FI79181C - KILREMSKIVA OCH -VARIATOR. SIIRRETTY PAEIVAEMAEAERAE-FOERSKJUTET DATUM PL 14 ç 21.07.88. - Google Patents

Description

791 81

KIILAHIHNAPYÖRÄ JA -VARIAATTORI

Keksintö liittyy valityssuhteeltaan säädettäviin tai itsesää-töisiin vaihteisiin eli variaattoreihin, joissa pyörät muodostuvat toisiaan vasten puristuvista lautaskiekoista ja välittävänä osana toimii kiilahihna tai sentapainen kylkipinnois-taan pyöriin koskettava taipuisa lenkki. Keksinnön kohteina ovat hihnapyörät ja niistä kootut säätövaihteet eli variaat-torit.

Keksinnön perustana on havainto, että kiilahihnan ja pyörien väliset tehohäviöt ovat laakerihäviöihin verrattuina kertaluokkaa suurempia ja johtuvat lähinnä hihnan ja pyörien poikittaisista joustoista ja välyksistä. Tästä syystä hyötysuhde jää yleensä variaattoreilla selvästi huonommaksi kuin vakio-välityssuhteisilla vaihteilla.

Keksinnön perusideana on muuttaa hihnapyörien laakerointeja niin, että lautaskiekot eivät ole kuormittamattomina eli hihnan puuttuessa niiden välistä yhdensuuntaisia, vaan siten erisuuntaisia, että hihnasta aiheutuva taivuttava kuormitus saa ne likimain yhdensuuntaisiksi.

Sinänsä tämä keino ei ole uusi vaan tunnettu esimerkiksi patenttijulkaisuista USP 3757594 (F 16 H 55/52) ja GB 2041116A (F 16 H 9/12).

Tämän keksinnön mukainen ratkaisu poikkeaa molemmista edellä mainituista siten, että hihnan ja lautaskiekkojen kosketusren-kaiden minimietäisyys toisistaan ei ole kosketuskaaren keskipisteessä, vaan siitä noin 45° sivussa, toisiopyörässä hihnan kulkusuuntaan ja ensiöpyörässä hihnan kulkusuuntaa vastaan.

Tämä pieni ja jälkikäteen arvioituna helposti keksittävältä tuntuva parannus on kuitenkin sikäli merkittävä, että ilman sitä mitään kitkahäviöitä pienentävää eli hyötysuhdetta parantavaa vaikutusta ei muodostu.

2 79181

Edellä mainittujen aikaisempien keksintöjen mukaiset kiila-hihnapyörät toimivat oikein ainoastaan tyhjäkäynnillä. Hihnan kuormittuessa sen kiilautumis- ja takertumisongelmat voivat muodostua jopa pahemmiksi kuin sellaisissa hihnapyörissä, joissa lautaskiekot ovat kuormittamattomina yhdensuuntaiset.

Varsinkin hihnan ollessa leveä tai muuten joustava on lautas-kiekkojen erisuuntaisuus syytä tehdä suuremmaksi kuin pelkästään niiden joustojen ja välysten kompensoiminen edellyttää, eli niin, että lautaskiekkojen välinen ura on leveimmillään ensiöpyörässä likimain hihnan poistumiskohdassa ja toisiopyö-rässä likimain hihnan tulokohdassa.

Tarpeellinen erisuuntaisuus on hihnan ja pyörien joustoista riippuen 0,1...0,4 astetta eli 0,0017...0,007 radiaania, ja keinoja sen saavuttamiseen ovat säteislaakerointien tekeminen epäkeskeisiksi ja aksiaalilaakerointien korvaaminen osittain tai kokonaan lautaskiekkojen takapintoja vasten vierivillä tukirullilla. Yksityiskohtaisesti keksinnön tunnusomaiset piirteet käyvät ilmi oheisista patenttivaatimuksista.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen polkupyörävariaattorin ensiöhihnapyörän halkileikkausta.

Kuvio 2 esittää polkupyörävariaattorin ensiöhihnapyörää, jossa lautaskiekkojen puristusvoima muodostuu lovetun lautasjousen ja monipäisen kuulakierteen sekä lautas-jousen ulkokehää vasten painavan rullan yhteisvaikutuksesta.

Kuvio 3 esittää edellä mainitun ensiöhihnapyörän poikkileikkausta ja lovettua lautasjousta, joka voi olla samanlainen kuin kuvion 1 mukaisessa rakenteessa.

3 79181

Kuvio 4 esittää kaaviokuvana kiilahihnavariaattoria, jossa lautaskiekkojen erisuuntaisuus muodostuu aksiaali-laakerointeja korvaavien tukirullien vaikutuksesta.

Kuvio 5 esittää kaaviokuvana kiilahihnavariaattoria, jossa tukirullat ovat lautaskiekon takapinnan ja erityisen tukirenkaan väliin säteen suunnassa puristuvia litteitä kiekkoja.

