ВАРИАТОР Российский патент 2011 года по МПК F16H15/38 

Настоящее изобретение относится к вариаторам качения типа, при котором усилие привода передается от одной дорожки качения к другой посредством одного или нескольких роликов, ориентация которых меняется согласно изменениям передаточного отношения. Более конкретно изобретение касается нового механизма управления ориентацией ролика.

Применяемое здесь слово «вариатор» относится к передающему устройству, допускающему бесступенчатое регулирование передаточного отношения. Вариаторы, в частности, но никак не исключительно, могут применяться в трансмиссиях автомобилей.

В наиболее известном типе вариатора качения используются, по меньшей мере, две соосно установленные дорожки качения, имеющие противоположные поверхности, которым придана такая форма, при которой дорожки качения совместно ограничивают приблизительно тороидальное пространство. В пространстве между дорожками качения помещается, по меньшей мере, один ролик, который перемещается по их фасонным поверхностям для передачи усилия привода от одной дорожки качения на другую. Изменения наклона ролика связаны с изменениями в относительных скоростях дорожек качения и, следовательно, в передаточном отношении, которое обеспечивает вариатор.

Изменение наклона ролика, связанное с изменениями передаточного отношения, будет упоминаться здесь как «прецессия» для того, чтобы отличать его от других вращательных движений ролика, таких как его вращение вокруг собственной оси.

Для контроля наклона ролика требуется определенный механизм, и в существующих технических решениях содержатся многочисленные примеры таких механизмов. Обычно такие механизмы не действуют путем непосредственного приложения крутящего момента к креплению ролика. Вместо этого ролик устанавливают таким образом, что его смещение ведет к его переходу под воздействием усилий, приложенных к нему дорожками качения, к новому наклону. Управляющий эффект возникает, поскольку ролик стремится к положению, при котором его собственная ось совпадает с общей осью дорожек качения вариатора, поскольку при любом другом условии перемещение ролика не является параллельным перемещению дорожек качения в области, где они взаимодействуют между собой. Механизм управления служит для регулирования смещения ролика.

Примеры таких механизмов можно найти во многих принадлежащих заявителю и опубликованных ранее патентных документах, включая PCT/GB 03/00259 (WO 03/062670). В большинстве случаев смещение требуется для того, чтобы направить ролик по окружности (вокруг общей оси дорожек качения вариатора) и, позволяя роликам прецессировать вокруг оси, наклоненной к радиальной плоскости, установить соотношение между смещением ролика и наклоном ролика. Предусматривается исполнительный механизм для сдвига ролика по окружности и оказания воздействия таким образом на (1) его смещение и на (2) передаточное отношение вариатора.

Такие механизмы способствуют управлению вариатором посредством крутящего момента. Этот принцип известен в технике, однако будет вкратце разъяснен. Более традиционные передачи с регулированием передаточного отношения изготавливаются таким образом, что они принимают входной сигнал определенной формы, указывающий требующееся передаточное отношение, и затем настраиваются на его достижение. Таким образом, передаточное отношение устанавливается непосредственно. В отличие от этого в передаче с управлением посредством крутящего момента непосредственно устанавливают крутящий момент. Изменения передаточного момента происходят из приложения крутящего момента к инерции на входе и выходе, и вариатор автоматически воспринимает изменения. Сумма крутящих моментов, воздействующих на дорожки качения вариатора, будет упоминаться здесь как реактивный крутящий момент, поскольку он является крутящим моментом, который должен реагировать на установку вариатора. Реактивный крутящий момент передается на ролики и таким образом через связанный с ними исполнительный механизм (механизмы) на кожух вариатора. Отсюда путем установки усилия исполнительного механизма непосредственно устанавливается реактивный крутящий момент, поскольку (если пренебречь ускорением ролика) усилия, приложенные к каждому ролику исполнительным механизмом и дорожками качения, должны быть равными по величине и противоположными по направленности. Управление передачей осуществляется путем контроля усилия исполнительного механизма и, следовательно, реактивного крутящего момента, а не передаточного отношения вариатора.

