Зубчатый вариатор

(19) (1 29/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ И троительный острое- м. Цель ра. Это нструкедущем алики 3, рованы . 1 й и еени ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1518608, кл. Е 16 Н 29/04, 1988.Авторское свидетельство ЧССРМ 191552, кл. Е 16 Н 9/24, 1982.(57) Изобретение относится к машиннию, а именно к зубчатым вариатора- повышение надежности вариатодостигается за счет упрощения коции. На дисках а, выполненных на в1 и ведомом 2 валах, установлены вна которых эксцентрично смонти, Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механизмах, предназначенных для преобразования, параметров движения ведущего звена.Известна зубчатая передача с переменным передаточным отношением, содержа- щая параллельные ведущий и ведомый валы, на которых выполнены фланцы с радиальными пазами, в пазах фланцев переме- .щаются зубчатые сектора, зубья которых, периодически вступают во взаимодействие с зубчатыми венцами, имеющими, кроме внутренних, внешние зубья. Механизм из-" менения вылета зубчатых секторов выполнен в виде совокупности кинематических пар винт-гайка, приводимых в движениевспомогательной зубчатой передачей через зубчатые колеса 4 и 5, периодически вступающие в процессе вращения валов 1 и 2 в зацепление в зубчатым элементом 6 внутреннего зацепления. Поворот зубчатых колес 4 и 5 относительно геометрических осей валиков 3 осуществляется благодаря установке на валиках 3 зубчатых колес 7, находящихся в зацеплении с зубчатыми колесами 8, приводимыми во вращение через управляющие дифференциалы, закон движения водил 18 которых задается замыкающими дифференциалами, Ведущие зубчатые колеса управляющих дифференциалов приводятся в движение от находящихся в зацеплении друг с другом некруглых зубчатых колес 13, имеющих передаточное отношение, обеспечивающее нормальное функционирование вариатора.4 ил. управляющии и замыкающи д фф р цальные механизмы.Недостатком известной передачи является сложность ее конструкции, особенно механизма изменения вылета зубчатых секторов, что обусловливает ее невысокую надежность.Наиболее близкой к предлагаемой является передача, содержащая ведущий и ведомый валы, охватываемые зубчатым элементом.Недостатком этой передачи является ее невысокая надежность,Цель изобретения - повышение надежности зубчатого вариатора.На фиг. 1 изображен зубчатый вариатор; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг, 3вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - принципиальная схема вариатора.Зубчатый вариатор включает ведущий 1 и ведомый 2 валы, на которых выполнены диски а, На дисках а обоих валов смонтированы валики 3, на которых закреплены промежуточные зубчатые колеса 4 и 5 дисков ведущего и ведомого валов соответственно, Зубья зубчатых колес 4 и 5 периодически вступают в зацепление с зубьями зубчатого элемента 6 внутреннего зацепления (венца), охватывающего валы 1 и 2. Зубчатые колеса 4 и 5 установлены в дисках на валиках 3 с эксцентриситетом, причем если на. ведущем валу вариатора у зубчатых колес 5 эксцентриситет направлен таким образом, что охватывающая наружные поверхности колес 5 имеет максимальный диаметр, то у зубчатых колес 4 эксцентриситет направлен так, что охватывающая их наружные поверхности имеет минимальный диаметр. Зубчатый элемент 6 имеет такие размеры, что при вышеописанном положении зубчатых колес 4 и 5 их зубья находятся в нормальном зацеплении с зубьями элемента 6. На валиках 3 соосно установлены также зубчатые колеса 7, находящиеся в зацеплении с зубчатыми колесами 8, соосными с валами 1 и 2 и способными вращаться относительно этих валов. Соосно с каждым из валов 1 и 2 смонтированы имеющие одинаковые модуль и число зубьев зубчатые колеса 9, 10, 11 и 12, причем зубчатые колеса 11 жестко закреплены на валах 1 и 2, а зубчатые колеса 9, 10 и 12 могут вращаться вокруг этих валов. Зубчатые колеса 9 жестко связаны с зубчатыми колесами 8, а зубчатые колеса 12 - с находящимися в зацеплении друг с другом некруглыми зубчатыми колесами 13. Зубчатые колеса 10 жестко связаны с корпусом вариатора (не показан), В зацеплении с зубчатыми колесами 9 и 12 находится блок зубчатых колес 14, а в зацеплении с зубчатыми колесами 10 и 11- блок зубчатых колес 15. Таким образом, зубчатые колеса 9, 14 и 12 образуют управляющий дифференциал, а зубчатые колеса 10, 15 и 11 - замыкающий дифференциал, Зубчатые колеса 4 и 5 дисков имеют упругое соединение зубчатого венца со ступицей. Ведущий вал вариатора приводится во вращение от электродвигателя 16 через муфту 17, Блоки 14 и 15 зубчатых колес смонтированы в водилах 18, способных вращаться на валах 1 и 2.