RU156451U1 - Рычажный вариатор - Google Patents

Abstract

Рычажный вариатор, включающий ведущее звено, шатун, посредством рычага связанный с выходным звеном, содержащим коромысло, смонтированное на оси обгонной муфты, с возможностью совместного вращения с ее подвижной обоймой, а также содержащий ползун, установленный с возможностью перемещения, отличающийся тем, что вариатор снабжен вторым ведущим звеном, связанным с первым ведущим звеном и выполненным с возможностью работы в противофазе с ним, причем первое и второе ведущие звенья связаны с толкателями, имеющими возможность совершать возвратно-поступательное движение во встречном направлении, при этом ведущее звено и толкатель образуют первую и вторую симметрично расположенные рабочие ветви, а также на каждом толкателе, с возможностью вращения, закреплен шатун, на котором шарнирно установлены рычаги, с возможностью изменения угла взаимного расположения, которые по одну сторону связывают шатун с коромыслом, а по другую сторону с шестерней, а точки крепления рычага на шестерне и рычага на коромысле равноудалены от оси вращения, также как и равноудалены от оси вращения точки крепления рычагов на шатуне, причем шестерни первой и второй рабочей ветви закреплены в ползуне, с возможностью вращения и совместного зацепления, а ползун установлен на направляющих, а также обоймы обгонных муфт первой и второй рабочих ветвей, работающие на заклинивание, жестко закреплены на корпусе, а их вращающиеся обоймы связаны между собой зубчатыми колесами, образующими выходное звено.

Description

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в трансмиссиях транспортных, грузоподъемных и прочих машин и механизмов.

Известен рычажный вариатор (RU №2104426, кл. F16H 3/10, F16H 37/12, 10.02.1998), содержащий ведущее звено в виде кривошипа с шатуном, связанным с выходным звеном коромыслом посредством рычага, с осью вращения закрепленной на ползуне, который может перемещаться относительно направляющей, установленной неподвижно и параллельно биссектрисе угла качания рычага. Коромысло смонтировано на единой оси двух обгонных муфт, с возможностью их поочередного заклинивания и совместного вращения с обоймами, связанными между собой зубчатой передачей. Вращение кривошипа при работе вариатора преобразуется в непрерывное вращательное движение шестерен. Бесступенчатое регулирование передаточного отношения осуществляется посредством перемещения ползуна относительно направляющей.

Недостатком данного устройства являются узкий диапазон изменяемого передаточного отношения, связанный с маленьким максимальным углом поворота выходного звена за оборот входного звена, а также потери крутящего момента на выходном звене, связанные с потерями на преодоление момента инерционных сил, всегда направленных навстречу рабочему крутящему моменту при смене направления движения рычага и связанные с этим повышенные динамические нагрузки на механизмы обгонных муфт.

Техническим результатом использования полезной модели является исключение потерь крутящего момента на выходном звене, вызванных инерционными силами, снижение динамических нагрузок на механизмы обгонных муфт, а также расширение диапазона изменяемого передаточного отношения.