Kuvio 6 esittää edellistä vähempikitkaista ratkaisua, jossa kartiopintojen väliin puristuu litteä kylkipinnoil-taan kartiomainen kiilarengas, jonka lieriömäinen ulkopinta tukeutuu säteettäisiin tukirulliin.

Kuvio 7 esittää edellisestä siten muunnettua rakennetta, että toiminta pysyy oikeana, vaikka kuormittavan vääntö-momentin suunta vaihtuu. Tukirullat on sijoitettu symmetrisesti ja laakeroitu vipuihin, joita hihnan kiris-tysrullat ohjaavat siten, että kireän puolen tukirul-la painuu syvemmälle ja löysän puolen tukirulla tulee ulospäin.

Kuviot 8...10 esittävät edellisiä vastaavia hihnapyörien ak-selitasoihin yhtyviä halkileikkauksia.

Kuviossa 1 esitetyssä rakenteessa keksinnön mukaisen vaikutuksen eli lautaskiekkojen (2 ja 3) erisuuntaisuuden aikaansaava laakerointi muodostuu aksiaalisesti liikkuvan holkkiakselin (4) ja rungon (1) välisistä neulalaakereista (6 ja 7), holkkiakselin (4) ja poljinkampien akselin (5) välisestä liukulaakerista (9) sekä urakuulalaakerista (10), jolla kampiakselin toinen pää tukeutuu polkupyörän runkoon (1) siten, että se voidaan säätää epäkeskeiseksi mihin suuntaan tahansa kahden epäkesko-holkin (11 ja 12) avulla. Erisuuntaisuutta voidaan tehostaa lautasjousen (17) ulkokehää vasten vierivällä rullalla (18), jonka aksiaalivoima on helposti tehtävissä poljinvoiman muut- 4 79181 tamista varten säädettäväksi. Toinen mahdollisuus säädettävän aksiaalivoiman aikaansaamiseen on paineöljyn johtaminen holkki-akselin (4) ja kampiakselin (5) väliseen tilaan.

Kuvion 2 mukaisessa rakenteessa lautaskiekkojen (2 ja 3) eri-suuntaisuuden aiheuttaa yksinomaan tukirulla (18), joita voi olla myös enemmän kuin yksi. Erisuuntaisuuden suuruuteen voidaan vaikuttaa myös kuulakierteen ja sen kuulien (19) välyksen suuruudella. Tämä rakenne on tehtävissä edellistä kevyemmäksi ja tavallisiin polkupyöriin helpommin lisälaitteena asennettavaksi. Vakiorakenteessa, jonka kammet liittyvät akseliin suipoilla neliöliitoksilla, vain oikeanpuoleiseen pol-jinkampeen tarvitaan muutos. Keskiviivan alapuolinen halki-leikkaus esittää sovitusta sellaisiin polkupyöriin, joissa kammet ja akseli on normaalisti yhdistetty yhdeksi kokonaisuudeksi. Kuvion 1 mukaiseen rakenteeseen verrattuna tällä rakenteella on se varjopuoli, että valmistaminen pieninä sarjoina on kalliimpaa tarkasti tehtävän kuulakierteen takia.

Kuvion 3 tarkoitus on havainnollistaa molempia edellä selostettuja rakenteita. Lautasjouset ja tukirullat voivat olla molemmissa samanlaisia.

Kaaviokuvat 4...7 ja niitä vastaavat leikkauspiirrokset 8...10 esittävät viitteellisesti mahdollisuuksia tämän polkupyörävari-aattorin kehittelyn yhteydessä tehdyn keksinnön soveltamiseen tavanomaisiin ajoneuvo- ja teollisuusvariaattoreihin. Mahdollisuudet eivät kuitenkaan rajoitu näihin, vaan oheisten patenttivaatimusten puitteissa on mahdollista kehittää sekä polkupyöriin että muihin käyttökohteisiin monia muita muunnelmia ja sovelluksia. Myös kaaviokuvien 4 ja 5 mukaiset rakenteet voidaan kahta tai kolmea rullaa käyttäen muuntaa sellaisiksi, että toiminta tulee kuormittavan vääntömomentin suunnan ja suuruuden vaihteluihin sopeutuvaksi. Tämän vaihtelun tunnistaminen hihnan kireyden muutoksista on yksinkertaisin, mutta ei ainoa keino.

Claims (12)

1. Kiilahihnan tai sentapaisen käyttöön perustuvan säätövaih-teen eli variaattorin osaksi tarkoitettu kahdesta hihnan kylkipintoja vasten puristuvasta lautaskiekosta (2,3) muodostuva tehollista sädettään muuttava hihnapyörä, jossa rakenne ja laakerointi (6,7,9,10) ovat sellaisia, että hihnan kylkiin koskettavien pyörähdyspintojen akselit eivät kuormituksettomassa tilassa yhdy, vaan leikkaavat toisensa tai ovat ristikkäisiä, tunnettu siitä, että lautaskiekkojen (2,3) pyörähdysakseleiden muodostama taso tai kaksi yhdensuuntaista tasoa ovat pyörimissuunnassa kierrettävissä.