Вариатор работает следующим образом.Вращение электродвигателя 16 через муфту 17 сообщается валу 1, вследствие чего вращение относительно геометрической оси вала 1 получают валики 3 вместе с уста новленными на них промежуточными зубчатыми колесами 4 диска этого вала. За счет зацепления зубьев зубчатых колес 4 и зубьев зубчатого элемента б вращение вала 1 5 сообщается элементу 6 внутреннего зацепления, Непрерывность зацепления зубьев различных зубчатых колес 4 с зубьями элемента 6 достигается выбором оптимальных размеров зубчатых колес 4 и диаметра ок ружности, на которой располагаются геометрические оси валиков 3. Поскольку в зацеплении с элементом 6 находятся также зубчатые колеса 5 диска ведомого вала, то вращение элемента 6 сообщается через зуб чатые колеса 5, валики 3 и диски а валу 2.Вращение вала 2 происходит со скоростью, отличающейся от скорости вращения вала 1, поскольку радиус-вектор полюса зацепления зубчатых колес 4 с элементом 6 относи тельно геометрической оси вала 1 не равенрадиус-вектору полюса зацепления зубчатых колес 5 с элементом 6 относительно геометрической оси вала 2. Для случая, изображенного на фиг. 4, радиус-вектор для 25 ведущего вала имеет минимальное значение, а для ведомого вала - максимальное,55 30 35 40 45 50 Текущие значения радиус-векторов определяются следующим образом (см, фиг. 4).Угол р между радиус-векторами полюса зацепления, когда он расположен соответственно в точках Р и К, причем положение полюса зацепления в точке К соответствуют повороту зубчатых колес дисков ведомого вала вместе с этим валом на угол а, определяешься по формуле (относительно геометрической оси элемента внутреннего зацепления):у = агсвп - ,. -е впагде ) - угол между радиус-векторами, проведенными от оси ведомого вала к полюсам зацепления зубчатых колес его диска с зубчатым элементом при углах поворота валиков, соответственно равных 0 и а ;е - величина эксцентриситета зубчатых колес дисков;й - заданный угол синхронного поворота валиков диска ведомого вала;В - радиус начальнойокружности зубчатого элемента внутреннего зацепления;г - радиус начальной окружности зубчатых колес дисков,Текущий радиус-вектор полюса зацепления относительно геометрической оси ведомого вала определяется по формулеп.,аФ=ффсу Ей=г е й Р 1=2АР=е+г гр а огда Окончательно имеем убчатых колес дисков тствующий углу а пос дисков ведомого ваиз рассмотрения Полупериметр этого5 Угол ведущего ворота зу ла, опр треуголь треугольн р поворота 3вала, соотвебчатых колееделяетсяика ОНС 1.ика равен 45,причемВ е з 1 п а,КИ =Взву=Ой-Ву+есоза +гсозр; КМ й" е з 1 паа) г я - г в сова г созе где Ву - радиус окружности, на которой рас- полагаются центры зубчатых колес дисков ведущего и ведомого валов,аг агсг 9ф1-" апа(Р-г) 1 паги 9 гесова г сов вз При повороте промежуточных зубчатых колес дисков ведомого вала на угол а,.а промежуточных зубчатых колес дисков ведущего вала на угол Р происходит смещение зубчатого элемента внутреннего зацепления вдоль вертикальной оси симметрии вариатора на величину РР 1, которая определяется из выраженияРР 1 = Р 2 Рз= СС 1 =дР-дР 1 =дР-дЕ-Ей - М Р 1. Р щв+г-е сова-г соззгсз 1 п -2 й з 1 п фще з 1 пай-г 2 е (1-цаа)+г (1-ссвагсв 1 п 79)-2 Р апзф Р = 2агсзп - г4 е В - г-РР 1+егде Р-соответствующийуглу а расчетныйугол поворота валиков дисков ведущего вала, при котором сохраняется нормальное . 5. зацепление зубьев зубчатых колес дисков изубчатого элемента при неизменном межосевом расстоянии между ведущим и ведомым валами.Из того же треугольника 6 НС 1 имеем 1 О, е впДзфпР =здесь р - угол. между радиус-,векторами,проведенными от оси ведущего вала к полюсам зацепления зубчатых колес его диска с 15 зубчатым элементом при углах поворота валиков, соответственно равных 0 и ф,Радиус полюса зацепления зубчатых колес диска ведущего вала с элементом внутреннего зацепления относительно 20 геометрической оси ведущего вала определяется из выраженияУВтек 2 = -.