RU2079749C1 - Gear transmission with variable gear ratio - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: gear transmission has two axially alined driving gears provided with end face teeth made up as an Archimedian spirals wound in opposite directions. The teeth are kinematically connected with the driving member through two intermediate gear wheels. The wheels are mounted for permitting screw motion on the coaxial shafts that are perpendicular to the driving wheels. The width of the intermediate wheels is half pitch of the spiral turn. EFFECT: improved design. 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях зубчатых передач различных машин и механизмов. The invention relates to mechanical engineering and can be used in the construction of gears of various machines and mechanisms.

Из уровня техники известны зубчатые передачи с переменным передаточным отношением, содержащие ведущий элемент, включающий ведущую шестерню с торцевыми зубьями, расположенными по криволинейной траектории, и ведомый элемент, кинематически связанный с ведущим посредством двух промежуточных зубчатых колес [1]
Ведущее и ведомое зубчатые колеса имеют неэвольвентные зубья, расположенные вдоль направляющих кривых, форма которых соответствует закону изменения передаточного отношения.Gears with a variable gear ratio are known from the prior art, comprising a drive element including a drive gear with end teeth arranged along a curved path, and a driven element kinematically connected to the drive via two intermediate gears [1]
The driving and driven gears have non-involute teeth located along the guide curves, the shape of which corresponds to the law of gear ratio change.

Недостатком данного технического решения является то, что передаточное отношение постоянно колеблется в пределах значений, заданных величинами радиусов векторов направляющих кривых. The disadvantage of this technical solution is that the gear ratio constantly fluctuates within the values specified by the radii of the vectors of the guiding curves.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении эксплуатационных возможностей, например, автомобиля, за счет планового изменения передаточного отношения трансмиссии. The problem to which the invention is directed, is to increase the operational capabilities of, for example, a car, due to the planned change in the gear ratio of the transmission.

Для решения поставленной задачи зубчатая передача с переменным передаточным отношением содержит ведущий элемент, включающий ведущую шестерню с торцевыми зубьями, расположенными по криволинейной траектории, ведомый элемент, кинематически связанный с ведущим посредством двух промежуточных зубчатых колес, вторую ведущую шестерню с торцевыми зубьями, размещенными по криволинейной траектории, установленной соосно с первой ведущей шестерней с возможностью вращения в противоположном направлении, промежуточные зубчатые колеса расположены на соосных валах, связанных с расположенным между торцами шестерен ведомым элементом, на выходном валу которого свободно установлена вторая ведущая шестерня, при этом криволинейные траектории торцевых зубьев ведущих шестерен выполнены в виде спиралей Архимеда противоположной навивки, кроме того, ширина промежуточного колеса равна половине шага витка спирали, причем ведущие шестерни установлены в положение зеркального отражения их торцев, а промежуточные зубчатые колеса размещены с возможностью их винтового перемещения. To solve the problem, a gear with a variable gear ratio contains a driving element, including a pinion gear with end teeth located along a curved path, a driven element kinematically connected to the pinion via two intermediate gears, and a second pinion gear with end teeth placed along a curved path mounted coaxially with the first pinion gear for rotation in the opposite direction, the intermediate gears are arranged s on the coaxial shafts connected with the driven element located between the ends of the gears, on the output shaft of which the second drive gear is freely mounted, while the curved paths of the end teeth of the drive gears are made in the form of Archimedes spirals of opposite winding, in addition, the width of the intermediate wheel is equal to half the pitch of the turn spirals, the drive gears being installed in the position of mirror reflection of their ends, and the intermediate gears are placed with the possibility of their helical movement.

Второе зубчатое колесо, работающее в противофазе к первому, позволяет складывать с помощью редуктора передаточные числа и получать на выходе уже не колеблющееся, а стабильное передаточное отношение системы. The second gear wheel, operating in antiphase to the first one, allows gear ratios to be added with the help of a reducer and to receive at the output no longer oscillating, but a stable gear ratio of the system.

На фиг. 1 изображена зубчатая передача, вид спереди. In FIG. 1 shows a gear, front view.

На фиг. 2 то же, вид сверху со снятой верхней спиральной шестерней. In FIG. 2 the same, a top view with the upper spiral gear removed.

На фиг. 3 фрагмент вида сверху на зубчатое колесо 7 и колею 10. In FIG. 3 fragment of a top view of the gear 7 and the track 10.

