ИМПУЛЬСНЫЙ ВАРИАТОР Российский патент 1996 года по МПК F16H29/04 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механическим вариаторам и может быть использовано в коробке передач транспортных средств.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков и достигаемому результату является импульсный вариатор, содержащий входной вал с плоскими гранями, установленные на этих гранях с возможностью радиального перемещения элементы, выходной вал, обгонные муфты, установленные на выходном валу, кинематически связанные с элементами [1]
Основным недостатком данного устройства является малый диапазон изменения передаточного отношения, обусловленный тем, что в входном валу размещен управляющий стержень с косыми выемками, что неизбежно приводит к увеличению диаметра входного вала, и как следствие, к уменьшению величины радиального перемещения эксцентрика.

Техническим результатом изобретения является расширение кинематических возможностей.

Это достигается тем, что в импульсном вариаторе, содержащим входной вал с плоскими гранями, установленные на этих гранях с возможностью радиального перемещения элементы, выходной вал, обгонные муфты, установленные на выходном валу, кинематически связанные с элементами, входной вал имеет осевое отверстие, на входном валу между плоскими гранями выполнены глухие радиальные отверстия, сообщенные с осевым отверстием вала, элементы выполнены в виде эксцентриков с центром тяжести, расположенным в сторону их радиального перемещения, на плоских поверхностях эксцентриков выполнены прорези с углом в направлении движения эксцентриков, выбираемым из условия:

где n количество эксцентриков, и предназначенные для попарного сцепления эксцентриков, вариатор снабжен плунжерами по числу глухих радиальных отверстий, расположенными в этих соответствующих отверстиях и предназначенными для взаимодействия с торцом эксцентриков, расположенных противоположно центру тяжести, управляемыми гидроцилиндром, связанным с плунжерами при помощи осевого отверстия входного вала.

Выходной вал имеет перегородки в форме колец, каждая обгонная муфта находится между этими перегородками, а ролики обгонных муфт выполнены в виде эксцентриковых роликов, на боковых поверхностях которых имеются оси и асимметричные выемки, а на наружной цилиндрической поверхности имеется прорезь с выступом посередине, перегородки имеют сквозные отверстия по числу эксцентриковых роликов обгонной муфты, расположенные по окружности параллельно оси выходного вала, внутри которых соосно им в кольцевых амортизаторах установлены втулки, эксцентриковые ролики каждой обгонной муфты охвачены кольцевой пружиной, расположенной в прорезях с выступами и своими осями входят во втулки перегородок, на выходном валу за перегородкой от крайней обгонной муфты с возможностью поворота расположен диск, на боковой поверхности которого, обращенной к перегородке, имеются радиальные фигурные прорези по числу эксцентриковых роликов обгонной муфты, в отверстиях перегородок находятся торсионы, выполненные в форме буквы "П" и своими загнутыми концами входят в асимметричные выемки эксцентриковых роликов обгонных муфт, а также в фигурные прорези диска, который соединен с расположенным на выходном валу поворотным гидродвигателем, связанным через гидрораспределитель с гидроцилиндром, шток которого опирается на кулачок, расположенный на входном валу вариатора.

Управление положением штока управляющего гидроцилиндра производится через гидроусилитель.

Гидроцилиндры посредством общей магистрали связаны с гидравлическим насосом переменной производительности.

На фиг. 1 изображен общий вид импульсного вариатора; на фиг. 2 - сечение А-А по фиг.1; на фиг. 3 и 4 схема синхронизации эксцентриситета двух соседних эксцентриков предлагаемого вариатора; на фиг. 5 сечение обгонной муфты по оси симметрии; на фиг. 6 сечение Б-Б вдоль оси выходного вала вариатора; на фиг. 7 сечение В-В обгонной муфты форма выемки в боковой поверхности ролика со стороны связи его с муфтой; на фиг. 8 сечение Г-Г по фиг.6, где показана форма выемки ролика со стороны связи его с муфтой, рабочий ход которой начинается позже.