Указанный технический результат достигается за счет того, что рычажный вариатор, включает ведущее звено, шатун, посредством рычага связанный с выходным звеном, содержащим коромысло, смонтированное на оси обгонной муфты, с возможностью совместного вращения с ее подвижной обоймой, а также содержащий ползун, установленный с возможностью перемещения. Причем, вариатор снабжен вторым ведущим звеном, связанным с первым ведущим звеном и выполненным с возможностью работы в противофазе с ним. Первое и второе ведущие звенья связаны с толкателями, для совершения последними возвратно-поступательного движения во встречном направлении. Ведущее звено и толкатель образуют первую и вторую симметрично расположенные рабочие ветви. На каждом толкателе, с возможностью вращения, закреплен шатун. В каждой рабочей ветви, на общей оси вращения с шатуном, по одну сторону от шатуна смонтировано коромысло, а по другую сторону шестерня. Причем шестерни первой и второй рабочей ветви закреплены в ползуне, с возможностью вращения и совместного зацепления. Ползун установлен на направляющих, с возможностью перемещения вдоль них. Шестерня, шатун и коромысло каждой рабочей ветви связаны между собой с помощью рычагов, шарнирно закрепленных на шатуне. Точки крепления рычага на шестерне и рычага на коромысле равноудалены от оси вращения, также как и равноудалены от оси вращения точки крепления рычагов на шатуне. Рычаги, соединяющие шатун с шестерней и шатун с коромыслом, закреплены с возможностью изменения угла взаимного расположения посредством перемещения ползуна, а также рычаги имеют возможность поворачивать коромысло с подвижной обоймой обгонной муфты в направлении вращения шестерни. Вращение на шестернях и, соответственно, на выходном звене имеет место только когда рычаги, соединяющие шатун с шестерней и шатун с коромыслом, не параллельны друг другу, причем, чем больше угол не параллельности, тем больше угловая скорость вращения шестерен и соответственно выходного звена - зубчатых колес подвижных обойм обгонных муфт. Угол поворота коромысла в относительном движении равен углу поворота шестерни, а в абсолютном движении, с учетом вращения самой шестерни со стороны соседней ветви, удваивается по отношению к шестерне, что приводит к увеличению максимального угла поворота на выходном звене за один оборот ведущего звена, расширяя тем самым диапазон изменяемого передаточного отношения. При движении ползуна в обратном направлении рычаги закреплены с возможностью заклинивания коромысла в неподвижной обойме обгонной муфты и вращения шестерни в прежнем направлении. При этом, возникающий момент от сил инерции деталей в ветке с вращающимся коромыслом действует в направлении рабочего крутящего момента и компенсирует работу, необходимую на раскручивание деталей устройства в ветке с неподвижным коромыслом в обратном цикле, а также сглаживает вращение в переходных точках, что исключает потери, связанные с инерционными силами и снижает динамические нагрузки на механизмы обгонных муфт. Неподвижные обоймы обгонных муфт первой и второй рабочей ветви, работающие на заклинивание, жестко закреплены на корпусе, а подвижные обоймы связаны между собой зубчатыми колесами.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 - изображен главный вид вариатора с расположением рычагов, при котором отсутствует вращение на выходном звене, фиг. 2 - осевое сечение фиг. 1, показан механизм перемещения ползуна, фиг. 3 - осевое сечение одной из рабочих веток, фиг. 4 - способ шарнирного соединения рычагов, фиг. 5 - расположение рычагов, фиг. 6 -осевое сечение фиг. 2, фиг. 7 - главный вид вариатора с расположением рычагов, соответствующем наличию вращения выходного звена, фиг. 8 - изометрический вид вариатора.

В предлагаемом устройстве в качестве привода могут быть использованы различные конструкции, как возвратно-поступательного действия, например объемный линейный пневмодвигатель поршневого типа, так и вращательного действия, например аксиально-поршневой привод с наклонной шайбой. Одним из вариантов такого механизма также является двухколенный кривошипно-шатунный механизм с валом, у которого шатунные шейки разнесены относительно оси вращения, на 180°. Ведущий вал 1 (Фиг. 1, 6, 7, 8) жестко связан с ведущим звеном - кривошипно-шатунным механизмом и, с возможностью вращения, закреплен в корпусе 2. Ведущее звено через шатунные шейки 3 (Фиг. 3, 6), шатуны 4 и оси 5 входит в зацепление с соответствующими толкателями 6, образуя первую и вторую симметрично расположенные рабочие ветви. Толкатели 6 установлены с возможностью совершения встречного возвратно-поступательного движения в ползуне 7. На каждом толкателе 6 первой и второй рабочих ветвей, с возможностью вращения, на подшипниках 8 и осевой фиксацией, например с помощью гайки 9, закреплен шатун 10. На шатуне 10 шарнирно закреплены рычаги 11, которые с одной стороны шатун 10 соединяют с шестерней 12, с возможностью ее вращения, а с другой стороны шатун 10 соединен с коромыслом 13. Коромысло 13 закреплено на внутренней обойме обгонной муфты 14, с возможностью ее вращения в том же направлении что и шестерня 12 или заклинивания в неподвижной обойме при вращении коромысла 13 в обратном направлении. Одним из вариантов такой обгонной муфты может быть сдвоенная реверсивная обгонная муфта, предложенная в авторском свидетельстве СССР №779683, кл. F16D 41/10, 1980. Шарнирное соединение рычага 11 с шатуном 10, шестерней 12 и коромыслом 13 может быть выполнено различными способами. Один из способов это шарнирное соединение посредством крестовины 15 (Фиг. 4, 5) и оси 16 с фиксацией деталей в осевом направлении, например с помощью стопорных колец 17. Причем оси 16 на шестерне 12 и на коромысле 13 равноудалены от оси вращения, также равноудалены от оси вращения и оси 16 на шатуне. Шестерни 12 первой и второй рабочих ветвей закреплены в ползуне 7 с возможностью вращения и осевой фиксации, например с помощью стопорного кольца 18, а также с возможностью совместного зацепления. Обоймы первой и второй рабочих ветвей обгонных муфт 14, работающие на заклинивание, жестко закреплены на корпусе 2, а их вращающиеся обоймы связаны между собой зубчатыми колесами, являющимися выходным звеном устройства. Для бесступенчатого регулирования передаточного отношения ползун 7 установлен с возможностью перемещения, например, с помощью винтового механизма, вдоль направляющих 20, жестко закрепленных в корпусе 2 с помощью гаек 19 (Фиг. 2). Винтовой механизм перемещения включает в себя резьбовую вилку 21, жестко зафиксированную в ползуне 7, и имеющую возможность скольжения в корпусе 2, а также винт 22, выполненный с возможностью резьбового взаимодействия с вилкой 21 и вращения с осевой фиксацией в корпусе 2.

