ИМПУЛЬСНЫЙ ВАРИАТОР Российский патент 2004 года по МПК F16H29/04 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в транспортных средствах, в приводах рабочих органов технологических машин.

Известен бесшатунный механизм с качающейся шайбой, снабженный закрепленным на шайбе параллельно опорному боковым пальцем, установленным с возможностью вращения и осевого перемещения кулисой, причем оси вращения кулис перпендикулярны штокам, а в кулисах выполнены цилиндрические отверстия, в которых размещены соответствующие пальцы, поршни со штоками, установленные с возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндрах и посредством кулис и пальцев воздействующие на наклонную шайбу (RU № 2085792, МПК⁶ F 16 Н 23/04, 1997).

Технический недостаток известного бесшатунного механизма с качающейся шайбой: повышенная сложность конструкции, невозможность регулирования угла наклона шайбы, большая неравномерность вращения выходного вала, ограниченные функциональные возможности.

Известен также автоматический импульсный вариатор, содержащий корпус, ведущий вал, качающуюся шайбу, снабженную внутренней втулкой с осью и подшипником, механизм изменения угла наклона шайбы, передаточные звенья с механизмами свободного хода и ведомый вал (SU № 1019152 А, МПК³ F 16 H 29/04, 1983).

Технический недостаток данного вариатора: недостаточно широкие эксплуатационно-технологические показатели вследствие повышенных габаритов, ограниченного диапазона изменения углов наклона шайбы и грубого регулирования передаточного отношения.

Техническая задача - повышение эксплуатационно-технологических показателей за счет увеличения диапазона и тонкого бесступенчатого регулирования передаточного отношения, сокращения габаритов вариатора.

Согласно изобретению качающаяся шайба снабжена дополнительной втулкой с осью, размещенной между внутренней втулкой и подшипником, ось дополнительной втулки установлена перпендикулярно оси внутренней втулки, при этом вариатор снабжен дополнительным механизмом изменения угла наклона шайбы, выполненным в виде поводка, концы которого соединены с торцом указанной дополнительной втулки и с ведущим валом.

Наряду с этим механизмы изменения угла наклона шайбы размещены по разные стороны качающейся шайбы и каждый из них снабжен размещенным на ведущем валу шлицевым ползуном, обоймой с управляющим рычагом и радиально-упорным подшипником, посредством которого обойма смонтирована на ползуне, при этом управляющий рычаг выведен за пределы корпуса; величина смещения ползунов и длина поводков выполнены из возможности одновременного и независимого изменения угла наклона внутренней и дополнительной втулок качающейся шайбы на углы от 0 до 30°.

На фиг.1 изображен импульсный вариатор, вид сбоку, в разрезе; на фиг.2 - вариатор, вид в плане, в разрезе, фрагмент; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1.

Импульсный вариатор содержит корпус 1, в котором на подшипниках смонтирован ведущий вал 2, на котором посредством оси 3 установлена качающаяся шайба 4. Последняя включает внутреннюю втулку 5, дополнительную втулку 6, на которой посажен подшипник 7, промежуточное кольцо 8 и связанное с ним осями 9 наружное кольцо 10. Внутренняя втулка 5 соединена осью 11, перпендикулярной оси 3, с дополнительной втулкой 6. По разные стороны шайбы 4 на ведущем валу 2 на шлицевых участках 12 подвижно установлены механизмы 13 и 14 изменения угла наклона шайбы. Последние снабжены поводками 15 и 16 различной длины, шарнирно связанными с внутренней 5 и дополнительной 6 втулками соответственно. Длина поводков и расположение их на механизмах 13 и 14, на дополнительной 6 и внутренней 5 втулках выбраны из возможности отклонения внутренней и дополнительной втулок во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Наружное кольцо 10 снабжено опорами 17, которые смонтированы в корпусе 1 на подшипниках. Продолжением опор 17 являются выведенные за пределы корпуса цапфы, на которых посредством механизмов свободного хода 18 посажены конические шестерни 19 и 20. Последние находятся в зацеплении с коническим колесом 21, скрепленным с фланцем 22; в свою очередь фланец жестко соединен с ведомым (выходным) валом 23, который расположен соосно ведущему валу 2. Механизмы 13 и 14 изменения угла наклона качающейся шайбы 4 состоят из шлицевых ползунов 24 и 25, на которых посредством радиально-упорных подшипников 26, 27 смонтированы обоймы 28 и 29 с управляющими рычагами 30 и 31, выведенными за пределы корпуса 1.

Импульсный вариатор работает следующим образом.

В нейтральном положении ползун 24 с обоймой 28 и управляющим рычагом 30 механизма 13 изменения угла наклона шайбы - ее внутренней втулки 5 находится в крайнем левом положении, а ползун 25 с обоймой 29 и управляющим рычагом 31 другого механизма 14 изменения угла наклона шайбы - дополнительной втулки 6 находится в крайнем правом положении (фиг.1, 2). В этом случае наклонная шайба 4 располагается перпендикулярно геометрической оси ведущего вала 2 - угол наклона шайбы 0=0. При вращении ведущего вала шайба не совершает качательных движений, вследствие чего опоры 17 с цапфами наружного кольца 10 шайбы, шестерни 19, 20 и зубчатое коническое колесо 21 с фланцем 22 и ведомым валом 23 остаются неподвижными.

