АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВАРИАТОР Российский патент 1995 года по МПК F16H9/18 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в бесступенчатых передачах с гибкой связью, передаточное отношение которых изменяется в зависимости от нагрузки на вторичном валу вариатора, например лебедках, компрессорах, насосах гидравлических прессов, установках для перемешивания вязких и сыпучих веществ, деревообрабатывающих станках. Возможно использование вариатора вместо коробки перемены передач буровых установок, в авто-, мото- водном транспорте.

Известен автоматический клиноременный вариатор, содержащий ведущий и ведомый валы, установленные на них шкивы с подвижными и неподвижными в осевом направлении дисками, охватывающий шкивы клиновой ремень и в качестве регулирующего элемента передаточного отношения центробежный регулятор ведущего шкива [1]
Недостатком этого вариатора является сложность конструкции центробежного регулятора и его способность только поддерживать заданное количество оборотов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является клиноременный вариатор, имеющий привод, который вращает ведущий вал, и два раздвижных шкива. Каждый шкив состоит из неподвижного в осевом направлении диска и подвижного диска: один шкив соединен с ведущим валом, а другой с ведомым. Клиновой ремень связывает раздвижные шкивы. В качестве регулирующего элемента применен гидравлический сервомеханизм, который приводится в действие в зависимости от скорости и нагрузки привода [2]
Недостатком такого вариатора является наличие сложной гидравлической системы управления.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка упрощенной и надежной конструкции регулирующего элемента, позволяющего изменить передаточное отношение от двигателя к исполнительному механизму пропорционально нагрузке. В результате снизится затрачиваемая двигателем энергия, уменьшится крутящий момент двигателя при увеличении нагрузки на ведомый вал, не увеличивая при этом мощности двигателя, что создает оптимальный режим его работы, т.е. облегчает работу двигателя.

Это достигается применением в качестве регулятора передаточного отношения храповой муфты, установленной на ведомом валу, сжимающей диски ведомого шкива пропорционально нагрузке, и пружины, установленной на ведущем валу, противодействующий этому сжатию посредством натяжения клинового ремня.

На чертеже изображен автоматический вариатор, разрез.

Автоматический вариатор состоит из ведущего и ведомого звеньев. Ведущее звено содержит шлицевой вал 1 с неподвижным диском 2, подвижным диском 3, шлицы 4, цилиндрическую пружину 5, гайку 6, контргайку 7 для регулирования сжатия пружины. Ведомое звено содержит неподвижный в осевом направлении диск 8, выполненный заодно с полым валом, подвижный диск 9, выполненный заодно с валом 10, на противоположном конце которого жестко закреплена одна половина 11 храповой муфты с наклонными зубьями, вторая половина 12 храповой муфты, свободно вращающаяся на валу, выполнена заодно с шестерней 13 привода исполнительного механизма (на чертеже не показан) и сочленена с валом 10 посредством шлицевого соединения 14. Передача вращения от ведущего раздвижного шкива к ведомому осуществляется через клиновой ремень 15.

При вращении ведущего вала 1 крутящий момент посредством сил трения, возникающих между клиновым ремнем 15 и дисками 2, 3 и 8, 9, передается на вал 10 и далее через храповую муфту 11, 12 на исполнительный механизм при помощи шестерни 13.

При отсутствии нагрузки на исполнительном механизме пружина 5 прижимает диск 3 к диску 2, заставляя перемещаться клиновой ремень 15 на периферию ведущего шкива. Клиновой ремень своим натяжением отжимает подвижный диск 9 от диска 8, одновременно перемещая вал 10 в осевом направлении вправо. Клиновой ремень перемещается к центру ведомого шкива. Вал 10, перемещаясь в осевом направлении, сжимает храповую муфту до полного зацепления наклонных зубьев, передавая вращение шестерне 13. В этом случае шестерня 13 вращается с максимальной скоростью.

При возрастании нагрузки на исполнительном механизме скорость вращения шестерни 13 и половины храповой муфты 12 начинает отставать от скорости вращения вала 10 и другой половины 11 храповой муфты, сдвигая при этом по наклонной плоскости зубьев храповую муфту. При этом обе половины муфты расходятся в осевом направлении. Вал 10, сдвигаясь влево, заставляет прижиматься диск 9 к диску 8. Клиновой ремень 15 выходит из ручья, увеличивая действующий диаметр ведомого шкива, уменьшая частоту вращения ведомого вала, одновременно увеличивая его крутящий момент. Увеличивающееся при этом натяжение клинового ремня 15 заставляет раздвигаться диски 2 и 3 ведущего шкива, преодолевая сопротивление пружины 5 до уравновешивания сил сжатия дисков 8 и 9.

При изменении нагрузки на исполнительном механизме соответственно изменяется угол сдвига между половинами храповой муфты, автоматически выбирая тем самым соотношение действующих диаметров шкивов вариатора, следствием этого является наиболее выгодный выбор режима работы двигателя (ДВС или электродвигателя).

При максимальных нагрузках зубья храповой муфты не должны выходить из зацепления.

Предлагаемый автоматический вариатор предполагает малые затраты на его изготовление и техническое обслуживание.

Использование: в бесступенчатых передачах с гибкой связью, передаточное отношение которых изменяется в зависимости от нагрузки на вторичном валу вариатора. Сущность изобретения: автоматический вариатор в качестве регулятора передаточного отношения содержит храповую муфту. Муфта установлена на ведомом валу и выполнена в виде двух половин с наклонными зубьями. Одна половина муфты жестко связана с подвижным диском, другая с валом исполнительного механизма. На ведущем валу установлена цилиндрическая пружина. 1 ил.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВАРИАТОР, содержащий ведущий и ведомый валы, установленные на них шкивы, каждый из которых выполнен в виде подвижного и неподвижного в осевом направлении диска, цилиндрическую пружину, установленную на ведущем валу для поджатия подвижного диска шкива в осевом направлении, охватывающий шкивы клиновой ремень и автоматический регулятор передаточного отношения, установленный на ведомом валу, отличающийся тем, что автоматический вариатор снабжен исполнительным механизмом, автоматический регулятор передаточного отношения выполнен в виде храповой муфты, состоящей из двух половин с наклонными зубьями, одна из которых жестко связана с подвижным диском, а вторая с исполнительным механизмом.