Плавнорегулируемая зубчататая передача

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования БелорусскоРоссийский университет(72) Авторы Даньков Александр МихайловичИоффе Алла Зейликовна(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) Плавнорегулируемая зубчатая передача, содержащая корпус с основанием, левую и правую боковые крышки, выходной вал, смонтированный в левой крышке ведущий вал,на торце которого выполнены направляющие (5), на которых с возможностью перемещения установлен ползун (6) с консольным кривошипом (7), на котором с возможностью вращения установлен двухпоточный сателлит (8), включающий цилиндрическое основание (9) с зубчатым венцом (10) и поворотный зубчатый венец (11), упруго связанный с цилиндрическим основанием (9) в окружном направлении с возможностью поворота относительно цилиндрического основания (9) на величину половины углового шага между зубьями венца (10) составное центральное двухпоточное зубчатое колесо, содержащее установленные между кольцевыми вставками (15, 16) с радиальными направляющими поверхностями (18) равномерно расположенные по окружности зубчатые секторы (13) второго силового потока, зацепляющиеся с зубчатым венцом (10), и зубчатые секторы (14) 18285 1 2014.06.30 первого силового потока, зацепляющиеся с зубчатым венцом (11), на поверхности зубчатых секторов (13, 14) выполнены радиальные направляющие (17) с возможностью взаимодействия с радиальными направляющими (18) кольцевых вставок (15, 16), причем кольцевые вставки (15, 16) смонтированы в обечайке (19) со ступицей, в которой установлен выходной вал с диском (21), на котором смонтированы направляющие (22) на цилиндрическом основании (9) выполнены лыски (26), взаимодействующие с пазами (25) планки (24), закрепленной на крестовине (23), смонтированной с возможностью осесимметричных радиальных и перпендикулярных оси паза (25) перемещений в направляющих(22) в кольцевой вставке (15) установлены валы-шестерни (27) первого силового потока, а в кольцевых вставках (15) и (16) установлены валы-шестерни (28) второго силового потока, при этом валы-шестерни (27) и валы-шестерни (28) установлены с возможностью зацепления с секторными зубчатыми рейками (29), закрепленными на зубчатых секторах(13) и (14) механизм регулирования передаточного отношения, содержащий установленные на ведущем валу второе поворотное центральное зубчатое колесо (38) с внешними зубьями, выполненное с дополнительным зубчатым венцом (39), второе вращающееся центральное зубчатое колесо (43) с внешними зубьями первую управляющую планетарную передачу, включающую сателлиты (33), установленные в первом вспомогательном водиле (34) и зацепляющиеся с закрепленным с возможностью вращения в обечайке (19) первым поворотным центральным зубчатым колесом (32) с дополнительным зубчатым венцом (31), в свою очередь зацепляющимся с жестко закрепленными на валах-шестернях(27, 28) зубчатых колесах (30) первую замыкающую планетарную передачу, включающую сателлиты (35), установленные на валах первого вспомогательного водила (34) и зацепляющиеся с закрепленным с возможностью вращения в обечайке (19) первым центральным зубчатым колесом (36) и с закрепленным на левой крышке первым жестким неподвижным центральным зубчатым колесом (37) вторую управляющую планетарную передачу, включающую установленные во втором вспомогательном водиле (41) сателлиты (40), зацепляющиеся со вторым поворотным центральным зубчатым колесом (38) вторую замыкающую планетарную передачу, включающую установленные на валах сателлитов (40) сателлиты (42), зацепляющиеся со вторым вращающимся центральным зубчатым колесом (43) и с закрепленным на левой крышке вторым жестким неподвижным центральным зубчатым колесом (44) дополнительный зубчатый венец (39) второго поворотного центрального зубчатого колеса (38) установлен с возможностью взаимодействия с закрепленной на ползуне консольного кривошипа зубчатой рейкой (45) установленное в корпусе управляющее зубчатое колесо (48), содержащее первый (46), зацепляющийся с сателлитами (33), и второй (47), зацепляющийся с сателлитами (40), управляющие зубчатые венцы, приемный зубчатый венец (49), зацепляющийся с установленным в левой крышке регулирующим зубчатым колесом (50), причем обечайка (19) кинематически связана с выходным валом (20) посредством двухступенчатой зубчатой передачи, образованной зубчатыми колесами (52, 53, 54, 55), обеспечивающей встречное вращение обечайки(19) и выходного вала (20). Изобретение относится к области машиностроения, а именно к механическим передачам для плавного регулирования скорости вращения выходного вала. Известна планетарная эксцентриковая передача, включающая установленный на кривошипе переменного радиуса двухпоточный сателлит, находящийся в зацеплении с двухпоточным составным полисекторным центральным зубчатым колесом, условный начальный диаметр которого изменяется в соответствии с изменениями радиуса кривошипа 1. Недостатком этой передачи является необходимость обеспечения осевых перемещений корпусов составного полисекторного центрального зубчатого колеса, которые преоб 2 18285 1 2014.06.30 разуются в радиальные перемещения образующих это колесо секторов, что конструктивно усложняет механизм регулирования передаточного отношения передачи и снижает надежность ее функционирования. Известна также коробка перемены передач транспортного средства, в которой используется планетарная плавнорегулируемая передача, включающая установленный на консольном кривошипе переменного радиуса двухпоточный сателлит, находящийся в зацеплении с двухпоточным составным полисекторным центральным зубчатым колесом,сектора которого перемещаются в радиальном направлении с помощью совокупности кривошипных механизмов, а передача вращения от сателлита выходному валу осуществляется с помощью соединительного зубчатого колеса, установленного в обойме 2. Однако в используемой в этой коробке перемены передач планетарной плавнорегулируемой передаче существует необходимость дополнительно уравновешивать несбалансированные значительные массы соединительного зубчатого колеса и обоймы, в которой оно установлено. Задачей изобретения является уменьшение величины несбалансированных масс и повышение надежности функционирования передачи. Сущность изобретения состоит в том, что плавнорегулируемая зубчатая передача, содержит корпус с основанием, левую и правую боковую крышки, выходной вал, смонтированный в левой крышке ведущий вал, на торце которого выполнены направляющие (5), на которых с возможностью перемещения установлен ползун (6) с консольным кривошипом(7), на котором с возможностью вращения установлен двухпоточный сателлит (8), включающий цилиндрическое основание (9) с зубчатым венцом (10) и поворотный зубчатый венец (11), упруго связанный с цилиндрическим основанием (9) в окружном направлении с возможностью поворота относительно цилиндрического основания (9) на величину половины углового шага между зубьями венца (10) составное центральное двухпоточное зубчатое колесо, содержащее установленные между кольцевыми вставками (15, 16) с радиальными направляющими поверхностями (18) равномерно расположенные по окружности зубчатые секторы (13) второго силового потока, зацепляющиеся с зубчатым венцом(10), и зубчатые секторы (14) первого силового потока, зацепляющиеся с зубчатым венцом (11), на поверхности зубчатых секторов (13, 14) выполнены радиальные направляющие (17) с возможностью взаимодействия с радиальными направляющими (18) кольцевых вставок (15, 16), причем кольцевые вставки (15, 16) смонтированы в обечайке (19) со ступицей, в которой установлен выходной вал с диском (21), на котором смонтированы направляющие (22) на цилиндрическом основании (9) выполнены лыски (26), взаимодействующие с пазами (25) планки (24), закрепленной на крестовине (23), смонтрованной с возможностью осесимметричных радиальных и перпендикулярных оси паза (25) перемещений в направляющих (22) в кольцевой вставке (15) установлены валы-шестерни (27) первого силового потока, а в кольцевых вставках (15 и 16) установлены валы-шестерни(28) второго силового потока, при этом валы-шестерни (27) и валы шестерни (28) установлены с возможностью зацепления с секторными зубчатыми рейками (29), закрепленными на зубчатых секторах (13) и (14) механизм регулирования передаточного