Передача и привод вспомогательных агрегатов с постоянной скоростью

Передача и привод вспомогательных агрегатов с постоянной скоростью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к передаче и к использующему ее приводу вспомогательных агрегатов с постоянной скоростью, и более конкретно - к планетарной шаровой передаче с плавным регулированием передаточного числа, имеющей множество планетарных элементов, находящихся в контакте качения с внутренней и наружной дорожкой качения, и привод вспомогательных агрегатов со стабилизированной скоростью с ременным приводом, предназначенный для приведения в действие вспомогательных агрегатов двигателя с по существу постоянной скоростью.

Предпосылки к созданию изобретения

Двигатели транспортных средств обычно содержат некоторые вспомогательные агрегаты, которые используются в процессе эксплуатации двигателя и транспортного средства. Такие вспомогательные агрегаты могут включать в себя насос усилителя рулевого механизма, компрессор кондиционера, генератор переменного тока, масляный насос, топливный насос и т.д. Привод этих вспомогательных механизмов обычно осуществляется поликлиновым ремнем. Поликлиновый ремень взаимодействует со шкивом на каждом вспомогательном механизме, а также с коленчатым валом двигателя. Коленчатый вал двигателя обеспечивает крутящий момент для привода вспомогательных механизмов.

При движении ремня под воздействием коленчатого вала он с необходимостью подвергается воздействию изменений частоты вращения двигателя при ускорении или замедлении транспортного средства. Иными словами, рабочая частота вращения вспомогательных агрегатов прямо пропорциональна частоте вращения двигателя. Изменения частоты вращения двигателя ведут к неэффективной работе вспомогательных агрегатов, поскольку каждый агрегат должен быть рассчитан на удовлетворительную работу при всем диапазоне частот вращения двигателя. Это обязательно подразумевает, что при большей части диапазона частот вращения двигателя эффективность оказывается ниже оптимальной. Поэтому желательно разъединить вспомогательные агрегаты с коленчатым валом таким образом, чтобы они могли приводиться в действие с оптимальной, постоянной скоростью.

Типичным для этой области техники является патент США № 4969857, выданный Кумму (1990), в котором описан привод вспомогательных агрегатов с переменной скоростью, имеющий плоский ремень, вращающий шкив переменного диаметра, и в котором шкив постоянного диаметра, прикрепленный к шкиву переменного диаметра, используется для приведения в действие другого ремня, соединенного со вспомогательными агрегатами.

Также типичным для этой области техники является патент США № 4305488, выданный Макинтошу (1981 г.), в котором описан узел привода вспомогательных агрегатов транспортного средства, который включает в себя повышающую планетарную передачу, установленную с приводимым в действие двигателем вводом водила.

Кумм предлагает особенно сложное решение проблемы, требующее множества деталей для шкива бесступенчато-регулируемой передачи, которые должны действовать согласованно для получения нужных результатов работы. Кроме того, Кумм не предусматривает применения многореберного ремня, который преимущественно используется в приводах вспомогательных агрегатов.

Простая планетарная шаровая бесступенчато-регулируемая передача желательна для уменьшения возможной частоты отказов в системе привода вспомогательных агрегатов, а также для повышения долговечности.

Типичным для этой области техники является патент США №6461268, выданный Миленру (2002 г.), в котором описана бесступенчато-регулируемая передача типа, имеющая планетарные элементы, находящиеся в контакте качения с радиально внутренней и наружной дорожками качения, каждая из которых состоит из двух аксиально разнесенных деталей со средством управления для избирательного варьирования аксиального разделения двух деталей одной дорожки качения.

Требуется привод вспомогательных агрегатов с постоянной скоростью, который с помощью ременной передачи вращает вспомогательные агрегаты с по существу постоянной скоростью с использованием планетарной шаровой передачи с плавным регулированием передаточного числа, имеющей автоблокирующий привод. Настоящее изобретение отвечает этим требованиям.

