РОЛИКОВОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2004 года по МПК F16H57/04 F16H15/38 

Настоящее изобретение относится к роликам и к их охлаждению во время применения. В частности, оно относится, но не исключительно, к роликам, которые должны вращаться с высокой скоростью и при высокой нагрузке от двух расположенных противоположно поверхностей, которые контактируют с роликом на противоположных концах диаметра, таким образом сжимая между ними ролик. Итак, настоящее изобретение относится, в частности, к роликам, применяемым в вариаторах с тороидальной дорожкой качения.

Охлаждение дисков, роликов, а также рабочей жидкости в таких вариаторах всегда имеет важное значение. Как хорошо известно в технике, между роликами и тороидальными кольцами дисков всегда должна присутствовать жидкость в форме тонкой пленки для исключения контакта между металлами, чтобы тяговое усилие между дисками и роликами передавалось за счет сдвигового усилия, создаваемого внутри тонкой пленки. На практике отходящее тепло, создаваемое внутри пленки в тот момент, когда передается тяговое усилие, быстро рассеивается в дальнейшем, когда из зазора между дорожкой качения и роликами будет удаляться конкретный объем жидкости. Что касается дисков, то теплопроводность закаленной стали, из которой они изготовлены, не является слишком высокой. Однако общая площадь каждой дорожки качения большая по сравнению с площадью мгновенного контакта с ее взаимодействующими роликами, а расположение этих областей контакта имеет тенденцию часто изменяться, поскольку передаточное число, переданное вариатором, также постоянно изменяется. Обычный способ смазки будет достаточен для исключения перегрева дисков.

Однако совсем иначе происходит с роликами: образующееся тепло концентрируется всегда по периферии. Концентрация поступающего тепла увеличивается за счет того факта, что на практике обод ролика закруглен до поперечного радиуса, таким образом мгновенный контакт между роликом и дорожкой качения незначительный, если его измеряют в направлении параллельно оси ролика, благодаря вмешательству рабочей жидкости.

В заявке на патент Великобритании № А-2282196 раскрыто роликовое устройство для вариатора указанного типа, в котором охлаждающую жидкость подают к поверхности ролика через полый опорный элемент ролика. Охлаждающая жидкость проходит через единственное выпускное отверстие, расположенное противоположно наружной поверхности ролика, и омывает ролик охлаждающей жидкостью.

Целью настоящего изобретения является создание улучшенного устройства для охлаждения таких роликов.

Соответственно, настоящим изобретением является роликовое устройство для применения в вариаторах с тороидальной дорожкой качения, которое содержит ролик, установленный в обойме, а также трубопровод для подвода потока охлаждающей жидкости к ролику для удаления тепла от ролика во время работы устройства, причем трубопровод имеет два противоположно расположенных выпускных отверстия для направления охлаждающей жидкости на противоположные части ролика.

Предпочтительно выпускные отверстия представляют пару выпускных отверстий в обойме ролика, которые предназначены для направления охлаждающей жидкости на наружную поверхность контакта ролика.

Преимущественно каждое выпускное отверстие включает в себя два отверстия, каждое из которых расположено под углом относительно другого отверстия для направления потока охлаждающей жидкости на различные участки наружной поверхности контакта ролика.

В наиболее предпочтительном варианте отверстия расположены под углом относительно друг друга для направления потока охлаждающей жидкости вверх и вниз по течению от них.

В альтернативном или другом варианте настоящего изобретения устройство включает в себя один или более распылительных стержней, расположенных радиально на некотором расстоянии частично вокруг ролика.

Предпочтительно каждый распылительный стержень содержит множество выпускных отверстий для направления охлаждающей жидкости на ролик.

Выпускные отверстия содержат предпочтительно сопла для направления потока охлаждающей жидкости на ролик.

В особенно предпочтительном варианте каждый распылительный стержень расположен так, чтобы направлять охлаждающую жидкость в точку контакта ролика с другой частью устройства либо вблизи нее.

Каждый распылительный стержень расположен для направления охлаждающей жидкости в точку, где ролик теряет контакт с упомянутой другой частью устройства, или вблизи нее для достижения наилучших результатов.

