RU2489622C1

RU2489622C1 - Automatic readjustable friction v-belt variable-speed device

Info

Publication number: RU2489622C1
Application number: RU2011154727/11A
Authority: RU
Inventors: Виктор Викторович Ерохин
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2013-08-10
Also published as: RU2011154727A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: automatic readjustable friction V-belt variable-speed device includes drive and driven shafts, expanding pulleys installed on them, and a wedge belt enclosing the pulleys. On flanges of drive and driven shafts there installed are cams moving along Archimedean spirals on a freely rotating disc, on which pulleys in the form of circular sectors are fixed. On shafts there installed are cones moving along splines of the shafts. At longitudinal movement of cones there performed are radial movements of balance beams along Archimedean spirals in the discs; as a result, the discs are rotated and move the cams in radial direction. On the side of the cone on the disc there is one Archimedean spiral along which a balance beam moves.

EFFECT: higher reliability of the device.

4 dwg

Description

Изобретение относится к автомобилестроению и машиностроению, в частности к механизмам передач с бесступенчатым изменением передаточного числа, применяемым в транспортных средствах и технологическом оборудовании.The invention relates to the automotive industry and mechanical engineering, in particular to transmission mechanisms with continuously variable gear ratios used in vehicles and technological equipment.

Известен автоматический клиноременный вариатор [1], который содержит ведущий и ведомый валы и установленные на них ведущий и ведомый шкивы, состоящие из неподвижных полушкивов и подвижных в осевом направлении полушкивов, выполненных в виде конических дисков со ступицами. Ведущий и ведомый шкивы охватывает клиновый ремень. На ведущем шкиве размещен центробежный регулятор с криволинейными направляющими центробежных грузов. На ведомом шкиве размещен регулятор по моменту, выполненный в виде закрепленных на ступице неподвижного полушкива штифтов и кулачкового паза, выполненного на ступице подвижного полушкива. При этом рабочие поверхности кулачкового паза представляют собой криволинейную поверхность с переменным углом наклона оси кулачкового паза относительно образующей ступицы подвижного полушкива.Known automatic V-belt variator [1], which contains the drive and driven shafts and the drive and driven pulleys mounted on them, consisting of fixed pulleys and axially movable pulleys made in the form of conical disks with hubs. Driving and driven pulleys cover the V-belt. A centrifugal regulator with curved centrifugal load guides is placed on the drive pulley. A torque regulator is placed on the driven pulley, made in the form of pins fixed to the hub of the fixed half-pulley and a cam groove made on the hub of the moving half-pulley. At the same time, the working surfaces of the cam groove are a curved surface with a variable angle of inclination of the axis of the cam groove relative to the generatrix of the hub of the movable hemisphere.

Недостатком этого устройства является то, что данное устройство не позволяет применять обычные клиновые ремни, без повышенных требований к жесткости ремня в поперечном направлении. Так как изменение частоты вращения ведомого вала происходит за счет поперечного сжатия клинового ремня и тем самым его передвижения по конической поверхности вариатора. Такое устройство обусловливает повышенный износ ременной передачи и рабочих поверхностей шкивов. Автоматизация работы устройства определяется настройкой автономных механизмов перемещения конических дисков, что усложняет механизм управления вариатором, и особенно его ремонт.The disadvantage of this device is that this device does not allow the use of conventional V-belts, without increased requirements for the stiffness of the belt in the transverse direction. Since the change in the speed of the driven shaft occurs due to the lateral compression of the V-belt and thereby its movement along the conical surface of the variator. Such a device causes increased wear of the belt drive and the working surfaces of the pulleys. Automation of the operation of the device is determined by the setting of autonomous mechanisms for moving conical disks, which complicates the control mechanism of the variator, and especially its repair.

Целью изобретения является повышение надежности эксплуатации клинового ремня (клиновых ремней), упрощение автоматического регулирования частоты вращения ведомого вала вариатора, повышение переналаживаемости вариатора от условий его эксплуатации.The aim of the invention is to improve the reliability of the V-belt (V-belts), simplifying the automatic control of the speed of the driven shaft of the variator, increasing the readjustability of the variator from its operating conditions.

