RU2154759C1 - Mechanical transmission by engagement at variable gear ratios - Google Patents
Mechanical transmission by engagement at variable gear ratios Download PDFInfo
- Publication number
- RU2154759C1 RU2154759C1 RU99101722A RU99101722A RU2154759C1 RU 2154759 C1 RU2154759 C1 RU 2154759C1 RU 99101722 A RU99101722 A RU 99101722A RU 99101722 A RU99101722 A RU 99101722A RU 2154759 C1 RU2154759 C1 RU 2154759C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cone
- driven
- driving
- gear
- satellite
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Friction Gearing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области механизмов для передачи крутящего момента от ведущего вала к ведомому и может быть использовано в области машино- и приборостроения. The invention relates to the field of mechanisms for transmitting torque from a drive shaft to a driven shaft and can be used in the field of machine and instrument engineering.
Аналогичные технические решения известны, например передача зацеплением (см. И.И. Мархель "Детали машин", издательство "Машиностроение" 1977 г., гл. 3, где дано описание работы зубчатых передач). В качестве аналога рассмотрим работу цилиндрической прямозубой передачи, которая содержит ведущий вал с закрепленной на нем шестерней, которая своими зубьями входит в зацепление с зубьями ведомой шестерни, закрепленной на ведомом валу. При вращении ведущего вала ведущая шестерня посредством зубьев, расположенных по ее окружности через такие же зубья на ведомой шестерне вращает ведомый вал. При этом соотношение передаточных чисел в передаче определяется соотношениями количества зубьев ведущей и ведомой шестерни. Similar technical solutions are known, for example, gearing (see II Marhel "Machine Details", publishing house "Engineering" 1977, Ch. 3, for a description of the operation of gears). As an analogue, we consider the work of a cylindrical spur gear, which contains a drive shaft with a gear fixed to it, which, with its teeth, engages with the teeth of the driven gear, mounted on the driven shaft. When the drive shaft rotates, the drive gear through the teeth located around its circumference through the same teeth on the driven gear rotates the driven shaft. The ratio of gear ratios in the transmission is determined by the ratio of the number of teeth of the drive and driven gears.
Общими признаками предлагаемого решения и аналога, описанного выше, является передача вращения от ведущего к ведомому валу с помощью зацепления. Common features of the proposed solution and the analogue described above is the transmission of rotation from the leading to the driven shaft by engagement.
Преимущества передачи с механическим зацеплением:
высокая нагрузочная способность;
высокий КПД;
большая долговечность и надежность в работе;
компактность.Benefits of gearing with mechanical gearing:
high load capacity;
high efficiency;
great durability and reliability;
compactness.
Недостатки передачи с механическим зацеплением: невозможность плавного изменения передаточных чисел передачи. The disadvantages of transmission with mechanical gearing: the inability to smoothly change the gear ratios of the transmission.
Технический результат, который невозможно достичь аналогом - невозможность изменения передаточных чисел передачи. The technical result that cannot be achieved by an analogue is the impossibility of changing gear ratios of a transmission.
Причиной невозможности получения технического результата является то, что ведущая и ведомая шестерня имеют постоянный диаметр. The reason for the impossibility of obtaining a technical result is that the drive and driven gear have a constant diameter.