Испульсный вариатор содержит входной вал 1, эксцентрик 2, вращающиеся вокруг вала 1 шатун 3, обгонная муфта 4, соединенная с шатуном 3, выходной вал 5, гидроцилиндр 6, магистраль 7, управляемый гидроцилиндр 8, винт 9, корпус 10, боковые поверхности 11 эксцентриков 2. На выходном валу 5 вариатора на шлицах расположено внутреннее кольцо 12 обгонной муфты, над которым на своих осях расположены эксцентриковые ролики 13 обгонной муфты, охваченные кольцевой пружинкой 14. Для того, чтобы пружинка не смещалась относительно роликов, в их пазах имеется выступ 15, входящий между витками пружинки. Снаружи муфта охвачена внешним кольцом 16 (соответствует детали поз.4 на фиг. 1), на котором имеются проушины для соединения с шатуном 3. Ролики 13 посредством осей на своих боковых поверхностях во втулках 17 через резиновые амортизаторы 18 установлены в боковых стенках 19 обгонных муфт, также установленных на шлицах выходного вала 5 вариатора. Ролики соседних муфт связаны посредством торсионов 20, входящих в вырезы на боковых плоскостях роликов. Ролики муфты 21 посредством торсионов 20 связаны с гидроцилиндром 22, который через лопатки 23, установленные на выходном валу 5 вариатора связаны с ним. Внутренняя полость гидроцилиндра через магистраль 24, поворотное соединение 25 и электрогидрораспределитель 26 соединена с баком либо с гидроцилиндром 27, шток которого упирается в кулачок 28, находящийся на оси входного вала вариатора.

Вариатор работает следующим образом.

Если эксцентрики 2 имеют эксцентриситет относительно оси входного вала вариатора 1, то при его вращении внешние кольца обгонных муфт 16 (фиг. 5, 6) будут совершать колебательные движения вокруг оси выходного вала 5. Однако, так как ролики обгонных муфт 13 обжаты пружиной 14, они не входят в соприкосновение с кольцами 16, не заклиниваются и, следовательно, движение валу 5 не передается. При переводе золотника распределителя 26 во второе положение сброс масла, качаемого гидроцилиндром 27, приводимым в движение кулачком 28, вращающимся совместно с входным валом вариатора, прекратится, масло будет направлено к моментному гидроцилиндру 22, который, совершая круговые колебания синхронно колебаниям штока гидроцилиндра 27, через торсионы 20 приводит в движение ролики крайней обгонной муфты 21. Положение кулачка 28 подобрано таким образом, чтобы приводимые торсионами 20 ролики обгонной муфты 21 подводились внешнему кольцу 16 крайней муфты непосредственно перед ее рабочим ходом. Отклонившиеся ролики через торсионы 20 потянут в рабочее положение и ролики следующей муфты 13, однако до начала рабочего хода крайней муфты угол от сложения роликов муфты 21 будет незначительным и ограничится внешним кольцом 16. Ролики же муфты 13 следующей муфты вследствие противодействия им со стороны охватывающей пружины 14 и упругости следующего торсиона 20 до кольца 16 не дойдут.

Однако, во время рабочего хода ролики муфты 21 крайней муфты будут увлечены кольцом 16 и совершат дополнительный поворот вокруг своих осей, нагружая и расширяя внешнее кольцо 16. Этот дополнительный угол будет воспринят торсионом и передан роликом следующей муфты 13, которые теперь уже войдут в контакт с кольцом 16. Таким образом следующая муфта будет подготовлена к восприятию нагрузки. После того, как первая муфта воспримет нагрузку, гидроцилиндр 27 через кулачок 28 получит обратное движение и моментный гидроцилиндр 22 вернется в исходное положение. Ролики крайней муфты 21 будут находиться в заклиненном состоянии и в конце рабочего хода под действием пружины 14 будут отведены от внешнего кольца 16. При этом нагруженные ролики следующей муфты 13 через торсионы 20 не смогут им помешать это сделать, т. к. торсион вследствие наличия в стенках роликов выемки "К" (фиг. 7,8) не сможет передавать крутящий момент в обратном направлении. Таким образом, подвод роликов к внешним кольцам муфт 16 будет происходить от муфты к муфте и после того, как сработает последняя муфта на выходном валу вариатора, процесс прекратится. Для его начала необходимо вновь "запустить" первую муфту в начале следующего оборота входного вала вариатора. Наличие отключающего гидрораспределителя 26 объясняется тем, что транспортные средства, для которых предполагается применение данного вариатора, имеет режим так называемого естественного движения, когда автомобиль движется по инерции либо под горку. В этом случае предполагается отключить ролики муфт, оберегая их от износа.

