Высокомоментный вариатор

 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для плавного изменения передаточного отношения трансмиссии машин при большой передаваемой мощности, включая останов ведомого вала под нагрузкой и реверс. Он содержит корпус, входной и выходной валы, рукоятку изменения передаточного отношения, трехвальный зубчатый дифференциал. Вал водила составляет единое звено с выходным валом. На двух других валах посажены колеса дифференциала с установленными с относительным фазовым сдвигом на 90o приводными механизмами. Каждый приводной механизм включает в себя смонтированный на входном валу кулачок, две обгонные муфты, установленный в направляющих на корпусе ползун с пазом, каретку с установленной в пазу ползуна цилиндрической цапфой. Направляющие каретки выполнены перпендикулярно оси входного вала с возможностью поворота относительно корпуса от рукоятки изменения передаточного отношения. Технический результат - упрощение и удешевление конструкции. 10 ил.

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и предназначено для плавного изменения передаточного отношения трансмиссии машин при большой передаваемой мощности, включая останов ведомого вала под нагрузкой и реверс.

Известны высокомоментные вариаторы, в которых момент от входного к выходному валу передается посредством кулачков, кареток, коромысел, обгонных муфт и трехвального дифференциала, а плавное изменение передаточного отношения достигается изменением плеч рычагов [1] или относительным перемещением коромысел и кулачка [1,2] . В известных вариаторах имеет место достаточно сложная, дорогая и громоздкая конструкция.

Примем за прототип наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату высокомоментный вариатор [3], содержащий установленные на подшипниках в корпусе входной с кулачками и выходной валы, рукоятку изменения передаточного отношения, трехвальный дифференциал, вал водила которого с сателлитом составляет единое звено с выходным валом, а на двух других валах посажены сцепленные с сателлитом колеса дифференциала, снабженные с возможностью сообщения вращательного движения с относительным фазовым сдвигом на 90o приводными механизмами, каждый из которых включает в себя смонтированный на входном валу кулачок, две обгонные муфты с кинематически жестко связанными с колесом дифференциала ведомыми полумуфтами, установленную в перпендикулярных оси входного вала направляющих на корпусе и взаимодействующую с кулачком каретку, одним концом соединенный кулисой с кареткой двуплечий рычаг, связанный другим концом посредством реечного механизма, с возможностью передачи колебательного движения, с ведущими полумуфтами обгонных муфт, при этом средняя опора двуплечего рычага выполнена перемещаемой относительно корпуса рукояткой изменения передаточного отношения.

Признаки известного механизма (прототипа), совпадающие с заявляемым изобретением, следующие. Известный высокомоментный вариатор содержит установленные на подшипниках в корпусе входной и выходной валы, рукоятку изменения передаточного отношения, трехвальный дифференциал, вал водила которого с сателлитом составляет единое звено с выходным валом, а на двух других валах посажены сцепленные с сателлитом колеса дифференциала, снабженные с возможностью сообщения вращательного движения с относительным фазовым сдвигом на 90o приводными механизмами, каждый из которых включает в себя смонтированный на входном валу кулачок, две обгонные муфты с кинематически жестко связанными с колесом дифференциала ведомыми полумуфтами, установленную в перпендикулярных оси входного вала направляющих взаимодействующую с кулачком каретку с возможностью передачи колебательного движения ведущим полумуфтам обгонных муфт с варьируемым от рукоятки изменения передаточного отношения размахом колебаний.

В известном вариаторе кинематическая связь ведущих полумуфт с кареткой конструктивно сложная, дорогая и громоздкая, что связано с выбранным способом изменения размаха колебаний ведущих полумуфт обгонных муфт.

Цель предлагаемого изобретения - упрощение и удешевление конструкции.

