RU2064619C1

RU2064619C1 - Variator section

Info

Publication number: RU2064619C1
Application number: RU93056755A
Authority: RU
Inventors: Владимир Владимирович Сиденко
Original assignee: Владимир Владимирович Сиденко
Priority date: 1994-01-05
Filing date: 1994-01-05
Publication date: 1996-07-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: variator section has two disks used for setting on the driven and driving shafts. The working side of one of the disks is provided with flexible members and the second one is provided with cogs. One of the sides of the intermediate disk that interacts with the disk and is inclined to them is provided with cogs for interaction with flexible members and the other one is provided with flexible members. One of the free surfaces of all disks is conical. The intermediate disk is mounted for permitting movement. The free ends of the flexible members that interact with the conical surface form a flat surface and the ends that interact with the flat surface form a conical surface. All cogs are made up as profiled cutting. EFFECT: improved design. 5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для бесступенчатого изменения скорости вращения приводного вала. The invention relates to mechanical engineering and can be used in all sectors of the economy for stepless changes in the speed of rotation of the drive shaft.

Известна бесступенчатая фрикционная передача (вариатор), содержащее пакет раздвижных дисков и пакеты раздвижных дисков с поясками (схема Байера) (Решетов Д.Н. Детали машин. М. Машиностроение, 1989, с. 271). Регулирование частоты вращения осуществляется смещением осей пакетов дисков, которое сопровождается раздвиганием (сдвиганием) дисков и изменением расстояния пятна контакта от оси вращения. Количество дисков в пакете определяется величиной передаваемой мощности. A stepless friction transmission (variator) is known that contains a package of sliding disks and packages of sliding disks with belts (Bayer scheme) (Reshetov D.N. Machine parts. M. Mechanical Engineering, 1989, p. 271). The speed control is carried out by the displacement of the axes of the disk packs, which is accompanied by the expansion (shift) of the disks and the change in the distance of the contact spot from the axis of rotation. The number of disks in a package is determined by the amount of transmitted power.

Недостатком этой схемы является шум в работе, ограниченный диапазон регулирования (d≅5), а также относительно низкий КПД. Кроме того, при перегрузке в случае проскальзывания вариатор выходит из строя, т.к. на дисках образуются лыски. The disadvantage of this scheme is noise in operation, a limited regulation range (d≅5), and also a relatively low efficiency. In addition, during overload in case of slipping, the variator fails, because flats form on the discs.

Эти недостатки частично устранены в конструкции нефрикционного вариатора непрерывного действия (авт. св. N 954678, кл. F 16 H). Он состоит из вала с цилиндрическим шарниром, на котором установлена плоская поворотная шайба с промежуточным диском, имеющим на обоих торцах зубья. С обеих сторон этот диск взаимодействует с упругими элементами, выполненными в виде пружинных пластин и установленными на соответствующих дисках. Этот вариатор имеет два варианта исполнения с диапазонами передаточных чисел
0,383 ≥d≥ -0,383 и
1,360 ≥d≥ 1.These shortcomings are partially eliminated in the design of continuous non-friction variator (ed. St. N 954678, class F 16 H). It consists of a shaft with a cylindrical hinge, on which a flat rotary washer is installed with an intermediate disk having teeth on both ends. On both sides, this disk interacts with elastic elements made in the form of spring plates and mounted on the respective disks. This variator has two versions with ranges of gear ratios
0.383 ≥d≥ -0.383 and
1,360 ≥d≥ 1.

По сравнению с аналогом он имеет больший КПД и меньше шумит в работе. Compared with the analogue, it has greater efficiency and less noise in operation.

Недостатком этого устройства является то, что оно может быть выполнено либо как мультипликатор (ускоритель), либо как редуктор (замедлитель). Кроме того, оно, имея в основе конструкции обгонную муфту, не может работать в режиме торможения или реверса. The disadvantage of this device is that it can be performed either as a multiplier (accelerator), or as a reducer (moderator). In addition, it, being based on the design of an overrunning clutch, cannot work in braking or reverse mode.

Задачей настоящего изобретения является расширение диапазона передаточных отношений от ускоряющих до замедляющих, а также обеспечение возможности работать в режиме торможения и реверса. The objective of the present invention is to expand the range of gear ratios from accelerating to decelerating, as well as providing the ability to work in braking and reverse mode.

