Бесступенчатая трансмиссия

 

Изобретение относится к машиностроению. Трансмиссия содержит корпус, ведущий 13 и ведомый 8 валы, конусы 4 и кольцо 3. Дополнительно введены упорный цилиндр 10 и кольцо 5. Конусы 4 выполнены двухсторонними и установлены подвижно в подшипниковых узлах ведущего вала 13 и упорного цилиндра 10. Упорный цилиндр 10 также закреплен подвижно в подшипниковом узле корпуса вариатора со стороны ведомого вала 8. Ведущий вал 13 выполнен пустотелым с прикрепленной к нему шестерней 15 привода потока мощности, внутри ведущего вала 13 проходит штанга 12, к которой со стороны упорного цилиндра 10 крепится кольцо 3, а со стороны шестерни 15 привода потока мощности крепится направляющая 14 механизма управления положением колец 3, 5. Оси конусов расположены к оси вариатора под таким углом, что линии контактов сторон конусов с внутренними и внешними поверхностями колец параллельны оси вариатора. Изобретение направлено на повышение передаваемого крутящего момента, КПД и надежности бесступенчатой трансмиссии. 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению и касается бесступенчатых механических трансмиссий транспортных средств, содержащих фрикционные вариаторы.

Известны конические фрикционные вариаторы с промежуточными элементами [Пронин Б. А. и др. Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи (вариаторы), изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980, 320 с., с.202, рис. 112], содержащие элементы, способствующие изменению и передающие крутящий момент (конусы), и элементы, изменяющие крутящий момент по величине (кольца, ролики и т.д.).

Недостатком таких вариаторов является то, что каждый конус имеет одноточечный контакт с элементами изменения крутящего момента, что отрицательно влияет на величину передаваемого момента, КПД и надежность узла.

Наиболее близким по технической сущности является конусный вариатор [Пронин Б. А. и др. Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи (вариаторы), изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980, 320 с., с.290, рис. 178], выбранный в качестве прототипа, содержащий корпус, ведущий и ведомый валы, конусы, кольцо и элементы управления перемещением кольца.

Недостатками данного конусного вариатора является то, что общая точечных контактов конусов с кольцами мала и зависит от количества конусов, что ограничивает возможности вариатора по передаче крутящего момента и понижает его КПД и надежность.

Изобретение направлено на повышение передаваемого крутящего момента, КПД и надежности бесступенчатой трансмиссии.

Решение поставленной задачи достигается тем, что дополнительно введены упорный цилиндр и кольцо, при этом конусы выполнены двухсторонними и установлены подвижно в подшипниковых узлах ведущего вала и упорного цилиндра, причем последний установлен подвижно в подшипниковом узле корпуса вариатора со стороны ведомого вала, а ведущий вал выполнен пустотелым с прикрепленной к нему шестерней привода потока мощности, внутри ведущего вала проходит штанга кольца, которая со стороны упорного цилиндра жестко связана с кольцом, а со стороны шестерни привода потока мощности установлена направляющая механизма управления положением колец, оси конусов расположены к оси вариатора под таким углом, что линии контактов поверхностей трения сторон конусов с внутренними и внешними поверхностями колец параллельны оси вариатора.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что передаваемый момент, КПД и надежность бесступенчатой трансмиссии выше, чем у прототипа.

Таким образом, отличия, связанные с тем, что дополнительно в бесступенчатую трансмиссию введено кольцо, а конусы выполнены двухсторонними симметричными, при этом общая площадь контакта поверхностей сторон конуса с кольцами увеличивается, позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "новизна". Признаки, отличающие заявляемое техническое решение, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показана принципиальная схема бесступенчатой трансмиссии, общий вид; на фиг. 2 - ведущий вал - шестерня подвода крутящего момента - штанга кольца, разрез А - А; фиг. 3 - кольцо - конусы, разрез В - В; на фиг. 4 - шестерни конусов - зубчатый венец ведущего вала, разрез С - С.

