ВЕДУЩИЙ ШКИВ БЕССТУПЕНЧАТОЙ ТРАНСМИССИИ
DRIVING PULLEY OF CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ
[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США № 62/248662, поданной 30 октября 2015 г., содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002] Настоящее изобретение относится к ведущим шкивам для бесступенчатых трансмиссий.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Силовые агрегаты многих транспортных средств включают бесступенчатую трансмиссию (CVT), содержащую ведущий шкив, функционально соединенный с коленчатым валом двигателя, и ведомый шкив, соединенный с ведомым валом. Ведущий шкив передает крутящий момент на ведомый шкив через приводной ремень, проходящий петлей вокруг обоих шкивов. Обычно ведомый вал представляет собой поперечный промежуточный вал, приводящий в движение входное звено цепного редукторного привода со звездочкой. Выход редукторного привода соединен с одним концом оси, на которой расположены звездочки, приводящие в движение ведущую гусеницу снегохода.
[0004] Обычно двигатели установлены на раме с резиновым уплотнителем, отчасти для того чтобы уменьшить вибрации двигателя, передаваемые на раму и, таким образом, на пассажиров. Ведомый вал CVT обычно не является виброизолированным от рамы, и некоторые вибрации могут передаваться от двигателя к раме посредством приводного ремня, проходящего петлей вокруг ведущего шкива и ведомого шкива. Дополнительно несбалансированные моменты и усилия вращающихся компонентов, например, циклическое смещение двигателя, коленчатого вала и ведущего шкива относительно ведомого шкива, могут вызывать колебательное усилие натяжения приводного ремня, тянущего ведомый шкив, и вибрации, ощущаемые пользователем транспортного средства.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] Цель настоящего изобретения заключается в устранении по меньшей мере некоторых недостатков, присутствующих в известном уровне техники.
[0006] В соответствии с аспектом настоящего изобретения предусматривается ведущий шкив для бесступенчатой трансмиссии, содержащий неподвижный диск, имеющий первую поверхность диска; подвижный диск, являющийся подвижным в осевом направлении относительно неподвижного диска по оси вращения бесступенчатой трансмиссии, при этом подвижный диск имеет вторую поверхность диска, при этом неподвижный диск и подвижный диск вращаются вокруг оси вращения, и интервал, измеренный на постоянном расстоянии в радиальном направлении от оси вращения в осевом направлении между первой поверхностью диска и второй поверхностью диска, при этом интервал изменяется вокруг оси вращения.
[0007] В некоторых реализациях настоящего изобретения первая поверхность диска является симметричной вокруг оси симметрии, а ось симметрии отклонена от оси вращения.
[0008] В некоторых реализациях настоящего изобретения  первая поверхность диска является асимметричной вокруг оси вращения, а вторая поверхность диска является симметричной вокруг оси вращения.
[0009] В некоторых реализациях настоящего изобретения  первая поверхность диска является симметричной вокруг оси вращения, а вторая поверхность диска является асимметричной вокруг оси вращения.
[0010] В некоторых реализациях настоящего изобретения  первая поверхность диска является асимметричной вокруг оси вращения, а вторая поверхность диска является асимметричной вокруг оси вращения.
[0011] В некоторых реализациях настоящего изобретения интервалы, измеренные на разных расстояниях в радиальном направлении от оси вращения в осевом направлении между первой поверхностью диска и второй поверхностью диска, изменяются нелинейно при измерении интервалов на увеличивающихся расстояниях в радиальном направлении от оси вращения.
[0012] В некоторых реализациях настоящего изобретения ведущий шкив дополнительно содержит: крестовину, неподвижную в осевом направлении относительно неподвижного диска и фиксированную без возможности вращения относительно подвижного диска, при этом подвижный диск расположен на оси между крестовиной и неподвижным диском; поджимающий элемент, поджимающий подвижный диск в осевом направлении в сторону от неподвижного диска; и по меньшей мере один исполнительный механизм, содержащий рычаг, шарнирно соединенный с одним из подвижного диска или крестовины, при этом рычаг приспособлен для перемещения подвижного диска в осевом направлении к неподвижному диску.
[0013] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предусматривается транспортное средство, содержащее: раму; двигатель, соединенный с рамой, при этом двигатель содержит несколько поршней, причем двигатель в ходе работы испытывает циклическое смещение; ведущий вал, функционально соединенный с двигателем и приводимый им в движение; бесступенчатую трансмиссию, содержащую ведущий шкив, функционально соединенный с ведущим валом и приводимый им в движение, при этом ведущий шкив содержит неподвижный диск, имеющий первую поверхность диска, при этом неподвижный диск является фиксированным без возможности вращения и неподвижным в осевом направлении относительно ведущего вала, подвижный диск, являющийся подвижным в осевом направлении относительно неподвижного диска по оси вращения бесступенчатой трансмиссии, при этом подвижный диск имеет вторую поверхность диска, и интервал между первой поверхностью диска и второй поверхностью диска, при этом интервал измеряется в осевом направлении на постоянном расстоянии в радиальном направлении от оси вращения, причем осевое направление является параллельным оси вращения, при этом интервал изменяется вокруг оси вращения, ведомый шкив, приводной ремень, проходящий петлей вокруг ведущего шкива и ведомого шкива, и ведомый вал, соединенный с ведомым шкивом и приводимый им в движение; и по меньшей мере один грунтозацепный элемент, функционально соединенный с ведомым валом и приводимый им в движение, при этом ведущий шкив ориентирован под углом к ведущему валу, так что часть приводного ремня находится в контакте с ведущим шкивом при максимальном интервале между первой поверхностью диска и второй поверхностью диска, когда двигатель испытывает максимальное смещение циклического смещения в направлении, противоположном ведомому шкиву.
[0014] В некоторых реализациях настоящего изобретения максимальный интервал между первой поверхностью диска и второй поверхностью диска ориентирован под углом в пределах 30 градусов относительно линии, проходящей через центр ведущего шкива и центр ведомого шкива, когда двигатель испытывает максимальное смещение циклического смещения в направлении, противоположном ведомому шкиву.
[0015] В некоторых реализациях настоящего изобретения максимальный интервал между первой поверхностью диска и второй поверхностью диска в целом выровнен по линии, проходящей через центр ведущего шкива и центр ведомого шкива, когда двигатель испытывает максимальное смещение циклического смещения в направлении, противоположном ведомому шкиву.
[0016] В некоторых реализациях настоящего изобретения двигатель испытывает максимальное циклическое смещение в направлении, противоположном ведомому шкиву, когда поршень из нескольких поршней, наиболее удаленный от ведущего шкива, находится в положении верхней мертвой точки.
[0017] В некоторых реализациях настоящего изобретения  первая поверхность диска является асимметричной вокруг оси вращения, а вторая поверхность диска является симметричной вокруг оси вращения.
[0018] В некоторых реализациях настоящего изобретения  первая поверхность диска является симметричной вокруг оси вращения, а вторая поверхность диска является асимметричной вокруг оси вращения.
[0019] В некоторых реализациях настоящего изобретения  первая поверхность диска является асимметричной вокруг оси вращения, а вторая поверхность диска является асимметричной вокруг оси вращения.
[0020] В некоторых реализациях настоящего изобретения интервалы, измеренные на разных расстояниях в радиальном направлении от оси вращения в осевом направлении между первой поверхностью диска и второй поверхностью диска, изменяются нелинейно при измерении интервалов на увеличивающихся расстояниях в радиальном направлении от оси вращения.
[0021] В некоторых реализациях настоящего изобретения первая поверхность диска является симметричной вокруг оси симметрии, а ось симметрии отклонена от оси вращения.
[0022] В некоторых реализациях настоящего изобретения ведущий вал представляет собой коленчатый вал.
[0023] В некоторых реализациях настоящего изобретения рама содержит туннель; и по меньшей мере один грунтозацепный элемент представляет собой ведущую гусеницу, расположенную по меньшей мере частично под туннелем; при этом транспортное средство дополнительно содержит по меньшей мере одну лыжу, функционально соединенную с рамой; и мотоциклетное сиденье, расположенное над туннелем.
[0024] В некоторых реализациях настоящего изобретения транспортное средство дополнительно содержит выравнивающий элемент, обеспечивающий угловое выравнивание ведущего шкива относительно углового положения ведущего вала.
[0025] В некоторых реализациях настоящего изобретения выравнивающий элемент представляет собой шпонку, при этом шпонка расположена между валом неподвижного диска и ведущим валом в шпоночном пазу, определенном по меньшей мере частично во внутренней части вала неподвижного диска.
[0026] В некоторых реализациях настоящего изобретения  угол между осью вращения и по меньшей мере одной из первой поверхности диска и второй поверхности диска изменяется вокруг оси вращения.