Предлагаемый высокомоментный вариатор имеет следующие существенные признаки. Он содержит установленные на подшипниках в корпусе входной и выходной валы, рукоятку изменения передаточного отношения, трехвальный зубчатый дифференциал, вал водила которого с сателлитом составляет единое звено с выходным валом, а на двух других валах посажены сцепленные с сателлитом колеса дифференциала, снабженные с возможностью сообщения вращательного движения с относительным фазовым сдвигом на 90o приводными механизмами, каждый из которых включает в себя смонтированный на входном валу кулачок, две обгонные муфты с кинематически жестко соединенными с колесом дифференциала ведомыми полумуфтами, установленный в перпендикулярных входному валу направляющих на корпусе и кинематически жестко соединенный с ведущими полумуфтами обгонных муфт ползун с перпендикулярным его направляющим пазом, смонтированную на направляющих каретку с установленной в пазу ползуна цилиндрической цапфой, при этом направляющие каретки выполнены перпендикулярно оси входного вала с возможностью поворота относительно корпуса от рукоятки изменения передаточного отношения.

Отличительными от прототипа признаками изобретения являются следующие. В предлагаемом высокомоментном вариаторе приводной механизм снабжен установленным в перпендикулярных входному валу направляющих на корпусе и кинематически жестко соединенным с ведущими полумуфтами обгонных муфт ползуном с перпендикулярным его направляющим пазом, а на каретке выполнена установленная в пазу ползуна цилиндрическая цапфа, при этом направляющие каретки смонтированы с возможностью поворота относительно корпуса от рукоятки изменения передаточного отношения.

На фиг.1 и 2 представлен вариант конструкции высокомоментного вариатора: на фиг.1 - поперечное сечение; на фиг.2 - продольное сечение; на фиг.3, 4 и 5 - положения звеньев вариатора при разных комбинациях рукоятки изменения передаточного отношения; на фиг. 6 - кулачок; на фиг.7 - графики угловых скоростей звеньев зубчатого дифференциала; на фиг.8, 9 и 10 - фрагменты вариантов конструкции.

Высокомоментный вариатор (фиг.1-5) содержит установленные в подшипниках корпуса 1 входной 2 и выходной 3 валы; рукоятку изменения передаточного отношения 4; трехвальный дифференциал, у которого вал водила 5, несущий сателлит 6, составляет единое звено с выходным валом, два других вала 7а и 7b с колесами дифференциала 8а и 8b свободно посажены на выходном валу; а также два механизма привода колес дифференциала. Каждый механизм привода включает в себя смонтированные на валу 7 две обгонные муфты 91 и 92, ведущие полумуфты которых 101 и 102, снабжены зубчатыми секторами 111 и 112 с эвольвентным профилем зубьев; смонтированный на входном валу кулачок 12 (два кулачка 12а и 12b повернуты относительно друг друга на 90o); установленный в направляющих 13 на корпусе ползун 14, с перпендикулярным его направляющим 13 пазом 15 и двумя взаимодействующими с зубчатыми секторами 11 зубчатыми рейками 16; каретку 17, установленную в направляющих 18 и контактирующую с кулачком 12 цилиндрическими выступами 19, а с пазом 15 ползуна - цапфой 20. Направляющие кареток 18 смонтированы на соосном входному валу подшипнике 21 в корпусе и снабжены червячным венцом 22, сцепленным с червяком 23, на котором закреплена рукоятка изменения передаточного отношения 4 штифтом 24.

Высокомоментный вариатор работает следующим образом (фиг.1 - 5). При вращении входного вала со скоростью 2 кулачок 12 сообщает возвратно-поступательное движение каретке 17 вдоль оси z, угол наклона которой можно изменять рукояткой изменения передаточного отношения 4, Н - расстояние между крайними положениями каретки. Каретка своей цапфой 20 передает возвратно-поступательное движение ползуну 14 вдоль прямой ОА, соединяющей центры входного и выходного валов, hmax = Hcos - расстояние между крайними положениями ползуна (фиг.4). Ползун посредством зубчатой передачи сообщает колебательные движения ведущим полумуфтам 10 двух обгонных муфт 9. На фиг.3 и 4 направление передачи вращения на колесо дифференциала показано сплошной стрелкой, пунктирной - холостой ход, т.е. при движении вправо ползун вращает колесо дифференциала обгонной муфтой 91, при движении влево - обгонной муфтой 92. Зубчатая передача с эвольвентным зацеплением обеспечивает пропорциональную связь перемещения ползуна hп с углом поворота полумуфты 10, т.е.