Поставленная задача достигается тем, что зубья на торцовой поверхности ведущего диска выполнены в виде профилированной насечки, а на смежной торцовой поверхности промежуточного диска, установленного под углом μ к оси ведущего с возможностью радиального перемещения в плоскости этого угла по кольцу, установлены упругие элементы из пружинной проволоки, свободные концы которых образуют коническую поверхность с углом полураствора

, причем противоположная торцовая поверхность промежуточного диска выполнена также конической с углом полурастворов β, имеет профилированную насечку, при этом ведомый диск имеет на внутренней торцовой поверхности расположенные по кольцу упругие элементы из пружинной проволоки, свободные концы которых образуют плоскую поверхность.The problem is achieved in that the teeth on the end surface of the drive disk are made in the form of a profiled notch, and on the adjacent end surface of the intermediate disk mounted at an angle μ to the axis of the drive with the possibility of radial movement in the plane of this angle along the ring, spring-loaded elastic elements are installed whose free ends form a conical surface with a half-angle

moreover, the opposite end surface of the intermediate disk is also conical with an angle of half-solutions β, has a profiled notch, while the driven disk has spring-loaded elastic elements arranged along the ring on the inner end surface, the free ends of which form a flat surface.

В зависимости от требований ресурса, КПД и габаритных ограничений возможны варианты исполнения вариатора: промежуточный диск установлен на поворотном кронштейне и перемещается по дуге окружности, причем ось вращения поворотного кронштейна промежуточного диска смещена относительно плоскости симметрии вариатора; упругие элементы установлены с наклоном вперед по направлению движения (γ>0); часть упругих элементов устанавливается под углом γ>0, а часть под углом γ<0 для обеспечения возможности работы в тормозном и реверсивном режимах. Depending on the requirements of the resource, efficiency and overall limitations, variator versions are possible: the intermediate disk is mounted on the rotary bracket and moves along an arc of a circle, the rotation axis of the rotary bracket of the intermediate disk being offset from the plane of symmetry of the variator; elastic elements are installed with an inclination forward in the direction of motion (γ> 0); part of the elastic elements is installed at an angle γ> 0, and part at an angle γ <0 to ensure the possibility of working in the braking and reverse modes.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, продольное горизонтальное сечение; на фиг. 2 то же, продольное вертикальное сечение; на фиг.3 то же, поперечное сечение; на фиг.4 вариант исполнения упругих элементов; на фиг.5 вариант установки промежуточного диска. In FIG. 1 shows the proposed device, a longitudinal horizontal section; in FIG. 2 the same, longitudinal vertical section; figure 3 is the same, cross section; figure 4 embodiment of the elastic elements; figure 5 installation option of the intermediate disk.

Предлагаемое устройство состоит из корпуса 1 (фиг.1, 2, 3), в котором расположены ведущий 2, промежуточный 3 и ведомый 4 диски. Ведущий 2 и ведомый 4 диски закреплены на соответствующих валах, установленных на подшипниках непосредственно в корпусе 1. Промежуточный диск 3 при помощи подшипника 5, закрепленного на ползуне 6 (фиг.3), связан с корпусом 1 посредством направляющих 7. The proposed device consists of a housing 1 (Fig. 1, 2, 3), in which the leading 2, intermediate 3 and driven 4 disks are located. The leading 2 and the driven 4 discs are mounted on the respective shafts mounted on the bearings directly in the housing 1. The intermediate disk 3 is connected to the housing 1 by means of the guides 7 by means of a bearing 5 mounted on a slider 6 (Fig. 3).

Плоскость, образованная верхними и нижними направляющими 7, перпендикулярна оси ведущего (ведомого) вала, а плоскость промежуточного диска 3 составляет с ней (плоскостью направляющих 7) угол μ<0>00>0. The plane formed by the upper and lower guides 7 is perpendicular to the axis of the driving (driven) shaft, and the plane of the intermediate disk 3 makes an angle μ <0> 00> 0 with it (plane of the guides 7).

Перемещение ползуна 6, а значит и промежуточного диска 3, осуществляется при помощи специального привода, например винтового 8 (фиг.3). Moving the slider 6, and hence the intermediate disk 3, is carried out using a special drive, for example screw 8 (figure 3).

Торцовая поверхность ведущего диска 2, которая контактирует с промежуточным диском 3, выполнена рифленой с профилированной насечкой. Смежная торцовая поверхность промежуточного диска 3 образуется свободными концами упругих элементов 9, установленных концентрическими кругами в несколько рядов, образует коническое кольцо 10 с углом полураствора

. Упругие элементы выполняются, например, из пружинной проволоки и устанавливаются по нормали к торцовой поверхности диска 3 или под углом γ>0 (вперед по ходу (фиг. 4).The end surface of the drive disk 2, which is in contact with the intermediate disk 3, is made corrugated with a profiled notch. The adjacent end surface of the intermediate disk 3 is formed by the free ends of the elastic elements 9, set in concentric circles in several rows, forms a conical ring 10 with a half-angle

. The elastic elements are made, for example, of a spring wire and are installed normal to the end surface of the disk 3 or at an angle γ> 0 (forward along the path (Fig. 4).

