CS212749B2 - Propulsion device with variable gear speed ratio - Google Patents

Description

Podstata hnacího zařízení s proměnným převodovým poměrem, sestávající z prvního třecího členu otočného kolem první osy a druhého třecího členu otočného kolem druhé osy, přičemž v prvním třecím členu je vytvořena první vydutá třecí plocha uspořádaná proti druhé vyduté třecí ploše vytvořené v druhém třecím členu a mezi třecími členy je uložena koule pro přenos otáčení, která dosedá na obě vyduté třecí plochy a menší poloměr, než je minimální poloměr zakřivení vydutých třecích ploch, spočívá podle vynálezu v tom, že první třecí člen (32) je otočně uložen v prvním ložisku (28) uspořádaném v axiálním směru nehybně na základně (14), která je posuvně uložena na rovnoběžné základní desce (12), na které je v axiálním směru nehybně uspořádáno druhé ložisko (45), ve kterém je otočně uložen druhý třecí člen (38), přičemž základna (14) a základní deska (12) jsou spolu spojeny stavěcím ústrojím (16).

Vynález může být využit ve všech aplikacích, ve kterých se vyžaduje plynulá změna převodového poměru.

Obr.

1 2 7 4 9

Vynález se týká převodu s proměnným převodovým poměrem.

Známé obdobné hnací zařízení je popsáno v popisu vynálezu ve francouzském patentním spisu č. 815 862, který popisuje mechanismus stejného typu, u něhož ' je poměr měněn pomocí pohybu třecího členu, tento člen je nesen hřídelí, uloženou v ložiskách která jsou otočně uložena vzhledem k dalšímu třecímu členu. Spojení vstupního a výstupního hřídele s mechanismem je v tomto případě komplikované. Zařízení podle francouzského patentu č. 815 862 má další nevýhodu spočívající v tom, že bod dotyku koule s jednou z třecích ploch zůstává v podstatě ve stálé vzdálenosti od osy celého třecího členu, čímž se zvětšuje opotřebení v tomto bodě. Rozsah použitelných převodových poměrů je menší než když body styku obou třecích ploch jsou proměnné.

Uvedené nedostatky odstraňuje hnací zařízení s proměnným převodovým poměrem, sestávající z prvního třecího členu otočného kolem první osy a druhého třecího členu otočného· kolem druhé osy, přičemž v prvním třecím členu je vytvořena první vydutá třecí plocha uspořádaná proti druhé třecí ploše vytvořené v druhém třecím členu a mezi třecími členy je uložena koule pro přenos otáčení, která dosedá na obě vyduté třecí plochy a menší poloměr než je minimální poloměr zakřivení vydutých třecích ploch, jehož podstata spočívá podle vynálezu v tom, že první třecí člen je otočně uložen v prvním ložisku uspořádaném v axiálním směru nehybně na základně, která je posuvně uložena na rovnoběžné základní desce, na které je v axiálním směru nehybně uspořádáno druhé ložisko, ve kterém je otočně uložen druhý třecí člen, přičemž základna a základní deska jsou spolu spojeny stavěcím ústrojím.

Stavěči ústrojí s výhodou sestává ze dvou kotoučů, které těsně zasahují do odpovídajících kruhových otvorů v základně a základní desce a jsou spolu spojeny, přičemž osy těchto kotoučů jsou navzájem rovnoběžné a je mezi nimi odstup.

Druhý třecí člen je v druhém ložisku uspořádán posuvně v axiálním směru a pružně dosedá na kouli a osy ložisek spolu svírají úhel přibližně 45°.

Výhodné je rovněž provedení, ve kterém je ke kotoučům stavěcího ústrojí připevněna stavěči páka.

Nový a vyšší účinek vynálezu spočívá v tem, že osy třecích členů spolu svírají stálý úhel, což jednak usnadňuje aplikace hnacího zařízení, jednak umožňuje dosažení většího rozsahu převodových poměrů a zmenšení opotřebení třecích členů.