Наиболее широкоприменяемый механизм управления предусматривает использование для каждого ролика исполнительного механизма в виде соответствующего гидравлического поршня/цилиндра, причем поршень соединяется посредством поршневого штока с кареткой, несущей ролик. Однако здесь описан механизм совершенно иного типа, в котором вариатор содержит солнечное и кольцевое зубчатые колеса, а водило ролика взаимодействует с обоими. Относительное вращение солнечного и кольцевого зубчатых колес вызывает наклон водила и вызывает таким образом придание ролику новой ориентации. При таком типе компоновки ведение солнечного зубчатого колеса становится проблематичным. Для этой цели с солнечным зубчатым колесом требуется выполнить несколько соединений, и, в принципе, это может быть сделано в осевом направлении, например, через какой-либо рукав, идущий вдоль вала вариатора, или в радиальном направлении, например, через рычаг, проходящий через тороидальную полость. Первый вариант ведет к возникновению трудностей при конструировании. Последний является проблематичным, поскольку рычаг будет мешать роликам и/или их водилам при их перемещении вперед и назад.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается вариатор, который содержит пару дорожек качения, установленных для вращения вокруг общей оси и имеющих соответствующие профилированные поверхности, которые вместе ограничивают кольцевую полость, содержащую, по меньшей мере, один ролик, который бежит по профилированным поверхностям дорожек качения с целью передачи усилия привода от одной дорожки качения на другую, причем ролик имеет ось ролика и установлен на водиле посредством подшипников, которые позволяют ролику вращаться вокруг его оси и также прецессировать относительно водила с целью изменения наклона оси ролика к общей оси и таким образом способствовать изменению передаточного отношения вариатора, причем вариатор содержит также солнечное и кольцевое зубчатые колеса, являющиеся концентричными, и установлены для вращения вокруг общей оси, причем водило взаимодействует с солнечным и кольцевым зубчатыми колесами, так что относительное вращение солнечного и кольцевого зубчатых колес вызывает наклон водила и последующее изменение наклона оси ролика, вариатор содержит также механизм для контроля вращения солнечного и кольцевого зубчатых колес, причем механизм содержит сателлит, установленный в кольцевой полости и оперативно взаимодействующий с солнечным и кольцевым зубчатыми колесами, исполнительный механизм, оперативно соединенный с сателлитом, и приспособление для управления вращением сателлита независимо от его взаимодействия с солнечным и кольцевым зубчатыми колесами.

За счет управления вращением сателлита независимо от его взаимодействия с солнечным и кольцевым зубчатыми колесами сателлит может использоваться для управления движением и солнечного, и кольцевого зубчатых колес. Сателлит может также двигаться вместе с солнечным и кольцевым зубчатыми колесами, что позволяет избежать проблем с созданием помех для роликов со стороны сателлита.

В то время как существует необходимость определенным образом контролировать вращение сателлита независимо от его взаимодействия с солнечным и кольцевым зубчатыми колесами, это не должно подразумевать необходимость применения механизма для приведения во вращение сателлита. В предпочтительном варианте реализации это приспособление служит просто для того, чтобы предотвратить вращение сателлита. В таких вариантах реализации исполнительный механизм предпочтительно приспособлен для того, чтобы перемещать сателлит по круговому пути вокруг общей оси. Именно это круговое перемещение сателлита вызывает относительное вращение солнечного и кольцевого зубчатых колес, необходимое для контроля наклона водила и, следовательно, передаточного отношения вариатора.

Дорожкой перемещения сателлита обычно является дуга круга, идущая вокруг общей оси. В предпочтительных вариантах реализации приспособление для контроля вращения сателлита содержит, например, язычок, вставленный с возможностью скольжения в паз. Таким образом, можно приспособить определенное движение сателлита, поперечное относительно направления его перемещения.

Сам исполнительный механизм предпочтительно является линейным исполнительным механизмом и еще более предпочтительно системой из гидравлического поршня и цилиндра. Наиболее предпочтительные варианты реализации содержат пару поршней в отношении цилиндров.

Соединение между сателлитом и исполнительным механизмом может быть выполнено посредством дополнительных скользящих деталей, которые воспринимают некоторое движение сателлита в направлении, поперечном направлению перемещения исполнительного механизма, одновременно передавая усилие от исполнительного механизма на сателлит и не допуская вращения сателлита.

Особенно предпочтительным является наличие у солнечного и кольцевого зубчатых колес и сателлита зубцов, образующих планетарный зубчатый механизм.

Настоящее изобретение хорошо приспособлено к использованию в вариаторе с управлением посредством крутящего момента. Этого можно достичь просто путем непосредственного контроля усилия, приложенного исполнительным механизмом к сателлиту, который, в свою очередь, контролирует реактивный крутящий момент вариатора.

Предпочтительно кольцевое зубчатое колесо содержит кольцевую наружную часть и, по меньшей мере, один отходящий в радиальном направлении элемент, ведущий к внутренней втулочной части. Втулочная часть может быть смонтирована на общей оси с целью установки кольцевого зубчатого колеса.