[0027] В соответствии с еще одним другим аспектом настоящего изобретения предусматривается ведущий шкив для бесступенчатой трансмиссии, содержащий неподвижный диск, имеющий первую поверхность диска; и подвижный диск, являющийся подвижным в осевом направлении относительно неподвижного диска по оси вращения бесступенчатой трансмиссии, при этом подвижный диск имеет вторую поверхность диска, при этом неподвижный диск и подвижный диск вращаются вокруг оси вращения, причем угол между осью вращения и по меньшей мере одной из первой поверхности диска и второй поверхности диска изменяется вокруг оси вращения.
[0028] В соответствии с еще одним другим аспектом настоящего изобретения предусматривается транспортное средство, содержащее раму; двигатель, соединенный с рамой, при этом двигатель содержит по меньшей мере один поршень, соединенный с выходным валом, причем двигатель в ходе работы испытывает циклическое смещение относительно рамы; бесступенчатую трансмиссию, содержащую ведущий шкив, функционально соединенный с выходным валом и приводимый им в движение, при этом ведущий шкив содержит неподвижный диск, имеющий первую поверхность диска, при этом неподвижный диск является фиксированным без возможности вращения и неподвижным в осевом направлении относительно выходного вала, подвижный диск, являющийся подвижным относительно неподвижного диска по оси вращения бесступенчатой трансмиссии, при этом подвижный диск имеет вторую поверхность диска, при этом неподвижный диск и подвижный диск вращаются вокруг оси вращения, интервал между первой поверхностью диска и второй поверхностью диска, при этом интервал измеряется в осевом направлении на постоянном расстоянии в радиальном направлении от оси вращения, причем осевое направление является параллельным оси вращения, при этом интервал изменяется вокруг оси вращения, ведомый шкив и приводной ремень, проходящий петлей вокруг ведущего шкива и ведомого шкива, при этом ведущий шкив, ориентирован под углом к ведущему валу, так что часть приводного ремня находится в контакте с ведущим шкивом при максимальном интервале между первой поверхностью диска и второй поверхностью диска, при этом часть приводного ремня находится в контакте с ведущим шкивом при максимальном интервале, когда максимальный интервал в целом выровнен по линии, проходящей через центр ведущего шкива и центр ведомого шкива, и по меньшей мере один поршень находится в положении верхней мертвой точки.
[0029] В некоторых реализациях настоящего изобретения по меньшей мере один поршень включает по меньшей мере два поршня.
[0030] В некоторых реализациях настоящего изобретения один из по меньшей мере двух поршней, находящийся в положении верхней мертвой точки, представляет собой поршень из по меньшей мере двух поршней, наиболее удаленный от ведущего шкива.
[0031] В некоторых реализациях настоящего изобретения  первая поверхность диска является асимметричной вокруг оси вращения, а вторая поверхность диска является симметричной вокруг оси вращения.
[0032] В некоторых реализациях настоящего изобретения  первая поверхность диска является симметричной вокруг оси вращения, а вторая поверхность диска является асимметричной вокруг оси вращения.
[0033] В некоторых реализациях настоящего изобретения первая поверхность диска является симметричной вокруг оси симметрии, а ось симметрии отклонена от оси вращения.
[0034] В некоторых реализациях настоящего изобретения  первая поверхность диска является асимметричной вокруг оси вращения, а вторая поверхность диска является асимметричной вокруг оси вращения.
[0035] В некоторых реализациях настоящего изобретения интервалы, измеренные на разных расстояниях в радиальном направлении от оси вращения в осевом направлении между первой поверхностью диска и второй поверхностью диска, изменяются нелинейно при измерении интервалов на увеличивающихся расстояниях в радиальном направлении от оси вращения.
[0036] В соответствии с еще одним другим аспектом настоящего изобретения предусматривается транспортное средство, содержащее раму; двигатель, соединенный с рамой, при этом двигатель содержит по меньшей мере один поршень, соединенный с выходным валом, причем двигатель в ходе работы испытывает циклическое смещение относительно рамы; бесступенчатую трансмиссию, содержащую ведущий шкив, функционально соединенный с выходным валом и приводимый им в движение, при этом ведущий шкив содержит неподвижный диск, имеющий первую поверхность диска, при этом неподвижный диск является фиксированным без возможности вращения и неподвижным в осевом направлении относительно выходного вала, подвижный диск, являющийся подвижным относительно неподвижного диска по оси вращения бесступенчатой трансмиссии, при этом подвижный диск имеет вторую поверхность диска, при этом неподвижный диск и подвижный диск вращаются вокруг оси вращения, и интервал между первой поверхностью диска и второй поверхностью диска, при этом интервал измеряется в осевом направлении на постоянном расстоянии в радиальном направлении от оси вращения, причем осевое направление является параллельным оси вращения, при этом интервал изменяется вокруг оси вращения, образуя минимальный интервал и максимальный интервал, ведомый шкив, и приводной ремень, проходящий петлей вокруг ведущего шкива и ведомого шкива, при этом максимальный интервал ориентирован относительно выходного вала так, чтобы сводить к минимуму тяговые усилия приводного ремня в отношении ведомого шкива, вызываемые несбалансированными моментами и усилиями вращающихся компонентов двигателя.
[0037] В некоторых реализациях настоящего изобретения максимальный интервал в целом выровнен по линии, проходящей через центр ведущего шкива и центр ведомого шкива, когда двигатель испытывает максимальное смещение циклического смещения в направлении, противоположном ведомому шкиву.
[0038] В некоторых реализациях настоящего изобретения двигатель испытывает максимальное циклическое смещение в направлении, противоположном ведомому шкиву, когда поршень из нескольких поршней, наиболее удаленный от ведущего шкива, находится в положении верхней мертвой точки.
[0039] Для целей настоящей заявки термины, относящиеся к пространственной ориентации, такие как впереди, сзади, передний, задний, верхний, нижний, левый и правый, представлены с обычной точки зрения водителя снегохода, сидящего на нем в обычном положении езды, в котором транспортное средство находится в вертикальном положении и движется в направлении прямо вперед.
[0040] При наличии несоответствий между определениями терминов, предоставленных в документах, включенных в настоящий документ посредством ссылки, и определениями этих терминов, предоставленными в настоящей заявке, определения в настоящем документе обладают преимуществом.
[0041] Каждое воплощение настоящего изобретения обладает по меньшей мере одной из вышеупомянутых целей и/или аспектов, но не обязательно обладает ими всеми. Следует понимать, что некоторые аспекты настоящего изобретения, являющиеся результатом попытки достичь вышеупомянутой цели, могут не отвечать этой цели и/или могут отвечать другим целям, не указанным явным образом в настоящем документе.
[0042] Дополнительные и/или альтернативные признаки, аспекты и преимущества воплощений настоящего изобретения будут очевидны из следующего описания, сопроводительных графических материалов и прилагаемой формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0043] Для лучшего понимания настоящего изобретения, а также других его аспектов и дополнительных признаков, приведена ссылка на следующее описание, которое будет использоваться в сочетании с сопроводительными графическими материалами, на которых:
[0044] на фиг. 1 показан перспективный вид справа снегохода;
[0045] на фиг. 2 показано схематическое представление перспективного вида, полученного спереди и слева от силового агрегата снегохода, показанного на фиг. 1;
[0046] на фиг. 3 показан перспективный вид, полученный снизу, спереди и слева от ведущего шкива CVT силового агрегата, показанного на фиг. 2, с ведущим шкивом в разомкнутом положении;
[0047] на фиг. 4 показан вид слева в вертикальном разрезе ведущего шкива, показанного на фиг. 3, с ведущим шкивом в разомкнутом положении;
[0048] на фиг. 5 показан вид спереди в вертикальном разрезе ведущего шкива, показанного на фиг. 3, с ведущим шкивом в разомкнутом положении;
[0049] на фиг. 6 показан вид в поперечном разрезе ведущего шкива, показанного на фиг. 3, полученный по линии 6-6 на фиг. 4, с ведущим шкивом в разомкнутом положении;
[0050] на фиг. 7 показан вид спереди в вертикальном разрезе другой реализации ведущего шкива CVT;
[0051] на фиг. 8 показан схематический чертеж CVT и двигателя в одной точке цикла двигателя;
[0052] на фиг. 9 показаны CVT и двигатель, показанные на фиг. 8, в другой точке цикла двигателя;
[0053] на фиг. 10 показан вид в поперечном разрезе двигателя, показанного на фиг. 2, полученный по линии 10-10 на фиг. 2, с ведущим шкивом и ведомым шкивом, наложенными на поперечный разрез;
[0054] на фиг. 11 показан вид в поперечном разрезе двигателя, показанного на фиг. 2, полученный по линии 11-11 на фиг. 10, со схематическим представлением CVT, наложенным на поперечный разрез;
[0055] на фиг. 12 показан вид спереди в вертикальном разрезе еще другой реализации ведущего шкива CVT;
[0056] на фиг. 13 показан перспективный вид спереди и справа подвижного диска и коленчатого вала ведущего шкива, показанного на фиг. 12;
[0057] на фиг. 14 показан вид спереди в вертикальном разрезе еще одной другой реализации ведущего шкива CVT; и
[0058] на фиг. 15 показан вид спереди в вертикальном разрезе еще одной другой реализации ведущего шкива CVT.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0059] Ведущий шкив для бесступенчатой трансмиссии (CVT) будет описан в отношении снегохода 10. Однако предполагается, что ведущий шкив может использоваться в CVT других транспортных средств, таких как, но без ограничения, дорожные транспортные средства, внедорожные транспортные средства, мотоциклы, скутеры, трехколесные дорожные транспортные средства и транспортные средства высокой проходимости (ATV). Также предполагается, что CVT может использоваться в устройствах, отличающихся от транспортных средств.
