ФРИКЦИОННЫЙ ВАРИАТОР ПРИВОДНОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2005 года по МПК F16H15/12 

Изобретение относится к силовым приводам энергетических установок, главным образом, средств транспорта, подъемных механизмов и станков.

Известны конусные фрикционные вариаторы силовых приводов с разделением суммарного крутящего момента со входного вала на ряд потоков с помощью распределительного и промежуточных зубчатых колес, вращающих промежуточные валы, несущие комплексы дисковых фрикционов, которые при помощи кулисных механизмов, сблокированных с рычагом управления, вводятся прижимным устройством в контакт с комплексом конических фрикционов, размещенных на выходном валу, обеспечивая заданное положением рычага управления передаточное отношение.

Известны также торовые фрикционные вариаторы, содержащие две оппозитно расположенные соосные фрикционные полумуфты, связанные с входным и выходным валами, образующие в совокупности своими торцами полость, имеющую форму тора, в которой размещен комплекс промежуточных фрикционов, связанных с рычагом управления, имеющих свободу вращения вокруг своих продольных осей и свободу изменения наклона продольных осей в плоскости, проходящей через продольную ось вариатора. Крутящий момент передается при сведении при помощи прижимного устройства фрикционных полумуфт и промежуточных фрикционов с синхронным изменением угла наклона их продольных осей при помощи рычага управления.

Обе упомянутые конструкции (см. Решетов Д.Н. Детали машин изд.3. М.: Машиностроение, 1974, с.185...191) обладают рядом недостатков, ограничивающих их применение.

Первая конструкция имеет значительные потери на режимах передачи максимального крутящего момента, связанные с изгибом дисковых фрикционов при необходимом осевом усилии прижатия фрикционных пар прижимным устройством.

Вторая конструкция не обеспечивает передачу больших крутящих моментов при возрастании передаточных отношений из-за невозможности размещения необходимого количества промежуточных фрикционов, имеющих малую площадь касания в тороидальной полости между фрикционными полумуфтами.

Задачей изобретения является увеличение передаваемого крутящего момента и упрощение управления вариатором.

Указанный технический результат достигается тем, что вариатор содержит паразитную коническую шестерню, радиально укрепленную на корпусе и обеспечивающую дополнительную связь между фрикционными полумуфтами, причем фрикционная полумуфта, связанная с валом, несущим распределительную шестерню, имеет свободу соосного вращения относительно этого вала, приводные шестерни и связанные с ними промежуточные валы имеют свободу вращения вокруг своих продольных осей, расположенных радиально по периметру корпуса, а промежуточные валы с установленными на них промежуточными фрикционами имеют свободу перемещения вдоль своих продольных осей в полости между торцами фрикционных полумуфт.

Техническая сущность устройства поясняется чертежом.

