Услуги

Марки

Шоссе

Техцентры на карте
Новости

Вопрос-ответ

Зубчато - импульсный вариатор. Вариатор импульсный


импульсный вариатор - патент РФ 2335678

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах машин и механизмов в качестве регулируемой бесступенчатой передачи. Импульсный вариатор содержит генератор механических колебаний, регулирующий механизм и выпрямляющий механизм. Выпрямляющий механизм дополнительно содержит суммирующие и дифференциальные механизмы с тормозами на ведомых валах, устройство включения-выключения управляемых тормозов. Генератор вырабатывает колебательное движение ведомых звеньев с трапецеидальным законом изменения их скорости и фазами, последовательно смещенными друг относительно друга на четверть периода, а работа тормозов синхронизирована с работой генератора. Изобретение позволяет увеличить передаваемую мощность и повысить надежность работы вариатора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. импульсный вариатор, патент № 2335678

Рисунки к патенту РФ 2335678

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах машин и механизмов в качестве регулируемой бесступенчатой передачи.

Импульсные регулируемые передачи (вариаторы) включают в свой состав следующие функционально связанные механизмы: генератор механических колебаний, регулирующий механизм и механизмы свободного хода (выпрямители механических колебаний). Вариаторы позволяют получать широкий диапазон регулирования скорости, однако имеют и существенные недостатки.

Во-первых, для них характерен большой коэффициент неравномерности хода выходного вала, что является негативным фактором за исключением специальных случаев. Для улучшения равномерности разработаны конструкции генераторов колебаний, которые обеспечивают в период рабочего хода приблизительно постоянную скорость движения ведомого звена, т.е. имеющих постоянное передаточное число на некотором угле поворота ведущего вала. Среди таких механизмов известны: механизм R-V-R (А.А.Благонравов. «Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа». - М., Машиностроение, 1977, с.108, рис.57), кулисные (А.А.Благонравов. «Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа». М., Машиностроение, 1977, с.108, рис.58), (А.с. 1260620 СССР, МКИ F16H 29/00), кулачковые (В.Ф.Мальцев. «Механические импульсные передачи». М., Машиностроение, 1978 с.27, рис.23), (А.с. 1321971 СССР, МКИ F16H 29/00), (А.с. 712572 СССР, МКИ F16H 29/00). Как разновидность кулачковых для улучшения равномерности вращения выходного вала разработаны генераторы с некруглыми зубчатыми колесами (А.с. 1414990 СССР, МКИ F16H 29/04), основанные на том же принципе - обеспечения приблизительно постоянной скорости в период рабочего хода выпрямителя (механизма свободного хода).

Другой путь снижения неравномерности движения ведомого вала заключается в установке на главных валах вариатора упругих звеньев (А.А.Благонравов. «Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа». М., Машиностроение, 1977), (А.с. 1425394 СССР, МКИ F16H 29/00).

Однако все упомянутые устройства обеспечивают равномерность движения лишь в определенной мере, оставляя ее зависимой от передаточного числа, а также от внешних условий работы бесступенчатой передачи.

Во-вторых, неуправляемый процесс включения и выключения механизмов свободного хода происходит под нагрузкой при относительном скольжении ведущих и ведомых звеньев, что ведет к быстрому выходу из строя этих деталей. Предлагаемые решения этого вопроса сводятся к конструктивным изменениям механизмов свободного хода с целью снижения давлений между трущимися поверхностями или снижения относительной скорости скольжения трущихся поверхностей (А.А.Благонравов. «Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа». - М., Машиностроение, 1977), (В.Ф.Мальцев. «Механические импульсные передачи». - М., Машиностроение, 1978), (А.И.Леонов. «Микрохраповые механизмы свободного хода». - М., Машиностроение, 1982). Но все конструкции выпрямителей не устраняют органически присущие им отмеченные выше недостатки.

В-третьих, вариаторы с механизмами свободного хода без принятия специальных мер могут передавать мощность только в одном направлении от двигателя к выходному валу, поэтому является затруднительным изменение направления передачи мощности в том случае, когда ведомый вал в процессе работы становится ведущим. Механическая импульсная передача (А.с. 712572 СССР, МКИ F16H 29/02) позволяет осуществлять реверсирование выходного вала, однако не устраняет другие недостатки вариаторов, отмеченные выше.

В-четвертых, во всех известных конструкциях вариаторов (в силу их принципа работы и компоновки) к механизмам свободного хода предъявляются очень высокие требования по массе и габаритам (удельной передаваемой мощности), что не позволяет создать работоспособный вариатор сколько-нибудь значительной мощности.

Наиболее близкой по конструктивным признакам к предлагаемой конструкции вариатора является импульсный вариатор (патент RU 2297565 от 4.10.2005), содержащий генератор механических колебаний, регулирующий механизм и выпрямитель, а также управляемые муфты, ведущие звенья которых связаны с ведомыми звеньями генератора, устройство включения-выключения управляемых муфт и механизм, суммирующий колебания скорости. При этом генератор вырабатывает колебательное движение ведомых звеньев с трапецеидальным законом изменения их скорости и фазами, последовательно смещенными друг относительно друга на четверть периода, а работа муфт синхронизирована с работой генератора. Такая конструкция позволяет принципиально преодолеть первые три недостатка импульсных вариаторов, но условия компоновки муфт лимитируют передаваемую мощность.

Для увеличения передаваемой мощности и повышения надежности работы (при сохранении всех отмеченных положительных качеств прототипа) импульсный вариатор, содержащий генератор механических колебаний, который вырабатывает две серии колебательных движений ведомых звеньев с трапецеидальным законом изменения скоростей и с фазами, смещенными друг относительно друга на четверть периода, регулирующий механизм и выпрямитель механических колебаний с суммирующим механизмом с двумя входными валами, дополнительно содержит в выпрямляющем механизме между каждым входным валом суммирующего механизма и выходным звеном генератора механических колебаний последовательно установленные суммирующий механизм и дифференциальный механизм.

Сумма таких однонаправленных колебаний является постоянной по величине (для установленного передаточного числа) и равной амплитудному значению колебаний. Для того чтобы получить однонаправленные колебания скорости, а затем суммировать их, каждый дифференциальный механизм содержит на каждом выходном валу управляемый тормоз. Управляемые тормоза включаются и выключаются синхронно в соответствии с фазами работы генератора с помощью устройства управления тормозами, работа которого синхронизирована с работой генератора механических колебаний.

Переключение тормозов происходит во время выстоя при нулевой скорости подвижных звеньев. Длительность периода переключения тормозов зависит от их свойств, которые известны, и должна быть учтена заранее при проектировании. В связи с этим буксование в тормозах отсутствует.

В период переключения тормозов обеспечивается постоянная связь (без разрыва кинематической цепи) ведомых и ведущих звеньев вариатора. Это позволяет вариатору передавать мощность в обоих направлениях.

Условия компоновки и работы управляемых тормозов в вариаторе гораздо менее жесткие, чем у управляемых муфт, и поэтому передаваемая вариатором мощность может быть значительной. Система управления тормозами может быть проще, чем муфтами, т.к. осуществляется на стационарно неподвижных звеньях.

На фиг.1 показана схема импульсного вариатора.

На фиг.2 приведены графики изменения скоростей на валах выпрямляющего механизма.

Импульсный вариатор состоит из входного звена - кулачка 1, двуплечих толкателей 2 и 2', причем длина одного плеча толкателя, сопряженного с кулисой 3 (3'), может изменяться при помощи специального механизма (В.Ф.Мальцев «Механические импульсные передачи» М., Машиностроение, 1978) не показанного на схеме. Кулиса 3 (3') жестко соединена с зубчатой рейкой 4 (4'), совершающей возвратно-поступательное движение. В зацеплении с рейкой находится зубчатое колесо, образующее звено 5 (5') с водилом дифференциального механизма. Звено 5 (5') образует вращательную кинематическую пару с блоком сдвоенных сателлитов 6 (6'). Эти сателлиты образуют зацепление с центральными колесами 7 (7') и 8 (8') дифференциального механизма. На одном валу с зубчатым колесом 7 (7') жестко установлено центральное колесо 9 (9') суммирующего механизма и тормоз 15 (15'), а на одном валу с зубчатым колесом 8 (8') жестко установлено центральное колесо 10 (10') суммирующего механизма и тормоз 14 (14'). В зацепление с колесами 9 (9') и 10 (10') входит блок сателлитов 11 (11') суммирующего механизма. Этот блок сателлитов образует вращательную кинематическую пару с водилом 12 (12') суммирующего механизма. В свою очередь водило 12 (12') образует звено с центральным колесом 13 (13') симметричного суммирующего механизма. Водило 16 этого механизма является выходным звеном вариатора.

На фиг.2 изображены диаграммы скоростей звеньев 9, 10, 12 и 9', 10', 12' и водила суммирующего механизма 16 за один период движения вариатора. Сплошной горизонтальной линией изображена скорость движения водила 16 симметричного суммирующего механизма как сумма участков диаграмм, принадлежащих указанным выше звеньям. На фиг.2 цифрами от 1 до 8 обозначены характерные участки диаграмм, соответствующие фазам движения звеньев.

При вращении кулачка 1 движение от него передается толкателям 2 и 2', совершающим вращательно-колебательное движение. Толкатели расположены так, что фазы их колебаний смещены друг относительно друга на четверть периода. Толкатели сообщают возвратно-поступательное движение кулисам 3 и 3'. Причем амплитуда колебаний кулисы может изменяться за счет изменения длины плеча толкателя, сопряженного с кулисой. Вместе с кулисами перемещаются зубчатые рейки 4 и 4', сообщая движение звеньям 5 и 5'. Благодаря свойствам кулисного механизма при изменении длины плеча двуплечего толкателя изменяется амплитуда колебаний реек, но трапецеидальный вид колебаний их скоростей не изменяется. От звена 5 (5') через сателлиты 6 (6') дифференциального механизма движение передается либо колесу 7 (7'), либо 8 (8') в зависимости от того, какое из них свободно, а какое заторможено тормозом 15 (15') или 14 (14'). Скорости вращения колес 7 (7') и 8 (8') суммируются на водиле 12 (12') суммирующего механизма. При этом числа зубьев зубчатых колес дифференциального и суммирующего механизма подобраны так, что передаточные отношения в кинематических цепях звеньев 5-6-7-9-11-12 (5'-6'-7'-9'-11'-12') и 5-6-8-10-11-12 (5'-6'-8'-10'-11'-12') равны по абсолютной величине, но противоположны по знаку. Поэтому звенья 12 и 12' вращаются в одном направлении, хотя звенья 5 и 5' совершают колебательное движение. За счет формы профиля кулачка диаграммы скоростей движения этих звеньев имеют трапецеидальный вид, указанный на фиг.2. В свою очередь скорости движения звеньев 12 и 12' суммируются симметричным суммирующим механизмом, и водило 16 движется равномерно с заданной наперед скоростью.

На первой фазе движения (фиг.2) зубчатое колесо 10 остановлено тормозом14, а колесо 10' остановлено тормозом 14'. При этом скорость колеса 9 изменяется от 0 до +импульсный вариатор, патент № 2335678 , а скорость колеса 9' от +импульсный вариатор, патент № 2335678 до 0. Скорости колес 9 и 10 складываются на выходном звене 12 суммирующего механизма, а скорости колес 9' и 10' складываются на выходном звене 12' суммирующего механизма. В свою очередь скорости звеньев 12 и 12' складываются симметричным суммирующим механизмом и его водило движется с постоянной скоростью +импульсный вариатор, патент № 2335678 .

На второй фазе движения звено 9 движется с постоянной скоростью +импульсный вариатор, патент № 2335678 . Звено 10 остановлено тормозом 14. Звенья 9' и 10' неподвижны вследствие выстоя звена 2'. В это время тормоз 14' выключается и звено 10' растормаживается, а тормоз 15' включается и звено 9' затормаживается. Сумма скоростей звеньев 9, 10, 9' и 10' равна +импульсный вариатор, патент № 2335678 и равна скорости водила 16.