Сущность изобретения

Главным объектом изобретения является предложение привода вспомогательных агрегатов с постоянной скоростью, который с помощью ременной передачи вращает вспомогательные агрегаты с по существу постоянной скоростью с использованием планетарной шаровой передачи с плавным регулированием передаточного числа, имеющей автоблокирующий привод.

Другие объекты изобретения будут указаны или станут очевидными из последующего описания изобретения и прилагаемых чертежей.

Изобретение содержит планетарную шаровую передачу с плавным регулированием передаточного числа, содержащую планетарные элементы, находящиеся в контакте качения с подвижными внутренней и наружной дорожками качения и систему привода вспомогательных агрегатов с постоянной скоростью, использующую эту передачу. Передача плавно регулирует передаточное число в пределах от приблизительно 0,3 до 1,0. Входной вал передачи соединяется с первичным двигателем, таким как коленчатый вал двигателя транспортного средства, приводным ремнем. Передача содержит по меньшей мере один выходной вал, соосный со входным валом. Ремень пропущен между выходным шкивом и различными вспомогательными агрегатами двигателя. Второй конец выходного вала двигателя может быть непосредственно соединен со вспомогательным агрегатом двигателя, установленным на передаче. Включенная в состав привода система управления воспринимает частоту вращения коленчатого вала. Процессор анализирует частоту вращения коленчатого вала и соответственно регулирует передаточное число с использованием шагового двигателя, соединенного с червячной передачей для поддержания постоянной частоты вращения на выходе вне зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

Краткое описание чертежей

Прилагаемые чертежи, включенные в описание изобретения и образующие его часть, иллюстрируют предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения и вместе с описанием служат для разъяснения принципов изобретения.

Фиг.1 - схематический вид системы привода вспомогательных агрегатов с постоянной скоростью;

Фиг.2 - поперечный разрез передачи;

Фиг.3 - в частичном разрезе дорожки качения, демонстрирующие максимальное передаточное число;

Фиг.4 - в частичном разрезе дорожки качения, демонстрирующие минимальное передаточное число;

Фиг.5 - в частичном разрезе дорожки качения;

Фиг.6 - в частичном разрезе коробка передачи;

Фиг.7 - в частичном разрезе узел ведомого механизма;

Фиг.8 - деталь корпуса и наружной дорожки качения;

Фиг.9 - деталь привода наружной дорожки качения;

Фиг.10 - вид передачи в поперечном разрезе;

Фиг.11 - перспективный вид сдвоенного варианта реализации;

Фиг.12 - местный перспективный вид сдвоенного варианта реализации;

Фиг.13 - блок-схема системы управления;

Фиг.14 - графическое изображение работы усовершенствованного двигателя;

Фиг.15 - графическое изображение скорости вращения вспомогательных агрегатов по сравнению с частотой вращения коленчатого вала;

Фиг.16 - графическое изображение скорости вращения вспомогательных агрегатов по сравнению с частотой вращения коленчатого вала для существующих систем с пропорциональным приводом;

Фиг.17 - графическое изображение передаточных отношений для передачи;

Фиг.18 - графическое изображение типичного европейского ездового цикла.

Подробное описание предпочтительного варианта реализации

Система, являющаяся предметом изобретения, содержит привод вспомогательных агрегатов с постоянной скоростью (CSAD), который значительно уменьшает паразитные потери энергии в ведомых вспомогательных агрегатах. Система позволяет значительно улучшить рабочие характеристики и управляемость транспортного средства, включая улучшение выходного крутящего момента транспортного средства и экономию топлива.