Особенно желательно, чтобы сателлит оперативно соединялся с кольцевым зубчатым колесом через посредство контрольного элемента, отходящего радиально наружу от втулочной части кольцевого зубчатого колеса. Путем передачи крутящего момента, требующегося для контроля вращения кольцевого зубчатого колеса, на его втулочную часть, которая может опираться на его подшипник, можно избежать коробления наружной части кольцевого зубчатого колеса.

Предпочтительно в таком варианте реализации контрольный элемент имеет зубчатую наружную часть, которая входит в зацепление с зубчатой наружной частью сателлита.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается вариатор, содержащий пару дорожек качения, установленных для вращения вокруг общей оси и имеющих соответствующие профилированные поверхности, которые совместно ограничивают кольцевую полость, содержащую, по меньшей мере, один ролик, который катится по профилированным поверхностям дорожек качения с целью передачи усилия привода от одной дорожки качения на другую, причем ролик имеет ось ролика и установлен на водило на подшипниках, которые позволяют ролику вращаться вокруг собственной оси и также прецессировать относительно водила для изменения наклона оси ролика к общей оси и таким образом обеспечить возможность изменения передаточного отношения вариатора, причем вариатор содержит также солнечное и кольцевое зубчатые колеса, которые являются концентричными и установлены для вращения вокруг общей оси, причем водило взаимодействует с солнечным и кольцевым зубчатыми колесами, так что относительное вращение солнечного и кольцевого зубчатых колес вызывает наклон водила и последующее изменение наклона оси ролика, вариатор содержит также механизм для контроля вращения солнечного и кольцевого зубчатых колес, причем механизм содержит сателлит, установленный в кольцевой полости и оперативно взаимодействующий с солнечным и кольцевым зубчатыми колесами, исполнительный механизм, оперативно соединенный с сателлитом для его перемещения по окружности вокруг общей оси, причем сателлит установлен таким образом, чтобы не допустить его вращения.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предлагается вариатор, который содержит две дорожки качения, установленные для вращения вокруг общей оси и имеющие профилированные противоположные поверхности, ограничивающие кольцевое пространство, содержащее, по меньшей мере, один ролик, который катится по профилированным поверхностям дорожек качения с целью передачи усилия привода между ними, причем ролик установлен на водиле таким образом, что его наклон к общей оси может меняться для того, чтобы обеспечить изменение передаточного отношения вариатора, причем вариатор содержит также установленные с возможностью вращения солнечное и кольцевое колеса, с которыми водило взаимодействует таким образом, что относительное вращение солнечного и кольцевого зубчатых колес вызывает наклон водила и последующее изменение наклона ролика, и сателлит, который взаимодействует и с солнечным, и с кольцевым зубчатыми колесами с целью контроля их положения, причем вращательное положение сателлита контролируется независимо от его взаимодействия с солнечным и кольцевым зубчатыми колесами.

Далее будут описаны конкретные варианты реализации настоящего изобретения, исключительно в качестве примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 показан разрез в аксиальной плоскости через первый вариатор, представляющий вариант реализации настоящего изобретения, демонстрирующий только половину вариатора, с одной стороны оси;

на фиг.2 показан вид того же самого вариатора в аксиальном направлении, причем одна из дорожек качения вариатора удалена для того, чтобы показать внутренние детали, на этом чертеже опущен также механизм привода солнечного и кольцевого зубчатых колес;

на фиг.3 показана перспективная иллюстрация того же вариатора, где вновь опущена одна из дорожек качения, но включен механизм, применяемый для привода солнечного и кольцевого зубчатых колес;

на фиг.4 показана деталь водила;

на фиг.5 показан в разобранном виде узел, содержащий деталь водила и кольцо подшипника качения;

на фиг.6 показан в разобранном виде узел, содержащий ролик вариатора и соответствующие детали подшипника;

на фиг.7 показан узел, содержащий водило, ролик и подшипник;

на фиг.8 и 9 показан узел ролика и связанные с ним солнечное и кольцевое зубчатые колеса при наблюдении в аксиальном направлении;

на фиг.10 показан перспективный вид второго вариатора, представляющего вариант реализации настоящего изобретения, на котором одна из дорожек качения вариатора и контрольный элемент опущены для того, чтобы показать внутренние детали; и

фиг.11 соответствует фиг.10, но включает в себя контрольный элемент.