Бесступенчатая трансмиссия содержит корпус 2 (фиг. 1), установленные на подшипниках полый ведущий вал 13, выполненный заодно с шестерней 15, и ведомый валы 8, конусы 4, выполненные двухсторонними симметричными, установленные подвижно в подшипниковых узлах 1 ведущего вала 13 и подшипниковых узлах 6 упорного цилиндра 10. Упорный цилиндр 10 в свою очередь закреплен подвижно в подшипниковом узле 7, корпуса 2 бесступенчатой трансмиссии со стороны ведомого вала 8. С конусами 4 жестко связаны шестерни 9, входящие в зацепление с зубчатым венцом ведомого вала 8. С боковыми поверхностями конусов 4, расположенными параллельно оси бесступенчатой трансмиссии, посредством трения связаны кольца 3 и 5. Эти кольца в каждый момент времени располагаются таким образом, что в точках их контакта с конусами 4 Z' и Z''', Z и Z'' диаметры d1, d1', d2, d2' равны между собой. Механизм управления положением колец 3, 5, включающий штангу 12, проходящую через полость ведущего вала 13, согласующий элемент 11 и направляющую 14, обеспечивает разнонаправленное перемещение колец 3 и 5 в осевом направлении и предотвращает вращательное движение этих колец вокруг своих осей.

Бесступенчатая трансмиссия работает следующим образом. Крутящий момент передается от силовой установки посредством шестерни 16 (фиг. 2) на шестерню 15 (фиг. 1) ведущего вала 13, далее через подшипниковый узел 1 передается на конусы 4, которые вращаются вместе с ведущим валом 13 с угловой скоростью ω2ʺ(ω2ʺ = ω2ʹ = ω2), также конусы 4 вращаются вокруг своей оси с угловой скоростью ω1ʺ(ω1ʺ = ω1ʹ = ω1), т.к. поверхности сторон конусов 4 контактируют с поверхностями колец 3 и 5 посредством трения, при этом кольца 3 и 5 неподвижны в окружном направлении, а сами конусы 4 закреплены подвижно в подшипниковых узлах 1, 6, шестерни 9 вращаются вместе с конусами 4 с такими же угловыми скоростями и передают крутящий момент на зубчатый венец ведомого вала 8.

При изменении положения колец 3 и 5 относительно конусов 4 изменяется величина диаметров d1, d1', d2, d2' в точках контакта Z, Z', Z'', Z''' и соответственно величина угловой скорости ω1ʺ(ω = υ/r), что ведет к изменению передаваемого крутящего момента и угловой скорости ведомого вала 8. При ω1ʺ < ω2ʺ ведомый вал 8 вращается сонаправленно с ведущим валом 13, при ω1ʺ > ω2ʺ - в противоположную сторону, в случае ω1ʺ = ω2ʺ крутящий момент не передается.

Таким образом, за счет того, что конусы выполнены двухсторонними симметричными и дополнительно в бесступенчатую трансмиссию введено одно кольцо, увеличивается общая площадь контакта поверхностей сторон конусов с кольцами и достигается передача больших значений крутящего момента, повышение ее КПД, надежности, компактность и упрощение конструкции.

Формула изобретения

Бесступенчатая трансмиссия, содержащая корпус, ведущий и ведомый валы, конусы и кольцо, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены упорный цилиндр, кольцо и механизм управления положением колец, состоящий из направляющей, штанги кольца и согласующего элемента, при этом конусы выполнены двухсторонними и установлены подвижно в подшипниковых узлах ведущего вала и упорного цилиндра так, что оси конусов расположены к оси вариатора под углом, обеспечивающим параллельность линий контактов сторон конусов и колец с осью вариатора, упорный цилиндр установлен подвижно в подшипниковом узле корпуса вариатора со стороны ведомого вала, а ведущий вал выполнен пустотелым с установленной на нем шестерней привода потока мощности, внутри ведущего вала проходит штанга кольца, к которой со стороны упорного цилиндра крепится кольцо, а со стороны шестерни привода потока мощности установлена направляющая механизма управления положением колец, связанная в свою очередь с согласующим элементом, обеспечивающим разнонаправленное перемещение колец, которые в каждый момент времени располагаются таким образом, что в точках их контакта с конусами диаметры конусов равны между собой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4