Для осуществления начала движения необходимо рычагом управления 30 плавно переместить механизм 13 изменения угла наклона шайбы - внутренней втулки 5 вправо. При этом наклонная шайба начнет совершать качательные движения и крутящий момент через цапфы 17, механизмы свободного хода 18 и шестерни 19 и 20, сглаживаясь инерционными силами вращающихся масс, передается на коническое колесо 21 и через фланец 22 на выходной вал 23. Установкой двух механизмов 18 свободного хода, преобразующих колебательное движение наклонной шайбы 4 во вращательное движение конических шестерен 19 и 20, достигается непрерывность движения выходного вала 23 и уменьшение неравномерности его движения за счет сообщения коническому колесу 21 последовательных импульсов в одном направлении. Перемещение рычага управления 30 вправо осуществляется до достижения требуемого передаточного отношения. Если механизм 13 изменения угла наклона шайбы - внутренней 5 втулки перемещен в крайнее правое положение (угол наклона внутренней втулки максимальный), а требуемое передаточное отношение не достигнуто, тогда рычагом управления 31 механизма 14 следует, плавно перемещая влево, изменить угол наклона дополнительной втулки. При этом амплитуда качательного движения шайбы увеличится по определенной зависимости, а следовательно, уменьшится передаточное отношение вариатора.

Возможно изменение вначале угла наклона дополнительной 6 втулки, а затем внутренней 5, а также одновременное.

Удобство управления заключается в следующем: при выходе вариатора на основной рабочий режим (один из механизмов в промежуточном положении, а другой в начальном), т.е. при достижении требуемого передаточного отношения, появляется необходимость (снижение нагрузки на ведомом валу) уменьшить передаточное отношение на небольшой промежуток времени, тогда вторым механизмом изменения угла наклона увеличиваем амплитуду колебания шайбы (при этом настройка основного рабочего режима сохраняется). При необходимости вернуть вариатор в основной рабочий режим второй механизм изменения угла наклона возвращается в исходное положение.

Таким образом, в предлагаемом вариаторе простыми средствами достигается: бесступенчатое регулирование угловой скорости ведущего вала, включая полную остановку; широкий диапазон регулирования с варьированием углов наклона качающейся шайбы при включенном приводном двигателе и вращающемся ведущем вале 2; простота и компактность конструкции; снижение габаритов; относительно равномерное вращение ведомого вала 23 из-за наличия двух механизмов свободного хода 18, включающихся поочередно. В связи с этим обеспечивается повышение стабильности и надежности работы вариатора, удобство управления.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в транспортных средствах, в приводах рабочих органов технологических машин. Импульсный вариатор содержит корпус 1, ведущий вал 2, качающуюся шайбу 4, два механизма 13 и 14 изменения угла наклона шайбы, передаточные звенья с механизмами свободного хода и ведомый вал 23. Качающаяся шайба 4 снабжена втулками 5 и 6, осью 11, размещенной между втулкой 5 и подшипником 7 и установленной перпендикулярно оси 3. Дополнительный механизм 14 изменения угла наклона шайбы содержит поводок, концы которого соединены с торцом втулки 6 и с ведущим валом 2. При необходимости уменьшения передаточного отношения вторым механизмом 14 изменения угла наклона увеличивают амплитуду колебания шайбы 4. Технический результат - увеличение диапазона и тонкого бесступенчатого регулирования передаточного отношения, сокращение габаритов вариатора. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Импульсный вариатор, содержащий корпус, ведущий вал, качающуюся шайбу, снабженную внутренней втулкой с осью и подшипником, механизм изменения угла наклона шайбы, передаточные звенья с механизмами свободного хода и ведомый вал, отличающийся тем, что качающаяся шайба снабжена дополнительной втулкой с осью, размещенной между внутренней втулкой и подшипником, ось дополнительной втулки установлена перпендикулярно оси внутренней втулки, при этом вариатор снабжен дополнительным механизмом изменения угла наклона шайбы, выполненным в виде поводка, концы которого соединены с торцом указанной дополнительной втулки и с ведущим валом.2. Вариатор по п.1, отличающийся тем, что механизмы изменения угла наклона шайбы размещены по разные стороны качающейся шайбы и каждый из них снабжен размещенным на ведущем валу шлицевым ползуном, обоймой с управляющим рычагом и радиально-упорным подшипником, посредством которого обойма смонтирована на ползуне, при этом управляющий рычаг выведен за пределы корпуса.3. Вариатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что величина смещения ползунов и длина поводков выполнена из возможности одновременного и независимого изменения угла наклона внутренней и дополнительной втулок качающейся шайбы на углы от 0 до 30°.