[0060] Обратимся теперь к фиг. 1, на которой показан снегоход 10, имеющий передний конец 12 и задний конец 14, которые определяются в соответствии с направлением переднего хода снегохода 10. Снегоход 10 содержит раму 16, в которой содержится туннель 18, часть 20 подрамника мотора и часть 22 узла передней подвески. Туннель 18 состоит из одной или более деталей из листового металла, скомпонованных с образованием перевернутой U-образной формы, которая спереди соединена с частью 20 подрамника мотора и проходит от него назад по продольной оси 23. Мотор, который в настоящей реализации представляет собой двигатель 24 внутреннего сгорания (на фиг. 1 показан схематически), опирается на часть 20 подрамника мотора рамы 16. Внутренняя конструкция двигателя 24 может относиться к любому известному типу, такому как двухтактный двигатель, четырехтактный двигатель или дизельный двигатель. Предполагается, что двигатель 24 можно заменить моторами других типов, такими как, но без ограничения, гибридный электродвигатель/двигатель внутреннего сгорания. На переднем конце 12 снегохода 10 расположены две лыжи 26, скрепленные с частью 22 узла передней подвески рамы 16 посредством узла 28 передней подвески. Узел 28 передней подвески содержит узлы 29 амортизаторов, стойки 30 лыж и кронштейны 32. Шаровые шарниры и рулевые тяги (не показаны) функционально соединяют лыжи 26 с рулевой колонкой 34. Рулевое устройство в форме руля 36 прикреплено к верхнему концу рулевой колонки 34, позволяя водителю поворачивать стойки 30 лыж и, таким образом, лыжи 26 с целью рулевого управления снегоходом 10.
[0061] Ведущая гусеница 38 обычно расположена под туннелем 18 и функционально соединена с двигателем 24 посредством CVT 40 (схематически проиллюстрированной на фиг. 1 прерывистыми линиями), которая будет более подробно описана ниже. Ведущая гусеница 38 приводится в движение для движения вокруг узла 42 задней подвески с целью приведения в движение снегохода 10. Узел 42 задней подвески содержит пару направляющих рельсов 44, находящихся в скользящем контакте с ведущей гусеницей 38. Узел 42 задней подвески также содержит несколько амортизаторов 46, которые могут дополнительно содержать винтовые пружины (не показаны), окружающие амортизаторы 46. Для крепления направляющих рельсов 44 к раме 16 предусмотрены рычаги 48 и 50 подвески. В узле 42 задней подвески также предусмотрены несколько натяжных колес 52. Также предполагаются и другие типы и геометрии узлов задней подвески.
[0062] На переднем конце 12 снегохода 10 двигатель 24 и CVT 40 огорожены обтекателями 54, посредством которых обеспечивается внешняя оболочка, защищающая двигатель 24 и CVT 40. Обтекатели 54 содержат капот и одну или более боковых панелей, которые могут открываться для обеспечения возможности доступа к двигателю 24 и CVT 40 при необходимости, например, для осмотра или технического обслуживания двигателя 24 и/или CVT 40. С обтекателями 54 вблизи переднего конца 12 снегохода 10 соединено лобовое стекло 56. Альтернативно лобовое стекло 56 может быть соединено непосредственно с рулем 36. Лобовое стекло 56 действует в качестве ветрового стекла с целью уменьшения усилия воздуха, действующего на водителя при движении снегохода 10 вперед.
[0063] Над туннелем 18 расположено мотоциклетное сиденье 58. На противоположных боковых сторонах снегохода 10 под сиденьем 58 расположены две подножки 60 для размещения ног водителя.
[0064] На фиг. 2 схематически показан силовой агрегат 62 снегохода 10. Силовой агрегат 62 содержит двигатель 24, CVT 40 и редукторный привод 64 с постоянным передаточным числом. Корпус 66 дроссельной заслонки, внутри которого содержится дроссельная заслонка 68, соединен с воздухозаборными отверстиями двигателя 24 с целью управления потоком воздуха, поступающего в двигатель 24. Предполагается, что корпус 66 дроссельной заслонки можно заменить карбюратором. Двигатель 24 приводит в движение коленчатый вал 90 (см. фиг. 6), который вращается вокруг оси 190 вращения, проходящей в целом перпендикулярно продольной оси 23 снегохода 10. Коленчатый вал 90 приводит в движение CVT 40 для передачи крутящего момента на ведущую гусеницу 38 с целью приведения в движение снегохода 10. CVT 40 содержит ведущий шкив 100, соединенный с коленчатым валом 90 с целью совместного вращения с коленчатым валом 90 двигателя 24, и ведомый шкив 70, соединенный с одним концом поперечно установленного промежуточного вала 72, опирающегося на раму 16 посредством подшипников (не показаны). Противоположный конец поперечно установленного промежуточного вала 72 соединен с входным звеном редукторного привода 64, а выходное звено редукторного привода 64 соединено с ведущей осью 74, несущей звездочки (не показаны), образующие кинематическую связь с ведущей гусеницей 38.
[0065] Ведущий шкив 100 CVT 40 содержит пару противостоящих дисков 102 и 104 ременной передачи, в целом имеющих форму усеченного конуса, между которыми расположен приводной ремень 76. Приводной ремень 76 изготовлен из резины, однако предполагается, что он может быть изготовлен из металлических сочленений или из полимера. Ведущий шкив 100 будет более подробно описан ниже. Ведомый шкив 70 содержит пару дисков 78 и 80 ременной передачи, имеющих форму усеченного конуса, между которыми расположен приводной ремень 76. Как может быть видно, приводной ремень 76 проходит петлей вокруг как ведущего шкива 100, так и ведомого шкива 70. Крутящий момент, переданный на ведомый шкив 70, обеспечивает на приводном ремне 76 необходимое усилие зажима посредством его чувствительного к крутящему моменту механического устройства для эффективной передачи крутящего момента на другие компоненты силового агрегата.
[0066] В настоящей реализации ведущий шкив 100 вращается с такой же скоростью, как коленчатый вал 90 двигателя 24, в то время как скорость вращения поперечно установленного промежуточного вала 72 определяется в соответствии с отношением моментов CVT 40, а ведущая ось 74 вращается с меньшей скоростью, чем поперечно установленный промежуточный вал 72, по причине действия редукторного привода 64. Входное звено редукторного привода 64 состоит из звездочки малого размера, соединенной с поперечно установленным промежуточным валом 72 и связанной с приведением в движение выходного звена, состоящего из звездочки большего размера, соединенной с ведущей осью 74 посредством приводной цепи, и все они заключены в корпусе редукторного привода 64.
[0067] Предполагается, что ведущий шкив 100 может быть соединен с валом двигателя, отличающимся от коленчатого вала 90, таким как выходной вал, вал противовеса или вал отбора мощности, приводимый в движение двигателем 24. Поэтому вал, приводящий в движение ведущий шкив 100, обобщенно называется в настоящем документе ведущим валом 90. Аналогично предполагается, что ведомый шкив 70 может быть соединен с валом, отличающимся от поперечно установленного промежуточного вала 72, например, непосредственно с ведущей осью 74 или любым другим валом, функционально соединенным с элементом приведения в движение транспортного средства (т. е. с ведущей гусеницей 38 в случае снегохода 10). Поэтому вал, приводимый в движение ведомым шкивом 70, обобщенно называется в настоящем документе ведомым валом 72.
[0068] Дополнительные подробности аналогичных бесступенчатых трансмиссий можно найти в международной патентной заявке № WO 2015/151032 A1, опубликованной 8 октября 2015 г., содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.
[0069] Обратимся теперь к фиг. 3-6, в отношении которых будет более подробно описан ведущий шкив 100 в соответствии с одной неограничивающей реализацией настоящего изобретения. Следует отметить, что ведущий шкив 100 представляет собой примерный ведущий шкив 100, и в соответствии с настоящим изобретением предполагается множество других его реализаций. Как описано выше, ведущий шкив 100 содержит пару противостоящих дисков 102 и 104 ременной передачи, в целом имеющих форму усеченного конуса. Оба диска 102 и 104 вращаются вместе с ведущим валом 90. Диск 102 является неподвижным в осевом направлении относительно ведущего вала 90 и поэтому называется неподвижным диском 102. Неподвижный диск 102 также является фиксированным без возможности вращения относительно ведущего вала 90. Диск 104 может перемещаться к неподвижному диску 102 или в сторону от него в осевом направлении ведущего вала 90 с целью изменения передаточного числа CVT 40 и поэтому называется подвижным диском 104. Как может быть видно на фиг. 2, неподвижный диск 102 расположен между подвижным диском 104 и двигателем 24.
