Промежуточное колесо плавнорегулируемой зубчатой передачи

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПРОМЕЖУТОЧНОЕ КОЛЕСО ПЛАВНОРЕГУЛИРУЕМОЙ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Авторы Даньков Александр Михайлович Красовский Валерий Алексеевич Родионова Светлана Ивановна Кузьменков Алексей Александрович Шаломовский Денис Михайлович(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) 1. Промежуточное колесо плавнорегулируемой зубчатой передачи, имеющее два зубчатых венца с основными внешними зубьями для взаимодействия с одним из двухпоточных составных зубчатых колес и два зубчатых венца с основными внутренними зубьями для взаимодействия с другим двухпоточным составным зубчатым колесом, отличающееся тем, что один венец с основными внешними зубьями снабжен дополнительными внутренними зубьями, зацепляющимися с дополнительными внешними зубьями, которыми снабжен один из венцов с основными внутренними зубьями, на внутренней поверхности 10761 1 2008.06.30 другого венца с основными внешними зубьями насажено упругое гофрированное кольцо и на ней же выполнены копирующие форму гофра фасонные выступы с окружным шагом,кратным окружному шагу гофр упругого кольца, на наружной поверхности другого венца с основными внутренними зубьями также насажено упругое гофрированное кольцо и на ней же выполнены копирующие форму гофра фасонные выступы с окружным шагом,кратным окружному шагу гофр упругого кольца, причем окружные шаги гофр обоих упругих колец равны между собой, а отношение шагов фасонных выступов к шагу гофр равно целому нечетному числу, причем размеры венца с дополнительными внешними зубьями выбраны такими, чтобы обеспечить его зацепления с секторами составного зубчатого колеса при их максимальном вылете относительно оси вращения, а размеры венца с дополнительными внутренними зубьями выбраны такими, чтобы обеспечить его зацепления как с секторами второго составного зубчатого колеса, так и с венцом с основными внутренними и дополнительными внешними зубьями, при этом все венцы смонтированы в направляющих, определяющих их положение в собранной передаче, а упругие гофрированные кольца выполнены с жесткостью, обеспечивающей относительный поворот соответствующих венцов на величину половины шага между их основными зубьями в обе стороны относительно положения, в котором оси симметрии основных зубьев совпадают. 2. Промежуточное колесо по п. 1, отличающееся тем, что упругие гофрированные кольца имеют одинаковую толщину, причем разность среднего диаметра гофр кольца, насаженного на внутреннюю поверхность венца с основными внешними зубьями, и начального диаметра дополнительного венца с внутренними зубьями, а также разность начального диаметра дополнительного венца с внешними зубьями и среднего диаметра гофр кольца, насаженного на внешнюю поверхность венца с основными внутренними зубьями, равна толщине гофрированного кольца. 3. Промежуточное колесо по п. 1, отличающееся тем, что для ограничения относительных окружных смещений зубчатых венцов с основными внешними и внутренними зубьями на торцах зубчатых венцов выполнены выступы, ширина которых по среднему диаметру меньше ширины впадины между ними на величину половины шага между основными зубьями венцов, а боковые поверхности выступов ограничены радиальными плоскостями. Изобретение относится к машиностроению, а именно к передачам с переменным передаточным отношением. Известно промежуточное зубчатое колесо плавнорегулируемой зубчатой передачи,состоящее из двух упруго соединенных друг с другом в окружном направлении зубчатых венцов, имеющих внутренние зубья для зацепления с зубьями зубчатых секторов двухпоточных составных зубчатых колес 1. Однако это промежуточное зубчатое колесо обладает большими габаритными размерами и не может обеспечивать независимое функционирование силовых потоков, вращающихся с разной скоростью составных зубчатых колес. Известно также промежуточное зубчатое колесо плавнорегулируемой зубчатой передачи, в котором два венца промежуточного колеса, взаимодействующих с каждым составным зубчатым колесом, жестко связаны друг с другом, а два других венца промежуточного колеса своими центрирующими поверхностями установлены на центрирующих поверхностях жестко связанных венцов промежуточного колеса и упруго связаны с ними с возможностью относительного поворота на величину половины шага между зубьями в обе стороны относительно положения, в котором оси симметрии зубьев совпадают 2. Однако это промежуточное зубчатое колесо обладает большими габаритными размерами, определяющими размеры передачи в целом. 