RU2350805C1

RU2350805C1 - Disk planetary variator

Info

Publication number: RU2350805C1
Application number: RU2007138710/11A
Authority: RU
Inventors: Нурбей Владимирович Гулиа (RU); Нурбей Владимирович Гулиа
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Комбарко"
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2009-03-27
Also published as: WO2009051519A1

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: disk planetary variator contains body (10) wherein planetary row is installed; said planetary row includes central exterior (9) and interior (6) friction disks from both ends enveloping intermediate friction disks (7), secured of axes (20), designed to travel in carrier (25) and pressed to intermediate disks (7) with hold-down devices. Rolling races on the central friction disks contacting with the surface of intermediate disks (7) are made convex toroidal. Contact zones of resilient members (8) of axial action with circular stops (3) are situated on their peripheral circular part. Circular stops (3) are designed to travel in axial direction in body (10). In the variator there is facilitated optimal pressing of friction disks one to another, also there are avoided edge contacts at disks warps and there is reduced wear of contact zones of friction disks with one another and with circular stops.

EFFECT: invention increases efficiency and service life of variator.

8 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, в частности, в качестве мотора-вариатора, который находит широкое применение в различных отраслях промышленности и техники.The invention relates to the field of engineering and can be used, in particular, as a variator motor, which is widely used in various industries and equipment.

Известен планетарный вариатор, содержащий внутренние и внешние центральные фрикционные диски, охватывающие с боковых сторон промежуточные фрикционные диски, механизм совместного изменения передаточного отношения и нажима, выполненный в виде поворотных рычагов, несущих промежуточные фрикционные диски и установленных на водиле (см. патент РФ №2091638, МПК F16H 15/52, 1997).Known planetary variator containing internal and external central friction disks, covering lateral friction disks on the sides, a mechanism for joint change of gear ratio and pressure, made in the form of rotary levers carrying intermediate friction disks and mounted on a carrier (see RF patent No. 2091638, IPC F16H 15/52, 1997).

В известном вариаторе нажимные части механизма совместного изменения передаточного отношения и нажима сложны, и, главное, они не решают задачи оптимального поджима дисков друг к другу из-за того, что коэффициент трения в точках фрикционного масляного контакта сильно меняется. По данным испытаний для центральных внутренних фрикционных дисков значение этого коэффициента меняется в интервале 0,015÷0,03, а для внешних - в интервале 0,02÷0,08.In the known variator, the pressure parts of the mechanism for jointly changing the gear ratio and the pressure are complex, and, most importantly, they do not solve the problem of optimal pressing of the disks to each other due to the fact that the friction coefficient at the points of friction oil contact varies greatly. According to the test data for the central internal friction discs, the value of this coefficient varies in the range of 0.015 ÷ 0.03, and for external ones in the range of 0.02 ÷ 0.08.

Наиболее близким по совокупности существующих признаков к предлагаемому вариатору является дисковый планетарный вариатор, содержащий корпус, в котором установлен планетарный ряд, включающий центральные внешние и внутренние фрикционные диски, охватывающие с обоих торцов промежуточные диски, закрепленные на осях с возможностью их радиального перемещения на водиле, и прижатые к промежуточным дискам нажимные устройства, включающие упругие элементы осевого действия, контактирующие с кольцевыми упорами, причем упругие элементы осевого действия, как минимум, одной группы центральных фрикционных дисков выполнены заодно с этими дисками в виде упругих дисков с дорожками качения на их поверхности, контактирующими с промежуточными фрикционными дисками (см. патент РФ №2140028, МПК F16H 15/50, 1990). Известному вариатору, принятому за прототип, присущ тот недостаток, что при выполнении фрикционных дисков заодно с упругими элементами осевого действия большое значение приобретает форма выполнения дорожки качения, по которой осуществляется контакт центральных фрикционных дисков с промежуточными фрикционными дисками. Дело в том, что упругий элемент осевого действия, в том числе выполненный заодно с фрикционным диском, при деформации прогибается и сильно изменяет угловое положение дорожки качения. При традиционном выполнении дорожки качения конической формы (см. Пронин Б.А., Ревков Г.А. Вариаторы. Издательство «Машиностроение», 1980, с.267, рис.159) изгиб силового элемента может привести к кромочному контакту и повреждению фрикционных дисков. Кроме того, в вариаторе-прототипе не предусмотрены приспособления для осуществления точных предварительных деформаций упругих элементов осевого действия, от которых зависят силы нажима этих элементов на фрикционные диски.The closest set of existing features to the proposed variator is a disk planetary variator, comprising a housing in which a planetary gear set is installed, including central external and internal friction disks covering intermediate disks from both ends mounted on axles with the possibility of their radial movement on the carrier, and pressed to the intermediate discs pressure devices, including elastic elements of axial action in contact with the ring stops, and the elastic elements of axial The actions of at least one group of central friction disks are made integral with these disks in the form of elastic disks with raceways on their surface in contact with intermediate friction disks (see RF patent No. 2140028, IPC F16H 15/50, 1990). The well-known variator adopted as a prototype has the disadvantage that when performing friction disks along with elastic elements of axial action, the form of the raceway, along which the central friction disks contact with the intermediate friction disks, is of great importance. The fact is that an elastic element of axial action, including one made at the same time with a friction disk, bends when deformed and greatly changes the angular position of the raceway. In the traditional implementation of a conical raceway (see Pronin B.A., Revkov G.A. Variators. Mashinostroenie Publishing House, 1980, p. 267, Fig. 159), the bending of the power element can lead to edge contact and damage to the friction discs . In addition, the variator prototype does not provide devices for precise preliminary deformations of elastic elements of axial action, which depend on the pressure of these elements on the friction discs.

