узел червячной передачи, имеющий дорожку для пальцев

Формула изобретения

1. Узел червячной передачи, содержащий:

червяк, имеющий по меньшей мере одну канавку;

колесо, имеющее множество вращающихся пальцев вдоль его периферии для вхождения в зацепление с червяком, причем пальцы могут вращаться в направлении, отличном от направления вращения колеса; и

по меньшей мере одну дорожку, выполненную с возможностью перемещения по отношению к вращающимся пальцам, для вхождения в контакт с пальцами, которые не входят в зацепление с червяком в ходе работы узла.

2. Узел червячной передачи по п.1, в котором дорожка выполнена с возможностью перемещения к вращающимся пальцам колеса.

3. Узел червячной передачи по п.1, в котором дорожка выполнена с возможностью перемещения от вращающихся пальцев колеса.

4. Узел червячной передачи по п.1, в котором дорожка выполнена с возможностью перемещения от вращающихся пальцев колеса, чтобы не входить в контакт с каким-либо из пальцев.

5. Узел червячной передачи по п.4, в котором дорожка выполнена с возможностью перемещения от вращающихся пальцев колеса, когда узел работает в противоположном направлении.

6. Узел червячной передачи по п.1, в котором каждый из пальцев имеет головку в форме усеченной сферы.

7. Узел червячной передачи по п.6, в котором дорожка имеет вогнутое сечение.

8. Узел червячной передачи по п.1, в котором по меньшей мере одна дорожка, выполненная с возможностью перемещения по отношению к вращающимся пальцам, содержит первую дорожку, выполненную с возможностью перемещения по отношению к вращающимся пальцам, и вторую дорожку, выполненную с возможностью перемещения по отношению к вращающимся пальцам, причем первая дорожка входит в контакт с пальцами, которые не входят в зацепление с червяком, когда червяк вращается в первом направлении, и вторая дорожка входит в контакт с пальцами, которые не входят в зацепление с червяком, когда червяк вращается во втором направлении.

9. Узел червячной передачи по п.1, дополнительно содержащий корпус.

10. Узел червячной передачи по п.1, дополнительно содержащий механизм смещения, причем упомянутая по меньшей мере одна дорожка, выполненная с возможностью перемещения по отношению к вращающимся пальцам, включает в себя первую поверхность дорожки и вторую поверхность дорожки, при этом механизм смещения выполнен с возможностью смещения пальцев, которые не входят в зацепление с червяком, к первой поверхности дорожки, когда червяк вращается в первом направлении, и смещения пальцев, которые не входят в зацепление с червяком, ко второй поверхности дорожки, когда червяк вращается во втором направлении.

11. Узел червячной передачи по п.10, в котором механизм смещения содержит регулировочный винт.

12. Узел червячной передачи по п.10, в котором механизм смещения содержит электродвигатель.

13. Узел червячной передачи по п.10, в котором механизм смещения содержит гидравлический привод.

14. Узел червячной передачи по п.10, в котором механизм смещения содержит гидравлическую тормозную систему.

Описание изобретения к патенту

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Эта заявка объявляет приоритет по дате регистрации заявки на патент США № 11/340920, зарегистрированной 26 января 2006 г., описание которой включено сюда в качестве ссылочного материала.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение касается узлов червячной передачи и, более подробно, узлов червячной передачи, в которых червяк входит в зацепление с пальцами на периферии колеса.

Предпосылки изобретения

Важным соображением в конструкциях систем зубчатых передач является минимизация трения между компонентами передачи. Посредством минимизации трения между компонентами передачи увеличивается эффективность зубчатой передачи. Например, в зубчатой передаче, которая используется для передачи мощности, потери при передаче вследствие трения в системе снижаются, когда снижается трение в системе. Кроме того, благодаря минимизации трения между компонентами передачи долговечность зубчатой передачи увеличивается. То есть благодаря снижению трения между компонентами в зубчатой передаче коэффициент фрикционного износа компонентов снижается, таким образом, увеличивая время, которое система может использовать до отказа.

Обычная зубчатая передача предшествующего уровня техники включает две или более шестерен, имеющих круглый корпус. Каждая шестерня включает множество "зубьев" по периферии ее круглого корпуса. Зубья двух шестерен входят в зацепление друг с другом таким образом, что сила может передаваться от одной из шестерен другой через входящие в зацепление друг с другом зубья. Таким образом, если вращающий момент прилагается к одной из шестерен, вызывая вращение шестерни, зубья шестерни будут прилагать силу к зубьям другой шестерни, заставляя другую шестерню вращаться. Скольжение соответствующих наборов зубьев относительно друг друга является источником трения в зубчатой передаче.