На третьей фазе движения скорость звена 9 изменяется линейно от +импульсный вариатор, патент № 2335678 до 0. Звено 10 остановлено тормозом 14, а звено 9' остановлено тормозом 15'. Скорость звена 10' изменяется от 0 до +импульсный вариатор, патент № 2335678 . Сумма скоростей звеньев 9, 10, 9' и 10' равна +импульсный вариатор, патент № 2335678 и равна скорости выходного звена вариатора 16.

На четвертой фазе движения звено 10' движется с постоянной скоростью +импульсный вариатор, патент № 2335678 . Звено 9' остановлено тормозом 15'. Звенья 9 и 10 неподвижны вследствие выстоя звена 2. В это время тормоз 14 выключается и звено 10 растормаживается, а тормоз 15 включается и звено 9 затормаживается. Сумма скоростей звеньев 9, 10, 9' и 10' равна +импульсный вариатор, патент № 2335678 и равна скорости выходного звена вариатора 16.

Во второй половине движения периода на фазах 5, 6, 7 и 8 работа вариатора осуществляется аналогично описанной выше. Таким образом, скорость движения выходного звена вариатора - водила 16 в течение всего периода является постоянной, наперед заданной, равной +импульсный вариатор, патент № 2335678 .

Переключение тормозов происходит синхронно с работой генератора в течение времени, которое заранее может быть определено при проектировании. Звенья тормозов на фазе переключения остаются неподвижными и потерь мощности на буксование нет. Механическая связь между звеньями вариатора постоянно сохраняется, поэтому вариатор позволяет передавать движение в обоих направлениях.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Импульсный вариатор, содержащий генератор механических колебаний, который вырабатывает две серии колебательных движений ведомых звеньев с трапецеидальным законом изменения скоростей и с фазами, смещенными относительно друг друга на четверть периода, регулирующий механизм и выпрямитель механических колебаний с суммирующим механизмом с двумя входными валами, отличающийся тем, что в выпрямляющем механизме между каждым входным валом суммирующего механизма и выходным звеном генератора механических колебаний установлены последовательно дополнительный суммирующий механизм и дифференциальный механизм.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на каждом выходном валу дифференциального механизма установлен управляемый тормоз, работа которого синхронизирована с работой генератора.

www.freepatent.ru

Импульсный вариатор

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве сцепления и регулируемой коробки передач транспортных средств, а также других машин и устройств. Техническим результатом является расширение диапазона изменения передаточного отношения вариатора. Этот результат достигается тем, что изменение эксцентриситета эксцентриков 2 осуществляется с помощью гидроцилиндров 6 и 8, установленных между эксцентриками 2 и входным валом 1 вариатора и объединенных с помощью общей гидравлической магистрали 24 и с отдельно расположенным управляющим гидроцилиндром 8. Причем, сами эксцентрики 2 имеют дисбаланс относительно оси входного вала 1 вариатора и сцеплены друг с другом посредством косых прорезей на их боковых поверхностях таким образом, что смещение эксцентриков перпендикулярно оси вала происходит синхронно. Управление положением штока управляющего гидроцилиндра производится через гидроусилитель 26. 3 з.п.ф-лы. 8 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механическим вариаторам и может быть использовано в коробке передач транспортных средств.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков и достигаемому результату является импульсный вариатор, содержащий входной вал с плоскими гранями, установленные на этих гранях с возможностью радиального перемещения элементы, выходной вал, обгонные муфты, установленные на выходном валу, кинематически связанные с элементами [1] Основным недостатком данного устройства является малый диапазон изменения передаточного отношения, обусловленный тем, что в входном валу размещен управляющий стержень с косыми выемками, что неизбежно приводит к увеличению диаметра входного вала, и как следствие, к уменьшению величины радиального перемещения эксцентрика. Техническим результатом изобретения является расширение кинематических возможностей. Это достигается тем, что в импульсном вариаторе, содержащим входной вал с плоскими гранями, установленные на этих гранях с возможностью радиального перемещения элементы, выходной вал, обгонные муфты, установленные на выходном валу, кинематически связанные с элементами, входной вал имеет осевое отверстие, на входном валу между плоскими гранями выполнены глухие радиальные отверстия, сообщенные с осевым отверстием вала, элементы выполнены в виде эксцентриков с центром тяжести, расположенным в сторону их радиального перемещения, на плоских поверхностях эксцентриков выполнены прорези с углом в направлении движения эксцентриков, выбираемым из условия: где n количество эксцентриков, и предназначенные для попарного сцепления эксцентриков, вариатор снабжен плунжерами по числу глухих радиальных отверстий, расположенными в этих соответствующих отверстиях и предназначенными для взаимодействия с торцом эксцентриков, расположенных противоположно центру тяжести, управляемыми гидроцилиндром, связанным с плунжерами при помощи осевого отверстия входного вала. Выходной вал имеет перегородки в форме колец, каждая обгонная муфта находится между этими перегородками, а ролики обгонных муфт выполнены в виде эксцентриковых роликов, на боковых поверхностях которых имеются оси и асимметричные выемки, а на наружной цилиндрической поверхности имеется прорезь с выступом посередине, перегородки имеют сквозные отверстия по числу эксцентриковых роликов обгонной муфты, расположенные по окружности параллельно оси выходного вала, внутри которых соосно им в кольцевых амортизаторах установлены втулки, эксцентриковые ролики каждой обгонной муфты охвачены кольцевой пружиной, расположенной в прорезях с выступами и своими осями входят во втулки перегородок, на выходном валу за перегородкой от крайней обгонной муфты с возможностью поворота расположен диск, на боковой поверхности которого, обращенной к перегородке, имеются радиальные фигурные прорези по числу эксцентриковых роликов обгонной муфты, в отверстиях перегородок находятся торсионы, выполненные в форме буквы "П" и своими загнутыми концами входят в асимметричные выемки эксцентриковых роликов обгонных муфт, а также в фигурные прорези диска, который соединен с расположенным на выходном валу поворотным гидродвигателем, связанным через гидрораспределитель с гидроцилиндром, шток которого опирается на кулачок, расположенный на входном валу вариатора. Управление положением штока управляющего гидроцилиндра производится через гидроусилитель. Гидроцилиндры посредством общей магистрали связаны с гидравлическим насосом переменной производительности. На фиг. 1 изображен общий вид импульсного вариатора; на фиг. 2 - сечение А-А по фиг.1; на фиг. 3 и 4 схема синхронизации эксцентриситета двух соседних эксцентриков предлагаемого вариатора; на фиг. 5 сечение обгонной муфты по оси симметрии; на фиг. 6 сечение Б-Б вдоль оси выходного вала вариатора; на фиг. 7 сечение В-В обгонной муфты форма выемки в боковой поверхности ролика со стороны связи его с муфтой; на фиг. 8 сечение Г-Г по фиг.6, где показана форма выемки ролика со стороны связи его с муфтой, рабочий ход которой начинается позже. Испульсный вариатор содержит входной вал 1, эксцентрик 2, вращающиеся вокруг вала 1 шатун 3, обгонная муфта 4, соединенная с шатуном 3, выходной вал 5, гидроцилиндр 6, магистраль 7, управляемый гидроцилиндр 8, винт 9, корпус 10, боковые поверхности 11 эксцентриков 2. На выходном валу 5 вариатора на шлицах расположено внутреннее кольцо 12 обгонной муфты, над которым на своих осях расположены эксцентриковые ролики 13 обгонной муфты, охваченные кольцевой пружинкой 14. Для того, чтобы пружинка не смещалась относительно роликов, в их пазах имеется выступ 15, входящий между витками пружинки. Снаружи муфта охвачена внешним кольцом 16 (соответствует детали поз.4 на фиг. 1), на котором имеются проушины для соединения с шатуном 3. Ролики 13 посредством осей на своих боковых поверхностях во втулках 17 через резиновые амортизаторы 18 установлены в боковых стенках 19 обгонных муфт, также установленных на шлицах выходного вала 5 вариатора. Ролики соседних муфт связаны посредством торсионов 20, входящих в вырезы на боковых плоскостях роликов. Ролики муфты 21 посредством торсионов 20 связаны с гидроцилиндром 22, который через лопатки 23, установленные на выходном валу 5 вариатора связаны с ним. Внутренняя полость гидроцилиндра через магистраль 24, поворотное соединение 25 и электрогидрораспределитель 26 соединена с баком либо с гидроцилиндром 27, шток которого упирается в кулачок 28, находящийся на оси входного вала вариатора. Вариатор работает следующим образом. Если эксцентрики 2 имеют эксцентриситет относительно оси входного вала вариатора 1, то при его вращении внешние кольца обгонных муфт 16 (фиг. 5, 6) будут совершать колебательные движения вокруг оси выходного вала 5. Однако, так как ролики обгонных муфт 13 обжаты пружиной 14, они не входят в соприкосновение с кольцами 16, не заклиниваются и, следовательно, движение валу 5 не передается. При переводе золотника распределителя 26 во второе положение сброс масла, качаемого гидроцилиндром 27, приводимым в движение кулачком 28, вращающимся совместно с входным валом вариатора, прекратится, масло будет направлено к моментному гидроцилиндру 22, который, совершая круговые колебания синхронно колебаниям штока гидроцилиндра 27, через торсионы 20 приводит в движение ролики крайней обгонной муфты 21. Положение кулачка 28 подобрано таким образом, чтобы приводимые торсионами 20 ролики обгонной муфты 21 подводились внешнему кольцу 16 крайней муфты непосредственно перед ее рабочим ходом. Отклонившиеся ролики через торсионы 20 потянут в рабочее положение и ролики следующей муфты 13, однако до начала рабочего хода крайней муфты угол от сложения роликов муфты 21 будет незначительным и ограничится внешним кольцом 16. Ролики же муфты 13 следующей муфты вследствие противодействия им со стороны охватывающей пружины 14 и упругости следующего торсиона 20 до кольца 16 не дойдут. Однако, во время рабочего хода ролики муфты 21 крайней муфты будут увлечены кольцом 16 и совершат дополнительный поворот вокруг своих осей, нагружая и расширяя внешнее кольцо 16. Этот дополнительный угол будет воспринят торсионом и передан роликом следующей муфты 13, которые теперь уже войдут в контакт с кольцом 16. Таким образом следующая муфта будет подготовлена к восприятию нагрузки. После того, как первая муфта воспримет нагрузку, гидроцилиндр 27 через кулачок 28 получит обратное движение и моментный гидроцилиндр 22 вернется в исходное положение. Ролики крайней муфты 21 будут находиться в заклиненном состоянии и в конце рабочего хода под действием пружины 14 будут отведены от внешнего кольца 16. При этом нагруженные ролики следующей муфты 13 через торсионы 20 не смогут им помешать это сделать, т. к. торсион вследствие наличия в стенках роликов выемки "К" (фиг. 7,8) не сможет передавать крутящий момент в обратном направлении. Таким образом, подвод роликов к внешним кольцам муфт 16 будет происходить от муфты к муфте и после того, как сработает последняя муфта на выходном валу вариатора, процесс прекратится. Для его начала необходимо вновь "запустить" первую муфту в начале следующего оборота входного вала вариатора. Наличие отключающего гидрораспределителя 26 объясняется тем, что транспортные средства, для которых предполагается применение данного вариатора, имеет режим так называемого естественного движения, когда автомобиль движется по инерции либо под горку. В этом случае предполагается отключить ролики муфт, оберегая их от износа. Наличие амортизаторов 18, расположенных между втулками 17, в которых поворачиваются ролики обгонных муфт 13 и 21, и боковыми стенками 19 обгонных муфт объясняется тем, что восприятие нагрузки роликами в момент их рабочего хода должно производиться только их внешней и внутренними цилиндрическими поверхностями, при этом боковые оси, на которых поворачивается ролик в момент холостого хода, должны быть разгружены от рабочих нагрузок. Для этого и служат резиновые амортизаторы, позволяющие в момент рабочего хода ролика занимать его боковым осям любое, произвольное положение. Для управления обгонными муфтами предлагается использовать свойство вариатора, заключающееся в том, что угол между двумя любыми соседними эксцентриками 2, расположенными на входном валу 1, остается постоянным (например для четырехсекционного вариатора этот угол равен 45o, как изображено на фиг.4, для восьмисекционного вариатора этот угол станет равным соответственно 22,5o и т.д.), отсюда следует вывод о том, что эксцентрики 2 вращаются вокруг вала 1 (фиг. 1, 2) со сдвигом по фазе. Со сдвигом по фазе колеблются соответственно и обгонные муфты 4 (фиг.1), так каждая муфта (за исключением крайней) имеет рядом с собой муфту, которая включается в работу несколько раньше, чем она сама. Следовательно, та муфта, которая уже восприняла нагрузку, передает соседней муфте возможности восприятия нагрузки.