= hп/r, (1) следовательно, размах колебания полумуфты () = hmax/r = Hcos/r, (2) где r - радиус центроиды зубчатого сектора.

На фиг. 3-5 даны три положения кареток. При =0 имеем hmах=H, и размах колебаний максимальный: (0) = max = H/r; при = 90 имеем hmax=0, следовательно, (90) = 0, передачи вращения на выходной вал нет.

На фиг.6 показан теоретический Пт и рабочий Пр профили кулачка, - угол поворота оси симметрии х кулачка. Расстояние до точки теоретического профиля от оси О равно R = R0+h(), где h() - ход каретки. Ход ползуна связан с углами и соотношением hп(, ) = h()cos. (3) Теоретический профиль Пт - геометрическое место точек в плоскости кулачка центров В цилиндрических выступов 19 с радиусами rр. Рабочим профилем Пр является огибающая окружностей с радиусами rр в плоскости кулачка.

Из свойств дифференциала следует, что угловая скорость выходного вала 3 = 0,5(8a+8b), где 8 = 2|d/d| - угловые скорости колес дифференциала.

Запишем угол поворота ведущей полумуфты в виде a = U(), b = U(+/2) = a(+/2), где U() - функция профиля кулачка (0U()1).
Для обеспечения равномерности вращения входного вала при 2 = const необходимо выполнение условия:

например, для |dU()/d| = (2/)sin2 это условие выполняется, а характер угловых скоростей звеньев дифференциала для этого случая показан на фиг.7.

Перепишем выражения для a, используя (1), (2) и (3), в виде
[h()cos]/r = [Hcos/r]U(),
откуда перемещение каретки равно h() = HU().
За один оборот входного вала (2 = 2) угол поворота выходного вала равен
3 = 0,5(a+b) = 0,5(4) = 2Hcos/r,
следовательно, передаточное отношение вариатора составит

т. е. зависит только от положения рукоятки изменения передаточного отношения, что доказывает эффективность предлагаемого высокомоментного вариатора.

Тип жесткой кинематической связи ползуна с ведущей полумуфтой обгонной муфты не принципиален.

Например, равномерное вращение выходного вала можно обеспечить использованием шарнирных цепей 251 и 252, шарнирно соединенных с ползуном и ведущей полумуфтой (фиг.8), при этом на ползуне выполнена опорная поверхность 26, а звенья 27 шарнирной цепи выполнены с ломаным контактным профилем 28 (фиг. 9), обеспечивающим необходимую жесткость при передаче движения сжатыми звеньями. При малом шаге S звеньев с достаточной для практики точностью выполняется соотношение (1).

На фиг.10 ползун соединен с полумуфтами посредством серег 29, передающих движение от ползуны ведущим полумуфтам посредством закрепленных на них пальцев 301 и 302. В этом случае вариатор также работоспособен, но будет иметь некоторую неравномерность вращения выходного вала, из-за невыполнения соотношения (1).

Жесткая кинематическая связь ведомых полумуфт с колесами дифференциала может быть как непосредственной, т.е. закреплением двух полумуфт на колесе дифференциала, так и с использованием промежуточных кинематических звеньев: зубчатых колес, коромысел и пр.

Реверс вариатора обеспечивается реверсированием обгонных муфт.

Источники информации
1. DE 3309044 A1, F 16 Н 29/08, 14.03.83 (B.Rindfleisch).