Наличие амортизаторов 18, расположенных между втулками 17, в которых поворачиваются ролики обгонных муфт 13 и 21, и боковыми стенками 19 обгонных муфт объясняется тем, что восприятие нагрузки роликами в момент их рабочего хода должно производиться только их внешней и внутренними цилиндрическими поверхностями, при этом боковые оси, на которых поворачивается ролик в момент холостого хода, должны быть разгружены от рабочих нагрузок. Для этого и служат резиновые амортизаторы, позволяющие в момент рабочего хода ролика занимать его боковым осям любое, произвольное положение. Для управления обгонными муфтами предлагается использовать свойство вариатора, заключающееся в том, что угол между двумя любыми соседними эксцентриками 2, расположенными на входном валу 1, остается постоянным (например для четырехсекционного вариатора этот угол равен 45^o, как изображено на фиг.4, для восьмисекционного вариатора этот угол станет равным соответственно 22,5^o и т.д.), отсюда следует вывод о том, что эксцентрики 2 вращаются вокруг вала 1 (фиг. 1, 2) со сдвигом по фазе. Со сдвигом по фазе колеблются соответственно и обгонные муфты 4 (фиг.1), так каждая муфта (за исключением крайней) имеет рядом с собой муфту, которая включается в работу несколько раньше, чем она сама. Следовательно, та муфта, которая уже восприняла нагрузку, передает соседней муфте возможности восприятия нагрузки. ЫЫЫ7

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве сцепления и регулируемой коробки передач транспортных средств, а также других машин и устройств. Техническим результатом является расширение диапазона изменения передаточного отношения вариатора. Этот результат достигается тем, что изменение эксцентриситета эксцентриков 2 осуществляется с помощью гидроцилиндров 6 и 8, установленных между эксцентриками 2 и входным валом 1 вариатора и объединенных с помощью общей гидравлической магистрали 24 и с отдельно расположенным управляющим гидроцилиндром 8. Причем, сами эксцентрики 2 имеют дисбаланс относительно оси входного вала 1 вариатора и сцеплены друг с другом посредством косых прорезей на их боковых поверхностях таким образом, что смещение эксцентриков перпендикулярно оси вала происходит синхронно. Управление положением штока управляющего гидроцилиндра производится через гидроусилитель 26. 3 з.п.ф-лы. 8 ил.

1. Импульсный вариатор, содержащий входной вал с плоскими гранями, установленные на этих гранях с возможностью радиального перемещения элементы, выходной вал, обгонные муфты, установленные на выходном валу, кинематически связанные с элементами, отличающийся тем, что входной вал имеет осевое отверстие, на входном валу между плоскими гранями выполнены глухие радиальные отверстия, сообщенные в осевым отверстием вала, элементы выполнены в виде эксцентриков с центром тяжести, расположенным в сторону их радиального перемещения, на плоских поверхностях эксцентриков выполнены прорези с углом в направлении движения эксцентриков, выбираемым из условия

где n количество эксцентриков,
и предназначенные для попарного сцепления эксцентриков, вариатор снабжен плунжерами по числу глухих радиальных отверстий, расположенными в этих соответствующих отверстиях и предназначенными для взаимодействия с торцом эксцентриков, расположенных противоположно центру тяжести, управляемыми гидроцилиндром, связанным с плунжерами при помощи осевого отверстия входного вала. 2. Вариатор по п.1, отличающийся тем, что выходной вал имеет перегородки в форме колец, каждая обгонная муфта находится между этих перегородок, а ролики обгонных муфт выполнены в виде эксцентриковых роликов, на боковых поверхностях которых имеются оси и асимметричные выемки, а на наружной цилиндрической поверхности прорезь с выступом посередине, перегородки имеют сквозные отверстия по числу эксцентриковых роликов обгонной муфты, расположенные по окружности параллельно оси выходного вала, внутри которых соосно им в кольцевых амортизаторах установлены втулки, эксцентриковые ролики каждой обгонной муфты охвачены кольцевой пружиной, расположенной в прорезях с выступами и своими осями входят во втулки перегородок, на выходном валу за перегородкой от крайней обгонной муфты, с возможностью поворота, расположен диск, на боковой поверхности которого, обращенной к перегородке, имеются радиальные фигурные прорези по числу эксцентриковых роликов обгонной муфты, в отверстиях перегородок находятся торсионы, выполненные в форме буквы "П" и своими загнутыми концами входящие в асимметричные выемки эксцентриковых роликов обгонных муфт, а также в фигурные прорези диска, который соединен с расположенным на выходном валу поворотным гидродвигателем, связанным через гидрораспределитель с гидроцилиндром, шток которого опирается на кулачок, расположенный на входном валу вариатора. 3. Вариатор по п.2, отличающийся тем, что управление положением штока управляющего гидроцилиндра производится через гидроусилитель. 4. Вариатор по п.2, отличающийся тем, что гидроцилиндры посредством общей магистрали связаны с гидравлическим насосом переменной производительности.