Один способ, которым конструкторы снизили трение между компонентами зубчатой передачи, предусматривает замену зубьев шестерни вращающимися пальцами. Публикация DE 155795 С раскрывает предложенную Pekrun глобоидную червячную передачу с червяком и колесом с множеством вращающихся зубьев. Согласно Pekrun на конусообразных штырях расположены вальцы, предохраняемые от спадания со штырей кольцом или кожухом, смежным с червяком. Зубья вальцов являются вращающимися и не закреплены на штырях винтовым соединением или каким-либо другим механическим способом.

Публикация AT 20705 В также раскрывает предложенную Pekrun глобоидную червячную передачу, содержащую червяк и колесо с множеством зубьев вальца. Цилиндрические штыри прикреплены к колесу с помощью конических вставных штырей и гайки и выполнены с возможностью нести вращающиеся зубцы, имеющие форму усеченной пирамиды. Узел вращающегося зубца входит в зацепление с червяком и может катиться вдоль канавки. Вне канавки червяка вращающиеся зубья вальца направленно движутся внутри внешнего кольца или кожуха для предотвращения спадания вальцов со штырей. Для обеспечения оптимальной смазки вальца предусмотрены дополнительное боковое кольцо, кривая или пружина, выполненные с возможностью радиального выдвижения вальцов.

Публикация DE 212725 С описывает систему типа вальцов с зубьями с эксцентрически или концентрически расположенными направляющими кольцами, причем внешнее кольцо может быть частью корпуса. Внутреннее или боковое направляющее кольцо полностью замкнуто. Такая конфигурация исключает какое-либо прерывание направляющего действия при входе вальцов в червяк или выходе из него. Кольцо также может принимать на себя давление вальцов, направляемых к центру колеса. Кроме того, такая конфигурация заставляет зубья вальцов продолжать ограниченное вращательное движение также и в то время, когда они не входят в зацепление с червяком.

Публикация US A 4685346 описывает систему червячного привода с червячным колесом, имеющим два набора расположенных под углом вальцов. Каждый набор вальцов входит в зацепление с отдельной резьбой червяка, ассоциированной с червячным колесом. Система может быть использована в качестве повышающей или понижающей передачи путем надлежащего выбора передаточного числа между червячным колесом и червяками.

Публикация WO 01/27495 описывает узел механической передачи роликового типа, имеющий множество в общем круглых и/или сферических узлов роликовых пальцев и червяк. Роликовые пальцы могут с возможностью движения и вращения располагаться в каналах, причем подшипники ограничивают амплитуду любых движений в канале или отверстии, направленных вовнутрь или вовне. Узел по WO 01/27495 также включает в себя червяк, который выборочно входит в зацепление с узлом роликовых пальцев. В общем круглые и/или сферические участки зацепления роликовых пальцев с червяком равномерно распределяют силу сцепления вдоль и/или вокруг их в общем сферических поверхностей и, соответственно, поверхностей сцепления с резьбой.

На фиг.1 показан изометрический вид зубчатой передачи предшествующего уровня техники, в которой вместо зубьев использованы вращающиеся пальцы. Как можно видеть на чертеже, множество вращающихся пальцев 5 расположено на периферии колеса 10 и входит в зацепление с червяком 15. Пальцы расположены в один "ряд" по окружности колеса. Червяк имеет форму песочных часов и имеет спиральную канавку 20, вырезанную в его поверхности. Пальцы входят в зацепление с червяком, проходя по спиральной канавке.

Зубчатая передача, показанная на фиг.1, в типичном случае, используется для передачи мощности от ведущего вала 25 оси 30. Более конкретно, когда вращающий момент прилагается к валу 25 в направлении, показанном стрелкой 35, канавка прилагает силу к пальцам, с которыми она входит в зацепление, заставляя колесо вращаться в направлении, показанном стрелкой 40. Подшипники 45а и 45b удерживают колесо, допуская его вращение.

Когда пальцы 5 вращаются в канавке, они могут свободно вращаться вокруг их продольных осей благодаря подшипникам 50. Например, когда палец 7 движется в канавке, он вращается в направлении, показанном стрелкой 55. Так как пальцы могут свободно вращаться вокруг их продольных осей, трение между пальцами и стенками канавки уменьшается. То есть, так как пальцы могут вращаться вокруг их продольных осей, они могут вращаться относительно стенок канавки. Тогда как, если бы пальцы не могли вращаться вокруг их продольных осей, они должны были бы скользить относительно стенок канавки.

Хотя зубчатая передача, показанная на фиг.1, осуществляет преимущество замены вращающимися пальцами неподвижных зубьев, она имеет несколько недостатков. Три из проблем, связанных с системой, показанной на фиг.1, упоминаются как "проскальзывание пальца", "начало движения с пробуксовкой" и "рассогласование колеса".

