Двухступенчатый многодисковый вариатор скорости

Двухступенчатый многодисковый вариатор скорости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: машиностроение, передачи с бесступенчато изменяемым передаточным отношением, например приводы транспортных машин. Сущность изобретения: при вращении входного вала 1 вращаются фрикционные диски 5 первой ступени, выполненные пластинчатыми, как и все остальные . Местное сжатие пакета дисков 5 наружного зацепления с пакетом дисков 6 внутреннего зацепления происходит в зоне взаимодействия тела 9 качения с крайним диском 13. Автоматическое сжатие дисков возникает по причине действия торцовой мелкомодульной муфты 8 сцепления. Аналогичный процесс происходит и во второй ступени . Передаточное отношение можно изменить поперечным перемещением звена 4, т,е. изменением величины несоосности промежуточного вала 3 и входного 1 с выходным 2 валов. 6 з.п.ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (я)5 F 16 Н 15/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4778081/28 (22) 05.01.90 (46) 15,05.92.Бюл.hL I8 (71) Челябинский политехнический институт (72) Н,П.Данилов (53) 621.839(088,8) (56) Пронин Б.А., Ревков Г.А. Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи (вариаторы), M,: Машиностроение, 1980, с,258, 320, рис.150.

Там же, с.263, рис.154. (54) ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ МНОГОДИСКОВЫЙ ВАРИАТОР СКОРОСТИ (57) Использование, машиностроение, передачи с бесступенчата изменяемым передаточным отношением, например приводы транспортных машин, Сущность изобретения: при вращении входного вала 1 вращаются фрикционные диски 5 первой ступени, выполненные пластинчатыми. как и все остальные. Местное сжатие пакета дисков 5 наружного зацепления с пакетом дисков 6 внутреннего зацепления происходит в зоне взаимодействия тела 9 качения с крайним диском 13. Автоматическое сжатие дисков возникает по причине действия торцовой мелкомодульной муфты 8 сцепления, Аналогичный процесс происходит и во второй ступени. Передаточное отношение можно изменить поперечным перемещением звена 4, т.е. изменением величины несоосности промежуточного вала 3 и входного 1 с выходным 2 валов. 6 з.п.ф-лы, 5 ил, 1733773

Изобретение относится к машинострое, ию, в частности к передачам с бесступенчато изменяемым передаточным отношением, и может быть использовано в приводах машин. преимущественно в транспортных.

Известен соосный многодисковый вариант скорости, содержащий установленные соосно входной и выходной валы, причем на последнем закреплен центральный барабан со шлицевым участком, зубчатое колесо, установленное на входном валу и связанное через паразитные шестерни с промежуточными валами со шлицевыми участками, Промежуточные валы располо>кены параллельна центральной оси и с возмо>кностью радиального перемещения, а на их шлицевых участках размещены пакеты конических дисков наружного зацепления, которые, в свою очередь, расположены между дисками T-образного конического се ения также наружного зацепления, размегцен н ы Mè на LLlë ицевом участке центрального барабана, Вариатор содержит также нажимные кулачковые механизмы для взаимодействия с фрикционными дисками и для их прижатия, Недостатками указанного вариатора являются черезмерно повышенные габариты, что значительно сужает область их применения, Например, вариатор мощностью

30 кВт имеет габариты 795х743х555, что не позволяет установи ь его в привод транспортной машины. Повышенные габариты являются следствием низкого коэффициента трения сталь по стали в масле (минимальный - 0,015), поскольку для передачи значительных нагрузок требуются силы прижатия на порядок большие, что требует очень высокой прочности вариатора и как результат повышения его массивности и габаритов, Устранить указанный недостаток можно увеличением числа дисков на порядок. Однако практически это неосуществимо при использовании относительно утолщенных конических дисков. Таким образом, принцип конусности дисков не позволяет выполнить их меньшей толщины для увеличения количества.

Коэффициент полезного действия (КПД) еариаторов исключительно наружного зацепления не превышает 80%. Это вызвано значительными потерями на геометрическое скольжение. Такие вариаторы не имеют прямой передачи, а диапазон варьирования 4 не удовлетворяет требованиям к транспортной машине, Указанные выше недостатки принципа внешнего заU8ïëåHèÿ не позволяют применить его в приводах транспортных машин, 5

25. на шлицевых участках промежуточных ва45

Геометрическое скольжение значительно снижается и повышается КПД в многодисковых вариаторах с противоположным— внутренним принципом зацепления, когда фрикционный контакт лежит за пределами осей валов.