Известно также техническое решение, выбранное в качестве прототипа (см. И. И. Мархель "Детали машин", издательство "Машиностроение" 1977 г., гл. 2 стр. 35, рис. 2.6), - конусная фрикционная передача с параллельными осями, которая содержит ведущий вал с закрепленным на нем конусом, параллельный ведущему ведомый вал с закрепленным на нем конусом, с углом конусности, равному углу конусности ведущего конуса, таким образом, что вершины конусов направлены в противоположные стороны и фрикционный каток, закрепленный на собственной оси, расположенной параллельно рабочим поверхностям конусов, посредине их в плоскости, проходящей через оси симметрии валов. Фрикционный каток соприкасается с рабочими поверхностями конусов и расположен перпендикулярно им. При вращении ведущего конуса за счет сил трения между рабочей поверхностью конуса и фрикционного катка происходит вращение катка, который, соприкасаясь с поверхностью ведомого конуса, за счет сил трения между катком и поверхностью ведомого конуса, вращает его. Фрикционный каток может перемещаться на оси по поверхностям конусов, изменяя, тем самым, передаточные числа передачи, что достигается тем, что конус имеет разные диаметры в разных своих сечениях и при перемещении катка на разные участки конусов изменяется соотношение между диаметрами ведущего и ведомого конуса в точке соприкосновения с фрикционным катком. There is also a technical solution selected as a prototype (see I. I. Marhel "Machine Details", publishing house "Engineering" 1977, Ch. 2 p. 35, Fig. 2.6), - a conical friction gear with parallel axes, which contains a drive shaft with a cone mounted on it, parallel to the drive shaft with a cone mounted on it, with a taper angle equal to the cone angle of the drive cone, so that the tops of the cones are directed in opposite directions and a friction roller mounted on its own axis located paralle no working surfaces of the cones in their middle plane passing through the symmetry axis of the shafts. The friction roller is in contact with the working surfaces of the cones and is perpendicular to them. When the driving cone rotates due to the friction forces between the working surface of the cone and the friction roller, the roller rotates, which, in contact with the surface of the driven cone, rotates it due to the friction forces between the roller and the surface of the driven cone. The friction roller can move on the axis along the surfaces of the cones, thereby changing the gear ratios, which is achieved by the fact that the cone has different diameters in different sections and when the roller moves to different sections of the cones, the ratio between the diameters of the driving and driven cones at the point contact with the friction roller.
Преимущество передачи с фрикционным зацеплением:
возможность плавно изменять передаточные числа.Friction Gear Advantage:
the ability to smoothly change gear ratios.
Недостатки передачи с фрикционным зацеплением:
незначительная передаваемая мощность, низкая износостойкость.Disadvantages of friction gear transmission:
low transmitted power, low wear resistance.
Общими признаками предлагаемого решения и аналога, описанного выше, являются параллельные валы - ведущий и ведомый, с закрепленными на них конусами вершинами друг к другу. The common features of the proposed solution and the analogue described above are parallel shafts - leading and driven, with vertices fixed to them by cones with peaks to each other.
Технический результат, который невозможно достичь аналогом, описанным выше, заключается в невозможности передачи вращения между ведущим и ведомым валом зацеплением. The technical result, which cannot be achieved by the analogue described above, is the impossibility of transmitting rotation between the drive and driven shaft gearing.
Причиной невозможности получения технического результата является то, что данная компоновочная схема рассчитана на работу с передачей вращения между ведущим и ведомым валом с помощью трения (фрикционный способ). В данной компоновочной схеме мы не можем передать вращение с конуса на промежуточный каток с помощью зубчатой передачи в связи с тем, что профиль зуба, нарезанного на конусе, имеет различную толщину в вершине и у основания конуса. The reason for the impossibility of obtaining a technical result is that this layout scheme is designed to work with the transmission of rotation between the drive and driven shaft using friction (friction method). In this layout scheme, we cannot transfer rotation from a cone to an intermediate roller using a gear drive due to the fact that the profile of a tooth cut into a cone has different thicknesses at the top and at the base of the cone.
Учитывая анализ и характеристики аналогичных технических решений можно сделать вывод, что создание передачи с механическим зацеплением с возможностью изменения передаточных отношений на сегодняшний день является актуальной задачей. Given the analysis and characteristics of similar technical solutions, we can conclude that creating a gear with mechanical gearing with the possibility of changing gear ratios is an urgent task today.
Сущность изобретения поясняется нижеследующими описаниями и чертежами, где на фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, на фиг. 2 представлена схема расположения элементов зацепления, на фиг. 3 показан один из конусов механизма. The invention is illustrated by the following descriptions and drawings, where in FIG. 1 shows a functional diagram of the device, FIG. 2 shows an arrangement of engagement elements, FIG. 3 shows one of the cones of the mechanism.
Технический результат, указанный выше, достигается тем, что конструкция механической передачи зацеплением с изменяемыми передаточными числами представляет собой (фиг. 1):
ведущий конус, 1 жестко закрепленный на ведущей оси, на котором по определенной схеме нанесены полусферические углубления;
ведомый конус 2, установленный параллельно ведущему, жестко закрепленный на ведомой оси, с нанесенными на нем полусферическими углублениями по той же схеме, как и на ведущем конусе; причем направления вершин ведущего и ведомого конуса противоположны;
узел передачи вращения 6, установленный между рабочими поверхностями конусов, одной своей стороной входящий в зацепление с углублениями на поверхности ведущего конуса, другой своей стороной входящий в зацепление с углублениями на поверхности ведомого конуса.The technical result indicated above is achieved by the fact that the design of the mechanical transmission gearing with variable gear ratios is (Fig. 1):
a driving cone, 1 rigidly fixed to the driving axis, on which hemispherical recesses are applied according to a certain pattern;
driven
a rotational transmission unit 6 mounted between the working surfaces of the cones, one of its sides engaging with recesses on the surface of the driving cone, the other side of which is engaged with recesses on the surface of the driven cone.
