Механизм преобразования и передачи крутящего момента и винтовой тороид для него
TORQUE TRANSFORMATION AND TRANSMISSION MECHANISM AND SCREW TOROID FOR IT

Изобретение относится к машиностроению, а именно к эксцентрическим винтовым передачам, и может быть использовано, например, в редукторах, предназначенных преимущественно для увеличения числа оборотов.
Известен механизм передачи крутящего момента, включающий винтовой тороид с резьбовыми канавками по поверхности, проходящий через гайку, выполненную с возможностью вращения (патент №2390674, заявл. 18.02.2009, опубл. 27.05.2010). Гайку используют в качестве приводного элемента.
Недостатком является невозможность использования винтового тороида в качестве приводного элемента.
Известен механизм преобразования и передачи крутящего момента, принятый за прототип, включающий винтовой тороид с резьбовыми канавкам на поверхности, проходящий через гайку преобразователя и взаимосвязанный с приводным элементом (патент РФ №124342, заявл. 14.09.2012, опубл. 20.01.2013).
Недостатком является низкий КПД известного устройства. В результате однонаправленного движения винтового тороида гайка преобразователя, образующая контакт шариков в линии сечения многозаходной резьбы и винтового тороида, одновременно разгоняется по восходящей резьбовой канавке (движение от меньшего радиуса тора к большему) и тормозит по нисходящей резьбовой канавке (движение от большего радиуса тора к меньшему), препятствуя скорости прохождения винтового тороида.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение КПД механизма преобразования и передачи крутящего момента.
Для решения поставленной задачи механизм преобразования и передачи крутящего момента включает винтовой тороид, проходящий через гайку преобразователя и взаимосвязанный с приводными роликами, согласно изобретению винтовой тороид выполнен из двух частей, разделенных вдоль, с плоско-выпуклым контуром в сечении каждая, обращенных плоскими сторонами друг к другу и взаимосвязанных между собой с возможностью независимого осевого вращения друг относительно друга, выпуклая поверхность которых содержит радиальные канавки, а приводной ролик состоит из двух частей, независимых друг от друга в осевом вращении, при этом поверхность каждой части приводного ролика, сопряженная с винтовым тороидом, содержит ответные радиальные канавки, выполненные с возможностью взаимодействия с радиальными канавками соответствующей части винтового тороида.
Для решения поставленной задачи винтовой тороид для механизма преобразования и передачи крутящего момента согласно изобретению выполнен из двух частей, разделенных вдоль, с плоско-выпуклым контуром в сечении каждая, обращенных плоскими сторонами друг к другу и взаимосвязанных между собой с возможностью независимого осевого вращения друг относительно друга, выпуклая поверхность которых содержит радиальные канавки.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен механизм преобразования и передачи крутящего момента, общий вид.
На фиг. 2 то же, вид спереди.
На фиг. 3 то же, вид сбоку.
На фиг. 4 то же, разрез А-А на фиг. 2.
Механизм преобразования и передачи крутящего момента включает винтовой тороид 1, который проходит через гайку преобразователя 2 и взаимосвязан с приводными роликами 3. Винтовой тороид 1 содержит первую часть 4 и вторую часть 5, которые разделены вдоль со смещением плоскостей: по внутреннему радиусу в одну сторону, по внешнему - в другую. Части 4 и 5 имеют плоско-выпуклый контур в сечении каждая. Плоская поверхность частей 4, 5 содержит желоб 6 под шарики качения 7. Части 4, 5 обращены друг к другу плоскими поверхностями и взаимосвязаны между собой с возможностью независимого осевого вращения друг относительно друга. Выпуклая поверхность частей 4, 5 содержит радиальные канавки 8. Каждый приводной ролик 3 содержит первую часть 9 и вторую часть 10, которые взаимосвязаны между собой с возможностью независимого осевого вращения. На рабочей длине окружности каждой части 9, 10 приводного ролика, которая обращена к винтовому тороиду 1, нанесены ответные радиальные канавки 11, которые находятся в зацеплении с радиальными канавками 8 соответствующих частей 4, 5 винтового тороида 1. Гайка преобразователя 2 выполнена в виде цилиндрического тела с внутренней полостью 12, отверстиями 13, взаимосвязанными с шариками 14. Винтовой тороид 1 размещен во внутренней полости 12 гайки преобразователя 2 посредством зацепления шариков 14 с соответствующими радиальными канавками 8. Также заявляемый механизм содержит маховик привода (на чертеже не показан), размещенный на оси 15. Гайка преобразователя 2 взаимосвязана с планетарной парой отбора мощности, выполненной в виде зубчатых колес (на чертеже не показан).
Устройство работает следующим образом.
Вращение маховика привода приводит к вращению приводных роликов 3. Маховик взаимосвязан с одной частью каждого приводного ролика 3, которая двигает соответствующую часть винтового тороида 1. В примере конкретного выполнения маховик двигает первую часть 9 каждого приводного ролика 3, которые в свою очередь через зубчатое зацепление ответных радиальных канавок 11 и радиальных канавок 8 двигают первую часть 4 винтового тороида 1, который взаимодействует с гайкой преобразователя 2 посредством зацепления с шариками 14. В примере конкретного выполнения гайка преобразователя 2 содержит три шарика 14. Но количество шариков 14 может быть различным, например 2, 3, 4. Первая часть 4 винтового тороида 1 начинает давить на первый шарик 14, который находится в зацеплении с этой частью 4 и приводит во вращение гайку преобразователя 2. Одновременно второй шарик 14, находящийся в зацеплении со второй частью 5 винтового тороида 1, приводит ее в движение в противопожном направлении, третий шарик 14 находится в состоянии перехода со второй части 5 на первую часть 4. При вращении гайки преобразователя 2 первый шарик 14, перемещаясь по радиальной канавке 8, движет первую часть 4 винтового тороида 1 в одну сторону. При пересечении кромки первой части 4 первый шарик 14 подхватывается противоположно направленной радиальной канавкой 8 второй части 5 винтового тороида 1 и заставляет вторую часть 5 вращаться в другую сторону. Аналогично второй шарик 14 со второй части 5 перемещается на первую часть 4. Второй и третий шарики 14 гайки преобразователя 2 в то же время продолжают вращать первую часть 4 винтового тороида 1 в прежнюю сторону. То есть первая часть 4 винтового тороида 1 получает движение от маховика, вторая часть 5 винтового тороида 1 движется путем передачи движения шариков. Таким образом, разделено и разнонаправлено движение силовых потоков, образующихся в результате восходящих (от внутреннего радиуса к наружному) и нисходящих (от наружного к внутреннему) направлений радиальных канавок винтового тороида 1. При этом часть винтового тороида 1 с восходящим направлением радиальных канавок 8 ускоряет гайку преобразователя 2, которая при вращении позволяет двигаться другой части винтового тороида 1 с нисходящим направлением радиальных канавок 8 в противоположном направлении, ускоряясь за счет гайки преобразователя 2 и сопутствующего вращения шариков 14. С гайки преобразователя 2 через зубчатую передачу происходит отбор мощности. Работа заявляемого механизма преобразования и передачи крутящего момента обеспечивает увеличение оборотов.
Таким образом, независимое движение половин винтового тороида в разные стороны исключает торможение, возникающее при прохождении цельного винтового тороида сквозь гайку преобразователя. В результате чего заявляемое изобретение позволяет повысить КПД механизма преобразования и передачи крутящего момента.