Формула изобретения

1. Импульсный вариатор, содержащий входной вал с плоскими гранями, установленные на этих гранях с возможностью радиального перемещения элементы, выходной вал, обгонные муфты, установленные на выходном валу, кинематически связанные с элементами, отличающийся тем, что входной вал имеет осевое отверстие, на входном валу между плоскими гранями выполнены глухие радиальные отверстия, сообщенные в осевым отверстием вала, элементы выполнены в виде эксцентриков с центром тяжести, расположенным в сторону их радиального перемещения, на плоских поверхностях эксцентриков выполнены прорези с углом в направлении движения эксцентриков, выбираемым из условия где n количество эксцентриков, и предназначенные для попарного сцепления эксцентриков, вариатор снабжен плунжерами по числу глухих радиальных отверстий, расположенными в этих соответствующих отверстиях и предназначенными для взаимодействия с торцом эксцентриков, расположенных противоположно центру тяжести, управляемыми гидроцилиндром, связанным с плунжерами при помощи осевого отверстия входного вала. 2. Вариатор по п.1, отличающийся тем, что выходной вал имеет перегородки в форме колец, каждая обгонная муфта находится между этих перегородок, а ролики обгонных муфт выполнены в виде эксцентриковых роликов, на боковых поверхностях которых имеются оси и асимметричные выемки, а на наружной цилиндрической поверхности прорезь с выступом посередине, перегородки имеют сквозные отверстия по числу эксцентриковых роликов обгонной муфты, расположенные по окружности параллельно оси выходного вала, внутри которых соосно им в кольцевых амортизаторах установлены втулки, эксцентриковые ролики каждой обгонной муфты охвачены кольцевой пружиной, расположенной в прорезях с выступами и своими осями входят во втулки перегородок, на выходном валу за перегородкой от крайней обгонной муфты, с возможностью поворота, расположен диск, на боковой поверхности которого, обращенной к перегородке, имеются радиальные фигурные прорези по числу эксцентриковых роликов обгонной муфты, в отверстиях перегородок находятся торсионы, выполненные в форме буквы "П" и своими загнутыми концами входящие в асимметричные выемки эксцентриковых роликов обгонных муфт, а также в фигурные прорези диска, который соединен с расположенным на выходном валу поворотным гидродвигателем, связанным через гидрораспределитель с гидроцилиндром, шток которого опирается на кулачок, расположенный на входном валу вариатора. 3. Вариатор по п.2, отличающийся тем, что управление положением штока управляющего гидроцилиндра производится через гидроусилитель. 4. Вариатор по п.2, отличающийся тем, что гидроцилиндры посредством общей магистрали связаны с гидравлическим насосом переменной производительности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8

www.findpatent.ru

ЗУБЧАТО - ИМПУЛЬСНЫЙ ВАРИАТОР

Изобретение относится к областям общего и транспортного машиностроения, в частности к механическим вариаторам для передачи крутящего момента. Предлагаемый импульсный вариатор - зубчатого типа и не содержит фрикционных элементов. Бесступенчатое регулирование скорости вращения выходного вала производится изменением положения одного из звеньев. Может использоваться в составе управляемых приводов механизмов самого широкого назначения и различной мощности, в том числе рабочих органов любых технологических или специализированных машин.

Известен импульсный вариатор, включающий 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. В данном устройстве качающаяся шайба снабжена дополнительной втулкой с осью, размещенной между внутренней втулкой и подшипником, причем ось дополнительной втулки установлена перпендикулярно оси внутренней втулки. Описываемый вариатор снабжен вторым механизмом изменения угла наклона шайбы, выполненным в виде поводка, концы которого соединены с торцом дополнительной втулки и с ведущим валом (Патент RU №2229643, МПК7 F16H 29/04, 01.07.2002 г.).

Технические недостатки данного вариатора: относительно-малый диапазон передаточного числа; громоздкость компоновки и сложность конструкции; выполнение регулировки передаточного числа двумя приводами; наличие значительных рабочих нагрузок на тяги управления качающейся шайбы из-за ее малых размеров и ассимметричности приложения сил; проблема уплотнения пазов в зонах выхода рычагов; размещение вне корпуса открытых зубчатых зацеплений, подшипниковых узлов и механизмов свободного хода, что затрудняет их защиту и не позволяет жидкостную смазку; ведомая коническая шестерня, связанная с выходным валом очень большого размера и опирается на подшипник скольжения с повышенным трением, либо потребует установки стандартного подшипника качения большого диаметра. Еще одним недостатком данного устройства (принимаемого за прототип) является неспособность механизма обеспечить ряд дополнительных кинематических свойств, связанных с функцией изменения передаточного отношения. В том числе, при реверсировании вращения входного вала либо инвертировании потока мощности механизма. А также, трудность создания удобных конструктивных исполнений, относительно просто реализуемых в предлагаемом вариаторе, в том числе и по модульному принципу.

Техническая задача, решаемая в изобретении: принципиальная переработка конструкции прототипа, обеспечивающая выполнение и улучшение всех прежних функций с добавлением новых и недостижимых ранее кинематических и эксплуатационных свойств. Использована центрально-симметричная схема компоновки, снижающая рабочие нагрузки, упрощающая систему регулирования, изготовление и монтаж. Решена задача жидкостной смазки всех деталей с надежным уплотнением зон выхода элементов управления. С этими целями преобразовывается исходная кинематическая структура прототипа. Предлагается применить механизм, содержащий оси парных конических шестерен, вращаемых в пространстве вокруг общей оси входного и выходного валов. Исключено постоянное качание и вращение наклонной шайбы в составе рабочих движений.

Изобретение поясняется следующими графическими материалами:

на Фиг. 1 изображен чертеж одного из вариантов исполнения вариатора;

на Фиг. 2 показан разрез устройства по плоскости А-А с Фиг 1.

Вариант конструктивной реализации механизма вариатора показан на Фиг. 1 и 2. Он скомпонован внутри шарообразного корпуса 1, имеющего разъем в горизонтальной плоскости, что характерно для типовых редукторов. Входной вал 2 и выходной 3 расположены на одной линии. Вал 2 жестко соединен с замкнутой рамкой 4 и вращается в двух разнесенных подшипниковых узлах. Выходной вал 3 крутится в собственном подшипниковом узле и одновременно является опорой для второго подшипника рамки 4, входящей в конструкцию вала 2. Рамка содержит две опорные пластины, на которых в центральной части вариатора установлены крутящиеся на подшипниках конические колеса 5 и 6. Внутри их расположены две подшипниковые опоры для поворачивающейся оси 7. Ось расположена перпендикулярно оси основных (входного и выходного) валов и пересекает ее в геометрическом центре механизма. На геометрической линии этой оси 7 помимо двух вращающихся конических колес расположен еще и прямолинейный двуплечий рычаг 8. Продольная ось рычага перпендикулярна оси 7 и он с ней жестко соединен. Рычаг симметричен относительно оси качания. Конические колеса кооксиальны и установлены на подшипниках качения по обе стороны от рычага 8 в районе центра и повернуты к нему зубьями. Особенностью установки колес является их способность вращаться относительно оси 7 лишь в одну сторону. Это определяется наличием встроенных механизмов свободного хода (МСХ) 9 в виде обгонных роликовых муфт однонаправленного вращения. Оба конца рычага 8 связаны со свободно вращающимся двухсторонним упорным подшипниковым узлом 10, охватывающим боковые беговые дорожки периферийного кольца поз. 11. Подшипник смонтирован с опорой на кольцо 11 по всему окружному периметру. Для соединения рычага с подшипником используются две детали в виде местных вилок 12. В связи с этим рычаг 8 всегда находится в плоскости кольца и его продольная ось постоянно перпендикулярна геометрической оси кольца. Диаметр кольца 11 превышает габариты всех деталей, размещенных внутри его. Кольцо может отклоняться путем поворота в двух разнесенных соосных цапфах вокруг своей диаметральной оси, перпендикулярной оси основных валов. Цапфы снабжены подшипниками качения и относительно корпуса неподвижны. Изначально кольцо 11 установлено соосно с основными валами. Принудительный разворот его осуществим в пределах ограниченного угла α с возможностью остановки в двух крайних либо в произвольных промежуточных положениях. Это достигается применением любого исполнительного механизма, реализующего поворот кольца с последующей его фиксацией при помощи регулирующего вала 13. Например: червячный механизм; рычажно-винтовой механизм; рукоятка с зубчатым фиксатором, вспомогательный гидро/пневмопривод и т.д. (на Фиг. 2 они показаны схематично и в состав вариатора не входят). Вал 13 может иметь и два выходных конца. Для работы механизма достаточно отклонять кольцо 11 только в одну сторону от плоскости А-А, хотя можно использовать и удвоенный угол 2α. В отличие от прототипа, наружная базовая часть кольца 11 вокруг своей геометрической оси никогда не вращается и в процессе передачи момента не колеблется относительно корпуса. Кольцо служит лишь подвижной регулируемой опорой для передачи боковых усилий на вилки рычага через тела качения. На выходном валу 3 закреплена ведомая коническая шестерня 14, расположенная между коническими колесами и введенная с ними в постоянное зубчатое зацепление. Для определенности описания рассмотрим правое вращение обгонных муфт (по часовой стрелке, если смотреть на колеса из центральной точки вариатора).

