устройство для изменения передаточного отношения

Формула изобретения

Устройство для изменения передаточного отношения, содержащее корпус, ведущий и ведомый валы, на ведущем валу находятся несколько жестко связанных с ним шестерен, такое же количество шестерен, не находящихся на ведущем валу, причем оси вращения всех шестерен параллельны, а каждая шестерня, не находящаяся на ведущем валу, находится в постоянном зацеплении с одной из шестерен ведущего вала, при этом сумма радиусов шестерен, находящихся в зацеплении, одинакова, отличающееся тем, что каждая шестерня, не находящаяся на ведущем валу, находится на своем валу, оси вращения всех валов различны и находятся на одной окружности, центром которой является ось ведущего вала, и валы каждой шестерни имеют возможность поворота относительно упомянутого центра с последующей связью с ведомым валом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено в различных разделах данной области.

В современном машиностроении широко используются устройства для передачи вращающего момента от одного вала к другому, позволяющие в процессе их эксплуатации изменять передаточное отношение.

Известно устройство, являющееся аналогом предлагаемого изобретения, которое содержит два вала: ведущий и ведомый, на каждом из валов находятся несколько жестко связанных с ним шкивов разного диаметра /1, стр. 147/. Передача вращающегося момента осуществляется посредством ремня. Перемещая ремень в разные положения, осуществляют передачу вращающего момента с разными передаточными числами.

Указанное устройство обладает следующими недостатками: не исключена возможность проскальзывание ремня относительно шкива, что приводит к непостоянству передаточного отношения, мощность передачи ограничена /1, стр.127/. Перемещение ремня с целью изменения передаточного отношения можно осуществлять только при прекращении вращения.

Существуют устройства, в которых для передачи вращения применяются шестерни. В таких устройствах отсутствует проскальзывание, что обеспечивает постоянство передаточного отношения.

Прототипом заявленного устройства является коробка передач со скользящей шпонкой /2, стр.456/. Указанная коробка передач устроена следующим образом. На валу находятся несколько шестерен, жестко с ним связанных. На другом валу находится такое же количество шестерен, которые могут свободно вращаться относительно этого вала. Оси вращения валов параллельны. Каждая из свободно вращающихся шестерен находится в постоянном зацеплении с одной шестерней, жестко связанной с валом. Сумма радиусов всех пар шестерен, находящихся в зацеплении, является постоянной величиной. Все шестерни лишены возможности, осуществлять поступательные перемещения относительно валов, на которых они находятся.

На валу, на котором находятся шестерни, имеющие возможность свободно вращаться относительно него, находится скользящая шпонка, которая может перемешаться вдоль оси этого вала, жестко связывая с ним одну из шестерен. Отношение радиуса шестерни, находящейся на ведущем валу, к радиусу шестерни, находящейся с ней в зацеплении, различно для всех пар шестерен, находящихся в зацеплении. Таким образом, перемещая шпонку, можно изменять передаточное отношение.

Описанное устройство обладает следующими недостатками. Во-первых, чтобы изменить передаточное отношение необходимо прекратить вращение валов, иначе возникнут ударные нагрузки, и во-вторых, при перемещении шпонки, а это необходимо осуществлять при эксплуатации коробки передач, положение шлица шестерни может не совпадать с положением шпонки. Это затрудняет эксплуатацию указанной коробки передач.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве для изменения передаточного отношения, содержащем корпус, ведущий и ведомый валы, на ведущем валу находятся несколько жестко связанных с ним шестерен, такое же количество шестерен, не находящихся на ведущем валу, причем оси вращения всех шестерен параллельны, а каждая шестерня, не находящаяся на ведущем валу, находится в постоянном зацеплении с одной из шестерен ведущего вала, при этом сумма радиусов шестерен, находящихся в зацеплении, одинаковы, каждая шестерня, не находящаяся на ведущем валу, находится на своем валу, оси вращения всех валов различны и находятся на одной окружности, центром которой является ось ведущего вала, и валы каждой шестерни имеют возможность поворота относительно упомянутого центра с последующей связью с ведомым валом.

Указанная совокупность существенных признаков необходима и достаточна для достижения указанного технического результата, получаемого при использовании изобретения.

Сущность устройства поясняется чертежом. Устройство содержит следующие элементы (для упрощения рассмотрен случай, когда предлагаемое устройство позволяет осуществлять передачу вращающего момента с двумя передаточными отношениями). Ведущий вал - 1, шестерни, находящиеся на ведущем валу - 2, шестерни, не находящиеся на ведущем валу - 3, валы, на которых находятся шестерни, не находящиеся на ведущем валу - 4, ведомый вал - 5, корпус устройства - 6.

Работа устройства происходит следующим образом.

Ведомый вал 5, связанный с одним из валов 4, приводится им во вращение. Чтобы изменить передаточное отношение, надо прервать связь между валом 4, который связан с ведомым валом 5, повернуть устройство на угол, равный углу между осями вращений шестерен, не находящихся на ведущем валу 1, вершина угла находится на оси вращения последнего, и осуществить связь между валом 4, занявшим место предыдущего, и ведомым валом 5.

Особенности функционирования устройства состоят в следующем.

Угол поворота зависит от количества передаточных отношений и от конструктивных особенностей устройства. В частности, если заявленное устройство позволяет осуществлять передачу вращающего момента с n передаточным отношением и оси вращения шестерен, не находящихся на ведущем валу, находятся в вершинах правильного n - угольника, угол поворота должен быть равен ((k/n)·360°, k=1...n). Поворот устройства осуществляется относительно оси ведущего вала. В прилагаемом пояснительном чертеже поворот осуществляется на 180°. Изменение передаточного отношения обусловлено тем, что отношение радиусов различных пар шестерен, находящихся в зацеплении, различно.

На одном (ведущем) валу находится несколько шестерен, жестко с ним связанных. Каждая шестерня этого вала находится в постоянном зацеплении с одной другой шестерней. Сумма радиусов шестерен, находящихся в зацеплении, является постоянной величиной. Отношение радиуса шестерни, находящейся на ведущем валу, к радиусу шестерни, находящейся с ней в зацеплении, различно для всех пар шестерен, находящихся в зацеплении. Оси вращения всех шестерен, не находящихся на ведущем валу, на котором находятся жестко связанные с ним шестерни, не совпадают между собой и параллельны оси вращения вала, на котором находятся жестко связанные с ним шестерни. Все оси вращения параллельны и не могут совершать перемещений относительно друг друга. Ось вращения любой шестерни, не находящейся на ведущем валу, проходит мимо любой другой шестерни. Вал, соответствующий этой оси вращения, не соприкасается ни с одной шестерней, которая на нем не находится. Ось вращения ведомого вала параллельна оси вращения ведущего вала и находится от нее на таком же расстоянии, что и оси вращения шестерен, не находящихся на ведущем валу. Оси вращения ведущего и ведомого валов находятся в одной фиксированной плоскости. Связь между валом одной из шестерен, не находящихся на ведущем валу, и ведомым валом осуществляется посредством сил трения. Имеется возможность прерывания связи между ведомым валом и валом шестерни.

Сопоставительный анализ с аналогом и прототипом показал, что заявляемое устройство соответствует критерию изобретения по новизне.

Сравнение заявляемого устройства с другими техническими решениями в данной области науки и техники и в смежных областях позволяет заключить, что совокупность признаков является новой, а также необходимой и достаточной для решения технической задачи в рамках поставленной цели.

Литература

1. М.Н.Иванов. Детали машин, “Высшая школа”, Москва, 1967.

2. И.И.Артоболевский. Механизмы в современной технике, т.3, “Наука”, Москва, 1973.