Вариатор

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено в качестве регулируемого привода для различных механизмов и машин, в том числе трансмиссий транспортных средств. Цель изобретения - повышение равномерности вращения выходного звена и увеличение нагрузочной способности вариатора. Для этого вариатор снабжен механизмом изменения межцентрового расстояния, выполненным в виде жестко закрепленных на основании направляющих и размещенного на них с возможностью перемещения корпуса, на котором жестко закреплена зубчатая рейка, связанная с механизмом регулирования. Кроме того, в вариаторе с возможностью вращения установлено блочное зубчатое колесо с внутренним, входящим в зацепление с составным колесом, и внешним венцами, а также передаточным механизмом, состоящим из двух зубчатых колес, одно из которых расположено на основании, а другое шарнирно соединено с центром первого и блочного зубчатых колес, с которыми оно входит в зацепление. Делительные диаметры зубчатых колес, связанные с механизмом регулирования, определены по приведенной формуле. Номинальные профили каждого зуба малых зубчатых колес выполнены не равными между собой. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено в качестве регулируемого привода для различных механизмов и машин, в том числе и трансмиссий транспортных средств.

Известно регулируемое зубчатое колесо (1), состоящее из нескольких жестких зубчатых секторов, которые в местах стыка имеют выступы и вырезы. При раздвижении секторов число зубьев составного колеса меняется за счет зубьев неполной рабочей длины в месте стыка.

Основными недостатками зубчатого вариатора на этой основе являются нарушение правильности зацепления в местах стыка, очень малый диапазон регулирования и невозможность регулирования числа зубьев в процессе работы.

Наиболее близким к изобретению по технической мощности и достигаемому результату является вариатор [2] , состоящий из основания, механизма регулирования с приводом и составного колеса с диском, несущим каретки с зубчатыми колесами, одно из которых неподвижно закреплено на своей каретке, кинематически связанными с механизмами регулирования.

Однако, во-первых, передача вращения при помощи цепи имеет ограничения по скорости для больших крутящих моментов из-за резкого возрастания размеров и массы цепи, во-вторых, скорость ведомого вала изменяется по гармоническому закону с амплитудой до 15% от постоянной скорости вращения ведущего вала. Кроме того, применение вспомогательных роликов уменьшает количество зубьев, одновременно находящихся в зацеплении с цепью, и тем самым различные по номинальному профилю зубья на малых зубчатых колесах, входящих в зацепление с внутренним венцом блочного зубчатого колеса, соответствующие каждый своему диаметру составного колеса.

На фиг. 1 показан вариатор, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Вариатор состоит из закрепленного с возможностью вращения на основании ведущего вала 1 с жестко посаженными на него приводной шестерней 2 и диском 3, в радиальных направляющих 4 которого с возможностью перемещения размещены не менее восьми кареток 5. Каретки имеют каждая по одной жестко закрепленной втулке 6 с кулачковой поверхностью 7, контактирующей с ответной кулачковой поверхностью 8 втулки 9, которая посажена с возможностью продольного перемещения на радиально установленный в диске 3 ходовой винт 10 и зафиксирована от поворота при помощи штыря 11, входящего в аксиальную канавку 12.

Противоположным торцом втулка 9 опирается на торец гайки 13, взаимодействующей с ходовым винтом 10, которая зафиксирована от поворота относительно ходового винта 10 в направляющих 4 диска 3. Между гайкой 13 и кареткой 5 расположена пружина сжатия 14. На внутренних концах всех ходовых радиальных винтов 10 жестко закреплены конические шестерни 15, входящие в зацепление с коническим венцом на валу 16, посаженным на ведущем валу 1 с возможностью вращения и связанным с управляющим венцом 17 через суммирующий механизм, например планетарный ряд.

На осях 18 кареток 5 с возможностью вращения размещены зубчатые колеса 19, содержащие по два зубчатых венца 20 и 21, первым из которых они входят в зацепление с зубчатыми рейками 22, а вторым - с внутренним венцом 23 блочного зубчатого колеса 24. Причем дополнительно снижает нагрузочную способность.

Целью изобретения является повышение равномерности вращения выходного звена и увеличение нагрузочной способности вариатора.

Это достигается тем, что в зубчатый вариатор введены механизм изменения межцентрового расстояния, выполненный в виде жестко закрепленных на основании направляющих и размещенного на них с возможностью перемещения корпуса, на котором жестко закреплена зубчатая рейка, связанная с механизмом регулирования; блочное зубчатое колесо, имеющее внешний и внутренний зубчатые венцы, размещенное на корпусе механизма изменения межцентрового расстояния; зубчатые колеса, связанные с механизмом регулирования, делительные диаметры D которых определены по формуле D= , где d - делительный диаметр малых зубчатых колес, входящих в зацепление с внутренним венцом блочного зубчатого колеса; n - количество малых зубчатых колес на составном колесе; i - номер соответствующего малого зубчатого колеса, начиная с неподвижно закрепленного на каретке; передаточный механизм, состоящий из двух зубчатых колес, одно из которых расположено на основании, а другое шарнирно соединено с центром первого и блочного зубчатых колес, с которыми оно входит в зацепление; на одной из кареток 5 расположено жестко закрепленное колесо только с венцом 21, а делительные диаметры D остальных зубчатых венцов 20, начиная с жестко закрепленного венца 21, определяются по формуле: D= , где d - делительный диаметр зубчатых венцов 21, n - количество кареток 5 на диске 3.