2. RU 2169870 C2, F 16 Н 29/08, 14.05.99 (Б.В. Пылаев).

3. RU 2147701 C1, F 16 Н 29/08, 25.02.98 (Б.В. Пылаев).


Формула изобретения

Высокомоментный вариатор, содержащий установленные на подшипниках в корпусе входной и выходной валы, рукоятку изменения передаточного отношения, трехвальный дифференциал, вал водила которого с сателлитом составляет единое звено с выходным валом, а на двух других валах посажены сцепленные с сателлитом колеса дифференциала, снабженные с возможностью сообщения вращательного движения с относительным фазовым сдвигом на 90o приводными механизмами, каждый из которых включает в себя смонтированный на входном валу кулачок, две обгонные муфты с кинематически жестко связанными с колесом дифференциала ведомыми полумуфтами, установленную в перпендикулярных оси входного вала направляющих, взаимодействующую с кулачком каретку с возможностью передачи колебательного движения ведущим полумуфтам обгонных муфт с варьируемым от рукоятки изменения передаточного отношения размахом колебаний, отличающийся тем, что каждый приводной механизм снабжен установленным в перпендикулярных входному валу направляющих на корпусе и кинематически жестко соединенным с ведущими полумуфтами обгонных муфт ползуном с перпендикулярным его направляющим пазом, а на каретке выполнена установленная в пазу ползуна цилиндрическая цапфа, при этом направляющие каретки смонтированы с возможностью поворота относительно корпуса от рукоятки изменения передаточного отношения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению

Изобретение относится к машиностроению

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для плавного изменения передаточного отношения между входным и выходным валами вариатора

Изобретение относится к машиностроению, предназначено для плавного изменения передаточного отношения между входным и выходным валами вариатора

Вариатор // 1675603
Изобретение относится к машиностроению , а именно к механизмам с регулируемым передаточным отношением, и может быть использовано для привода рабочих органов устройств различного технологического назначения

Изобретение относится к машиностроению , а именно к бесступенчатым передачам , используемым в приводах машин и механизмов различного назначения, например в наплавочных станках

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в импульсных вариаторах

Изобретение относится к машиностроению , а именно к регуляторам скорости поступательного движения, и найдет применение, в частности, в установках для трафаретной печати

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для плавного изменения передаточного отношения трансмиссии машин при большой передаваемой мощности, включая останов ведомого вала под нагрузкой и реверс

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для плавного изменения передаточного отношения трансмиссии машин при большой передаваемой мощности, включая останов ведомого вала под нагрузкой и реверс

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам бесступенчатой передачи вращательного движения

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для плавного изменения передаточного отношения трансмиссии машин при большой передаваемой мощности, включая останов ведомого вала под нагрузкой и реверс

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к механизмам для преобразования вращения ведущего вала в колебательное ведомого вала с плавно измененяемой амплитудой и может быть использовано в нефрикционных вариаторах, гидравлических машинах и других устройствах

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к механизмам для преобразования вращения ведущего вала в колебательное вращение ведомого вала с плавно измененяемой амплитудой, и может быть использовано в нефрикционных вариаторах, объемных регулируемых гидравлических машинах и других устройствах

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к механизмам для преобразования вращения ведущего вала в колебательное ведомого вала с плавно измененяемой амплитудой, и может быть использовано в высокомоментных вариаторах, гидравлических машинах и других устройствах

Изобретение относится к машиностроению, а именно к передачам для сообщения вращательного движения с прерывисто действующими приводными элементами, в которых передаточное число изменяется посредством регулирования пути движения, расположения шарнира или рабочей длины качающегося соединительного элемента

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

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для плавного изменения передаточного отношения в трансмиссии машин при большой передаваемой мощности, включая останов ведомого вала под нагрузкой и реверс

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для плавного изменения передаточного отношения трансмиссии машин при большой передаваемой мощности, включая останов ведомого вала под нагрузкой и реверс

Наверх