Передача Советский патент 1981 года по МПК F16H25/22 F16H1/30 

(54) ПЕРЕДАЧА

Изобретение относится к зубчатым передачам и может быть использовано различных областях машиностроения. Известны червячные передачи, содержсццие червяк, червячное . колесо и промежуточные тела качения, расположенные между витками червяка и зубья ми колёса 1. Однако эта передача сложна по кон струкции и имеет сравнительно больши потери на трение между телами качения . Наиболее близкой по технической сущности к данному изобретению является передача, содержащая корпус, че вяк, червячное колесо и промежуточные ролики с нарезкой, зацепляющиеся с витками червяка и зубьями колеса 2 Эта передача также сложна по конструкции в связи с тем, что ролики имеют винтовую нарезку и снабжены шестернями, зацепляющимися с шестернями, установленными в корпусе и аа червяке. Цель изобретения - упрощение передачи . Поставленная цель достигается тем что нарезка роликов выполнена кольце вой, а передача снабжеаа сепаратором в котором раз 1ещены ролики с возможностью их осевого и радиального перемещения относительно червяка, направляющим элементом винтообразной ) .для осевого возврата роликов и ограничителем радиального перемещения роликов. В качестве варианта исполнения передачи направляющий элемент может быть жестко связан с червяком, а в зоне взаимодействия роликов с направлякядим элементом на червяке выполнена продольная канавка. В другом исполнении ограничитель радиального перемещения роликов и направляющий элемент жестко связаны с червяком, а передача снабжена установленным на червяке с возможностью смещения вдоль него дополнительным на- правлякядим элементом и устройством для отвода его от роликов. Или же ограничитель радиального перемещения роликов и направляющий элемент установлены в корпусе, передача снабжена подпружиненными в осевом направлении упорами и установленным в корпусе выступом, поочередно взаимодействующим с роликами, ограничитель радиального перемещения роликов имеет подпружиненные участки, :а витки червяка и нарезка роликов

выполнены так, что отношение суммы t толщин вершины витка червяка и вершины кольцевой нарезки роликов к ходу витка червяка меньше, чем отношение центрального угла, охватывающего паз ограничителя, к углу ЗбО.

Кроме того, делительная поверхность червяка может быть выполнена в виде однополюсного гиперболоида вращения, а направляющий элемент - в форме зуба, взаимодействующего с кольцевой канавкой ролика.

На фиг. 1 схематически изображен , вариант выполнения передачи с направляющим элементом, жестко связанным с червяком; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1} на фиг. 3 - разрез на фиг. 2 , 6 и 9 ; на фиг. 4 - схема расположения роликов и направляющих элементов передачи по фиг. 1 в развертке на фиг. 5 - пример выполнения передачи с направляющими элементами, установленными на червяке подвижно; на фиг. б - разрезы В-В и Г--Г на фиг.5; на фиг. 7 схема расположения роли$ков, направляющих элементов и упоров передачи по фиг. 5 в развертке; на фиг. 8 - пример выполнения передачи с направляющими элементами, установленными в корпусе; на фиг. 9 - разрезы Д-Д и Е-Е на фиг. 8; на фиг. 10 схема расположения роликов и направляющих элементов передачи по фиг. 8; на фиг. 11 - схема установки ролика в передаче с гиперболоидным червяком; на фиг. 12 - пример выполнения направляющей в виде зуба; на фиг. 13 разрез Ж-Ж на фиг. 12.

Передача содержит корпус 1, червяк 2 и червячное колесо 3, зацепляющееся с червяком 2 при помощи промежуточных роликов 4 с кольцевой нарезкой 5, взаимодействующей с витками 6 червяка 2 и зубьями 7 червячного колеса 3. Ролики 4 размещены в окнах сепаратора 8 так, что последний определяет только взаимное угловое расположение роликов 4, не препятствуя их осевому или радигшьному перемещению. Передача содерядат также направляющий элемент 9 осевого возврата роликов 4 и ограничитель 10 радиального перемещения роликов 4. Направляющий элемент 9 имеет винтообразную поверхность.

В передаче (фиг.-1) направляющий элемент 9 и ограничитель 10 укреплены на червяке. В принципе ограничитель в такой передаче может быть установлен в корпусе. В зоне взаимодействия роликов 4 с направляющим элементом 9 на червяке 2 выполнена продольная канавка 11. Винтообразные поверхности направляющего элемента 9 имеют направление, противоположное направлению витков 6 червяка 2.

