RU2410589C1

RU2410589C1 - Pulse variator

Info

Publication number: RU2410589C1
Application number: RU2009142678/11A
Authority: RU
Inventors: Андрей Васильевич Попов (RU); Андрей Васильевич Попов; Виктор Иванович Пындак (RU); Виктор Иванович Пындак
Priority date: 2009-11-18
Filing date: 2009-11-18
Publication date: 2011-01-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention refers to machine building, particularly, to pulse variators. The pulse variator consists of a case, of a driving shaft, of a driven shaft, of a swash plate equipped with an internal bushing and a bearing installed in an intermediate ring. With its axes the intermediate ring is connected with an external ring equipped with journals. Relative to journals the said axes are arranged at an angle equal to a double value of angle of a dividing cone of transfer members in form of conic gears mounted on the said journals by means of a free-wheel clutch mechanism. The conic gears engage the conic wheel rigidly coupled with the driven shaft. Also, the mechanism of change of swash plate angle is equipped with two tooth sectors engaging two cylinder gears. Rack bars facilitate kinematic link between the cylinder gears and the internal sleeve of the bearing of the mechanism changing angle of incline of the swash plate.

EFFECT: expanded range of control of gear ratio, improved weight-dimension characteristics of variator, reduced non-uniformity of output shaft rotation.

4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в транспортных средствах и в приводах технологических машин.The invention relates to mechanical engineering and can be used in vehicles and in drives of technological machines.

Известен автоматический импульсный вариатор, содержащий корпус, соосные ведущий и ведомый валы, преобразующий механизм в виде наклонной шайбы с регулируемым углом наклона, механизм автоматического регулирования угла наклона шайбы, передаточные звенья с механизмами свободного хода (SU №1019152 A, МПК³ F16H 29/04, опубл. 23.05.1983, Бюл. №19).Known automatic pulse variator, comprising a housing, coaxial drive and driven shafts, a converting mechanism in the form of an inclined washer with an adjustable angle of inclination, a mechanism for automatically controlling the angle of inclination of the washer, transmission links with freewheeling mechanisms (SU No. 1019152 A, IPC ³ F16H 29/04 , publ. 05.23.1983, Bull. No. 19).

Технический недостаток данного вариатора: недостаточно широкие эксплуатационно-технологические показатели вследствие повышенных габаритов, узкий диапазон регулирования.The technical disadvantage of this variator: insufficiently wide operational and technological indicators due to increased dimensions, a narrow range of regulation.

Известен также импульсный вариатор, содержащий корпус, ведущий вал, качающуюся шайбу, снабженную внутренней втулкой с осью и подшипником, механизм изменения угла наклона шайбы, передаточные звенья в виде конических шестерен с механизмами свободного хода и ведомый вал с коническим зубчатым колесом (RU №2258853, МПК⁷ F16H 29/04, опубл. 20.08.2005, Бюл. №23).A pulse variator is also known, comprising a housing, a drive shaft, a swinging washer, equipped with an inner sleeve with an axis and a bearing, a mechanism for changing the angle of inclination of the washer, transmission links in the form of bevel gears with free-wheeling mechanisms, and a driven shaft with a bevel gear (RU No. 2258853, IPC ⁷ F16H 29/04, published on 08/20/2005, Bull. No. 23).

Технический недостаток известного импульсного вариатора: ограниченный диапазон регулирования передаточного отношения, повышенные динамические нагрузки на механизмы свободного хода, большая неравномерность вращения выходного вала.The technical disadvantage of the known pulse variator: a limited range of regulation of the gear ratio, increased dynamic loads on the freewheel, a large uneven rotation of the output shaft.

Техническая задача - повышение эксплуатационно-технологических показателей за счет увеличения диапазона регулирования передаточного отношения, сокращение габаритов вариатора, снижение динамических нагрузок на механизмы свободного хода и уменьшение неравномерности вращения ведомого вала.The technical task is to increase operational and technological indicators by increasing the range of regulation of the gear ratio, reducing the size of the variator, reducing dynamic loads on the free-wheeling mechanisms and reducing the uneven rotation of the driven shaft.