Известен соосный многодисковый вариатор скорости, содержащий две соосные ступени двух типов многодисковых вариаторов, причем первая ступень, связанная с входным соосным валом, представляет собой многодисковый вариатор полностью внешнего зацепления, а вторая ступень, связанная с выходным соосным валом, выполнена в виде вариатора с внутренним принципом зацепления и содержит на выходном валу закрепленную соосно обойму с внутренними шлицами, на которых размещен пакет фрикционных дисков Т-образного конического сечения внутреннего зацепления, между которыми расположены по периферии несколько пакетов конических фрикцион ных дисков наружного зацепления, которые, в свою очередь, размещены лов, параллельных центральной оси и имеющих возможность синхронного радиального перемещения, а промежуточные валы связаны с первой ступенью вариатора. Вариатор содержит также нажимные кулачковые механизмы между входным валом и обоймой для взаимодействия с фрикционными дисками второй ступени и для их прижатия, Однако появление многодисковых вариаторов с внутренним принципом зацепления (вторая ступень прототипа) вызвано стремлением повысить КПД .вариатора за счет резкого снижения геометрического скольжения и уменьшить габариты вариатора за счет снижения контактных напряжений в парах трения. Но выигрыш от этого появляется незначительный; габариты вариатора не становятся близкими к обычной ступенчатой коробке, хотя КПД и повышается. Главными препятствиями в существенном снижении габаритов вариатора являются сохраняющийся принцип конусности дисков, не позволяющий выполнить их тонкостенными, и,как следствие, невозмохсность применить пакеты тонких дисков в большом их числе, что позволило бы эффективно компенсировать очень низкий коэффициент трения (сталь по стали в масле:

0,015-0,04), приняв при атом касание нерабочих участков дисков как неизбежность.

Таким образом, в известных вариаторах принципиально отсутствуют резервы для снижения габаритов вариатора, что ограничивает их применение.

1733773

10

45

0,005, 55

Прототип содержит первую ступень внешнего принципа зацепления с КПД не более 807. И хотя диапазон передачи равен . 20, он фактически не реализуем в приводах транспортных машин из-за низкого КПД.

Для сохранения высокого КПД достаточно выполнить вариатор из двух ступеней с внутренним принципом зацепления. Однако в прототипе нет решения о совмещении двух ступеней с внутренним зацеплением.

Это ограничивает область его применения.

Кроме этого, при определении отмеченного совмещения изобретательским путем остается существенное препятствие в сохранении достаточно широкого диапазона изменения передаточного отношения. Оно заключается в том, что из-за конусности дисков не представляется возможным получить вслед за режимом редуктора режим мультипликатора, поскольку точка контакта в парах трения определяется геометрией дисков и может прерываться в момент перехода через прямую передачу и возникать в диаметрально противоположном месте, устраняя этим режим мультипликатора, который требуется в приводах транспортных машин. Таким образом, конусность дисков также ограничивает область применения внутреннего принципа зацепления из-за не востребования одновременно режима редуктора и мультипликатора, Конусность дисков вызывает их осевое перемещение при варьировании, поэтому кулачковые нажимные механизмы имеют большие габариты ввиду необходимости постоянной готовности прижатия дисков при любой изменяемой толщине пакета.

В прототипе отсутствует прямая передача с высоким КПД.

