ВАРИАТОР Российский патент 2003 года по МПК F16H15/12 F16H37/08 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к фрикционным передачам вращения с бесступенчатым изменением передаточного отношения.

Известен фрикционный механизм бесступенчатой передачи, содержащий лобовой диск, установленный на ведущем валу, ведомый вал и фрикционный ролик, соприкасающийся с лобовым диском (см. Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике: Справочное пособие: Кулачковые и фрикционные механизмы. Механизмы с гибкими звеньями. - М.: Главная редакция физико-математической литературы, 1981, т. 5. Изд. 3-е, переработанное, - с.313).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является фрикционный планетарный вариатор, содержащий лобовой диск, установленный на ведущем валу, дифференциал, водило которого связано с ведомым валом и снабжено сателлитами, солнечные шестерни, жестко связанные с фрикционными роликами и взаимодействующие с сателлитами. Фрикционные ролики установлены в вариаторе с обеспечением возможности взаимодействия с лобовым диском (см. авторское свидетельство СССР 199612, кл. F 16 H 37/08, 1966 г.).

Общими недостатками фрикционного механизма бесступенчатой передачи и фрикционного планетарного вариатора являются пониженная эффективность работы и недостаточное удобство в эксплуатации вследствие необходимости использования дополнительного приспособления, принудительно изменяющего передаточное отношение в зависимости от условия работы, которое отсутствует в названных устройствах.

Изобретением решается задача повышения эффективности работы и увеличения удобства эксплуатации вариатора.

Для достижения названного технического результата вариатор, содержащий лобовой диск, установленный на ведущем валу, дифференциал, водило которого связано с сателлитами, ведомый вал, солнечные шестерни, жестко связанные с фрикционными роликами и взаимодействующие с сателлитами, при этом один из фрикционных роликов связан с лобовым диском, снабжен лобовым диском, установленным на ведомом валу, и промежуточным валом с опорами, образующими винтовые пары с его концами. При этом водило размещено на промежуточном валу с возможностью вращения вокруг своей оси, а сателлиты жестко зафиксированы на водиле.

Благодаря введению в вариатор лобового диска, установленного на ведомом валу, и промежуточного вала с опорами, образующими винтовые пары с его концами, при размещении водила на промежуточном валу с возможностью вращения вокруг оси и жесткой фиксации сателлитов на водиле обеспечивается возможность принудительного изменения передаточного отношения в зависимости от изменения крутящего момента на ведомом валу и, следовательно, автоматический подбор оптимального передаточного отношения в зависимости от нагрузки. При рассогласовании частот вращения ведомого и ведущего валов начинает вращаться водило совместно с промежуточным валом, смещая фрикционные ролики по лобовым дискам в сторону оптимального передаточного отношения. Это приводит к повышению эффективности работы и улучшению удобства эксплуатации вариатора.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема вариатора.

На чертеже дополнительно обозначены круговыми стрелками направления вращения ведущего и ведомого валов, а горизонтальными стрелками направления перемещений промежуточного вала.

Вариатор содержит лобовой диск 1, установленный на ведущем валу 2, лобовой диск 3, установленный на ведомом валу 4, промежуточный вал 5, размещенный между валами 2 и 4. Опорами 6 промежуточного вала 5 образованы винтовые пары с концами этого вала. Вариатор также содержит дифференциал, водило 7 которого размещено на промежуточном валу 5 с возможностью вращения вокруг своей оси и связано с сателлитами 8, 9. Сателлиты 8, 9 зафиксированы жестко на водиле 7 и имеют возможность взаимодействия с солнечными шестернями 10 и 11, жестко соединенными с фрикционными роликами 12, 13 соответственно. Фрикционный ролик 12 связан с лобовым диском 1, а фрикционный ролик 13 - с лобовым диском 3.

Соотношение между числом зубьев в дифференциале определяется по следующей зависимости:
,
где η - кпд вариатора в процессе его работы при изменении передаточного отношения, более точно может быть подобран экспериментально;
z₈ - число зубьев сателлита 8;
z₉ - число зубьев сателлита 9;
z₁₀ - число зубьев солнечной шестерни 10;
z₁₁ - число зубьев солнечной шестерни 11.

Вариатор работает следующим образом. При оптимальном передаточном отношении промежуточный вал 5 не вращается вокруг собственной оси и не перемещается вдоль нее, мощность от ведущего вала передается ведомому валу 4 вариатора. Если момент на ведомом валу 4 больше номинального при данном передаточном отношении, то происходит торможение лобового диска 2 и, как следствие, рассогласование угловых скоростей ведущего 2 и ведомого 4 валов в свою очередь приводит к вращению водила 7 совместно с промежуточным валом 5. Вал 5, вращаясь, перемещается относительно опор 6, изменяя передаточное отношение вариатора в целом, достигая оптимального передаточного отношения для данного режима работы вариатора. Если момент на ведомом валу 4 уменьшается, то скорость ведомого лобового диска 3 возрастает, начинает вращаться водило 7 совместно с промежуточным валом 5 в противоположном направлении. Вал 5, вращаясь, перемещается относительно опор 6, изменяя передаточное отношение вариатора в целом, приближая его к оптимальному для данного режима работы.

Таким образом, использование предлагаемого вариатора позволяет по сравнению с вариатором, выбранным в качестве прототипа, повысить эффективность работы и увеличить удобство эксплуатации путем обеспечения автоматического подбора оптимального передаточного отношения в зависимости от нагрузки.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструированию фрикционных передач вращения с бесступенчатым изменением передаточного отношения. На ведущем и ведомом валах вариатора установлены лобовые диски для взаимодействия с фрикционными роликами. Между ведущим и ведомым валами расположен промежуточный вал с опорами, образующими винтовые пары с его концами. Водило дифференциала размещено на промежуточном валу и вращается вокруг своей оси. Сателлиты жестко зафиксированы на водиле и взаимодействуют с солнечными шестернями, жестко связанными с фрикционными роликами. Технический результат - повышение эффективности работы и увеличение удобства в эксплуатации путем обеспечения автоматического подбора оптимального передаточного отношения вариатора в зависимости от нагрузки. 1 ил.

Вариатор, содержащий лобовой диск, установленный на ведущем валу, дифференциал, водило которого связано с сателлитами, ведомый вал, солнечные шестерни, жестко связанные с фрикционными роликами и взаимодействующие с сателлитами, при этом один ив фрикционных роликов связан с лобовым диском, отличающийся тем, что он снабжен лобовым диском, установленным на ведомом валу и связанным со вторым фрикционным роликом, и промежуточным валом с опорами, образующими винтовые пары с его концами, при этом водило размещено на промежуточном валу с возможностью вращения вокруг своей оси, а сателлиты жестко зафиксированы на водиле.