Согласно изобретению в импульсном вариаторе, содержащем корпус, ведущий вал, качающуюся шайбу, снабженную внутренней втулкой с осью и подшипником, посаженным в промежуточное кольцо, соединенное осями с наружным кольцом, имеющим цапфы, механизм изменения угла наклона шайбы, передаточные звенья в виде конических шестерен с механизмами свободного хода и ведомый вал с коническим зубчатым колесом, при этом оси соединения наружного кольца с промежуточным кольцом расположены по отношению к осям цапф под углом, равным двойному значению угла делительного конуса конических шестерен, а механизм изменения угла наклона шайбы снабжен двумя параллельно расположенными с каждой стороны ведущего вала зубчатыми секторами, жестко соединенными с внутренней втулкой качающейся шайбы и находящимися в зацеплении с двумя цилиндрическими шестернями, размещенными на одной оси, параллельной оси качания внутренней втулки, а кинематическая связь цилиндрических шестерен с внутренней обоймой подшипника механизма изменения угла наклона шайбы выполнена в виде зубчатых реек.According to the invention, in a pulse variator comprising a housing, a drive shaft, a swinging washer, equipped with an inner sleeve with an axis and a bearing, mounted in an intermediate ring connected by axles to an outer ring having pins, a mechanism for changing the angle of inclination of the washer, transmission links in the form of bevel gears with freewheeling mechanisms and a driven shaft with a bevel gear, while the axes of the outer ring to the intermediate ring are located in relation to the axles of the trunnions at an angle equal to the double value of the angle de of the cone of the bevel gears, and the mechanism for changing the angle of inclination of the washer is equipped with two gear sectors parallel to each other of the drive shaft, rigidly connected to the inner sleeve of the swash plate and meshed with two cylindrical gears placed on one axis parallel to the axis of swing of the inner sleeve, and the kinematic connection of the cylindrical gears with the inner race of the bearing of the mechanism for changing the angle of inclination of the washer is made in the form of gear racks.

Решение технической задачи обусловлено расширением диапазона регулирования передаточного отношения за счет увеличения угла отклонения качающейся шайбы, который в конструкции реализуется через поворот зубчатых секторов, получающих перемещение через цилиндрические шестерни от зубчатых реек, соединенных с внутренней обоймой подшипника механизма изменения угла наклона шайбы, в которой мгновенная ось поворота промежуточного кольца совпадает с образующей делительного конуса конических шестерен. Последнее обеспечивает компактность вариатора, благоприятные условия заклинивания механизмов свободного хода, что приводит к уменьшению динамических нагрузок и снижает неравномерность вращения выходного вала.The solution to the technical problem is due to the expansion of the range of regulation of the gear ratio by increasing the angle of deviation of the swinging washer, which is realized in the design through the rotation of the gear sectors, which are moved through cylindrical gears from the gear racks connected to the inner race of the bearing of the mechanism of changing the angle of the washer, in which the instantaneous axis the rotation of the intermediate ring coincides with the generatrix of the dividing cone of the bevel gears. The latter ensures the compactness of the variator, favorable conditions for jamming of the freewheel mechanisms, which leads to a decrease in dynamic loads and reduces the uneven rotation of the output shaft.

На чертежах, на фиг.1 изображен импульсный вариатор, вид сбоку, в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.3.In the drawings, in Fig.1 shows a pulse variator, side view, in section; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a view of B in figure 1; figure 4 - section bb in figure 3.