Задача изобретения состояла в разработке дискового планетарного вариатора, в котором обеспечиваются снижение износа дорожек качения фрикционных дисков и заданные значения прижима центральных фрикционных дисков к промежуточным дискам.The objective of the invention was to develop a planetary planetary variator, which provides reduced wear of the raceways of the friction discs and preset values of the pressure of the Central friction discs to the intermediate discs.

Указанная задача решается тем, что предложен планетарный вариатор, содержащий корпус, в котором установлен планетарный ряд, включающий центральные внешние и внутренние фрикционные диски, охватывающие с обоих торцов промежуточные фрикционные диски, закрепленные на осях с возможностью их радиального перемещения на водиле, и прижатые к промежуточным дискам нажимные устройства, включающие упругие элементы осевого действия, контактирующие с кольцевыми упорами, причем упругие элементы осевого действия, как минимум, одной группы центральных фрикционных дисков выполнены заодно с этими дисками в виде упругих дисков с дорожками качения на их поверхности, контактирующими с промежуточными дисками, в котором согласно изобретению дорожки качения центральных фрикционных дисков расположены на их внутренней торцевой части и выполнены выпуклыми тороидальными, а зоны контакта упругих элементов осевого действия с кольцевыми упорами расположены на их периферийной кольцевой части, и кольцевые упоры выполнены с возможностью их перемещения в осевом направлении в корпусе, причем параметры центральных фрикционных дисков и упругих элементов осевого действия подобраны так, что сила прижима внешних центральных фрикционных дисков к промежуточным дискам прогрессивно возрастает с ростом передаточного отношения по сравнению с силой прижатия внутренних центральных фрикционных дисков к промежуточным фрикционным дискам.This problem is solved by the fact that a planetary variator is proposed, comprising a housing in which a planetary gear set is installed, including central external and internal friction disks covering intermediate friction disks from both ends, mounted on axles with the possibility of their radial movement on the carrier, and pressed to intermediate pressure devices including axial elastic elements in contact with the annular stops, the elastic axial elements of at least one group being central x friction disks are made integral with these disks in the form of elastic disks with raceways on their surface in contact with intermediate disks, in which according to the invention the raceways of central friction disks are located on their inner end part and are convex toroidal, and the contact zones of the elastic elements are axial actions with annular stops are located on their peripheral annular part, and the annular stops are made with the possibility of their movement in the axial direction in the housing, and pairs The central friction discs and axial elastic elements are selected so that the clamping force of the outer central friction discs to the intermediate discs progressively increases with an increase in the gear ratio as compared to the force of pressing the inner central friction discs to the intermediate friction discs.

Другим отличием вариатора является то, что он имеет несколько планетарных рядов, причем между рядами в зоне внешних центральных фрикционных дисков установлены промежуточные кольцевые упоры, а в зоне внутренних центральных фрикционных дисков и их упругих элементов установлены дистанционные кольца.Another difference of the variator is that it has several planetary rows, and intermediate rings are installed between the rows in the area of the external central friction disks, and distance rings are installed in the area of the internal central friction disks and their elastic elements.

Еще одним отличием варианта выполнения вариатора с одним планетарным рядом является то, что на корпусе установлена, как минимум, одна торцевая крышка, а между ней и ближайшим внешним центральным фрикционным диском помещена с возможностью осевого перемещения в корпусе втулка с кольцевым упором на ней, регулирующим нажим и осевое положение основания этого диска, а также нажим и осевое положение основания соседнего с ним внешнего фрикционного диска.Another difference between the embodiment of the variator with one planetary gear set is that at least one end cover is installed on the housing, and between it and the nearest external central friction disk, a sleeve with an annular stop on it that controls pressure and the axial position of the base of this disk, as well as the pressure and axial position of the base of the adjacent external friction disk.

Отличием варианта выполнения вариатора с несколькими планетарными рядами является то, что на корпусе установлена, как минимум, одна торцевая крышка, а между ней и ближайшим к этой крышке внешним фрикционным диском помещена с возможностью осевого перемещения в корпусе втулка с кольцевым упором на ней, регулирующим нажим и осевое положение основания этого диска, а также нажим и осевое положение оснований других внешних дисков, связанных с упомянутым внешним диском через промежуточные внешние фрикционные диски и промежуточные кольцевые упоры.The difference between the embodiment of the variator with several planetary gears is that at least one end cover is installed on the housing, and between it and the external friction disk closest to this cover is placed with the possibility of axial movement in the housing of the sleeve with an annular stop on it that controls the pressure and the axial position of the base of this disk, as well as the pressure and axial position of the bases of other external disks connected to said external disk through intermediate external friction disks and intermediate ring Ora.