В целом конструкция настоящего вариатора 10 может быть понятна из фиг.1-3. Он относится к типу со сдвоенной тороидальной полостью качения, имеющей внутреннюю дорожку качения 12, чьи полутороидально заглубленные поверхности 14, 16 обращены соответственно к аналогичным образом профилированным поверхностям 18, 20 наружных дорожек качения 22, 24, ограничивая приблизительно тороидальные полости 26, 28. Дорожки качения установлены для вращения вокруг общей оси 30, образуемой основным валом 32. Наружные дорожки качения 22, 24 посажены на шпонках на вал и поэтому вращаются вместе с ним. Внутренняя дорожка качения установлена на вращающемся подшипнике 34 и поэтому может поворачиваться относительно вала. Она несет на своей наружной периферии ротор 36, через посредство которого на внутреннюю дорожку качения и от нее передается вращательное усилие привода.

Каждая полость 26, 28 содержит комплект роликов 38, 40. Согласно настоящему варианту реализации в каждой полости имеется три ролика. Ролики бегут по заглубленным поверхностям 14, 16, 18, 20 дорожек качения и служат таким образом для передачи усилия привода между ними. Наклон ролика 38 к общей оси 30 представлен на фиг.1 углом I. Прецессия роликов изменяет наклон ролика I и соответственно, поскольку это ведет к изменению относительных длин круговых дорожек, которые проходит по соответствующим дорожкам качения каждый из роликов, изменяет относительные скорости на внутренних и наружных дорожках качения 12, 22, 24. Поэтому усилие привода передается между основным валом 32 и ротором 36 при непрерывно изменяющемся передаточном отношении.

Для создания силы сцепления между роликами и дорожками качения они должны смещаться по направлению друг к другу. Обычно этого достигают путем использования гидравлического или механического приспособления «концевой нагрузки» для аксиального отжима одной дорожки качения по направлению к другим. Приспособление концевой нагрузки здесь не показано, но его примеры можно найти в международной патентной заявке PCT/GB 02/01551, Torotrak (Development) Ltd, публикация № WO 02/079675. Ролики и дорожки качения не входят в контакт между собой, но вместо этого остаются постоянно разделенными тонкой пленкой тяговой жидкости, которая поддерживается выбросом жидкости на них. И в этом случае средство, применяемое для подачи тяговой жидкости, не имеет прямого отношения к целям настоящего изобретения и не показано здесь, но подходящие приспособления могут быть найдены в поданной Torotrak (Development) Ltd международной патентной заявке PCT/GB 03/00281, опубликованной под № WO 03/062675.

Каждый ролик 38, 40 помещен на соответствующем водиле 42, 44. Обе полости 26, 28 содержат соответствующее солнечное зубчатое колесо 46, 48 и соответствующее кольцевое зубчатое колесо 50, 52. Солнечные и кольцевые зубчатые колеса являются соосными и вращаются вокруг общей оси 30. Солнечное зубчатое колесо радиально располагается внутри кольцевого. Между собой каждая пара из солнечного кольцевого зубчатых колес ограничивает кольцевой зазор, в котором установлены водила 42, 44 во взаимодействии с солнечным и кольцевым зубчатыми колесами. В настоящем варианте реализации солнечные, кольцевые зубчатые колеса и водила снабжены зубцами, так что вместе они образуют планетарный зубчатый механизм. У кольцевого колеса зубцы являются внутренними и образуют кольцевое зубчатое колесо. Нет необходимости в том, чтобы зубцы располагались непрерывно по всей внутренней окружности кольца, поскольку диапазон перемещения кольца ограничен. Аналогичным образом водила не нуждаются в наличии полной круговой наружной периферии, поскольку они движутся только в ограниченном угловом диапазоне. Поэтому каждое из водил 42, 44 выполнено с внутренним в радиальном направлении полукруглым участком 54, соединенным с наружным в радиальном направлении полукруглым участком 56 элементом 58 (см., в частности, фиг.4). Такая конструкция водил позволяет им размещаться в доступном пространстве, не создавая помех другим деталям, таким как сами ролики.

Солнечные зубчатые колеса 46, 48 в двух полостях 26, 28 соединяются между собой гильзой 60, проходящей через внутреннюю дорожку качения 12, так что они вращаются вместе. Отметим, что внутренняя дорожка в результате опирается скорее на гильзу, чем непосредственно на основной вал 32. Сама гильза 60 опирается на главный вал 32 через посредство двух подшипников 62, 64 в соответствующих полостях 26, 28. Каждое из кольцевых зубчатых колес 50, 52 соединяется с помощью радиально отходящих элементов 66, 68 с соответствующей втулкой 70, 72 и таким образом установлено с возможностью вращения через посредство соответствующего подшипника 74, 76 на гильзе 60. Элементы 66, 68 профилированы и размещены таким образом, чтобы избежать создания помех роликам и т.п. внутри полостей.