Система содержит передачу с плавным регулированием передаточного числа с планетарными элементами, которая используется в системе вспомогательных агрегатов двигателя с ременным приводом и позволяет использовать вспомогательные агрегаты двигателя с по существу постоянной частотой вращения, в то время как частота вращения двигателя и соответственно коленчатого вала, постоянно меняется. Путем поддержания ременного привода вспомогательного агрегата на минимальной частоте вращения, отвечающей всем требованиям транспортного средства, т.е. минимальной частоте вращения, при которой генератор вырабатывает ток нужной силы и при которой кондиционер обеспечивает нужное охлаждение, система значительно уменьшает крутящие нагрузки, которые вспомогательные агрегаты прикладывают к двигателю. Это позволяет увеличить крутящий момент на выходе, доступный для продвижения транспортного средства, или уменьшает величину газа (мощности), требующейся для поддержания постоянной скорости транспортного средства. Оптимальная ситуация достигается тогда, когда минимальная частота вращения ведомого вспомогательного агрегата меньше частоты вращения коленчатого вала с учетом различий в диаметре шкивов соответствующих вспомогательных агрегатов. Для иллюстрации преимуществ являющейся предметом изобретения системы CSAD в качестве показателей рабочих характеристик приняты ускорение транспортного средства и потребление горючего.

Общая компоновка системы привода вспомогательных агрегатов со стабилизированной скоростью показана на фиг.1. Ведущий шкив (А) соединен с первичным двигателем, таким как коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания (IC) транспортного средства. Двигатель внутреннего сгорания не считается ограничением, поскольку система, являющаяся предметом настоящего изобретения, может использоваться в большинстве ситуаций, при которых требуется контролировать или изменять частоту вращения ведомого элемента относительно частоты вращения ведущего элемента.

Ведомый шкив (В) является входным шкивом 100 передачи с плавным регулированием 1000 описанного здесь типа. Первый бесконечный ремень В1 пропущен между шкивами (А) и (В), непосредственно соединяя таким образом ведущий шкив с ведомым шкивом в форме двухточечного привода. Частота вращения ведомого шкива (В) изменяется в прямой зависимости от изменения частоты вращения ведущего шкива (А). Ремень В1 может иметь любой профиль, известный в технике, включая многореберный, клиновой и зубчатый.

Передача 1000 осуществляет привод шкивов различных вспомогательных агрегатов посредством выходного шкива 101, который соединяется вторым бесконечным ремнем (В2) с ведомыми вспомогательными агрегатами, включающими (не ограничиваясь ими) генератор (ALT), водяной насос (WP) и насос усилителя рулевого механизма (PS). Другой вспомогательный агрегат, а именно компрессор кондиционера (АС), показан непосредственно связанным с передачей 1000 и, таким образом, с выходным валом передачи, как описано повсюду в данном описании. В альтернативной компоновке компрессор АС не требуется непосредственно соединять с передачей и он может располагаться в любом месте двигателя, будучи соединен ремнем В2, как и другие компоненты.

Описанная компоновка привода позволяет отделить коленчатый вал от ведомых вспомогательных агрегатов, позволяя варьировать частоту вращения вспомогательных агрегатов с помощью передачи независимо от частоты вращения коленчатого вала. Отделение таким образом вспомогательных агрегатов служит повышению эффективности вспомогательных агрегатов и двигателя.

Натяжное устройство Т для ремня используется для натяжения ремня В2 с целью облегчить передачу крутящего момента от выхода передачи на вспомогательные агрегаты. Натяжное устройство Т для ремня может также содержать демпфирование, включая асимметричное демпфирование, известное в технике.

Описанный здесь механизм передачи чрезвычайно компактен и высоко эффективен. Конструкция устраняет всякую необходимость в герметичном гидравлическом контуре, необходимом для смазки или для управления передачей.