Проблема "проскальзывания пальца" вызвана центробежной силой, воздействующей на пальцы 5, когда колесо 10 вращается. На фиг.2 показан вид в плане сбоку некоторых из элементов зубчатой передачи, показанной на фиг.1. В частности, на фиг.2 показаны пальцы 5, подшипники 50 и червяк 15. Также показана спиральная канавка 20, ведущий вал 25 и множество внутренних подшипников 60. Внутренние подшипники находятся внутри колеса 10 и содействуют удерживанию пальцев.

Как можно видеть на фиг.2, вращение червяка в направлении, показанном стрелкой 65, вызывает вращение пальцев 5 в направлении, показанном стрелками 70. Такое движение вызывает воздействующую на пальцы центробежную силу, которая показана стрелками 75. Центробежная сила увлекает пальцы в радиальном направлении наружу от центра колеса, и если пальцы не защищены от радиального перемещения наружу, сила перемещает пальцы в радиальном направлении наружу. Это перемещение в радиальном направлении наружу пальцев под действием центробежной силы называется "проскальзыванием пальцев".

На фиг.3А показан эффект проскальзывания пальцев. На чертеже показан проскальзывающий палец, входящий в спиральную канавку червяка. Как можно видеть на фиг.3А, палец не входит в спиральную канавку 20 беспрепятственно. Действительно, когда палец перемещается в положение для вхождения в канавку, он может ударяться в основание канавки. Жесткое вхождение пальца в канавку и любые сопутствующие шероховатости на остальном пути пальца в канавке снижают эффективность зубчатой передачи и увеличивают интенсивность износа и задирания.

Фиг.3В дана как противоположность фиг.3А. На фиг.3В показано, как палец, который не проскальзывает, входит в спиральную канавку червяка.

Проблема "начала движения с пробуксовкой" описана со ссылками на фиг.1. Начало движения с пробуксовкой связано с инициированием вращения, показанного стрелкой 55. Более конкретно, когда палец 7 выходит из спиральной канавки 20, нет силы, воздействующей на палец, для сохранения его вращения вокруг его продольной оси, в результате чего вращение пальца будет замедляться или прекращаться за то время, когда он находится вне спиральной канавки. Таким образом, когда палец движется вокруг центра колеса 10 и снова входит в канавку 20, канавка прилагает вращающий момент вокруг продольной оси пальца. Вращающий момент прилагается к пальцу стенкой канавки (см., например, фиг.3В). Инициирование вращающего момента между стенкой канавки и пальцем заставляет палец пробуксовывать, а не катиться в канавку, что приводит к неровности работы системы, которая уменьшает эффективность и долговечность.

Проблема "рассогласования колеса" описана со ссылками на фиг.1. Как показано на фиг.1, вращение червяка в направлении стрелки 35 прилагает силу к пальцам 5 в направлении, показанном стрелкой 80. Более конкретно, в ходе вращения червяка в направлении 35 сила, прилагаемая к пальцам 5 канавкой 20, может быть описана как включающая два компонента, то есть первый компонент, который увлекает пальцы в направлении, показанном стрелкой 40, и второй компонент, который увлекает пальцы в направлении стрелки 80. Обе из составляющих сил передаются колесу 10, причем первый компонент увлекает колесо в направлении 40 вращения, и второй компонент увлекает вершину колеса в направлении 80 движения. Любое движение колеса в направлении 80 является источником рассогласования колеса. То есть любое перемещение колеса в направлении 80 изменяет путь пальцев относительно червяка. Изменение пути уводит пальцы с их предназначенного пути и вызывает неровность и/или неэффективность работы.

Важно заметить, что, как показано на фиг.1, типично для сил, связанных со стрелкой 80, прилагать силу к вершине колеса таким образом, чтобы заставлять вершину колеса двигаться в направлении стрелки 80. Но для фиксированной центральной оси колеса эта сила заставила бы основу колеса двигаться в противоположном направлении, как показано стрелкой 85. При фактической работе зубчатой передачи в ходе продолжительных периодов с высокими скоростями сила на вершине колеса имеет тенденцию превышать ограничение оси колеса, таким образом, заставляя ось колеса отклоняться, что приводит к рассогласованию колеса. Например, если при нормальной работе ось колеса совмещена с горизонтальным направлением на фиг.1, рассогласование колеса может отклонить ось так, что может существовать некоторый угол между осью и горизонтальным направлением.

Представляется, что динамические неустойчивости проскальзывания пальца, начала движения с пробуксовкой и рассогласования колеса срывали предшествующие попытки успешно коммерциализировать узлы червячной передачи с вращающимися пальцами.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение было задумано для преодоления указанных выше проблем.