Указанная цель достигается тем, автоматический переналаживаемый фрикционный клиноременный вариатор, содержащий ведущий и ведомый валы, установленные на них раздвижные шкивы, клиновой ремень, охватывающий шкивы отличается тем, что на фланцах ведущего и ведомого вала радиально установлены перемещающиеся по спиралям Архимеда на свободно вращающемся диске кулачки, на которых закреплены шкивы в виде круговых секторов, при этом на валах установлены перемещающиеся по шлицам валов конусы, при продольном перемещении которых совершаются радиальные перемещения коромысел по спиралям Архимеда в дисках, вследствие чего диски вращаются и перемещают в радиальном направлении кулачки, причем на диске со стороны кулачков выполнены спирали Архимеда с одинаковыми шагами и их количеству соответствует количество кулачков, а со стороны конуса на диске имеется одна спираль Архимеда по которой перемещается коромысло, синхронность взаимодействие между конусами достигается с помощью углового перемещения рычага, который вращается на опорной оси, равноудаленной от валов в поперечном направлении.This goal is achieved by the fact that the automatic adjustable friction V-belt variator, containing drive and driven shafts, sliding pulleys mounted on them, a V-belt covering pulleys is characterized in that on the flanges of the drive and driven shaft there are radially mounted cams on Archimedes spirals on a freely rotating disk, on which pulleys are fixed in the form of circular sectors, while cones moving along the splines of the shafts are installed on the shafts, during longitudinal movement of which are made for the rockers moving along the Archimedes spirals in the disks, as a result of which the disks rotate and move the cams in the radial direction, moreover, Archimedes spirals are made on the disk from the cams with the same steps and the number of cams corresponds to their number, and from the cone side there is one Archimedes spiral along the disk which the rocker moves, the synchronization of the interaction between the cones is achieved by angular movement of the lever, which rotates on a support axis equidistant from the shafts in the transverse direction lenii.

Количество шкивов в форме круговых секторов и их размеры, а также количество клиновых ремней зависит от условий эксплуатации вариатора, таких как передаточное отношение бесступенчатого регулирования, скорости движения и натяжения клинового ремня. Бесступенчатое регулирование частоты вращения ведомого вала осуществляется перемещением в радиальном направлении шкивов ведущего и ведомого валов. При этом клиновые ремни не воспринимают поперечные нагрузки, а значит, их надежность увеличивается. Автоматическое регулирование частоты вращения ведомого вала обусловливается синхронным разнонаправленным перемещением конусов, посредством углового перемещения рычага под воздействием толкателя, которому может быть передано поступательное перемещение от различных устройств, таких как электродвигатели, гидравлические и пневматические поршни и др. Переналаживаемость вариатора достигается заменой одних шкивов в форме круговых секторов на другие с различными размерами, под различное количество клиновых ремней с разными размерами в поперечном сечении.The number of pulleys in the form of circular sectors and their sizes, as well as the number of V-belts depends on the operating conditions of the variator, such as the gear ratio of stepless regulation, speed and tension of the V-belt. Stepless regulation of the speed of the driven shaft is carried out by moving in the radial direction the pulleys of the driving and driven shafts. At the same time, V-belts do not absorb lateral loads, which means that their reliability increases. Automatic control of the output shaft rotation speed is determined by the synchronous multidirectional movement of the cones, by means of the angular movement of the lever under the influence of a pusher, which can be transmitted translational movement from various devices, such as electric motors, hydraulic and pneumatic pistons, etc. The variator can be retuned by replacing one pulley in the form of circular sectors to others with different sizes, for a different number of V-belts with different sizes in cross section.

Сущность вариатора поясняется чертежом: на фиг.1 дан общий вид устройства, на фиг.2 показан продольный разрез А-А одного из валов вариатора, на фиг.3 изображен вид Б вариатора, на фиг.4 показан вид Д, т.е. диск со стороны шкивов, цифрами I, II, III и IV показаны заходы спиралей Архимеда, расположенные относительно друг друга на 90°.The essence of the variator is illustrated by the drawing: Fig. 1 shows a general view of the device, Fig. 2 shows a longitudinal section AA of one of the variator shafts, Fig. 3 shows a view B of the variator, and Fig. 4 shows a view D, i.e. the disk on the side of the pulleys, the numbers I, II, III and IV show the approaches of the Archimedes spirals located 90 ° relative to each other.