Описание передачи с плавным регулированием передаточного числа

На фиг.2 показан поперечный разрез передачи и признаки обеспечивающего преимущество его сдвоенного выхода. Передача 1000 содержит устройство типа, известного в общем как бесступенчато-регулируемая передача (CVT). Передача содержит планетарные элементы, которые находятся в контакте качения с радиально внутренней и наружной дорожками качения. Каждая из дорожек качения содержит две аксиально разнесенные части или участка. Средства управления, реагирующие на частоту вращения двигателя, используются для избирательного варьирования аксиального разделения двух частей наружной дорожки качения и, таким образом, радиального положения планетарных шаровых элементов, находящихся в контакте качения с дорожками качения. Изменение радиального положения планетарных элементов изменяет передаточное число на выходе и соответственно частоту вращения выходного вала передачи.

Средство, чувствительное к крутящему моменту, приложенному ко входному элементу передачи, служит для определения компенсирующего изменения разделения двух частей внутренней дорожки качения и, таким образом, передаточного числа. Средство, чувствительное к крутящему моменту, варьирует также обмен усилиями между планетарными элементами и дорожками качения, направленными под прямым углом к поверхности раздела между ними (N). Передача описана более полно в патенте США №6461268, выданном Милнеру, который полностью включен сюда в качестве ссылки.

Передача, изображенная на фиг.2, которую иногда называют также вариатором или плавно регулируемой передачей, содержит корпус 5, в котором установлена с возможностью вращения коробка планетарной передачи 14. Коробка планетарной передачи 14 содержит части 14а и 14b. Входной элемент привода, который содержит входной вал 11, установлен соосно с коробкой планетарной передачи 14 на подшипнике 12 и подшипнике 13. Подшипник 13 может быть представлен любым подходящим подшипником, известным в технике, включая шарикоподшипники и игольчатые подшипники, но не ограничиваясь ими. Запорное кольцо 86 удерживает подшипник 13 в части 14b коробки планетарной передачи. Запрессованное кольцо 12а удерживает подшипник 12 в части 14а коробки планетарной передачи. Коробка планетарной передачи 14 установлена с возможностью вращения в корпусе 5 на подшипниках 46, 47. Подшипники (46, 47) могут быть представлены любыми подходящими подшипниками, известными в технике, включая шарикоподшипники и игольчатые подшипники. Запорное кольцо 85 удерживает подшипник 46 в части 14b коробки планетарной передачи.

Части 14а, 14b коробки планетарной передачи соединяются вместе осями 16. Оси 16 содержат штифты, один конец которых запрессован в часть 14а. Другой конец взаимодействует с частью 14b и также может быть запрессован.

Уплотнения (76, 78) содержат в передаче тяговую жидкость и препятствуют попаданию в передачу посторонних материалов.

Осевое цилиндрическое удлинение 22 части 14а образует один из двух соосных выходных элементов привода или валов передачи. Другой выходной вал 102 является осевым удлинением части 14b. Можно видеть, что выходные валы 22 и 102 вращаются с одинаковой скоростью, поскольку каждый из них механически соединен с коробкой планетарной передачи 14.

Коробка планетарной передачи 14 является средством, с помощью которого осуществляется передача крутящего момента от входного вала 11 на выходные валы и шкив 101. Для этого коробка планетарной передачи 14 содержит также четыре планетарных ведомых элемента 15, расположенных симметрично относительно оси входного вала 11 между внутренними дорожками качения (23а, 23b) и наружными дорожками качения (27а, 27b). Каждый планетарный ведомый элемент 15 помещен с возможностью вращения на каждой оси 16 с помощью игольчатых подшипников 60 или любых других подходящих подшипников, известных в технике. Каждый ведомый элемент 15 может перемещаться аксиально вдоль каждой оси 16 под влиянием перемещения каждого планетарного элемента 25, как показано на фиг.3.

Ведомые элементы 15 обладают вогнутым дугообразным профилем, приближение к которому достигается с помощью соединения на главной оси каждого из них двух усеченных конусов, см. фиг.7. Коническая форма каждого ведомого элемента обеспечивает преимущество при взаимодействии ведомого элемента со сферическим планетарным элементом 25. А именно дугообразная вогнутая форма обеспечивает две точки контакта между поверхностью ведомого элемента 15 и поверхностью планетарного элемента 25, значительно уменьшая таким образом усилия взаимодействия и повышая таким образом долговечность при высоких нагрузках по сравнению со взаимодействием в одной точке.