Угол конусности ведущего и ведомого конусов одинаков. The taper angle of the driving and driven cones is the same.
Узел передачи вращения состоит из:
сателлита ведущего конуса 4, представляющего собой шар, свободно вращающийся вокруг своего центра, имеющий на своей поверхности полусферические выступы, расположенные по определенной схеме, установленный в обойме, препятствующей осевым перемещениям шара, входящий своими выступами с одной стороны в зацепление с углублениями на поверхности ведущего конуса 1, а с другой стороны в зацепление с центральной шестерней 5;
центральной шестерни 5, входящей в зацепление с выступами на поверхности сателлита ведущего конуса 4 с одной стороны, а с другой стороны - с выступами на поверхности сателлита ведомого конуса 3;
сателлита ведомого конуса 3, имеющего устройство, аналогичное устройству сателлита ведущего конуса 4, с одной стороны входящего в зацепление своими выступами с центральной шестерней 5, а с другой стороны - с углублениями на поверхности ведомого конуса 2.The rotation transmission unit consists of:
the satellite of the driving cone 4, which is a ball freely rotating around its center, having hemispherical protrusions on its surface, arranged according to a certain pattern, mounted in a cage that prevents axial movements of the ball, engaging with its protrusions on one side with recesses on the surface of the leading cone 1, and on the other hand engages with the central gear 5;
the Central gear 5, which engages with the protrusions on the surface of the satellite of the driving cone 4 on the one hand, and on the other hand, with the protrusions on the surface of the satellite of the driven cone 3;
a satellite of the driven cone 3 having a device similar to that of the satellite of the driven cone 4, on the one hand engaging its protrusions with the central gear 5, and on the other hand, with recesses on the surface of the driven
Обоймы сателлитов и центральная шестерня закреплены в корпусе узла передачи вращения, при этом оси шестерни и сателлитов лежат в плоскости, проходящей через оси ведущего и ведомого валов. Ось, проходящая через центры обоих сателлитов перпендикулярна рабочим поверхностям конусов. Узел передачи вращения может перемещаться вдоль рабочих поверхностей конусов, причем ось A этого перемещения лежит в плоскости, проходящей через оси симметрий ведущего и ведомого конусов, и расположена посредине на равном расстоянии между рабочими поверхностями C и B конусов. The gears of the satellites and the central gear are fixed in the housing of the rotation transmission unit, while the axes of the gears and satellites lie in a plane passing through the axes of the drive and driven shafts. The axis passing through the centers of both satellites is perpendicular to the working surfaces of the cones. The rotation transfer unit can move along the working surfaces of the cones, the axis A of this movement lying in the plane passing through the symmetry axis of the driving and driven cones and located in the middle at an equal distance between the working surfaces C and B of the cones.
Передача вращательного момента в передаче осуществляется путем зацепления полусферических углублений на конусах и полусферических выступов на сателлитах. Причем расположение выступов и углублений должно соответствовать единой схеме. Сущность данной схемы состоит в том (фиг.2), что расстояние между всеми углублениями на ведущем и ведомом конусе равно и равно расстоянию между осями полусферических выступов на сателлитах, т.е. оси углублений и выступов расположены в вершине равносторонних треугольников, расположенных по поверхности формообразующих фигур (в данном случае подразумевается, что формообразующая фигура для ведущего и ведомого конуса - конус, а для сателлитов - шар), т.е. AB=BC=AC. Причем внешний диаметр полусферических выступов сателлитов равен внутреннему диаметру полусферических углублений на поверхности конусов с учетом технологических допусков. При этом углубления на поверхности конуса расположены так, что углубления по линии A-D (фиг.2) расположены по окружности сечения конуса A-A (фиг.3), соответственно углубления по линии C-E (фиг.2) расположатся по окружности сечения B-B (фиг.3), причем если количество углублений по сечению A-A равно (z), то количество углублений по сечению B-B равно (z-1). The transmission of torque in the transmission is carried out by engaging hemispherical recesses on the cones and hemispherical protrusions on the satellites. Moreover, the location of the protrusions and recesses should correspond to a single scheme. The essence of this scheme is (Fig. 2) that the distance between all the recesses on the driving and driven cone is equal to and equal to the distance between the axes of the hemispherical protrusions on the satellites, i.e. the axis of the recesses and protrusions are located at the apex of equilateral triangles located on the surface of the shaping figures (in this case, it is assumed that the shaping figure for the driving and driven cones is a cone, and for satellites - a ball), i.e. AB = BC = AC. Moreover, the outer diameter of the hemispherical protrusions of the satellites is equal to the inner diameter of the hemispherical recesses on the surface of the cones, taking into account technological tolerances. In this case, the recesses on the surface of the cone are located so that the recesses along the line AD (Fig. 2) are located around the circumference of the section of the cone AA (Fig. 3), respectively, the recesses along the line CE (Fig. 2) are located around the circumference of the section BB (Fig. 3) ), and if the number of recesses along the section AA is (z), then the number of recesses along the section BB is (z-1).