Предлагаемое изобретение содержит ведущий 1 и ведомый 2 валы (фиг.1), на которых имеются шлицы, клиновой ремень 3 (фиг.3). На ведущем 1 и ведомом 2 валах установлен шкивы 4 (фиг.1) в виде круговых секторов, которые крепятся на кулачки 5. Кулачки 5, имеющие спирали Архимеда со стороны дисков 6, входят в зацепление с дисками 6 по спиралям Архимеда. Спирали Архимеда на дисках 6 (фиг.4) и кулачках 5 имеют одинаковые размеры и геометрические параметры и их количеству на дисках 6 соответствует количеству кулачков 5 (В фиг.2). К фланцам 7 валов 1 и 2 прикреплены кожухи 8 (фиг.2), предотвращающие выпадение свободно вращающихся дисков 6. Диски 6 со стороны кожуха 8 имеют спираль Архимеда. Фланцы 7 ведущего и ведомого вала 1 и 2 имеют радиальные Т-образные пазы для перемещения кулачков 5 (фиг.1), пазы могут быть изготовлены различных форм в поперечнике, например Н-образные. Кожухи 8 имеют по одному радиальному Т-образному пазу (фиг.1). Вращение дискам 6 передается через радиальные перемещения коромысел 9 по спирали Архимеда. На дисках 6 со стороны конусов 11 имеется одна спираль Архимеда по которой перемещается коромысло 9 (Г фиг.2). Разнонаправленные радиальные перемещения коромысел 9 осуществляются, за счет рычажных опор 10, которые шарнирно закреплена на коромысле 9 и конусе 11 при помощи осей 22.The present invention contains a leading 1 and driven 2 shafts (figure 1), on which there are splines, a V-belt 3 (figure 3). On the driving 1 and driven 2 shafts, pulleys 4 are installed (Fig. 1) in the form of circular sectors, which are mounted on cams 5. Cams 5 having Archimedes spirals on the side of disks 6 are engaged with disks 6 in Archimedes spirals. The spirals of Archimedes on disks 6 (Fig. 4) and cams 5 have the same dimensions and geometric parameters and their number on disks 6 corresponds to the number of cams 5 (In Fig. 2). Shrouds 8 (FIG. 2) are attached to the flanges 7 of the shafts 1 and 2, preventing the loss of freely rotating disks 6. The disks 6 from the side of the casing 8 have an Archimedes spiral. Flanges 7 of the driving and driven shaft 1 and 2 have radial T-shaped grooves for moving the cams 5 (Fig. 1), grooves can be made of various shapes across, for example, H-shaped. The casings 8 have one radial T-shaped groove (figure 1). The rotation of the disks 6 is transmitted through radial movements of the rocker arm 9 in a spiral of Archimedes. On the disks 6 from the side of the cones 11 there is one Archimedes spiral along which the rocker 9 moves (D of FIG. 2). Multidirectional radial movements of the rocker arm 9 are carried out due to the lever supports 10, which are pivotally mounted on the rocker arm 9 and the cone 11 using the axles 22.