Что касается вращающихся узлов, то входной вал 11 содержат радиально внутреннюю дорожку качения, которая содержит две части 23а и 23b внутренней дорожки качения. Часть 23а выполнена как одно целое с валом 11 или может также представлять собой отдельную часть, которая надета с прессовой посадкой на вал 11. Каждая из частей 23а и 23b содержит соответственно дугообразные поверхности 27а и 27b, по которым катятся планетарные элементы 25.

Часть 23b является регулируемым элементом и может перемещаться по оси по валу 11 с помощью винтового средства взаимодействия, которое содержит шариковую винтовую пару, как показано на фиг.3. Шариковый винт состоит из витков резьбы или винтовых каналов 37 и 38 с катящимися элементами или шариками, согласованно размещенными в них, см. фиг.10. Винтовые каналы 37 и 38 и шарики могут быть в качестве альтернативы заменены известным резьбовым взаимодействием, например резьбой «аякс» или «акме» на части 23b и входном валу 11.

Благодаря винтовой форме каналов 37, 38 относительное вращение входного вала 11 и части 23b в одном направлении вызовет аксиальное смещение части 23b по направлению к части 23а. Аксиальное разделение двух частей 23а, 23b внутренней дорожки качения происходит, если относительное вращение между входной частью 23b и входным валом 11 имеет противоположную направленность.

Часть 23b остается в постоянном неплотном контакте с планетарными элементами 25 с помощью отжимающего элемента 40 винтового средства взаимодействия. Отжимающий элемент 40 содержит торсионную пружину и имеет конец, находящийся в зацеплении с ограничителем на валу 11 в виде элемента 41, и другой конец, находящийся в зацеплении с частью 23b. Пружина 40 постоянно сжата, так что часть 23b постоянно отжимается на валу 11 и вдоль него, вызывая относительное вращательное движение, вызывающее относительное аксиальное смещение части 23b, и вызывая таким образом постоянное взаимодействие части 23b с планетарными элементами 25.

Наружная дорожка качения 26 содержит отстоящие по оси части 26а, 26b наружной дорожки качения. Наружная дорожка качения 26 содержит часть 26а, которая имеет отходящую аксиально цилиндрическую часть 42, с которой взаимодействует с вращением вторая часть 26b наружной дорожки качения. Часть 26а и часть 26b соединяются с возможностью вращения с помощью винтового средства взаимодействия, причем эта комбинация содержит средство для избирательного варьирования расстояния по оси между частями дорожками качения. А именно: внутренняя поверхность цилиндрической части 42 имеет винтовой канал 43. В радиальном направлении часть 26b наружной дорожки качения является регулирующим элементом и имеет на своей наружной цилиндрической поверхности винтовой канал 44. Элементы качения или шарики 48, находящиеся во взаимодействии качения, располагаются между каналом 43 и каналом 44, обеспечивая поворот части 26b наружной дорожки качения относительно части 42. Канал 43, канал 44 и шарики 48 образуют вместе шаровой винт. Каналы 43, 44 имеют шаг, достаточно крупный для того, чтобы обеспечить своевременное изменение передаточного числа в пределах между крайними значениями, не требуя при этом избыточного перемещения червячного колеса для изменения передаточного числа, см. фиг.9, но и не настолько крупный, чтобы обеспечивать разведение дорожек качения просто за счет условий контакта. Винтовые каналы 43 и 44 и шарики могут быть заменены резьбовым взаимодействием, включая резьбу «аякс» или «акме». Угловое смещение или поворот части 26b наружной дорожки качения относительно части 26а для достижения полного изменения передаточного числа составляет приблизительно 150°.