Целью изобретения является снижение габаритов и расширение области применения двухступенчатого многодискового вариатора скорости, Поставленная цель достигается тем, что двухступенчатый многодисковый вариатор скорости, содержащий установленные соосно входной со шлицевым участком и выходной валы, размещенный на шлицевом участке входного вала пакет фрикционных дисков наружного зацепления, закрепленного на выходном валу обойму с внутренними шлицами, размещенный на последних пакет фрикционных дисков внутреннего зацепления, установленный параллельно валам с возможностью радиального перемещения промежуточный вал со шлицевым участком, расположенные на промежуточном валу два промежуточных пакета фрикционных дисков, один из которых размещен на шлицевом участке промежуточного вала и предназначен для наружного зацепления с фрикционными дисками внутреннего зацепления выходного вала, а другой — для взаимодействия с фрикционными дисками наружного зацепления входного вала, и установленные на входном и выходном валах нажимные кулачковые механизмы для взаимодействия с соответствующими фрикционными дисками, содержит фрикционные диски второго промежуточного пакета — внутреннего зацепления, все фрикционные диски выполнены пластинчатыми, вариатор снабжен закрепленной на промежуточном валу дополнительной обоймой с внутренними шлицами для размещения второго промежуточного пакета фрикционных дисков, устройством прижатия, выполненным в виде двух тел качения для взаимодействия с крайними дисками находящихся в зацеплении пакетов, и кольцевыми упорами, расположенными на topцах соответствующих обойм для взаимодействия с другими крайними дисками находящихся в зацеплении пакетов, а тело качения, взаимодействующее с пакетом фрикционных дисков входного вала, установлено с возможностью радиального перемещения и связано с промежуточным валом, Кроме того, вариатор снабжен по крайней мере, одним дополнительным фрикционным диском внутреннего зацепления, который с торцов в зоне зацепления утолщен.

Нажимные кулачковые механизмы выполнены каждый в виде двухсторонней торцовой мелкомодульной кулачковой муфты сцепления.

Тела качения-ролики, Ролики установлены диаметрально противоположно относительно промежуточного вала, а их оси расположены в плоскости, проходящей через оси валов, Тела качения выполнены в виде охватывающих, промежуточный вал колец, установленных под углом к оси промежуточного вала с возможностью вращения. . Отношение толщины дисков к их наружнему диаметру выбрано в диапазоне 0,001На фиг.1 изображена кинематическая схема двухступенчатого многодискового вариатора скорости, тела качения выполнены в виде роликов; на фиг,2 — то же, тела качения выполнены в виде колец, охватывающих валы; на фиг.3 и 4 — узел! на фиг.1 (варианты сечений пакета фрикционных пластинчатых дисков); на фиг,5 — пример выполнения вариатора.

1733773

Двухступенчатый многодисковый вариатор скорости содержит установленные соосно входной 1 со шлицевым участком и выходной 2 валы соответственно первой и второй ступеней, установленные в неподвижных подшипниковых опорах корпуса.

Промежуточный вал 3 установлен на подшипниках в устройстве 4 поперечного перемещения, которое имеет поступательные направляющие для радиального перемещения вала 3 симметрично в обе стороны от соосного положения, выполненные в неподвижном корпусе. Устройство 4 регулирования звена не показано, Пакет 5 фрикционных дисков наружного зацепления первой ступени размещен на шлицевом участке входного вала 1, Отношение толщины дисков к их наружному диаметру выбрано в диапазоне 0,001-0,005. Диски пакета 5 расположены между дисками пакета внутреннего зацепления, состоящего из дисков б, 13 и 14. Пакет внутреннего зацепления размещен в обойме 7 с внутренними шлицами, которая закреплена на промежуточном валу 3 посредством удлиненного вдоль его оси радиального подшипника скольжения и взаимодействует с валом 3 (для передачи крутящего момента и возбуждения осевого усилия) с помощью двухсторонней торцовой мелкомодульной кулачковой муфты В сцепления с равносторонним треугольным профилем зацепления, Вторая ступень устроена аналогично первой.

Каждая ступень вариатора содержит устройство прижатия, выполненное в виде тела 9 качения, которое в первой ступени закреплено в подшипниках на звене 4, а во второй — в подшипниках неподвижного корпуса. На фиг.1 тело 9 качения выполнено в виде ролика, а на фиг.2 и 5 — в виде охватывающих промежуточный вал колец, установленных под углом а к оси промежуточного вала с возможностью вращения благодаря радиально-упорному подшипнику 10 качения. Центр пятна взаимодействия тела 9 качения с соответствующими крайними дисками находящихся в зацеплении пакетов, лежит в плоскости чертежа. Два центра взаимодействия К двух ступеней расположены по обе стороны от оси входного 1 и выходного 2 валов. Боковая стенка каждой обоймы 7 снабжена кольцевыми упорами 11, которые взаимодействуют с крайними дисками находящихся в зацеплении пакетов, Тело 9 качения взаимодействует с крайним диском 13 внутреннего зацепления через утолщение 12 с торцов в зоне зацепления.

