Многодисковая бесступенчатая фрикционно-зубчатая передача

 

Использование: в машиностроении, механических передачах, трансмиссиях мобильных средств и энергоемких приводах технологических конвейеров. Сущность изобретения: передача содержит корпус, размещенные в нем ведущий и ведомый валы, шестерню, жестко или кинематически связанную с ведущим валом. В пространственном рычаге установлен пакет ведущих фрикционных дисков с внутренними коническими поверхностями, имеющих на наружной поверхности зубья для взаимодействия с шестерней. На ведомом валу установлен пакет ведомых фрикционных дисков с наружными коническими поверхностями. Нажимной механизм взаимодействует с пакетом ведомых фрикционных дисков. Устройство изменения передаточного отношения взаимодействует с пространственным рычагом. На ведущих фрикционных дисках около зубьев выполнены поверхности качения, взаимодействующие с роликами, служащими опорами ведущих фрикционных дисков. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к механическим передачам, а именно к бесступенчатым фрикционным передачам. Наиболее эффективно изобретение может быть применено в трансмиссиях мобильных энергетических средств (комбайны, тpакторы, автомобили). Может также использоваться в энергоемких приводах технологических конвейеров, требующих бесступенчатого регулирования скорости.

Известна многодисковая бесступенчатая фрикционно-зубчатая передача, содержащая корпус, размещенные в нем ведущий ведомый валы, шестерни наружного зацепления, пакет ведущих фрикционных дисков, имеющих на наружной поверхности зубья для взаимодействия с шестернями, пакет ведомых фрикционных дисков, установленных на ведомом валу, устройство изменения передаточного отношения и нажимной механизм для взаимодействия с пакетом ведомых дисков. Передача обеспечивает широкий диапазон регулирования, вплоть до полной остановки ведомого вала в случае взаимодействия ведомых дисков с центральной частью ведущих дисков.

Однако эта передача имеет повышенное геометрическое скольжение, повышенные контактные напряжения из-за взаимодействия внешних конических поверхностей ведущих и ведомых дисков. Такая передача чувствительна к степени точности изготовления зубьев зацепления ведущих дисков и опорных шестерен, т. к. зацепление не имеет подшипниковых опор. Передача имеет увеличенные радиальные габариты из-за внешнего зацепления конических поверхностей. Кроме того, содержит ведущие фрикционные диски с внешними зубьями зацепления без подшипниковых опор, требует повышенной точности изготовления зубьев зацепления ведущих дисков и опорных шестерен.

Снижение точности изготовления зацепления ведущих дисков опорных шестерен в обеих этих передачах снижает их КПД.

Цель изобретения создание бесступенчатой фрикционно-зубчатой передачи, конструктивное выполнение ведущих фрикционных дисков и их опорных элементов (деталей) которой позволило бы уменьшить радиальные габариты передачи и при сниженных контактных напряжениях, повышенных КПД и ресурсе получить экономически приемлемую степень точности изготовления зубьев зацепления и ее деталей.

Поставленная цель достигается тем, что у многодисковой бесступенчатой фрикционно-зубчатой передачи, содержащей корпус, размещенные в нем ведущий и ведомый валы, по крайней мере одну шестерню наружного зацепления, пакет ведущих фрикционных дисков с внутренними коническими поверхностями, имеющими на наружных поверхностях зубья для взаимодействия с шестерней, установленный в пространственном рычаге, пакет ведомых фрикционных дисков с наружными коническими поверхностями, установленный на ведомом валу, нажимной механизм для взаимодействия с пакетом ведомых дисков и устройство изменения передаточного отношения, ведущие фрикционные диски имеют около зубьев дополнительные специальные поверхности качения, которые контактируют с роликами особой конфигурации, служащими опорами ведущих фрикционных дисков.

Рекомендуется два или более комплекта роликов особой конфигурации устанавливать на общих для каждого комплекта валиках, вращающихся в подшипниках, установленных в пространственном рычаге с возможностью перемещения роликов вдоль осей валиков. Валики могут иметь гладкую поверхность, а также шпоночные пазы или шлицы. Такая установка ведущих фрикционных дисков позволяет иметь высокую точность установки ведущих дисков и высокий КПД передачи даже при низкой степени точности изготовления зубьев зацепления. Возможность прохождения ведомых дисков, при регулировании передаточного отношения, внешним диаметром между соседними роликами позволяет еще более уменьшить радиальные габариты.

На фиг. 1 изображена передача (разрез Г-Г на фиг.2); на фиг.2 передача, поперечный разрез в плоскости фрикционных дисков; на фиг.3 разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.2.