Вариатор работает следующим образом. В исходном положении кольцо 11 находится в плоскости А-А, перпендикулярной осям ведущего и ведомого валов. При этом угол α=0°. Поскольку рычаг 8 введен в постоянное подвижное зацепление с кольцом 11 через вилки 12 посредством подшипника 10, он также занимает неизменное положение, перпендикулярное осям основных валов. Допустим, входной вал 2 крутится равномерно и однонаправлено по часовой стрелке (глядя с торца вала). Рамка 4, связанная с входным валом вращает весь узел, включающий ось 7 с рычагом 8 и вилками 12, два конических колеса 5 и 6 вместе с их подшипниковыми узлами и МСХ. Весь блок вращается внутри неподвижного периферийного кольца 11, свободно катясь по боковым беговым дорожкам последнего телами качения в подшипнике 10. Вилки 12 толкают подшипник 10, вызывая его окружное вращение вдоль неподвижной основы кольца. Но боковых усилий кольцо 11 на вилки не оказывает, ведомая шестерня 14, и, следовательно, выходной вал 3 остановлены. Это происходит из-за того, что конические колеса 5 и 6, обкатываясь по ведомой шестерне 14, поворачиваются в разные стороны. Обгонные муфты вращаются по часовой стрелке и не препятствуют разнонаправленному перекатыванию колес по шестерне. Крутящий момент с входного вала 2 на выходной 3 не передается: нет опорной реакции. Вариатор работает в режиме холостого хода (режиме выключенного сцепления). Выходной вал остановлен, несмотря на непрерывное вращение входного, в том числе, и с переменной скоростью. Если с помощью внешнего исполнительного механизма поворачивать регулирующий вал 13, изменяется угловое положение кольца 11. Оно займет некое промежуточное состояние, отклонившись от плоскости А-А на определенный угол в пределах максимального угла α. При этом режим работы вариатора изменится. Тела качения в подшипнике 10, обкатываясь по двум беговым дорожкам кольца 11, оказывают попеременное боковое давление через вилки 12 на концы рычага 8 и вынуждают его циклическое отклонение вместе с осью 7. За один оборот входного вала 2 рычаг 8 делает полный цикл углового качания, дважды пересекая вилками 12 плоскость А-А. Генерируется дополнительное однонаправленное вращение конических колес. Из-за наличия обгонных муфт 9 рычаг 8, жестко связанный с осью 7, толкает зубья конических колес 5 и 6 всегда в одну и ту же сторону. Вращение колес по отношению друг к другу разнонаправленно и они контактируют с ведомой шестерней 14 в диаметрально противоположных точках. Колеса вызывают вращение шестерни 14, воздействуя на ее зубья с двух противоположных сторон. В итоге, в сравнении с режимом холостого хода, добавляется принудительное вращение выходного вала. Оно неравномерно, но скорость вращения легко регулируется. При увеличении уменьшении угла α отклонения кольца 11, изменяется амплитуда (угол) качания рычага 8 за один и тот же период времени полного оборота входного вала. Следовательно, меняется и угол (угловая скорость) поворота конических колес 5 и 6. Соответственно, ускоряется/замедляется вращение ведомой шестерни 14 вместе с выходным валом. Ускорение вращения выходного вала осуществляется однонаправленными гармоническими импульсами с амплитудой, задаваемой текущим углом α. Варьирование скорости возможно в диапазоне от нуля до некоторой величины k, зависящей от геометрии, в частности угла α данного вариатора. Передаточное отношение i изменяется в пределах от нуля до k (i=0…k). Импульсы передаются непрерывно на всех четырех отрезках (0-α°) углового качания рычага. Шестерни 5 и 6 попеременно включаются в работу, толкаемые рычагом 8 через ось 7 и заблокированные МСХ 9. При этом выходной вал обладает свойством «выбега», продолжая инерционное вращение в сторону разгона даже при исчезновении толкающих импульсов (т.е. возврата кольца 11 в исходное положение, когда α=0°). При реверсировании вращения входного вала 2 кинематика вариатора изменится, что можно использовать на практике. Если в рассмотренном режиме холостого хода остановить входной вал 2 и начать вращать его в противоположную сторону (против часовой стрелки), выходной вал 3 не будет стоять, а начнет вращаться, как и входной, в ту же сторону и с той же скоростью. Это произойдет вследствие заклинивания обгонных муфт, блокирующих поворот колес 5 и 6 против часовой стрелки. Но варьирование скорости ведомого вала тоже возможно при последующем отклонении кольца 11. МСХ при этом разблокируются, позволяя ускоренное вращение выходного вала 3 в попутную сторону, с опережением вращения входного вала 2. Увеличение угловой скорости выходного вала 3 будет идти уже не от нуля, а как приращение его оборотов к скорости вращения входного вала 2, т.е. i=1…(1+k). Несколько другие кинематические эффекты возникают при использовании в качестве входного вала 3, а выходного - 2, ибо предлагаемое устройство позволяет частичное инвертирование потока мощности. (Они отличаются от вышеописанных и здесь не рассматриваются). Это - полнительные качества, нереализуемые в прототипе. Отметим, что бесступенчатое регулирование числа оборотов производится независимо от предыдущего состояния и осуществимо при любом режиме работы устройства. Незначительными кратковременными изменениями скоростей валов и усилий в процессе регулирования можно пренебречь. В установившемся режиме работы вариатора (при остановке кольца) они отсутствуют.

Рассмотрим подробнее основные преимущества предлагаемого зубчато-импульсного вариатора в сравнении с прототипом и достигаемый при этом технический результат. Изобретение позволяет сохранить все положительные свойства прототипа, во многом улучшить их и реализовать дополнительно некоторые новые, а именно:

- Весь механизм размещен в общем корпусе простой геометрии, закрывающем от внешнего воздействия и обеспечивающем жидкостную смазку всех деталей.- Применяется только один механизм регулирования, обеспечивая весь диапазон варьирования. Его конструктивное исполнение проще, чем у прототипа. Кольцо, входящее в состав устройства изменения передаточного числа, закреплено в цапфах, неподвижных относительно корпуса и кинематически не связано с вращением основных валов. Это существенно упрощает механизм управления наклоном и фиксацией кольца в нужном положении. В рабочем цикле периодическое качание и вращение элементов привода кольца, в отличие от прототипа, исключено.- Примененный механизм хорошо сбалансирован с динамической и кинематической точки зрения. Воздействия на шестерни и вилочные толкатели рычага - с двух сторон, вращающиеся и качающиеся элементы симметричны и попарно уравновешены. Рабочие силы и углы давления снижены за счет радиального увеличения размеров плеч рычагов и отдаления точек их контакта с кольцом от центра вариатора. Передача рабочей мощности идет непрерывно двумя параллельными потоками, что еще более снижает нагрузки на все детали, обеспечивая высокую работоспособность и надежность устройства в целом.

- Поступательно - движущихся деталей в предложенном устройстве нет, что, как правило, проще и надежнее. В прототипе управляющие усилия на качающуюся шайбу и приводы управления линейны, односторонни и консольны. Это может вызвать перекосы и заклинивания при перемещении поводков с тягами на шлицах.

- Диапазон варьирования k данного зубчато-импульсного вариатора шире, чем у прототипа. Пусть, в обоих сравниваемых вариантах α=30°. Однако в предложенной конструкции количество зубьев конических колес может многократно превышать количество зубьев шестерни ведомого вала. Угловой поворот большого конического колеса в пределах 30° вызывает значительно более длительное вращение сопрягаемой с ним малой шестерни. Например, при троекратном превышении разгонный импульс данного вариатора будет (4·30°)·3=360°, т.е. передаточное число равно единице. Для прототипа это нереально, т.к. невозможно существенно уменьшить диаметр ведомой шестерни, связанной с выходным валом. Там в центральной зоне размещено множество деталей, а в предложенной конструкции - только плоский рычаг.

- Вариатор удобен для модульного встраивания в кинематические цепи: точки крепления корпуса и вал механизма регулирования могут располагаться с любой стороны, в том числе сверху, снизу, наклонно. Практично исполнение с плоским соосным фланцем в зоне любого из основных валов для крепления к сопрягаемому агрегату. Либо выполнение с двумя фланцами для присоединения к одному из них двигателя по типу мотор-редуктора. Ориентация в пространстве почти безразлична (с учетом лишь размещения масляного сапуна в верхней части корпуса для исключения утечек масла).

- Наличие относительно-больших вращающихся масс в виде узла рамки с коническими колесами и рычагом пойдет вариатору на пользу, способствуя выравниванию и стабилизации скорости вращения выходного вала из-за проявления свойств инерции уравновешенного маховика. Это несколько сгладит пульсации скорости.

- В зависимости от выбора направления вращения ведущего вала один и тот же вариатор может менять передаточное число либо с нуля либо с единицы. При этом направление вращения выходного вала всегда остается неизменным. Этот эффект можно использовать как прием скачкообразного изменения передаточного числа.

- Весь механизм состоит преимущественно из стандартных деталей типа тел вращения, что немаловажно для простоты проектирования, изготовления, монтажа и ремонта. Корпус тоже несложен и легко отливается по типу редукторного.

Отметим некоторые перспективы и направления использования данного устройства. Описанный вариатор уже способен обеспечить бесступенчатое передаточное отношение в диапазоне не менее i=0…1, как редуктор. Этот диапазон можно увеличить и сверх единицы, превратив редуктор в мультипликатор. Это достижимо конструктивными методами даже на одной ступени. Он подойдет в качестве бесступенчатой коробки передач для множества транспортных средств, в том числе и автомобилей. Между тем, предлагаемая компоновка позволяет создание двухкаскадных (и более) вариаторов, с последовательным размещением механизмов в общем картере. На корпусе будут соосные входной и выходной валы, один или несколько боковых регулирующих валов. Регулировка ступеней может быть синхронной либо независимой, что обеспечит широкую гамму передаточных чисел. Несложно реализовать изготовление бесступенчатой коробки передач широкого диапазона. Грамотным конструированием можно существенно нивелировать и гармонические пульсации скорости вращения выходного вала. Например, разворотом осей соседних регулирующих валов перпендикулярно друг к другу. Такой коробке не нужно сцепление, что немаловажно для транспортных машин. Для технологического оборудования быстрый вывод вариатора в режим холостого хода обеспечит аварийное отключение привода. Автоматически достигается исчезающе малая («ползучая») скорость вращения выходного вала при максимально большом крутящем моменте. В такой коробке передач последовательно соединяются каскады двух вариаторов. Выходной вал первого каскада объединяется с входным валом второго. При раздельном поэтапном регулировании первый каскад может использоваться как сугубо тихоходный. Он обеспечивает участок отключения/включения сцепления и разгона выходного вала от нуля до 360° за один оборот входного. Это начало движения транспортной машины с преодолением тяжелых дорожных условий или разгон с места. Поскольку в первом каскаде вращение валов разнонаправлено, второй каскад один к одному поддерживает вращение, передаваемое от первого. А с началом отклонения кольца второго каскада может и ускорить его, добавив еще не менее 360° на один оборот входного вала. Редукторный режим коробки передач плавно меняется на мультипликационный: выходной вал начинает вращаться быстрее входного. Это процесс продолжения движения машины с дальнейшим ускорением. При максимальной трансформации момента один оборот входного вала после двух каскадов преобразуется в 720° выходного. Регулирование каскадов может быть синхронным или комбинированным, с реализацией любых функций, в том числе и с обратными связями. Общий диапазон трансформации передаточного числа данной коробки передач можно увеличивать и далее путем подбора разных углов α по двум ступеням и изменения соотношения зубьев их колес. Допустимо и параллельное использование двух каскадов, в том числе в едином корпусе. Тогда их тоже можно применять для суммирования в один поток с попутным выравниванием пульсаций скоростей на выходе. Скажем, как исполнительные механизмы при управлении разными звеньями одного или двух планетарных рядов. Либо прямое использование в составе механизмов поворота, например гусеничных машин. Это полное исключение фрикционов и потерь мощности на трение с нагревом.

Для технологического и многого другого оборудования часто нет необходимости в динамичном отслеживании и регулировании передаточного числа. Тогда несложно настроить данный вариатор на любое заданное значение i в пределах определенного бесступенчатого диапазона. И зафиксировать его наладку для обеспечения нужной скорости вращения выходного вала. При этом привод управления можно и далее упростить, выведя наружу не вал, а какой-то более простой элемент. Скажем, хвостовик винта под ключ, размещенный на корпусе сверху. Винт будет двигать непосредственно основу кольца за его верхнюю часть, удаленную от цапф. Это выгоднее по раскладу сил для целей сдвига и фиксации. Цапфы кольца можно закрыть глухими крышками, т.к. регулирующий вал не нужен. Устройство станет служить легко перенастраиваемым понижающим редуктором либо повышающим мультипликатором.

Предложенный зубчато-импульсный вариатор можно встроить отдельным модульным блоком и в уже серийно изготавливаемые типовые агрегаты. Это резко расширит их эксплуатационно-технические характеристики и сферы возможного применения. Можно выпускать данное устройство и серийно с каталожной типизацией по мощности и размерам присоединительных валов.