з 1 п ф Но25 В е. зи У =Вз 1 пр = 01 У=Ву - е созе + г созр В процессе работы вариатора водила 18 получают вращение со скоростями, определяемыми скоростями вращения валов 1 и 2, благодаря замыкающим дифференциалам, составленным из зубчатых колес 10 и 11 и блока зубчатых колес 15, Осуществление кинематической связи между зубчатыми колесами 8 и зубчатыми колесами 13 через управляющие дифференциалы, составленные из зубчатых колес 9, 12 и блоков зубчатых колес 14, позволяет обеспечить в процессе работы вариатора в определенном режиме (с фиксированным передаточным отношением) неподвижность некруглых зубчатых колес 13.1716224 чатые колеса, кинематически связывающий валы охватывающий колеса обоих дисков зубчатый элемент внутреннего зацепления и механизм для синхронного изменения 5 расстояний от центров колес до осей валов,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, колеса закреплены на валиках эксцентрично с противоположной ориентацией эксцентриситета относи тельно вала у колес соответствующихдисков, механизм для синхронного изменения расстояний от центров колес до осей валов выполнен в виде двух кинематически связывающих валики соответствующих дис ков дифференциалов с замыкающей и управляющей кинематической цепью каждый и кинематически связывающей управляющие цепи дифференциалов зубчатой передачи из двух некруглых колес, а 20 передаточное отношение передачи из некруглых колес выбрано из соотношения В е з 1 п Вгек 1 вЬ+в со овЧТз 1 пв 1 п)3 фа п=у-сссс При непрерывном изменении передаточного отношения в определенном диапазоне возможна интерференция зубьев зубчатых колес 4 и 5 и зубчатого элемента 6, Исключить ее становится возможным благо даря упругому соединению зубчатых венцов колес 4 и 5 СО своими ступицами. Упругие перемещения венцов относительно ступиц должны обеспечиваться в пределах половины окружного шага их зубьев. Самоустанов ка зубчатых колес 4 и 5 в процессе работы вариатора обеспечивается за счет заостре-. ния зубьев колес 4 и 5 и элемента 6.Использование в качестве элементов передачи движения эксцентрично закреп ленных на валиках цилиндрических зубчатых колес, а в качестве механизма для синхронного изменения расстояний от их, центров до осей валов двух связывающих валики дифференциалов и кинематически 45 связывающей управляющие цепи дифференциалов зубчатой передачи из двух не- круглых колес позволяет уменьшить количество деталей вариатора и тем самым повысить надежность его функционирова ния. арал- крепными 5 лель- нные го изского зубРегулирование скорости вращения вала 2 осуществляется следующим образом.Вращение одного из зацепляющихся друг с другом зубчатых колес 13 сообщает определенные, но не равные друг другу углы поворота зубчатым колесам 8, зацепляющимся в свою очередь с зубчатыми колесами 7, установленными на валиках 3, Таким образом, зубчатым колесам 4 дисков ведущего вала сообщается поворот на определенный угол, а зубчатым колесам 5 дисков ведомого вала на угол, соответствующий углу поворота зубчатых колес 4, причем зацепление зубчатых колес 4 и 5 с элементом 6 не нарушается. Соотношение углов поворота зубчатых колес 4 и 5 зависит от передаточного отношения составленной из некруглых зубчатых колес передачи, определяемого как ф о р мул а и зоб рете н ия Зубчатый вариатор, содержащий и лельные ведущий и ведомый валы, за ленные на них два диска с установлен равномерно по их окружностям парал ными осям валов валиками, закрепле на валиках с возможностью синхронно менения расстояний от геометриче центра до оси соответствующего вала где- передаточное отношение передачи из некруглых колес;а - заданный угол синхронного поворота валиков диска ведомого вала;Р - соответствующий углу а расчетный угол поворота валиков диска ведущего вала, при котором сохраняется нормальное зацепление зубьев зубчатых колес дисков и зубчатого элемента при неизменном межосевом расстоянии между ведущим и ведомым валами;В - радиус начальной окружности зубчатого элемента внутреннего зацепления;е - величина эксцентриситета зубчатых КОЛЕС ДИСКОВ;г- радиус начальной окружности зубчатых колес дисков;Ву- радиус окружности, на которой располагаются центры зубчатых колес дисков ведущего и ведомого валов;р- угол между радиус-векторами, проведенными от оси ведущего вала к полюсам зацепления зубчатых колес его дисков с зубчатым элементом при углах поворота валиков, соответственно равных 0 и Р;р - угол между радиус-векторами, проведенными от оси ведомого вала к полюсам зацепления зубчатых колес его дисков с зубчатым элементом при углах поворота валиков, соответственно равных 0 и а .1716224 Вид 6 иг О Бескид Составитель Н, Рогачевскийедактор Л. Веселовская Техред М.Моргентал Коррект каз 599 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 НТ ССС оиэаодстеенно-иадэтеааский комбинат "Патент", г. Ужгород, уа.Гагарина, 10