Каждый ролик 38, 40 установлен на своем водиле 42, 44 через посредство системы подшипников, допускающей для ролика две степени свободны: (1) ролик может вращаться вокруг собственной оси и (2) ролик может прецессировать для изменения наклона и, следовательно, передаточного отношения вариатора. Далее будет описана система подшипников со ссылкой на фиг.4-7.

Вращение ролика 38 вокруг собственной оси обеспечивается с помощью игольчатого подшипника 78 (фиг.6), вставленного в центральное отверстие ролика. Между роликом и подшипником помещено подкрепляющее кольцо 80. Благодаря волнистой конструкции подкрепляющее кольцо обеспечивает некоторую совместимость между роликом 38 и подшипником 78. В процессе использования ролик подвергается в диаметральном направлении большим нагрузкам со стороны дорожек качения вариатора и в результате несколько деформируется. Подкрепляющее кольцо упруго деформируется с целью воспринять деформацию ролика и обеспечивает таким образом восприятие сжимающего усилия скорее самим роликом вместо его передачи на подшипник. Внутренняя дорожка качения подшипника образуется двумя частями 82, 84, собранными вокруг втулки 86 (фиг.5). Две части дорожки качения могут, например, быть соединены между собой путем сварки с последующей механической обработкой их наружной поверхности с целью получения ровной круговой поверхности, требующейся для внутренней дорожки качения подшипника. Альтернативно, они могут быть скреплены вместе круговым полотном по их окружности (не показано), которое должно образовать поверхность подшипника. Круговой выступ 88 выступает с каждой из сторон втулки 86, будучи концентричным и выровненным вдоль оси 90 прецессии. Выступы вставлены в дополняющие их круговые выемки 92 на внутренних поверхностях соответствующих частей 82, 84 внутренней дорожки качения. Конструкция позволяет внутренней дорожке качения подшипника 82, 84 и помещенному на подшипнике ролику прецессировать относительно водил 42, 44 вокруг оси 90 прецессии.

Важно отметить, что ось прецессии не располагается в радиальной плоскости (т.е. в плоскости, перпендикулярной общей оси 30 различных дорожек качения, такой как плоскость бумаги в случае фиг.2). Вместо этого ось прецессии наклонена к такой плоскости, образуя то, что упоминается как продольный угол наклона оси. Это лучше всего можно понять по фиг.4, на которой показано водило 42, 44 в направлении, перпендикулярном к оси 90 прецессии. Можно видеть, что зубцы водила скорее наклонены к оси прецессии, чем располагаются перпендикулярно к ней. Этот угол наклона зубцов определяет продольный угол наклона между осью прецессии и радиальной плоскостью. Продольный угол наклона имеет важное значение для функционирования вариатора.

Фиг.8 и 9 предназначены для того, чтобы прояснить движение ролика. На этих чертежах ролик 38, 40 содержится в кожухе 93, который опущен на других чертежах для наглядности.

Уже указывалось, что ролик имеет две степени свободы в его перемещении относительно своего водила. Кроме того, само водило имеет две степени свободы. Он может (1) перемещаться по круговой дорожке (пунктирная линия 95 на фиг.8) вокруг общей оси 30 и (2) осуществлять наклон. На фиг.9 линия 96 является радиальной линией - она проходит через общую ось 30 и через центральную точку водила 42, 44. Линия 98 является эталонной линией, фиксированной относительно водила. Угол Х между этими двумя линиями упоминается здесь как угол наклона водила. Отметим, что если солнечное зубчатое колесо 46 и кольцевое зубчатое колесо 50 поворачиваются на одинаковый угол, результатом должно быть перемещение водила по окружности, однако его угол наклона не изменится, поскольку радиус 96 и эталонная линия 98 должны повернуться на одинаковый угол. Поэтому не будет наблюдаться прецессии ролика и изменения передаточного отношения вариатора.

Рассмотрим, однако, что произойдет при повороте солнечного зубчатого колеса 46 и кольцевого зубчатого колеса 50 на различные углы. На фиг.8 положение ролика соответствует передаточному отношению вариатора, равному 1:1. Угол Х наклона водила равен нулю. На фиг.9 солнечное 46 и кольцевое 50 зубчатые колеса продвигаются по часовой стрелке, вызывая перемещение ролика по его дорожке 95, но, кроме того, солнечное зубчатое колесо продвигается по часовой стрелке относительно кольцевого зубчатого колеса, вызывая наклон водила 42, и угол Х наклона водила становится не нулевым. Эффект этого наклона водила заключается в получении кратковременного поворачивающего воздействия на ролик 38, который подвергается таким образом прецессии относительно водила, принимая показанное на иллюстрации наклонное положение и изменяя таким образом передаточное отношение вариатора. Поэтому должно быть очевидным, что посредством солнечного и кольцевого зубчатых колес 46, 48, 50, 52 можно осуществлять управление вариатором.

