ВАРИАТОР СКОРОСТИ Российский патент 1997 года по МПК F16H39/04 F16D31/06 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах различных машин для передачи крутящих моментов с регулируемой частотой вращения. Наиболее благоприятные условия применения устройства те, когда надо регулировать частоту вращения ведомого вала в пределах величин, определяемых передаточным отношением, близким к единице.

Известен вариатор скорости, содержащий ведущую полумуфту в виде вала с цилиндрическим ротором, в пазах которого размещены замыкатели в виде плоских лопаток, установленных с возможностью перемещения от центра к периферии ротора, и ведомую полумуфту в виде полого корпуса, внутренней поверхностью которого охвачен ротор с образованием неравномерного зазора, заполненного рабочей жидкостью и разделенного лопатками на полости переменного объема, подключенные к элементу управления частотой вращения ведомой полумуфты (1). Неравномерный зазор обеспечен выполнением во внутренней полости корпуса ведомой полумуфты углублений (карманов) специальной конфигурации, а элементами управления частотой вращения ведомой полумуфты служат выполненные в нем тангенциально расположенные дроссели (сопла).

Недостатки известного устройства:
сложность конструкции, вызванная необходимостью выполнения карманов в полости корпуса ведомой полумуфты (фрезерные работы) и дросселей в виде тангенциально расположенных сопел с криволинейными профилями;
устройство работает только с одним передаточным отношением частот вращения ведомой и ведущей передач, в процессе работы это соотношение изменить нельзя, так как оно определяется величиной проходного сечения и конфигурацией дросселей.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции и обеспечение возможности управления частотой ведомой полумуфты.

Сущность изобретения состоит в том, что в вариаторе скорости, содержащем ведущую полумуфту в виде вала с цилиндрическим ротором, в пазах которого размещены замыкатели в виде плоских лопаток, установленных с возможностью перемещения от центра к периферии ротора, и ведомую полумуфту в виде полого корпуса, внутренней поверхностью которого охвачен ротор с образованием неравномерного зазора, заполненного рабочей жидкостью и разделенного лопатками на полости переменного объема, подключенные к элементу управления частотой вращения ведомой полумуфты, новым является то, что элемент управления частотой вращения выполнен в виде регулируемого однокромочного дросселя, соединенного радиальными каналами с каждой полостью переменного объема и размещенного в осевом отверстии, выполненном в роторе, установленном эксцентрично внутренней поверхности ведомой полумуфты, а лопатки установлены радиально и подпружинены в направлении прижима к выполненной цилиндрической внутренней поверхности ведомой полумуфты.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг.2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг.3 последовательное изменение положения лопаток ротора в процессе вращения (с двумя лопатками); на фиг.4 то же для устройства с тремя лопатками.

Устройство включает (фиг.1, 2) корпус 1, в котором при помощи подшипникового узла 2 смонтирована ведущая полумуфта, представляющая собой вал 3 с цилиндрическим ротором 4; на корпусе 1 с помощью подшипникового узла 5 смонтирована ведомая полумуфта в виде полого корпуса 6, в цилиндрической полости которого 7 эксцентрично размещен ротор 4 ведущей полумуфты; полость 7 с помощью винтов 8 закрыта крышкой 9, а для герметизации полости 7 в кольцевых проточках ведомой полумуфты 6 и крышке 8 установлены уплотнительные кольца 10. По оси вращения ротора 4 выполнено отверстие 11, в пазах ротора размещены замыкатели в виде плоских лопаток 12 с возможностью перемещения от центра к периферии ротора и подпружиненные пружинами 13. Лопатки 12 разделяют полость 7 на две полости 14 и 15, сообщающиеся через отверстие 11 между собой с помощью радиальных каналов 16. Элемент регулирования частотой вращения ведомой полумуфты представляет собой однокромочный дроссель, включающий осевое отверстие 11 и размещенный в нем с возможностью осевого перемещения палец 18, фиксируемый контргайкой 17.

Корпус 1 закреплен на общей раме 19.

В случае использования трех лопаток (фиг.4) полость 7, образующая неравномерный зазор между ротором и внутренней поверхностью корпуса 6 ведомой полумуфты, разделяется ими на три полости 19, 20 и 21 переменного объема, а в роторе 4 выполнены три радиальных канала 16. Три и более лопаток 12 применяются для более плавной передачи крутящего момента с ведущей полумуфты на ведомую.

