Планетарная передача с изменяемым усилием на неподвижном основном звене

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве механической передачи. Планетарная передача содержит два связанных ведущих вала (01, 02), ведомый вал (03) и четыре дифференциала. Первый дифференциал включает внешнее (9) и центральное (1) колеса и водило (H1) с сателлитами (5). Второй дифференциал включает внешнее (10) и центральное (2) колеса и водило (Н2) с сателлитами (6). Третий дифференциал включает центральное шевронное колесо (4), водило (Н3) с двумя зацепляющимися друг с другом сателлитами (8, 7). Двухвенцовое внешнее колесо (9), общее для первого и третьего дифференциала. Сателлит (8) шевронный и зацеплен с внешним колесом. Сателлит (7) зацеплен с центральным колесом и состоит из двух косозубых шестерен на двух соосных осях, находящихся в винтовом сопряжении. Одна ось неподвижно закреплена на водиле (Н3), а вторая связана с центральным колесом (19) четвертого дифференциала. Четвертый дифференциал включает внешнее колесо (21) и водило (Н4) с сателлитами (20). Внешнее колесо (10) посредством шестерен связано с центральным колесом (4). Ведущие валы (01, 02) шестернями (12, 13, 16, 22) связаны с водилами (H1, Н2, Н3) и с внешним колесом (21). Ведомый вал (03) шестернями (15, 14) связан с центральными колесами 1 и 2. В передаче вращение ведомого вала регулируется нагрузкой на неподвижном водиле четвертого дифференциала. 4 ил.

 

Изобретение относится к регулируемым механическим передачам.

Известны бесступенчатые передачи, содержащие в стуктурной цепи управляющий элемент - вариатор (1) "Планетарные передачи". Справочник под редакцией В.Н.Кудрявцева и Ю.Н.Кирдяшева. Л.: "Машиностроение", 1977 г., с.462. В качесве вариатора используются незубчатые механизмы: фрикционные, гидравлические, электрические (1, с.456).

Цель изобретения - планетарная передача с регулированием скорости ведомого вала посредством изменения усилия на неподвижном основном звене.

Предлагаемая передача является развитием "Дифференциальной передачи с независимыми скоростями ведомых элементов" (пат. 2254508), далее по тексту - существующая передача, в которой при постоянной скорости ведущего вала скорость одного ведомого вала постоянна, а скорость второго является функцией внешних сил. Поскольку существующая передача имеет две степени свободы (два ведомых вала), предлагаются усовершенствования, позволяющие превратить ее в планетарную передачу с одной степенью свободы и незакрепленной неподвижной внешней связью.

На чертежах изображены:

фиг.1 - структурные схемы существующей и предлагаемой передач,

фиг.2 - схема предлагаемой передачи,

фиг.3 - схема управляющего узла передачи с действующими силами,

фиг.4 - скорости элементов управляющего узла.

На фиг.1 изображены структурные схемы существующей и предлагаемой передач, отображающие взаимосвязь дифференциалов П1, П2, П3, П4 между собой с ведущим, ведомым валами и неподвижным основным звеном. На схемах знак минус означает изменение направления вращения. Подробнее схема изображена на фиг.2.

Предлагаемая передача является развитием существующей передачи. Она сохранила в себе практически все ее конструктивные элементы: три дифференциала, каждый из которых включает внешнее и центральное колеса и водило с сателлитами - первый П1 (Н1, 1, 5, 9), второй П2 (Н2, 2, 6, 10) и третий, суммирующий, П3 (Н3, 4, 7-8, 9). Внешние колеса первого и второго дифференциалов посредством шестерен с неподвижными осями поз.9, 10, 11, 3, 4 связаны с внешним и центральным колесами третьего дифференциала. Третий дифференциал ПЗ выполнен с двумя, находящимися в зацеплении друг с другом сателлитами, один из которых, внутренний поз.7, зацеплен с центральным колесом поз.4, другой, внешний поз.8 - с внешним колесом поз.9 внешним зацеплением.

Произведены конструктивные изменения в существующей передаче, не являющиеся целью заявки:

а) первый и второй дифференциалы поменялись местами (первым автор называет дифференциал, связанный с третьим без изменения направления вращения) (см. фиг.2),

б) ведущая коническая шестерня в существующей передаче заменена в предлагаемой на два связанных ведущих вала: ведущий вал прямого 01 и, связанный с ним, ведущий вал обратного вращения 02, зацепляющиеся соответственно с водилами первого дифференциала H1 шестерней 13 и второго дифференциала Н2 шестерней 12, которые имеют противоположные направления вращения,

в) центральные колеса первых двух дифференциалов поз.1 и 2 жестко связаны с шестерней 14, зацепляющейся с ведомым валом 03 через шестерню 15.