В этом случае часть упругих элементов может устанавливаться под углом γ<0 (наклон "назад по ходу") для обеспечения работы в режиме торможения или реверса. In this case, part of the elastic elements can be installed at an angle γ <0 (tilt "backwards") to ensure operation in the braking or reverse mode.

Противоположный торец промежуточного диска 3 выполнен в виде конуса с углом полураствора

и также имеет профилированную насечку.The opposite end of the intermediate disk 3 is made in the form of a cone with a half-angle

and also has a profiled notch.

Ведомый диск 4 выполнен с плоским торцом, образованным свободными концами упругих элементов, закрепленных на нем в виде кольца 11 аналогично промежуточному диску. The driven disk 4 is made with a flat end formed by the free ends of the elastic elements mounted on it in the form of a ring 11 similar to the intermediate disk.

Все три диска прижаты друг к другу осевой силой затяжки гайки 12. При этом упругие элементы 9 свободными концами проникают в углубления насечки и, упираясь в выступы, осуществляют упругое зацепление дисков в зоне пятна контакта 13 (фиг.3), площадь которого (или угол охвата 2α) определяется глубиной насечки и углом наклона m промежуточного диска 3. All three discs are pressed against each other by the axial tightening force of nut 12. In this case, the elastic elements 9 penetrate into the recesses of the notch with their free ends and abut the protrusions and carry out elastic engagement of the disks in the area of the contact spot 13 (Fig. 3), the area of which (or the angle coverage 2α) is determined by the depth of the notch and the angle of inclination m of the intermediate disk 3.

Работает предлагаемое устройство следующим образом. При вращении ведущего диска 2 упругие элементы 9 промежуточного диска 3, которые находятся в зоне пятна контакта 13, воспринимают тангенциальное усилие F (фиг.3) и приводят во вращение промежуточный диск 3, на котором они установлены. Диск 3, в свою очередь, находясь другим своим рифленым торцом в контакте со свободными концами упругих элементов 9 ведомого диска 4, передает вращение ему (фиг.1). The proposed device operates as follows. When the drive disk 2 rotates, the elastic elements 9 of the intermediate disk 3, which are located in the zone of the contact spot 13, perceive the tangential force F (Fig. 3) and rotate the intermediate disk 3 on which they are mounted. The disk 3, in turn, being in its other corrugated end face in contact with the free ends of the elastic elements 9 of the driven disk 4, transmits rotation to it (Fig. 1).

Передаточное отношение вариатора определяется из выражения:

где R₂ радиус средней линии пятна контакта дисков 2 и 3 на диске 2;
R₃ радиус средней линии пятна контакта дисков 2 и 3 на диске 3;
R'₃ радиус средней линии пятна контакта дисков 3 и 4 на диске 3;
R₄ радиус средней линии пятна контакта дисков 3 и 4 на диске 4.The gear ratio of the variator is determined from the expression:

where R _{2 is the} radius of the midline of the contact spot of

disks

2 and 3 on disk 2;
R _{3 is the} radius of the midline of the contact spot of

discs

2 and 3 on disc 3;
R ' _{3 is the} radius of the midline of the contact spot of disks 3 and 4 on disk 3;
R _{4 is the} radius of the midline of the contact spot of discs 3 and 4 on disc 4.

В исходном положении центры всех трех дисков (2, 3 и 4) лежат по одной прямой и имеет место соотношение
R₂=R₃=R'₃=R₄
Таким образом, передаточное отношение i=1.In the initial position, the centers of all three disks (2, 3, and 4) lie in a straight line and the relation
R ₂ = R ₃ = R ' ₃ = R ₄
Thus, the gear ratio is i = 1.

Для изменения передаточного отношения ползун 6 (с подшипником 5 и промежуточным диском 3) при помощи специального привода 8 перемещается в направляющих 7 на величину Δx вправо (+) или влево (-) от среднего положения. To change the gear ratio, the slider 6 (with bearing 5 and intermediate disk 3) is moved in guides 7 by Δx to the right (+) or left (-) from the middle position using the special drive 8.

Если Δx>0, то получаем:

т.е. i>1.If Δx> 0, then we obtain:

those. i> 1.

