Импульсный вариатор
Владельцы патента RU 2410589:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU)
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к импульсным вариаторам. Импульсный вариатор содержит корпус, ведущий вал, ведомый вал, качающуюся шайбу, снабженную внутренней втулкой и подшипником, который установлен в промежуточном кольце. Промежуточное кольцо соединено осями с наружным кольцом, которое снабжено цапфами. Указанные оси расположены по отношению к цапфам под углом, равным двойному значению угла делительного конуса передаточных звеньев в виде конических шестерен, установленных посредством механизмов свободного хода на указанных цапфах. Конические шестерни входят в зацепление с коническим колесом, жестко соединенным с ведомым валом. При этом механизм изменения угла наклона шайбы снабжен двумя зубчатыми секторами, находящимися в зацеплении с двумя цилиндрическими шестернями. Кинематическая связь цилиндрических шестерен с внутренней обоймой подшипника механизма изменения угла наклона качающейся шайбы выполнена в виде зубчатых реек. Решение направлено на увеличение диапазона регулирования передаточного отношения, улучшение массогабаритных характеристик вариатора, уменьшение неравномерности вращения выходного вала. 4 ил.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в транспортных средствах и в приводах технологических машин.
Известен автоматический импульсный вариатор, содержащий корпус, соосные ведущий и ведомый валы, преобразующий механизм в виде наклонной шайбы с регулируемым углом наклона, механизм автоматического регулирования угла наклона шайбы, передаточные звенья с механизмами свободного хода (SU №1019152 A, МПК3 F16H 29/04, опубл. 23.05.1983, Бюл. №19).
Технический недостаток данного вариатора: недостаточно широкие эксплуатационно-технологические показатели вследствие повышенных габаритов, узкий диапазон регулирования.
Известен также импульсный вариатор, содержащий корпус, ведущий вал, качающуюся шайбу, снабженную внутренней втулкой с осью и подшипником, механизм изменения угла наклона шайбы, передаточные звенья в виде конических шестерен с механизмами свободного хода и ведомый вал с коническим зубчатым колесом (RU №2258853, МПК7 F16H 29/04, опубл. 20.08.2005, Бюл. №23).
Технический недостаток известного импульсного вариатора: ограниченный диапазон регулирования передаточного отношения, повышенные динамические нагрузки на механизмы свободного хода, большая неравномерность вращения выходного вала.
Техническая задача - повышение эксплуатационно-технологических показателей за счет увеличения диапазона регулирования передаточного отношения, сокращение габаритов вариатора, снижение динамических нагрузок на механизмы свободного хода и уменьшение неравномерности вращения ведомого вала.
Согласно изобретению в импульсном вариаторе, содержащем корпус, ведущий вал, качающуюся шайбу, снабженную внутренней втулкой с осью и подшипником, посаженным в промежуточное кольцо, соединенное осями с наружным кольцом, имеющим цапфы, механизм изменения угла наклона шайбы, передаточные звенья в виде конических шестерен с механизмами свободного хода и ведомый вал с коническим зубчатым колесом, при этом оси соединения наружного кольца с промежуточным кольцом расположены по отношению к осям цапф под углом, равным двойному значению угла делительного конуса конических шестерен, а механизм изменения угла наклона шайбы снабжен двумя параллельно расположенными с каждой стороны ведущего вала зубчатыми секторами, жестко соединенными с внутренней втулкой качающейся шайбы и находящимися в зацеплении с двумя цилиндрическими шестернями, размещенными на одной оси, параллельной оси качания внутренней втулки, а кинематическая связь цилиндрических шестерен с внутренней обоймой подшипника механизма изменения угла наклона шайбы выполнена в виде зубчатых реек.
Решение технической задачи обусловлено расширением диапазона регулирования передаточного отношения за счет увеличения угла отклонения качающейся шайбы, который в конструкции реализуется через поворот зубчатых секторов, получающих перемещение через цилиндрические шестерни от зубчатых реек, соединенных с внутренней обоймой подшипника механизма изменения угла наклона шайбы, в которой мгновенная ось поворота промежуточного кольца совпадает с образующей делительного конуса конических шестерен. Последнее обеспечивает компактность вариатора, благоприятные условия заклинивания механизмов свободного хода, что приводит к уменьшению динамических нагрузок и снижает неравномерность вращения выходного вала.
На чертежах, на фиг.1 изображен импульсный вариатор, вид сбоку, в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.3.