Vynález je dále objasněn na příkladu jeho provedení, který je popsán s odkazem na výkresy, které znázorňují na obr. 1 půdorys hnacího zařízení s proměnným převodem podle vynálezu, obr. 2 činnost hna4 cího zařízení podle obr. 1 obr. 3 částečný bokorys hnacího zařízení podle obr. 1, obr. 4 znázorňuje částečný řez konstrukcí hnacího· zařízení podle obr. 1 a obr. 5 a 6 znázorňují částečné bokorysy z nichž jsou patrné polohy součástí hnacího zařízení podle obr. 1 při různém převodovém poměru.

Hnací zařízení 10, znázorněné na obr. 1 až 6, sestává z obdélníkové základní desky 12, která nese obdélníkovou základnu 14. Tato základna 14 je se základní deskou 12 spojena pomocí dvou stavěčích ústrojí 16, která jsou shodná a jsou uspořádána úhlopříčně v rozích základny 14. Stavěči ústrojí 16 je podrobně znázorněno na obr. 4, kde je také patrný první kotouč 18, který je uložen v kruhovém otvoru 20, který je vytvořen v základně 14. Druhý kotouč 24 je stejného průměru jako první kotouč 18 a je připevněn ke spodní straně prvního kotouče 18 tak, že osy 18a, 24a kotoučů 18, 24 jsou navzájem posunuty. Druhý kotouč 24 je uložen v kruhovém · otvoru 23, vytvořeném v základní desce 12. Se spodní stranou druhého kotouče 24 je spojena radiálně vystupující stavěči páka 26. Při otáčení stavěči páky 26 dochází k pohybu základny 14 po kruhové dráze, která má poloměr, rovnající se vzdálenosti osy 18a prvního kotouče 18 od osy 24a druhého kotouče 24.

Na základně 14 je uloženo první ložisko 28 s vyčnívajícím hnacím hřídelem 30. Na hnacím hřídeli 30 je nasazen první třecí člen 32, na jehož čelní straně je vytvořena vydutá kulová plocha 34, jejíž osa je totožná s osou 36 hřídele 30.

Druhý třecí člen 38 je uložen na konci hnaného hřídele 42. Osa 44 hnaného hřídele 42 leží v jedné rovině s osou 36, přičemž rovina těchto os 36, 44 je rovnoběžná se střední rovinou základny 14 a leží nad touto rovinou. Také na druhém třecím členu 38 je vytvořena vydutá kulová plocha 40, přičemž druhý třecí člen 38 zaujímá takovou polohu, že vydutá kulová plocha 40 je obrácena proti vyduté kulové ploše 34. Na vyduté kulové plochy 34, 40 dosedá ve styčných bodech 46, 48 koule 50 uložená mezi třecími členy 32, 38. Hnaný hřídel 42 je volně otočný v druhém ložisku 45, upevněném na základní desce 12 tak, že osa 44 hnaného hřídele 42 svírá s osou 36 úhel, 'který je přibližně 45°. Ačkoliv první ložisko· 28 je přestavitelné pomocí · stavěči páky 26, tento úhel je udržován stále konstantní.

Jak je patrné z obr. 1 a obr. 3, koule 50 je sevřena mezi vydutými kulovými plochami 34, 40. Styčné body 46, 48 leží v rovině, která je totožná s rovinou, ve které leží osy 36, 44, ale mohou se vzhledem k osám 36, 44 při otáčení stavěči páky 26 přemísťovat. Například v poloze znázorněné na obr. 1 leží styčný bod 46 na ose 36, zatímco styčný bod 48 leží mimo osu 44. Za těchto okolností nebude při otáčení hnacího hřídele 30 dosa ženo otáčení koule 50, protože koule 50 zachovává v podstatě pouze klidovou polohu, zatímco^: první třecí člen 32 se otáčí kolem ní. Proto se na hnaném hřídeli 42 neobjeví podstatný výstupní výkon. Je-li první třecí člen 32 v poloze znázorněné na obr. 5, styčné body 46, 48 se přesunou tak, že styčný bod 46 leží stranou od osy 36 hnacího hřídele 30 a styčný bod 48 leží také stranou od osy 44 hnaného hřídele 42. Za těchto· okolností otáčení prvního třecího členu 32 způsobí otáčení koule 50 kolem osy 52, která je kolmá k rovině 54, ve které leží osy 3-6, 44 a prochází body 46, 48. Rovina 54 prochází středem koule 50. Otáčení prvního členu 32 má za následek odpovídající otáčení druhého třecího členu 38 a hnaného hřídele 42. Vzdálenost od styčného- bodu 46 k ·ose 36 je poněkud větší než vzdálenost mezi osou 44 a styčným bodem 48, takže otáčky budou v tomto nastavení redukovány, přičemž hnaný hřídel · 42 se bude otáčet opačným směrem než hnací hřídel 30.