Узел червячной передачи, соответствующий настоящему изобретению, включает червяк, имеющий, по меньшей мере, одну канавку и колесо, имеющее множество вращающихся пальцев на его периферии для зацепления с червяком. Пальцы способны вращаться в направлении, отличном от направления вращения колеса. Применяют, по меньшей мере, одну дорожку для вхождения в контакт с пальцами, которые не входят в зацепление с червяком в ходе работы узла.

Благодаря включению в конструкцию дорожки для вхождения в контакт с вращающимися пальцами, которые не входят в зацепление с червяком, изобретение осуществляет много преимуществ над червячным узлом предшествующего уровня техники. Благодаря устранению или существенному уменьшению проблем, связанных с проскальзыванием пальцев, началом движения с пробуксовкой и рассогласованием колеса, изобретение делает возможным получение узла червячной передачи с вращающимися пальцами, способного плавно работать в полном рабочем диапазоне с существенно меньшим износом, большей эффективностью и большим сроком службы.

Краткое описание чертежей

Нижеследующее подробное описание, данное для примера, но не предназначенное для ограничения изобретения, исключительно, конкретными описанными вариантами конструкции, может быть лучше понято в сочетании с прилагаемыми чертежами, где одинаковыми ссылочными позициями обозначены подобные элементы и части, на которых:

Фиг.1 - изометрический вид зубчатой передачи предшествующего уровня техники, в которой вместо зубьев использованы вращающиеся пальцы;

Фиг.2 - вид в плане сбоку некоторых элементов зубчатой передачи, показанной на фиг.1;

Фиг.3А - иллюстрация эффекта проскальзывания пальцев;

Фиг.3В - вид того, как палец, который не проскальзывает, входит в спиральную канавку червяка;

Фиг.4 - вид с пространственным разделением деталей зубчатой передачи, соответствующей первому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.5 - изометрический вид зубчатой передачи, показанной на фиг.4, в собранном состоянии;

Фиг.6 - вид сбоку собранной зубчатой передачи, изображенной на фиг.5, с одной из дорожек, удаленной для наглядности;

Фиг.7 - вид с пространственным разделением деталей зубчатой передачи, соответствующей второму варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.8 - подробный вид части вращающегося пальца, соответствующего первому и второму вариантам осуществления изобретения;

Фиг.9 - подробный вид того, как вращающийся палец сопрягается с дорожкой в соответствии с изобретением;

Фиг.10 - изометрический вид зубчатой передачи, соответствующей третьему варианту осуществления изобретения;

Фиг.11 - вид сечения зубчатой передачи, показанной на фиг.10;

Фиг.12 - изометрический вид сечения зубчатой передачи, показанной на фиг.10;

Фиг.12А - вид дорожки, сопряженной с механическим механизмом смещения;

Фиг.12В - вид дорожки, показанной на фиг.12А, отдельно от механизма смещения;

Фиг.12С-12F - иллюстрации того, как работает механизм смещения, показанный на фиг.12А;

Фиг.13 - вид с пространственным разделением деталей зубчатой передачи, соответствующей четвертому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.14 - изометрический вид сечения зубчатой передачи, изображенной на фиг.13;

Фиг.15А - вид с вырезом зубчатой передачи, показанной на фиг.13, с удалением части для наглядности;

Фиг.15В - вид с вырезом части элементов, показанных на фиг.15А;

Фиг.15С - вид с вырезом части элементов, показанных на фиг.15В;

Фиг.16 - вид пятого варианта конструкции зубчатой передачи, соответствующей изобретению;

Фиг.17 - вид первого альтернативного варианта конструкции пальца, соответствующего изобретению;

Фиг.18 - вид второго альтернативного варианта конструкции пальца, соответствующего изобретению.

Подробное описание изобретения

На фиг.4 показан вид с пространственным разделением деталей зубчатой передачи, соответствующей первому варианту осуществления настоящего изобретения. Зубчатая передача включает червяк 100, червячное колесо 105 и две дорожки 110а и 110b. Червяк имеет форму песочных часов и имеет множество спиральных канавок 115, вырезанных в его поверхности. Колесо включает множество вращающихся пальцев 120, расположенных по его окружности. Пальцы расположены в одном "ряду" по окружности колеса и входят в зацепление с червяком, перемещаясь по спиральным канавкам.

Когда пальцы 120 вращаются по канавкам, они могут свободно вращаться вокруг их продольных осей, подобно описанному в связи с системой, показанной на фиг.1. В частности, использование подшипников 125 позволяет пальцам вращаться вокруг продольных осей. Так как пальцы могут свободно вращаться вокруг их продольных осей, трение между пальцами и стенками канавок снижается. То есть, так как пальцы могут вращаться вокруг их продольных осей, они могут вращаться относительно стенок канавок. Таким образом, если бы пальцы не могли вращаться вокруг продольных осей, они должны были бы скользить относительно стенок канавок.

