зубчатая передача с переменным передаточным отношением

Формула изобретения

Зубчатая передача с переменным передаточным отношением, содержащая ведущий элемент, включающий ведущую шестерню с торцевыми зубьями, расположенными по криволинейной траектории, и ведомый элемент, кинематически связанный с ведущим посредством двух промежуточных зубчатых колес, отличающаяся тем, что ведущий элемент дополнительно снабжен второй ведущей шестерней с торцевыми зубьями, размещенными по криволинейной траектории, установленной соосно с первой ведущей шестерней с возможностью вращения в противоположном направлении, а промежуточные зубчатые колеса расположены на соосных валах, связанных с расположенным между торцами шестерен ведомым элементом, на выходном валу которого свободно установлена вторая ведущая шестерня, при этом криволинейные траектории торцевых зубьев ведущих шестерен выполнены в виде спиралей Архимеда противоположной навивки, а ширина промежуточного зубчатого колеса равна половине шага витка спирали, причем ведущие шестерни установлены в положение зеркального отражения их торцов, а промежуточные зубчатые колеса размещены с возможностью их винтового перемещения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях зубчатых передач различных машин и механизмов.

Из уровня техники известны зубчатые передачи с переменным передаточным отношением, содержащие ведущий элемент, включающий ведущую шестерню с торцевыми зубьями, расположенными по криволинейной траектории, и ведомый элемент, кинематически связанный с ведущим посредством двух промежуточных зубчатых колес [1]

Ведущее и ведомое зубчатые колеса имеют неэвольвентные зубья, расположенные вдоль направляющих кривых, форма которых соответствует закону изменения передаточного отношения.

Недостатком данного технического решения является то, что передаточное отношение постоянно колеблется в пределах значений, заданных величинами радиусов векторов направляющих кривых.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении эксплуатационных возможностей, например, автомобиля, за счет планового изменения передаточного отношения трансмиссии.

Для решения поставленной задачи зубчатая передача с переменным передаточным отношением содержит ведущий элемент, включающий ведущую шестерню с торцевыми зубьями, расположенными по криволинейной траектории, ведомый элемент, кинематически связанный с ведущим посредством двух промежуточных зубчатых колес, вторую ведущую шестерню с торцевыми зубьями, размещенными по криволинейной траектории, установленной соосно с первой ведущей шестерней с возможностью вращения в противоположном направлении, промежуточные зубчатые колеса расположены на соосных валах, связанных с расположенным между торцами шестерен ведомым элементом, на выходном валу которого свободно установлена вторая ведущая шестерня, при этом криволинейные траектории торцевых зубьев ведущих шестерен выполнены в виде спиралей Архимеда противоположной навивки, кроме того, ширина промежуточного колеса равна половине шага витка спирали, причем ведущие шестерни установлены в положение зеркального отражения их торцев, а промежуточные зубчатые колеса размещены с возможностью их винтового перемещения.

Второе зубчатое колесо, работающее в противофазе к первому, позволяет складывать с помощью редуктора передаточные числа и получать на выходе уже не колеблющееся, а стабильное передаточное отношение системы.

На фиг. 1 изображена зубчатая передача, вид спереди.

На фиг. 2 то же, вид сверху со снятой верхней спиральной шестерней.

На фиг. 3 фрагмент вида сверху на зубчатое колесо 7 и колею 10.

На фиг. 4 диаграмма зацепления спиральных шестерен с промежуточными зубчатыми колесами.

Зубчатая передача содержит две ведущие шестерни 1,2, на плоскостях которых расположены торцевые зубья по спирали Архимеда. Причем, на шестерне 1, установленной на валу 3, спираль с правой навивкой, а на шестерне 2, установленной на подшипниках на валу 4, спираль с левой навивкой или наоборот: у шестерни 1 левая навивка, а у шестерни 2 правая; важно лишь то, что спиральные шестерни зеркально симметричны друг другу.

Шестерни 1,2 расположены параллельно одна над другой и обращены зубьями друг к другу. Между ними на валах 5,6 с осью вращения, перпендикулярной осям вращения валов 3 и 4 закреплены два идентичных промежуточных цилиндрических зубчатых колеса 7,8, соответственно, которые входят в зубчатое зацепление с обеими спиральными шестернями 1 и 2. Ширина зубчатого венца этих промежуточных зубчатых колес 7,8 равна половине шага витка спирали ведущей шестерни 1 или 2.

Кроме того, на валу 5 установлен редуктор 9. Он представляет собой устройство, суммирующее скорости вращения валов 5,6 и передающее вращение на выходной вал. Редуктор 9 выполнен в виде дифференциала заднего моста автомобиля и реверсивного механизма, меняющего направление вращения одной из полос осей.

Зубчатая передача работает следующим образом.

В начальный момент времени витки зеркально-симметричных спиральных шестерен 1,2 совпадают, а промежуточное зубчатое колесо 7 расположено так, что своим краем зацепляется с зубьями верхней 1 и нижней 2 спиральных шестерен /см. приложение: диаграмма зацепления зубьев спиральных шестерен 1,2 с цилиндрическими зубчатыми колесами 6,7, п.а/. Спиральные шестерни 1,2 вращаются с равной угловой скоростью в разные стороны. При этом, относительно неподвижного в горизонтальном направлении промежуточного колеса 7 витки спиралей шестерен 1,2 будут смещаться: у одной к центру вращения, а у другой к периферии.

Таким образом, в начальный момент вращения виток спиральной шестерни 1 выйдет из зацепления, а другой виток шестерни 2 будет, передавая вращение, сдвигаться к другому краю зубчатого колеса 7 /диаграмма, п.б/. Через пол-оборота этот виток дойдет до его края и подойдет двигающийся навстречу виток другой шестерни 2 /диаграмма, п.в/. Ситуация повторится /диаграмма, п.г/.

Передаточное число системы, состоящей из шестерен 1,2 и одного из промежуточных зубчатых колес, будет колебаться в пределах, заданных расстоянием от центра шестерен 1,2 до зубчатого колеса 7 и шагом спирали.

Диаметрально симметрично расположенное на валу 6 второе промежуточное зубчатое колесо 8 позволяет передаточному числу системы колебаться в противофазе к первому промежуточному зубчатому колесу 7.

Сумма передаточных чисел будет постоянной, благодаря чему на выходе суммирующего их редуктора 9 можно получить постоянное вращение вала 4.

Для изменения передаточного числа трансмиссии необходимо в процессе его работы сдвинуть промежуточные зубчатые колеса 7,8 к центру или к периферии шестерен 1,2 по валам 5,6 из начального положения, одновременно разворачивая их вместе с валами 5,6 вдоль спирали Архимеда, повторяющей конфигурацию зубчатого венца шестерен 1,2.

Для выполнения этого условия зубчатые колеса 7,8 перемещаются по валам 5,6 на шлицах и скользят по направляющей неподвижной колее 10, согнутой в виде необходимой спиральной кривой, проходящей параллельно шестерням 1,2 над или под валами 5,6. Это условие может быть соблюдено и множеством других способов.