Передача содержит корпус 1, размещенные в нем ведущий и ведомый валы 2 и 3, шестерню 4, выполненную за одно с ведущим валом. Пакет ведущих конических фрикционных дисков 7 внутреннего зацепления, имеющих на наружной поверхности зубья зацепления и рядом с зубьями на наружных боковых поверхностях специальные поверхности качения, которые находятся в контакте с роликами 5 и 6 особой конфигурации, являющимися опорами ведущих дисков 7. Пакет ведомых фрикционных конических дисков 8 наружного фрикционного зацепления установлен на ведомом валу 3 с возможностью осевого перемещения посредством, например шлицевого или шпоночного соединения. Нажимной механизм, состоящий из нажимного диска 9, кулачков 10, соединенных с фланцем 18 отбора мощности, и пружины 11 взаимодействует с пакетом ведомых дисков 8. Пространственный рычаг 12 установлен внутри корпуса 1 с возможностью поворота на подшипниках 13. Опорные ролики 5 и 6 установлены в пространственном рычаге 12 на валиках 14 и 16 с возможностью вращения в подшипниках 15. Опорные ролики 5 и 6 имеют возможность перемещаться на валиках 14 и 16 в осевом направлении. Соединение опорных роликов с валиками может быть по цилиндрической гладкой поверхности, на шлицах или на продольном шпоночном соединении. Устройство изменения передаточного отношения 17 может быть выполнено в виде гидроцилиндра, винтового механизма или другим известным способом и шарнирно связывает пространственный рычаг 12 с корпусом 1. Ось поворота пространственного рычага 12 совмещена с осью шестерни 4.

Передача работает следующим образом.

Ведущий вал 2 через шестерню 4 передает вращение через зубчатое зацепление ведущим фрикционным дискам 7, опирающимся на два комплекта опорных роликов 5 и 6. Геометрия зацепления обеспечивается тремя точками опор дисков 7 двумя точками по роликам 5 и 6 и одной точкой зацепления шестерни 4. Фрикционные ведущие диски 7 передают момент ведомым фрикционным дискам 8 за счет сил трения при помощи нажимных дисков 9 и кулачков 10. В начальном положении диски 7 и 8 расположены соосно и контактируют по кольцевой площадке шириной В. В этот момент передаточное отношение передачи максимально и равно соотношению диаметpов начальных окружностей зубьев зацепления дисков 7 и шестерни 4. Радиусы расположения площадок трения на ведущих дисках R и на ведомых дисках r равны и максимальны. Момент на выходном валу максимальный, усилие сжатия максимальное, обороты минимальные. Так как в этот момент площадка контакта фрикционных дисков максимальна, то контактные напряжения минимальны. В связи с равенством радиусов R и r и совпадением осей вращения дисков 7 и 8 геометрическое скольжение отсутствует. Для изменения передаточного отношения при помощи устройства 17 пространственный рычаг 12 поворачивается в подшипниках 13 относительно вала 2, смещает при помощи опорных роликов 5 и 6 ведущие диски 7, обкатывая их по шестерне 4 относительно ведомых дисков 8. Радиус R площадки трения ведущих дисков 7 остается прежним, а радиус r площадки трения ведомых дисков 8 уменьшается. В этом положении момент на выходном (ведомом) валу уменьшается, усилие сжатия уменьшается, площадка контакта К уменьшается, обороты ведомого вала увеличиваются. В связи с тем, что момент на ведомом валу падает и усилие сжатия дисков уменьшается, хотя площадка контакта и уменьшается, контактные напряжения и геометрическое скольжение в несколько раз меньше, чем в известных фрикционных передачах. Соответственно выше КПД и ресурс передачи.

Формула изобретения

1. МНОГОДИСКОВАЯ БЕССТУПЕНЧАТАЯ ФРИКЦИОННО-ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА, содержащая корпус, размещенные в нем ведущий и ведомый валы, по крайней мере одну шестерню, по крайней мере два опорных элемента, установленный на последних пакет ведущих фрикционных дисков, имеющих на наружной поверхности зубья для взаимодействия с шестерней, пакет ведомых фрикционных дисков, установленных на ведомом валу, устройство изменения передаточного отношения и нажимной механизм для взаимодействия с пакетом ведомых фрикционных дисков, отличающаяся тем, что передача снабжена пространственным рычагом, установленным в корпусе с возможностью поворота, ведущие фрикционные диски выполнены с двусторонними коническими поверхностями и установлены в пространственном рычаге, шестерня жестко или кинематически связана с ведущим валом, устройство изменения передаточного отношения связано с пространственным рычагом, на ведущих фрикционных дисках в зоне зубьев на наружной поверхности по периметру выполнена по крайней мере одна поверхность качения, а опорные элементы выполнены в виде установленных в пространственном рычаге роликов, на которые оперты своими поверхностями качения ведущие фрикционные диски.

2. Передача по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена по крайней мере двумя валиками, установленными в пространственном рычаге на подшипниках, а роликами образованы по крайней мере два набора, каждый из которых установлен на соответствующем валике с возможностью осевого перемещения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4