2 10761 1 2008.06.30 В основу изобретения положена задача уменьшения габаритных размеров промежуточного зубчатого колеса плавнорегулируемой зубчатой передачи. Сущность изобретения состоит в том, что в промежуточном колесе плавнорегулируемой зубчатой передачи, имеющем два зубчатых венца с основными внешними зубьями для взаимодействия с одним из двухпоточных составных зубчатых колес и два зубчатых венца с основными внутренними зубьями для взаимодействия с другим двухпоточным составным зубчатым колесом, согласно изобретению один венец с основными внешними зубьями снабжен дополнительными внутренними зубьями, зацепляющимися с дополнительными внешними зубьями, которыми снабжен один из венцов с основными внутренними зубьями, на внутренней поверхности другого венца с основными внешними зубьями насажено упругое гофрированное кольцо и на ней же выполнены копирующие форму гофра фасонные выступы с окружным шагом, кратным окружному шагу гофр упругого кольца, на наружной поверхности другого венца с основными внутренними зубьями также насажено упругое гофрированное кольцо и на ней же выполнены копирующие форму гофра фасонные выступы с окружным шагом, кратным окружному шагу гофр упругого кольца, причем окружные шаги гофров обоих упругих колец равны между собой, отношение шагов выступов к шагу гофр равно целому нечетному числу, причем размеры венца с дополнительными внешними зубьями выбраны такими, чтобы обеспечить его зацепления как с секторами второго составного зубчатого колеса, так и с венцом с основными внутренними и дополнительными внешними зубьями, при этом все венцы смонтированы в направляющих, определяющих их положение в собранной передаче, а упругие гофрированные кольца выполнены с жесткостью, обеспечивающей относительный поворот соответствующих венцов на величину половины шага между их основными зубьями в обе стороны относительно положения, в котором оси симметрии основных зубьев совпадают. Целесообразно также, чтобы в промежуточном колесе, согласно изобретению, упругие гофрированные кольца имеют одинаковую толщину, причем разность среднего диаметра гофров кольца, насаженного на внутреннюю поверхность венца с основными внешними зубьями, и начального диаметра дополнительного венца с внутренними зубьями, а также разность начального диаметра дополнительного венца с внешними зубьями и среднего диаметра гофр кольца, насаженного на внешнюю поверхность венца с основными внутренними зубьями, равна толщине гофрированного кольца. Также имеет смысл, чтобы в промежуточном колесе, согласно изобретению, для ограничения относительных окружных смещений зубчатых венцов с основными внешними и внутренними зубьями на торцах зубчатых венцов выполнены выступы, ширина которых по среднему диаметру меньше ширины впадины между ними на величину половины шага между основными зубьями венцов, а боковые поверхности выступов ограничены радиальными плоскостями. При произвольном вылете зубчатых секторов составных колес относительно оси вращения зубчатые сектора одного силового потока каждого из составных зубчатых колес не имеют торцового перекрытия, а зубчатые сектора каждого из силовых потоков зацепляются со своим зубчатым венцом промежуточного зубчатого колеса и неизбежная некратность окружных шагов секторов шагу зубьев компенсируется упругим смещением венцов промежуточного колеса в окружном направлении в результате деформации упругих гофрированных колец. Наличие у двух венцов промежуточного зубчатого колеса дополнительных внешних и внутренних зубьев, а также направляющих, обеспечивающих такое положение венцов, при котором дополнительные зубья находятся в зацеплении, позволяет уменьшить размеры венцов с внешними зубьями и, следовательно, габариты передачи в целом. Обеспечение равенства разности среднего диаметра гофров кольца, насаженного на внутреннюю поверхность венца с внешними зубьями, и начального диаметра дополнительного венца с внутренними зубьями, а также разности начального диаметра дополнительного венца с внешними зубьями и среднего диаметра гофров кольца, насаженного на внешнюю поверхность венца с внутренними зубьями, толщине гофрированного кольца 3 10761 1 2008.06.30 позволяет обеспечить непрерывное взаимодействие гофров упругих колец, аналогичное зацеплению зубьев, но в то же время допускающее относительное смещение венцов, без использования цилиндрических пружин или упругого слоя между венцами промежуточного колеса, требующих их концентричного расположения. Использование в качестве ограничителей относительных окружных перемещений зубчатых венцов торцовых выступов определенной ширины и конфигурации позволяет максимально уменьшить толщину ободов этих венцов и уменьшить тем самым габаритные размеры промежуточного зубчатого колеса. Сущность и