Все диски 6 внутреннего зацепления (фиг.3) или часть дисков 14 (по крайней мере один диск 13, фиг,4) в окрестности кромок их

45 внутреннего диаметра имеют утолщения с плоскими боковыми рабочими поверхностями, При подаче крутящего момента на вал 1, благодаря пружинам, сопротивлению на валу 2 и торцовой мелкомодульной кулачковой муфте сцепления, происходит сжатие участков пакетов дисков под пятнами взаимодействия К, В результате этого фрикционные диски наружного зацепления каждой ступени передают тангенциальную нагрузку на фрикционные диски внутреннего зацепления с неизбежным геометрическим скольжением (как в прототипе), Благодаря разному отношению передающих плеч и 8 зависимости от смещения звена 4 вместе с валом 3 возникает разное передаточное отношение — от максимального редуцирования в 4 раза до максимальной мультипликации в 2 раза, КПД на прямой передаче близок к 100 $, С учетом геометрического скольжения КПД при максимальном редуцировании равен 85-907;, Изобретение позволяет в несколько раз сократить размеры и вес вариатора, обеспечивает экономию топлива на 20-30 и повышение динамических качеств транспортного средства при сохранении прежнего двигателя. Совмещение в многодисковом вариаторе внутреннего принципа зацепления режима редуктора с режимом мультипликатора позволяет ог|тимизировать работу двигателя тоанспортной машины не только в режиме движения до максимальной скорости, но и при максимальной скорости движения, Формула изобретения

1, Двухступенчатый многодисковый вариатор скорости, содержащий установленные соосно входной со шлицевым участком и выходной валы, размещенный на шлицевом участке входного вала пакет фрикционных дисков наружного зацепления, закрепленную на выходном валу обойму с внутренними шлицами, размещенный на последних пакет фрикционных дисков внутреннего зацепления, установленный параллельно валам с возможностью радиального перемещения промежуточный вал со шлицевым участком, расположенные на промежуточном валу два промежуточных пакета фрикционных дисков, один из которых размещен на шлицевом участке промежуточного вала и предназначен для наружного зацепления с фрикционными дисками внутреннего зацепления выходного вала, а другой — для взаимодействия с фрикционными дисками наружного зацепления входного вала, и установленные на входном и выходном валах нажимные кулачковые механиз1733773

10 мы для взаимодействия с соответствующими фрикционными дисками, отличающийся тем, что, с целью снижения габаритов . и расширения области применения, фрикционные диски второго промежуточного пакета — внутреннего зацепления, все фрикционные диски выполнены пластинчатыми, вариатор снабжен закрепленной на промежуточном валу дополнительной обоймой с внутренними шлицами для размещения второго промежуточного пакета фрикционных дисков, устройством прижатия, выполненным в виде двух тел качения для взаимодействия с крайними дисками находящихся в зацеплении пакетов, и кольцевыми упорами, расположенными на торцах соответствующих обойм для взаимодействия с другими крайними дисками находящихся в зацеплении пакетов, а тело качения, взаимодействующее с пакетом фрикционных дисков входного вала, установлено с воэможностью радиального перемещения и связано с промежуточным валом.

2. Вариатор по п,1, отличающийся тем, что он снабжен по крайней мере одним дополнительным фрикционным диском внутреннего зацепления, который с торцов в зоне зацепления утолщен.

3. Вариатор по пп.1, 2, о т л и ч а ю щ и й5 с я тем, что нажимные кулачковые механизмы выполнены каждый в виде двухсторонней торцовой мелкомодульной кулачковой муфты сцепления.

4. Вариатор по пп,1-3, о т л. и ч а ю щ и й10 с я тем, что тела качения — ролики.

5. Вариатор по пп.1-4, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что ролики установлены диаметрально противоположно о носительно промежуточного вала, а их оси расположены в

15 плоскости, проходящей через оси валов..

6. Вариатор по пп.1-3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что тела качения выполнены в виде охватывающих промежуточный вал колец, установленных под углом к оси промежуточ20 ного вала с воэможностью вращения.

7. Вариатор по пп.1-6, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что отношение толщины дисков к их наружному диаметру выбрано в диапазоне

25 0,001-0,005.

1733773

Редактор А.Лежнина

Заказ 1655 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Нар/

/ар.2

Составитель Н.П,Данилов

Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид