ВОЛНОВАЯ РЕЕЧНАЯ ПЕРЕДАЧА
WAVE RACK-AND-PINION DRIVE

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве механизма, преобразующего вращательное движение в поступательное.
Известна волновая реечная передача (а.с. №2458269, «Волновая реечная передача», МКП F16H 19/04, опубл. 10.08.2012 г.), содержащая корпус с направляющими, подвижную рейку с роликами, устройство для перемещения рейки, включающее вал и элементы, взаимодействующие с роликами рейки.
В известной волновой реечной передаче движение от ведущего вала к ведомой рейке передается посредством последовательно связанных между собой следующих элементов: кулачок - подшипник - клин - ролик -несущий ролик валик. По этой причине известное решение имеет низкую надежность.
С другой стороны, длинная цепь передачи главного движения обладает низкой точностью, обусловленную суммированием погрешностей (точность изготовления, погрешности формы и расположения) всех элементов цепи.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению (прототип) является волновая реечная передача (а.с. №1043392, «Волновая реечная передача с промежуточными звеньями в виде клиньев», МКП F16H 19/04, опубл. 23.09.1983 г.), содержащая корпус с направляющими пазами, подвижную зубчатую рейку, устройство для перемещения рейки, включающее вал и элементы, взаимодействующие с зубьями рейки, установленные в корпусе и упруго с ним связанные.
В этой известной волновой реечной передаче движение от ведущего вала к ведомой рейке передается посредством последовательно связанных между собой следующих элементов: плоский кулачок - толкающий ролик - клин - (цилиндрические ролики).
Для снижения трения клиньев в пазах передачи используются тела качения (ролики), расположенные между клиньями и направляющими пазами, при этом для обеспечения движения одного клина задействовано 6 роликовых цепей. Это известное техническое решение имеет сложную конструкцию, что и снижает надежность волновой реечной передачи.
Также в известной волновой реечной передаче имеется вариант передачи движения от клина зубу рейки посредством перекатывающихся по клину роликов. Работоспособность такого известного технического решения вызывает серьезные сомнения по следующим обстоятельствам: цепей должно быть две - центральная часть клина внизу занята толкающим роликом, кроме того, количество роликов в одной цепи во много раз превышает рекомендуемую величину (12…16), а силовое воздействие зуба рейки оказывается на коротком участке роликовой цепи, поэтому ролики не покатятся по клину.
Кроме того, генератор волн (волнообразователь) в известной волновой реечной передаче состоит из отдельных деталей (плоских кулачков, насаженных на вал и повернутых относительно друг друга на определенный угол). Это снижает точность взаимного расположения плоских кулачков на валу, обусловленную суммированием угловых и монтажных погрешностей.
Таким образом, известное решение имеет низкие надежность и точность работы.
Задачей (техническим результатом) является повышение надежности и точности работы волновой реечной передачи.
Поставленная задача достигается тем, что в волновой реечной передаче, содержащей корпус с направляющими пазами, подвижную зубчатую рейку, устройство для перемещения рейки, включающее вал и элементы, взаимодействующие с зубьями рейки, установленные в корпусе и упруго с ним связанные, в которой вал имеет винтовую поверхность синусоидального профиля, при этом элементы, взаимодействующие с зубьями рейки, выполнены в виде пальцев, расположенных в направляющих пазах корпуса, взаимодействующих с винтовой поверхностью вала и объединенных пластинами, при этом в корпусе и пластинах имеются отверстия для пальцев, причем сопряженные поверхности отверстий и пальцев выполнены сферическими.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена волновая реечная передача (поперечный разрез), на фиг. 2 показано положение пальцев на вал с винтовой поверхностью синусоидального профиля (сечение по А-А), на фиг. 3 показано положение пальцев в направляющих пазах корпуса (сечение по Б-Б), на фиг. 4 иллюстрируется взаимное расположение пальцев и зубьев подвижной зубчатой рейки (сечение по В-В), на фиг. 5 приведен продольный разрез концевого участка пальца (сечение по Г-Г, увеличено).