Предлагаемая механическая передача зацеплением с изменяемыми передаточными числами работает следующим образом (фиг. 1):
Вращательный момент с двигателя через ведущий вал передается на ведущий конус 1 передачи. При вращении ведущего конуса углубления на его поверхности имеют зацепление с выступами на поверхности сателлита ведущего конуса 4, что приводит к вращению сателлита в плоскости, перпендикулярной рабочей поверхности C ведущего конуса 1. Посредством центральной шестерни 5, зубья которой находятся в зацеплении с выступами сателлита ведущего конуса 4 с одной стороны и с выступами сателлита ведомого конуса 3 с другой стороны, вращение передается на сателлит ведомого конуса 3. Посредством зацепления выступов сателлита ведомого конуса 3 с углублениями на поверхности ведомого конуса 2 вращательный момент передается на ведомый конус.The proposed mechanical gearing with variable gear ratios works as follows (Fig. 1):
Torque from the engine through the drive shaft is transmitted to the drive cone 1 transmission. When the driving cone rotates, the recesses on its surface mesh with the protrusions on the satellite surface of the driving cone 4, which leads to the rotation of the satellite in a plane perpendicular to the working surface C of the driving cone 1. By means of the central gear 5, the teeth of which are engaged with the protrusions of the satellite of the driving cone 4 on the one hand and with the protrusions of the satellite of the driven cone 3 on the other hand, the rotation is transmitted to the satellite of the driven cone 3. By engaging the protrusions of the satellite of the driven cone 3 with a deep eniyami on the surface of the driven
При этом передаточное соотношение (при условии равенства диаметра сателлитов) будет равно z1/z2, где, z1 - количество углублений на поверхности ведущего конуса по сечению в месте контакта сателлитом, z2 - количество углублений на поверхности ведомого конуса по сечению в месте контакта с сателлитом. Данная формула приведена для случая прохождения центра полусферических выступов сателлитов через центр полусферических углублений конусов. При необходимости изменения передаточного числа передачи узел передачи вращения 6 перемещается по оси A на расстояние, равное расстоянию между соседними рядами углублений на поверхности цилиндров, причем возможность этого перемещения предусматривает схема расположения выступов и углублений в зацеплении - в связи с равным расстоянием между осями сфер выступов и углублений перемещение может осуществляться в любом направлении по поверхности конуса.In this case, the gear ratio (provided that the diameter of the satellites is equal) will be equal to z 1 / z 2 , where, z 1 is the number of recesses on the surface of the driving cone along the section at the contact point of the satellite, z 2 is the number of recesses on the surface of the driven cone over the section in place contact with the satellite. This formula is given for the case of the passage of the center of the hemispherical protrusions of the satellites through the center of the hemispherical recesses of the cones. If it is necessary to change the gear ratio of the transmission, the rotation transmission unit 6 moves along the A axis by a distance equal to the distance between adjacent rows of recesses on the surface of the cylinders, and the possibility of this movement is provided by the arrangement of the protrusions and recesses in engagement due to the equal distance between the axes of the spheres of the protrusions and The recesses can be moved in any direction along the surface of the cone.