Вариатор работает следующим образом.

При вращении ведущего вала 1(Фиг. 1, 6, 7, 8) толкатели 6 совершают возвратно-поступательное движение во встречном направлении совместно с шатунами 10, которые при этом совершают сложное, вращательно-поступательное движение. Вращательная составляющая движения шатунов 10 передается с помощью рычагов 11 с одной стороны на шестерни 12, а с другой на коромысла 13 и далее, в зависимости от направления движения толкателей 6, либо на заклинивающие обоймы, либо на подвижные обоймы обгонных муфт 14. Рычаги 11 первой рабочей ветви, соединяющие шатун 10 с шестерней 12 и шатун 10 с коромыслом 13, закреплены таким образом, что при возвратно-поступательном движении ее толкателя 6 коромысло 13 заклинивает в неподвижной обойме обгонной муфты 14, а шестерня 12, поворачивается совместно с шестерней 12 второй ветви. При этом рычаги 11 второй ветви закреплены таким образом, что при движении ее толкателя 6 в направлении противоположном движению толкателя 6 первой ветви они поворачивают коромысло 13 второй ветви совместно с подвижной обоймой обгонной муфты 14 в направлении вращения шестерни 12 на такой же угол что и шестерня 12, в относительном движении, а в абсолютном движении, с учетом вращения самой шестерни 12, на угол вдвое больший, что повышает динамические характеристики устройства и расширяет диапазон передаточного отношения. При смене направления движения толкателей 6 цикл выполнятся в обратной последовательности, не меняя направление вращения, при этом возникающий момент от сил инерции деталей в ветке с вращающимся коромыслом 13 действует в направлении рабочего крутящего момента и компенсирует работу необходимую на раскручивание деталей устройства в ветке с неподвижным коромыслом 13 в обратном цикле. А также это позволяет сгладить вращение в переходных точках, что исключает потери, связанные с инерционными силами и снижает динамические нагрузки на механизмы обгонных муфт 14. Вращение на шестернях 12, и соответственно на выходном звене, имеет место только когда рычаги 11, соединяющие шатун 10 с шестерней 12 и шатун 10 с коромыслом 13, не параллельны друг другу (Фиг. 7), причем, чем больше угол не параллельности, тем больше угловая скорость вращения шестерен 12 и соответственно выходного звена - зубчатых колес подвижных обойм обгонных муфт 14. Угол не параллельности плавно изменяется перемещением ползуна 7 с помощью вилки 21 и винта 22 вдоль направляющих 20. При параллельном положении рычагов 11 (Фиг. 1) вращение на шестернях 12 и соответственно на выходе отсутствует, так как соединение шестерня 12, рычаг 11, шатун 10, второй рычаг 11 и коромысло 13 представляет собой четы-рехзвенный шарнирный параллелограмм.

Claims (1)

1. Рычажный вариатор, включающий ведущее звено, шатун, посредством рычага связанный с выходным звеном, содержащим коромысло, смонтированное на оси обгонной муфты, с возможностью совместного вращения с ее подвижной обоймой, а также содержащий ползун, установленный с возможностью перемещения, отличающийся тем, что вариатор снабжен вторым ведущим звеном, связанным с первым ведущим звеном и выполненным с возможностью работы в противофазе с ним, причем первое и второе ведущие звенья связаны с толкателями, имеющими возможность совершать возвратно-поступательное движение во встречном направлении, при этом ведущее звено и толкатель образуют первую и вторую симметрично расположенные рабочие ветви, а также на каждом толкателе, с возможностью вращения, закреплен шатун, на котором шарнирно установлены рычаги, с возможностью изменения угла взаимного расположения, которые по одну сторону связывают шатун с коромыслом, а по другую сторону с шестерней, а точки крепления рычага на шестерне и рычага на коромысле равноудалены от оси вращения, также как и равноудалены от оси вращения точки крепления рычагов на шатуне, причем шестерни первой и второй рабочей ветви закреплены в ползуне, с возможностью вращения и совместного зацепления, а ползун установлен на направляющих, а также обоймы обгонных муфт первой и второй рабочих ветвей, работающие на заклинивание, жестко закреплены на корпусе, а их вращающиеся обоймы связаны между собой зубчатыми колесами, образующими выходное звено.

   

Images