В числе отличий вариатора следует отметить то, что кольцевые упоры, контактирующие с внешними центральными фрикционными дисками, выполнены с несколькими кольцевыми зонами контакта с этими дисками, причем зона контакта, расположенная на максимальном удалении от оси вариатора, контактирует с диском при минимальном передаточном отношении вариатора, а другие зоны контакта взаимодействуют с диском при увеличении передаточного отношения вариатора.Among the differences of the variator, it should be noted that the ring stops contacting with the external central friction disks are made with several annular contact zones with these disks, and the contact zone located at a maximum distance from the variator axis contacts the disk with a minimum gear ratio of the variator, and other contact zones interact with the disk while increasing the gear ratio of the variator.

Другим отличием вариатора является то, что зоны контакта кольцевых упоров с внешними фрикционными дисками переходят одна в другую плавно, образуя на торцах кольцевых упоров, контактирующих с дисками, выпуклую тороидальную поверхность.Another difference of the variator is that the contact zones of the ring stops with external friction disks pass one into the other smoothly, forming a convex toroidal surface on the ends of the ring stops in contact with the disks.

Еще одним отличием вариатора является то, что на внутренней цилиндрической поверхности корпуса выполнена, как минимум, одна продольная канавка, соединяющая кольцевую цепь между внешними и внутренними центральными фрикционными дисками через отверстия во втулках с прилегающими боковыми полостями корпуса.Another difference of the variator is that at least one longitudinal groove is made on the inner cylindrical surface of the casing, connecting the ring chain between the external and internal central friction disks through holes in the bushings with adjacent side cavities of the casing.

В числе отличий следует также отметить то, что промежуточные фрикционные диски установлены на поворотных рычагах с возможностью их перемещения.Among the differences, it should also be noted that the intermediate friction discs are mounted on rotary levers with the possibility of their movement.

Технический результат изобретения состоит в том, что благодаря отмеченным выше отличиям вариатора обеспечивается оптимальный прижим фрикционных дисков друг к другу, отсутствие кромочных контактов при перекосах и снижается износ зон контакта фрикционных дисков друг с другом и кольцевыми упорами. Это обеспечивает высокий КПД и долговечность вариатора.The technical result of the invention is that due to the differences of the variator noted above, the friction discs are pressed against each other optimally, there are no edge contacts during skews and wear of the friction discs contact zones with each other and ring stops is reduced. This provides high efficiency and durability of the variator.

Сущность изобретения поясняется на чертежах.The invention is illustrated in the drawings.

На фиг.1 изображена общая конструктивная схема вариатора с одним планетарным рядом (продольный разрез).Figure 1 shows the General structural diagram of the variator with one planetary gear set (longitudinal section).

На фиг.2 - вид А-А фиг.1.Figure 2 is a view aa of figure 1.

На фиг.3 изображена общая конструктивная схема вариатора с двумя планетарными рядами (продольный разрез).Figure 3 shows the General structural diagram of the variator with two planetary gears (longitudinal section).

На фиг.4, фиг.5 - выполнение прижима упора к внешним центральным фрикционным дискам.In Fig.4, Fig.5 - the implementation of the clamp stop to the external Central friction discs.

На фиг.6, фиг.7 - выполнение зон контактов центральных внешних фрикционных дисков с промежуточными дисками при различных передаточных отношениях вариатора.In Fig.6, Fig.7 - the implementation of the contact zones of the Central external friction discs with intermediate disks at different gear ratios of the variator.

