RU2091638C1 - Многодисковый вариатор - Google Patents

Abstract

Использование: машиностроение, приводы различных машин и механизмов. Сущность изобретения: многодисковый вариатор содержит два центральных колеса и установленные на них с возможностью осевого перемещения пакеты отбуртованных дисков, на одном - наружного касания, а на втором - внутреннего касания. Поворотные рычаги, шарнирно установлены на водиле. Оси установлены на поворотных рычагах с возможностью вращения. На осях установлены пакеты конических дисков, предназначенных для взаимодействия с пакетами отбуртованных дисков. Упорные элементы автоматического натяжного устройства установлены с возможностью взаимодействия со всеми отбуртованными дисками, а зоны взаимодействия отбуртованных дисков с соответствующими коническими дисками и упорными элементами расположены с разных сторон отбуртованных дисков и по окружностям разного диаметра. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к области машиностроения, и может быть использовано как в общем машиностроении, так и для бесступенчатой трансмиссии автомобилей.

Известна конструкция многодискового вариатора (GB N 1384679, кл. F 16 H 15/50, 1975), содержащего два центральных колеса с установленными на них с возможностью осевого перемещения пакетами отбуртованных дисков. Причем на одном центральном колесе установлены отбуртованные диски наружного касания, а на втором внутреннего касания. Поворотные рычаги шарнирно установлены на водиле. Оси установлены на поворотных рычагах с возможностью вращения. Пакеты конических дисков установлены на осях и предназначены для взаимодействия с пакетами отбуртованных дисков. Упорные элементы автоматического натяжного устройства установлены с возможностью взаимодействия с крайними отбуртованными дисками внутреннего касания.

Недостатком этой конструкции, принятой за прототип, является потребность примерно в двойном превышении усилия разжима дисков над усилием в рабочем контакте из-за фиксации оснований отбуртованных дисков.

Техническим результатом изобретения является уменьшение усилия разжима и повышение КПД вариатора.

Указанный технический результат достигается тем, что в многодисковом вариаторе, содержащем два центральных колеса, установленные на них с возможностью осевого перемещения пакеты отбуртованных дисков, на одном - наружного касания, а на втором внутреннего касания, водило, поворотные рычаги, шарнирно установленные на последнем, оси, установленные на поворотных рычагах с возможностью вращения, пакеты конических дисков, установленных на осях и предназначенных для взаимодействия с пакетами отбуртованных дисков, и автоматическое натяжное устройство, упорные элементы которого установлены с возможностью взаимодействия с крайними отбуртованными дисками внутреннего касания, согласно изобретению, количество автоматических натяжных устройств равно, по крайней мере, одному, упорные элементы установлены с возможностью взаимодействия со всеми отбуртованными дисками, а зоны взаимодействия отбуртованных дисков с соответствующими коническими дисками и упорными элементами расположены с разных сторон отбуртованных дисков и по окружностям разного диаметра.

Автоматические нажимные устройства могут быть выполнены в виде несамотормозящих пар.

Кроме того, упорные элементы автоматических нажимных устройств, предназначенные для взаимодействия с одноименными зонами отбуртованных дисков, на каждом центральном колесе объединены в две группы с общим для каждой группы основанием, установленным каждое с возможностью разжима относительно другого основания соответствующего колеса.

Основания могут быть выполнены с торцевыми кулачками.

Вариатор может быть снабжен пружинами, установленными с возможностью взаимодействия с соответствующими основаниями каждого центрального колеса.

Отбуртованные диски могут быть выполнены переменной толщины, меняющейся в радиальном направлении, с увеличивающейся толщиной в направлении от радиуса зон взаимодействия с коническими дисками к радиусу контактов с упорными элементами автоматических нажимных устройств.

На фиг. 1 изображена его принципиальная схема (общий вид); на фиг. 2 - вид сбоку; на фиг. 3 развертка дорожек качения нажимных устройств; на фиг. 4 развертка кулачков.