Импульсный вариатор, включающий соосные входной и выходной основные валы, пару снабженных механизмами свободного хода коаксиальных конических зубчатых колес с осью вращения, пересекающей перпендикулярно ось основных валов, и входящих в зацепление с закрепленной на выходном валу конической шестерней, регулирующее кольцо с возможностью его отклонения на ограниченный угол вокруг своей диаметральной оси, перпендикулярной оси основных валов, отличающийся тем, что ось пары конических колес способна вращаться в плоскости, перпендикулярной оси основных валов, и на данной оси колес установлен качающийся рычаг, находящийся внутри периметра не вращающегося относительно корпуса отклоняемого кольца и всегда занимающий положение, перпендикулярное геометрической оси данного кольца, за счет непрерывного подвижного контакта с последним посредством тел вращения, причем механизмы свободного хода колес связаны с качающимся рычагом.ЗУБЧАТО - ИМПУЛЬСНЫЙ ВАРИАТОРЗУБЧАТО - ИМПУЛЬСНЫЙ ВАРИАТОРЗУБЧАТО - ИМПУЛЬСНЫЙ ВАРИАТОР

edrid.ru

Импульсный вариатор

 

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.

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.

Формула изобретения

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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, в частности к импульсным бесступенчатым передачам

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в вариторах для бесступенчатого регулирования чисел оборотов выходного вала

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве сцепления и регулируемой коробки передач транспортных средств, а также других машин и устройств

Изобретение относится к машиностроению

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в энергетике, в автомобильной и т.п

Изобретение относится к многоступенчатым реверсивным коробкам передач, имеющим соосные входной и выходной валы с ведущим и ведомым зубчатыми колесами, параллельные им промежуточные валы с зубчатыми колесами и механизм управления с узлом реверсирования

Изобретение относится к машиностроению, в частности к вариаторам, и может быть использовано в трансмиссиях дорожно-строительных, транспортных и подъемно-транспортных машин

Изобретение относится к машинострое- HiiiK) для плавного регулирования скорости различных машин и механизмов

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к импульсным вариаторам

Изобретение относится к технике бурения глубоких нефтегазовых скважин и может быть использовано в подъемных комплексах и лебедках электрифицированных буровых установок

Изобретение относится к машиностроению

Изобретение относится к машиностроению, в частности к передачам для бесступенчатого регулирования скорости движения выходного звена

Изобретение относится к машиностроению, в частности к муфтам

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к импульсным вариаторам

Изобретение относится к вариаторам

Изобретение относится к механической бесступенчатой передаче и ее способу управления. Механическая бесступенчатая передача содержит соосно расположенные в корпусе ведущий и ведомый валы, размещенный на ведущем валу эксцентрик, охваченный полым промежуточным валом, на наружной поверхности которого жестко укреплен ведущий элемент одного преобразующего механизма. Ведомые элементы связаны по одному с корпусом и/или с ведомым валом. Причем передача имеет ведомый вал и его торцевая часть с промежуточным звеном с профильными лысками свободно помещена в раструб ведущего вала с прорезями для размещения круглых тел. При вращении они от центробежной силы расходятся и принимают орбиту, ограниченную обоймой и возможностью фиксации задаваемых смещений в поперечном направлении принудительно с помощью имеющихся гребней, контактирующих с червяком, сдвигая орбиту из круглых тел, вводя их поочередно в контакт с профильными лысками промежуточного звена. Способ управления заключается в избирательной фиксации частот вращения с применением синхронно-адаптивной схемы; при нажатии на педаль рычаг повернет рычаг на заданный угол для погружения роликов в промежуточное звено на соотносимую величину, что будет соответствовать определенной частоте вращения ведомого вала и передачи момента. Синхронно-адаптивная схема позволяет скоординированно объединить группу рычажных устройств. Достигаются компактность и повышение ресурса устройства. 3 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к фрезерным почвообрабатывающим орудиям. Рабочий орган фрезы содержит основной вал, водило с осями. На осях подвижно установлены стойки. Одни концы стоек выполнены в виде ножей, а на других их концах установлены вращающиеся ролики, обкатывающие эксцентрик. Эксцентрик закреплен на корпусе редуктора. Эксцентрик и ролики имеют коническую форму. На корпус редуктора свободно посажен поводок. Один конец поводка зафиксирован рукояткой, а другой конец входит в паз эксцентрика с возможностью продольного перемещения эксцентрика относительно корпуса редуктора. Таким конструктивным решением обеспечивается сокращение энергоемкости при фрезеровании, уменьшение разбрасывания и чрезмерного распыления почвы, сохранение постоянного угла резания ножа и обеспечение оптимальных условий резания почвы независимо от поступательной скорости фрезы. 3 ил.

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

www.findpatent.ru

Зубчато - импульсный вариатор

Изобретение относится к области общего и транспортного машиностроения, в частности к чисто механическим бесступенчатым коробкам передач для передачи вращательного движения. Импульсный вариатор включает соосные входной и выходной основные валы, пару снабженных механизмами свободного хода коаксиальных конических зубчатых колес с осью вращения, пересекающей перпендикулярно ось основных валов, и входящих в зацепление с закрепленной на выходном валу конической шестерней, регулирующее кольцо с возможностью его отклонения на ограниченный угол вокруг своей диаметральной оси, перпендикулярной оси основных валов. Ось пары конических колес способна вращаться в плоскости, перпендикулярной оси основных валов. На данной оси колес установлен качающийся рычаг, находящийся внутри периметра не вращающегося относительно корпуса отклоняемого кольца и всегда занимающий положение, перпендикулярное геометрической оси данного кольца, за счет непрерывного подвижного контакта с последним посредством тел вращения. Механизмы свободного хода колес связаны с качающимся рычагом. В результате создан компактный и технологичный в изготовлении вариатор, способный воспринимать большие нагрузки при бесступенчатом регулировании. 2 ил.

 

Изобретение относится к областям общего и транспортного машиностроения, в частности к механическим вариаторам для передачи крутящего момента. Предлагаемый импульсный вариатор - зубчатого типа и не содержит фрикционных элементов. Бесступенчатое регулирование скорости вращения выходного вала производится изменением положения одного из звеньев. Может использоваться в составе управляемых приводов механизмов самого широкого назначения и различной мощности, в том числе рабочих органов любых технологических или специализированных машин.

Известен импульсный вариатор, включающий 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. В данном устройстве качающаяся шайба снабжена дополнительной втулкой с осью, размещенной между внутренней втулкой и подшипником, причем ось дополнительной втулки установлена перпендикулярно оси внутренней втулки. Описываемый вариатор снабжен вторым механизмом изменения угла наклона шайбы, выполненным в виде поводка, концы которого соединены с торцом дополнительной втулки и с ведущим валом (Патент RU №2229643, МПК7 F16H 29/04, 01.07.2002 г.).

Технические недостатки данного вариатора: относительно-малый диапазон передаточного числа; громоздкость компоновки и сложность конструкции; выполнение регулировки передаточного числа двумя приводами; наличие значительных рабочих нагрузок на тяги управления качающейся шайбы из-за ее малых размеров и ассимметричности приложения сил; проблема уплотнения пазов в зонах выхода рычагов; размещение вне корпуса открытых зубчатых зацеплений, подшипниковых узлов и механизмов свободного хода, что затрудняет их защиту и не позволяет жидкостную смазку; ведомая коническая шестерня, связанная с выходным валом очень большого размера и опирается на подшипник скольжения с повышенным трением, либо потребует установки стандартного подшипника качения большого диаметра. Еще одним недостатком данного устройства (принимаемого за прототип) является неспособность механизма обеспечить ряд дополнительных кинематических свойств, связанных с функцией изменения передаточного отношения. В том числе, при реверсировании вращения входного вала либо инвертировании потока мощности механизма. А также, трудность создания удобных конструктивных исполнений, относительно просто реализуемых в предлагаемом вариаторе, в том числе и по модульному принципу.

Техническая задача, решаемая в изобретении: принципиальная переработка конструкции прототипа, обеспечивающая выполнение и улучшение всех прежних функций с добавлением новых и недостижимых ранее кинематических и эксплуатационных свойств. Использована центрально-симметричная схема компоновки, снижающая рабочие нагрузки, упрощающая систему регулирования, изготовление и монтаж. Решена задача жидкостной смазки всех деталей с надежным уплотнением зон выхода элементов управления. С этими целями преобразовывается исходная кинематическая структура прототипа. Предлагается применить механизм, содержащий оси парных конических шестерен, вращаемых в пространстве вокруг общей оси входного и выходного валов. Исключено постоянное качание и вращение наклонной шайбы в составе рабочих движений.

Изобретение поясняется следующими графическими материалами:

на Фиг. 1 изображен чертеж одного из вариантов исполнения вариатора;

на Фиг. 2 показан разрез устройства по плоскости А-А с Фиг 1.

Вариант конструктивной реализации механизма вариатора показан на Фиг. 1 и 2. Он скомпонован внутри шарообразного корпуса 1, имеющего разъем в горизонтальной плоскости, что характерно для типовых редукторов. Входной вал 2 и выходной 3 расположены на одной линии. Вал 2 жестко соединен с замкнутой рамкой 4 и вращается в двух разнесенных подшипниковых узлах. Выходной вал 3 крутится в собственном подшипниковом узле и одновременно является опорой для второго подшипника рамки 4, входящей в конструкцию вала 2. Рамка содержит две опорные пластины, на которых в центральной части вариатора установлены крутящиеся на подшипниках конические колеса 5 и 6. Внутри их расположены две подшипниковые опоры для поворачивающейся оси 7. Ось расположена перпендикулярно оси основных (входного и выходного) валов и пересекает ее в геометрическом центре механизма. На геометрической линии этой оси 7 помимо двух вращающихся конических колес расположен еще и прямолинейный двуплечий рычаг 8. Продольная ось рычага перпендикулярна оси 7 и он с ней жестко соединен. Рычаг симметричен относительно оси качания. Конические колеса кооксиальны и установлены на подшипниках качения по обе стороны от рычага 8 в районе центра и повернуты к нему зубьями. Особенностью установки колес является их способность вращаться относительно оси 7 лишь в одну сторону. Это определяется наличием встроенных механизмов свободного хода (МСХ) 9 в виде обгонных роликовых муфт однонаправленного вращения. Оба конца рычага 8 связаны со свободно вращающимся двухсторонним упорным подшипниковым узлом 10, охватывающим боковые беговые дорожки периферийного кольца поз. 11. Подшипник смонтирован с опорой на кольцо 11 по всему окружному периметру. Для соединения рычага с подшипником используются две детали в виде местных вилок 12. В связи с этим рычаг 8 всегда находится в плоскости кольца и его продольная ось постоянно перпендикулярна геометрической оси кольца. Диаметр кольца 11 превышает габариты всех деталей, размещенных внутри его. Кольцо может отклоняться путем поворота в двух разнесенных соосных цапфах вокруг своей диаметральной оси, перпендикулярной оси основных валов. Цапфы снабжены подшипниками качения и относительно корпуса неподвижны. Изначально кольцо 11 установлено соосно с основными валами. Принудительный разворот его осуществим в пределах ограниченного угла α с возможностью остановки в двух крайних либо в произвольных промежуточных положениях. Это достигается применением любого исполнительного механизма, реализующего поворот кольца с последующей его фиксацией при помощи регулирующего вала 13. Например: червячный механизм; рычажно-винтовой механизм; рукоятка с зубчатым фиксатором, вспомогательный гидро/пневмопривод и т.д. (на Фиг. 2 они показаны схематично и в состав вариатора не входят). Вал 13 может иметь и два выходных конца. Для работы механизма достаточно отклонять кольцо 11 только в одну сторону от плоскости А-А, хотя можно использовать и удвоенный угол 2α. В отличие от прототипа, наружная базовая часть кольца 11 вокруг своей геометрической оси никогда не вращается и в процессе передачи момента не колеблется относительно корпуса. Кольцо служит лишь подвижной регулируемой опорой для передачи боковых усилий на вилки рычага через тела качения. На выходном валу 3 закреплена ведомая коническая шестерня 14, расположенная между коническими колесами и введенная с ними в постоянное зубчатое зацепление. Для определенности описания рассмотрим правое вращение обгонных муфт (по часовой стрелке, если смотреть на колеса из центральной точки вариатора).

