Рейкова передача

Винахід відноситься до галузі машинобудування, а конкретно до беззазорних зубчастих передач. Відомий рейковий механізм, який включає корпус з направляючими та розміщену в них фасонну рейку з двома пазами і встановлене в корпусі з можливістю обертання зубчасте колесо з цівками, які взаємодіють з фасонною рейкою, при цьому цівки розміщені на плоских поверхнях колеса рівномірно по колу із зміщенням на величину половини колового кроку на одній поверхні відносно другої, а один паз фасонної рейки почергово взаємодіє з цівками, розміщеними на одній поверхні колеса, а другий - з цівками, розміщеними на протилежній поверхні колеса (А.с. СССР №1682692, кл. F16H19/04, 1988, 1991). Недоліками такої передачі є невисока кінематична точність, а також порівняно великі габарити передачі в поперечному перерізі. Найбільш близькою за сукупністю ознак до винаходу є відома зубчасто-роликова передача, яка містить два зчеплених колеса, зуби одного з яких (роликового) виконані у вигляді закріплених кінцями на протилежних торцях колеса роликів із встановленими на них рухомими в осьовому напрямі і підпружиненими конічними коаксіальними втулками (при безмежно великому діаметрі таке колесо можна розглядати як рейку), а впадини між зубами другого колеса (зубчастого) виконані у вигляді внутрішніх конічних поверхонь, відповідних зовнішнім поверхням втулок роликового колеса (А.с. СССР №1670245, кл. F16H1/24, 55/18, 1991). Така передача, за рахунок беззазорного зачеплення, забезпечує високу кінематичну точність, однак має і певні недоліки. До таких відносяться: наявність осьових сил, які діють на роликове (рейку) та зубчасте колеса в цілому внаслідок осьових сил, що мають місце в парі зачеплення "зуб - конічна втулка"; порівняно великі осьові габарити передачі за рахунок висоти пружних елементів (стискуючої гвинтової пружини, або пакету тарілчастих пружин). В основу винаходу поставлено задачу вдосконалити відому передачу шляхом зміни її рядності та конструкції пружного елементу і конічних втулок та забезпечити роботу безосьових навантажень і порівняно невеликі осьові (поперечні) габарити передачі. Рішення поставленої задачі досягається тим, що зубчасте колесо і, відповідно рейка, виконані двовінцевими, конічні втулки встановлені на роликах вершинами конусів в протилежних напрямах і мають на зовнішній поверхні кільцеві проточки, а пружний елемент виконаний із листового пружинного матеріалу з відбортованими краями у формі П-подібного поперечного перерізу, у відбортованих стінках якого виконано ряд паралельних прорізів з кроком, рівним кроку розміщення роликів рейки і з кількістю, рівною кількості цих роликів, і з'єднаний вказаними прорізями з відповідними конічними втулками через кільцеві проточки на них. Пружний елемент може бути виконаним також у вигляді дротяної змієподібної пружини з відбортованими краями П-подібної форми і зчепленої своїми петлями з відповідними конічними втулками через зазначені кільцеві проточки. Крім зазначеного, передача має вищий ККД в порівнянні з прототипом, оскільки попереднє введення зубів колеса в зачеплення з втулками рейки здійснюється при монтажі передачі, а при її роботі, за рахунок біжучої хвилі пружної деформації, що розповсюджується вздовж стінок пружного елементу, входження кожного наступного зуба в зачеплення супроводжується меншими розклинюючими зусиллями. На фіг.1 наведено загальний вид рейкової передачі; на фіг.2 - переріз А - А на фіг.1; на фіг.3 переріз Б - Б на фіг.1; на фіг.4 і 5 - варіанти виконань пружних елементів. Передача складається з двовінцевого зубчастого колеса 1, жорстко закріпленого на валу 2, який встановлено в підшипникових опорах 3. З колесом 1 зчеплена збірна рейка 4, встановлена в направляючій 5. Рейка складається з корпусу 6 Пподібного перерізу, в поперечних отворах бокових стінок якого жорстко закріплені ролики 7, на яких з можливістю осьового переміщення та провороту встановлені конічні втулки 8 з кільцевими проточками на зовнішній поверхні біля більшої основи. Втулки встановлені малими основами конусів назустріч одна одній. В ложементі направляючої 5 встановлено пружний елемент 9, який має П-подібну форму в поперечному перерізі (див. фіг.4). В стінках пружного елементу виконано ряд паралельних прорізів з кроком рівним кроку розміщення роликів 7 і з кількістю рівною кількості роликів або, відповідно - кількості пар втулок. За допомогою вказаних прорізів пружний елемент 9 з'єднаний через кільцеві проточки з втулками 8. На фіг.5 показаний пружний елемент 9, виконаний у вигляді дротяної змієподібної пружини з відбортованими краями, що також має П-подібну форму. При цьому втулки 8 своїми проточками встановлені в петлі відбортованих країв пружини. Працює передача таким чином. У вихідному положенні, коли між втулками 8 не знаходяться зуби колеса 1, втулки 8 займають положення показане на фіг.3, тобто контактують своїми меншими основами конусів під дією стискного зусилля стінок пружного елементу 9. При вході зуба колеса 1 в зачеплення, втулки під дією розклинюючого зусилля зуба розходяться на роликах 7 в протилежні сторони та розтискають стінки пружного елементу 9. Таким чином, втулки займають положення, показане на фіг.2, а пружний елемент приймає форму, показану на фіг.2. При цьому хвиля пружної деформації розповсюджується вздовж стінок пружного елементу поза межу зони зчепленого зуба колеса, що полегшує входження в зачеплення наступного зуба. При повному виході зуба із зачеплення, за межею хвилі пружної деформації пружного елементу 9, втулки 8 і пружний елемент 9 займають вихідне положення та форму, як показано на фіг.3.