Устройство состоит из отбуртованных дисков с внутренним 1 и внешним 2 касанием, соответственно закрепленных на первом центральном колесе (эпицикле) 3 и втором центральном колесе 4 планетарной фрикционной передачи. Промежуточные конические диски 5 закреплены на оси 6 без возможности передачи крутящего момента (переходной посадкой на гладкую ось), причем сама ось 6 зафиксирована в подшипниках на поворотных рычагах 7, в свою очередь закрепленных в подшипниках на водиле 8. Поворотные рычаги 7 являются регуляторным звеном вариатора при их принудительном повороте в направлениях, показанных стрелками на фиг. 2, меняется передаточное число вариатора. Отбуртованные диски 1 с внутренним касанием показаны на фиг. 1 закрепленными на первом центральном колесе 3 с помощью независимого автоматического нажимного устройства несамотормозящей винтовой пары 9 (в данном случае шариковой пары винт-гайка). Соседняя винтовая пара 10 имеет противоположное паре 9 направление винтовой линии. Отбуртованные диски 2 с внешним касанием показаны на фиг. 1 закрепленными на втором центральном колесе 4 с помощью другого устройства, содержащего основания 11 и 12 с расположенными на них группами упорных элементов 13 и 14, воздействующих соответственно на правые и левые, по отношению к занимаемому ими коническому диску, отбуртованные диски 2. Основания 11 и 12 разжимаются в противоположные стороны рычагами 15 и 16, проходящими одними концами в отверстиях оснований, и содержащими на других концах ролики 17, взаимодействующие с торцовыми кулачками 18 и 19 на центральном колесе 4. Отбуртованные диски могут частично или полностью прижиматься к коническим дискам 5 пружинами 20, в данном случае тарельчатыми (показаны только на центральных дисках). Любое из трех звеньев передачи - центральные колеса 3, 4 и водило 8, может быть ведущим и ведомым, третье при работе передачи должно тормозиться, а при холостой прокрутке механизма это третье звено освобождается от тормоза.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При нагружении механизма моментом, он распределяется по ведущему, ведомому и тормозному (реактивному) звеньям, нагружая диски и автоматические нажимные устройства. Поэтому для описания принципа работы устройства безразлично, какое из звеньев является ведущим, ведомым или тормозным, и в каком направлении передается момент.

Винтовые пары 9 и 10, с противоположными направлениями винтовых линий при передаче момента с центрального колеса 3 на диски 1 или наоборот, прижимают диски 1 к коническим дискам 5 (так выбраны направления винтовых линий). При этом контакт автоматических нажимных устройств с дисками 1 происходит на внешнем диаметре дисков 1, а конических дисков 5 на внутреннем диаметре дисков 1, поэтому диски 1 имеют возможность упруго деформироваться в осевом направлении на величину погрешностей в разнотолщинности конических дисков 5, расположенных по окружности как сателлиты. Оптимальное число таких пакетов конических дисков 5 сателлитов, зафиксированных на осях 6, сидящих, в свою очередь, на поворотных рычагах 7, шарнирно закрепленных на водилах 8, достигает 12 1- 014 (число это выведено на основе анализа условий соседства, изгиба оси 6, диапазона варьирования, КПД и изгибных напряжений на дорожке контакта отбуртованных дисков при заданном осевом нагружении дисков). В обычных многодисковых вариаторах максимальное число пакетов конических дисков 5 равно 6-ти, на и в этом случае нагружены они очень неравномерно и возможно заедание, что приводит к снижению допускаемых контактных напряжений в 2-3 раза по сравнению с возможностью материалов, что приводит к снижению передаваемых моментов на порядок и более. При этом все контакты дисков 1 с дисками 5 на всех пакетах осуществляются равномерно (упругие деформации дорожки качения выражаются всего в десятках микрометров, колебания изгибных напряжений по длине дорожки 20-40 МПа, что практически не влияет на усталость материала с пределом прочности свыше 1000 МПа. Равномерность прижима отбуртованных дисков к 12-ти коническим достигает 90-95% Все сказанное по данным стендовых экспериментов с дисками.

Отбуртованные диски 1 и 2 при нагружении упруго деформируются не только по окружности, но и по радиусу. Для уменьшения этих деформаций отбуртованные диски 1 и 2 выполняются переменной жесткости, с толщиной уменьшающейся по направлению от контактов с упорными элементами прижимных устройств, где изгиб нежелателен, и контактам с коническими дисками 5, где небольшие упругие деформации нужны.