На фиг. 4 диаграмма зацепления спиральных шестерен с промежуточными зубчатыми колесами. In FIG. 4 diagram of the engagement of spiral gears with intermediate gears.

Зубчатая передача содержит две ведущие шестерни 1,2, на плоскостях которых расположены торцевые зубья по спирали Архимеда. Причем, на шестерне 1, установленной на валу 3, спираль с правой навивкой, а на шестерне 2, установленной на подшипниках на валу 4, спираль с левой навивкой или наоборот: у шестерни 1 левая навивка, а у шестерни 2 правая; важно лишь то, что спиральные шестерни зеркально симметричны друг другу. The gear transmission contains two leading gears 1.2, on the planes of which the end teeth are located in a spiral of Archimedes. Moreover, on the gear 1 mounted on the shaft 3, the spiral with the right winding, and on the gear 2 mounted on the bearings on the shaft 4, the spiral with the left winding or vice versa: the gear 1 has the left winding, and the gear 2 has the right; all that matters is that the spiral gears are mirror symmetrical to each other.

Шестерни 1,2 расположены параллельно одна над другой и обращены зубьями друг к другу. Между ними на валах 5,6 с осью вращения, перпендикулярной осям вращения валов 3 и 4 закреплены два идентичных промежуточных цилиндрических зубчатых колеса 7,8, соответственно, которые входят в зубчатое зацепление с обеими спиральными шестернями 1 и 2. Ширина зубчатого венца этих промежуточных зубчатых колес 7,8 равна половине шага витка спирали ведущей шестерни 1 или 2. Gears 1,2 are located parallel to one another and face the teeth with each other. Between them, on shafts 5.6, with an axis of rotation perpendicular to the axis of rotation of the shafts 3 and 4, two identical intermediate cylindrical gears 7.8 are fixed, respectively, which are engaged with both spiral gears 1 and 2. The width of the gear ring of these intermediate gears wheels 7.8 is equal to half the pitch of the spiral turn of the pinion gear 1 or 2.

Кроме того, на валу 5 установлен редуктор 9. Он представляет собой устройство, суммирующее скорости вращения валов 5,6 и передающее вращение на выходной вал. Редуктор 9 выполнен в виде дифференциала заднего моста автомобиля и реверсивного механизма, меняющего направление вращения одной из полос осей. In addition, a gearbox 9 is installed on the shaft 5. It is a device that summarizes the speeds of rotation of the shafts 5,6 and transmits the rotation to the output shaft. The gearbox 9 is made in the form of a differential of the rear axle of the car and a reversing mechanism that changes the direction of rotation of one of the axle bands.

Зубчатая передача работает следующим образом. The gear transmission operates as follows.

В начальный момент времени витки зеркально-симметричных спиральных шестерен 1,2 совпадают, а промежуточное зубчатое колесо 7 расположено так, что своим краем зацепляется с зубьями верхней 1 и нижней 2 спиральных шестерен /см. приложение: диаграмма зацепления зубьев спиральных шестерен 1,2 с цилиндрическими зубчатыми колесами 6,7, п.а/. Спиральные шестерни 1,2 вращаются с равной угловой скоростью в разные стороны. При этом, относительно неподвижного в горизонтальном направлении промежуточного колеса 7 витки спиралей шестерен 1,2 будут смещаться: у одной к центру вращения, а у другой к периферии. At the initial time, the turns of the mirror-symmetrical spiral gears 1,2 coincide, and the intermediate gear 7 is located so that its edge engages with the teeth of the upper 1 and lower 2 spiral gears / cm. application: gearing diagram of teeth of spiral gears 1.2 with cylindrical gears 6.7, item a /. Spiral gears 1,2 rotate with equal angular speed in different directions. At the same time, with respect to the intermediate wheel 7 stationary in the horizontal direction, the turns of the spirals of gears 1,2 will shift: one to the center of rotation, and the other to the periphery.

Таким образом, в начальный момент вращения виток спиральной шестерни 1 выйдет из зацепления, а другой виток шестерни 2 будет, передавая вращение, сдвигаться к другому краю зубчатого колеса 7 /диаграмма, п.б/. Через пол-оборота этот виток дойдет до его края и подойдет двигающийся навстречу виток другой шестерни 2 /диаграмма, п.в/. Ситуация повторится /диаграмма, п.г/. Thus, at the initial moment of rotation, the turn of the spiral gear 1 will disengage, and the other turn of the gear 2 will, transmitting rotation, be shifted to the other edge of the gear 7 / diagram, item b /. After a half-turn, this coil will reach its edge and the coil of the other gear 2 moving towards it will fit / diagram, p.v /. The situation will repeat / chart, pg /.

