Автоматический клиноременный вариатор

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для регулирования скорости вращения ведомого вала, в частности, в мототранспортных средствах. Вариатор содержит ведущий и ведомый валы и установленные на них ведущий и ведомый шкивы, состоящие из неподвижных полушкивов и подвижных в осевом направлении полушкивов, выполненных в виде конических дисков со ступицами. Ведущий и ведомый шкивы охватывает клиновый ремень. На ведущем шкиве размещен центробежный регулятор с криволинейными направляющими центробежных грузов. На ведомом шкиве размещен регулятор по моменту, выполненный в виде закрепленных на ступице неподвижного полушкива штифтов и кулачкового паза, выполненного на ступице подвижного полушкива. При этом рабочие поверхности кулачкового паза представляют собой криволинейную поверхность с переменным углом наклона оси кулачкового паза относительно образующей ступицы подвижного полушкива. Технический результат - повышение эффективности работы автоматических клиноременных вариаторов. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в механизмах для регулирования скорости вращения ведомого вала, применяемых, в частности, в мотороллерах, мопедах, мотоциклах и других транспортных средствах.

Известен автоматический клиноременный вариатор (см. свидетельство на полезную модель 6420, кл. F 16 Н 9/16, опубл. 16.04.98), содержащий ведущий и ведомый валы, установленные на них ведущий и ведомый шкивы, состоящие из неподвижных и подвижных в осевом направлении полушкивов, выполненных в виде конических дисков, клиновый ремень, охватывающий шкивы, и центробежный регулятор шарикового или роликового типа, установленный на ведущем шкиве.

Известен также автоматический клиноременный вариатор (см. Б.А. Пронин, Г. А. Ревков. Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи.- М.: Машиностроение, 1980, с.166, рис.93), принятый за прототип. Вариатор содержит ведущий и ведомый валы, установленные на них ведущий и ведомый шкивы, состоящие из неподвижных и подвижных полушкивов, выполненных в виде конических дисков со ступицами, клиновой ремень, охватывающий шкивы, центробежный регулятор, установленный на ведущем шкиве, и регулятор по моменту, установленный на ведомом шкиве и выполненный в виде закрепленных на ступице неподвижного полушкива штифтов и кулачкового паза, выполненного на ступице подвижного полушкива.

Недостаток описанных конструкций заключается в ограничении возможности обеспечения требуемых режимов работы вариатора, не позволяющих эффективно использовать характеристики двигателя для наиболее динамичного передвижения транспортного средства, не всегда обеспечивая рациональный режим работы трансмиссии с учетом конкретной характеристики двигателя. Кроме того, как показали эксперименты, вариаторы, выполненные по указанным схемам, при определенных режимах работы имеют низкие значения КПД из-за изменения осевой силы поджатия дисков шкива в широких пределах.

Предлагаемым изобретением решается задача - улучшение динамических характеристик мототранспортных средств.

Технический результат, получаемый от использования изобретения, заключается в повышении эффективности работы автоматических клиноременных вариаторов.

Указанный технический результат достигается тем, что в автоматическом клиноременном вариаторе, содержащем ведущий и ведомый валы, установленные на них ведущий и ведомый шкивы, состоящие из неподвижных и подвижных полушкивов, выполненных в виде конических дисков со ступицами, клиновый ремень, охватывающий шкивы, центробежный регулятор, установленный на ведущем шкиве, и регулятор по моменту, установленный на ведомом шкиве и выполненный в виде закрепленных на ступице неподвижного полушкива штифтов и кулачкового паза, выполненного на ступице подвижного полушкива, значение угла наклона оси кулачкового паза относительно образующей ступицы подвижного полушкива определяется из соотношения: где β - текущее значение угла наклона оси кулачкового паза относительно образующей ступицы подвижного полушкива; Ubmax - максимальное значение передаточного отношения вариатора; Ubmin - минимальное значение передаточного отношения вариатора; Ub - текущее значение передаточного отношения вариатора; β₀ - значение угла β при Ub=Ubmax; β₁ - значение угла β при Ub=Ubmin.

Значения углов β₀ и β₁ принимаются с учетом обеспечения работоспособности кулачкового механизма и стабилизации натяжения ветвей ремня.