Дисковый планетарный вариатор содержит ведущий (быстроходный) центральный вал 1 (фиг.1), который в данном случае является валом электромотора, объединенного с вариатором в один блок - мотор-вариатор. На валу 1 посажена с возможностью ограниченного осевого перемещения и передачи крутящего момента (на шпонке) втулка 2, на которой с помощью упоров 3 и гайки 4, а также фасонной шпонки 5 посажены центральные внутренние фрикционные диски 6, прижатые к промежуточным фрикционным дискам 7 с помощью упругих элементов осевого действия, выполненных в виде тарельчатых пружин 8, упирающихся в борта упоров 3, при этом диски 6 посажены на втулке 2 с возможностью их осевого перемещения в пределах, допустимых осевой упругостью пружин 8. Внешние центральные фрикционные диски 9, играющие одновременно роль силовых элементов осевого действия - дисковых пружин, контактирующие с промежуточными фрикционными дисками 7, посажены в корпусе 10 с помощью втулок 11 и 12 с упорами 13 на них, а между дисками 9 может находиться замкнутое или незамкнутое кольцо 14, определяющее осевое расстояние между основаниями дисков 9 (однако наличие кольца 14 возможно, но не обязательно). Крайняя (на фиг.1) часть втулки 12 контактирует с торцевой крышкой 15 корпуса 10, и, таким образом, основания дисков 9 зажаты между крышкой 15, упором 13 втулки 11, упором 13 втулки 12 и корпусом 10. Крышка 15 крепится к корпусу 10, например, с помощью болтов 16, расположенных по торцам крышки 15 и корпуса 10 по окружности. Втулки 11 и 12 контактируют с дисками 9 своими упорами 13, при этом кольцевых зон контакта 17 упора 13 с диском 9 (см. фиг.4) может быть как одна, так и несколько, отстающих друг от друга как в радиальном, так и в осевом положении. Зоны контактов могут быть также объединены в одну криволинейную тороидальную зону 18 (фиг.5). При изменении передаточного отношения вариатора происходит радиальное перемещение дисков 7, которое вызывает упругое угловое перемещение в продольных радиальных плоскостях (прогиб) дисков 9 (показано штриховой линией). Это угловое перемещение дисков 9 приводит к их контакту с упорами 13 на все более удаленных от центра зонах - отдельных колец 17 или тороидальной выпуклой поверхности 18, что приводит к прогрессивному повышению осевой жесткости дисков 9 как силовых элементов осевого действия с повышением передаточного отношения вариатора, что и требуется для оптимизации прижима дисков 7 и 9. При этом параметры тарельчатых пружин 8 подбирают на основе их расчетов, изложенных, например, в справочнике: Биргер И.А. и др. Расчет на прочность деталей машин. М.: Машиностроение, 1993, с.175, а параметры внешних фрикционных дисков 9, представляющих собой круглые пластинки, подбирают на основе расчетов, приведенных на с.424-441 указанного выше справочника. Причем выбор параметров тарельчатых пружин 8 и круглых пластинок (внешних фрикционных дисков 9) осуществляют исходя из того, чтобы сила прижима внешних фрикционных дисков 9 к промежуточным дискам 7 прогрессивно возрастала с ростом передаточного отношения вариатора по сравнению с силой прижима к ним внутренних фрикционных дисков.The disk planetary variator contains a leading (high-speed) central shaft 1 (Fig. 1), which in this case is the shaft of an electric motor, combined with the variator in one unit - a motor-variator. A sleeve 2 is mounted on the shaft 1 with the possibility of limited axial movement and transmission of torque (on the key), on which, using the stops 3 and the nut 4, as well as the shaped key 5, the central internal friction discs 6 are pressed against the intermediate friction discs 7 with elastic elements of axial action, made in the form of Belleville springs 8, abutting against the sides of the stops 3, while the disks 6 are mounted on the sleeve 2 with the possibility of their axial movement within the permissible axial elasticity of the springs 8. External central fries sectional disks 9, which simultaneously play the role of axial-acting force elements — disk springs in contact with intermediate friction disks 7 — are seated in the housing 10 using bushings 11 and 12 with stops 13 on them, and between the disks 9 there can be a closed or non-closed ring 14, determining the axial distance between the bases of the disks 9 (however, the presence of the ring 14 is possible, but not necessary). The extreme (in figure 1) part of the sleeve 12 is in contact with the end cover 15 of the housing 10, and, thus, the base of the disks 9 are sandwiched between the cover 15, the stop 13 of the sleeve 11, the stop 13 of the sleeve 12 and the housing 10. The cover 15 is attached to the housing 10 , for example, using bolts 16 located at the ends of the cover 15 and the housing 10 around the circumference. The bushings 11 and 12 are in contact with the disks 9 with their stops 13, while the annular zones of contact 17 of the stop 13 with the disk 9 (see Fig. 4) can be either one or several, lagging from each other both in the radial and axial position. Contact zones can also be combined into one curved toroidal zone 18 (Fig. 5). When changing the gear ratio of the variator, a radial movement of the disks 7 occurs, which causes elastic angular displacement in the longitudinal radial planes (deflection) of the disks 9 (shown by a dashed line). This angular movement of the disks 9 leads to their contact with the stops 13 on the more and more distant zones — individual rings 17 or a toroidal convex surface 18, which leads to a progressive increase in the axial stiffness of the disks 9 as axial force elements with an increase in the gear ratio of the variator, which and is required to optimize the pressure of the disks 7 and 9. Moreover, the parameters of the Belleville springs 8 are selected based on their calculations, set forth, for example, in the reference book: I. Birger. and others. Strength calculation of machine parts. M .: Mashinostroenie, 1993, p.175, and the parameters of the external friction discs 9, which are round plates, are selected on the basis of the calculations given on p.424-441 of the above reference. Moreover, the selection of the parameters of the Belleville springs 8 and round plates (external friction disks 9) is carried out on the basis that the compressive force of the external friction disks 9 to the intermediate disks 7 progressively increases with an increase in the gear ratio of the variator as compared to the compressive force of the internal friction disks to them.