Планетарные элементы 25 катятся по путям качения элементов дорожки качения. Пути качения частей 23а, 23b внутренней дорожки качения и части 26а, 26b наружной дорожки качения, обозначенные соответственно позициями 27а, 27b и 28а, 28b, имеют каждая, в поперечном разрезе, частично круговую дугообразную поверхность, радиус которой несколько больше радиуса (RS) каждого сферического планетарного элемента 25.

Различие в радиусе между каждым планетарным элементом 25 и путями 27а, 27b, 28a, 28b ведет к теоретически точечному взаимодействию между каждым элементом и каждым путем. Радиус кривизны поверхности 27а и 27b можно подобрать таким образом, чтобы обеспечить нужную степень изменения передаточного числа в зависимости от скорости, с которой элементы 25 перемещаются в радиальном направлении во время такого изменения передаточного числа.

Пятна контакта между элементами 25 и путями 27а, 27b, 28a, 28b не должны быть слишком большими, чтобы избежать т.н. потерь от вращения, возникающих из-за усилий, развивающихся в гидродинамической жидкости, находящейся между двумя элементами, находящимися в контакте качения. Между частями 23а и 23b располагается галерея 70, которая образует путь для обратного потока тяговой жидкости, циркулирующей между элементами 25 и внутренней и наружной дорожками качения.

С помощью использования исполнительного механизма и червячного привода положение по оси двух частей 26а, 26b наружной дорожки качения контролирует радиальное положение планетарных элементов за счет приложения к планетарным элементам 25 давления, заставляя их перемещаться радиально внутрь по направлению к входному валу 11, раздвигая таким образом две части 23а, 23b внутренней дорожки. Это изменяет передаточное число передачи. Торсионная пружина 40 обеспечивает постоянное взаимодействие части 23b дорожки качения с элементами 25. Конечно, части 26а и 26b наружной дорожки качения также могут раздвигаться, вызывая таким образом перемещение планетарных элементов от входного вала 11 и позволяя таким образом частям 23а и 23b перемещаться по оси по направлению друг к другу за счет использования средства, воспринимающего крутящий момент.

Часть дорожки качения 26а вращается внутри выемок в корпусе 5, когда перемещается с целью изменения передаточного числа в аксиальном направлении, параллельном оси Х-Х. Ось Х-Х является общей осью вращения передачи, включая входной вал 11, внутреннюю и наружную дорожки качения 23, 26, выходные валы 22, 102, будучи также центром орбитальной траектории сферических планетарных элементов 25. Часть 26b дорожки качения находится в зацеплении с корпусом 5 таким образом, чтобы предотвратить вращение части 26b относительно корпуса 5, но и так, чтобы обеспечить перемещение по оси части 26b по направлению к части 26а или от нее при вращении части 26а.

Передача обладает также присущим ей односторонним защелкивающим действием, основанным на срабатывании механизма восприятия крутящего момента. При интенсивном торможении, когда инерционный крутящий момент компонента достаточен для преодоления нагружающего момента и момента трения, прямой выход становится в передаче ведущим. Это вызывает уменьшение усилия зажима на внутренней дорожке качения 23b при существовании обгонного режима.

Корпус 5 обладает в поперечном разрезе приблизительно прямоугольной формой. Пальцы 71 соединяют сторону корпуса 72 и сторону корпуса 73 с корпусом 5 с помощью гаек 74, см. фиг.8. Охлаждающие ребра (CF), отходящие от наружной поверхности корпуса 5, могут использоваться для охлаждения передачи и тяговой жидкости.

Корпус 5 содержит резервуар 75, который принимает и содержит тяговую жидкость для передачи. Система тяговой жидкости не герметизирована и вместо этого работает при давлении окружающей среды. Коробка 14 поворачивается, будучи частично погружена в тяговую жидкость, содержащуюся в резервуаре 75. Тяговая жидкость в процессе работы попадает во вращающиеся части передачи. Тяговая жидкость обеспечивает между поверхностями планетарных элементов или шаров и дорожек качения заданный коэффициент трения. Жидкость течет вокруг планетарных элементов и покидает наружную дорожку качения через зазор 77, и внутреннюю дорожку качения - через зазор 70. Тяговая жидкость также охлаждает передачу.

