Способ передачи вращения и крутящего момента в торовой зубчатой коробке перемены передач
METHOD OF ROTATION AND TORQUE TRANSFER IN TORAL GEARBOX OF GEARS CHANGE

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в механизмах, машинах и устройствах для передачи вращения и крутящего момента между параллельными осями с заданными передаточными отношениями.
Известен способ передачи вращения и крутящего момента с изменением передаточного отношения от ведущей шестерни к ведомой через промежуточную шестерню [RU 2281425], в котором для плавного изменения передаточного отношения дополнительно используют шестерню-эксцентрик. Изменение передаточного отношения осуществляют передвижением промежуточной шестерни по промежуточному валу.
Данный способ обеспечивает передачу вращения, крутящего момента и изменение передаточного отношения.
Недостатком является необходимость использования промежуточного вала со шлицевым соединением промежуточной шестерни с валом, что увеличивает металлоемкость механизмов при создании коробки перемены передач.
Известен способ передачи вращения и крутящего момента с изменением передаточного отношения от ведущей шестерни к ведомой через промежуточную шестерню посредством внецентроидного зубчато-цевочного зацепления [RU 2290549], в котором зубчатое колесо зацепляют попеременно с двумя различными сменными цевочными колесами, при этом производят замену цевочного колеса одного диаметра на цевочное колесо другого диаметра и изменяют межосевое расстояние.
Данный способ обеспечивает передачу вращения, крутящего момента и изменение передаточного отношения.
Недостатком является то, что для изменения передаточного отношения необходимо заменять цевочные колеса и изменять межосевое расстояние, что усложняет конструкцию коробки перемены передач.
Известен способ передачи вращения и крутящего момента с изменением передаточного отношения от ведущего вала к ведомому через промежуточный элемент, реализованный во фрикционном торовом вариаторе [RU 2286495], принятом за прототип в совокупности со способом по патенту [RU 2290549]. В торовом вариаторе ведущий и ведомый диски выполняют с тороидальными поверхностями, обращенными друг к другу, между которыми располагают фрикционные диски. Изменением плоскости вращения фрикционных дисков изменяют передаточное отношение.
Данный способ обеспечивает передачу вращения, крутящего момента и изменение передаточного отношения.
Недостатком является то, что фрикционный принцип передачи вращения и крутящего момента имеет ограничения по мощности из-за нестабильности передаточного отношения, связанной с проскальзыванием фрикционных дисков при увеличении нагрузки, кроме того, эксплуатация устройств с подобным фрикционным зацеплением сопряжена с неудобствами из-за значительного и неравномерного износа элементов.
Изобретение направлено на повышение надежности работы устройств, реализующих предлагаемый способ, на уменьшение металлоемкости механизмов при обеспечении стабильного передаточного отношения.
Технический результат изобретения заключается в надежном обеспечении стабильного передаточного отношения в торовой коробке перемены передач, металлоемкость которой уменьшена за счет совмещения в один блок шестерен ведущего вала и в другой блок шестерен ведомого вала и использования одной промежуточной шестерни для всех передаточных отношений.
Технический результат достигается тем, что в способе передачи вращения с изменением передаточного отношения передачу осуществляют с ведущего вала на ведомый через промежуточный элемент и согласно изобретению на ведущем валу шестерни собирают в блок в виде половины торообразной структуры, на ведомом валу шестерни собирают в виде второй половины этой структуры так, что зубья шестерен ориентированы радиально относительно центра образующей тора, а промежуточный элемент в виде шестерни, диаметр которой соответствует диаметру образующей тора, помещают в центральную часть образующей тора и обеспечивают изменение передаточного числа поворотом промежуточной шестерни так, что промежуточной шестерней зацепляют попеременно одну из ведущих шестерен с одной из ведомых шестерен. Поворот промежуточной шестерни может быть осуществлен вращением управляемой вручную шестерни, которую зацепляют с зубчатым сектором, закрепленным на не вращающейся части промежуточной шестерни.
