ПЕРЕМЕННАЯ ПЕРЕДАЧА Советский патент 1996 года по МПК B62M9/08 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, трансмиссиям транспортных средств, а именно к переменным передачам, которые могут быть использованы в робототехнике, например, при создании транспортных тележек роботов.

Целью изобретения является повышение надежности функционирования и упрощение механизма переключения передач.

На чертеже изображена обзорная схема переменной передачи.

Переменная передача состоит из цилиндрических ведущего 1 и ведомого 2 шкивов, на одной из торцевых (рабочих) поверхностей которых расположены равноудаленные зубья 3 с поверхностью вращения образующей эвольвентой, причем оси зубьев перпендикулярны к рабочей поверхности, а шкивы могут взаимно перемещаться параллельно рабочим поверхностям, между которыми расположен шаровой связующий элемент (сателлит) 4, на внешней поверхности которого радиально расположены равноудаленные углубления 5 с поверхностью вращения образующей эвольвентой, сателлит 4 фиксируется в пространстве четырьмя поддерживающими роликами 7 с гиперболоидной боковой поверхностью вращения, которые закреплены опорными подшипниками 7 в основании, ведущий шкив 1 через жестко посаженный вал с закрепленным на нем зубчатым колесом 8 связан с зубчатыми колесами 9, 10, в зубчатом колесе 9 одним концом жестко посажен вал 11 с многогранным профилем поперечного сечения, который пронизывает осевое отверстие зубчатого колеса 10 такого же профиля, которые через зубчатое колесо 12, вал 13 связаны с двигателем 14. Устройство переключения передач состоит из рейки 15 с впрессованным подшипником 16, через который проходит вал шкива 1 и зубчатого колеса 8 перемещаемая зубчатым колесом 17, посаженным на вал 18, прикрепленный к рычагу переключения передач 19. В свою очередь ведомый шкив 2 жестко закреплен валом с зубчатым колесом 20, имеющим зацепление с зубчатым колесом 21, в котором одним концом жестко прикреплен вал 22 с многогранным поперечным профилем, свободно продетый в осевое отверстие такого же профиля зубчатого колеса 23, которое связано через зубчатые колеса 25, 26 с ведущими колесами 27 транспортного средства, для обеспечения нейтральной передачи нерабочей поверхности шкивов 1 и 2 имеются радиальные кольцевые дорожки, свободные от зубьев 3, а шкивы 1 и 2 в центре нерабочих торцевых поверхностей крепятся к валу 29, кроме того, с целью облегчения конструкции и обеспечения беспрепятственной смазки связующий шаровой элемент 4 имеет внутреннюю полость 30, а углубление 5, пронизывая эту полость, представляет собой сквозные бочкообразные отверстия с боковой поверхностью вращения образующей эвольвентой.

Переменная передача в статике работает следующим образом. Предварительно, при работающем либо отключенном двигателе 14, перемещением рычага переключения передач 19 преобразуют его поступательное движение во вращательное для вала 18, жестко посаженного в зубчатом колесе 17, которое через зубчатое колесо соединения перемещает рейку 15 по направлению от центра к периферии торцевой (рабочей) поверхности шкива 1, с жестко запрессованным подшипником 16, в котором посажен вал ведущего шкива 1, при этом происходит перемещение рабочей поверхности шкива 1 в сторону приближения центра торцевой поверхности к шаровому связующему элементу 4. Соответственно происходит перемещение зубчатых колес 8 и 9, а вал 11 свободно скользит по внутренней поверхности центрального отверстия зубчатого колеса 10. В результате перемещения шкива 1 шаровой элемент 4 осуществляет вращательное движение под воздействием зубьев 3, расположенных на рабочей поверхности шкива 1, скользя по гиперболоидной поверхности четырех поддерживающих роликов 6 и тем самым перемещает в обратном направлении шкив 2, через зубчатое соединение зубьев 3 с углублениями 5. Взаимное перемещение шкивов 1,2 происходит до тех пор, пока осевое углубление 28 шкива 1 и боковое углубление 28 шкива 2 не окажутся над связующим элементом 4 и соответственно шкивы 1 и 2 не выйдут из зубчатого зацепления между собой, т.е. включится нейтральная "нулевая" передача. В данном положении включается двигатель 14, который взаимодействует с валом 13 непосредственно либо через муфту сцепления. В результате включения двигателя 14 вращательное движение вала 13 через зубчатые колеса 8, 9, 10, 12 и вал 11 передается по валу 29 на шкив 1, который свободно вращается с угловой скоростью вращения вала двигателя. Для включения первой (самой низкой) передачи прямого хода, после достижения позиции нейтральной передачи, в центре шкива 1 рычагом 19 через вал 18, зубчатое колесо 17, рейку 15 перемещается вал шкива 1 в обратную сторону, т.е. в сторону зацепления шарового элемента 4 со шкивом 1. При этом происходит зацепление шарового элемента 4 через углубления 5 с зубьями 3 расположенными на рабочей (кольцевой) поверхности внутренней (наименьшей) из концентрических окружностей шкива 1 и соответственно с зубьями 3 наружной (наибольшей) из концентрических окружностей 2, что и обеспечивает выбранную передачу. Вращательное движение шкива 1 передается шаровому связующему элементу (сателлиту) 4, которой свободно вращается по касательной к боковым поверхностям роликов 6, тем самым заставляя их также осуществлять вращательное движение вокруг осей.