[0070] Неподвижный диск 102 установлен на вале 106 неподвижного диска. Неподвижный диск 102 запрессован на вал 106 неподвижного диска, так что неподвижный диск 102 вращается вместе с валом 106 неподвижного диска. Предполагается, что неподвижный диск 102 может быть соединен с валом 106 неподвижного диска другими известными способами, позволяющими сделать неподвижный диск 102 фиксированным без возможности вращения и неподвижным в осевом направлении относительно вала 106 неподвижного диска. Как может быть видно на фиг. 6, вал 106 неподвижного диска является полым и содержит клиновидную полую часть 108. Клиновидная полая часть 108 вмещает в себя конец ведущего вала 90 (как показано на фиг. 6) с целью передачи крутящего момента от двигателя 24 на ведущий шкив 100.
[0071] По причине вращательно асимметричной формы ведущего шкива 100, более подробно обсуждаемого ниже, угловая ориентация ведущего шкива 100 относительно углового положения ведущего вала 90 обеспечивается в ходе установки или замены ведущего шкива 100 при помощи выравнивающего элемента. В настоящей реализации выравнивающий элемент представляет собой шпонку 175, расположенную в шпоночном пазу 176 (фиг. 6). Часть шпоночного паза 176 образована в полой части 108 вала 106 неподвижного диска. Концевая часть 91 ведущего вала 90 также образует часть шпоночного паза 176 для вмещения шпонки 175. Для сборки ведущего шкива 100 с ведущим валом 90 при наличии шпонки 175 ведущий шкив 100 должен быть установлен на ведущем вале 90 в предварительно определенной угловой ориентации.
[0072] Предполагается, что шпонка 175 и шпоночный паз 176 могут быть выполнены с разной формой. Также предполагается, что для содействия выравниванию ведущего шкива 100 относительно ведущего вала 90 может быть использован выравнивающий элемент, отличающийся от шпонки 175 в шпоночном пазу 176. Альтернативные реализации выравнивающего элемента в соответствии с настоящим изобретением могут включать, но без ограничения, асимметричные шлицевые соединения, ведущий вал и вал неподвижного диска с взаимозамыкающими многоугольными формами и подлежащие совмещению линии, отмеченные на внешних поверхностях валов. Одна альтернативная реализация выравнивающего элемента в соответствии с настоящим изобретением, в которой ведущий вал 490 содержит плоскую концевую часть 470, описана ниже в отношении ведущего шкива 400.
[0073] Крепежная деталь 111 вставлена в наружный конец (т. е. справа в отношении фиг. 6) ведущего шкива 100 внутрь вала 106 неподвижного диска и ввинчена в конец ведущего вала 90 во избежание смещения вала 106 неподвижного диска в осевом направлении относительно ведущего вала 90. Предполагается, что вал 106 неподвижного диска может быть соединен с ведущим валом 90 другими известными способами, позволяющими сделать вал 106 неподвижного диска фиксированным без возможности вращения и неподвижным в осевом направлении относительно ведущего вала 90. Также предполагается, валом 106 неподвижного диска может являться ведущий вал 90.
[0074] На наружный конец вала 106 неподвижного диска конически посажен колпачок 110. Крепежная деталь 111, используемая для соединения ведущего вала 90 с валом 106 неподвижного диска, также вставлена через колпачок 110 для соединения колпачка 110 с валом 106 неподвижного диска. Предполагается, что колпачок 110 может быть соединен с валом 106 неподвижного диска другими средствами. В радиальном направлении наружная часть колпачка 110 образует кольцо 112. С кольцом 112 соединен кольцевой резиновый демпфер 114. С резиновым демпфером 114 соединено еще одно кольцо 116, так что резиновый демпфер 114 расположен между двумя кольцами 112, 116. Как может быть видно на фиг. 6, резиновый демпфер 114 и кольцо 116 расположены снаружи в радиальном направлении относительно вала 106 неподвижного диска. В настоящей реализации резиновый демпфер 114 соединен с кольцам 112, 116 посредством вулканизации, однако предполагается, что они могут быть соединены вместе другими средствами, например, с использованием клея. Также предполагается, что демпфер 114 может быть выполнен из материала, отличающегося от резины.
[0075] Вокруг вала 106 неподвижного диска и в осевом направлении между кольцом 116 и подвижным диском 104 расположена крестовина 118. Крестовина 118 неподвижна в осевом направлении относительно неподвижного диска 102. Как может быть видно на фиг. 3 и фиг. 4, в кольце 112 и демпфере 114 образовано шесть отверстий 120. Кольцо 116 содержит шесть соответствующих отверстий (не показаны). Через отверстия 120, проходящие сквозь кольцо 116 и в отверстия (не показаны) крестовины 118, вставлены шесть крепежных деталей 122 (фиг. 4) для крепления кольца 116 к крестовине 118. В результате крутящий момент передается между валом 106 неподвижного диска и крестовиной 118 посредством колпачка 110, резинового демпфера 114 и кольца 116. Демпфер 114 гасит изменения крутящего момента от вала 106 неподвижного диска, возникающие в результате актов сгорания в двигателе 24. Крестовина 118, таким образом, вращается вместе с валом 106 неподвижного диска.
[0076] Как может быть видно на фиг. 6, вал 126 подвижного диска расположен вокруг вала 106 неподвижного диска. Подвижный диск 104 запрессован на вал 126 подвижного диска, так что подвижный диск 104 вращается и перемещается в осевом направлении вместе с валом 126 подвижного диска. Предполагается, что подвижный диск 104 может быть соединен с валом 126 подвижного диска другими известными способами, позволяющими сделать подвижный диск 104 фиксированным без возможности вращения и неподвижным в осевом направлении относительно вала 126. Также предполагается, что подвижный диск 104 и вал 126 подвижного диска могут быть выполнены как единое целое. В радиальном направлении между валом 126 подвижного диска и валом 106 неподвижного диска и впритык к ним расположены два вкладыша 128, 130. Вкладыши 128, 130 расположены в примыкании к противостоящим концам подвижного диска 126. Зажимы 132 препятствуют перемещению вкладышей 128, 130 в осевом направлении относительно вала 126 подвижного диска. Таким образом, поскольку подвижный диск 104 и, следовательно, вал 126 подвижного диска перемещаются в осевом направлении относительно вала 106 неподвижного диска, вкладыши 128, 130 перемещаются в осевом направлении вместе с валом 126 подвижного диска и, следовательно, перемещаются в осевом направлении относительно вала 106 неподвижного диска. Вкладыши 128, 130 изготовлены из относительно низкофрикционного материала, что, таким образом, делает возможным легкое перемещение вала 126 подвижного диска в осевом направлении относительно вала 106 неподвижного диска. Примеры низкофрикционного материала включают, но без ограничения, латунь и полиоксиметилен.
[0077] Как также может быть видно на фиг. 6, между вкладышами 128, 130, валом 126 подвижного диска и валом 106 неподвижного диска определен кольцевой зазор 134. Как может быть видно, внутри этого зазора 134 не расположен ни один из компонентов ведущего шкива 100. Таким образом, кольцевой зазор 134 непрерывно проходит между вкладышами 128, 130. Поэтому конструкция показанной реализации обеспечивает возможность выбора длины вкладышей 128, 130 в осевом направлении с целью достижения необходимого баланса между величиной трения, порождаемого вкладышами 128, 130 в осевом направлении, и их сопротивлением износу. Например, вкладыши 128, 130 могут быть длиннее, чем показано. Также предполагается, что в радиальном направлении между валами 106, 126 может быть предусмотрен один вкладыш или более двух вкладышей.
[0078] Для передачи крутящего момента от крестовины 118 на подвижный диск 104 предусматривается узел передачи крутящего момента, состоящий из трех подшипников 200 с роликами без колец, соединенных с подвижным диском 104. Подшипники 200 с роликами без колец расположены снаружи в радиальном направлении относительно валов 106, 126 неподвижного и подвижного дисков. Подшипники 200 с роликами без колец входят в зацепление с крестовиной 118, чтобы обеспечить низкофрикционное смещение в осевом направлении подвижного диска 104 относительно крестовины 118 и исключить или по меньшей мере свести к минимуму вращение подвижного диска 104 относительно крестовины 118. Как описано выше, крутящий момент передается от неподвижного диска 106 на крестовину 118 посредством демпфера 114. Крестовина 118 входит в зацепление с подшипниками 200 с роликами без колец, которые передают крутящий момент на подвижный диск 104 с чрезвычайно небольшой потерей хода или при полном ее отсутствии. Таким образом, крестовина 118 считается фиксированной без возможности вращения относительно подвижного диска 104. Три подшипника 200 с роликами без колец расположены под углом 120 градусов друг относительно друга. Предполагается, что подшипники 200 с роликами без колец могут быть соединены с крестовиной 118 для вхождения в зацепление с подвижным диском 104. Предполагается, что в некоторых реализациях узел передачи крутящего момента может содержать более или менее трех подшипников 200 с роликами без колец. Предполагается, что подшипники 200 с роликами без колец могут быть опущены, и крутящий момент может передаваться на подвижный диск 104 и вал 126 подвижного диска посредством другого механизма.