Внутренние фрикционные диски 6 контактируют с промежуточными дисками 7 по дорожкам качения на дисках 6, могущим иметь как коническую, так и выпуклую тороидальную поверхность. Внешние же фрикционные диски 9, выполненные в виде силовых элементов осевого действия - дисковых пружин, имеют дорожки качения 19 обязательно выпуклой тороидальной формы (фиг.6, фиг.7), так как при радиальном перемещении промежуточных фрикционных дисков 7 диски 9 получают угловое перемещение в продольных радиальных плоскостях (фиг.6, фиг.7), и зоны контакта дорожек качения 19 с дисками 7 (обведены на фиг.6 и 7 кружочками) при различных угловых перемещениях дисков 9 и радиальных перемещениях дисков 7 занимают различное положение на дорожках качения 19, что благоприятно сказывается на износе последних.The internal friction discs 6 are in contact with the intermediate discs 7 along the raceways on the discs 6, which may have both a conical and a convex toroidal surface. The external friction discs 9, made in the form of axial-acting force elements — disc springs, have raceways 19 of a necessarily convex toroidal shape (FIG. 6, FIG. 7), since when the intermediate friction discs 7 are radially moved, the discs 9 receive angular displacement in longitudinal radial planes (Fig.6, Fig.7), and the contact zone of the raceways 19 with the disks 7 (circled in Fig.6 and 7) with different angular displacements of the disks 9 and the radial displacements of the disks 7 occupy different positions on the raceways 19 , which favorably affects the wear of the latter.

Диски 7 сидят на осях 20 с возможностью их некоторого осевого перемещения, а оси 12 - в подшипниках 21, закрепленных на поворотных рычагах 22, в свою очередь, жестко закрепленных (например, с помощью штифтов 23) на оси 24 или выполненных с ней заодно (см. фиг.1 и 2). Ось 24 посажена с возможностью поворота на водиле 25, и, таким образом, механизм вариатора образует собой фрикционную однорядную передачу, где внешние центральные фрикционные диски 9 выполняют роль эпицикла, внутренние 6 - солнечного колеса, промежуточные диски 7 на осях 20 в подшипниках 21 поворотных рычагов 22 - сателлитов, а водило 25 - водила планетарной передачи, связанного с выходным тихоходным валом 31.The disks 7 sit on the axles 20 with the possibility of some axial movement, and the axles 12 - in bearings 21 mounted on the pivoting levers 22, which, in turn, are rigidly fixed (for example, using pins 23) on the axis 24 or made integral with it ( see figures 1 and 2). Axis 24 is mounted rotatably on carrier 25, and thus the variator mechanism forms a single-friction friction gear, where the outer central friction disks 9 act as an epicycle, the inner 6 act as a sun wheel, the intermediate disks 7 on the axles 20 in the bearings 21 of the pivoting levers 22 - satellites, and carrier 25 - carrier planetary gear associated with the output low-speed shaft 31.

Поворотные рычаги 22 выполняются с противовесами 26 повышенной или пониженной массы для увеличения или уменьшения неуравновешенности поворотных рычагов 22 (фиг.2).The pivoting levers 22 are performed with counterweights 26 of increased or reduced weight to increase or decrease the imbalance of the pivoting levers 22 (figure 2).

На поворотных рычагах 22, например на их противовесах 26, шарнирно закреплены оси 27, связанные с механизмом изменения их радиального положения, например со штоками 28 цилиндров 22, в которые под давлением подается текучая среда (масло, воздух и т.д.) через кольцевые уплотнения-коллекторы 30, систему каналов в валу 31 и водиле 25 и трубопровод 32. Возврат штоков 28 в исходное положение при уменьшении давления осуществляется, например, пружиной 33. Число цилиндров 29 равно числу противовесов 26, а значит, и числу поворотных рычагов 22.On the pivoting levers 22, for example, on their counterweights 26, axles 27 are pivotally fixed, connected with a mechanism for changing their radial position, for example, with rods 28 of cylinders 22, into which fluid (oil, air, etc.) is supplied through pressure ring seals-collectors 30, the channel system in the shaft 31 and the carrier 25 and the pipe 32. The rods 28 are returned to their original position when the pressure decreases, for example, by the spring 33. The number of cylinders 29 is equal to the number of counterweights 26, and hence the number of pivoting levers 22.