Передача выполненная по фиг. 5, снабжена дополнительным направляющим элементом 12, установленным на червяке 2 подвижно, и устройством для отвода элемента 12 от роликов 4 на участке, ограниченном углом cL обхвата , червячного колеса 3. Это устройство состоит, например, из пальца 13 и профильного паза 14, выполненного в корпусе. Устройство для отвода направляющего элемента 12 от роликов 4 может иметь и другие конструктивные исполнения, например, отвод этого элемента 12 может осуществляться не за счет его осевого перемещения, как в описываемом примере, а путем поворота элемента 12 или его paдиaльf ым перемещением. Здесь важно, чтобы направляющий элемент 12 не воздействовал на ролики 4 на выше помянутом участке оборота червяка 2.

Ограничитель 10 радиального перемещения роликов 4 и направляющий элемент 9 укреплены в этой передаче на червяке 2. В зоне направляющих элементов 9 и 12 и на ограничителе 10 выполнены выборки 15, позволяющие роликам 4 удаляться от червяка 2 настолько, что их нарезка может выходить из зацепления с витками червяка 2. Дополнительный направляющий элемент 12 имеет направление винтообразных поверхностей, противоположное направлению витка червяка 2.

В передаче, выполненной по фиг. 8 направляющий элемент 9 установлен в корпусе. При этом передача снабжена подвижными подпружиненными в осевом направлении упорами 16, также установленными в корпусе 1. Ограничитель 10 в этой передаче укреплен в корпусе и имеет подпружиненные участки в виде пластинчатых пружин 17, расположенных в зоне действия подпружиненных упоров 16, и выступ 18. Винтообразная поверхность направляющих элементов 9 в этой передаче имеет то же направление, что и витки червяка 2. Червяк 2 описанной передачи может иметь делительную поверхность в форме однопо- лостного гиперболоида вращения (фигИ При этом ролики 4 устанавливаются под углом скрещивания, равным углу скрещивания прямолинейной образующей делительного гиперболоида с осью червяка 2.

Ролики 4 передачи могут иметь диаметр начальной поверхности в зацеплении с червяком 2, отличающийся от начального диаметра тех же роликов 4 в зацеплении с червячным колесом 3, т. е.

d (фиг. 3) .

или d

d J, 7/ d v

В передаче, выполненной по фиг. 8, целесообразно заужать вершины витков червяка 2 и выступов роликов 4, как показано пунктиром на фиг. 3, или путем выбора соответствующего угла зацепления (увеличением угла зацепления уменьшаем толщину вершины) .