преимущества изобретения поясняются описанием примера его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 изображает вид спереди промежуточного зубчатого колеса фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1 фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 2 фиг. 4 - разрез по В-В на фиг. 3, фиг. 5 - выносной элемент на фиг 4. Промежуточное зубчатое колесо плавнорегулируемой зубчатой передачи содержит зубчатые венцы 1 и 2 с внешними зубьями и венцы 3 и 4 с внутренними зубьями. Толщина ободов всех венцов одинакова. На зубчатом венце 1 с внешними зубьями выполнены дополнительные зубья 5, а на зубчатом венце 3 с внутренними зубьями выполнены дополнительные внешние зубья 6. Размеры зубчатых венцов 1, 2, 3 и 4 выбираются из тех соображений, что внешние зубья венцов 1 и 2 должны зацепляться с зубьями секторов одного из составных колес плавнорегулируемой передачи, внутренние зубья венцов 3 и 4 должны зацепляться с зубьями секторов второго составного колеса, а дополнительные зубья венцов 1 и 3 должны зацепляться друг с другом. При этом учитывается, что если вылет секторов одного составного колеса передачи максимален, то вылет секторов другого составного колеса минимален. На внутренней поверхности венца 2 установлено упругое гофрированное кольцо 7, а на внешней поверхности венца 4 установлено упругое гофрированное кольцо 8. Окружной шаг гофров колец 7 и 8 совпадает, а толщина одинакова. Средний диаметр каждого упругого кольца меньше делительного диаметра соответствующего дополнительного зубчатого венца на толщину упругого кольца. Венцы 1 и 2 расположены в обойме 9, а венцы 3 и 4 располагаются таким образом, что дополнительные зубья 5 и 6 образуют зубчатую пару внутреннего зацепления. При этом выступы упругого гофрированного кольца 7 сопрягаются с впадинами гофрированного кольца 8 и наоборот. Положение венцов 3 и 4 относительно венцов 1 и 2 фиксируется накладкой 10. Обойма 9 и накладка 10 связаны щеками 11 и 12, причем щека 12 имеет выступы 13 для установки в направляющих, обеспечивающих промежуточному зубчатому колесу поступательные перемещения при регулировании передаточного отношения плавнорегулируемой зубчатой передачи. Для фиксации гофрированных колец 7 и 8 относительно венцов 2 и 4 соответственно на внутренней цилиндрической поверхности венца 2 и внешней цилиндрической поверхности венца 4 выполнены выступы 14 и 15, копирующие формы гофров соответствующих колец. Шаг выступов 14 и 15 кратен шагу гофров упругих колец 7 и 8, причем отношение этих шагов равно целому нечетному числу. Жесткость упругих колец 7 и 8 выбрана такой, чтобы при рабочих нагрузках венцы 1 и 2, а также 3 и 4 при регулировании передаточного отношения передачи могли смещаться друг относительно друга на величину половины шага их основных зубьев. На торцах ободов венцов 1 и 2 выполнены выступы 16 и 17, а на торцах венцов 3 и 4 - выступы 18 и 19, ширина которых на среднем диаметре меньше ширины впадины между ними на величину половины шага основных зубьев. Высота всех выступов одинакова, а боковые поверхности ограничены плоскостями, совпадающими с соответствующими радиусами. Промежуточное зубчатое колесо плавнорегулируемой зубчатой передачи работает следующим образом. Зубья венцов 1 и 2 зацепляются с зубьями зубчатых секторов одного составного зубчатого колеса, а зубья венцов 3 и 4 - с зубьями секторов другого составного колеса. При произвольном вылете зубчатых секторов составных колес, когда шаг между секторами некратен шагу между зубьями, происходит упругое смещение в окружном на 4 10761 1 2008.06.30 правлении венца 2 относительно венца 1 и венца 3 относительно венца 4. При этом упругие гофрированные кольца 7 и 8 деформируются на величину, обеспечивающую смещения указанных венцов в пределах половины шага зубьев в обе стороны от положения, в котором оси симметрии зубьев совпадают. При этом величина деформации гофрированных колец ограничивается торцовыми выступами 16 и 17, а также 18 и 19. Упругие деформации гофрированных колец 7 и 8 обеспечивают последующий возврат венцов в исходное положение. Смещение венцов 2 и 4 происходит с различной частотой, соответствующей частоте вращения составных зубчатых колес и числу входящих в них зубчатых секторов, но поскольку венцы 2 и 4 жестко не связаны между собой, это не нарушает работоспособности передачи, в результате чего обеспечивается возможность изменения передаточного отношения передачи в процессе ее функционирования. Источники информации 1. Патент Республики Беларусь 3433, МПК 616 3/42,16 15/42, 2000. 2. Патент Республики Беларусь 7037, МПК 716 29/04, 3/42, 2003. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5