На фиг.3 представлена конструктивная схема вариатора с двумя планетарными рядами фрикционной планетарной передачи, и по такому же принципу могут быть построены вариаторы с любым рациональным числом планетарных рядов, например до 4…5. Отличие схемы с двумя и более планетарными рядами от схемы с одним рядом заключается всего лишь в наличии промежуточных упоров 34 между прилегающими друг к другу внешними центральными фрикционными дисками 9 первого и второго или последующих планетарных рядов, обе зоны контактов которых выполнены аналогично рабочим поверхностям упоров 13, объединены в одном упоре 34 и выполнены на его двух торцевых поверхностях. Кроме того, упругие элементы - дисковые пружины 8 первого и последующих планетарных рядов здесь разделены дистанционными кольцами 35.Figure 3 presents a structural diagram of a variator with two planetary gear sets of a friction planetary gear, and CVTs with any rational number of planetary gear sets, for example, up to 4 ... 5, can be built on the same principle. The difference between a scheme with two or more planetary gears from a scheme with one gear consists only in the presence of intermediate stops 34 between adjacent external central friction discs 9 of the first and second or subsequent planetary gears, both contact zones of which are made similar to the working surfaces of the stops 13, combined in one emphasis 34 and made on its two end surfaces. In addition, the elastic elements - disc springs 8 of the first and subsequent planetary rows are here separated by distance rings 35.

В корпусе 10 вариатора находится смазка, предпочтительнее специальная вариаторная, повышающая коэффициент трения между фрикционными дисками. Устройства для заливки, контроля и слива масла на чертеже не показаны.In the case 10 of the variator is a lubricant, preferably a special variator, increasing the coefficient of friction between the friction discs. Devices for filling, monitoring and draining oil are not shown in the drawing.

Для легкого попадания смазки в щель между внешними дисками 9 кольцо 14 и втулки 11 и 12 могут выполняться с радиальными отверстиями, а в корпусе 10 на его внутренней цилиндрической поверхности выполняются продольные канавки 36, проходящие под втулкой 12, кольцом 14 и дисками 9.To easily grease the gap between the external disks 9, the ring 14 and the sleeves 11 and 12 can be made with radial holes, and longitudinal grooves 36 are made in the housing 10 on its inner cylindrical surface, passing under the sleeve 12, the ring 14, and the disks 9.