отношения, содержащий установленные на ведущем валу второе поворотное центральное зубчатое колесо (38) с внешними зубьями, выполненное с дополнительным зубчатым венцом (39), второе вращающееся центральное зубчатое колесо (43) с внешними зубьями первую управляющую планетарную передачу, включающую сателлиты (33), установленные в первом вспомогательном водиле (34) и зацепляющиеся с закрепленным с возможностью вращения в обечайке (19) первым поворотным центральным зубчатым колесом (32) с дополнительным зубчатым венцом (31), в свою очередь зацепляющимся с жестко закрепленными на валах-шестернях (27, 28) зубчатых колесах (30) первую замыкающую планетарную передачу, включающую сателлиты (35), установленные на валах первого вспомогательного водила (34) и зацепляющиеся с неподвижно закрепленным в обечайке 3(19) первым центральным зубчатым колесом (36) и с закрепленным на левой крышке первым жестким неподвижным центральным зубчатым колесом (37) вторую управляющую планетарную передачу, включающую установленные во втором вспомогательном водиле(41) сателлиты (40), зацепляющиеся со вторым поворотным центральным зубчатым колесом (38) вторую замыкающую планетарную передачу, включающую установленные на валах сателлитов (40) сателлиты (42), зацепляющиеся со вторым вращающимся центральным зубчатым колесом (43) и с закрепленным на левой крышке вторым жестким неподвижным центральным зубчатым колесом (44) дополнительный зубчатый венец (39) второго поворотного центрального зубчатого колеса (38) установлен с возможностью взаимодействия с закрепленной на ползуне консольного кривошипа зубчатой рейкой (45) установленное в корпусе управляющее зубчатое колесо (48), содержащее первый (46), зацепляющийся с сателлитом (33), и второй (47), зацепляющийся с сателлитами (40), управляющие зубчатые венцы, приемный зубчатый венец (49), зацепляющийся с установленным в левой крышке регулирующим зубчатым колесом (50), причем обечайка (19) кинематически связана с выходным валом (20) посредством двухступенчатой зубчатой передачи, образованной зубчатыми колесами (52, 53, 54, 55), обеспечивающей встречное вращение обечайки (19) и выходного вала (20). В такой конструкции плавнорегулируемой зубчатой передачи отсутствуют соединительное зубчатое колесо и обойма, обладающие большими несбалансированными массами, а незначительный переменный дисбаланс крестовины может быть уравновешен простыми средствами. Сущность и преимущества изобретения поясняются описанием примера его осуществления со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых фиг. 1 изображает плавнорегулируемую зубчатую передачу в разрезе фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1 при максимальном вылете секторов составного центрального зубчатого колеса фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 1 при минимальном вылете секторов составного центрального зубчатого колеса фиг. 4 - разрез по Б-Б на фиг. 1 фиг. 5 - вид В на фиг. 1 фиг. 6 - вид Г на фиг. 2 фиг. 7 - вид Д на фиг. 5. Передача собрана в разъемном корпусе, включающем основание 1, левую 2 и правую 3 боковые крышки. В крышке 2 на подшипниках качения смонтирован ведущий вал 4, на торце которого выполнены направляющие 5 скольжения. По направляющим 5 перемещается ползун 6 с консольным кривошипом 7 в форме цилиндрической шейки, на котором с возможностью вращения установлен двухпоточный сателлит 8, состоящий из основания 9 с зубчатым венцом 10 и поворотного зубчатого венца 11. Последний упруго связан с основанием 9 в окружном направлении и может поворачиваться относительно него на величину половины углового шага между зубьями венцов 10 и 11. В исходном положении оси симметрии зубьев венцов 10 и 11 совпадают, а роль упругой связи выполняет двусторонняя пружина 12. Зубчатый венец 10 находится в зацеплении с зубьями равномерно расположенных по окружности зубчатых секторов 13 второго силового потока, а зубчатый венец - с зубьями зубчатых секторов 14 первого силового потока, оси симметрии которых смещены относительно осей симметрии зубчатых секторов 13 на половину их углового шага. Зубчатые сектора 13 и 14 гладкими торцами прижаты друг к другу, а