В цилиндрическом корпусе 1 укреплен входной вал 2, несущий коническую распределительную шестерню 3, связанную с рядом приводных конических шестерен 4, укрепленных на поворотных втулках 5 радиально по окружности корпуса 1. В осевых отверстиях втулок 5 установлены на шлицах промежуточные валы 6, имеющие дополнительную свободу осевого перемещения вместе с укрепленными на них промежуточными фрикционами 7 между крайними положениями А и В. На внутреннем торце шестерни 3 укреплена фрикционная полумуфта 8 в форме конической шестерни, имеющая дополнительную свободу соосного вращения. С противоположной входному валу 2 стороны корпуса 1 оппозитно укреплен выходной вал 9, в осевую расточку которого вставлен на внутреннем шлицевом соединении шток 10 выходной фрикционной полумуфты 11, стянутый с валом 9 возвратной пружиной 12 и образующий в осевой расточке полость 13, служащую рабочей полостью гидравлического прижимного устройства. Между собой оппозитно размещенные в корпусе 1 фрикционные полу муфты 8 и 11 (также имеющая форму конической шестерни) связаны паразитной конической шестерней 14, укрепленной радиально на корпусе 1, причем в зубчатом соединении шестерен 11 и 14 в неприжатом состоянии предусмотрен осевой ходовой зазор С прижимного устройства, не превышающий 0,3 от величины модуля зубчатого соединения. Промежуточные валы 6 с промежуточными фрикционами 7 размещены в пространстве между торцами фрикционных полумуфт 8 и 11. На наружных концах промежуточных валов 6 с помощью скользящих соединительных муфт 15 укреплены зубчатые рейки 16, приводимые в синхронное радиальное перемещение шестернями 17, объединенными в комплекс гибким кольцевым синхронизирующим валом 18, на котором закреплена также управляющая шестерня 19, соединенная с зубчатым сектором 20, закрепленным на одном валу с рычагом управления 21, на котором, в свою очередь, шарнирно укреплена подпружиненная нажимная рукоятка 22, сблокированная с концевым выключателем 23, включенным в цепь питания электромагнитного гидравлического двухходового клапана 24 подачи исполнительного давления Р в рабочую полость 13, а также с фиксатором 25 положения рычага управления 21.

Устройство работает следующим образом:

В статическом режиме работы двигатель силовой установки обеспечивает функционирование электрической и гидравлической систем приводного устройства. На входных клеммах присутствует рабочее напряжение U, рычаг управления 21 находится в заданном положении; рукоятка 22 отжата пружиной, концевой выключатель 23 отжат пружиной, концевой выключатель 23 разомкнут и через нормально открытый клапан 24 в рабочую полость 13 поступает рабочая жидкость под давлением Р. Вследствие этого шток 10, растянув возвратную пружину 12, перемещен вместе с фрикционной полумуфтой 11 по шлицевому соединению вдоль вала 9 в крайнее левое положение, осевой зазор С прижимным устройством выбран и фрикционная полумуфта 11 прижата к комплексу промежуточных фрикционов 7, а они, в свою очередь, выбрав установочные люфты, - к фрикционной полумуфте 8, сформировав тем самым фрикционную группу вариатора. Вращаемый двигателем входной вал 2 передает крутящий момент на распределительную шестерню 3, далее через комплекс приводных шестерен 4 - на промежуточные валы 6 и с укрепленных на них промежуточных фрикционов 7 - на торцевые поверхности фрикционных полумуфт 8 и 11. Разветвление крутящего момента на ряд потоков и дальнейшая их передача одновременно на две фрикционные полумуфты позволяет удвоить площадь контакта фрикционной группы и, следовательно, передаваемую мощность.

С фрикционной полумуфты 8 приходящаяся на нее доля передаваемого крутящего момента через паразитную шестерню 14 передается на фрикционную полумуфту 11 (вращающуюся в противоположную полумуфте 8 сторону, но с равной скоростью), далее со штока 10 через шлицевое соединение суммарный крутящий момент с заданным положением рычага управления 21 передаточным отношением поступает на выходной вал 9 вариатора.