Далее следуют изменения, являющиеся целью заявки.

Для исключения одной подвижной внешней связи водило Н3 (фиг.2) третьего дифференциала зацепляется с шестерней поз.16, жестко закрепленной на ведущем валу прямого вращения 01. Элементы зацепления синхронизированы по скорости диаметрами зацепления (см. фиг.4). Усилия, возникающие в созданной связи, заменяют внешнюю силу в существующей передаче.

Для создания силы, действующей на сателлит 7 и вызывающей радиальные составляющие в зацеплении 4-7-8 существующей передачи, предлагается следующее конструктивное решение.

- Центральное колесо поз.4 и внешний сателлит поз.8 третьего дифференциала выполнены шевронными (фиг.3) вместо косозубых в существующей передаче.

- Внутренний сателлит третьего дифференциала выполнен в виде двух косозубых шестерен 7′ и 7′′ на соосных осях, ось одной шестерни 7′ закреплена на водиле неподвижно, ось второй шестерни 7′′ на одном конце имеет винтовое сопряжение с осью первой шестерни 7′, а на втором конце - фланец поз.17, связанный с центральным колесом четвертого дифференциала.

- Фланец 17, как элемент водила Н3, посредством соединительного элемента 18 связан с центральным колесом 19 четвертого дифференциала (фиг.2). Четвертый дифференциал включает в себя водило Н4 с сателлитом 20 и внешнее колесо 21, имеющее внешний зубчатый венец, зацепляющийся с шестерней 22 на ведущем валу 02 обратного вращения. Соотношение диаметров 19, 20, 21 и 22 обеспечивает неподвижное положение водила Н4 (см. фиг.4).

Дополнительная сила в зацеплении 4-7-8 третьего дифференциала создается следующим образом.

Приложим к неподвижному водилу Н4 (фиг.3) силу (2Р). Она создаст в зацеплениях 19-20 и 20-21 силы (Р). По внешней цепи через зацепления 21-22, валы 02 и 01, шестерню 16 сила передается на зацепление 16-Н3 с величиной (-Р1), (минус из-за изменения направления вращения с 02 на 01). По внутренней цепи сила с центрального колеса 19 через соединительный элемент 18 предается на фланец сателлита 7 величиной (Р2), откуда на ось сателлита 7 силой (Р3) и моментом (М). С водила Н3 сила (Р3) передается на зацепление Н3-16 с величиной (Р4). В зацеплении Н3-16 останется разница сил (-Р1) и (Р4), которая будет передаваться в левую силовую часть передачи и влиять на величину силы на ведущем валу. Она является неустранимой издержкой при создании момента (М). Момент (М), приложенный к оси шестерни 7′′, создает в ее винтовом соединении с неподвижно закрепленной на водиле осью шестерни 7′ усилие, радиальная составляющая которого гасится в подшипниках шестерен, а осевая - передается на шестерни 7′, 7′′. С шестерен 7′ и 7′′ передается в зацепление 4-7 и 7-8 и далее по всему механизму, изменяя соотношение сил в зацеплениях элементов дифференциалов, что является причиной изменения скорости ведомого вала.

Планетарная передача, содержащая четыре дифференциала, каждый из которых включает внешнее и центральное колеса и водило с сателлитами, ведущий вал прямого и связанный с ним ведущий вал обратного вращения, зацепляющиеся соответственно с водилами первого и второго дифференциалов, которые имеют противоположные направления вращения, центральные колеса первых двух дифференциалов жестко связаны с шестерней, зацепляющейся с ведомым валом, внешние колеса первого и второго дифференциалов посредством шестерен с неподвижными осями связаны с внешним и центральным колесами третьего дифференциала, при этом третий дифференциал выполнен с двумя находящимися в зацеплении друг с другом сателлитами, один из которых, внутренний, зацеплен с центральным колесом, другой внешний - с внешним колесом внешним зацеплением, отличающаяся тем, что водило третьего дифференциала зацепляется с шестерней, жестко закрепленной на ведущем валу прямого вращения, центральное колесо и внешний сателлит третьего дифференциала выполнены шевронными, а внутренний сателлит выполнен в виде двух косозубых шестерен на соосных осях, ось одной шестерни закреплена на водиле неподвижно, ось второй шестерни на одном конце имеет винтовое сопряжение с осью первой шестерни, а на втором конце - фланец, связанный с центральным колесом четвертого дифференциала, внешнее колесо которого зацепляется с шестерней, жестко закрепленной на ведущем валу обратного вращения, диаметры зубчатых элементов четвертого дифференциала обеспечивают неподвижное положение незакрепленного водила.