Автомобильный фрикционный вариатор Советский патент 1980 года по МПК F16H15/52 B60K17/08 

1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для автоматического регулирования скорости движения автомобилей и величины тягового усилия на ведущих колесах.

Известны фрикционные многодисковые простые вариаторы, предназначенные для регулирования скорости при передаче постоянной мощности, состоящие из расположенного на ведомом валу пакета отбуртованных дисков. В промежутки между ними входят конические диски ведущих пакетов с переменным радиусом 1.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является автомобильный фрикционный вариатор, содержащий входной и выходной валы, щариковое нажимное устройство, центральные колеса с наружным и внутренним зацеплением и взаимодействующие с ними сателлиты, оси которых расположены в водиле на качающихся в плоскости вращения сателлитов рычагах 2.

В таких вариаторах регулирование передаточного отношения осуществляется принудительно. Выбор формы фрикционных дисков в известных вариаторах исключает

возможность автоматического регулирования.

Целью изобретения является автоматическое регулирование передаточного отнощения и величины вращающегося момента. f Это достигается тем, что центральные колеса наружного и внутреннего зацепления выполнены в виде пакетов конических дисков, сателлиты - в виде отбуртованных дисков, а качающиеся рычаги установлены с возможностью поворота на 180°. Для замыкания осевых усилий нажатия и автоматического самонатяжения фрикционных пар диски сателлитов собраны в два пакета, взаимодействующие друг с другом через щариковое нажимное устройство, а оси сателлитов выполнены в виде втулки с фланцами, между которыми расположены пакеты дисков сателлитов.

Кроме того, с целью переключения переднего, заднего и холостого хода вручную, вариатор снабжен щлицевой муфтой переключения, соединяющей выходной вал с водилом или с центральным колесом внутреннего зацепления и системой рычагов, тормозящих соответственно центральное колесо внутреннего зацепления или водило.

Для выравнивания нагрузки по сателлитам и дублирования регулирования скорости вручную он снабжен уравнительными приводными рычагами, связывающими между собой качающиеся рычаги сателлитов. С целью обеспечения возможности пуска двигателя методом буксировки автомобиля, а также торможения автомобиля двигателлем, длина качающихся рычагов сателлитов выполнена равной разности радиусов рабочих участков центральных колес наружного и внутреннего зацепления.

На фиг. 1 изображен автомобильный фрикционный вариатор, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

На входном валу 1 автоматического фрикционного вариатора установлено центральное колесо 2 наружного зацепления, выполненное в виде пакетов конических дисков, которые ниже радиусов рабочих участков выполнены плоскими. Центральное колесо 3 внутреннего зацепления выполнено также в виде пакета конических дисков, установленных на осях 4, которые расположены в опорном диске 5 со ступицей 6. С центральными колесами взаимодействуют сателлиты, состоящие из ведущего 7 и ведомого 8 пакетов отбуртованных дисков. Между пакетами 7 и 8 помещено шариковое нажимное устройство 9. Сателлиты установлены на осях, выполненных в виде втулок 10 с фланцами, которые воспринимают осевые усилия нажатия и не передают их на несущие конструкции вариатора и подщипники. С левой стороны оси сателлиты имеют резьбу для гайки 11, которая замыкает пакеты и осуплествляет предварительное нажатие фрикционных пар в положении холостого хода вариатора.

Оси сателлитов размещены в качающихся рычагах 12, длина которых выполнена равной разности радиусов рабочих участков центральных колес 2 и 3 наружного и внутреннего зацепления, что позволяет им вместе с сателлитами отклоняться на 180° в плоскости вращения последних.

Качающиеся рычаги 12 одним концом щарнирно соединены с водилом, состоящим из двух щек 13 и 14, соединенных со ступицами 15 и 16, а другим - с уравнительными приводными рычагами 17, которые выполнены раздвигающимися и щарнирно соединены с крестовиной 18, установленной с возможностью поворота на ступице 15 водила, и через рычаг 19 - со скользящей по ступице водила муфтой 20, взаимодействующей с качающейся раздвижной втулкой 21. Таким образом, качающиеся рычаги 12 сателлитов связаны между собой уравнительными приводными рычагами 17 и опорной крестовиной 18.

Верхняя часть раздвижной втулки 21 выполнена вращающейся на оси 22, установленной в корпусе 23 вариатора, и может фиксироваться на ней, образуя жесткий

рычаг, с помощью щтифта 24, связанного с ручным управлением.

Выходной вал 25 при помощи щлицевой муфты 26 переключения может соединяться либо со ступицей 16 водила, либо со ступицей 6 диска 5. Управление шлицевой муфтой 26 переключения и затормаживание (растормаживание) диска 5 центрального колеса 3 внутреннего зацепления или ступицы 16 водила осуществляется при помощи системы рычагов 27, 28 и 29, троса 30 и фиксатора 31. Диск 5 имеет специальную скошенную поверхность (лыску), взаимодействующую с рычагоМ 29 при его затормаживании.

Вариатор работает следующим образом.

Передний ход обеспечивается при остановленном центральном колесе 3 внутреннего зацепления, задний - при неподвижном водиле. Вращение входного вала 1 передается центральному колесу 2, диски которого находятся в постоянном контакте своими плоскими поверхностями с дисками ведущего пакета 7 сателлитов, однако диски пакета 8 сателлитов при этом не контактируют с дисками колеса 3 внутреннего зацепления и водило и выходной вал не вращаются. По .мере разгона входного вала и сателлитов последние под действием центробежных сил поднимаются и вступают в контакт с дисками колеса внутреннего зацепления, при этом рычаги 12 принимают перпендикулярное радиусу расположения осей 10 положение (как показано на фиг. 2), начинается рабочий ход вариатора от положения максимального передаточного отношения.