Направляющий элемент 9 в передаче по фиг. 1 и 5 может быть выполнен в виде зуба, взаимодействующего с кол цевой нарезкой 5 ролика 4 (фиг. 12 и 13). При этом в передаче по фиг. зуб можно расположить в канавке 11, зуб будет иметь направление, противоположное направлению витка червяк 2. В передаче по фиг. 5 зуб (не пок зав), выполняющий роль направляющего элемек ;-а 9, можно расположить на вну тренней поверхности ограничителя 10 Передача работает следующим обра зом. Вращение червяка 2 заставляет ролики 4 перекатываться по червяку 2 и червячному колесу 3 таким образом, что они перемещаются по окружности с угловой скоростью меньшей, чем угловая скорость вращения червяка 2, т.е отстают, от него, совершая относитель ное вращение вокруг червяка 2. Это относительное вращение сопрово)вдается осевым перемещением роликов 4 (кольцевая нарезка которых находится в зацеплении с витками 6 червяка 2) , что и заставляет червячное колесо 3 находящееся в зацеплении с роликами 4, вращаться. Естественно, нельзя допустить неограниченное осевое перемещение роли ков 4. Для возврата роликов в исходное осевое поло хение служит направля ющий элемент 9. Исполнения передачи по фиг. 1, 5 и 8 отличаются способом осевого возврата роликов, где ролики 4,совер шающие один оборот в относительном движении вокруг червяка 2, перемещаются вдоль его оси на ход витка червяка 2 и оказываются в зоне направля ющих элементов 9 и канавки 11 (фиг. Поскольку в канавке 11 отсутствуют витки Червяка 2, направляющий элемент 9 имеет возможность своей винто образной поверхностью (фиг. 4) вернуть ролик 4 в исходное положение. Если канавка 11 в данный момент нахо дится в зоне угла об обхвата колеса, то ролик, отжимаемый направляющим элементом под воздействием осевого усилия, выходит из зацепления с червячным колесом 3 (поскольку обычно угол зацепления больше угла трения ролика 4 по колесу 3) и углубляется в канавку 11. При этом в зацеплении участвует на один ролик меньше, чем в той части оборота червяка, когда канавка находится за пределами угла oL обхвата. На ограничителе 10 в мес те установки направляющих элементов 9 может выполняться специальный ус4.у (н« показан), отжимакнций ролики, .про ходящие эту зону, в канавку 11. Лини ей 0-0 на фиг. 4 обозначено направле ние витка червяка, противоположное профилю направляющего элемента. Передача, выполненная по фиг. 5, имеет подвижный направляющий элемент 12, который в процессе движения внутри угла об обхвата червячного колеса 3 отводится от роликов 4 и не воздействует на них (фиг. 7, где положение направлякадего элемента и роликов в случае, когда они находятся внутри угла oL , обозначено штриховыми линиями) . Благодаря этому число роликов 4, несущих нагрузку при работе, в этой передаче больше, чем в передаче, выполненной по фиг. 1, что повышает ее нагрузочную способность, хотя и связано с некоторым усложнением конструкций. В связи с отводом направляющего элемента 12 от роликов 4, ролики, совершающие полный оборот относительно червяка 2 в пределах угла oL , не возвращаются в исходное осевое положение до тех пор, пока они не выйдут из этой зоны и не начнут взаимодействовать с направляющим элементом 9, возвращающим ролики 4 в исходное осевое положение. Это положение роликов обозначено на фиг. 7 штриховыми линиями.. Во всех других случаях ролики 4 занимают положение, изображенное на фиг. 7 жирными линиями, и проходят мимо элемента 9, не взаимодействуя с ним. в передаче, выполненной по фиг. 5, канавка на червяке 2 не выполняется и при возврате роликов 4 в исходное осевое положение, они, благодаря выборкам 15, выполненным в ограничителе 10, имеют возможность под действием радиальной составляющей осевого усилия, создаваемого направляющими элементами 9 и 12, а также под действием цантробежной силы, удаляться на этих участках от червяка и выходить из зацепления с ним СФиг. 6) Отвод направляющих элементов 9 от роликов 4 осуществляется в приведенном примере благодаря тому, что профильный паз 14 внутри угласт удален от средней торцовой плоскости червяка больше, чем на других участках. Ролик 4, двигаясь по пазу 14, отодвигает при прохождении зоны, охваченной углом оС , подвижный направляющий элемент. 12 от средней торцовой плоскости червяка. Линией 0-0 на фиг. 7 обозначено направление витка червяка, противоположное профилю направляющего элемента 12. В передаче, выполненной по фиг. 8, ролики, находясь в пределах угла « обхвата червячного колеса 3, не выходят из зацепления. Поскольку в передаче (фиг. 8) направляющий злемент 9 укеплен в корпусе, то ролики 4 могут находиться в зоне действия направляюего элемента 9 и выходить из этой зоны не в строго определенном осевом оложении относительно этого элемента (как это имеет место э передачах по иг. 1 и 5), относительно витков черяка 2 (т. е. виток червяка 2 находитя против впадины нарезки ролика 4), йв некоторых промежуточных положеHSX. Входя, в зону действия нагш ляющего элемента 9, ролики удаляются от оси червяка за счет воздействия высту па 18 (наличие этого выступа необязательно, достаточно, чтобы ограничител 10 давал