АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПЕРЕНАЛАЖИВАЕМЫЙ ФРИКЦИОННЫЙ КЛИНОРЕМЕННЫЙ ВАРИАТОР
AUTOMATIC READJUSTABLE FRICTION V-BELT VARIABLE-SPEED DEVICE

Изобретение относится к автомобилестроению и машиностроению, в частности к механизмам передач с бесступенчатым изменением передаточного числа, применяемым в транспортных средствах и технологическом оборудовании.
Известен автоматический клиноременный вариатор [1], который содержит ведущий и ведомый валы и установленные на них ведущий и ведомый шкивы, состоящие из неподвижных полушкивов и подвижных в осевом направлении полушкивов, выполненных в виде конических дисков со ступицами. Ведущий и ведомый шкивы охватывает клиновый ремень. На ведущем шкиве размещен центробежный регулятор с криволинейными направляющими центробежных грузов. На ведомом шкиве размещен регулятор по моменту, выполненный в виде закрепленных на ступице неподвижного полушкива штифтов и кулачкового паза, выполненного на ступице подвижного полушкива. При этом рабочие поверхности кулачкового паза представляют собой криволинейную поверхность с переменным углом наклона оси кулачкового паза относительно образующей ступицы подвижного полушкива.
Недостатком этого устройства является то, что данное устройство не позволяет применять обычные клиновые ремни, без повышенных требований к жесткости ремня в поперечном направлении. Так как изменение частоты вращения ведомого вала происходит за счет поперечного сжатия клинового ремня и тем самым его передвижения по конической поверхности вариатора. Такое устройство обусловливает повышенный износ ременной передачи и рабочих поверхностей шкивов. Автоматизация работы устройства определяется настройкой автономных механизмов перемещения конических дисков, что усложняет механизм управления вариатором, и особенно его ремонт.
Целью изобретения является повышение надежности эксплуатации клинового ремня (клиновых ремней), упрощение автоматического регулирования частоты вращения ведомого вала вариатора, повышение переналаживаемости вариатора от условий его эксплуатации.
Указанная цель достигается тем, автоматический переналаживаемый фрикционный клиноременный вариатор, содержащий ведущий и ведомый валы, установленные на них раздвижные шкивы, клиновой ремень, охватывающий шкивы отличается тем, что на фланцах ведущего и ведомого вала радиально установлены перемещающиеся по спиралям Архимеда на свободно вращающемся диске кулачки, на которых закреплены шкивы в виде круговых секторов, при этом на валах установлены перемещающиеся по шлицам валов конусы, при продольном перемещении которых совершаются радиальные перемещения коромысел по спиралям Архимеда в дисках, вследствие чего диски вращаются и перемещают в радиальном направлении кулачки, причем на диске со стороны кулачков выполнены спирали Архимеда с одинаковыми шагами и их количеству соответствует количество кулачков, а со стороны конуса на диске имеется одна спираль Архимеда по которой перемещается коромысло, синхронность взаимодействие между конусами достигается с помощью углового перемещения рычага, который вращается на опорной оси, равноудаленной от валов в поперечном направлении.
Количество шкивов в форме круговых секторов и их размеры, а также количество клиновых ремней зависит от условий эксплуатации вариатора, таких как передаточное отношение бесступенчатого регулирования, скорости движения и натяжения клинового ремня. Бесступенчатое регулирование частоты вращения ведомого вала осуществляется перемещением в радиальном направлении шкивов ведущего и ведомого валов. При этом клиновые ремни не воспринимают поперечные нагрузки, а значит, их надежность увеличивается. Автоматическое регулирование частоты вращения ведомого вала обусловливается синхронным разнонаправленным перемещением конусов, посредством углового перемещения рычага под воздействием толкателя, которому может быть передано поступательное перемещение от различных устройств, таких как электродвигатели, гидравлические и пневматические поршни и др. Переналаживаемость вариатора достигается заменой одних шкивов в форме круговых секторов на другие с различными размерами, под различное количество клиновых ремней с разными размерами в поперечном сечении.
Сущность вариатора поясняется чертежом: на фиг.1 дан общий вид устройства, на фиг.2 показан продольный разрез А-А одного из валов вариатора, на фиг.3 изображен вид Б вариатора, на фиг.4 показан вид Д, т.е. диск со стороны шкивов, цифрами I, II, III и IV показаны заходы спиралей Архимеда, расположенные относительно друг друга на 90°.
