьями. Вылет секторов 5 и 6 относительно осей валов 1 и 2 изменяется