2. Vaatimuksen 1 mukainen kiilahihnapyörä, tunnettu siitä, että lautaskiekkojen erisuuntaisuus on säädettävissä.

3. Kiilahihnan tai sentapaisen käyttöön perustuva säätövaihde eli variaattori, jossa vähintään ensiöpyörä on kahdesta hihnan kylkipintoja vasten puristuvasta lautaskiekosta (2,3) muodostuva tehollista sädettään muuttava hihnapyörä, jossa rakenne ja laakerointi (6,7,9,10) ovat sellaisia, että hihnan kylkiin koskettavien pyörähdyspintojen akselit eivät yhdy, tunnettu siitä, että lautaskiekkojen välinen ura on hihnan poistumiskohdassa leveämpi kuin tulokohdassa.

4. Kiilahihnan tai sentapaisen käyttöön perustuva säätövaihde eli variaattori, jossa vähintään toisiopyörä on kahdesta hihnan kylkipintoja vasten puristuvasta lautaskiekosta muodostuva tehollista sädettään muuttava hihnapyörä, jossa rakenne ja laakerointi ovat sellaisia, että hihnan kylkiin koskettavien pyörähdyspintojen akselit eivät yhdy, tunnettu siitä, että lautaskiekkojen välinen ura on hihnan poistumiskohdassa kapeampi kuin tulokohdassa.

5. Vaatimuksen 3 mukainen säätövaihde, tunnettu siitä, että hihna tulee ensiöpyörälle vähintään 10 astetta s 79181 eli 0,17 radiaania ennen sitä kohtaa, jossa lautaskiekko-jen välinen ura on kapeimmillaan.

5 79181

6. Vaatimuksen 4 mukainen säätövaihde, tunnettu siitä, että hihna lähtee toisiopyörältä vähintään 10 astetta eli 0,17 radiaania sen kohdan jälkeen, jossa lautas-kiekkojen välinen ura on kapeimmillaan.

7. Vaatimusten 1, 2 tai 3 mukainen polkupyörävariaattorin en-siöpyörä, jossa toinen lautaskiekko (2) on aksiaalisesti liikkuva ja toinen (3) kiinteä, tunnettu siitä, että liikkuva kiekko (2) on laakeroitu polkupyörän runkoon (1) neulalaakereilla (6,7) ja kiinteä kiekko (3) liikkuvaan (2) vähintään yhdellä liukulaakerilla (9) sekä polkupyörän runkoon (1) urakuulalaakerilla (10), jonka ulko-renkaan kiinnitys (11,12) on epäkeskeinen.

8. Vaatimuksen 7 mukainen kiilahihnapyörä, jossa osan lautaskiekko jen (2,3) välisestä aksiaalivoimasta muodostaa ulkokehältään yhtenäinen lovettu lautasjousi (17), tunnettu siitä, että aksiaalisesti liikkuvaan lautas-kiekkoon (2) kohdistuu epäkeskeinen pistevoima lautasjousen ulkokehää vasten vierivän rullan (18) välityksellä.

9. Vaatimusten 1, 2 tai 3 mukainen polkupyörävariaattorin ensiöpyörä, jossa lautaskiekkojen (2,3) välinen aksiaali-voima muodostuu monipäisen kierteen (19) ja vähintään yhden puristusjousen (17) yhteisvaikutuksesta, tunnettu siitä, että aksiaalisesti liikkuvaan lautas-kiekkoon (2) kohdistuu epäkeskeinen säädettävä jousivoima kiekon takapintaa vasten vierivän rullan (18) välityksellä.

10. Kiilahihnavariaattori, jossa vähintään yksi hihnapyörä on vaatimusten 2, 3 tai 4 mukainen säätöpyörä, tunnet-t u siitä, että lautaskiekkojen erisuuntaisuuden aiheuttaa vähintään yhden lautaskiekon selkäpuolen ja erityisen 7 79181 tukirenkaan väliin säteen suunnassa kiilautuva vapaasti pyörivä kiekko (kuviot 5 ja 9) tai rengas (kuviot 6 ja 10).

11. Vaatimuksen 10 mukainen kiilahihnavariaattori, tunnettu siitä, että lautaskiekkoja erisuuntaisiksi kiilaavan renkaan tukirullat on sijoitettu symmetrisesti ja laakeroitu hihnan kiristysrullien ohjaamiin vipuihin (kuvio 7).

12. Vaatimuksen 10 mukainen kiilahihnavariaattori, tunnettu siitä, että lautaskiekkojen erisuuntaisuuden aikaansaavan mekanismin toiminta on riippumaton kuormittavan vääntömomentin suunnasta ( kuvio 7). 79181