Предлагаемое изобретение содержит ведущий 1 и ведомый 2 валы (фиг.1), на которых имеются шлицы, клиновой ремень 3 (фиг.3). На ведущем 1 и ведомом 2 валах установлен шкивы 4 (фиг.1) в виде круговых секторов, которые крепятся на кулачки 5. Кулачки 5, имеющие спирали Архимеда со стороны дисков 6, входят в зацепление с дисками 6 по спиралям Архимеда. Спирали Архимеда на дисках 6 (фиг.4) и кулачках 5 имеют одинаковые размеры и геометрические параметры и их количеству на дисках 6 соответствует количеству кулачков 5 (В фиг.2). К фланцам 7 валов 1 и 2 прикреплены кожухи 8 (фиг.2), предотвращающие выпадение свободно вращающихся дисков 6. Диски 6 со стороны кожуха 8 имеют спираль Архимеда. Фланцы 7 ведущего и ведомого вала 1 и 2 имеют радиальные Т-образные пазы для перемещения кулачков 5 (фиг.1), пазы могут быть изготовлены различных форм в поперечнике, например Н-образные. Кожухи 8 имеют по одному радиальному Т-образному пазу (фиг.1). Вращение дискам 6 передается через радиальные перемещения коромысел 9 по спирали Архимеда. На дисках 6 со стороны конусов 11 имеется одна спираль Архимеда по которой перемещается коромысло 9 (Г фиг.2). Разнонаправленные радиальные перемещения коромысел 9 осуществляются, за счет рычажных опор 10, которые шарнирно закреплена на коромысле 9 и конусе 11 при помощи осей 22.
Конусы 11 перемещаются по шлицам валов 1 и 2. Коромысло 9 перемещается по конусу 11 посредством ролика 72, свободно вращающегося на оси 13. Ролик 12 перемещается по сферическому желобу в конусе 11. Для обеспечения синхронного разнонаправленного перемещения конусов 11 на равные расстояния по валам 1 и 2 используется рычаг 14 (фиг.2), установленный на подшипник 75, и при этом рычаг 14 не должен заходить в канавки на конусах 11. Подшипник 15 установлен на ступенчатой оси 16, которая со стороны рычага 14 закрывается крышкой 11 (фиг.2). Для кинематической связи рычага 14 с конусом 11 используется подшипник 18, установленный на ступенчатой оси 16. Подшипники 18 свободно вращаются по плоским боковым поверхностям канавок в конусах 11, высота канавок в конусах 11, по которым перемещаются подшипники 18, должна быть такой, чтобы при повороте рычага 14, подшипники 18 при перемещении по боковым поверхностям канавок конуса 11 не выходили из них. Рычаг 14 установлен на подшипник 20 (фиг.3), который установлен на опоре 19, и за счет этого рычаг 14 может совершать угловое перемещение вокруг опоры 19. Опора 19 равноудалена от продольных осей валов 1 и 2 на расстоянии L. Угловое разнонаправленное перемещение рычага 14 осуществляется толкателем 21.
Устройство работает следующим образом. Ведущий вал 1 вращает ведомый вал 2 посредством клиноременной передачи 3. При продольном перемещении толкателя 21, рычаг 14 совершает угловое перемещение вокруг опоры 19, заставляя подшипники 18 перемещаются по канавкам конусов 11. При этом вращательное перемещение рычага 14 приводит в поступательное движение по конус 11. Конусы 11 вращаются совместно с валами 1 и 2 и перемещаются по шлицевым поверхностям валов 1 и 2 синхронно, разнонаправлено и на одинаковое расстояние.
При перемещении конуса 11 в направлении к кулачкам 5, коромысло 9 посредством вращения ролика 12 по конической поверхности конуса 11 движется радиально по радиальному пазу в кожухе 8 к периферии фланца вала 1. Так как коромысло 9 кинематически связано со спиралью Архимеда на диске 6, то при перемещении коромысла 9 к периферии фланца 7 вала 1, диск 4 начинает вращаться относительно вала 1, на котором он установлен. Диск 6 со стороны шкива 4 имеет спирали Архимеда, и при вращении диска 6 кулачки 5 перемещаются радиально по пазам фланца вала 1. Перемещение кулачков 5 к периферии или центру фланца вала 1 зависит от направления спиралей Архимеда на диске 6 со стороны шкивов 4.
На ведомом валу 2 при перемещении конуса 11 в направлении от кулачков 5, коромысло 9 посредством вращения ролика 12 по конической поверхности конуса 11 движется радиально по радиальному пазу в кожухе 8 к центру фланца вала 2. При перемещении коромысла 9 к центру фланца вала 2, диск 6 начинает вращаться в другую сторону относительно вала 2, на котором он установлен. При вращении диска 6 кулачки 5 перемещаются радиально по пазам фланца вала 2. Шкивы 4 перемещаются совместно с кулачками 6.
Так как направление спиралей Архимеда на дисках 6 одинаковые, то диски 6 при перемещении коромысел 9 вращаются относительно вращающихся валов 1 и 2 в разных направлениях. При перемещении конуса 11 на ведомом валу 2 шкивы 4 раздвигаются к периферии, а на ведущем валу 7 шкивы 4 сдвигаются к центру с равной скоростью и на равные расстояния.
Техническая эффективность устройства заключается в том, что оно позволяет применять клиновые ремни, не воспринимающие поперечные нагрузки, что повышает надежность эксплуатации ремней, повысить надежность и упростить механизм автоматического бесступенчатого регулирования частоты вращения ведомого вала, увеличить эксплуатационные возможности вариатора за счет использования сменных шкивов в различных условиях эксплуатации вариатора. Повышается надежность и безотказность работы вариатора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент РФ. Автоматический клиноременный вариатор. №2186271 от 22.12.2000. F16H 9/16, F16H 55/56 - прототип.