Вариатор работает следующим образом. В исходном положении кольцо 11 находится в плоскости А-А, перпендикулярной осям ведущего и ведомого валов. При этом угол α=0°. Поскольку рычаг 8 введен в постоянное подвижное зацепление с кольцом 11 через вилки 12 посредством подшипника 10, он также занимает неизменное положение, перпендикулярное осям основных валов. Допустим, входной вал 2 крутится равномерно и однонаправлено по часовой стрелке (глядя с торца вала). Рамка 4, связанная с входным валом вращает весь узел, включающий ось 7 с рычагом 8 и вилками 12, два конических колеса 5 и 6 вместе с их подшипниковыми узлами и МСХ. Весь блок вращается внутри неподвижного периферийного кольца 11, свободно катясь по боковым беговым дорожкам последнего телами качения в подшипнике 10. Вилки 12 толкают подшипник 10, вызывая его окружное вращение вдоль неподвижной основы кольца. Но боковых усилий кольцо 11 на вилки не оказывает, ведомая шестерня 14, и, следовательно, выходной вал 3 остановлены. Это происходит из-за того, что конические колеса 5 и 6, обкатываясь по ведомой шестерне 14, поворачиваются в разные стороны. Обгонные муфты вращаются по часовой стрелке и не препятствуют разнонаправленному перекатыванию колес по шестерне. Крутящий момент с входного вала 2 на выходной 3 не передается: нет опорной реакции. Вариатор работает в режиме холостого хода (режиме выключенного сцепления). Выходной вал остановлен, несмотря на непрерывное вращение входного, в том числе, и с переменной скоростью. Если с помощью внешнего исполнительного механизма поворачивать регулирующий вал 13, изменяется угловое положение кольца 11. Оно займет некое промежуточное состояние, отклонившись от плоскости А-А на определенный угол в пределах максимального угла α. При этом режим работы вариатора изменится. Тела качения в подшипнике 10, обкатываясь по двум беговым дорожкам кольца 11, оказывают попеременное боковое давление через вилки 12 на концы рычага 8 и вынуждают его циклическое отклонение вместе с осью 7. За один оборот входного вала 2 рычаг 8 делает полный цикл углового качания, дважды пересекая вилками 12 плоскость А-А. Генерируется дополнительное однонаправленное вращение конических колес. Из-за наличия обгонных муфт 9 рычаг 8, жестко связанный с осью 7, толкает зубья конических колес 5 и 6 всегда в одну и ту же сторону. Вращение колес по отношению друг к другу разнонаправленно и они контактируют с ведомой шестерней 14 в диаметрально противоположных точках. Колеса вызывают вращение шестерни 14, воздействуя на ее зубья с двух противоположных сторон. В итоге, в сравнении с режимом холостого хода, добавляется принудительное вращение выходного вала. Оно неравномерно, но скорость вращения легко регулируется. При увеличении уменьшении угла α отклонения кольца 11, изменяется амплитуда (угол) качания рычага 8 за один и тот же период времени полного оборота входного вала. Следовательно, меняется и угол (угловая скорость) поворота конических колес 5 и 6. Соответственно, ускоряется/замедляется вращение ведомой шестерни 14 вместе с выходным валом. Ускорение вращения выходного вала осуществляется однонаправленными гармоническими импульсами с амплитудой, задаваемой текущим углом α. Варьирование скорости возможно в диапазоне от нуля до некоторой величины k, зависящей от геометрии, в частности угла α данного вариатора. Передаточное отношение i изменяется в пределах от нуля до k (i=0…k). Импульсы передаются непрерывно на всех четырех отрезках (0-α°) углового качания рычага. Шестерни 5 и 6 попеременно включаются в работу, толкаемые рычагом 8 через ось 7 и заблокированные МСХ 9. При этом выходной вал обладает свойством «выбега», продолжая инерционное вращение в сторону разгона даже при исчезновении толкающих импульсов (т.е. возврата кольца 11 в исходное положение, когда α=0°). При реверсировании вращения входного вала 2 кинематика вариатора изменится, что можно использовать на практике. Если в рассмотренном режиме холостого хода остановить входной вал 2 и начать вращать его в противоположную сторону (против часовой стрелки), выходной вал 3 не будет стоять, а начнет вращаться, как и входной, в ту же сторону и с той же скоростью. Это произойдет вследствие заклинивания обгонных муфт, блокирующих поворот колес 5 и 6 против часовой стрелки. Но варьирование скорости ведомого вала тоже возможно при последующем отклонении кольца 11. МСХ при этом разблокируются, позволяя ускоренное вращение выходного вала 3 в попутную сторону, с опережением вращения входного вала 2. Увеличение угловой скорости выходного вала 3 будет идти уже не от нуля, а как приращение его оборотов к скорости вращения входного вала 2, т.е. i=1…(1+k). Несколько другие кинематические эффекты возникают при использовании в качестве входного вала 3, а выходного - 2, ибо предлагаемое устройство позволяет частичное инвертирование потока мощности. (Они отличаются от вышеописанных и здесь не рассматриваются). Это - полнительные качества, нереализуемые в прототипе. Отметим, что бесступенчатое регулирование числа оборотов производится независимо от предыдущего состояния и осуществимо при любом режиме работы устройства. Незначительными кратковременными изменениями скоростей валов и усилий в процессе регулирования можно пренебречь. В установившемся режиме работы вариатора (при остановке кольца) они отсутствуют.

Рассмотрим подробнее основные преимущества предлагаемого зубчато-импульсного вариатора в сравнении с прототипом и достигаемый при этом технический результат. Изобретение позволяет сохранить все положительные свойства прототипа, во многом улучшить их и реализовать дополнительно некоторые новые, а именно:

- Весь механизм размещен в общем корпусе простой геометрии, закрывающем от внешнего воздействия и обеспечивающем жидкостную смазку всех деталей.- Применяется только один механизм регулирования, обеспечивая весь диапазон варьирования. Его конструктивное исполнение проще, чем у прототипа. Кольцо, входящее в состав устройства изменения передаточного числа, закреплено в цапфах, неподвижных относительно корпуса и кинематически не связано с вращением основных валов. Это существенно упрощает механизм управления наклоном и фиксацией кольца в нужном положении. В рабочем цикле периодическое качание и вращение элементов привода кольца, в отличие от прототипа, исключено.- Примененный механизм хорошо сбалансирован с динамической и кинематической точки зрения. Воздействия на шестерни и вилочные толкатели рычага - с двух сторон, вращающиеся и качающиеся элементы симметричны и попарно уравновешены. Рабочие силы и углы давления снижены за счет радиального увеличения размеров плеч рычагов и отдаления точек их контакта с кольцом от центра вариатора. Передача рабочей мощности идет непрерывно двумя параллельными потоками, что еще более снижает нагрузки на все детали, обеспечивая высокую работоспособность и надежность устройства в целом.

- Поступательно - движущихся деталей в предложенном устройстве нет, что, как правило, проще и надежнее. В прототипе управляющие усилия на качающуюся шайбу и приводы управления линейны, односторонни и консольны. Это может вызвать перекосы и заклинивания при перемещении поводков с тягами на шлицах.

- Диапазон варьирования k данного зубчато-импульсного вариатора шире, чем у прототипа. Пусть, в обоих сравниваемых вариантах α=30°. Однако в предложенной конструкции количество зубьев конических колес может многократно превышать количество зубьев шестерни ведомого вала. Угловой поворот большого конического колеса в пределах 30° вызывает значительно более длительное вращение сопрягаемой с ним малой шестерни. Например, при троекратном превышении разгонный импульс данного вариатора будет (4·30°)·3=360°, т.е. передаточное число равно единице. Для прототипа это нереально, т.к. невозможно существенно уменьшить диаметр ведомой шестерни, связанной с выходным валом. Там в центральной зоне размещено множество деталей, а в предложенной конструкции - только плоский рычаг.

- Вариатор удобен для модульного встраивания в кинематические цепи: точки крепления корпуса и вал механизма регулирования могут располагаться с любой стороны, в том числе сверху, снизу, наклонно. Практично исполнение с плоским соосным фланцем в зоне любого из основных валов для крепления к сопрягаемому агрегату. Либо выполнение с двумя фланцами для присоединения к одному из них двигателя по типу мотор-редуктора. Ориентация в пространстве почти безразлична (с учетом лишь размещения масляного сапуна в верхней части корпуса для исключения утечек масла).

- Наличие относительно-больших вращающихся масс в виде узла рамки с коническими колесами и рычагом пойдет вариатору на пользу, способствуя выравниванию и стабилизации скорости вращения выходного вала из-за проявления свойств инерции уравновешенного маховика. Это несколько сгладит пульсации скорости.

- В зависимости от выбора направления вращения ведущего вала один и тот же вариатор может менять передаточное число либо с нуля либо с единицы. При этом направление вращения выходного вала всегда остается неизменным. Этот эффект можно использовать как прием скачкообразного изменения передаточного числа.

- Весь механизм состоит преимущественно из стандартных деталей типа тел вращения, что немаловажно для простоты проектирования, изготовления, монтажа и ремонта. Корпус тоже несложен и легко отливается по типу редукторного.

Отметим некоторые перспективы и направления использования данного устройства. Описанный вариатор уже способен обеспечить бесступенчатое передаточное отношение в диапазоне не менее i=0…1, как редуктор. Этот диапазон можно увеличить и сверх единицы, превратив редуктор в мультипликатор. Это достижимо конструктивными методами даже на одной ступени. Он подойдет в качестве бесступенчатой коробки передач для множества транспортных средств, в том числе и автомобилей. Между тем, предлагаемая компоновка позволяет создание двухкаскадных (и более) вариаторов, с последовательным размещением механизмов в общем картере. На корпусе будут соосные входной и выходной валы, один или несколько боковых регулирующих валов. Регулировка ступеней может быть синхронной либо независимой, что обеспечит широкую гамму передаточных чисел. Несложно реализовать изготовление бесступенчатой коробки передач широкого диапазона. Грамотным конструированием можно существенно нивелировать и гармонические пульсации скорости вращения выходного вала. Например, разворотом осей соседних регулирующих валов перпендикулярно друг к другу. Такой коробке не нужно сцепление, что немаловажно для транспортных машин. Для технологического оборудования быстрый вывод вариатора в режим холостого хода обеспечит аварийное отключение привода. Автоматически достигается исчезающе малая («ползучая») скорость вращения выходного вала при максимально большом крутящем моменте. В такой коробке передач последовательно соединяются каскады двух вариаторов. Выходной вал первого каскада объединяется с входным валом второго. При раздельном поэтапном регулировании первый каскад может использоваться как сугубо тихоходный. Он обеспечивает участок отключения/включения сцепления и разгона выходного вала от нуля до 360° за один оборот входного. Это начало движения транспортной машины с преодолением тяжелых дорожных условий или разгон с места. Поскольку в первом каскаде вращение валов разнонаправлено, второй каскад один к одному поддерживает вращение, передаваемое от первого. А с началом отклонения кольца второго каскада может и ускорить его, добавив еще не менее 360° на один оборот входного вала. Редукторный режим коробки передач плавно меняется на мультипликационный: выходной вал начинает вращаться быстрее входного. Это процесс продолжения движения машины с дальнейшим ускорением. При максимальной трансформации момента один оборот входного вала после двух каскадов преобразуется в 720° выходного. Регулирование каскадов может быть синхронным или комбинированным, с реализацией любых функций, в том числе и с обратными связями. Общий диапазон трансформации передаточного числа данной коробки передач можно увеличивать и далее путем подбора разных углов α по двум ступеням и изменения соотношения зубьев их колес. Допустимо и параллельное использование двух каскадов, в том числе в едином корпусе. Тогда их тоже можно применять для суммирования в один поток с попутным выравниванием пульсаций скоростей на выходе. Скажем, как исполнительные механизмы при управлении разными звеньями одного или двух планетарных рядов. Либо прямое использование в составе механизмов поворота, например гусеничных машин. Это полное исключение фрикционов и потерь мощности на трение с нагревом.