Охлаждающую жидкость подают обычно из системы смазки устройства, в котором ее размещают во время применения.

Настоящим изобретением является также роликовое устройство, предназначенное для его применения в вариаторах с тороидальной дорожкой качения, причем устройство содержит ролик, расположенный в обойме, соединенной с поршнем двойного действия цилиндра управления роликом, который включает в себя шток, соединяющий поршень с обоймой, и имеющий сквозной канал для подачи охлаждающей жидкости к ролику, причем шток имеет торцовую поверхность, открытую для достижения эффекта повышения давления охлаждающей жидкости, а поршень двойного действия имеет противостоящую поверхность, которая также открыта для получения эффекта повышения давления охлаждающей жидкости, таким образом противоположный эффект на противостоящую поверхность поршня двойного действия противодействует, по меньшей мере, частично любой аксиальной нагрузке на шток.

Преимущественно взаимно противостоящие поверхности действуют так, что образуют полость, в которую подается жидкость, причем устройство включает в себя также аксиально расположенный подающий трубопровод, выступающий в полость для подачи в нее охлаждающей жидкости.

Соответственно настоящее устройство содержит также аксиально расположенный канал в поршне двойного действия, предназначенный для приема подачи жидкости, причем он может перемещаться относительно подающего трубопровода для упрощения подачи жидкости в полость независимо от аксиального положения поршня.

Теперь варианты настоящего изобретения будут описаны только на примере со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

Фиг.1 представляет вид в перспективе роликового устройства для его применения в вариаторах с тороидальной дорожкой качения (не показана);

Фиг.2 - вид в аксиальном разрезе настоящего устройства и альтернативной конструкции роликового устройства;

Фиг.3 - частичный вид, в поперечном разрезе, в направлении стрелок Х-Х Фиг.2, показывающий первый вариант расположения выпускных отверстий;

Фиг.4 - частичный вид, в поперечном разрезе, в направлении стрелок Х-Х Фиг.2, показывающий другой вариант расположения выпускных отверстий;

Фиг.5 - вид в поперечном разрезе альтернативной формы роликового устройства; а

Фиг.6 представляет схематический вид вариатора, в котором можно применять ролики согласно настоящему изобретению.

В роликовом устройстве 10, показанном на чертежах, ролик обозначен в позиции 12, а подшипники, посредством которых он установлен для вращения на центральном валу 17 в опорной обойме, обозначены позициями 14, 15. Опорный элемент обоймы 19 ролика прикреплен к секции 21 штока. В свою очередь, шток 21 удерживается на его ближнем конце 21а шаровой цапфой 23 в поршне 25 цилиндра 27 известного типа для управления роликом. Перемещение поршня достигается за счет изменения давления на любой стороне поршня. Ближний конец 21а открыт и перемещается внутри полой втулки 29, которая принимается соответствующим установочным отверстием, схематически показанным позицией 32, на корпусе вариатора, для закрепления роликового устройства на месте (см. Фиг.2).

На Фиг.2 можно увидеть, что обойма 19 ролика и шток 21 поршня имеют сеть каналов 33. Это позволяет подавать охлаждающую жидкость, например масло из системы смазки вариатора, показанной схематически позицией 50, через установочное отверстие 32 и далее через обойму 19 ролика в два выпускных отверстия 35, 36 смежно с ободом ролика.

Предпочтительно выпускные отверстия образованы в виде сопел, которые могут образовывать струю или поток охлаждающей жидкости и направлять его на соответствующую часть ролика 12. Хотя на Фиг.2 показано в поперечном разрезе простое суживающееся сопло, однако должно быть ясно, что можно применять сопла различной конфигурации и что конечная форма сопла зависит от требуемого строения потока.