Импульсный вариатор содержит корпус 1, в котором на подшипниках смонтирован ведущий вал 2 с установленной на нем посредством оси 3 качающейся шайбой 4. В ее состав входят: внутренняя втулка 5, на которой посажен подшипник 6, промежуточное кольцо 7 и связанное с ним осями 8 наружное кольцо 9, которое снабжено цапфами. На цапфах установлены, посредством механизмов свободного хода 10, передаточные звенья в виде конических шестерен 11 и 12, находящиеся в зацеплении с коническим зубчатым колесом 13, жестко соединенным с ведомым валом 14, который установлен соосно ведущему валу 2. Оси 8 расположены под углом α к цапфам, равным двойному значению угла δ делительного конуса конических шестерен 11 и 12.
На ведущем валу 2 с возможностью осевого перемещения посажен механизм 15 изменения угла наклона шайбы 4, который через внутреннюю обойму подшипника и зубчатые рейки 16 кинематически взаимодействует с цилиндрическими шестернями 17, расположенными на одной оси 18 по разные стороны ведущего вала 2. Ось 18 параллельна оси 3 внутренней втулки 5 качающейся шайбы 4 и расположена перпендикулярно оси ведущего вала 2. Каждая цилиндрическая шестерня 17 входит в зацепление с зубчатым сектором 19, жестко соединенным с внутренней втулкой 5 качающейся шайбы 4.
Импульсный вариатор работает следующим образом.
При вращении ведущего вала 2, отклоненная на угол θ на оси 3, внутренняя втулка 5 качающейся шайбы 4 совершает сложное колебательное движение, вращательная составляющая которого отсекается подшипником 6, а качательная составляющая передается через промежуточное кольцо 7, оси 8 и наружное кольцо 9 на цапфы. Далее механизмы свободного хода 10 выпрямляют движение и посредством передаточных звеньев в виде конических шестерен 11 и 12 с углом δ образующей делительного конуса передают однонаправленный вращающий момент через коническое зубчатое колесо 13 на ведомый вал 14.
Таким образом, за один оборот ведущего вала 2 на ведомый вал 14 передается два однонаправленных импульса движения, причем их величина зависит от угла θ наклона внутренней втулки 5 качающейся шайбы 4, а также от угла α расположения осей 8 по отношению к цапфам наружного кольца 9.
При α=2δ мгновенная ось поворота промежуточного кольца 7 совпадает с образующей делительного конуса конических шестерен 11 и 12, что снижает динамические нагрузки и обеспечивает благоприятные условия заклинивания механизмов свободного хода 10, это способствует снижению неравномерности вращения ведомого вала 14.
Варьирование значением угла θ наклона внутренней втулки 5 приводит к изменению наклона качающейся шайбы 4, а следовательно, и передаточного отношения вариатора. Перемещая вдоль оси ведущего вала 2 механизм 15 изменения угла наклона качающейся шайбы 4, зубчатые рейки 16 приводят во вращение цилиндрические шестерни 17, которые поворачивают зубчатые секторы 19 и связанную с ними внутреннюю втулку 5 качающейся шайбы 4 относительно оси 3, что обеспечивает выбор необходимого скоростного режима. Максимальный угол θ ограничивается диаметром ступени ведущего вала 2 под установку качающейся шайбы 4 и размерами внутренней втулки 5. Значение угла θ=0 исключает колебательное движение качающейся шайбы 4, что обеспечивает полную остановку ведомого вала 14 при вращающемся ведущем вале 2.
Таким образом, в предлагаемом вариаторе простыми средствами достигается: увеличение диапазона регулирования передаточного отношения; сокращение габаритов вариатора; снижение динамических нагрузок на механизмы свободного хода 10 и уменьшение неравномерности вращения ведомого вала 14.
Импульсный вариатор, содержащий корпус, ведущий вал, качающуюся шайбу, снабженную внутренней втулкой с осью и подшипником, посаженным в промежуточное кольцо, соединенное осями с наружным кольцом, имеющим цапфы, механизм изменения угла наклона шайбы, передаточные звенья в виде конических шестерен с механизмами свободного хода и ведомый вал с коническим зубчатым колесом, отличающийся тем, что оси соединения наружного кольца с промежуточным кольцом расположены по отношению к осям цапф под углом, равным двойному значению угла делительного конуса конических шестерен, при этом механизм изменения угла наклона шайбы снабжен двумя параллельно расположенными с каждой стороны ведущего вала зубчатыми секторами, жестко соединенными с внутренней втулкой качающейся шайбы и находящимися в зацеплении с двумя цилиндрическими шестернями, размещенными на одной оси, параллельной оси качания внутренней втулки, а кинематическая связь цилиндрических шестерен с внутренней обоймой подшипника механизма изменения угла наклона шайбы выполнена в виде зубчатых реек.