Передаточное число системы, состоящей из шестерен 1,2 и одного из промежуточных зубчатых колес, будет колебаться в пределах, заданных расстоянием от центра шестерен 1,2 до зубчатого колеса 7 и шагом спирали. The gear ratio of the system, consisting of gears 1.2 and one of the intermediate gears, will fluctuate within the limits specified by the distance from the center of the gears 1.2 to gear 7 and the pitch of the spiral.

Диаметрально симметрично расположенное на валу 6 второе промежуточное зубчатое колесо 8 позволяет передаточному числу системы колебаться в противофазе к первому промежуточному зубчатому колесу 7. The second intermediate gear wheel 8 diametrically symmetrically located on the shaft 6 allows the gear ratio of the system to oscillate out of phase to the first intermediate gear wheel 7.

Сумма передаточных чисел будет постоянной, благодаря чему на выходе суммирующего их редуктора 9 можно получить постоянное вращение вала 4. The sum of the gear ratios will be constant, so that at the output of the reducer 9 summing them up, you can get a constant rotation of the shaft 4.

Для изменения передаточного числа трансмиссии необходимо в процессе его работы сдвинуть промежуточные зубчатые колеса 7,8 к центру или к периферии шестерен 1,2 по валам 5,6 из начального положения, одновременно разворачивая их вместе с валами 5,6 вдоль спирали Архимеда, повторяющей конфигурацию зубчатого венца шестерен 1,2. To change the gear ratio of the transmission, during its operation, it is necessary to move the intermediate gears 7.8 to the center or to the periphery of the gears 1.2 along the shafts 5.6 from the initial position, while unrolling them together with the shafts 5.6 along the Archimedes spiral, repeating the configuration gear ring 1.2.

Для выполнения этого условия зубчатые колеса 7,8 перемещаются по валам 5,6 на шлицах и скользят по направляющей неподвижной колее 10, согнутой в виде необходимой спиральной кривой, проходящей параллельно шестерням 1,2 над или под валами 5,6. Это условие может быть соблюдено и множеством других способов. To fulfill this condition, the gears 7.8 move along the shafts 5.6 on the splines and slide along the guide fixed track 10, bent in the form of a necessary spiral curve running parallel to the gears 1.2 above or below the shafts 5.6. This condition can be met in many other ways.

Claims (1)

Зубчатая передача с переменным передаточным отношением, содержащая ведущий элемент, включающий ведущую шестерню с торцевыми зубьями, расположенными по криволинейной траектории, и ведомый элемент, кинематически связанный с ведущим посредством двух промежуточных зубчатых колес, отличающаяся тем, что ведущий элемент дополнительно снабжен второй ведущей шестерней с торцевыми зубьями, размещенными по криволинейной траектории, установленной соосно с первой ведущей шестерней с возможностью вращения в противоположном направлении, а промежуточные зубчатые колеса расположены на соосных валах, связанных с расположенным между торцами шестерен ведомым элементом, на выходном валу которого свободно установлена вторая ведущая шестерня, при этом криволинейные траектории торцевых зубьев ведущих шестерен выполнены в виде спиралей Архимеда противоположной навивки, а ширина промежуточного зубчатого колеса равна половине шага витка спирали, причем ведущие шестерни установлены в положение зеркального отражения их торцов, а промежуточные зубчатые колеса размещены с возможностью их винтового перемещения. A gear transmission with a variable gear ratio comprising a drive element including a drive gear with end teeth arranged along a curved path, and a driven element kinematically connected to the drive via two intermediate gears, characterized in that the drive element is additionally provided with a second drive gear with end gears teeth placed along a curved path installed coaxially with the first pinion gear with the possibility of rotation in the opposite direction, and the prom the weft gears are located on coaxial shafts connected with the driven element located between the ends of the gears, on the output shaft of which the second drive gear is freely mounted, while the curved paths of the end teeth of the drive gears are made in the form of Archimedes spirals of opposite winding, and the width of the intermediate gear wheel is half step of the spiral, and the pinion gears are set in the position of mirror reflection of their ends, and the intermediate gears are placed with the possibility x helical movement.

Images