Но в предпочтительном варианте, представленном на Фиг.1, роликовое устройство оснащено, альтернативно или дополнительно, двумя известными распылительными стержнями 38, 39, расположенными частично вокруг обода ролика вниз по течению от (постоянных) точек 41 контакта обода ролика с входными и выходными дисками вариаторов, при этом оба распылительных стержня предпочтительно оканчиваются торцевыми соплами или отверстиями 40, действующими, чтобы направить потоки охлаждающей жидкости в точки контакта 41 или вниз по течению, где самое горячее место, для максимизации там эффекта охлаждения. Как показано, сопла расположены вблизи точки, в которой требуется направлять поток охлаждающей жидкости и создавать дискретный поток жидкости. Такое устройство обеспечивает особенно эффективный способ охлаждения поверхности ролика и, следовательно, приносит пользу, когда требуется более высокая скорость охлаждения. Потоки охлаждающей жидкости, создаваемые распылительными стержнями 38, 39 во время работы устройства, обозначены схематически пунктирными линиями на Фиг.1. Преимущество достигается также тем, что сопла 35, 36, показанные на Фиг.2, расположены близко к поверхности 41 ролика и они образованы предпочтительно также в форме сопел, создающих поток.

Обратимся теперь к Фиг.3 и 4, на которых показано, что в простой форме настоящего изобретения, то есть устройство без распылительных стержней 38, 39, можно применять ряд устройств с соплами или отверстиями. Например, можно использовать устройство, показанное на Фиг.3, в котором на противоположных сторонах обоймы 19 (см. также Фиг.2) установлена пара взаимно противоположно расположенных сопел 35, 36 для направления струи или потока в сторону друг друга так, что охлаждающая жидкость осаждается на поверхности 41 ролика 12. Как показано на Фиг.4, можно применять множество сопел или отверстий на каждой стороне обоймы 19. В конкретном примере, показанном на Фиг.4, на каждой стороне обоймы 19 расположена пара сопел 35а, 35в, 36а, 36в. Каждое сопло первой пары 35а, 35в установлено под углом относительно друг друга так, что они направляют поток жидкости на различные участки ролика 12. Предпочтительно сопла каждой пары установлены под углом относительно друг друга так, что одно сопло направляет поток жидкости вверх по течению от их местоположения, тогда как другое направляет жидкость вниз по течению от него. Сопла другой пары 36а, 36в установлены и направлены аналогичным образом. Хотя истинное угловое положение зависит во многом от конкретных требований к устройству, однако установлено, что установка одного сопла вверх по течению под углом примерно 30° к продольной оси узла роликового подшипника, а другого сопла - вниз по течению под таким же углом обеспечивает эффективную систему охлаждения без чрезмерной диффузии до контакта струи с поверхностью 41 ролика. Однако для специалиста в данной области техники представляются другие возможности. Можно также применять комбинацию устройств сопел, показанных на Фиг.3 и 4.

Фиг.5 показывает другую формы узла роликового подшипника 10, которая по существу такая же, как на Фиг.2, за исключением признаков, связанных с подачей охлаждающей жидкости к ближайшему концу 21а штока 21. В этом конкретном устройстве охлаждающую жидкость подают во внутреннюю полость 33 штока 21 через аксиально расположенный подающий трубопровод 62. Этот трубопровод снабжен кольцевым уплотнением 64, которое препятствует просачиванию жидкости в зону, в которой она может действовать на ближний конец 21а и влиять на аксиальное положение ролика. Подающий трубопровод выступает в полость 61, образованную между торцом 65 штока 21 и противостоящей поверхностью 66 поршня 25 двойного действия. Понятно, что, когда подающий трубопровод выступает в часть 25 поршня роликового механизма, давление жидкости будет действовать на поверхность 65, но его эффекту будет противодействовать давление, создаваемое на противостоящей поверхности 66, которая является частью узла 25 поршня. Любой эффект, который может иметь охлаждающая жидкость под давлением на аксиальное положение роликового устройства, можно уменьшить или исключить путем соответствующей размерной обработки двух противостоящих поверхностей 65, 66. Из-за присутствия торцовой поверхности 68 на подающем трубопроводе будет отмечаться эффект незначительного движения, но его можно также уменьшить или даже исключить путем тщательного конструирования. Как показано на Фиг.5, подающий трубопровод 62 проходит аксиально в аксиально расположенном канале, образованном в поршне двойного действия 25, который во время работы перемещается по подающему трубопроводу 62 во время его возвратно-поступательного перемещения, тем самым обеспечивая эффективную подачу жидкости в полость независимо от аксиального положения поршня 25.