Работа устройства начинается с минимального передаточного отношения, которое обычно составляет примерно 1,3, то есть частота вращения вала 31 в это число раз меньше частоты вращения вала 1, в данном случае вала электродвигателя, объединенного с вариатором в один блок - мотор-вариатор. При этом крутящий момент от вала 1 через шпонку или иное соединение для передачи крутящего момента передается на втулку 2, сидящую на валу 1 с возможностью ограниченного осевого перемещения, а с втулки 2 - на упоры 3 и внутренние центральные фрикционные диски 6, соединенные шпонкой 5 с втулкой 2 с возможностью осевого перемещения на ней при работе устройства в пределах упругости пружин 8. Диски 6 прижаты с промежуточными фрикционными дисками 7 с двух сторон тарельчатыми пружинами 8, упирающимися своими основаниями в борта на упорах 3, поджатых друг к другу гайкой 4 на втулке 2, и при вращении передают крутящий момент на диски 7, посаженные на оси 20, закрепленные с возможностью осевого перемещения в подшипниках 21, сидящих на поворотных рычагах 22, в свою очередь, закрепленных на оси 24, посаженной с возможностью поворота на водиле 25. При вдвигании и выдвигании дисков 7, зажатых между дисками 6, что необходимо для изменения передаточного отношения вариатора и что достигается подачей текучей среды под давлением в цилиндры 29 и снятием давления, штоки 28 перемещают оси 27 и поворотные рычаги 22, а последние вдвигают и выдвигают диски 7 в осевом направлении. При снятии давления пружины 35 возвращают штоки 28 в исходное положение. Текучая среда подается в цилиндры 29 через трубопровод 32, коллекторы 30 и систему каналов в валу 31. При этом диски 6 перемещаются в осевом направлении по втулке 2 с передачей крутящего момента. Диски 7 находятся также во фрикционном контакте с дисками 9, одновременно играющими роль внешних фрикционных дисков и силовых элементов осевого действия - дисковых пружин. Диски 9 зажаты между упорами 13 втулок 11 и 12 и, при его наличии, через кольцо 14 передают крутящий момент (реактивный) на корпус 10 за счет трения. Благодаря тому, что осевой размер кольца 14 меньше осевого расстояния между основаниями дисков 9, свободно касающихся дисков 7 на их периферии, где их толщина минимальна, а тем более при отсутствии кольца 14, диски 9 всегда прижаты к дискам 7 через упругую деформацию первых и, таким образом, передают усилие, образующее посредством трения крутящий момент. Прижим дисков 9 к дискам 7 увеличивается по мере вдвигания дисков 7 конической формы между дисками 9 с увеличением упругой деформации последних как дисковых пружин. При этом дорожка качения 19 тороидальной формы на дисках 9 по мере деформации вступает в контакт с дисками 7 (фиг.6, 7, зоны контактов обведены кружочками) все в новых местах, делая износ дорожек качения более равномерным. Диски 9 закреплены на корпусе 10 в определенном осевом положении на водиле 25, зафиксированном жестко в осевом направлении в корпусе 10, в положении, когда прижим дисков 9 к дискам 7 практически одинаков с обеих сторон, и диски 7 не подвержены изгибу. В свою очередь, диски 7 устанавливают прижатые к ним диски 6 в такое же положение, перемещая в осевом направлении диски 6 вместе с пружинами 8, упорами 3 и втулкой 2 по валу 1 и в водиле 25. Так как прижим дисков 9 к дискам 7 для оптимизации нажима должен прогрессивно увеличиваться при увеличении передаточного отношения, осевая жесткость дисков 9 также должна увеличиваться, что достигается выполнением упоров 13 ступенчатой (фиг.4) или тороидальной (фиг.5) формы. Упоры 13 при вдвигании дисков 7 между дисками раздвигаются в зоне дорожек качения, изгибаются и касаются упоров 13 все в новых зонах, приближающихся к периферии дисков 9, что прогрессивно увеличивает их жесткость и силу прижима к дискам 7. Прижим же дисков 7 к дискам 6, обеспечиваемый тарельчатыми пружинами 8, остается примерно постоянным при осевом перемещении дисков 6, что также требуется по условиям работы вариатора. Этот прижим намного меньше максимального прижима дисков 9 к дискам 7 и существенно менее опасен с точки зрения износа дорожек качения. Эффективным с точки зрения КПД и износа является такой прижим, когда при минимальном передаточном отношении вариатора сила прижима внешних фрикционных дисков 9 к промежуточным 7 прогрессивно возрастает с ростом передаточного отношения вариатора по сравнению с силой прижима к ним внутренних фрикционных дисков, а при максимальном передаточном отношении сила прижима дисков 9 к дискам 7 примерно вдвое больше, чем дисков 6 к дискам 7. К тому же смазка вариатора, особенно специальным вариаторным маслом (например, Сантотрак-50 производства США или ВТМ-1 отечественного производства), полностью разделяет поверхности трения, намного уменьшая износ дорожек качения.The operation of the device begins with a minimum gear ratio, which is usually about 1.3, that is, the rotational speed of the shaft 31 is this number of times less than the rotational speed of the shaft 1, in this case the motor shaft, combined with the variator in one unit - the variator motor. In this case, the torque from the shaft 1 through a key or other connection for transmitting torque is transmitted to the sleeve 2, sitting on the shaft 1 with the possibility of limited axial movement, and from the sleeve 2 to the stops 3 and the inner central friction discs 6, connected by a key 5 s sleeve 2 with the possibility of axial movement on it during operation of the device within the elasticity of the springs 8. The disks 6 are pressed with intermediate friction discs 7 on both sides of the disk springs 8, resting their bases in the sides on the stops 3, preloaded by g to a friend by nut 4 on sleeve 2, and during rotation, torque is transmitted to discs 7 mounted on axis 20, mounted axially movable in bearings 21 seated on pivoting arms 22, in turn, mounted on axis 24, fitted with the possibility of rotation on the carrier 25. When pushing in and out the disks 7, sandwiched between the disks 6, which is necessary to change the gear ratio of the variator and which is achieved by supplying fluid under pressure to the cylinders 29 and relieving the pressure, the rods 28 move the axes 27 and the rotary levers 22, a p the latter push and push the discs 7 in the axial direction. When depressurizing the springs 35, the rods 28 return to their original position. The fluid is supplied to the cylinders 29 through the pipe 32, the manifolds 30 and the channel system in the shaft 31. In this case, the disks 6 move axially along the sleeve 2 with the transmission of torque. The disks 7 are also in frictional contact with the disks 9, which at the same time play the role of external friction disks and axial force elements - disk springs. The disks 9 are sandwiched between the stops 13 of the bushings 11 and 12 and, if present, through the ring 14 transmit torque (reactive) to the housing 10 due to friction. Due to the fact that the axial size of the ring 14 is less than the axial distance between the bases of the disks 9, freely touching the disks 7 at their periphery, where their thickness is minimal, and even more so in the absence of the ring 14, the disks 9 are always pressed against the disks 7 through the elastic deformation of the first and, in this way, a force generating friction torque is transmitted. The pressure of the disks 9 to the disks 7 increases as the disks 7 are conical in shape between the disks 9 with an increase in the elastic deformation of the latter as disk springs. At the same time, the raceway 19 of the toroidal shape on the disks 9 comes into contact with the disks 7 as they deform (Figs. 6, 7, the contact zones are circled) all in new places, making the wear of the raceways more uniform. The disks 9 are mounted on the casing 10 in a certain axial position on the carrier 25, fixed rigidly in the axial direction in the casing 10, in a position where the pressure of the disks 9 to the disks 7 is almost the same on both sides, and the disks 7 are not subject to bending. In turn, the disks 7 install the disks 6 pressed to them in the same position, moving the disks 6 along with the springs 8, the stops 3 and the sleeve 2 along the shaft 1 and in the carrier 25 in the axial direction. Since the disks 9 are pressed to the disks 7 for pressure optimization should increase progressively with increasing gear ratio, the axial stiffness of the disks 9 should also increase, which is achieved by the implementation of the stops 13 step (figure 4) or toroidal (figure 5) shape. The stops 13 when pushing the disks 7 between the disks are moved apart in the raceway zone, bend and touch the stops 13 all in new zones, approaching the periphery of the disks 9, which progressively increases their rigidity and pressure force to the disks 7. The same pressure of the disks 7 to the disks 6, provided by Belleville springs 8, remains approximately constant during axial movement of the disks 6, which is also required by the conditions of operation of the variator. This clamp is much less than the maximum clamp of the disks 9 to the disks 7 and significantly less dangerous from the point of view of wear of the raceways. Effective from the point of view of efficiency and wear is such a clamp when, with a minimum gear ratio of the variator, the clamping force of the external friction discs 9 to the intermediate 7 progressively increases with an increase in the gear ratio of the variator in comparison with the clamping force of the internal friction discs to them, and at the maximum gear ratio the pressure of the disks 9 to the disks 7 is approximately twice that of the disks 6 to the disks 7. In addition, the variator is lubricated, especially with a special variator oil (for example, Santotrak-50 manufactured in the USA or VTM-1 of domestic production), completely separates the friction surfaces, greatly reducing wear on raceways.