роликам возможность удаляться от червяка). Переместившись из указанной зоны, ролики могут оказаться в таком положении, когда выступы их нарезки находятся против витков червяка 2, что не позволит роликам 4 сблизиться с червяком, войти с ним в зацепление. Здесь ролики 4 оказываются под воздействием пружин 17 ограничителя 10. Эти пружины прижимают ролики 4, продолжающие двигаться по окружности относительно червяка и корпуса, к червяку 2. Упоры 16 удерживают ролики в постоянном осевом положении, в то время как винтовая нарезка червяка, вращаясь относительно роликов, меняет осевое полохсение своих витков (винтовое движение состоит из вращения и осевого перемещения) относительно нарезки червяка до тех пор, пока витки червяка 2 не окажутся в зоне впадин нарезки червяка. Это произойдет, в худшем случае, за период поворота роликов относительно корпуса на такой угол %(фиг. 9 отношение которого к 360° больше отношения суммы толщин вершины вятка червяка 2- и вершины кольцевой нарезки роликов к ходу витка червяка. Поэтому подпружиненный участок ограничителя 10 должен охватывать не меньший угол Если же ролик 4 войдет в зацепление с червяком 2 раньше, чемуказано у,ыше, дальнейшее его движение будет сопровохшаться осевым перемещением {на правления движения роликов 4 относительно корпуса 1, указаны на Фиг. 10 стрелками а - окружное движение и б осевое движение: при изменении напра ления вращения, стрелок а и б меняютс на противоположные) . Наличие подпружиненных упоров 16 позволяет роликам осуществлять осево перемещение, сжимая упоры. Усилие подпружиненных упоров 16 при воздействии на ролики создает, благодаря углу зацепления радиальную составляю щую силы, действующей на ролик 4. Кроме того, ролики находятся под воз действием центробежной силы. Эти силы стремятся отжать ролик 4 от червя ка 2 и вывести его из зацепления с витками червяка. Чтобы избежать этог пружины 17 должны быть рассчитаны та чтобы они преодолевали указанные выше силы. Для создания смещенной передачи целесообразно, не изменяя размеров н резки червяка и роликов, достичь заданной величины смещения путем смещения производящего червяка при наре зании червячного колеса. Это выразит ся тем, что начальный цилиндр роликов 4 в их зацеплении с колесом 3 будет отличаться по диаметру от начального цилиндра роликов в их зацепении с червяком 2. Работа передачи, выполненной по иг, 11, в принципе не отличается от аботы описанных выше передач. В этой ередаче в зацеплении (благодаря косому расположению роликов участвует одновременно больше, чем в ранее описанных передачах, число зубьев колеса . В связи с тем, что в предлагаемой передаче по сравнению с известной не требуется шестерен на червяке, роликах, в корпусе и для установки роликов, а в сепараторе не нужны подшипники, предлагаемая передача существенно проще и технологичнее известной. Формула изобретения 1. Передача, содержащая корпус, червяк, червячное колесо и промежуточные ролики с нарезкой, зацеплякщейся с витками червяка и зубьями колеса, тем, что, сотличающаясяцелью упрощения передачи, нарезка роликов выполнена кольцевой, а передача снабжена сепаратором, в котором размещены ролики с возможностью их осевого и радиального перемещения относительно червяка, направляющим элементом винтообразной формы для осевого возврата роликов и ограничителем радиального перемещения роликов. 2.Передача по п. 1,отличающ а я с я тем, что направляющий элемент жестко связан с червяком, а в зоне взаимодействия роликов с направлягацим элементом на червяке выполнена продольная канавка. 3.Передача по п. 1, отличающаяся тем, что ограничитель радиального перемещения роликов и направляющий элемент жестко связаны с червяком, а передача снабжена установленным на червяке с возможностью смещения вдоль него дополнительным направляющим элементом и устройством для отвода его от роликов. 4.Передача по п. 1, отличающаяся тем, что ограничитель радиального перемещения роликов и направляющий элемент установлены в корпусе, передача снабжена подпружиненными в осевом направлении упорами и установленным в корпусе выступом, поочередно взаимодействующим с роликами, ограничитель радиального перемещения роликов имеет подпружиненные участки, а витки червяка и нарезка роликов выполнены так, что отношение суммы толщин вершины витка червяка и вершины кольцевой нарезки роликов к хо.ду витка червяка меньше, чем отношение центрального угла, охватываю&юго паз ограничителя к углу . 5.Передача по пп. 1 и 2 или пп. 1 и 3, или пп. 1и4, отличаюla а я с я тем, что делительная поверхность червяка выполнена в виде однополюсного гиперболоида вра:цения, 6. Передача по пп. 1 и 2, или пп. 1 и 3, отличающаяся тем, что направляющий элемент выполнен в форме зуба, взаимодействующего с кольцевой канавкой ролика. 8 10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 2403096, кл. 74-458, 1946. 2.Авторское свидетельство СССР № 564476, кл. F 1.6 Н 25/22, 1972 (прототип) .

5 k f /Z 7777/ /77777

Л ////////Л///7////

Y////////7///A//////

у//////777 ///Л

ыГ

5-8

Г-Г

}В

15

t f

/ кучччччч vt:i2i:2 222i ...7

F1

X