Обратимся теперь вкратце к Фиг.6, на которой вариатор с предложенным выше роликовым устройством содержит пару входных роликовых дисков 62, 64 и пару выходных роликовых дисков 80, 82, все из которых установлены на ведущем валу 70 известным способом. Поэтому они не будут описаны далее. Первый конец 70а вала приводится, например, двигателем транспортного средства, а его вращение передается выходным дискам 80, 82 через входные диски и ролики 12, расположенные между ними. Выходные диски 80, 82 соединены посредством цепного привода 71 с планетарной коробкой передач (не показана), которая, в свою очередь, приводит ведомый вал 72, соединенный, например, с трансмиссией транспортного средства. Ведомая шестерня 74, установленная на ведомом валу 72, способна входить в зацепление, через сцепление с муфтой, с валом, и она зацепляется с находящейся в постоянном зацеплении шестерней на ведущем валу 70, тем самым обеспечивая непосредственный привод ведомого вала, если это потребуется. Описанный здесь вариатор имеет обычную форму, за исключением описанных и показанных на Фиг.1-5 роликовый устройств.

Изобретение относится к роликам и к их охлаждению во время применения, в частности к роликам, применяемым в вариаторах с тороидальной дорожкой качения. Роликовое устройство содержит ролик, установленный в обойме, которая снабжена сетью каналов. Это позволяет подавать охлаждающую жидкость, например масло, из системы смазки вариатора. Охлаждающую жидкость можно распылять на обод ролика через отверстия в обойме и/или в двух специально расположенных распылительных стержнях, выступающих из обоймы. Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения роликов. 2 с. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Роликовое устройство для использования в вариаторе с тороидальной дорожкой качения, содержащее ролик, установленный в обойме, и трубопровод для подвода потоков охлаждающей жидкости к ролику для удаления тепла от ролика во время работы роликового устройства, причем трубопровод включает в себя, по меньшей мере, два выпускных отверстия, предназначенных для направления охлаждающей жидкости на противоположно расположенные части ролика, отличающееся тем, что трубопровод содержит по два или более расположенных взаимно противоположно выпускных отверстия, расположенных под углом друг к другу для направления потока охлаждающей жидкости на различные части наружной контактной поверхности ролика.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что два расположенных взаимно противоположно выпускных отверстия образованы на обойме.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что отверстия расположены под углом друг к другу для подачи охлаждающей жидкости на наружную контактную поверхность ролика по направлению и против направления его вращения.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, один распылительный стержень, который расположен частично вокруг, но на радиальном расстоянии от наружной контактной поверхности ролика.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один распылительный стержень включает в себя множество выпускных отверстий.6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что выпускные отверстия содержат сопла.7. Устройство по любому из пп.4-6, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один распылительный стержень расположен так, чтобы направлять охлаждающую жидкость в точку или вблизи нее, в которой ролик образует или теряет контакт с другой частью вариатора.8. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что охлаждающая жидкость поступает из системы смазки вариатора, в котором установлено указанное устройство.9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что обойма оперативно соединена посредством штока с поршнем двойного действия цилиндра управления роликом, причем шток имеет канал, проходящий через него, для транспортировки охлаждающей жидкости в трубопровод, причем шток имеет торцовую поверхность, открытую для эффекта создания давления охлаждающей жидкости, а поршень двойного действия имеет противостоящую поверхность, также открытую для подачи под давлением охлаждающей жидкости, причем торцовая поверхность штока и противостоящая поверхность поршня обращены друг к другу.10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что взаимно противостоящие поверхности образуют полость, в которую подают охлаждающую жидкость, а устройство содержит также аксиально расположенный подающий трубопровод, выступающий в полость, для подачи в нее охлаждающей жидкости.11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что оно содержит также аксиально проходящий канал в поршне двойного действия для приема жидкости, причем поршень выполнен с возможностью перемещения относительно подающего трубопровода для упрощения подачи жидкости в полость независимо от аксиального положения поршня.12. Вариатор с тороидальной дорожкой качения, содержащий одно или более роликовых устройств согласно любому предшествующему пункту.