При необходимости увеличения передаваемого крутящего момента оператор сжимает ладонью нажимную рукоятку 22 на рычаге управления 21, при этом замыкается концевой выключатель 23, запитывается соленоид электромагнитного клапана 24 и клапан закрывает магистраль подачи рабочего давления Р и сообщает рабочую полость 13 прижимного устройства с магистралью слива. Под действием возвратной пружины 12 шток 10 вместе с фрикционной полумуфтой 11 отходит в крайнее правое положение на расстояние С, сняв сжимающее усилие с фрикционной группы, вследствие чего крутящий момент с промежуточных фрикционов 7 на фрикционные полумуфты 8 и 11 практически не передается. Одновременно с нажатием рукоятки 22 фиксатор 25 освобождает рычаг управления 21 вариатором и оператор поворачивает его по часовой стрелке до нужного положения, после чего отпускает нажимную рукоятку 22 и рычаг управления 21 фиксируется в новом положении фиксатором 25. Одновременно размыкается концевой выключатель 23, закрывается сливная магистраль электромагнитного клапана 24 и последний сообщает линию высокого давления гидросистемы через сверления в корпусе 1 и выходном вале 9 с рабочей полостью 13 прижимного устройства. Поступающая в нее рабочая жидкость под давлением Р, растягивая возвратную пружину 12, сдвигает влево шток 10 вместе с фрикционной полумуфтой 11 и после выборки осевого зазора С фрикционная группа в составе фрикционных полумуфт 8 и 11 и промежуточных фрикционов 7 вновь входит в непосредственный контакт для передачи крутящего момента. Во время поворота рычага управления 21 сблокированный с ним зубчатый сектор 20 вращает против часовой стрелки управляющую шестерню 19, а вместе с ней через гибкий синхронирующий вал 18 комплекс шестерен 17, связанный с зубчатыми рейками 16 предназначенными для осевого перемещения промежуточных валов 6, заставляя их вместе с промежуточными фрикционами 7 передвигаться по шлицам втулок 5 к периферии корпуса 1 (вплоть до положения А), обеспечивая увеличенное передаточное отношение, соответствующее увеличению крутящего момента.

При снижении нагрузки оператор аналогичным образом переводит рычаг управления 21 в направлении против часовой стрелки, уменьшая передаточное отношение вплоть до достижения промежуточными фрикционами положения В.

Реализация предложенной конструкции фрикционного вариатора позволит увеличить передаваемый крутящий момент, уменьшить износ фрикционных элементов и упростить управление вариатором, что особенно важно для средств транспорта.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в силовых приводах энергетических установок, главным образом средств транспорта, подъемных механизмов и станков. Фрикционный вариатор содержит корпус 1, входной 2 и выходной 9 валы, связанные с ними фрикционные полумуфты 8, 11, распределительную шестерню 3, приводные шестерни 4, рычаг управления 21, имеющий фиксатор положения 25, промежуточные фрикционы 7. Паразитная коническая шестерня 14 радиально укреплена на корпусе 1 и обеспечивает дополнительную связь между фрикционными полумуфтами 8 и 11. Фрикционная полумуфта 8 связана с валом, несущим распределительную шестерню 3, имеет свободу соосного вращения относительно этого вала. Приводные шестерни 4 и связанные с ними промежуточные валы 6 имеют свободу вращения вокруг своих продольных осей, расположенных радиально по периметру корпуса. Промежуточные валы 6 с установленными на них промежуточными фрикционами 7 имеют свободу перемещения вдоль своих продольных осей в полости между торцами фрикционных полумуфт. Технический результат - увеличение передаваемого крутящего момента и упрощение управления вариатором. 1 ил.

Фрикционный вариатор приводного устройства, содержащий корпус, вмещающий соосные, связанные с входным и выходным валами фрикционные полумуфты, одна из которых имеет свободу осевого перемещения при воздействии прижимного устройства, размещенную на оппозитном ей валу распределительную шестерню, связанную с комплексом приводных шестерен, вращающих промежуточные валы, связанные с рычагом управления, имеющим фиксатор положения, и укрепленные на промежуточных валах промежуточные фрикционы, связанные с фрикционными полумуфтами, отличающийся тем, что содержит паразитную коническую шестерню, радиально укрепленную на корпусе и обеспечивающую дополнительную связь между фрикционными полумуфтами, причем фрикционная полумуфта, связанная с валом, несущим распределительную шестерню, имеет свободу соосного вращения относительно этого вала, приводные шестерни и связанные с ними промежуточные валы имеют свободу вращения вокруг своих продольных осей, расположенных радиально по периметру корпуса, а промежуточные валы с установленными на них промежуточными фрикционами имеют свободу перемещения вдоль своих продольных осей в полости между торцами фрикционных полумуфт.