После перемещения узла передачи вращения 6 на один шаг изменится передаточное соотношение в передаче - если перемещение произошло в сторону уменьшения количества выступов на поверхности ведущего конуса (с сечения A-A на сечение B-B (фиг. 3), то передаточное соотношение будет равно 
Причем перемещение узла передачи вращения 6 в пошаговом режиме необязательно и может осуществляться постепенно в связи с особенностями данного вида зацепления. Особенность зацепления полусферическое углубление - полусферический выступ состоит в том, что в этом зацеплении линейный контакт, имеющий место в обычных передачах зацеплением, заменен точечным, переходящим под нагрузкой в контакт с хорошим прилеганием. Исходя из этого передача вращательного момента в данном виде зацепления возможна при любом взаиморасположении осей выступов и углублений.After moving the rotation transmission unit 6 by one step, the gear ratio in the gear will change - if the movement has occurred in the direction of reducing the number of protrusions on the surface of the driving cone (from section AA to section BB (Fig. 3), then the gear ratio will be equal to
Moreover, the movement of the rotation transmission unit 6 in a step-by-step mode is optional and can be carried out gradually in connection with the features of this type of gearing. A feature of engagement with a hemispherical recess, a hemispherical protrusion, is that in this engagement, the linear contact that occurs in conventional gears by engagement is replaced by a point contact, which under load enters into contact with a good fit. Based on this, the transmission of torque in this type of engagement is possible at any relative position of the axes of the protrusions and recesses.
Таким образом предлагаемая механическая передача зацеплением с изменяемыми передаточными числами позволяет плавно изменять передаточные числа при передаче крутящего момента зацеплением от одного вала к другому, чем и достигается технический результат. Применение предложенного технического решения позволяет создавать машины и механизмы с более высокими техническими характеристиками. Thus, the proposed mechanical gearing gearing with variable gear ratios allows you to smoothly change gear ratios when transmitting torque gearing from one shaft to another, which achieves the technical result. The application of the proposed technical solution allows you to create machines and mechanisms with higher technical characteristics.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99101722A RU2154759C1 (en) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | Mechanical transmission by engagement at variable gear ratios |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99101722A RU2154759C1 (en) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | Mechanical transmission by engagement at variable gear ratios |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2154759C1 true RU2154759C1 (en) | 2000-08-20 |
Family
ID=20215253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99101722A RU2154759C1 (en) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | Mechanical transmission by engagement at variable gear ratios |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2154759C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU203450U1 (en) * | 2020-12-20 | 2021-04-06 | Евгений Николаевич Коптяев | TRANSMISSION |
-
1999
- 1999-01-28 RU RU99101722A patent/RU2154759C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Мархель И.И. Детали машин. - МАШИНОСТРОЕНИЕ, 1977, гл.2, стр.35, рис.2.6. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU203450U1 (en) * | 2020-12-20 | 2021-04-06 | Евгений Николаевич Коптяев | TRANSMISSION |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0207206B1 (en) | Gearless differential speed reducer | |
| RU2442046C2 (en) | Gear | |
| US4271726A (en) | Planetary transmission | |
| JPS6211223B2 (en) | ||
| JPH0585785B2 (en) | ||
| EP0080805A2 (en) | Motion transmitting system | |
| KR930007003B1 (en) | Mechanical recuder | |
| KR200438744Y1 (en) | Planetary Gear System | |
| US5443428A (en) | Gearless mechanical transmission | |
| RU2154759C1 (en) | Mechanical transmission by engagement at variable gear ratios | |
| CN1054192C (en) | Variable ratio power transmission | |
| US5546822A (en) | Variable speed torque multiplying transmission | |
| EP0048593A1 (en) | Motion transmitting devices | |
| JPH05302649A (en) | Worm speed reducer | |
| GB2085994A (en) | Device for Transmitting Rotary Motion at Changed Speed | |
| CN100436867C (en) | Harmonic gear assembly having active teeth end | |
| KR20080053929A (en) | Gear mechanism, in particular linkage mechanism | |
| JP2574367B2 (en) | Dental handpiece | |
| RU2153613C1 (en) | Planetary cycloid reduction gear | |
| US7357746B2 (en) | Eccentric gearbox | |
| RU2025615C1 (en) | Reduction gear | |
| RU2283447C2 (en) | Gear train with engagement through "third body" | |
| RU2177090C2 (en) | Gear hinged-roller drive | |
| KR19990015538A (en) | Transmission using bearing | |
| SU1158795A1 (en) | Ball gearing with intersecting axes of shafts |