Дорожки 110а и 110b, показанные на фиг.4, включают опорные поверхности 130а и 130b дорожки. На фиг.4 поверхность 130а ясно видна, тогда как поверхность 130b заслонена. Когда червячное колесо, показанное на фиг.4, поворачивается, одна из дорожек входит в контакт с теми из пальцев 120, которые не входят в зацепление с червяком. То есть, когда червячное колесо поворачивается, одна из поверхностей 130а или 130b дорожки входит в контакт с теми из пальцев 120, которые не входят в зацепление с канавками 115. Предпочтительно, чтобы канал входил в контакт со всеми пальцами, которые не входят в зацепление с червяком. Однако канал может входить в контакт с менее, чем всеми пальцами, которые не входят в зацепление с червяком. Поворачивается ли червячное колесо, или неподвижно, либо канал может входить в контакт со всеми пальцами, которые не входят в зацепление с червяком, либо с менее, чем всеми пальцами, которые не входят в зацепление с червяком, либо ни с одним из пальцев.

На фиг.5 показан изометрический вид зубчатой передачи, показанной на фиг.4, в собранном состоянии. Как можно видеть на фиг.5, дорожки расположены на противоположных сторонах червячного колеса таким образом, что они легко входят в зацепление с теми из пальцев 120, которые не входят в зацепление с канавками 115.

На фиг.6 показан вид сбоку собранной зубчатой передачи, изображенной на фиг.5, с одной из дорожек, удаленной для наглядности. В частности, дорожка 110а не показана на фиг.6 таким образом, что дорожка 110b и поверхность 130b дорожки ясно видны. Относительное расположение пальцев 120 и поверхности 130b дорожки также ясно видно.

На фиг.7 показан вид с пространственным разделением деталей зубчатой передачи, соответствующей второму варианту осуществления настоящего изобретения. Вариант конструкции, показанный на фиг.7, подобен варианту конструкции, показанному на фиг.4, за исключением того, что дорожка 110b и несущая поверхность 130b дорожки не включены в вариант конструкции, показанный на фиг.7. Таким образом, вариант конструкции, показанный на фиг.7, включает червяк 135, червячное колесо 145 и дорожку 155. Червяк имеет форму песочных часов и имеет множество спиральных канавок 140, сформированных на его поверхности. Колесо включает множество вращающихся пальцев 150, которые расположены по окружности колеса. Пальцы расположены в одном "ряду" по окружности колеса и входят в зацепление с червяком, перемещаясь по спиральным канавкам. Дорожка включает опорную поверхность 160 дорожки. Когда червячное колесо поворачивается, дорожка входит в контакт с теми из пальцев 150, которые не входят в зацепление с червяком. То есть, когда червячное колесо поворачивается, несущая поверхность дорожки входит в контакт с теми из пальцев 150, которые не входят в зацепление с канавками 140. Предпочтительно, дорожка входит в контакт со всеми пальцами, которые не входят в зацепление с червяком. Однако дорожка может входить в контакт с менее, чем со всеми пальцами, которые не входят в зацепление с червяком. Поворачивается ли червячное колесо, или неподвижно, либо дорожка может входить в контакт со всеми пальцами, которые не входят в зацепление с червяком, либо с менее, чем всеми пальцами, которые не входят в зацепление с червяком, либо ни с одним из пальцев.

На фиг.8 показан подробный вид части вращающегося пальца первого и второго вариантов конструкции. Пальцы могут вращаться только в направлении против часовой стрелки, вращаться только в направлении по часовой стрелке или вращаться и в направлении по часовой стрелке, и в направлении против часовой стрелки. Как можно видеть на фиг.7 и 8, пальцы с возможностью вращения удерживаются на колесе 145 подшипниками 157.

После описания двух предпочтительных вариантов осуществления изобретения теперь будет более подробно описано функционирование соответствующих изобретению дорожек в этих двух вариантах.

Когда зубчатые передачи, показанные на фиг.4-8, работают, дорожки функционируют для облегчения проблем проскальзывания пальцев, начала движения с пробуксовкой и рассогласования колеса. Более конкретно, когда вращение червяка заставляет колесо вращаться вокруг его оси, те пальцы, которые не входят в зацепление с червяком и находятся в контакте с дорожкой, подвергаются воздействию дорожки таким образом, что она поддерживает их вращение вокруг их продольных осей, противостоит центробежной силе вращающегося колеса и противостоит силе червяка, которая увлекает колесо в направлении рассогласования ("силе рассогласования").