Автоматическое регулирование производится по двум параметрам: нагрузке и скорости. Изменение положения сателлитов происходит под действием разности центробежных сил и сил, обусловленных нагрузкой. С уменьшением нагрузки сателлиты располагаются на большем радиусе относительно центральной оси вращения, уменьщая тем самым передаточное отношение или увеличивая скорость вращения выходного вала 25. С увеличением нагрузки, наоборот, растет передаточное отношение и .момент на выходном валу. Таким образом, автоматическая работа вариатора возможна лишь при условии постоянного радиуса сателлитов и переменного радиуса центральных колес, что обеспечивается выбором указанной формы фрикционных дисков.

Нажатие фрикционных пар также осушествляется автоматически по принципу самонажатия при помощи шарикового нажимного устройства 9. На всем диапазоне регулирования соблюдается оптимальное соотношение передаваемого окружного усилия и нажатия. Для включения заднего хода при помощи системы рычагов 27, 28 и 29 шлицевая муфта 26 переключения выдвигается назад, проходя через нейтральное положение, соединяя выходной вал 25 со ступицей 6 диска 5 колеса внутреннего зацепления, одновременно затормаживая ступицу 15 водила фиксатором 31 и растормаживая колесо 3 рычагом 29. Наличие уравнительных приводных рычагов 17, связывающих качающиеся рычаги 12 сателлитов, обеспечивает одинаковую величину смещения сателлитных дисков при изменении передаточного отнощения и тем самым их равномерное нагружение. При необходимости перехода на ручное управление верхняя часть раздвижной втулки 21 жестко фиксируется относительно нижней, образуя жесткий рычаг, качающийся относительно оси 22, с помощью которого через скользящую муфту 20 и систему рычагов 19 и 17 вызывается принудительное измнение наклона рычагов 12 и радиуса расположения сателлитов. Для возврата к автоматическому регулированию освобождается щтифт 24, и верхняя часть втулки 21 получает возможность свободно вращаться относительно нижней и тем самым отключает ручное управление вариатором. При запуске двигателя методом буксировки или движением по спуску поворотом крестовины 18 переводят сателлиты в заднее по отношению к направлению вращения водила положение, что обеспечивает передачу движения от выходного вала к входному и далее на двигатель. Аналогично вариатор работает при движении автомобиля под уклон и при его торможении, когда нагрузка на выходном валу становится отрицательной, что приводит к повороту качающихся рычагов 12 на 180° и торможению автомобиля двигателем. Автоматический вариатор обеспечивает при полном открытии дросселя высокие динамические качества автомобиля, а при частичном открытии - наилучшую топливную экономичность, так как автоматическая система регулирования обеспечивает регулирование не только в зависимости от скорости дви)Кения и нагрузки автомобиля, но и с коррекцией по углу открытия дросселя. Кроме того, при постепенном угле открытия дросселя, при любой нагрузке ведомого вала и скорости автомобиля нагрузка двигателя и число оборотов его коленчатого вала остаются постоянными, т. е. на режим работы двигателя не влияют дорожные условия. Внедрение, вариатора в трансмиссию автомобиля позволит полностью автоматизировать управление, повысить динамические и экономические характеристики автомобклей и их безопасность в эксплуатации, а также надежность и долговечность автомобилей и двигателей, уменьщить вибрации, снизить токсичность выхлопа. Формула изобретения 1. Автомобильный фрикционный вариатор, содержащий входной и выходной валы, шариковое нажимное устройство, центральные колеса с наружным и внутренним зацеплением и взаимодействующие с ними сателлиты, оси которых расположены в водиле на качающихся в плоскости вращения сателлитов рычагах, отличающийся тем, что, с целью автоматического регулирования передаточного отношения и величины вращающегося момента, центральные колеса наружного и внутреннего зацепления выполнены в виде пакетов конических дисков, сателлиты - в виде отбуртованных дисков, а качающиеся рычаги установлены с возможностью поворота на 180°. 2.Вариатор по п. 1, отличаюи ийся тем, что, с целью замыкания осевых усилий нажатия и автоматического самонатяжения фрикционных пар, диски сателлитов собраны в два пакета, взаимодействующие друг с другом через шариковое нажимное устройство, а оси сателлитов выполнены в виде втулки с фланцами, между которыми расположены пакеты дисков сателлитов. 3.Вариатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью переключения переднего заднего и холостого хода вручную, он снабжен шлицевой муфтой переключения, соединяющей выходной вад с водилом или центральным колесом внутреннего зацепления и системой рычагов, тормозящих соответственно центральное колесо внутреннего зацепления или водило. 4.Вариатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью выравнивания нагрузки по сателлитам и дублирования регулирования скорости вручную, он снабжен уравнительными приводными рычагами, связывающими между собой качающиеся рычаги сателлитов. 5.Вариатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности пуска двигателя методом буксировки автомобиля, а также торможения автомобиля двигателем, длина качающихся рычагов сателлитов выполнена равной разности радиусов рабочих участков центральных колес наружного и внутреннего зацепления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Пронин Б. А. и Ревков Г. А. Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи (вариаторы). М., 1967, с. 329, рис. 163. 2.Там же, с. 256, рис. 181 (прототип).