Кроме того, с целью повышения точности зацепления при изменении диаметра составного зубчатого колеса номинальные профили каждого зубчатого венца 21 выполнены не равными между собой, а соответствующими каждый своему диаметру составного колеса.

Зубчатые рейки 22 жестко закреплены на диске 3 со стороны неподвижного венца 21 так, что все составное колесо имеет всего одну плоскость симметрии, проходящую через его ось и ось неподвижного зубчатого венца 21. Блочное зубчатое колесо 24 размещено с возможностью вращения в корпусе 25, который расположен с возможностью поступательного перемещения на направляющих 26 основания 27 и имеет жестко закрепленную зубчатую рейку 28, которая входит в зацепление с управляющим зубчатым венцом 17. Внешний венец 29 блочного зубчатого колеса 24 входит в зацепление с промежуточной шестерней 30, центр которой при помощи шарнирного рычага 31 связан с центром блочного зубчатого колеса 24 и с помощью шарнирного рычага 32 - с центром шестерни 33, которая входит в зацепление с шестерней 30 и размещена на основании 27.

Вариатор работает следующим образом. При работе с постоянным передаточным отношением вращение подается на ведущий вал через шестерню и от него - к диску, а также на солнце суммирующего планетарного ряда. Управляющий венец неподвижен, а передаточное отношение планетарного ряда выбрано таким, чтобы скорость вала, связанного с водилом, совпадала в этом случае со скоростью вала. В результате валы, диск с каретками, коническими шестернями и зубчатыми колесами вращаются как единое целое. Так как скорость вращения конического венца на валу и ходовых винтов с коническими шестернями на концах одинакова, то винты относительно диска не вращаются и каретки находятся на постоянном расстоянии от оси диска.

Зубчатые венцы входят в зацепление с внутренним венцом блочного зубчатого колеса и приводят его во вращение со скоростью ω _бзк = (Z_пр/Z_бзк) ω _вх, где Z_бзк - количество зубьев на внутреннем венце; Z_пр- приведенное количество зубьев на составном регулируемом колесе, определяемое по формуле: Z_пр = (2R+d)/m, где R - расстояние от оси диска до осей кареток; d - делительный диаметр зубчатых венцов; m - модуль зацепления. На выходе вращения снимается с шестерни, связанной с внешним венцом блочного зубчатого колеса через шестерню.

При необходимости изменить передаточное отношение вариатора на управляющий зубчатый венец подается вращение, в результате которого конический венец на валу проворачивается относительно ведущего вала и диска на определенный заданный оператором угол. Конические шестерни со своими ходовыми винтами так же проворачиваются на определенные углы, и все гайки перемещаются в радиальном направлении на заданное расстояние. При этом втулка вращается вместе с ходовым винтом, а втулка не вращается. В результате кулачковые поверхности обеспечивают ступенчатое перемещение кареток на величины, соответствующие набору на составном колесе целого числа приведенных зубьев. При перемещении кареток в радиальном направлении зубчатые венцы, находясь в зацеплении с рейками, проворачиваются вместе с венцами, сохраняя надлежащее зацепление между внутренним венцом блочного зубчатого колеса и зубчатыми венцами. В результате новое приведенное число зубьев на составном колесе становится равным
Z = , где Δ R - изменение расстояния от оси диска до осей каретки и соответственно изменяется скорость вращения внешнего зубчатого венца ω _бзк = ω _вх(Z_пр¹/Z_бзк) и соответственно шестерен. (56) 1. Патент Великобритании N 1195962, кл. F 16 H 3/44, 1968.

2. Патент Великобритании N 1549407, кл. F 16 H 9/24, 1978.

Формула изобретения

1. ВАРИАТОР , состоящий из основания, механизма pегулиpования с пpиводом и составного колеса с диском, несущим каpетки с зубчатыми колесами, одно из котоpых неподвижно закpеплено на своей каpетке, кинематически связанными с механизмом pегулиpования, отличающийся тем, что, с целью повышения pавномеpности вpащения выходного звена и увеличения нагpузочной способности ваpиатоpа, он снабжен механизмом изменения межцентpового pасстояния, выполненным в виде жестко закpепленных на основании напpавляющих и pазмещенного на них с возможностью пеpемещения коpпуса, на котоpом жестко закpеплена зубчатая pейка, связанная с механизмом pегулиpования, и в котоpом с возможностью вpащения установлено блочное зубчатое колесо с внутpенним, входящим в зацепление с составным колесом и внешним венцом, а также пеpедаточным механизмом, состоящим из двух зубчатых колес, одно из котоpых pасположено на основании, а дpугое шаpниpно соединено с центpом пеpвого и блочного зубчатых колес, с котоpыми оно входит в зацепление.

2. Ваpиатоp по п. 1, отличающийся тем, что делительные диаметpы зубчатых колес, связанные с механизмом pегулиpования, опpеделены по фоpмуле
D⁽ⁱ⁾_(n+2-1)= ,
где D - диаметры делительных окружностей зубчатых колес, связанных с механизмом регулирования;
d - диаметр делительной окружности малых зубчатых колес, входящих в зацепление с внутренним венцом блочного зубчатого колеса;
n - количество малых зубчатых колес на составном колесе;
i - номер соответствующего малого колеса, начиная с неподвижно закрепленного на каретке.

3. Ваpиатоp по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью повышения точности зацепления пpи изменении диаметpа составного зубчатого колеса, номинальные пpофили каждого зуба малых зубчатых колес выполнены не pавными между собой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2