[0079] Как может быть видно на фиг. 6, внутри полости 138, определенной в радиальном направлении между валом 126 подвижного диска и крестовиной 118, расположен поджимающий элемент в форме винтовой пружины 136. На одном конце пружина 136 упирается в неподвижное гнездо 140 пружины. Пружина 136 поджимает неподвижное гнездо 140 пружины к кромке 142 крестовины 118, и, таким образом, неподвижное гнездо 140 пружины является неподвижным в осевом направлении относительно крестовины 118. На противоположном конце пружина 136 упирается в подвижное гнездо 144 пружины. Подвижное гнездо 144 пружины удерживается на месте вблизи конца вала 126 подвижного диска посредством пружины 136 и стопорного кольца 146, входя в зацепление с валом 126 подвижного диска, посредством чего подвижное гнездо 144 пружины делается неподвижным в осевом направлении относительно вала 126 подвижного диска. Как результат, этот конец пружины 136 (т. е. правый конец в отношении фиг. 6) и подвижное гнездо 144 пружины перемещаются в осевом направлении относительно вала 106 неподвижного диска, когда в осевом направлении перемещаются подвижный диск 104 и вал 126 подвижного диска. Когда подвижный диск 104 и вал 126 подвижного диска перемещаются в осевом направлении к неподвижному диску 102, пружина 136 сжимается. Пружина 136 поджимает подвижный диск 104 и вал 126 подвижного диска в сторону от неподвижного диска 102 к их положению, показанному на фиг. 6. Предполагается, что в некоторых реализациях подвижный диск 104 может поджиматься в сторону от неподвижного диска 102 посредством механизмов, отличающихся от пружины 136. Как может быть видно на фиг. 6, вкладыш 128 расположен в осевом направлении между пружиной 136 и неподвижным диском 102, а вкладыш 130 расположен частично в осевом направлении между концами пружины 136.
[0080] Дополнительные подробности в отношении общего принципа работы ведущего шкива 100, в котором используются центробежные исполнительные механизмы, можно найти в международной патентной заявке № WO2013/032463 A2, опубликованной 7 марта 2013 г., содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки. Предполагается, что, в зависимости от конкретного применения, ведущий шкив 100 также может приводиться в действие с использованием пневматических или гидравлических исполнительных механизмов.
[0081] Подвижный диск 104 и неподвижный диск 102 ведущего шкива 100 в соответствии с настоящим изобретением будут более подробно описаны далее в отношении фиг. 5 и фиг. 6.
[0082] Ведущий шкив 100 содержит две поверхности дисков, с которыми приводной ремень 76 вступает в контакт в ходе стандартной работы: поверхность 103 неподвижного диска 102 и поверхность 105 подвижного диска 104. Вследствие их общей формы усеченного конуса, расстояние в осевом направлении между поверхностями 103, 105 дисков изменяется на разных расстояниях в радиальном направлении от оси 190 вращения. Относительное расстояние в осевом направлении между поверхностями 103, 105 дисков также изменяется при разных скоростях вращения по причине перемещения подвижного диска 104 в осевом направлении. В настоящей реализации при заданном радиусе и заданном положении подвижного диска 104 на оси 190 расстояние в осевом направлении, разделяющее две поверхности 103, 105 дисков, также изменяется вокруг оси 190 вращения. Это будет проиллюстрировано путем рассмотрения интервала между двумя поверхностями 103, 105 при заданном радиусе в двух местоположениях вокруг оси 190 вращения для заданного положения диска 104 на оси 190, как видно на фиг. 5.
[0083] Первый интервал 185, например, измерен между двумя поверхностями 103, 105 дисков при радиусе 179. Второй интервал 186 измерен напротив интервала 185 при том же радиусе 179. Как может быть видно, второй интервал 186, показанный в нижней части фиг. 5, больше первого интервала 185. Интервал 185, представляющий собой меньший интервал, называется в настоящем документе минимальным интервалом 185. Подобным образом, интервал 186 представляет собой больший интервал между поверхностями 103, 105 дисков и называется в настоящем документе максимальным интервалом 186. Следует отметить, что выбор радиуса 179 и относительного положения дисков 102, 104 является иллюстративным примером. Асимметричный интервал в осевом направлении между поверхностями 103, 105 дисков не зависит от радиуса 179 или относительного положения дисков 102, 104.
[0084] Для лучшего понимания разных интервалов 185, 186 интервалы 185, 186 можно разделить на отрезки, измеренные от линии 181, перпендикулярной оси 190 вращения, до каждой из поверхностей 103, 105 дисков. Интервал 185 представляет собой комбинацию отрезка 180 от поверхности 105 диска до перпендикулярной линии 181 и отрезка 182 от перпендикулярной линии 181 до поверхности 103 неподвижного диска 102. Аналогично интервал 186 представляет собой комбинацию отрезка 180 от поверхности 105 диска до перпендикулярной линии 181 и отрезка 184 от перпендикулярной линии 181 до поверхности 103 неподвижного диска 102. Отрезок 180, измеренный от линии 181 до поверхности 105 подвижного диска 104 является таким же, как интервалы 185 и 186, и постоянным вокруг оси 190 вращения при заданном радиусе 179 относительно оси 190. Иными словами, поверхность 105 подвижного диска 104 является симметричной вокруг оси 190 вращения.
[0085] При рассмотрении отрезков 182, 184 интервалов 185, 186, измеренных от линии 181 до поверхности 103 неподвижного диска 102, видно, что отрезок 184 больше отрезка 182. Таким образом, изменение интервала между поверхностями 103, 105 дисков связано с неподвижным диском 102, при этом поверхность 103 диска является асимметрично удаленной от поверхности 105 подвижного диска 104 вокруг оси 190 вращения.
[0086] Изменяющийся интервал между поверхностями 103, 105 дисков можно альтернативно описать путем сравнения угла 188 между осью 190 вращения и поверхностью 103 диска с аналогично измеренным углом 189 в местоположении, противоположном углу 188. Может быть видно, что угол 188 больше угла 189, и, таким образом, поверхность 103 диска дальше наклонена в сторону от поверхности 105 подвижного диска 104 в этом местоположении, чем в том местоположении, где измерен угол 189. Таким образом, разницу между интервалами 185, 186 между двумя поверхностями 103, 105 дисков можно описать в выражении угла, измеренного между поверхностью 103 диска и осью 190 вращения, изменяющегося вокруг оси 190 вращения.
[0087] И хотя расстояние между поверхностями 103, 105 дисков является асимметричным вокруг оси 190 вращения, сама по себе поверхность 103 диска не является асимметричной. Поверхность 103 диска является симметричной вокруг оси 191 симметрии, однако ось 191 симметрии отклонена под углом 192 от оси 190 вращения. Таким образом, поверхность 103 диска проходит под углом, так что расстояние, измеренное при радиусе 179, будет изменяться в зависимости от того, где вокруг оси 190 вращения измерено это расстояние. Предполагается, что в некоторых реализациях, вместо того, чтобы являться симметричным вокруг оси 190 вращения, но отклоненным от нее, неподвижный диск 102 может являться выровненным по оси 190 вращения, но асимметричным вокруг нее.
[0088] Как описано выше в отношении фиг. 2, в ходе работы приводной ремень 76 проходит петлей вокруг ведущего шкива 100. При заданной скорости вращения ведущего шкива 100 приводной ремень 76 вступает в контакт с поверхностями 103, 105 дисков на некотором расстоянии относительно оси 190 вращения, которое зависит от интервала между поверхностями 103, 105 дисков. Приводной ремень 76, имеющий постоянную ширину, вступает в контакт с поверхностями 103, 105 дисков на том расстоянии в радиальном направлении от оси 190 вращения, где две кромки приводного ремня 76 вступают в контакт с поверхностями 103, 105 дисков. Таким образом, приводной ремень 76 вступает в контакт с поверхностями 103, 105 дисков там, где интервал между ними в осевом направлении совпадает с шириной приводного ремня. Например, когда ведущий шкив 100 находится в разомкнутом положении и подвижный диск 104 находится на удалении от неподвижного диска 102, приводной ремень 76 будет вступать в контакт с поверхностями 103, 105 дисков вблизи оси 190 вращения, так как вблизи оси 190 вращения находится интервал между поверхностями 103, 105 дисков, совпадающий с шириной приводного ремня. Когда ведущий шкив 100 находится в более сомкнутом положении и подвижный диск 104 находится вблизи неподвижного диска 102, приводной ремень 76 будет вступать в контакт с поверхностями 103, 105 дисков на большем удалении от оси 190 вращения, так как на большем удалении от оси 190 вращения находится интервал между поверхностями 103, 105 дисков, совпадающий с шириной приводного ремня.