Для описания того, как взаимодействуют дорожка и пальцы, ссылки будут сделаны на фиг.9. На фиг.9 показан подробный вид того, как вращающийся палец 165 сопрягается с секцией 170 дорожки. Фигура применима к дорожкам 110а, 110b и 155 и к несущим поверхностям 130а, 130b и 160 дорожки. Как можно видеть на фиг.9, когда колесо, на котором установлен палец 165, вращается в направлении перемещения пальца "в страницу", контакт между пальцем 165 и дорожкой сообщает пальцу вращающий момент против часовой стрелки (представленный стрелкой 175). Вращающий момент 175 поддерживает вращение пальца вокруг его продольной оси, когда он не находится в контакте с червяком, таким образом, что палец уже вращается вокруг его продольной оси, когда он входит в контакт с червяком, и палец не начинает движение с пробуксовкой. Кроме того, дорожка передает направленную вниз силу (представленную стрелкой 180), противодействующую центробежной силе вследствие вращения колеса (представленной стрелкой 185). Кроме того, дорожка передает направленную слева направо силу (представленную стрелкой 190), противодействующую силе рассогласования.

На фиг.10 показан изометрический вид зубчатой передачи, соответствующей третьему варианту осуществления изобретения. Система включает червяк 200, имеющий спиральные канавки 205, червячное колесо 210, включающее вращающиеся пальцы 215, и дорожку 220. Дорожка 220 представляет собой цельный компонент, имеющий две опорные поверхности 220а и 220b дорожки, сформированные в пределах его внутренней поверхности.

На фиг.11 представлен вид сечения зубчатой передачи, показанной на фиг.10. Сечение выполнено по линии АА' на фиг.10, а фиг.11 представляет вид, наблюдаемый при взгляде в направлении стрелок, показанных на фиг.10.

На фиг.12 представлен изометрический вид сечения зубчатой передачи, показанной на фиг.10. Сечение выполнено по линии АА' на фиг.10 и представляет вид, наблюдаемый при взгляде в направлении, противоположном стрелкам на фиг.10.

Как показано на фиг.11, когда червяк 200 поворачивается в направлении, обозначенном стрелкой 230, палец 215а увлекается в направлении "внутрь страницы", тогда как палец 215b увлекается в направлении "наружу от страницы". Кроме того, палец 215b находится в контакте с опорной поверхностью 220b. Контакт между пальцем 215b и поверхностью 220b заставляет палец вращаться вокруг его продольной оси (представленной линией 217), когда он перемещается наружу от страницы. Таким образом, дорожка поддерживает вращение пальца вокруг продольной оси пальца, когда палец выходит из спиральной канавки червяка. Таким образом, в то время, когда вращение колеса заставляет палец вернуться в канавку, палец вращается вокруг его продольной оси аналогично вращению вокруг продольной оси, которое палец совершает в контакте с канавкой. Таким образом, когда палец входит в канавку, палец не начинает движение с пробуксовкой.

Кроме того, так как часть пальца, которая отступает от периферии колеса и входит в контакт с поверхностью 220b (то есть "головка пальца"), имеет форму усеченного конуса, и поверхность 220b входит в контакт с боковой поверхностью усеченного конуса, поверхность 220b прилагает к пальцу силу, противодействующую центробежной силе (представленной стрелкой 235).

Кроме того, когда червяк поворачивает канавку, в которую посажен палец 215а, создается сила (показанная стрелкой 240), которая увлекает палец 215а вправо на странице. Сила воздействия червяком на палец 215а вызывает возникновение силы реакции (показана стрелкой 245), которая увлекает палец 215b влево. Однако, поскольку палец 215b входит в контакт с опорной поверхностью 220b дорожки, поверхность 220b прилагает силу (показана стрелкой 250), как реакцию на силу 245. Кроме того, сила 250 вызывает создание силы реакции (показана стрелкой 255). Таким образом, силе червяка, которая увлекает пальцы к рассогласованию (сила 240), противодействует сила реакции (сила 255), создаваемая дорожкой.

Динамика, показанная на фиг.11, дана в зеркальном отображении на фиг.12.

Следует отметить, что хотя фиг.11 и 12 были описаны в контексте червяка, вращающегося в направлении, показанном стрелкой 230, изобретение в равной степени применимо для вращения червяка в противоположном направлении. В этом отношении, если червяк вращается в направлении, противоположном направлению 230, палец 215b увлекается к несущей поверхности 220а дорожки либо "силой рассогласования", которую червяк прилагает к колесу, либо некоторым механизмом смещения. Когда палец 215b входит в контакт с поверхностью 220а, силе рассогласования, вызываемой вращением червяка в направлении, противоположном направлению 230, противодействует сила, передаваемая через поверхность 220а.

Также следует отметить, что зубчатая передача, соответствующая изобретению, может использоваться в системе привода транспортного средства таким образом, что одно направление вращения червяка соответствует направлению транспортного средства "вперед", и другое направление вращения червяка соответствует направлению транспортного средства "назад". В таком варианте применения зубчатая передача, предпочтительно, используется наряду с механизмом смещения, причем механизм смещения используется для увлечения пальцев к первой несущей поверхности дорожки, когда вращение червяка соответствует направлению транспортного средства "вперед", и увлечения пальцев ко второй несущей поверхности дорожки, когда вращение червяка соответствует направлению транспортного средства "назад".