Работает устройство следующим образом (фиг. 1 3). Вращательное движение привода через вал 3 ведущей полумуфты передается ротору 4; при этом, под действием пружин 13 лопатки 12 постоянно прижаты к стенкам полости 7 корпуса ведомой полумуфты. Ввиду того, что полости 14 и 15 заполнены рабочей жидкостью (для наглядности полость 15 на фиг.3 заштрихована), последняя будет перемещаться с лопатками 12 ротора. А так как внутренняя поверхность полого корпуса ведомой полумуфты охватывает ротор с образованием неравномерного зазора вследствие установления ротора эксцентрично относительно полости корпуса, то при движении лопаток полости 14 и 15 постоянно меняют свои конфигурации и объемы; при этом уменьшение объема одной из них сопровождается увеличением объема другой и рабочая жидкость будет перетекать из одной полости в другую по каналам 16. Если расход рабочей жидкости через каналы 16 достаточен для обеспечения изменения объемов полости, то вращение ротора не будет передаваться ведомой полумуфте, а будет расходоваться на перекачивание рабочей жидкости из одной полости в другую и обратно (так как через полоборота расширяющаяся полость становится сужающейся и наоборот).

Если пальцем 18 однокромочного дросселя перекрыть переток рабочей жидкости через каналы 16, то вращение ведущей полумуфты с передаточным отношением, равным единице, будет полностью передаваться ведомой полумуфте (корпусу 6).

Дросселируя пальцем 18 расход рабочей жидкости через каналы 16, можно получить любое передаточное отношение устройства от 0 до 1.

При положении лопаток β = 90^° (фиг.3) объемы полостей 14 и 15 равны; здесь происходит переход полостей из сужающегося положения в расширяющееся и наоборот, при этом передаваемый крутящийся момент уменьшается это обстоятельство может привести к плавным рывкам, поэтому предпочтительным является вариант применения 3-х и более лопаток (фиг.4). В этом случае, когда одна из полостей 19, 20 или 21 проходит "мертвую точку", другие полости передают крутящий момент.

Технический результат от применения предлагаемого устройства определяется следующими факторами:
компактность и простота конструкции обеспечивается в предлагаемом устройстве малым количеством деталей, простотой их форм и небольшими размерами, что в конечном итоге приводит к снижению трудоемкости их изготовления;
устройство позволяет в процессе работы подобрать оптимальное передаточное отношение; достигается это простым осевым передвижением однокромочного дросселя при помощи винтовой передачи.

Использование: для передачи крутящих моментов с регулируемой частотой вращения. Сущность изобретения: в вариаторе скорости, содержащем ведущую полумуфту в виде вала с цилиндрическим ротором, в пазах которого размещены замыкатели в виде плоских лопаток, и ведомую полумуфту в виде полого корпуса, внутренней поверхности которого охвачен ротор с образованием неравномерного зазора, разделенного лопатками на полости переменного объема, подключенные к элементу управления частотой вращения ведомой полумуфты, последний выполнен в виде однокромочного дросселя, размещенного в осевом отверстии, выполненном в роторе, установленном эксцентрично внутренней поверхности ведомой полумуфты, а лопатки установлены радиально и подпружинены в направлении прижима к выполненной цилиндрической внутренней поверхности ведомой полумуфты. 4 ил.

Вариатор скорости, содержащий ведущую полумуфту в виде вала с цилиндрическим ротором, в пазах которого размещены замыкатели в виде плоских лопаток, установленных с возможностью перемещения от центра к периферии ротора, и ведомую полумуфту в виде полого корпуса, внутренней поверхностью которого охвачен ротор с образованием неравномерного зазора, заполненного рабочей жидкостью и разделенного лопатками на полости переменного объема, подключенные к элементу управления частотой вращения ведомой полумуфты, отличающийся тем, что элемент управления частотой вращения выполнен в виде регулируемого однокромочного дросселя, соединенного радиальными каналами с каждой полостью переменного объема и размещенного в осевом отверстии, выполненном в роторе, установленном эксцентрично внутренней поверхности ведомой полумуфты, а лопатки установлены радиально и подпружинены в направлении прижима к выполненной цилиндрической внутренней поверхности ведомой полумуфты.