Привод солнечного и кольцевого зубчатых колес для должного управления вариатором создает проблему, не в последнюю очередь связанную с положением солнечного зубчатого колеса внутри полости вариатора. На фиг.3 показан вариатор, снабженный подходящим контрольным приспособлением, воплощающим настоящее изобретение.

Приспособление использует сателлит 100, который взаимодействует и с солнечным, и с кольцевым зубчатыми колесами и управляет ими. Сателлит в данном случае выполнен в определенной степени подобно водилам 42, 44. Он имеет внутреннюю и наружную зубчатые части, предназначенные для взаимодействия с солнечным, и с кольцевым зубчатыми колесами соответственно, и эти части располагаются на круговом месте точек, однако сателлиту не требуется - и он ее не имеет - полная круговая периферия, и ему придана такая форма, при которой он может входит в ограниченное пространство между двумя водилами 42, не создавая для них помех. Вращательное положение водила не контролируется его взаимодействием с солнечным, и с кольцевым зубчатыми колесами. В проиллюстрированном варианте реализации вместо этого не допускается его вращение за счет взаимодействия язычка 102, выполненного на сателлите, с пазом 104, выполненным в управляющем стержне 106. Управляющий стержень выступает в сторону от гидравлического поршня 108, вставленного в цилиндр 110. Гидравлический исполнительный механизм, образуемый поршнем и цилиндром, обладает двойным действием, т.е за счет создания сжатия в противоположных рабочих камерах 112, 114 он может развивать усилие в любом направлении. Взаимодействие сателлита с управляющим стержнем за счет помещения язычка в паз допускает движение сателлита в сторону относительно поршня, что является необходимым, поскольку сателлит движется по дорожке, являющейся дугой круга.

При движении поршня 108 и солнечное, и с кольцевое зубчатые колеса 46 и 50 движутся с помощью сателлита 100 в одном направлении. Однако, поскольку солнечное зубчатое колесо имеет меньший диаметр и меньшее количество зубцов, чем кольцевое зубчатое колесо, солнечное зубчатое колесо перемещается на больший угол. Поэтому водила 42, 44 (а) перемещаются по своей круговой дорожке и (b) наклоняются для изменения передаточного отношения.

Такое приспособление может использоваться для управления посредством крутящего момента. Оно создает требующееся соотношение между круговым положением ролика и передаточным отношением вариатора. Чистый крутящий момент, приложенный к роликам дорожками качения, является реакцией на воздействие поршня 108, так что усилие, приложенное поршнем, является пропорциональным, и определяет реактивный крутящий момент.

Соотношение между положением поршня и наклоном водила зависит от относительных размеров кольцевого и солнечного зубчатых колес и может быть подобрано таким образом, чтобы удовлетворять другим требованиям конструкции.

Одной возможной трудностью, связанной с показанном на фиг.3 приводным приспособлением, является то, что нагрузка, приложенная сателлитом 100 к кольцевому зубчатому колесу 50, может оказаться избыточной. Отметим в этом отношении, что усилия, приложенные к кольцевому зубчатому колесу всеми шестью роликами вариатора, должны восприниматься через единственный сателлит 100. Результирующая асимметричная нагрузка может привести к нежелательному короблению кольцевого зубчатого колеса 50. Высокие нагрузки могут быть также приложены к солнечному зубчатому колесу 46, но это создает меньше проблем, поскольку солнечное зубчатое колесо является более компактным и жестким компонентом.

В принципе должна существовать возможность использования для управления вариатором дополнительных сателлитов, возможно, по одному на каждую полость вариатора, но это должно привести к увеличению сложности конструкции. Вместо этого в варианте реализации, показанном на фиг.10 и 11, подход заключается в приложении требующегося крутящего момента к кольцу 50 через его внутреннюю часть, которая может быть относительно жесткой и опираться непосредственно на подшипник, а не на его менее жесткую наружную часть. Вариатор, который можно видеть на этих чертежах, имеет много общего с вариатором с фиг.3, и для обозначения деталей, общих для обоих вариантов, будут использоваться одинаковые числовые позиции. На фиг.10 опущен контрольный элемент 150 с целью показать находящиеся под ним детали, в то время как фиг.11 включает этот компонент.