Для технологического и многого другого оборудования часто нет необходимости в динамичном отслеживании и регулировании передаточного числа. Тогда несложно настроить данный вариатор на любое заданное значение i в пределах определенного бесступенчатого диапазона. И зафиксировать его наладку для обеспечения нужной скорости вращения выходного вала. При этом привод управления можно и далее упростить, выведя наружу не вал, а какой-то более простой элемент. Скажем, хвостовик винта под ключ, размещенный на корпусе сверху. Винт будет двигать непосредственно основу кольца за его верхнюю часть, удаленную от цапф. Это выгоднее по раскладу сил для целей сдвига и фиксации. Цапфы кольца можно закрыть глухими крышками, т.к. регулирующий вал не нужен. Устройство станет служить легко перенастраиваемым понижающим редуктором либо повышающим мультипликатором.

Предложенный зубчато-импульсный вариатор можно встроить отдельным модульным блоком и в уже серийно изготавливаемые типовые агрегаты. Это резко расширит их эксплуатационно-технические характеристики и сферы возможного применения. Можно выпускать данное устройство и серийно с каталожной типизацией по мощности и размерам присоединительных валов.

Импульсный вариатор, включающий соосные входной и выходной основные валы, пару снабженных механизмами свободного хода коаксиальных конических зубчатых колес с осью вращения, пересекающей перпендикулярно ось основных валов, и входящих в зацепление с закрепленной на выходном валу конической шестерней, регулирующее кольцо с возможностью его отклонения на ограниченный угол вокруг своей диаметральной оси, перпендикулярной оси основных валов, отличающийся тем, что ось пары конических колес способна вращаться в плоскости, перпендикулярной оси основных валов, и на данной оси колес установлен качающийся рычаг, находящийся внутри периметра не вращающегося относительно корпуса отклоняемого кольца и всегда занимающий положение, перпендикулярное геометрической оси данного кольца, за счет непрерывного подвижного контакта с последним посредством тел вращения, причем механизмы свободного хода колес связаны с качающимся рычагом.

www.findpatent.ru

кулачковый импульсный вариатор - патент РФ 2352840

Изобретение относится к машиностроению, в частности к передачам для бесступенчатого регулирования скорости движения выходного звена. Кулачковый импульсный вариатор содержит корпус, расположенные в нем ведущий вал, ведомый вал, преобразующие механизмы, каждый из которых включает в себя кулачок, установленный на ведущем валу, рычаг, взаимодействующий с кулачком и имеющий возможность качаться, пружину, механизм свободного хода, расположенный на ведомом валу и механизм регулирования. Рычаг содержит зубчатый сектор, а механизм свободного хода включает в себя зубчатый венец, кинематически связанный посредством зубчатой передачи с зубчатым сектором рычага, при этом делительный диаметр зубчатого сектора рычага больше делительного диаметра зубчатого венца механизма свободного хода. Преобразующий механизм включает в себя качающееся водило, установленное одним концом на ведомом валу, а вторым концом на оси рычага. Механизм регулирования включает в себя установленную в корпусе ось, на которой закреплена вилка с упорными выступами, каждый из которых взаимодействует с соответствующим преобразующим механизмом. Обеспечивается возможность получения не только редукторного, но и ускоряющего режима, минимизируется воздействие на корпус устройства неуравновешенных движущихся масс устройства. 3 ил. кулачковый импульсный вариатор, патент № 2352840

Рисунки к патенту РФ 2352840

Изобретение относится к машиностроению, в частности к передачам для бесступенчатого регулирования скорости движения выходного звена, и может быть использовано, например, в высевающих узлах сельскохозяйственных машин, а также в других приводах машин и механизмов.

Известен кулачковый импульсный вариатор (см. описание к патенту № 2127843, МПК F16H 29/02, опубл. 20.03.1999 г.). Вариатор содержит корпус, в котором расположены ведущий вал с жестко установленным на нем кулачком, преобразующий механизм, включающий в себя ведомый вал с расположенным на нем механизмом свободного хода. Преобразующий механизм имеет возможность качаться вокруг оси. Также в корпусе размещены толкатель, находящийся посредством пружины в постоянном контакте с кулачком и шарнирно связанный с ведущей обоймой механизма свободного хода; механизм регулирования, состоящий из ползуна, который перемещается вдоль толкателя по направляющим, и шарнирной опоры, поворотно размещенной в цилиндрической расточке ползуна, в отверстии которой свободно установлен толкатель. Причем параллельно первому преобразующему механизму в корпусе установлен второй преобразующий механизм, толкатель которого расположен с противоположной стороны относительно кулачка ведущего вала и связан с толкателем первого преобразующего механизма прижимным устройством, прижимающим оба толкателя к кулачку. Ведомый вал второго преобразующего механизма связан с ведомым валом первого преобразующего механизма зубчатой передачей.

Недостатком такого вариатора является то, что расположение толкателей с противоположных сторон кулачка приводит к повышенной неуравновешенности перемещающихся масс привода, так как оба толкателя совместно с прижимным устройством перемещаются кулачком синхронно в одном и том же направлении. В результате неуравновешенность привода и асимметричность кулачка вызывают вибрацию корпуса и, следовательно, ограничивают быстроходность вариатора. Вариатор может работать только в редукторном режиме, то есть частота вращения ведомого вала меньше частоты вращения ведущего вала, так как угол поворота ведомого вала за один оборот ведущего вала при любом положении ползуна незначителен из-за ограниченной величины подъема кулачка, размеры которого жестко связаны с межосевым расстоянием применяемых механизмов свободного хода. Также недостатком данного вариатора является то, что параллельное расположение механизмов свободного хода на двух ведомых валах требует необходимость их кинематической связи с помощью зубчатой передачи, что усложняет конструкцию.

Известен также импульсный вариатор (см. описание к патенту № 2127385, МПК F16H 29/02, опубл. 10.03.1999 г.), содержащий корпус, в котором расположены ведущий вал с кривошипной шейкой, шатун, поворотно установленный на кривошипной шейке и шарнирно связанный с одним концом кулисы, ведомый вал с механизмом свободного хода, ведущая обойма которого шарнирно связана со вторым концом кулисы. Механизм регулирования состоит из ползуна, имеющего возможность перемещения вдоль кулисы по направляющим, и шарнирной опоры поворотно размещенной в цилиндрической расточке ползуна, в отверстии которой свободно установлена кулиса.

Однако данный вариатор имеет трудоемкий в изготовлении корпус с точными направляющими, по которым должен перемещаться ползун. Ось регулировочного винта, ввинчиваемого в ползун, смещена от центра ползуна, что вызывает появление силы, стремящейся повернуть ползун, и в итоге может привести к заклиниванию ползуна в направляющих. При работе шатун и кулиса совершают сложные движения и создают неуравновешенные центробежные силы, приводящие к вибрации вариатора, что ограничивает его быстроходность. Конструкция кулисы и шатуна данного вариатора не позволяет получать разные законы изменения частоты вращения ведомого вала. Вариатор может работать только в редукторном режиме, то есть частота вращения ведомого вала меньше частоты вращения ведущего вала, так как угол качания кулисы и, следовательно, угол поворота ведомого вала за один оборот ведущего вала при любом положении ползуна незначителен из-за ограниченной величины эксцентриситета кривошипной шейки ведущего вала.

Наиболее близким, принятым за прототип, является кулачковый импульсный вариатор (см. описание к авторскому свидетельству № 937854, МПК F16H 29/04, опубл. 23.06.1982 г.), который содержит ведущий вал с тремя кулачками, которые смещены на угол 120°; ведомый вал с механизмами свободного хода, толкатели, взаимодействующие одним концом с кулачками, а другим - с механизмами свободного хода; и регулирующий механизм, выполненный в виде поворотного упора, ограничивающего угол качания толкателя.

Недостатком данного вариатора является большое количество механизмов свободного хода, сложных в изготовлении, что приводит к увеличению себестоимости вариатора и к увеличению его габаритов. Кроме того, несмотря на увеличение суммарного угла поворота ведомого вала за один оборот ведущего вала за счет наличия трех преобразующих механизмов такой вариатор может работать только в редукторном режиме, так как в данной конструкции угол качания толкателя небольшой даже при использовании кулачков с большим подъемом. Регулирующий механизм вследствие малого угла поворота упора не обеспечивает высокую точность задания положения толкателя и, следовательно, частоты вращения ведомого вала.

Задачей заявленного изобретения является создание устройства с широким диапазоном изменения передаточного отношения, обеспечивающего получение частоты вращения ведомого вала от минимальной вплоть до остановки до максимальной, равной или выше частоты вращения ведущего вала, при импульсной, но безударной передаче вращающего момента на ведомый вал во всем диапазоне регулирования; минимизирование воздействия на корпус устройства неуравновешенных движущихся масс устройства.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемый кулачковый импульсный вариатор содержит корпус, расположенные в нем ведущий вал, ведомый вал, преобразующие механизмы, каждый из которых включает в себя кулачок, жестко установленный на ведущем валу, рычаг, взаимодействующий с кулачком и имеющий возможность качаться, пружину, механизм свободного хода, расположенный на ведомом валу; механизм регулирования. Заявленный вариатор отличается от прототипа тем, что рычаг содержит зубчатый сектор, а механизм свободного хода включает в себя зубчатый венец, кинематически связанный посредством зубчатой передачи с зубчатым сектором рычага, при этом делительный диаметр зубчатого сектора рычага больше делительного диаметра зубчатого венца механизма свободного хода, каждый преобразующий механизм включает в себя качающееся водило, установленное одним концом на ведомом валу, а вторым концом на оси рычага. Механизм регулирования вариатора включает в себя установленную в корпусе ось, на которой закреплена вилка с упорными выступами, каждый из которых взаимодействует с соответствующим преобразующим механизмом.

Предлагаемое устройство позволяет обеспечить получение широкого диапазона передаточного отношения вариатора, близкого к нулю и достигающего единицы и более благодаря применению двух или более преобразующих механизмов, имеющих зубчатую передачу, состоящую из рычага с зубчатым сектором большего делительного диаметра и механизма свободного хода с зубчатым венцом меньшего делительного диаметра, находящихся в постоянном зацеплении благодаря наличию в преобразующих механизмах качающихся водил. Также устройство обеспечивает минимизацию неуравновешенности движущихся масс преобразующих механизмов благодаря их противофазному движению и симметричной форме кулачков.

Сущность заявляемого вариатора поясняется чертежами. На фиг.1 изображен кулачковый импульсный вариатор в разрезе; на фиг.2 изображен разрез А-А; на фиг.3 изображен разрез Б-Б.

Кулачковый импульсный вариатор содержит корпус 1, расположенные в нем ведущий вал 2, ведомый вал 3, преобразующие механизмы и механизм регулирования. Каждый преобразующий механизм состоит из кулачка 4 симметричной формы с двумя выступами, установленного на ведущем валу 2, механизма свободного хода 5 с зубчатым венцом, выполненным, например, в виде обгонной муфты, водила 6, выполненного, например, в виде двух планок и установленного на ведомом валу 3, и оси 7, рычага 8, имеющего ролик 9, выполненный, например, в виде подшипника качения и установленный на оси 10, имеющего зубчатый сектор и свободно установленного на совместной с водилом оси 7, пружины 11, соединяющей рычаг 8 и корпус 1. Расстояние между осью 10 и осью 7 рычага 8 составляет длину l1. Механизм регулирования, общий для всех преобразующих механизмов, состоит из вилки 12 с упорными выступами, взаимодействующими с соответствующими рычагами 8, установленной жестко на оси 13, которая может вращаться и устанавливаться в любое положение в пределах угла кулачковый импульсный вариатор, патент № 2352840 с помощью рукоятки 14, что приводит к соответствующему изменению длин l2 и l3 плеч рычага 8. Рычаги 8 под воздействием пружин 11 постоянно контактируют через ролики 9 с кулачками 4 и с упорными выступами вилки 12, а также находятся в постоянном зацеплении через зубчатый сектор с зубчатым венцом механизма свободного хода 5 благодаря водилу 6, имеющему длину L, равную межосевому расстоянию данной зубчатой передачи.