Работа вариатора с двумя и более планетарными рядами (см. фиг.3) происходит совершенно аналогично работе вариатора с одним планетарным рядом. Осуществление необходимых прижимов фрикционных дисков в случае двух или более планетарных рядов происходит благодаря промежуточным упорам 34 и дистанционным кольцам 35, которые обеспечивают условия прижима фрикционных дисков, аналогичные схеме с одним планетарным рядом.The operation of the variator with two or more planetary gears (see figure 3) occurs in exactly the same way as the variator with one planetary gear set. The implementation of the necessary clamps of the friction disks in the case of two or more planetary gears occurs due to the intermediate stops 34 and the distance rings 35, which provide the conditions for pressing the friction discs, similar to the scheme with one planetary gear set.

Смазка зон контакта дисков 8 и 9 с промежуточными дисками 7 осуществляется путем проникновения масла через отверстия во втулках 11 и 12 при его наличии, а также канавки 36 в кольцевую щель между дисками 9 и разбрызгивания его промежуточными дисками 7 при вращении водила 25.The contact zones of the disks 8 and 9 with the intermediate disks 7 are lubricated by oil penetrating through the holes in the bushes 11 and 12, if any, as well as the grooves 36 into the annular gap between the disks 9 and by spraying it with the intermediate disks 7 during carrier rotation 25.

Claims

1. Disk planetary variator, comprising a housing in which the planetary gear set is installed, including external and internal central friction disks, covering intermediate friction disks from both ends mounted on axles with the possibility of their radial movement on the carrier and pressed to intermediate disks by pressure devices, including elastic elements of axial action in contact with the annular stops, and elastic elements of axial action of at least one group of central friction discs along with these disks in the form of elastic disks with raceways on their surface in contact with intermediate friction disks, characterized in that the raceways on the central external friction disks are located on their inner end part and are made convex toroidal, and the contact zones of the elastic elements are axial with ring stops are located on their peripheral annular part, and the ring stops are made with the possibility of their movement in the axial direction in the housing, and the parameters of the central external friction disks and axial elastic elements are selected so that the compressive force of the external central friction disks against the intermediate friction disks progressively increases with an increase in the gear ratio of the variator in comparison with the force of pressing the internal central friction disks against the intermediate friction disks.

2. The variator according to claim 1, characterized in that it has several planetary gear sets, and intermediate ring stops are installed between the rows in the area of the external central friction disks, and distance rings are installed in the area of the internal central friction disks and their axial elastic elements.

3. The variator according to claim 1, characterized in that at least one end cover is installed on the housing, and a sleeve with an annular stop on it, which regulates the pressure and axial position of the base, is axially moved in the housing between it and the nearest external central friction disk of this disk, as well as the pressure and axial position of the base of the adjacent external friction disk.

4. The variator according to claim 2, characterized in that at least one end cover is installed on the housing, and between it and the external friction disk closest to this cover is placed axially movable in the housing with an annular stop on it that controls pressure and axial the position of the base of this disk, as well as the pressure and axial position of the bases of other external disks connected to the said external disk through intermediate external friction disks and intermediate ring stops.

5. The variator according to claim 3 or 4, characterized in that the annular stops contacting with the external central friction disks are made with several annular contact zones with these disks, wherein the contact zone located at the maximum distance from the variator axis is in contact with the disk at the minimum gear ratio of the variator, and other contact zones interact with the disk with an increase in the gear ratio of the variator.

6. The variator according to claim 5, characterized in that the contact zones of the ring stops with external friction disks pass one into another smoothly, forming a convex toroidal surface on the ends of the ring stops in contact with the disks.

7. The variator according to claim 1, characterized in that at least one longitudinal groove is made on the inner cylindrical surface of the housing connecting the annular gap between the outer central friction discs through the holes in the bushings with adjacent side cavities of the housing.

8. The variator according to claim 1, characterized in that the intermediate friction discs are mounted on pivoting levers with the possibility of their axial movement.