Волновая реечная передача (фиг. 1) включает корпус 1 и подвижную зубчатую рейку 2. В корпусе 1 размещен генератор волн, представляющий собой вал 3 (фиг. 2), имеющий винтовую поверхность синусоидального профиля. Посредством шаровой опоры 4 (фиг. 1) в корпусе 1 установлены пальцы 5 цилиндрической формы, силовое замыкание каждого из которых с винтовой поверхностью синусоидального профиля вала 3 (фиг. 2) обеспечивается пружиной 6 (фиг. 1). Пальцы 5 (фиг. 3) также установлены в пазах корпуса 1. Пальцы 5 (фиг. 1, 4) с противоположной генератору волн стороны взаимодействуют с зубьями подвижной зубчатой рейки 2. Концы пальцев 5 (фиг. 1, 5) попарно объединены пластинами 7, причем сопряженные поверхности пальцев 5 (фиг. 5) и отверстий в пластинах 7 имеют сферическую форму.
Предлагаемая волновая реечная передача работает следующим образом.
Вращение установленного в корпусе 1 (фиг. 1) генератора волн, представляющего собой вал 3 с винтовой поверхностью синусоидального профиля, передается пальцам 5 цилиндрической формы. Благодаря силовому замыканию с валом 3 (фиг. 2), обеспечиваемому пружинами 6, пальцы 5 совершают колебательное движение относительно шаровой опоры 4 (фиг. 1). Ввиду непрерывного контакта пальцев 5 с генератором волн по винтовой поверхности синусоидального профиля (фиг. 1, 2) поперечное движение концов пальцев 5 (фиг. 3, 4) с противоположной генератору волн стороны имеет волновую синусоидальную форму. Пальцы 5 (фиг. 4), находящиеся в нижней части волны, взаимодействуют с зубьями подвижной зубчатой рейки 2, обеспечивая ее продольное перемещение.
Выполнение генератора волн, установленного в корпусе 1 (фиг. 1), в виде вала 3 (фиг. 1, 2), имеющего винтовую поверхность синусоидального профиля, и выполнение элементов, взаимодействующих с зубьями подвижной зубчатой рейки 2 (фиг. 1, 4), в виде пальцев 5 (фиг. 1) снижает количество звеньев в цепи передачи движения до минимума, т.е. позволяет передавать движение от ведущего звена (вала 3) ведомому звену (подвижной зубчатой рейке 2) только через один элемент - палец 5. Пальцы 5 (фиг. 1) установлены в корпусе 1 на сферической опоре 4, что исключает заклинивание пальцев 5 в корпусе 1.
Таким образом, достигается высокая надежность работы волновой реечной передачи. С другой стороны, винтовая поверхность генератора волн проста по конструкции, обеспечивает плавность движения и точность перемещения, что и способствует достижению высокой точности работы волновой реечной передачи.
Попарное объединение концевых участков пальцев 5 (фиг. 1, 5) пластинами 7 позволяет получить единую подвижную пальцевую систему. Пальцы 5 (фиг. 1) во время работы совершают сложное движение, угол между осями соседних пальцев 5 постоянно меняется. Выполнение сопряженных поверхностей пальцев 5 (фиг. 1, 5) и отверстий в пластинах 7 сферическими исключает возможность заклинивания пальцев 5 в пластинах 7. Таким образом, достигается повышение надежности работы волновой реечной передачи.
Пальцы 5 (фиг. 3) установлены в выполненных в корпусе 1 направляющих пазах, которые ориентируют движения пальцев 5 относительно зубьев подвижной зубчатой рейки 2 (фиг. 1, 4). Тем самым достигается повышение точности работы волновой реечной передачи.
Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает повышение надежности и точности работы волновой реечной передачи.