Другой тип заявляемых автоматических нажимных устройств использован для прижима внутренних отбуртованных дисков 2 к коническим 5 (хотя каждый из описанных типов этих устройств может применяться и в целом вариаторе). Основания 11 и 12 (например, стержни, пластины, в некоторых случаях трубы) снабжены упорными элементами 13 и 14 каждые из которых взаимодействуют только с правыми или только с левыми отбуртованными дисками 2, прижимая их к коническим дискам 5. Основания 11 и 12 на краях имеют отверстия, куда вставлены рычаги 15 и 16, несущие на других концах ролики 17, взаимодействующие с кулачками 18 и 19, расположенными на торцах центрального колеса 4 по окружности, с глубиной (высотой) кулачков, меняющейся в осевом направлении. При нагружении центрального колеса 4 или отбуртованных дисков 2 моментом друг относительно друга, ролики 17 обкатываясь по кулачкам 18 и 19, продвигают концы рычагов 15 и 16 вовнутрь и тем самым раздвигают основания 11 и 12, прижимая упорами 13 и 14 отбуртованные диски 2 к коническим 5. Соотношение плеч рычагов 15 и 16 обеспечивает необходимое усилие прижима правых и левых дисков 2 к коническим 5 при невысоких усилиях давления кулачков 18 и 19 на ролики 17. Так как кулачки расположены "волнообразно" по длине окружности (как собственно и обычные кулачковые нажимные устройства в вариаторах), нажимные свойства устройства сохраняются и при реверсе момента (фиг. 4 развертка окружности кулачков).

Что касается реверса момента в нажимных устройствах 9 и 10, то он возможен и там, выполнением винтовой линии переменного направления по длине окружности, т. е. на какой-то дуге ее наклон вправо, на следующей дуге - влево. На этих же дугах направление винтовых линий соседнего нажимного устройства в противоположную сторону (фиг. 3 развертка окружностей дорожек качения устройств 9 и 10).

Описанные автоматические нажимные устройства могут использоваться как вместе в одной конструкции вариатора, так и порознь, представлены в формуле раздельно, как если бы каждое из устройств было использовано отдельно во всей конструкции вариатора.

Claims (6)

1. Многодисковый вариатор, содержащий два центральных колеса, установленные на них с возможностью осевого перемещения пакеты отбуртованных дисков, на одном наружного касания, а на втором внутреннего касания, водило, поворотные рычаги, шарнирно установленные на последнем, оси, установленные на поворотных рычагах с возможностью вращения, пакеты конических дисков, установленных на осях и предназначенных для взаимодействия с пакетами отбуртованных дисков, и автоматическое натяжное устройство, упорные элементы которого установлены с возможностью взаимодействия с крайними отбуртованными дисками внутреннего касания, отличающийся тем, что количество автоматических натяжных устройств равно по крайней мере одному, упорные элементы установлены с возможностью взаимодействия со всеми отбуртованными дисками, а зоны взаимодействия отбуртованных дисков с соответствующими коническими дисками и упорными элементами расположены с разных сторон отбуртованных дисков и по окружностям разного диаметра.

2. Вариатор по п.1, отличающийся тем, что автоматические нажимные устройства выполнены в виде несамотормозящих винтовых пар.

3. Вариатор по п.1, отличающийся тем, что упорные элементы автоматических нажимных устройств, предназначенные для взаимодействия с одноименными зонами отбуртованных дисков, на каждом центральном колесе объединены в две группы с общим для каждой группы основанием, установленным каждое с возможностью разжима относительно другого основания соответствующего колеса.

4. Вариатор по п.3, отличающийся тем, что основания выполнены с торцевыми кулачками.

5. Вариатор по пп. 3 и 4, отличающийся тем, что он снабжен пружинами, установленными с возможностью взаимодействия с соответствующими основаниями каждого центрального колеса.

6. Вариатор по пп.1 5, отличающийся тем, что отбуртованные диски выполнены переменной толщины, меняющейся в радиальном направлении, с увеличивающейся толщиной в направлении от радиуса зон взаимодействия с коническими дисками к радиусу контактов с упорными элементами автоматических нажимных устройств.

Images