Na obr. 6 je první třecí člen 32 znázorněn v poloze, ve které styčný bod 46 je posunut na opačnou stranu osy 36, než je znázorněno na obr. 5, přičemž vzdálenost styčného bodu 46 od osy 36 je přibližně stejná jako· na obr. 5. V tomto případě se styčný bod 48 nachází na stejné straně osy 44 jako u obr. 5, ale je více posunut, a tím zaujímá větší vzdálenost od osy 44. V tomto· případě se hnaný hřídel 42 otáčí ve stejném smyslu a rychleji než hnací hřídel 30.

Je tedy zřejmé, že změnou polohy hnacího hřídele 30 lze dosáhnout různé převodové poměry.

Hřídele 42, 30 jsou uloženy tak, aby zachycovaly axiální tlak koule 50, popřípadě mohou být uspořádány tak, aby koule 50 tlačily. Hřídele 42, 30 tedy mohou být opatřeny axiálními ložisky s předpětím. Toto předpětí může být neměnné staveno trvale, nebo ho lze dosáhnout pomocí pružných členů, které způsobí pružné předpětí mezi třecími členy 32, 38. Je zřejmé, že během provozu se koule zakliňuje mezi třecí členy 32, 38, takže se udržuje pevný styk koule 50 s ' vydutými kulovými plochami 30, 40. Zvýšené zaklínění lze odvodit z obr. 3 za předpokladu, že druhý třecí člen 38 je udržován v klidu a první třecí člen 32 se otáčí. Toto· by odpovídalo podmínkám extrémního zatížení, kdy má styčný bod 46 snahu pohybovat se po horní části vyduté kulové plochy 34, čímž se dosahuje pevnějšího zaklínění koule 50. Dokonce i v případě, kdy není použito žádné opatření pro předpětí ložisek 28, 45 je hnací zařízení schopno činnosti, protože koule 50 se nachází v určité vzdálenosti od roviny, proložené osami 36, 40 a je zaklíněna mezi vydutými kulovými plochami 34, 40.

Popsané vzájemné uspořádání hřídelů 30, není podmínkou, protože lze použít i · jiná uspořádání. Potřebný pohyb základny 14 je kruhový bez ohledu na vzájemnou úhlovou polohu hřídelů 30, 42.