Правильный выбор угла β по предлагаемой зависимости, во-первых, обеспечивает варьирование передаточного отношения вариатора в узком диапазоне частот вращения двигателя. При этом снижаются потери крутящего момента двигателя при разгоне мототранспортного средства на преодоление сил инерции вращающихся частей двигателя. Во-вторых, рациональный выбор угла β по предложенной зависимости позволяет стабилизировать натяжение ветвей ремня, что в конечном итоге способствует повышению КПД передачи.

При постоянном угле наклона кулачкового паза, имеющее место в прототипе, выполнение этих условий не представляется возможным из-за сравнительно широкого диапазона частот вращения вала двигателя и изменения натяжения ветвей ремня в процессе регулирования передаточного отношения.

Введение переменного угла наклона кулачкового паза по предлагаемой зависимости позволяет повысить эффективность работы вариатора, что в конечном итоге позволяет сократить время разгона транспортного средства и, следовательно, повысить динамичность его движения.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен автоматический клиноременный вариатор, общий вид, на фиг.2 - развертка кулачкового паза, вид А на фиг.1.

Автоматический клиноременный вариатор содержит ведущий 1 и ведомый 2 валы, клиновый ремень 3, центробежный регулятор с криволинейными направляющими 4 центробежных грузов 5. На ведущем валу 1 установлен неподвижный полушкив 6 в виде конического диска со ступицей и подвижный в осевом направлении полушкив 7 в виде конического диска со ступицей, образующие ведущий шкив, на котором размещен центробежный регулятор. На ведомом валу 2 установлен неподвижный полушкив 8 в виде конического диска со ступицей и подвижный полушкив 9 в виде конического диска со ступицей, образующие ведомый шкив, на котором размещен кулачковый регулятор по моменту. Ступица подвижного полушкива 9 насажена на ступицу неподвижного полушкива 8 и подпружинена относительно последней пружиной 10.

Регулятор по моменту выполнен в виде закрепленных в ступице неподвижного полушкива 8 штифтов 11, взаимодействующих с кулачковыми пазами 12, выполненными на ступице подвижного полушкива 9.

Автоматический клиноременный вариатор работает следующим образом.

Вращение ведущего вала 1 передается ведущему шкиву и через клиновый ремень 3 ведомому шкиву и валу 2. При увеличении частоты вращения ведущего вала 1 действие центробежных сил приводит к перемещению центробежных грузов 5 в радиальном направлении, заставляя подвижный полушкив 7 перемещаться по оси в направлении неподвижного полушкива 6. При этом клиновый ремень 3 поднимается на больший радиус на ведущем шкиве, а полушкивы 8 и 9 под действием силы натяжения ремня 3 раздвигаются, преодолевая поджатие пружины 10. Одновременно, клиновый ремень 3 переходит на ведомом шкиве на меньший радиус.

Вследствие изменения радиусов расположения ремня на ведущем и ведомом шкивах уменьшается передаточное отношение привода и, следовательно, снижается крутящий момент на ведомом валу 2. Это приводит к нарушению равновесия сил, действующих в сопряжениях кулачкового механизма (штифтов 11 с пазами 12), что приводит к повороту полушкива 9 относительно полушкива 8 с одновременным его перемещением в осевом направлении. При этом суммарное натяжение ветвей ремня 3 уменьшается пропорционально снижению передаваемого рабочего напряжения. В итоге коэффициент тяги и, следовательно, КПД не снижаются.

Формула изобретения

Автоматический клиноременный вариатор, содержащий ведущий и ведомый валы, установленные на них ведущий и ведомый шкивы, состоящие из неподвижных и подвижных полушкивов, выполненных в виде конических дисков со ступицами, клиновый ремень, охватывающий шкивы, центробежный регулятор, установленный на ведущем шкиве, и регулятор по моменту, установленный на ведомом шкиве и выполненный в виде закрепленных на ступице неподвижного полушкива штифтов и кулачкового паза, выполненного на ступице подвижного полушкива, отличающийся тем, что значение угла наклона оси кулачкового паза относительно образующей ступицы подвижного полушкива определяется из соотношения
где β - текущее значение угла наклона оси кулачкового паза относительно образующей ступицы подвижного полушкива;
Ubmax - максимальное значение передаточного отношения вариатора;
Ubmin - минимальное значение передаточного отношения вариатора;
Ub - текущее значение передаточного отношения вариатора;
β₀ - значение угла β при Ub= Ubmax;
β₁ - значение угла β при Ub= Ubmin.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2