ШКИВ КЛИНОРЕМЕННОГО ВАРИАТОРА Российский патент 1995 года по МПК F16H55/56 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к бесступенчатым передачам с гибкой связью.

Известен шкив клиноременного вариатора, содержащий два установленных на валу конусных диска, подпружиненных один к другому посредством пружины сжатия и пружины сжатия-кручения, связанной с закрепленным на валу опорным диском и с одним из конусных дисков, опирающимся торцом на опорную шайбу [1].

Недостатки известного устройства - невысокая долговечность ремня вследствие значительного осевого сжатия при перегрузках и низкая демпфирующая способность вследствие уменьшения трения между конусным диском и опорной шайбой при нарастании перегрузки.

Наиболее близким к заявляемому по совокупности признаков является шкив клиноременного вариатора, содержащий вал, закрепленный на нем конусный диск, установленный с возможностью осевого и окружного перемещения относительно вала второй конусный диск с торцовыми кулачками и ограничителями поворота, параллельными оси вала, установленную с возможностью осевого перемещения втулку с торцовыми кулачками для взаимодействия с кулачками конусного диска, и нажимную пружину, расположенную между втулкой и закрепленной на валу опорной шайбой [2].

Однако известное устройство обладает невысокой демпфирующей способностью, в результате чего не обеспечивается эффективное уменьшение уровня крутильных колебаний при перегрузках.

Цель изобретения - повышение демпфирующей способности шкива и долговечности ремня.

Поставленная цель достигается тем, что шкив клиноременного вариатора, содержащей вал, закрепленный на нем первый конусный диск, установленный с возможностью осевого и окружного перемещения относительно вала второй конусный диск, установленную с возможностью осевого перемещения основную втулку с торцовыми кулачками, закрепленную на валу опорную шайбу и основную нажимную пружину, связанную с втулкой, снабжен установленной с возможностью осевого и окружного перемещения и связанной в окружном направлении со вторым конусным диском дополнительной втулкой с торцовыми кулачками для взаимодействия с кулачками основной втулки, и дополнительной нажимной пружиной. Основная нажимная пружина расположена между вторым конусным диском и основной втулкой. Дополнительная втулка установлена между основной втулкой и опорной шайбой с возможностью фрикционного взаимодействия с последней. Дополнительная нажимная пружина установлена между дополнительной втулкой и опорной шайбой.

На чертеже изображена принципиальная схема шкива клиноременной передачи.

Шкив клиноременного вариатора содержит вал 1, на котором жестко закреплен конусный диск . Аналогичный конусный диск 3 установлен на валу 1 с возможностью осевого и окружного перемещения. В клиновидной канавке, образованной дисками 2 и 3, расположен клиновой ремень 4. Диск 3 поджат в направлении диска 2 посредством основной 5 и дополнительной 6 нажимных пружин. Пружина 5 расположена между диском 3 и основной втулкой 7, связанной с валом 1 при помощи направляющей шпонки 8 и имеющей возможность осевого перемещения. Пружина 6 расположена между дополнительной втулкой 9, связанной посредством направляющей шпонки 10 с диском 3, и опорной шайбой 11, жестко закрепленной на валу 1.

На обращенных один к другому торцах втулок 7 и 9 выполнены торцовые кулачки, посредством которых втулки сцеплены между собой. Втулка 9 имеет возможность осевого и окружного перемещения относительно вала 1, а также возможность осевого перемещения относительно диска 3. Взаимообращенные торцы втулки 9 и опорной шайбы 11 выполнены в виде фрикционных поверхностей. Торцовые кулачки втулок 7 и 9 могут иметь трапециевидную, треугольную или иную форму профиля. Для уменьшения трения между диском 3 и пружиной 5, а также между пружиной 6 и втулкой 9 установлены упорные подшипники.

Шкив работает следующим образом. В статическом состоянии втулки 7 и 9 находятся в состоянии равновесия под действием уравновешенных сил сжатия пружин 5 и 6. Следовательно, в момент пуска передачи клиновой ремень 4 зажат между дисками 2 и 3 с силой, равной начальной силе сжатия пружины 5 либо пружины 6. Крутящий момент от вала 1 (рассматривается случай, когда шкив является ведущим) передается непосредственно на диск 2 (половина нагрузки) и посредством шпонки 8, втулок 7 и 9, а также шпонки 10 (половина нагрузки) - на диск 3. От дисков 2 и 3 крутящий момент передается на клиновой ремень 4.

В результате этого на кулачках втулок 7 и 9 возникает осевая сила, пропорциональная передаваемому крутящему моменту. Осевая сила на кулачках превысит (это обеспечивается подбором параметров кулачков) силу сжатия пружин 5 и 6, вследствие чего втулка 7 переместится вправо, а втулка 9 - влево, что сопровождается сжатием пружин. Усилие зажатия ремня 4 между дисками 2 и 3 увеличивается по сравнению с первоначальным и соответствует передаваемому крутящему моменту.

Таким образом, устройство обеспечивает автоматическое изменение силы зажатия ремня 4 в зависимости от величины крутящего момента, что позволяет поддерживать оптимальное натяжение ремня и повысить его долговечность.