противоположными - к торцам кольцевых вставок 15 и 16 и на этих торцах имеют радиальные направляющие поверхности 17 в форме выступов, взаимодействующие с ответными радиальными направляющими поверхностями 18 в форме пазов, выполненными на торцах кольцевых вставок 15 и 16. Зубчатые сектора 13 второго силового потока и зубчатые сектора 14 первого силового потока образуют составное центральное колесо плавнорегулируемой передачи. Кольцевые вставки 15 и 16 смонтированы в соосной ведущему и ведомому валам обечайке 19, установленной посредством выполненной на ее диске ступице на подшипниках качения в правой крышке 3. В ступице диска обечайки 19 установлен на подшипниках качения выходной вал 20 с диском 21. На диске 20 смонтированы 4 18285 1 2014.06.30 направляющие 22, обеспечивающие возвратно-поступательные перемещения крестовины 23 с планкой 24, в которой выполнен паз 25. С боковыми поверхностями паза 25 взаимодействуют выполненные на основании 9 сателлита 8 лыски 26. В подшипниках вставки 15 установлены вал-шестерни 27 первого силового потока, а в соосных подшипниках кольцевых вставок 15 и 16 установлены вал-шестерни 28 второго силового потока, причем оси симметрии вал-шестерен 27 и 28 равномерно расположены на одной окружности. Зубья вал-шестерен 27 и 28 находятся в зацеплении с секторными зубчатыми рейками 29, закрепленными на зубчатых секторах 13 и 14, а на их свободных концах установлены приводные зубчатые колеса 30. Зубчатые колеса 30 находятся в зацеплении с дополнительным зубчатым венцом 31 первого поворотного центрального зубчатого колеса 32, находящегося в зацеплении с сателлитами 33 первой управляющей планетарной передачи. Сателлиты 33 на подшипниках качения установлены в первом вспомогательном водиле 34, смонтированном в обечайке 19 с возможностью вращения, и на их валах также с возможностью вращения установлены сателлиты 35 первой замыкающей планетарной передачи, находящиеся в зацеплении как с закрепленным в обечайке 19 первым вращающимся центральным зубчатым колесом 36, так и с закрепленным на левой крышке 2 первым жестким неподвижным центральным зубчатым колесом 37. На ведущем валу 4 с возможностью вращения установлено второе поворотное центральное зубчатое колесо 38,имеющее дополнительный зубчатый венец 39. Второе поворотное центральное зубчатое колесо 38 находится в зацеплении с сателлитами 40 второй управляющей планетарной передачи, смонтированными во втором вспомогательном водиле 41, установленном на валу 4 на подшипниках качения. На валах сателлитов 40 с возможностью вращения установлены сателлиты 42 второй замыкающей планетарной передачи, находящиеся в зацеплении с закрепленным на валу 4 вторым вращающимся центральным зубчатым колесом 43, а также с закрепленным на крышке 2 вторым жестким неподвижным центральным зубчатым колесом 44. Дополнительный зубчатый венец 39 второго поворотного центрального зубчатого колеса 38 находится в зацеплении с зубчатой рейкой 45, закрепленной на ползуне 6. Сателлиты 33 и 40 находятся в зацеплении с первым 46 и вторым 47 управляющими зубчатыми венцами управляющего зубчатого колеса 48, имеющего приемный зубчатый венец 49, находящийся в зацеплении со смонтированным в крышке 2 регулирующим зубчатым колесом 50, на валу которого закреплен управляющий маховичок 51. На внешнем торце диска обечайки 19 закреплено зубчатое колесо 52 с внутренними зубьями, в зацеплении с которым находятся зубчатые колеса 53, валы которых установлены на подшипниках качения в крышке 3. На валах зубчатых колес 53 закреплены зубчатые колеса 54,находящиеся в зацеплении с закрепленным на выходном валу 20 зубчатым колесом 55. Передача работает следующим образом. Вращение ведущего вала 4 сообщается направляющим 5 скольжения и ползуну 6, вследствие чего зубья зубчатых венцов 10 и 11 установленного на консольном кривошипе 7 сателлита 8 последовательно взаимодействуют с зубьями зубчатых секторов 13 первого силового потока и 14 второго силового потока составного центрального колеса соответственно. Благодаря взаимодействию лысок 26 двухпоточного сателлита 8 с боковыми поверхностями паза 25 в планке 24 вышеуказанное взаимодействие