Požadovaný pohyb pro první třecí člen 32 je kruhový, jak je zřejmé z obr. 2. Kružnice 40a představuje řez vyduté kulové plochy 40 rovinou, proloženou osami 36 a 44, kružnice 34a představuje řez plochy 34 stejnou rovinou a kružnice 50a představuje řez koulí 50 opět stejnou rovinou. Pro další zobecnění odvození jsou kružnice 40a, 34a znázorněny s rozdílnými průměry, ačkoli v uspořádání podle obr. 1 osami pod úhlem 45° by mohly mít stejný průměr. Jsou-li osy hřídelů 30, 42 udržovány v rovnoběžné poloze, je výhodné, aby průměry kružnic 40, 34a byly rozdílné, čímž se dosáhne většího rozsahu převodových poměrů. Protože koule 50 je sevřena mezi dvěma protilehlými body, může zaujímat stálou polohu jen tehdy, leží-li styčné body 46, 48. na přímce 52a. Tato přímka musí procházet středy kružnic 40a, 50a, protože dvě tangenciálně se dotýkající kružnice musí mít vždy společný průměr. Střed koule 50 se musí pohybovat po kružnici L2, jejíž střed je totožný se středem kružnice 40a která má poloměr (Ri— —г), kde Ri je poloměr kružnice 40a a г je poloměr kružnice 50a. Je tedy zřejmé, že střed kružnice 50a se pohybuje okolo středu kružnice 40a a přímka 52a, která spojuje okamžitě styčné body 46, 48, vždy prochází středem kružnice 40a. Místo LI styčných bodů 46 tvoří také kružnici se středem, který je totožný se středem kružnice 40a a která má poloměr (2r—R1J. Protože střed .jsružnice 40a leží vždy na přímce 52a a vzdálenost R2 od bodu 46 tvoří místo L3 pohybu, které je kružnicí o středu totožném s kružnicí 40a, má místo L3 vzdálenost R2 od bodu 46 a jeho poloměr je (R1 + R2—2r). Poloha os 36, 44 není na obr. 2 znázorněna, ale je zřejmé, že osa 44 může procházet středem kružnice 40a pod požadovaným stálým úhlem, jak je tomu v případě popsaného řešení, a osa 36 může zaujímat jakoukoli požadovanou polohu vzhledem ke kružnici 34a, pokud prochází středem kružnice 34a.

V popsaném řešení jsou vyduté kulové plochy 34, 40 částečně kulové, v jiném provedení však mohou mít tvar elipsoidu s hlavními osami elipsoidu kolmými k osám třecích členů 32, 38. V tomto případě je nutné, aby se první třecí člen 32 pohyboval po eliptické dráze.

V popsaném řešení je na hnacím hřídeli 30 uložen první třecí člen 32, což však není nutné. Místo toho může být na hnacím hřídeli spojeném s motorem uložen druhý třecí člen 38, takže odpadne přemisťování motoru.

Claims (5)

1. Hnací zařízení s proměnným převodovým poměrem, sestávající z prvního třecího členu, otočného kolem první osy, a druhého třecího členu, otočného kolem druhé osy, přičemž v prvním třecím členu je vytvořena první vydutá třecí plocha uspořádaná proti druhé vyduté třecí ploše vytvořené v druhém třecím členu a mezi třecími členy je uložena. koule pro přenos otáčivého pohybu, která dosedá na obě vyduté třecí plochy a má menší poloměr, než je minimální poloměr zakřivení vydutých třecích ploch vyznačující se tím, že první třecí člen (32) je otočně uložen v prvním ložisku (28), uspořádaném v axiálním směru nehybně na základně (14), která je posuvně uložena na rovnoběžné základní desce (12), na které je v axiálním směru nehybně uspořádáno druhé ložisko (45), ve kterém je otočně uložen druhý třecí člen (38), přičemž základna (14) a základní deska (12) jsou spolu spojeny stavěcím ústrojím (16).

2. Hnací zařízení podle bodu 1 vyznačující se tím, že stavěči ústrojí (16) sestává ze dvou kotoučů (18, 24), které těsně zasahují do· odpovídajících kruhových otvorů (20, 23) v základně (14) a základní desce (12) a jsou spolu spojeny, přičemž osy (18a, 24a) těchto kotoučů (18, 24) jsou navzájem rovnoběžné.

3. Hnací zařízení podle bodu 1 vyznačující se tím, že druhý třecí člen (38) je v druhém ložisku (45) uspořádán posuvně v axiálním směru a pružně dosedá na kouli (50).

4. Hnací zařízení podle bodu 1 vyznačující se tím, že osy ložisek (28, 45) spolu svírají úhel přibližně 45°.

5. Hnací zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že ke kotoučům (18, 24) stavěcího ústrojí (16) je· připevněna stavěči páka (26),