Таким образом, предлагаемое изобретение имеет следующие общие признаки с прототипом:
1. Передачу осуществляют с ведущего вала на ведомый через промежуточный элемент.
2. Для регулирования передаточного отношения изменяют положение промежуточного элемента.
Предлагаемое изобретение имеет следующие отличия от прототипа:
1. На ведущем вале шестерни собирают в блок в виде половины торообразной структуры, на ведомом вале шестерни собирают в виде второй половины этой структуры так, что зубья шестерен ориентированы радиально относительно центра образующей тора.
2. Промежуточный элемент в виде шестерни, диаметр которой соответствует диаметру образующей тора, помещают в центральную часть образующей тора.
3. Обеспечивают изменение передаточного числа поворотом оси промежуточной шестерни так, что промежуточной шестерней зацепляют попеременно одну из шестерен ведущего вала с одной из шестерен ведомого вала.
Отличия от прототипа доказывают новизну заявляемого технического решения, охарактеризованного в формуле изобретения.
Новый подход обеспечивает стабильные передаточные отношения в торовой коробке перемены передач, металлоемкость которой уменьшена за счет совмещения в один блок шестерен ведущего вала и в другой блок шестерен ведомого вала и использования одной промежуточной шестерни для всех передаточных отношений, и в то же время дает возможность практической реализации благодаря простоте, что подтверждает его соответствие условию патентоспособности «промышленная применимость».
Из уровня техники не известны отличительные признаки заявленного способа, охарактеризованные в формуле изобретения, что подтверждает ее соответствие условию патентоспособности изобретательский уровень.
Способ поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 представлена схема торовой коробки перемены передач;
на фиг. 2 представлена схема управления поворотом промежуточной шестерни.
На фиг. 1 шестерни 1 с зубьями, ориентированными радиально относительно центра образующей тора, собирают на ведущем валу 2 в блок 3 в виде половины торообразной структуры, шестерни 4 с зубьями, ориентированными радиально относительно центра образующей тора, собирают на ведомом валу 5 в блок 6 в виде второй половины торообразной структуры, промежуточный элемент в виде шестерни 7, диаметр которой соответствует диаметру образующей тора, помещают в центральную часть образующей тора и обеспечивают изменение передаточного числа поворотом не вращающейся части 8 промежуточной шестерни 7 так, что промежуточной шестерней зацепляют попеременно одну из шестерен 1 ведущего вала 2 с одной из шестерен 4 ведомого вала 5. Ведущий 2 и ведомый 5 валы устанавливают на подшипниках на корпусе 11 коробки перемены передач.
На фиг. 2 поворот промежуточной шестерни 7 осуществляют вращением управляемой вручную шестерни 9, которую зацепляют с зубчатым сектором 10, закрепленным на не вращающейся части 8 промежуточной шестерни.
Способ реализуют следующим образом.
При вращении ведущего вала 2 промежуточную шестерню 7 поворотом не вращающейся части 8 располагают так, что шестерня 7 зацепляет одну из шестерен 1 блока 3 и одну из шестерен 4 блока 6, передавая вращение и крутящий момент на ведомый вал 5. Изменяя положение промежуточной шестерни 7 вращением шестерни 9, зацепленной с зубчатым сектором 10, обеспечивают зацепление промежуточной шестерни 7 с другой парой шестерен блока 3 и блока 6.
Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает стабильные передаточные отношения в торовой коробке перемены передач, в которой совмещают в блок одной половины торообразной структуры шестерни ведущего вала, совмещают в блок другой половины торообразной структуры шестерни ведомого вала, а изменения передаточного отношения осуществляют поворотом оси одной промежуточной шестерни для всех передаточных отношений. Промежуточных шестерен может быть два и более.
Предлагаемую торовую коробку перемены передач целесообразно использовать на вело-, мототехнике.