Импульсный вариатор содержит корпус 1, в котором на подшипниках смонтирован ведущий вал 2 с установленной на нем посредством оси 3 качающейся шайбой 4. В ее состав входят: внутренняя втулка 5, на которой посажен подшипник 6, промежуточное кольцо 7 и связанное с ним осями 8 наружное кольцо 9, которое снабжено цапфами. На цапфах установлены, посредством механизмов свободного хода 10, передаточные звенья в виде конических шестерен 11 и 12, находящиеся в зацеплении с коническим зубчатым колесом 13, жестко соединенным с ведомым валом 14, который установлен соосно ведущему валу 2. Оси 8 расположены под углом α к цапфам, равным двойному значению угла δ делительного конуса конических шестерен 11 и 12.The pulse variator comprises a housing 1, in which a drive shaft 2 is mounted on the bearings with a swash plate 4 mounted on it by means of the axis 3. It includes: an inner sleeve 5, on which the bearing 6 is seated, an intermediate ring 7 and an outer axle connected to it 8 ring 9, which is equipped with pins. On the pins, by means of free-wheeling mechanisms 10, transmission links in the form of bevel gears 11 and 12 are installed, which are meshed with a bevel gear 13, rigidly connected to the driven shaft 14, which is mounted coaxially with the drive shaft 2. Axes 8 are located at an angle α to trunnions equal to the double value of the angle δ of the pitch cone of bevel gears 11 and 12.

На ведущем валу 2 с возможностью осевого перемещения посажен механизм 15 изменения угла наклона шайбы 4, который через внутреннюю обойму подшипника и зубчатые рейки 16 кинематически взаимодействует с цилиндрическими шестернями 17, расположенными на одной оси 18 по разные стороны ведущего вала 2. Ось 18 параллельна оси 3 внутренней втулки 5 качающейся шайбы 4 и расположена перпендикулярно оси ведущего вала 2. Каждая цилиндрическая шестерня 17 входит в зацепление с зубчатым сектором 19, жестко соединенным с внутренней втулкой 5 качающейся шайбы 4.A mechanism 15 for adjusting the angle of inclination of the washer 4 is mounted on the drive shaft 2 with the possibility of axial movement. Through the inner race of the bearing and gear racks 16, it kinematically interacts with cylindrical gears 17 located on the same axis 18 on different sides of the drive shaft 2. Axis 18 is parallel to axis 3 the inner sleeve 5 of the swash plate 4 and is located perpendicular to the axis of the drive shaft 2. Each cylindrical gear 17 is engaged with the gear sector 19, rigidly connected to the inner sleeve 5 of the swash plate 4.

Импульсный вариатор работает следующим образом.Pulse variator works as follows.

При вращении ведущего вала 2, отклоненная на угол θ на оси 3, внутренняя втулка 5 качающейся шайбы 4 совершает сложное колебательное движение, вращательная составляющая которого отсекается подшипником 6, а качательная составляющая передается через промежуточное кольцо 7, оси 8 и наружное кольцо 9 на цапфы. Далее механизмы свободного хода 10 выпрямляют движение и посредством передаточных звеньев в виде конических шестерен 11 и 12 с углом δ образующей делительного конуса передают однонаправленный вращающий момент через коническое зубчатое колесо 13 на ведомый вал 14.During rotation of the drive shaft 2, deflected by an angle θ on the axis 3, the inner sleeve 5 of the swinging washer 4 performs a complex oscillatory movement, the rotational component of which is cut off by the bearing 6, and the swinging component is transmitted through the intermediate ring 7, axis 8 and the outer ring 9 to the pins. Next, the freewheel mechanisms 10 rectify the movement and transmit gears in the form of bevel gears 11 and 12 with an angle δ of the generatrix of the dividing cone transmit unidirectional torque through the bevel gear 13 to the driven shaft 14.

Таким образом, за один оборот ведущего вала 2 на ведомый вал 14 передается два однонаправленных импульса движения, причем их величина зависит от угла θ наклона внутренней втулки 5 качающейся шайбы 4, а также от угла α расположения осей 8 по отношению к цапфам наружного кольца 9.Thus, in one revolution of the drive shaft 2, two unidirectional motion pulses are transmitted to the driven shaft 14, and their value depends on the angle θ of the inclination of the inner sleeve 5 of the swash plate 4, as well as on the angle α of the axis 8 with respect to the trunnions of the outer ring 9.