Иллюстративный механизм смещения показан на фиг.12А. Механизм смещения, показанный на фиг.12А, представляет собой механический механизм смещения. Однако изобретение не ограничено механическими механизмами смещения. При ознакомлении с фиг.12А и ее описанием специалисту в области техники, к которой относится изобретение, будет легко понятен широкий диапазон механизмов смещения, которые могут использоваться для смещения противоположных поверхностей дорожки для вхождения в контакт с противоположными сторонами пальцев на противоположных сторонах колеса в контексте системы привода, имеющей направления "вперед" и "назад". Например, пригодные механизмы смещения включают приводимые электродвигателем вращающиеся снабженные резьбой валы, гидравлические приводы, электрические соленоиды и механизмы смещения и рычаги с ручным приводом.

Также следует отметить, что изобретение не ограничено случаем с червяком, приводящим червячное колесо. Скорее, червячное колесо могло бы приводить червяк таким образом, что вращательный вращающий момент, прилагаемый к червячному колесу, перемещает вращающиеся пальцы в канавке (канавках) в червяке и, таким образом, заставляет червяк вращаться.

Кроме того, следует отметить, что изобретение не ограничено несущими поверхностями дорожки какой-либо особой геометрии. Таким образом, изобретение не ограничено несущими поверхностями дорожки, имеющими плоское сечение, как показано на фиг.9, или вогнутое сечение, как показано на фиг.14. Несомненно, при ознакомлении с этим описанием специалист в области техники, к которой относится изобретения, легко установит широкий диапазон пригодных конфигураций дорожки.

Кроме того, следует отметить, что червяк, соответствующий настоящему изобретению, не ограничен формой песочных часов. Например, червяк может иметь цилиндрическую форму. При ознакомлении с этим описанием специалист в области техники, к которой относится изобретение, легко установит широкий диапазон пригодных конфигураций червяка.

Кроме того, канавка или канавки, сформированные в червяке, не ограничены спиральной формой. Хотя спиральные канавки предпочтительны, согласно изобретению пригоден для использования широкий диапазон конфигураций канавки. При ознакомлении с данным описанием специалист в области техники, к которой относится изобретение, легко установит широкий диапазон пригодных форм канавок.

Теперь, вновь со ссылками на фиг.12А, будут описаны более подробно варианты выполнения механизма смещения, соответствующего изобретению.

На фиг.12А показана дорожка 265, соответствующая изобретению, сопрягающаяся с механическим механизмом 270 смещения. Механизм смещения используется для позиционирования дорожки относительно вращающихся пальцев червячного колеса. Фиг.12В дана для сравнения, и она показывает дорожку, приведенную на фиг.12А, отдельно от механизма смещения. Как можно видеть на фиг.12А, механический механизм смещения включает регулировочный винт 270а, ствол 270b и стопорную гайку 270с. Регулировочный винт соединен резьбой со стволом, который неподвижно прикреплен к дорожке. Посредством вращения регулировочного винта в пределах ствола ствол перемещается относительно регулировочного винта, и, таким образом, дорожка перемещается относительно регулировочного винта. Стопорная гайка также соединена резьбой с регулировочным винтом, и когда дорожка правильно позиционирована посредством вращения регулировочного винта, стопорную гайку вращают в положение для закрепления регулировочного винта.

На фиг.12С-12F показано, как работает механизм смещения, показанный на фиг.12А. На фиг.12С-12F показана зубчатая передача, включающая дорожку 265, механический механизм 270 смещения, червячное колесо 275 и червяк 280. Дорожка включает опорную поверхность 265а дорожки. Червячное колесо включает множество вращающихся пальцев 275а. Червяк включает спиральную канавку 280а. На фиг.12С и 12D показано червячное колесо, расположенное таким образом, что вращающиеся пальцы не находятся в контакте с опорной поверхностью дорожки. Соответственно, на фиг.12D показано, что регулировочный винт механизма смещения вращали в стволе механизма таким образом, чтобы отодвинуть дорожку от червячного колеса. На фиг.12Е и 12F показано червячное колесо, расположенное таким образом, что вращающиеся пальцы находятся в контакте с опорной поверхностью дорожки. Соответственно, на фиг.12Е показано, что регулировочный винт механизма смещения вращали в стволе механизма таким образом, чтобы переместить дорожку к червячному колесу.

В иллюстративном механизме смещения, показанном на фиг.12А-12F, в качестве альтернативы вращению вручную регулировочного винта, винт может вращаться гидравлическим двигателем, или приводом, или электродвигателем. В такой конфигурации стопорная гайка может быть заменена гидравлическим тормозным механизмом или неподвижным стопором, который прикреплен к дорожке или который представляет собой часть дорожки.