В предлагаемом вариаторе плавность работы и передаточное отношение зависит от количества преобразующих механизмов, количества и величины подъема выступов каждого кулачка, отношения делительных диаметров зубчатого сектора рычага и зубчатого венца механизма свободного хода, величины размеров L, l1, l2 , l3 (в данном случае рассматривается вариатор с двумя преобразующими механизмами, имеющий передаточное отношение, изменяющееся от близкого к нулю до достигающего единицы и более, а каждый кулачок имеет два выступа).

Предложенный кулачковый импульсный вариатор работает следующим образом.

На ведущем валу 2 жестко устанавливаются два кулачка 4 под углом 90° относительно друг друга. При необходимости более плавной работы вариатора можно установить большее количество кулачков. В зависимости от количества кулачков 4 в корпусе 1 устанавливается соответствующее количество преобразующих механизмов.

Ведущий вал 2 приводится во вращение, например, равномерное в любую сторону, которое преобразующими механизмами преобразуется в однонаправленное импульсное, но безударное вращение ведомого вала 3, в преобразующем механизме рычаг 8 может совершать сложное движение с поворотом на оси 7 относительно водила 6 и вместе с водилом относительно ведомого вала 3, при этом водило всегда сохраняет межосевое расстояние для нормального зацепления зубчатого сектора рычага с зубчатым венцом механизма свободного хода 5, в исходном положении рычаг 8 и водило 6 вследствие усилия пружины 11 занимают положение, при котором рычаг через ролик 9 контактирует с кулачком 4, а боковой поверхностью С контактирует с упорным выступом вилки 12.

При вращении кулачка 4 происходит непрерывное обкатывание ролика 9 по поверхности кулачка, что приводит к качательному движению рычага относительно упорного выступа вилки 12 с углом качания, зависящим от величины расстояния l2. Через совместную ось 7 водило 6 приводится от рычага 8 в качательное движение относительно ведомого вала 3, создавая при этом условия для сохранения межосевого расстояния зубчатого сектора рычага и зубчатого венца механизма свободного хода 5. Совершая качательное движение рычаг 8 заставляет посредством зубчатого сектора поворачиваться зубчатый венец механизма свободного хода 5 в том или ином направлении на угол, зависящий от соотношения делительных диаметров зубчатого сектора рычага и зубчатого венца механизма свободного хода. При этом зубчатый венец механизма свободного хода 5 поворачивается на значительно больший по сравнению с углом поворота зубчатого сектора рычага 8 угол, так как делительный диаметр зубчатого сектора рычага больше делительного диаметра зубчатого венца механизма свободного хода. Угловые перемещения зубчатого венца механизма свободного хода преобразуются в однонаправленное вращение ведомого вала 3.

При сбегании ролика 9 с выступа кулачка 4 под воздействием пружины 11 происходит обратный поворот рычага 8 и, следовательно, зубчатого венца механизма свободного хода 5, который при этом разъединяется и прекращает поворот ведомого вала 3. При дальнейшем повороте ведущего вала 2 происходит набегание второго кулачка 4 на ролик 9 и процесс повторяется. В описанном случае кулачки 4 установлены на ведущем валу 2 под углом 90° относительно друг друга, благодаря чему преобразующие механизмы работают поочередно. При этом поворот ведомого вала 3 производится преобразующими механизмами импульсами с удвоением частоты, что улучшает плавность вращения ведомого вала. Кроме того, происходит противофазное движение неуравновешенных масс преобразующих механизмов, что минимизирует их воздействие на корпус вариатора.

Регулирование частоты вращения ведомого вала 3 обеспечивается путем изменения амплитуды качательного движения рычагов 8 одновременно в обоих преобразующих механизмах путем изменения отношения длин l3/l2 плеч рычага 8 до линии контакта, относительно которой происходит поворот рычагов, где l2 - длина плеча от оси 10 ролика 9 до упорного выступа вилки 12 (линии контакта), l3 - длина плеча от упорного выступа вилки 12 (линии контакта) до линии контакта зубьев зубчатого сектора рычага с зубьями зубчатого венца механизма свободного хода 5. В положении вилки 12, показанном на фиг.1, отношение l3/l2 максимально, при этом максимален угол качания рычагов 8 и, соответственно, передаточное отношение вариатора равно

i max. В положении вилки 12, показанном пунктиром на фиг.1, отношение l3/l2 минимально, при этом минимален угол качания рычагов 8 и, соответственно, передаточное отношение вариатора равно imin, которое с учетом угла холостого поворота механизма свободного хода достигает величины imin =0.

Таким образом, благодаря применению в данном устройстве рычага с зубчатым сектором большего делительного диаметра и находящемся с ним в зацеплении зубчатого венца механизма свободного хода меньшего делительного диаметра, которые образуют зубчатую передачу, в предлагаемом кулачковом импульсном вариаторе обеспечивается возможность получения не только редукторного, но и ускоряющего режима с коэффициентом передачи от imin до imax , при сохранении крутящего момента на ведомом валу во всем диапазоне регулирования, ограниченном только величиной допускаемого момента для примененных механизмов свободного хода.

В предложенном кулачковом импульсном вариаторе неуравновешенными движущимися массами являются массы рычагов и водил, но благодаря противофазному движению создаваемые ими дисбалансы в значительной степени взаимокомпенсируются.

Заявляемый кулачковый импульсный вариатор может быть использован в высевающих узлах сельскохозяйственных машин, а также в других устройствах и машинах.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Кулачковый импульсный вариатор, содержащий корпус, расположенные в нем ведущий вал, ведомый вал, преобразующие механизмы, каждый из которых включает в себя кулачок, установленный на ведущем валу, рычаг, взаимодействующий с кулачком и имеющий возможность качаться, пружину, механизм свободного хода, расположенный на ведомом валу; механизм регулирования, отличающийся тем, что рычаг содержит зубчатый сектор, а механизм свободного хода включает в себя зубчатый венец, кинематически связанный посредством зубчатой передачи с зубчатым сектором рычага, при этом делительный диаметр зубчатого сектора рычага больше делительного диаметра зубчатого венца механизма свободного хода, каждый преобразующий механизм включает в себя качающееся водило, установленное одним концом на ведомом валу, а вторым концом на оси рычага, механизм регулирования включает в себя установленную в корпусе ось, на которой закреплена вилка с упорными выступами, каждый из которых взаимодействует с соответствующим преобразующим механизмом.

www.freepatent.ru

Вариатор импульсный

 

О П И С А Н И E (ii)937854

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советекин

Соцнаяиетмческик

Реепубямк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6t ) Дополнительное к авт. саид-ву

l (22)Заявлено 01.04.80 .(21) 2902091/25-28 (5l )NL. Кл.

Г 16 и 29/04 с присоединением заявки J4

3Ъеудеретввнный кемнтвт

CCCP но делам изобретений и етврытнй (23 ) П ри ори тет

Опубликовано 23.06 ° 82 ° Бюллетень %23 (53) УДК621.836..7(088.8) Дата опубликования описания 23 06 82

А.Е. Кропп, А.В. шапошников, А.В. Дубленникер,, А.С. Максимов, А.Ю. Рашрагович и М.И. Касаткйй " ™ 4АЯ " 1"::-;, r 1 E ,тс (72) Авторы изобретения

Ярославский политехнический институт (71) Заявитель (54) BAPNATOP ИМПуЛЬСНИИ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в передачах с бесступенчатым регулированием скорости.

Известен импульсный вариатор, содержащий ведущий вал с задающим закон движения элементом, ведомый вал с установленным на нем механизмом свободного хода:, ведущий элемент которого выполнен в виде упругого элемента, а ведомый - в виде шкива, качающийся толкатель, связанный одним концом с хомутом, а другимс задающим закон движения элементом и регулирующий механизм $1).

Однако известный импульсный вариатор недостаточно надежен в работе.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является импульсный во вариатор, содержащий корпус, размещенные в нем ведущий вал с задающим закон движения элементом, ведомый вал с установленным на нем механиз2 мом свободного хода, ведущий элемент которого выполнен в виде хомута, а ведомый - B виде шкива, качающийся толкатель, одним концом шарнирно связанный с хомутом посредством двух пальцев, а другим взаимодействующий с задающим закон движения элементом, пружину, связанную одним концом с корпусом и регулирующий механизм.

Другой конец пружины связан с толкателем (2).

Недостатком известного вариатора является запаздывание включения механизма свободного хода из-за того, что пружина взаимодействует с толка телем, связанным пружиной сжатия с хомутом; что в результате ведет к снижению надежности вариатора.

Цель изобретения - повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в импульсном вариаторе, со держащем корпус, размещенные в нем ведущий вал с задающим закон движе937854 ния элементом, ведомый вал с установленным на нем механизмом свобод" ного хода, ведущий элемент которого выполнен в виде хомута, а ведомыйв виде шкива, качающийся толкатель, одним концом шарнирно связанный с хомутом посредством двух пальцев, а другим взаимодействующий с задаю" щим закон движения элементом, пружину, связанную одним концом с корпу- 10 сом, и регулирующий механизм, другой конец пружины связан с хомутом.

На чертеже изображен вариатор импульсный.

Вариатор содержит корпус 1, раз- д мещенные в нем ведущий и ведомый валы 2 и 3, На ведущем валу установлен эксцентрик 4, являющийся элементом, задающим закон движения. На ведомом валу установлен механизм сво- в бодного хода. Ведущий элемент меха низма свободного хода выполнен в ви е упругого хомута 5, а ведомый— в виде шкива 6. Хомут 5 шарнирно с помощью пальцев 7 соединен с одним у концом качающегося толкателя 8, который другим своим концом опирается на эксцентрик 4. Силовое замыкание между эксцентриком 4 и качающимся толкателем 8 осуществляется пружиной з

9, закрепленной одним концом в корпусе 1, а другим - на упругом хомуте 5. В корпусе 1 свободно установлен кулачок 10, являющийся элементом регулирующего механизма.

Вариатор работает следующим образом.

Ведущий вал 2 приводится в посто" янное вращение в любую сторону. Эксцентрик 4 приводит в качательное дви-„ жение толкатель 8, а, следовательно, и хомут 5, который совместно со шкивом 6 преобразует колебательное движение толкателя 8 в однонаправленное вращательное движение ведомо-

4$ го вала 3. Пружина 9, поворачивая хомут 5 и соединенный с ним толкатель

8 в направлении по часовой стрелке, обеспечивает постоянный контакт рабочих поверхностей толкателя 8 и эксцентрика 4, а также служит для создания начального усилия трения в кон" такте хомута и шкива и выборки зазоров в шарнирах, тем самым подготавливая механизм свободного хода к заклиниванию. Регулировка скорости вращения ведомого вала 3 осуществляется поворотом кулачка 10, ограничивающего угол качания толкателя 8.

Таким образом, предложенный им" пульсный вариатор более прост конструктивно и обладает большей надежностью в работе.

Формула изобретения

Вариатор импульсный, содержащий корпус, размещенные в нем ведущий вал с задающим закон движения элементом, ведомый вал с установленным на нем механизмом свободного хода, ведущий элемент которого выполнен в виде хомута, а ведомый - в виде шкива, качающийся толкатель, одним. концом шарнирно связанный с хомутом посредством двух пальцев, а другим взаимодействующий с задающим закон движения элементом, пружину, связанную одним концом с корпусом, и регулирующий механизм, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности, другой конец пруI, жины связан с хомутом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 246233, кл. k 16 Н 29/02, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

11 697771, кл. F 16 H 29/04, 1979 (прототип).

937854

Составитель Б. Иалои

Техред M. Tenep

Тираж 990 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Редактор П. Коссей

Корректор И. Демцик

Заказ 4421/51

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Вариатор импульсный Вариатор импульсный Вариатор импульсный 

www.findpatent.ru


Станции

Районы

Округа

RoadPart | Все права защищены © 2018 | Карта сайта