Конусы 11 перемещаются по шлицам валов 1 и 2. Коромысло 9 перемещается по конусу 11 посредством ролика 72, свободно вращающегося на оси 13. Ролик 12 перемещается по сферическому желобу в конусе 11. Для обеспечения синхронного разнонаправленного перемещения конусов 11 на равные расстояния по валам 1 и 2 используется рычаг 14 (фиг.2), установленный на подшипник 75, и при этом рычаг 14 не должен заходить в канавки на конусах 11. Подшипник 15 установлен на ступенчатой оси 16, которая со стороны рычага 14 закрывается крышкой 11 (фиг.2). Для кинематической связи рычага 14 с конусом 11 используется подшипник 18, установленный на ступенчатой оси 16. Подшипники 18 свободно вращаются по плоским боковым поверхностям канавок в конусах 11, высота канавок в конусах 11, по которым перемещаются подшипники 18, должна быть такой, чтобы при повороте рычага 14, подшипники 18 при перемещении по боковым поверхностям канавок конуса 11 не выходили из них. Рычаг 14 установлен на подшипник 20 (фиг.3), который установлен на опоре 19, и за счет этого рычаг 14 может совершать угловое перемещение вокруг опоры 19. Опора 19 равноудалена от продольных осей валов 1 и 2 на расстоянии L. Угловое разнонаправленное перемещение рычага 14 осуществляется толкателем 21.The cones 11 move along the splines of the shafts 1 and 2. The beam 9 moves along the cone 11 by means of a roller 72 that rotates freely on the axis 13. The roller 12 moves along the spherical groove in the cone 11. To ensure synchronized multidirectional movement of the cones 11 at equal distances along the shafts 1 and 2, a lever 14 (FIG. 2) mounted on a bearing 75 is used, and the lever 14 should not go into the grooves on the cones 11. The bearing 15 is mounted on a stepped axis 16, which is closed by a cover 11 on the side of the lever 14 (FIG. 2) . For the kinematic connection of the lever 14 with the cone 11, a bearing 18 mounted on the stepped axis 16 is used. The bearings 18 rotate freely along the flat lateral surfaces of the grooves in the cones 11, the height of the grooves in the cones 11 along which the bearings 18 should be such that when turning lever 14, bearings 18 when moving along the lateral surfaces of the grooves of the cone 11 did not come out of them. The lever 14 is mounted on a bearing 20 (Fig. 3), which is mounted on the support 19, and due to this, the lever 14 can make angular movement around the support 19. The support 19 is equidistant from the longitudinal axes of the shafts 1 and 2 at a distance L. The angular multidirectional movement of the lever 14 is carried out by the pusher 21.

Устройство работает следующим образом. Ведущий вал 1 вращает ведомый вал 2 посредством клиноременной передачи 3. При продольном перемещении толкателя 21, рычаг 14 совершает угловое перемещение вокруг опоры 19, заставляя подшипники 18 перемещаются по канавкам конусов 11. При этом вращательное перемещение рычага 14 приводит в поступательное движение по конус 11. Конусы 11 вращаются совместно с валами 1 и 2 и перемещаются по шлицевым поверхностям валов 1 и 2 синхронно, разнонаправлено и на одинаковое расстояние.The device operates as follows. The drive shaft 1 rotates the driven shaft 2 by means of a V-belt drive 3. With the longitudinal movement of the pusher 21, the lever 14 makes an angular movement around the support 19, forcing the bearings 18 to move along the grooves of the cones 11. In this case, the rotational movement of the lever 14 translates along the cone 11. The cones 11 rotate together with the shafts 1 and 2 and move along the spline surfaces of the shafts 1 and 2 synchronously, multidirectional and at the same distance.

При перемещении конуса 11 в направлении к кулачкам 5, коромысло 9 посредством вращения ролика 12 по конической поверхности конуса 11 движется радиально по радиальному пазу в кожухе 8 к периферии фланца вала 1. Так как коромысло 9 кинематически связано со спиралью Архимеда на диске 6, то при перемещении коромысла 9 к периферии фланца 7 вала 1, диск 4 начинает вращаться относительно вала 1, на котором он установлен. Диск 6 со стороны шкива 4 имеет спирали Архимеда, и при вращении диска 6 кулачки 5 перемещаются радиально по пазам фланца вала 1. Перемещение кулачков 5 к периферии или центру фланца вала 1 зависит от направления спиралей Архимеда на диске 6 со стороны шкивов 4.When moving the cone 11 towards the cams 5, the beam 9 by rotating the roller 12 along the conical surface of the cone 11 moves radially along the radial groove in the casing 8 to the periphery of the shaft flange 1. Since the beam 9 is kinematically connected with the Archimedes spiral on the disk 6, then moving the rocker arm 9 to the periphery of the flange 7 of the shaft 1, the disk 4 begins to rotate relative to the shaft 1 on which it is mounted. The disk 6 on the pulley 4 side has Archimedes spirals, and when the disk 6 is rotated, the cams 5 move radially along the grooves of the shaft flange 1. The movement of the cams 5 to the periphery or center of the shaft 1 flange depends on the direction of the Archimedes spirals on the disk 6 from the pulley 4 side.

На ведомом валу 2 при перемещении конуса 11 в направлении от кулачков 5, коромысло 9 посредством вращения ролика 12 по конической поверхности конуса 11 движется радиально по радиальному пазу в кожухе 8 к центру фланца вала 2. При перемещении коромысла 9 к центру фланца вала 2, диск 6 начинает вращаться в другую сторону относительно вала 2, на котором он установлен. При вращении диска 6 кулачки 5 перемещаются радиально по пазам фланца вала 2. Шкивы 4 перемещаются совместно с кулачками 6.On the driven shaft 2 when moving the cone 11 away from the cams 5, the beam 9 by rotating the roller 12 along the conical surface of the cone 11 moves radially along the radial groove in the casing 8 to the center of the flange of the shaft 2. When moving the rocker 9 to the center of the flange of the shaft 2, the disk 6 begins to rotate in the opposite direction relative to the shaft 2 on which it is mounted. When the disk 6 rotates, the cams 5 move radially along the grooves of the flange of the shaft 2. The pulleys 4 move together with the cams 6.

Так как направление спиралей Архимеда на дисках 6 одинаковые, то диски 6 при перемещении коромысел 9 вращаются относительно вращающихся валов 1 и 2 в разных направлениях. При перемещении конуса 11 на ведомом валу 2 шкивы 4 раздвигаются к периферии, а на ведущем валу 7 шкивы 4 сдвигаются к центру с равной скоростью и на равные расстояния.Since the direction of the Archimedes spirals on the disks 6 is the same, the disks 6 when moving the rocker arm 9 rotate relative to the rotating shafts 1 and 2 in different directions. When moving the cone 11 on the driven shaft 2, the pulleys 4 are moved apart to the periphery, and on the driving shaft 7, the pulleys 4 are shifted to the center with equal speed and equal distances.

Техническая эффективность устройства заключается в том, что оно позволяет применять клиновые ремни, не воспринимающие поперечные нагрузки, что повышает надежность эксплуатации ремней, повысить надежность и упростить механизм автоматического бесступенчатого регулирования частоты вращения ведомого вала, увеличить эксплуатационные возможности вариатора за счет использования сменных шкивов в различных условиях эксплуатации вариатора. Повышается надежность и безотказность работы вариатора.The technical efficiency of the device lies in the fact that it allows the use of V-belts that do not absorb lateral loads, which increases the reliability of operation of the belts, improves reliability and simplifies the mechanism of automatic stepless speed control of the driven shaft, increases the operational capabilities of the variator through the use of interchangeable pulleys in various conditions operation of the variator. Increases the reliability and reliability of the variator.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизеSources of information taken into account during the examination

1. Патент РФ. Автоматический клиноременный вариатор. №2186271 от 22.12.2000. F16H 9/16, F16H 55/56 - прототип.1. Patent of the Russian Federation. Automatic V-belt variator. No. 2186271 dated 12/22/2000. F16H 9/16, F16H 55/56 - prototype.

Claims

An automatic readjustable friction V-belt variator containing drive and driven shafts, sliding pulleys mounted on them, a V-belt covering pulleys, characterized in that on the flanges of the drive and driven shaft radially mounted on the Archimedes spirals on a freely rotating disk, cams on which the pulleys are mounted in the form of circular sectors, while on the shafts there are cones moving along the splines of the shafts, with a longitudinal movement of which radial movements of the beam are made along Archimedes' spirals in the disks, as a result of which the disks rotate and move the cams in the radial direction, moreover, on the disk on the cams side there are Archimedes spirals with the same steps and the number of cams corresponds to their number, and on the cone side on the disk there is one Archimedes spiral that moves along rocker arm, the synchronism of interaction between the cones is achieved by angular movement of the lever, which rotates on a supporting axis, equidistant from the shafts in the transverse direction.