зубьев зубчатых венцов 10 и 11 сателлита 8, а также зубчатых секторов 13 и 14 преобразуется во вращательное движение образуемых зубчатыми секторами 13 и 14 составного центрального зубчатого колеса, передаваемое этими секторами через направляющие поверхности 17 и 18 кольцевым вставкам 15 и 16 и далее обечайке 19, закрепленному на ее диске зубчатому колесу с внутренними зубьями 52, зубчатым колесам 53, 54 и 55 и валу 20. Таким образом диск 21 приобретает вращение в направлении, противоположном направлению вращения обечайки 19 с частотой по отношению к обечайке,отличающейся в число раз, равное передаточному отношению двухступенчатой передачи,образованной зубчатыми колесами 52, 53, 54 и 55. Частота вращения обечайки 19 в число раз, равное передаточному числу плавнорегулируемой передачи, меньше частоты враще 5 18285 1 2014.06.30 ния ведущего вала 4, причем вращение выходного вала 20 влияет на величину указанного передаточного отношения. При этом благодаря взаимодействию установленного в обечайке 19 первого вращающегося центрального зубчатого колеса 36 с сателлитами 35,находящимися в зацеплении с первым жестким неподвижным центральным зубчатым колесом 37, обеспечивается вращение первого вспомогательного водила 34 с такой частотой,при которой сателлиты 33 вращаются вокруг своей оси с частотой вращения сателлитов 35, приводные зубчатые колеса 30 и дополнительный зубчатый венец 31 вращаются с частотой вращения обечайки 19, и управляющее зубчатое колесо 48 с первым управляющим зубчатым венцом 46 остаются неподвижными независимо от частоты вращения обечайки 19, а благодаря взаимодействию закрепленного на ведущем валу 4 второго вращающегося центрального зубчатого колеса 43 с сателлитами 42, находящимися в зацеплении со вторым жестким неподвижным центральным зубчатым колесом 44, обеспечивается вращение второго вспомогательного водила 41 с частотой, при которой сателлиты 40 вращаются вокруг своей оси с частотой сателлитов 42, второе поворотное центральное зубчатое колесо 38 с дополнительным зубчатым венцом 39 и ползун 6 вращаются с частотой вращения вала 4, и второй управляющий зубчатый венец 47 управляющего зубчатого колеса 48 остается неподвижным независимо от частоты вращения вала 4. При необходимости изменить передаточное отношение передачи маховичок 50 вращают в требуемом направлении. При этом управляющее воздействие сообщается через приемный зубчатый венец 49 и управляющее зубчатое колесо 48 первому управляющему зубчатому венцу 46 и далее через дополнительный зубчатый венец 31 первого поворотного центрального зубчатого колеса 32 приводным зубчатым колесам 30 и вал-шестерням 27 и 28 первого и второго силовых потоков. Благодаря взаимодействию зубьев вал-шестерен 27 и 28 с секторными зубчатыми рейками 29, радиальное положение зубчатых секторов 13 и 14 изменяется на одну и ту же величину в требуемом направлении. Одновременно второй управляющий зубчатый венец 47 через сателлиты 40 и второе поворотное центральное зубчатое колесо 38 сообщает управляющее воздействие дополнительному зубчатому венцу 39, который благодаря взаимодействию с зубчатой рейкой 45 перемещает ползун 6 в положение, обеспечивающее нормальное зацепление зубчатых венцов 10 и 11 сателлита 8 с зубьями зубчатых секторов 13 и 14 первого и второго силовых потоков. Равенство и одинаковое направление перемещений сателлита 8 и зубчатых секторов 13 и 14 обеспечивается подбором чисел зубьев зубчатых колес всех кинематических цепей. В процессе изменения передаточного отношения передачи, когда условные начальные диаметры составного центрального зубчатого колеса изменяются, окружной шаг секторов 13 и 14 может оказаться некратным окружному шагу их зубьев. В этом случае поломки передачи при пересопряжениях зубьев зубчатых венцов 10 и 11 сателлита 8 и зубчатых секторов 13 и 14 не происходит благодаря наличию упругой связи в виде двусторонней пружины 12 между поворотным зубчатым венцом 11 и основанием 9 сателлита 8. Источники информации 1. Патент РБ 12663, МПК 16 3/44,16 15/00, 2009. 2. Патент РБ 20080661, МПК В 60 К 17/06,16 3/44,16 29/00, 2010. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 8