При α=2δ мгновенная ось поворота промежуточного кольца 7 совпадает с образующей делительного конуса конических шестерен 11 и 12, что снижает динамические нагрузки и обеспечивает благоприятные условия заклинивания механизмов свободного хода 10, это способствует снижению неравномерности вращения ведомого вала 14.When α = 2δ, the instantaneous axis of rotation of the intermediate ring 7 coincides with the generatrix of the dividing cone of the bevel gears 11 and 12, which reduces dynamic loads and provides favorable conditions for jamming of the free-wheeling mechanisms 10, this helps to reduce the uneven rotation of the driven shaft 14.

Варьирование значением угла θ наклона внутренней втулки 5 приводит к изменению наклона качающейся шайбы 4, а следовательно, и передаточного отношения вариатора. Перемещая вдоль оси ведущего вала 2 механизм 15 изменения угла наклона качающейся шайбы 4, зубчатые рейки 16 приводят во вращение цилиндрические шестерни 17, которые поворачивают зубчатые секторы 19 и связанную с ними внутреннюю втулку 5 качающейся шайбы 4 относительно оси 3, что обеспечивает выбор необходимого скоростного режима. Максимальный угол θ ограничивается диаметром ступени ведущего вала 2 под установку качающейся шайбы 4 и размерами внутренней втулки 5. Значение угла θ=0 исключает колебательное движение качающейся шайбы 4, что обеспечивает полную остановку ведомого вала 14 при вращающемся ведущем вале 2.Varying the value of the angle θ of the inclination of the inner sleeve 5 leads to a change in the slope of the swash plate 4, and hence the gear ratio of the variator. Moving along the axis of the drive shaft 2, the mechanism 15 of changing the angle of inclination of the swinging washer 4, the gear racks 16 drive the cylindrical gears 17, which rotate the gear sectors 19 and the associated inner sleeve 5 of the swinging washer 4 relative to axis 3, which ensures the selection of the required speed mode . The maximum angle θ is limited by the diameter of the step of the drive shaft 2 for the installation of the swash plate 4 and the dimensions of the inner sleeve 5. The value of the angle θ = 0 excludes the oscillatory movement of the swash plate 4, which ensures a complete stop of the driven shaft 14 when the drive shaft 2 is rotating.

Таким образом, в предлагаемом вариаторе простыми средствами достигается: увеличение диапазона регулирования передаточного отношения; сокращение габаритов вариатора; снижение динамических нагрузок на механизмы свободного хода 10 и уменьшение неравномерности вращения ведомого вала 14.Thus, in the proposed variator by simple means is achieved: increasing the range of regulation of the gear ratio; reduction of the size of the variator; reducing dynamic loads on the freewheel 10 and reducing the uneven rotation of the driven shaft 14.

Claims

A pulse variator comprising a housing, a drive shaft, a swinging washer, equipped with an inner sleeve with an axis and a bearing seated in an intermediate ring, connected by axles to an outer ring having pins, a mechanism for changing the angle of inclination of the washer, transmission links in the form of bevel gears with freewheels and a driven shaft with a bevel gear, characterized in that the axis of connection of the outer ring with the intermediate ring are located with respect to the axles of the pins at an angle equal to the double value of the angle of the pitch on the bevel gears, while the mechanism for changing the angle of inclination of the washer is equipped with two gear sectors parallel to each other of the drive shaft, rigidly connected to the inner sleeve of the swinging washer and meshed with two cylindrical gears placed on one axis parallel to the axis of swing of the inner sleeve, and the kinematic connection of the cylindrical gears with the inner race of the bearing of the mechanism for changing the angle of inclination of the washer is made in the form of gear racks.