На фиг.13 показан вид с пространственным разделением деталей зубчатой передачи, соответствующей четвертому варианту осуществления настоящего изобретения. Система включает червяк 300, имеющий спиральную канавку 305, червячное колесо 310, включающее вращающиеся пальцы 315, и дорожку 325 для пальцев, имеющую опорную поверхность 325а дорожки. Компоненты закреплены внутри корпуса 320. Корпус представляет собой цельный корпус. Дорожка 325 сформирована в пределах внутренней поверхности корпуса и представляет собой неотъемлемую часть корпуса.

На фиг.14 показан изометрический вид сечения зубчатой передачи, изображенной на фиг.13.

На фиг.15А показан вид с вырезом зубчатой передачи, приведенной на фиг.13, с удаленной частью для наглядности.

На фиг.15В показан вид с вырезом части элементов, приведенных на фиг.15А.

На фиг.15С показан вид с вырезом части элементов, приведенных на фиг.15В.

Следует отметить, что вариант осуществления изобретения, показанный на фиг.13, не ограничен дорожкой или дорожками, которые являются неотъемлемой частью корпуса. Одна или более дорожек могут быть закреплены или прикреплены к корпусу вместо того, чтобы быть неотъемлемой частью корпуса. Принимая во внимание это описание, специалист в области техники, к которой относится изобретение, легко определит широкий диапазон производственных процессов для выполнения дорожки или дорожек, которые закреплены или прикреплены к корпусу.

Также следует отметить, что корпус зубчатой передачи варианта конструкции, показанного на фиг.13, предпочтительно, сформирован из относительно твердого, долговечного и коммерчески доступного материала, такого как закаленная сталь, нержавеющая сталь или металлический композит.

Также следует отметить, что корпус варианта конструкции, показанного на фиг.13, не ограничен цельным корпусом. Например, корпус может быть составлен из двух или более частей.

На фиг.16 показан пятый вариант конструкции зубчатой передачи, соответствующей изобретению. Вариант конструкции, показанный на фиг.16, включает червячное колесо 400, червяк 405 и две дорожки 410а и 410b для пальцев. Червячное колесо имеет два набора вращающихся пальцев, расположенных в соответствующих рядах 415а и 415b, и червяк имеет спиральную канавку 405а, вырезанную в его поверхности для зацепления с пальцами. Дорожки сформированы на внутренней поверхности корпуса 420 и входят в зацепление с теми пальцами, которые не входят в зацепление с червяком. Для ясности представления показана только часть корпуса в сечении. Зубчатая передача, показанная на фиг.16, используется для приведения оси 425. Работа зубчатой передачи, показанной на фиг.16, будет легко понятна в свете подробного описания фиг.1-15.

Следует отметить, что вариант конструкции, показанный на фиг.16, просто иллюстрирует вариант осуществления изобретения с многими дорожками/многими рядами пальцев и что червячное колесо, соответствующее изобретению, может иметь больше чем две дорожки и/или больше чем два ряда пальцев.

Кроме того, вращающиеся пальцы, соответствующие настоящему изобретению, не ограничены какой-либо геометрией. Для иллюстрации двух примеров альтернативных конфигураций пальцев даны фиг.17 и 18.

На фиг.17 показан первый альтернативный вариант конструкции пальца, соответствующего изобретению. На чертеже показан палец 500, расположенный в червячном колесе 505 и входящий в зацепление с червяком 510. Палец имеет головку 515 в форме усеченной сферы. Головка пальца входит в зацепление с канавкой 520 червяка. Палец удерживается в колесе 505 первым подшипником 525, фланцем 530 и вторым подшипником 535. Подшипники и фланец расположены в канале внутри колеса, причем канал включает три секции, то есть нижнюю секцию 540, среднюю секцию 545 и верхнюю секцию 550. Продольная ось пальца обозначена линией 555.

На фиг.18 показан второй альтернативный вариант конструкции пальца, соответствующего изобретению. На фиг.18 показан палец 600, расположенный в колесе 605 и входящий в зацепление с червяком 610. Палец имеет головку 615 в форме дважды усеченной сферы. Головка пальца входит в зацепление с канавкой 620 в червяке. Продольная ось пальца обозначена линией 655.

Для каждого типа пальца, который может использоваться, соответствующие канавка (канавки) червяка и несущая поверхность (поверхности) дорожки имеют сопрягаемую форму. Например, палец, показанный на фиг.17, может "сопрягаться с" и "катиться вдоль" вогнутой канавки червяка и может "сопрягаться с" и "катиться вдоль" вогнутой несущей поверхности дорожки.