[0089] По причине асимметричной сущности расстояния в осевом направлении между поверхностями 103, 105 дисков при заданном положении подвижного диска 104 на оси относительно неподвижного диска 102, расстояние в радиальном направлении от оси 190 вращения, на котором приводной ремень 76 вступает в контакт с поверхностями 103, 105 дисков, изменяется по мере того, как ведущий шкив 100 вращается с постоянной скоростью вращения. Когда ведущий шкив 100 ориентирован так, что отрезок приводного ремня 76, находящийся в контакте с поверхностями 103, 105 дисков, находится вблизи положения максимального интервала 186, приводной ремень 76 находится ближе к оси 190 вращения. Когда ведущий шкив 100 поворачивается, приводной ремень 76 будет становиться дальше в радиальном направлении от оси 190 вращения до тех пор, пока ведущий шкив 100 не повернется на 180 градусов и приводной ремень 76 не окажется в контакте с поверхностями 103, 105 дисков вблизи минимального интервала 185. По мере того, как ведущий шкив 100 продолжает поворачиваться, приводной ремень 76 будет снова становиться ближе к оси 190 вращения до тех пор, пока он не вернется обратно в свою ближайшую точку, где отрезок приводного ремня 76, находящийся в контакте с поверхностями 103, 105 дисков, находится в угловом положении максимального интервала 186. В ходе работы это циклическое смещение приводного ремня 76 относительно оси 190 вращения продолжается до тех пор, пока вращается ведущий шкив 100.
[0090] На фиг. 7 показана другая реализация ведущего шкива 300 в соответствии с настоящим изобретением. Элементы ведущего шкива 300, аналогичные элементам ведущего шкива 100, сохраняют подобные ссылочные позиции.
[0091] Ведущий шкив 300 содержит неподвижный диск 302, имеющий поверхность 303 диска. Ведущий шкив 300 также содержит подвижный диск 304, имеющий поверхность 305 диска. Аналогично вышеописанному ведущему шкиву 100, при заданном радиусе 379 расстояние, измеренное между двумя поверхностями 303, 305 дисков, изменяется вокруг оси 190 вращения. Как видно на фиг. 7, два репрезентативных интервала 385 и 386 в иллюстративных целях измерены в двух точках, противоположных одна другой, при одном заданном радиусе 379. Первый интервал 385 при заданном радиусе 379 больше второго интервала 386 при том же радиусе 379.
[0092] Аналогично приведенному выше обсуждению в отношении фиг. 5 и фиг. 6, интервалы 385 и 386 можно разделить на отрезки, измеренные от линии 381, перпендикулярной оси 190 вращения, до каждой из поверхностей 303, 305 дисков. В этой реализации отрезок 380, измеренный от линии 381 до поверхности 303 неподвижного диска 302, является общим для интервалов 385, 386. Иными словами, поверхность 303 неподвижного диска 302 является симметричной вокруг оси 190 вращения. И наоборот, отрезок 382, измеренный от перпендикулярной линии 381 до поверхности 305 подвижного диска 304, больше отрезка 384. Таким образом, в этой реализации изменяющееся расстояние между поверхностями 303, 305 дисков при заданном радиусе, таком как радиус 379, вызвано тем, что поверхность 305 подвижного диска 304 является асимметричной вокруг оси 190 вращения.
[0093] Изменяющийся интервал между поверхностями 303, 305 дисков можно снова альтернативно описать путем сравнения угла 388 между осью 190 вращения и поверхностью 303 диска с аналогично измеренным углом 389 в местоположении, противоположном углу 388. Может быть видно, что угол 389 больше угла 388, и, таким образом, поверхность 305 диска дальше наклонена в сторону от поверхности 303 диска в этом местоположении, чем в том местоположении, где измерен угол 388. Таким образом, разницу между интервалами 385, 386 между двумя поверхностями 303, 305 дисков можно описать в выражении угла, измеренного между поверхностью 303 диска и осью 190 вращения, изменяющегося вокруг оси 190 вращения. Аналогично вышеописанной поверхности 103 неподвижного диска, поверхность 305 подвижного диска является симметричной вокруг оси 391 симметрии, однако ось 391 симметрии отклонена под углом 392 от оси 190 вращения. Таким образом, поверхность 305 диска проходит под углом, так что расстояние, измеренное при радиусе 379, будет изменяться в зависимости от того, где вокруг оси 190 вращения измерено это расстояние.
[0094] Дополнительно предполагается, что может использоваться комбинация ведущих шкивов 100 и 300. Например, в соответствии с настоящим изобретением может быть реализован ведущий шкив, состоящий как из поверхности 103 неподвижного диска 102 ведущего шкива 100, так и из поверхности 305 подвижного диска 304 ведущего шкива 300.
[0095] Далее в отношении фиг. 8 и фиг. 9 будут обсуждены дополнительные подробности, касающиеся реализации изменяющегося интервала между поверхностями 103, 105 дисков. Для простоты будет обсужден только ведущий шкив 100, однако это обсуждение также применимо и к ведущему шкиву 300. На фиг. 8 и фиг. 9 показаны упрощенные схематические представления двигателя 24 и CVT 40 в двух разных точках цикла двигателя.
[0096] Двигатель 24 по меньшей мере частично является виброизолированным от рамы 16 при помощи виброизоляторов (не показаны), которые символически представлены на фиг. 8 и фиг. 9 в виде пружин 224. Как результат, соединенные ведущий вал 90 и ведущий шкив 100 подобным образом по меньшей мере частично виброизолированы от рамы 16. В ходе работы двигатель 24, ведущий вал 90 и ведущий шкив 100 испытывают циклическое смещение относительно рамы 16, при этом цикл смещения соответствует одному рабочему циклу двигателя 24. Предполагается, что циклическое смещение может относиться к любому количеству несбалансированных моментов и усилий вращающихся компонентов двигателя 24. По меньшей мере часть этого циклического смещения происходит по линии 71, проходящей через центр 77 ведомого шкива 70 и центр 79 ведомого вала 72, вдоль оси приводного ремня 76 (см. фиг. 11). Ведомый шкив 70 и ведомый вал 72, однако, не соединены с той же виброизоляцией и не будут претерпевать такое же циклическое смещение.
[0097] В одной иллюстративной точке цикла двигателя, показанной на фиг. 8, первый поршень 25 находится в положении нижней мертвой точки, а второй поршень 27 находится в положении верхней мертвой точки (фиг. 10). В этой второй точке цикла двигатель 24, ведущий вал 90 и ведущий шкив 100 смещаются в сторону от ведомого шкива 70 и ведомого вала 72. Ведущий вал 90 и ведомый вал 72 отделены наибольшим интервалом в циклическом смещении, являясь разделенными максимальным смещением 299.
[0098] В другой иллюстративной точке цикла двигателя, показанной на фиг. 9, первый поршень 25 находится в положении верхней мертвой точки, а второй поршень 27 находится в положении нижней мертвой точки (поршни 25, 27 показаны на фиг. 10). При такой ориентации ведущего вала 90, двигатель 24, ведущий вал 90 и ведущий шкив 100 смещаются в направлении ведомого шкива 70 и ведомого вала 72. В этой точке цикла ведущий вал 90 и ведомый вал 72 находятся в своем ближайшем положении в циклическом смещении, являясь разделенными минимальным смещением 298 (измеренным от центра 79 ведущего шкива 100 до центра 77 ведомого шкива 70).
[0099] За счет надлежащей ориентации ведущего шкива 100 относительно ведущего вала 90 можно скомпенсировать влияние циклического смещения ведущего шкива 100 относительно ведомого шкива 70 на приводном ремне 76. При заданной скорости вращения ведущего шкива 100 в точке цикла, где ведущий вал 90 находится ближе всего к ведомому валу 72, как схематически показано на фиг. 9, приводной ремень 76 должен находиться на своем наибольшем расстоянии от оси 190 вращения. В точке цикла, где ведущий шкив 100 находится на наибольшем удалении от ведомого шкива 70, как схематически показано на фиг. 8, приводной ремень 76 должен находиться в своем ближайшем положении к оси 190 вращения. Таким образом, воздействие на приводной ремень 76 перемещения ведущего шкива 100 в сторону от ведомого шкива 70 компенсируется, и приводной ремень 76 испытывает малое изменение натяжения, вызванного циклическим смещением ведущего шкива 100.
[00100] Таким образом, ведущий шкив 100 выровнен относительно ведущего вала 90, так что приводной ремень 76 находится в контакте с поверхностями 103, 105 дисков в положении, где минимальный интервал 185 измеряется тогда, когда ведущий шкив 100 находится ближе всего к ведомому шкиву 70. Как описано выше, это происходит тогда, когда поршень 27 находится в положении нижней мертвой точки. Когда поршень 27 находится в положении верхней мертвой точки, ведущий шкив 100 находится на наибольшем удалении от ведомого шкива 70. Максимальный интервал 186 был измерен в положении 180 градусов вокруг оси 190 вращения относительно интервала 185, поэтому наибольшее расстояние, которое приходится охватывать приводному ремню 76, при таком выравнивании компенсируется, так как приводной ремень 76 входит в контакт с поверхностями 103, 105 дисков в положении, где был измерен интервал 186. При надлежащем выравнивании приводной ремень 76 входит в контакт с поверхностями 103, 105 дисков ведущего шкива 100 в угловом положении максимального интервала 186, где двигатель 24 испытывает максимальное смещение 299 циклического смещения.