В настоящем варианте реализации кольцевое зубчатое колесо 50 имеет образующую с ним одно целое втулку 152, которая соединена с кольцевой наружной частью кольцевого зубчатого колеса посредством спиц 154, которых в настоящем варианте реализации имеется три. Втулка 152 содержит подшипник (не показан на чертеже), посредством которого кольцевое зубчатое колесо 50 установлено с возможностью вращения на основном валу 32. Контрольное приспособление для привода солнечного 46 и зубчатого 50 зубчатых колес также содержит гидравлический исполнительный механизм двойного действия, имеющий в этом варианте реализации пару головок поршня 156, 158, соединенных посредством соединительного штока 160. Головки поршня 156, 158 ходят в соответствующих цилиндрах 162, 164, и на чертеже показаны порты 166, 168, через которые в рабочие камеры 170, 172 в соответствующих цилиндрах подают рабочую жидкость под контролируемым давлением. Разница в величине давления образует главный управляющий сигнал, применяемый для регулирования поведения вариатора, и она регулируется с помощью соответствующих гидравлических систем. Упомянутая разница в давлении соответствует чистому усилию, приложенному к соединительному штоку 160, и это усилие передается на сателлит 100. Как и в варианте реализации с фиг.3, требуется соединение между исполнительным механизмом и сателлитом 100, которое предназначено для передачи усилия исполнительного механизма и которое обеспечивает кривизну пути, по которому проходит сателлит 100 при его перемещении назад и вперед. Это соединение обеспечивается в настоящем варианте реализации с помощью язычка 174, который жестко соединяется с сателлитом 100 (они выполнены в показанном варианте реализации как единый компонент) и который отходит в радиальном направлении для помещения в имеющий дополняющую форму паз в соединительном штоке 160. За счет небольшого скольжения в этом пазу язычок 174 позволяет сателлиту 100 следовать по своему криволинейному пути. Однако язычок 174 плотно вставлен в этот паз, так что образованное таким образом соединение не допускает вращения сателлита 100.

Как и раньше, самая внутренняя в радиальном направлении зубчатая часть сателлита 100, обозначенная на фиг.10 позицией 176, входит в зацепление с солнечным зубчатым колесом 46. Наружная в радиальном направлении зубчатая часть 178 сателлита 100 оперативно соединена с кольцевым зубчатым колесом 50, однако в настоящем варианте реализации (и в отличие от варианта реализации, проиллюстрированного на фиг.3) не находится в зацеплении с кольцевым зубчатым колесом 50. Вместо этого она находится в зацеплении с внутренними зубцами 180 контрольного элемента 150.

Контрольный элемент 150 соединен с кольцевым зубчатым колесом 50 для перемещения вдоль него. В настоящем варианте реализации контрольный элемент 150 имеет контрольную втулку 182, которая расположена вокруг основного вала 32 и прикреплена болтами к втулке 152 кольцевого зубчатого колеса 50. Звено 184 контрольного элемента 150 отходит от втулки 182 в радиальном направлении и оканчивается в отводе 186, несущем зубцы 180, обращенные радиально внутрь, для зацепления с сателлитом 100, упомянутым выше. Таким образом, перемещение сателлита 100 передается через управляющий элемент 150 на кольцевое зубчатое колесо 50. Любая тенденция к асимметричному короблению кольцевого зубчатого колеса 50 в этом варианте реализации уменьшается, поскольку боковые нагрузки передаются через управляющую втулку 152 на основной вал 32.

Изобретение относится к вариаторам качения, в которых усилие привода передается между дорожками качения посредством роликов, ориентация которых меняется в зависимости от изменения передаточного отношения. Вариатор содержит две дорожки качения, установленные для вращения вокруг общей оси. Противоположные профилированные поверхности дорожек качения ограничивают кольцевое пространство, содержащее, по меньшей мере, один ролик (38), который передает усилия привода между дорожками качения. Ролик установлен на водиле (42) таким образом, что его наклон к общей оси может изменяться для того, чтобы способствовать изменениям передаточного отношения вариатора. Ролики и их водила контролируются посредством механизма, содержащего солнечное (46) и кольцевое (50) зубчатые колеса, с которыми взаимодействует водило. Относительное вращение солнечного и кольцевого зубчатых колес вызывает наклон водила (42) так, что ролики поворачиваются к новому наклону. Для управления солнечным и кольцевым зубчатыми колесами предлагается сателлит (100), который взаимодействует с ними обоими. Вращательное положение водила контролируется независимо от его взаимодействия с солнечным и кольцевым зубчатыми колесами. Изобретение улучшает управление ориентацией роликов. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Вариатор, содержащий пару дорожек качения, установленных для вращения вокруг общей оси и имеющих соответствующие профилированные поверхности, которые вместе ограничивают кольцевую полость, содержащую, по меньшей мере, один ролик, который бежит по профилированным поверхностям дорожек качения для передачи усилия привода от одной дорожки качения на другую, причем ролик имеет ось ролика и установлен на водиле посредством подшипников, которые позволяют ролику вращаться вокруг его оси и также прецессировать относительно водила с целью изменения наклона оси ролика к общей оси и, таким образом, способствовать изменению передаточного отношения вариатора, причем вариатор содержит также солнечное и кольцевое зубчатые колеса, котороые являются концентричными и установлены с возможностью вращения вокруг общей оси, причем водило взаимодействует с солнечным и кольцевым зубчатыми колесами так, что относительное вращение солнечного и кольцевого зубчатых колес вызывает наклон водила и последующее изменение наклона оси ролика, вариатор содержит также механизм для контроля вращения солнечного и кольцевого зубчатых колес, причем механизм содержит сателлит, установленный в кольцевой полости и оперативно взаимодействующий с солнечным и кольцевым зубчатыми колесами, исполнительный механизм, оперативно соединенный с сателлитом, и приспособление для управления вращением сателлита независимо от его взаимодействия с солнечным и кольцевым зубчатыми колесами.