Включение последующих (высших) передач осуществляется аналогично, при этом сателлит 4, в момент перехода на последующую передачу, осуществляет вращательное движение в двух плоскостям, скользя вдоль боковой поверхности роликов 6 и вращая их при передаче вращательного движения с двигателя на ведущие колеса 27 транспортного средства, которое происходит в результате передачи вращательного усилия от шкива 2 через вал на зубчатые колеса 23, 24, 25, 26 к полуосям на ведущие колеса транспортного средства 27. Существенным является то, что при переходе на любую, отличную от наивысшей (наинизшей) передач получаемые концентрические окружности на поверхности шкивов 1 и 2 не обязательно происходят за счет взаимодействия углублений 5 сателлита 4 с очередным штырем (зубом) 3 шкивов 1 и 2. Равновероятной является и возможность взаимодействия (частичного) сразу двух зубьев 3 с двумя углублениями 5 сателлита 4. Это возможно за счет равноудаленности углублений на сферической поверхности сателлита и штырей на плоскости рабочих поверхностей шкивов 1 и 2. Контрольной операцией проверки работоспособности технического устройства является возможность свободного перекатывания сателлита 4 по поверхности (рабочей) любого из шкивов 1, 2, а также взаимное свободное перемещение всех взаимодействующих поверхностей шкивов 1 и 2 и сателлита 4.

Для включения обратного хода достаточно после достижения центральной передачи продолжать осуществлять прямое перемещение вала шкива 1 до момента зацепления зубьев 3 шкива 1 с углублениями 5 сателлита 4, зубьями 3 шкива 2 и т.д. т.е. момента включения передач обратного хода.

Таким образом, по сравнению с известными техническими решениями предлагается переменная передача характеризуется широким диапазоном передаточных отношений при сохранении надежности функционирования, упрощенным механизмом их переключения, а также снижением металлоемкости.

Перечисленные преимущества достигнуты за счет использования конструктивных элементов: цилиндрических шкивов со штырями и сателлита шаровой формы с углублениями, а также связующих элементов и их компоновки.

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, а конкретно к транспортным трансмиссиям транспортных средств. Цель - повышение надежности функционирования и упрощение механизма переключения передач. Цель достигается за счет использования зубчатого зацепления в виде штырей и впадин, образованных поверхностью вращения с образующей эвольвентой, цилиндрических шкивов 1 и 2 со штырями и шарового сателлита 4 с углублениями. При этом углубления и штыри равноудалены, а шаровой сателлит 4 поддерживается в пространстве опорными роликами 6 с гиперболоидной поверхностью вращения. Взаимное перемещение шкивов обеспечивается зубчатыми колесами и валами с реечной системой переключении передач. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

1. Переменная передача, содержащая полусферические ведущий и ведомый шкивы, связующий элемент-сателлит, установленное с возможностью взаимного перемещения и вращения вокруг осей и взаимодействующие между собой через зубчатое соединение в виде равноудаленных зубьев и впадин, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности функционирования и упрощения механизма переключения передач, ведущий и ведомый шкивы выполнены цилиндрическими и установлены с возможностью взаимного перемещения, на одной из торцовых поверхностей которых расположены равноудаленные выступы, а в качестве связующего звена, обеспечивающего зубчатое зацепление, установлен шаровой элемент с равноудаленными углублениями, поддерживаемый в пространстве четырьмя опорными роликами с гиперболической поверхностью вращения, при этом зубья и впадины образованы поверхностями вращения с образующей эвольвентой и расположены в радиальном направлении, механизм переключения передач включает в себя зубчатую репку, связанную через ось зубчатого колеса с рычагом переключения передач. 2. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что для повышения эффективности смазки связующий элемент выполнен полым.