АВТОМАТИЧЕСКИЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ВАРИАТОР

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в различных отраслях, в том числе при производстве колесных транспортных машин.
)
Известен импульсный вариатор, состоящий из механизма, преобразующего вращательное движение в импульсы, основным элементом которого является качающаяся шайба, механизма преобразования импульсов во вращательное движение, содержащего плунжеры с роликами, ротор с винтовыми пазами и обгонные муфты, и механизма регулирования частоты вращения выходного вала вариатора. (Мальцев В.Ф. Механические импульсные передачи. М., 1978, стр. 31, рис. 26.
Недостатком этого вариатора является отсутствие саморегулирования частоты вращения выходного вала вариатора в зависимости от момента сопротивления на ведомом валу. Существенным недостатком указанного вариатора является также высокая нагруженность обгонных муфт. Скорость плунжера при нажатии на него качающейся шайбы сначала увеличивается от нуля до максимальной величины, затем вновь снижается до нуля. Качающаяся шайба в каждый момент времени нажимает на два плунжера, однако усилие к ротору передается только от одного плунжера, скорость которого выше. Таким образом, часть рабочего хода плунжера не используется и передача крутящего момента через вариатор осуществляется в каждый момент времени через один плунжер и через одну обгонную муфту. Это обуславливает высокие напряжения в деталях обгонных муфт и быстрый выход их из строя.
Известен импульсный вариатор, содержащий зубчатые пары, ведущий и ведомый вал с механизмами свободного хода, механизмы преобразования вращательного движения в импульсы, снабженный двумя промежуточными валами, один из которых выполнен с многозаходной резьбой, на этом валу установлен двухсторонний эксцентрик, подпружиненный с двух сторон, на котором установлены эксцентриковые втулки, связанные посредством шатунов, тяг и коромысел с ведомым валом, причем выступ одной втулки расположен в радиальном пазу, выполненном в шестерне зубчатой пары механизм преобразования импульсов во вращательное движение и механизм (Патент RU №2177091, м. кл. F16H 29/22, опубл. 20.12.2001 - прототип).
Недостатком этого вариатора является высокая нагруженность обгонных муфт, поскольку крутящий момент на ведомый вал одновременно может передаваться только через одну из них. Механизм саморегулирования частоты вращения выходного вала рассматриваемого вариатора в зависимости от момента сопротивления состоит из большого количества пар трения скольжения: скольжение эксцентрика относительно вала по многозаходной резьбе, скольжение эксцентриковой втулки относительно эксцентрика, скольжение выступа эксцентриковой втулки относительно паза шестерни. Это предполагает быстрый износ деталей и нарушение работы механизма саморегулирования.
Задачей технического решения является повышение надежности автоматического импульсного вариатора.
Поставленная задача достигается тем, что в автоматическом импульсном вариаторе, содержащем механизм преобразования вращательного движения в импульсы, ведущий и ведомый валы, механизмы свободного хода, зубчатые пары, механизм преобразования, содержащий качающуюся шайбу, наклон которой регулируется упругим элементом, обгонные муфты расположены так, что направление колебаний шайбы тангенциально к их обоймам. В вариаторе имеется не менее двух ведомых валов, с каждым из которых кинематически связаны две обгонные муфты, а их рабочие ходы не совпадают по времени, на выходе из вариатора имеется механизм, суммирующий моменты ведомых валов.
Сущность предлагаемого вариатора поясняется чертежами, где на фиг. 1 дан общий вид механизма, на фиг. 2 - разрез A-A фиг. 1.
Вариатор содержит ведущий вал 1, вращающую наклонную шайбу 2, упругий элемент (пружина) 3, подшипники качения 4, качающую шайбу 5, штанги 6 и четыре обгонные муфты 7, закрепленные на валах 8 (передняя обгонная муфта вместе с валом и конической шестерней на фиг. 1 не показаны).
Валы 8 попарно при помощи конических шестерен 9 кинематически связаны с двумя соосными ведомыми валами - внутренним 10 и наружным 11.
Суммирующий механизм вариатора состоит из дисков 12, закрепленных на ведомых валах 10 и 11, дисков 13, закрепленных на барабане 14 и упругих элементов 15, расположенных в прорезях дисков 12 и 13.
Элементы вариатора могут конструктивно отличаться от приведенных на чертежах элементов. В частности, привод качающейся шайбы и суммирующий механизм могут быть выполнены по другим конструктивным схемам, известным из литературы.
Вариатор работает следующим образом.
При вращении вала 1 наклонная шайба 2 вращается и через подшипники 4 обеспечивает колебание шайбы 5, которое передается через штанги 6 к обоймам обгонных муфт. Благодаря этим колебаниям за один оборот ведущего вала 1 каждая обгонная муфта 7 совершает рабочий ход, при котором вращающий момент передается на вал 8, и свободный ход, при котором обойма муфты возвращается в исходное положение. Вращение от валов 8, расположенных на фиг. 1 вертикально, передается через конические шестерни на наружный соосный вал 11, а от валов 8, расположенных горизонтально, на внутренний соосный вал 10. При этом момент на каждый соосный вал передается сначала от одной обгонной муфты в течение всего ее рабочего хода, затем от другой, расположенной противоположно относительно первой обгонной муфты. У первой обгонной муфты в это время совершается свободный ход. Суммирующий механизм благодаря наличию в нем упругих элементов позволяет на выходном валу усреднить скорость вращения соосных валов и суммировать их моменты. В результате на выходной вал вариатора передается момент одновременно от двух обгонных муфт.
При увеличении момента сопротивления на выходном валу вариатора возрастает усилие на штангах вариатора. Под действием возрастающего усилия пружина 3 растягивается и наклон вращающейся шайбы уменьшается. Это приводит к уменьшению амплитуды колебаний качающейся шайбы и снижению частоты вращения выходного вала вариатора. При достижении предельной величины момента сопротивления на выходном валу подшипники 4 шайбы 3 начинают вращаться в плоскости, перпендикулярной оси ведущего вала, при этом качающаяся шайба становится неподвижной и вращение через вариатор не передается. При уменьшении момента сопротивления на выходном валу наклон вращающейся шайбы под действием пружины увеличивается и частота вращения выходного вала повышается.
Благодаря передаче крутящего момента на выходной вал одновременно через две обгонные муфты надежность работы вариатора существенно повышается. В предлагаемом импульсном вариаторе механизм саморегулирования частоты вращения выходного вала состоит из упругого элемента и одной пары трения: ось - вращающаяся шайба. Есть все основания предполагать, что надежность такого узла саморегулирования будет достаточно высокой. Выбранное расположение обгонных муфт относительно качающейся шайбы позволяет исключить из конструкции вариатора с качающейся шайбой такие детали как: плунжеры, ролики, ротор с винтовыми пазами, необходимые для преобразования импульсов во вращательное движение. Это также повышает надежность вариатора и увеличивает КПД механизма.