2. Вариатор по п.1, в котором приспособление для контроля вращения сателлита служит для того, чтобы предотвратить вращение сателлита.

3. Вариатор по п.1, в котором исполнительный механизм выполнен с возможностью перемещения сателлита по круговой траектории вокруг общей оси.

4. Вариатор по п.3, в котором приспособление для контроля вращения сателлита выполнено с возможностью предотвращения вращения сателлита и обеспечения некоторого перемещения сателлита в направлении, поперечном относительно направления его траектории.

5. Вариатор по п.4, в котором приспособление для контроля вращения сателлита содержит язычок, вставленный с возможностью скольжения в паз.

6. Вариатор по любому предшествующему пункту, в котором исполнительный механизм является линейным исполнительным механизмом.

7. Вариатор по п.4, в котором исполнительный механизм содержит систему из гидравлического поршня и цилиндра.

8. Вариатор по п.4, в котором исполнительный механизм содержит пару поршней в соответствующих цилиндрах.

9. Вариатор по п.6, в котором соединение между сателлитом и исполнительным механизмом выполнено посредством дополнительных скользящих деталей, которые воспринимают некоторое перемещение сателлита в направлении, поперечном направлению перемещения исполнительного механизма, одновременно передавая усилие от исполнительного механизма на сателлит и не допуская вращения сателлита.

10. Вариатор по п.1, в котором у солнечного и кольцевого зубчатых колес и сателлита имеются зубцы, образующие планетарный зубчатый механизм.

11. Вариатор по п.1, который управляется посредством крутящего момента.

12. Вариатор по п.1, в котором кольцевое зубчатое колесо содержит кольцевую наружную часть и, по меньшей мере, один отходящий в радиальном направлении элемент, ведущий к внутренней втулочной части.

13. Вариатор по п.12, в котором втулочная часть установлена на общей оси для установки кольцевого зубчатого колеса.

14. Вариатор по п.13, в котором сателлит оперативно соединен с кольцевым зубчатым колесом посредством контрольного элемента, отходящего радиально наружу от втулочной части кольцевого зубчатого колеса.

15. Вариатор по п.14, в котором контрольный элемент имеет зубчатую наружную часть, которая входит в зацепление с зубчатой наружной частью сателлита.

16. Вариатор, содержащий пару дорожек качения, установленных для вращения вокруг общей оси и имеющих соответствующие профилированные поверхности, которые совместно ограничивают кольцевую полость, содержащую, по меньшей мере, один ролик, который катится по профилированным поверхностям дорожек качения для передачи усилия привода от одной дорожки качения на другую, причем ролик имеет ось ролика и установлен на водиле в подшипниках, которые позволяют ролику вращаться вокруг собственной оси и также прецессировать относительно водила для изменения наклона оси ролика к общей оси и, таким образом, обеспечить возможность изменения передаточного отношения вариатора, причем вариатор содержит также солнечное и кольцевое зубчатые колеса, которые являются концентричными и установлены с возможностью вращения вокруг общей оси, причем водило взаимодействует с солнечным и кольцевым зубчатыми колесами так, что относительное вращение солнечного и кольцевого зубчатых колес вызывает наклон водила и последующее изменение наклона оси ролика, вариатор содержит также механизм для контроля вращения солнечного и кольцевого зубчатых колес, причем механизм содержит сателлит, установленный в кольцевой полости и оперативно взаимодействующий с солнечным и кольцевым зубчатыми колесами, исполнительный механизм, оперативно соединенный с сателлитом для его перемещения по окружности вокруг общей оси, причем сателлит установлен таким образом, чтобы не допустить его вращения.