Если же Δx<0, то:

т.е. i<1.If Δx <0, then:

those. i <1.

Таким образом обеспечивается изменение передаточного отношения от больших единиц до мелких единиц, т.е. реализуется как режим замедления, так и режим ускорения. Для расширения диапазона передаточных отношений вариатор может выполняться многосекционным путем последовательной установки нескольких секций в одном корпусе. Износ упругих элементов 9 в процессе эксплуатации компенсируется затягиванием гайки 12 (фиг.1, 2). This ensures a change in the gear ratio from large units to small units, i.e. Both deceleration mode and acceleration mode are implemented. To expand the range of gear ratios, the variator can be multi-sectioned by sequentially installing several sections in one housing. The wear of the elastic elements 9 during operation is compensated by tightening the nut 12 (Fig.1, 2).

Вместо направляющих 7 ползун 6 может выполняться в виде кронштейна 14 и устанавливаться шарнирно на оси 15 (фиг. 5), параллельной оси ведущего вала. Для выравнивания усилий натяга между дисками кронштейн 14 устанавливается на оси 15 с возможностью осевого перемещения. Instead of the guides 7, the slider 6 can be made in the form of a bracket 14 and mounted pivotally on the axis 15 (Fig. 5) parallel to the axis of the drive shaft. To balance the interference between the disks, the bracket 14 is mounted on the axis 15 with the possibility of axial movement.

Усилие приводного механизма 8 определяется разностью сил в пятнах контакта дисков 2-3 и 3-4. Для создания усилия необходимой величины и знака ось 15 сдвинута относительно плоскости симметрии вариатора на величину ΔΖ (фиг. 5). The force of the drive mechanism 8 is determined by the difference in forces in the contact spots of the disks 2-3 and 3-4. To create the effort of the required size and sign, the axis 15 is shifted relative to the plane of symmetry of the variator by the value ΔΖ (Fig. 5).

Крепление упругих элементов 9 под углом g к плоскости диска позволяет повысить несущую способность вариатора. В этом случае они работают не только на изгиб, но и на сжатие, обеспечивая самозатягивание дисков. Кроме того, это повышает плавность работы вариатора. The fastening of the elastic elements 9 at an angle g to the plane of the disk allows to increase the bearing capacity of the variator. In this case, they work not only on bending, but also on compression, providing self-tightening of the discs. In addition, it increases the smoothness of the variator.

По сравнению с прототипом предлагаемый вариатор обладает рядом преимуществ: имеет широкий диапазон регулирования в одной секции, т.е. обеспечивает как ускорительный, так и замедлительный режим работы; обеспечивает работу в режиме торможения исполнительного устройства, может быть реверсирован; имеет более высокие удельные характеристики (объем на единицу мощности) при одинаковом ресурсе; в отличие от прототипа по мере износа упругих элементов в процессе эксплуатации его характеристики изменяются в меньшей степени, т. к. длина упругого элемента не входит в выражение для передаточного отношения (в отличие от прототипа). Compared with the prototype, the proposed variator has several advantages: it has a wide range of regulation in one section, i.e. provides both accelerator and deceleration mode of operation; provides operation in the braking mode of the actuator, can be reversed; has higher specific characteristics (volume per unit of power) with the same resource; unlike the prototype, as the elastic elements wear during operation, their characteristics change to a lesser extent, since the length of the elastic element is not included in the expression for the gear ratio (unlike the prototype).

Claims

1. Section of the variator containing intended for mounting on the drive and driven shafts two disks, one of which has elastic elements on the working side, interacting with the disks and an intermediate disk mounted at an angle to them, having teeth on one side for interacting with the elastic elements, characterized in that it is provided with additional elastic elements located on the second side of the intermediate disk, one of the free surfaces of all disks is made conical, on the working side of the second disk the teeth are flaxed, the intermediate disk is mounted for movement, the free ends of the elastic elements interacting with the conical surface form a flat surface, the interacting with the flat surface form a conical surface, and all the teeth are made in the form of a profiled notch.

2. The variator section according to claim 1, characterized in that it is provided with a swivel bracket, the axis of rotation of which is offset from the plane of symmetry of the variator section, and the intermediate disk is mounted on the swivel bracket.

3. The variator section according to claims 1 and 2, characterized in that the elastic elements are mounted with an inclination forward relative to a given direction of rotation.

4. Section of the variator according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that part of the elastic elements are installed with an inclination forward relative to a given direction of rotation, and a part with an inclination back.

5. The variator section according to paragraphs. 1-4, characterized in that the elastic elements are made in the form of segments of a spring wire.