[00101] Максимальный интервал 186 является большим, чем минимальный интервал 185, поэтому приводной ремень 76 входит в контакт с поверхностями 103, 105 дисков на меньшем расстоянии в радиальном направлении от оси 190 вращения в положении, где, как описано выше, измерен максимальный интервал 186. Конец приводного ремня 76, проходящего петлей вокруг ведущего шкива 100, таким образом, смещается в направлении оси 190 вращения, в то время как ведущий шкив 100 смещается в противоположном направлении. Предполагается, что поверхности 103, 105 дисков могут быть рассчитаны на точную компенсацию циклического смещения ведущего шкива 100, поэтому отрезок приводного ремня 76, находящийся в контакте с поверхностями 103, 105 дисков, не испытывает смещения относительно ведомого шкива 70. Таким образом, приводной ремень 76 в целом остается в постоянном натяжении и не прикладывает циклического усилия к ведомому шкиву 70. Таким образом, максимальный интервал 186 ориентирован так, чтобы он сводил к минимуму тяговые усилия на приводном ремне 76, обусловленные несбалансированными моментами и усилиями вращения компонентов двигателя 24. Также предполагается, что угловая ориентация ведущего шкива 100 в пределах 30 градусов относительно максимального интервала 186, совпадающего с максимальным смещением 299, может обеспечивать некоторую компенсацию циклического смещения.
[00102] Как описано выше, шпонка 175, расположенная в шпоночном пазу 176, способствует выравниванию ведущего шкива 100 с ведущим валом 90. Таким образом, ведущий шкив 100 можно в ходе установки надлежащим образом ориентировать относительно циклического смещения двигателя 24, ведущего вала 90 и ведущего шкива 100.
[00103] Несмотря на то, что ведомый шкив 70 и циклическое смещение ведущего шкива 100, ведущего вала 90 и двигателя 24 схематически изображены на фиг. 8 и фиг. 9 в одной плоскости, физическое расположение, как видно на фиг. 10 и фиг. 11, является более сложным. Двигатель 24 более подробно показан на фиг. 10, где поршень 27 находится в положении верхней мертвой точки, и, таким образом, ведущий шкив 100 расположен при максимальном интервале 299 относительно ведомого шкива 70. Линия 71, проходящая через центры 77, 79 шкивов 70, 100, как видно на фиг. 11, не находится в одной плоскости с поршнями 25, 27, но на самом деле проходит под углом к поршням 25, 27.
[00104] В настоящей реализации максимальное смещение 299 происходит тогда, когда поршень 27 находится в положении верхней мертвой точки. Предполагается, что в других реализациях это может отличаться в зависимости от различных факторов, в том числе, лишь в качестве примера, из-за различных несбалансированных моментов или усилий в различных реализациях двигателя. Предполагается, например, что максимальное смещение 299 может происходить при других положениях поршня 27. Также предполагается, что двигатель 24 может содержать три или более поршней, которые могут иметь разные положения при максимальном смещении 299. Также предполагается, что двигатель 24 может содержать один поршень 27, который может иметь другое положение при максимальном смещении 299.
[00105] Также предполагается, что двигатель 24, ведущий вал 90 и ведущий шкив 100 могут циклически смещаться с более высокой частотой, чем частота вращения ведущего шкива 100. Например, двигатель 24, ведущий вал 90 и ведущий шкив 100 могут испытывать два цикла смещения на каждый оборот ведущего шкива 100. В таком случае между двумя дисками 103, 105 может иметься, например, два максимальных интервала и два минимальных интервала.
[00106] На фиг. 12 и фиг. 13 показана другая реализация ведущего шкива 400 в соответствии с настоящим изобретением. Элементы ведущего шкива 400, аналогичные элементам ведущего шкива 100, сохраняют подобные ссылочные позиции.
[00107] Ведущий шкив 400 содержит неподвижный диск 402, имеющий поверхность 403 диска, при этом неподвижный диск 402 установлен на вале 410 неподвижного диска. Ведущий шкив 400 также содержит подвижный диск 404, имеющий поверхность 405 диска. Оба диска 402 и 404 вращаются вместе с ведущим валом 490. Как может быть видно на фиг. 12 и фиг. 13, вал 410 неподвижного диска является полым и содержит клиновидную полую часть 412. Клиновидная полая часть 412 вмещает в себя конец ведущего вала 490 для передачи крутящего момента от двигателя 24 на ведущий шкив 400.
[00108] Аналогично вышеописанному ведущему шкиву 100, при заданном радиусе 479 расстояние, измеренное между двумя поверхностями 403, 405 дисков, изменяется вокруг оси 190 вращения. Как видно на фиг. 12, два репрезентативных интервала 485 и 486 в иллюстративных целях измерены в двух точках, противоположных одна другой, при одном заданном радиусе 479. Как может быть видно на фиг. 12, первый интервал 485 при заданном радиусе 479 больше второго интервала 486 при том же радиусе 479.
[00109] В ведущем шкиве 400 как поверхность 403 неподвижного диска 402, так и поверхность 405 подвижного диска 404 имеют формы поверхностей, которые изменяются под разными углами вокруг оси 190 вращения, а также при разных радиусах относительно оси 190 вращения. Как показано на фиг. 12, поперечное сечение поверхности 403 диска является в целом прямолинейным под углом в радиальном направлении, при котором измеряется интервал 486, тогда как поперечное сечение поверхности 403 диска является криволинейным под углом в радиальном направлении, при котором измеряется интервал 485. Следует отметить, что поверхность 403 диска плавно изменяется между положениями в радиальном направлении, в которых измеряются интервалы 485, 486. Поверхность 405 диска представляет собой зеркальное отражение поверхности 403 диска, хотя предполагается, что в некоторых реализациях поверхности 403, 405 дисков могут не являться зеркальными отражениями.
[00110] Как описано выше в отношении фиг. 2 и ведущего шкива 100, в ходе работы приводной ремень 76 проходит петлей вокруг ведущего шкива 400. При заданной скорости вращения ведущего шкива 400 приводной ремень 76 вступает в контакт с поверхностями 403, 405 дисков на некотором расстоянии относительно оси 190 вращения, которое зависит от интервала между поверхностями 403, 405 дисков. Приводной ремень 76, имеющий постоянную ширину, вступает в контакт с поверхностями 403, 405 дисков на том расстоянии в радиальном направлении от оси 190 вращения, где две кромки приводного ремня 76 вступают в контакт с поверхностями 403, 405 дисков. Таким образом, приводной ремень 76 вступает в контакт с поверхностями 403, 405 дисков там, где интервал между ними в осевом направлении совпадает с шириной приводного ремня. Как и ранее, когда ведущий шкив 400 находится в разомкнутом положении и подвижный диск 404 находится на удалении от неподвижного диска 402, приводной ремень 76 будет вступать в контакт с поверхностями 403, 405 дисков вблизи оси 190 вращения, а когда ведущий шкив 400 находится в более сомкнутом положении и подвижный диск 404 находится вблизи неподвижного диска 402, приводной ремень 76 будет вступать в контакт с поверхностями 403, 405 дисков на большем удалении от оси 190 вращения.
[00111] По причине изменения расстояния в осевом направлении между поверхностями 403, 405 дисков при заданном положении подвижного диска 404 на оси относительно неподвижного диска 402, расстояние в радиальном направлении от оси 190 вращения, на котором приводной ремень 76 вступает в контакт с поверхностями 403, 405 дисков, изменяется по мере того, как ведущий шкив 400 вращается с постоянной скоростью вращения. Когда ведущий шкив 400 ориентирован так, что отрезок приводного ремня 76, находящийся в контакте с поверхностями 403, 405 дисков, находится вблизи положения большего интервала 485, приводной ремень 76 находится ближе к оси 190 вращения. Когда ведущий шкив 400 поворачивается, приводной ремень 76 будет становиться дальше в радиальном направлении от оси 190 вращения до тех пор, пока ведущий шкив 100 не повернется на 180 градусов и приводной ремень 76 не окажется в контакте с поверхностями 403, 405 дисков вблизи меньшего интервала 486. В ходе работы это циклическое смещение приводного ремня 76 относительно оси 190 вращения продолжается до тех пор, пока вращается ведущий шкив 400, как описано выше в отношении ведущего шкива 100.
[00112] Для ведущего шкива 400 амплитуда перемещения приводного ремня 76 к оси 190 вращения и в сторону от нее по мере поворота ведущего шкива 400 будет зависеть от положения ведущего шкива 400. Например, когда ведущий шкив 400 находится в разомкнутом положении и приводной ремень 76 находится в контакте с поверхностями 403, 405 дисков вблизи оси 190 вращения, где поверхности 403, 405 дисков являются более криволинейными, за один оборот ведущего шкива 400 приводной ремень 76 будет перемещаться на относительно большое расстояние в радиальном направлении. Однако когда ведущий шкив 400 находится в сомкнутом положении и приводной ремень 76 находится в контакте с поверхностями 403, 405 дисков на большем удалении от оси 190 вращения, поверхности 403, 405 дисков являются более прямолинейными, и за один оборот ведущего шкива 400 ремень 76 будет перемещаться на меньшее расстояние в радиальном направлении. Таким образом, в разомкнутом положении ведущий шкив 400 компенсирует большее циклическое смещение двигателя 24, чем когда он находится в сомкнутом положении.
[00113] По причине вращательно асимметричной формы ведущего шкива 400, угловая ориентация ведущего шкива 400 относительно углового положения ведущего вала 490 обеспечивается в ходе установки или замены ведущего шкива 400 при помощи выравнивающего элемента.
[00114] В ведущем шкиве 400 выравнивающим элементом является асимметричная концевая часть 470 ведущего вала 490. Как может быть видно на фиг. 13, концевая часть 470 является в целом круглой с одной плоской поверхностью 475, выполненной в концевой части 470 при помощи механической обработки. Полая часть 412 вала 410 неподвижного диска выполнена с формой для вмещения концевой части 470, являющейся в целом круглой с уплощенной частью, как также может быть видно на фиг. 13. Для сборки ведущего шкива 400 с ведущим валом 490 ведущий шкив 400 должен быть установлен на ведущем вале 490 в предварительно определенной угловой ориентации. Предполагается, что ведущий шкив 400 может быть снабжен выравнивающим элементом, в том числе вышеописанной шпонкой 175. Аналогично предполагается, что в некоторых реализациях уплощенной концевой частью 470 может быть снабжен ведущий шкив 100. Также предполагается, что любой из ведущих шкивов, описанных в настоящем документе, может быть снабжен различными выравнивающими элементами или может не содержать выравнивающего элемента.
[00115] На фиг. 14 показана другая реализация ведущего шкива 500 в соответствии с настоящим изобретением. Элементы ведущего шкива 500, аналогичные элементам ведущего шкива 400, сохраняют подобные ссылочные позиции.
[00116] Ведущий шкив 500 содержит неподвижный диск 502, имеющий поверхность 503 диска, и подвижный диск 504, имеющий поверхность 505 диска. Как видно на фиг. 14, два репрезентативных интервала 585 и 586 в иллюстративных целях измерены в двух точках, противоположных одна другой, при одном заданном радиусе 579. Первый интервал 585 при заданном радиусе 579 больше второго интервала 586 при том же радиусе 579.
[00117] Аналогично вышеописанному ведущему шкиву 400, как поверхность 503 неподвижного диска 502, так и поверхность 505 подвижного диска 504 имеют формы поверхностей, которые изменяются в разных точках вокруг оси 190 вращения и на разных расстояниях в радиальном направлении от оси 190 вращения. Как показано на фиг. 14, поперечные сечения поверхностей 503, 505 дисков являются в целом прямолинейными под углом в радиальном направлении, при котором измеряется интервал 586, и содержат в целом три разные прямолинейные зоны под углом, при котором измеряется интервал 585. Следует отметить, что поверхности 503, 505 дисков плавно изменяются между положениями в радиальном направлении, в которых измерены интервалы 585, 586. Поверхность 505 диска представляет собой зеркальное отражение поверхности 503 диска, хотя предполагается, что в некоторых реализациях поверхности 503, 505 дисков могут не являться зеркальными отражениями.
[00118] Аналогично ведущему шкиву 400, амплитуда перемещения приводного ремня 76 к оси 190 вращения и в сторону от нее по мере поворота ведущего шкива 500 будет зависеть от положения ведущего шкива 500. Например, когда ведущий шкив 500 находится в полностью разомкнутом положении и приводной ремень 76 находится в контакте с поверхностями 503, 505 дисков вблизи оси 190 вращения, за один оборот ведущего шкива 500 приводной ремень 76 будет перемещаться на первое расстояние в радиальном направлении. Когда ведущий шкив 500 находится в полностью сомкнутом положении и приводной ремень 76 находится в контакте с поверхностями 503, 505 дисков на удалении от оси 190 вращения, приводной ремень 76 будет перемещаться в радиальном направлении на второе расстояние, отличающееся от первого расстояния. Когда ведущий шкив 500 находится в частично сомкнутом положении и приводной ремень 76 находится в контакте с поверхностями 503, 505 дисков при радиусе, промежуточном по сравнению с разомкнутым и сомкнутым положениями, приводной ремень 76 будет перемещаться в радиальном направлении на третье отличающееся расстояние. Таким образом, поверхности 503, 505 дисков ведущего шкива 500 обеспечивают компенсацию для по меньшей мере трех различных амплитуд циклического смещения двигателя 24. Предполагается, что поверхности 503, 505 дисков могут иметь формы поверхностей с большим или меньшим количеством различных зон с различным изменением интервала. Различные зоны поверхностей 503, 505 дисков также необязательно должны являться прямолинейными, как будет описано ниже.
[00119] На фиг. 15 показана другая реализация ведущего шкива 600 в соответствии с настоящим изобретением. Элементы ведущего шкива 600, аналогичные элементам ведущего шкива 400, сохраняют подобные ссылочные позиции.
[00120] Ведущий шкив 600 содержит неподвижный диск 602, имеющий поверхность 603 диска, и подвижный диск 604, имеющий поверхность 605 диска. Аналогично вышеописанному ведущему шкиву 400, при заданном радиусе 677 расстояние, измеренное между двумя поверхностями 603, 605 дисков, обычно изменяется вокруг оси 190 вращения. Как видно на фиг. 15, два репрезентативных интервала 683 и 684 в иллюстративных целях измерены в двух точках, противоположных одна другой, при заданном радиусе 677. Второй интервал 684 при заданном радиусе 677 больше первого интервала 683 при том же радиусе 677.
[00121] Аналогично вышеописанному ведущему шкиву 400, как поверхность 603 неподвижного диска 602, так и поверхность 605 подвижного диска 604 имеют формы поверхностей, которые изменяются в разных точках вокруг оси 190 вращения. Как показано на фиг. 15, поперечные сечения поверхностей 603, 605 дисков являются в целом прямолинейными под углом в радиальном направлении, при котором измеряется интервал 684, в то время как поверхности 603, 605 дисков содержат несколько разных зон под углом в радиальном направлении, при котором измеряется интервал 683. Следует отметить, что поверхности 603, 605 дисков плавно изменяются между положениями в радиальном направлении, в которых измерены интервалы 683, 684. Поверхность 605 диска представляет собой зеркальное отражение поверхности 603 диска, хотя предполагается, что в некоторых реализациях поверхности 603, 605 дисков могут не являться зеркальными отражениями.
[00122] Аналогично ведущему шкиву 400, амплитуда перемещения приводного ремня 67 к оси 190 вращения и в сторону от нее по мере поворота ведущего шкива 600 будет зависеть от положения ведущего шкива 600. В этой реализации ведущий шкив 600 компенсирует множество различных амплитуд циклического смещения двигателя 24, как описано выше. Дополнительно, когда ведущий шкив 600 находится в сомкнутом положении и приводной ремень 76 находится в контакте с поверхностями 603, 605 дисков на расстоянии 679 в радиальном направлении, где измерен интервал 685, ведущий шкив 600 не обеспечивает компенсацию циклического смещения, так как интервалы 685 и 686, измеренные под углом, противоположным 685, равны. Кроме того, в реализации ведущего шкива 600 ориентация максимального интервала между поверхностями 603, 605 дисков также зависит от положения ведущего шкива 600. Например, на расстоянии 677 в радиальном направлении поверхности 603, 605 дисков имеют минимальный интервал под углом, при котором измерен интервал 683, в то время как на расстоянии 675 в радиальном направлении поверхности 603, 605 дисков имеют под тем же углом максимальный интервал 681. Таким образом, ведущий шкив 600 компенсирует циклические смещения в разных направлениях при разных скоростях вращения ведущего шкива 600. Предполагается, что максимальный и минимальный интервалы могут быть найдены в различных угловых местоположениях в зависимости от несбалансированных моментов и усилий вращающихся компонентов, характерных для реализации двигателя 24, при этом максимальный интервал является ориентированным относительно выходного вала так, чтобы он сводил к минимуму тяговые усилия приводного ремня 76 в отношении ведомого шкива 70.
[00123] Специалистам в данной области могут быть очевидны модификации и усовершенствования вышеописанных реализаций настоящего изобретения. Вышеизложенное описание следует воспринимать как иллюстративное, а не ограничивающее. Следовательно, предполагается, что объем настоящего изобретения ограничен только объемом прилагаемой формулы изобретения.