При наступлении перегрузки возрастает величина крутящего момента, передаваемого диском 3. Соответственно этому увеличивается осевая сила на кулачках втулок 3. Соответственно этому увеличивается осевая сила на кулачках втулок 7 и 9, что приводит к отжатию втулок. Отжатие втулки 7 вправо приводит к увеличению силы сжатия пружины 5, отжатие втулки 9 влево - к увеличению силы сжатия пружины 6.

Перемещение влево втулки 9 приводит к возникновению фрикционного контакта между втулкой 9 и опорной шайбой 11. В результате этого часть крутящего момента, равная моменту трения между фрикционными поверхностями втулки 9 и опорной шайбы 11, будет передаваться на диск 3 (через втулку 9 и шпонку 10), минуя втулку 7. Это приводит к уменьшению величины крутящего момента, передаваемого непосредственно втулкой 7, следовательно, снижается осевая сила на кулачках. Осевое перемещение вправо втулки 7 прекращается, и перегрузка будет снижена за счет ограничения силы зажатия ремня 4.

Крутильные колебания, действующие в передаче в период перегрузки, демпфируются за счет фрикционного взаимодействия между втулкой 9 и опорной шайбой 11, что обеспечивает повышение плавности работы устройства и снижает уровень крутильных колебаний механической системы.

Величина крутящего момента, передаваемого фрикционной парой втулка 9 - опорная шайба 11, определяется средним радиусом трения пары, коэффициентом трения между элементами пары и силой прижатия элементов друг к другу. Последний параметр, зависит от осевой силы на кулачках втулок 7 и 9 и силы сжатия пружины 6 при крайнем левом положении втулки 9. Все эти параметры устанавливаются индивидуально для конкретного случая эксплуатации.

В период перегрузки и перемещения влево втулки 9 на диск 3 действует сила трения на шпонке 10, направленная противоположно силе сжатия пружины 5, следовательно, нарастание силы зажатия ремня 4 при перегрузке будет происходить медленнее, что способствует повышению плавности работы.

При регулировании передаточного отношения передачи ремень 4 переходит на участки дисков 2 и 3 с меньшим диаметром, а диск 3 перемещается влево, что сопровождается сжатием пружин 5 и 6 и перемещением влево втулок 7 и 9. Уменьшается расстояние между фрикционными поверхностями втулки 9 и опорной шайбы 11. Следовательно, при перегрузке достаточно небольшого увеличения нагрузки, для того чтобы возник фрикционный контакт между втулкой 9 и опорной шайбой 11 и перегрузка была ограничена. Это особенно важно, поскольку при переходе ремня 4 на меньшие диаметры возрастают изгибные направления в ремне, он работает в более тяжелых условиях, и значительное увеличение осевой силы на диске 3 при перегрузках привело бы к резкому снижению ресурса ремня.

Параметры кулачков втулок 7 и 9, а также пружин 5 и 6 выбираются таким образом, чтобы при передаче номинального крутящего момента осевое перемещение втулки 9 влево не приводило к возникновению ее контакта с опорной шайбой 11.

Использование изобретения позволит снизить уровень крутильных колебаний за счет повышения демпфирующей способности устройства и увеличить долговечность ремня.

Использование: в машиностроении, в бесступенчатых передачах с гибкой связью. Сущность изобретения: на валу 1 закреплен конусный диск 2. Диск 3 установлен с возможностью осевого и окружного перемещения относительно вала 1 и связан посредством шпонки 10 с дополнительной кулачковой втулкой 9. Последняя зацеплена кулачками с основной кулачковой втулкой 7, связанной посредством шпонки 8 с валом 1. Основная нажимная пружина 5 установлена между диском 3 и втулкой 7 дополнительная пружина 6 - между втулкой 9 и опорной шайбой 11. При наступлении перегрузки втулка 9 смещается влево под действием осевой реакции на кулачках и вступает во фрикционный контакт с опорной шайбой 11. Вследствие этого уменьшается доля крутящего момента, передаваемого на диск 3 втулкой 7, и снижается перегрузка, а также сглаживаются крутильные колебания системы. 1 ил.

ШКИВ КЛИНОРЕМЕННОГО ВАРИАТОРА, содержащий вал, закрепленный на нем первый конусный диск, установленный на валу с возможностью осевого и окружного перемещения относительно последнего второй конусный диск, установленную на валу с возможностью осевого перемещения основную втулку с торцевыми кулачками на первом торце, установленную на валу основную нажимную пружину для взаимодействия первым концом с вторым торцом основной втулки и закрепленную на валу опорную шайбу, отличающийся тем, что он снабжен установленной на валу между основной втулкой и опорной шайбой с возможностью осевого и окружного перемещения относительно вала и связанной в окружном направлении с вторым конусным диском дополнительной втулкой с торцевыми кулачками на первом торце для взаимодействия с торцевыми кулачками основной втулки, дополнительной нажимной пружиной, установленной на валу между опорной шайбой и вторым торцом дополнительной втулки, а основная пружина установлена вторым концом для взаимодействия с вторым конусным диском.