ПЛАНЕТАРНЫЙ ФРИКЦИОННЫЙ ВАРИАТОР Российский патент 2007 года по МПК F16H37/08 F16H15/48 

Изобретение относится к планетарному фрикционному вариатору, применяемому для плавного изменения передаточного отношения от одного вала к другому на всех наземных транспортных средствах, речных и морских судах, в авиационной и космической технике, в промышленности.

Известен механизм регулирования, содержащий два планетарных ряда с общим эпициклом, солнечные шестерни которых соединены одна с ведущим валом, другая - с механизмом регулировки. Передаточное отношение изменяется при остановке водила одного ряда и при вращении водила второго ряда и одновременном вращении солнечных шестерен относительно друг друга (Благонравов А.А. "Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа", М.: Машиностроение). Данный механизм очень сложен, имеет большие габариты по диаметру.

Известен планетарный механизм регулирования вариатора, содержащий два одинаковых планетарных ряда с общим эпициклом, солнечные шестерни которых соединены одна с ведущим валом, другая - с механизмом регулировки. Водило одного ряда соединено с корпусом механизма, водило второго ряда - с автономным регулятором. Каждый планетарный ряд содержит один сателлит с двумя зубчатыми венцами. Оси вращения водила и сателлита расположены со смещением и находятся друг от друга на расстоянии, составляющем меньше радиуса меньшего из зубчатых венцов сателлита (патент России №2022182 МКИ F16H 61/00).

Недостатками являются большие габариты, сложность конструкции.

Наиболее известным является планетарный фрикционный вариатор, содержащий три центральных колеса и сателлиты с рабочими поверхностями, установленные на водиле фрикционные механизмы, первичный и вторичные валы. В качестве управляющего звена применяется водило, объединенное с одним из колес (А.Ф.Крайнев. Словарь-справочник по механизмам, Москва, Машиностроение 1987 г., с.294-295).

Недостатком данного вариатора является сложность конструкции, большие габариты, недостаточно надежная работа.

Фрикционное звено в данном вариаторе является одним из нескольких последовательно соединенных звеньев в общей цепочке, по которой передается крутящий момент от главного двигателя к движителю транспортного средства. Кроме этого, площадь контакта во фрикционном механизме сравнительно небольшая и регулирование силы прижатия двух элементов вариатора возможно в узком диапазоне. Увеличение площади контакта во фрикционном механизме ограничено габаритами конструкции. Следовательно, величина передаваемого крутящего момента и мощность двигателя ограничены. Увеличение крутящего момента приведет к проскальзыванию вариатора и нарушению работы всего механизма в целом за счет передачи мощности на первичный вал, фрикционный механизм, вторичный вал по одному направлению. Регулирование передаточного отношения происходит за счет изменения геометрических размеров фрикционного звена.

Задача, на решение которой направлено изобретение: упрощение конструкции, уменьшение габаритов и улучшение рабочих характеристик транспортного средства, надежности его работы за счет уменьшения количества зубчатых зацеплений и плавного бесступенчатого регулирования скорости вращения и передачи крутящего момента без разрыва потока мощности до максимальной скорости с возможностью получения тяговой характеристики транспортного средства, приближенной к идеальной.

Это достигается тем, что планетарный фрикционный вариатор, включающий первичный вал с установленным на нем солнечным колесом, входящим в зацепление с коронным колесом через сателлит, вторичный вал, водило и фрикционные механизмы, использует коронное колесо в качестве управляющего звена, с одной стороны, связанное с корпусом вариатора, а с другой стороны с первичным валом через фрикционные механизмы, и вторичный вал объединен с водилом с возможностью регулирования скорости и направления вращения коронного колеса с помощью фрикционных механизмов и управляющего электродвигателя, соединенного с коронным колесом.

На чертеже изображен планетарный фрикционный вариатор, общий вид.

На первичном валу 1 жестко закреплено солнечное колесо 2, входящее в зацепление с коронным колесом 6 через сателлиты 3 (не менее двух), которые в свою очередь установлены на водиле 4. Центральная ось водила 4 является вторичным валом. Регулирование передаточного отношения от первичного вала 1 к вторичному валу 5 выполняется коронным колесом 6.

Коронное колесо 6 связано с электродвигателем 9 и фрикционно с корпусом 11 вариатора посредством первого фрикционного механизма, а с другой стороны соединено с первичным валом с помощью второго фрикционного механизма.

Управляющий электродвигатель 9 имеет зубчатое соединение 10 с наружной частью коронного колеса 6.

Планетарный фрикционный вариатор работает следующим образом. Крутящий момент передается от первичного вала к вторичному валу по трем направляющим:

1) при работе второго фрикционного механизма 8 вращается первичный вал 1 и крутящий момент через солнечное колесо 2 передается на корпус коронного колеса 6 посредством второго фрикционного механизма 8, а первичный фрикционный механизм 7 плавно выключается. В результате коронное колесо 6 из состояния покоя плавно переходит в режим вращения в одну сторону с первичным валом 1. Обороты коронного колеса 6 плавно увеличиваются за счет увеличения нажатия во втором фрикционном механизме 8. А в результате обороты коронного колеса 6 выравниваются по сравнению с оборотами первичного вала 1. От коронного колеса 6 крутящий момент передается через сателлиты 3 на вторичный вал. При работе механизма в данном режиме передаточное отношение равно 1;

2) крутящий момент передается от первичного вала на солнечное колесо и через сателлиты на водило и вторичный вал вариатора. Фрикционные механизмы выключены;

3) управляющий электродвигатель через зубчатое соединение передает крутящий момент на корпус коронного колеса и через сателлиты на водило и вторичный вал.

Таким образом, при использовании предлагаемого технического решения появляется возможность регулирования передаточного отношения за счет изменения скорости вращения и направления вращения коронного колеса 6, передавая крутящий момент от первичного вала к вторичному, через планетарную зубчатую передачу, фрикционные механизмы и управляющий электродвигатель с регулировкой крутящего момента до максимальной скорости.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для плавного изменения передаточного отношения от одного вала к другому на всех наземных транспортных средствах, речных и морских судах, в авиационной и космической технике, в промышленности. Планетарный фрикционный вариатор содержит первичный вал (1), солнечное колесо (2), коронное колесо (6), водило (4) с сателлитами (3) и вторичный вал (5). Коронное колесо (6), используемое в качестве управляющего звена, связано с корпусом (11) вариатора и с первичным валом (1) через фрикционные механизмы. Вторичный вал (5) объединен с водилом (4) с возможностью регулирования скорости и направления вращения коронного колеса с помощью фрикционных механизмов и управляющего электродвигателя (9), соединенного с коронным колесом. Изобретение направлено на упрощение конструкции, уменьшение габаритов и повышение надежности работы. 1 ил.

Планетарный фрикционный вариатор, включающий первичный вал с установленным на нем солнечным колесом, входящим в зацепление с коронным колесом через сателлиты, вторичный вал, водило, фрикционные механизмы, отличающийся тем, что коронное колесо применено в качестве управляющего звена, с одной стороны связанное с корпусом вариатора, а с другой стороны - с первичным валом через фрикционные механизмы, и вторичный вал объединен с водилом с возможностью регулирования скорости и направления вращения коронного колеса посредством фрикционных механизмов и управляющего электродвигателя, соединенного с коронным колесом.