Тяговая жидкость может быть представлена любой из подходящих для этих целей жидкостей, известных в технике, которые включают Santotrac® 50 и Santotrac® 2500. Каждая жидкость является обладающей низкой вязкостью тяговой жидкостью на основе синтетического углеводорода, применяемой в тех случаях, когда требуется среда с высокой прочностью пленки. Жидкости поставляет компания Findett Corporation, 8 Governor Drive, Сент-Чарльз, шт. Миссури 63301.

Корпус 5 содержит также средство для монтажа на двигателе, см. фиг.11.

Хотя настоящее описание включает систему привода вспомогательных агрегатов с постоянной скоростью с ориентацией на автомобили, следует понимать, что передача согласно настоящему изобретению может использоваться в любой сфере, требующей передачи, расположенной между движителем и ведомым оборудованием. В этих случаях движитель может быть соединен со входным валом 11 передачи непосредственно, так же как с помощью ремня и шкива. Передача согласно настоящему изобретению может использоваться в качестве примера, но не в целях ограничения ее рамок, в приводах на ведущие колеса транспортного средства или мотоцикла, таких как передачи, а также в шламовых насосах, воздушных и газовых компрессорах, системах отопления, нагревания и вентиляции воздуха, пневматическом оборудовании, насосах для работы с насыпным материалом и т.д. В каждом случае привод оборудования осуществляется первичным движителем, таким как электромотор или двигатель внутреннего сгорания. Передача располагается между мотором или двигателем и ведомым оборудованием или приводом на ведущие колеса. Возможность плавного изменения передаточного числа обеспечивает точный и бесступенчатый контроль частоты вращения ведомого оборудования. Передача согласно настоящему изобретению обладает преимуществом предложения самого широкого возможного диапазона передаточных чисел для требований системы привода по сравнению с передачей зубчатого типа. Кроме того, особенность наличия сдвоенного выхода передачи позволяет осуществлять привод двух элементов оборудования с помощью одной передачи и при использовании единственного движителя. При наличии ременного привода на выходе передачи возможно ведение нескольких элементов ведомого оборудования при различной частоте вращения.

Описание процесса работы

В процессе работы привод входного ведущего вала 11 осуществляется ремнем В1, взаимодействующим со шкивом 100. Вращение входного ведущего вала 11 вызывает вращение внутренней дорожки качения 23 с целью вращения и переноса вместе с ней на поверхностях 27а и 27b за счет контакта качения планетарных элементов 25, которые катятся по криволинейным поверхностям 28а и 28b наружной дорожки качения 26. Планетарные элементы 25 удерживаются за счет своего контакта с криволинейными поверхностями 27а, 27b и 28а, 28b радиально внутренней и радиально наружной дорожек качения 23, 26 соответственно. Поскольку часть 23а внутренней дорожки качения зафиксирована относительно вала 11, все радиальные и аксиальные перемещения сферических элементов 25 определяются и устанавливаются по отношению к части 23а. Поэтому путь, по которому следует центр каждого элемента 25, описывает кривую, совпадающую с дугообразной формой поверхности 27а.

Механизм действует как воспринимающее крутящий момент средство, которое позволяет компенсировать вращательное и аксиальное перемещение подвижной части 23b внутренней дорожки качения относительно фиксированной части 23а дорожки качения. Воспринимающее крутящий момент средство содержит отжимающий элемент 40 и винтовое средство взаимодействия 37, 38, 39, реагирующее на усилия, приложенные путем передачи движущих сил между радиально внутренней дорожкой качения 23 и планетарными элементами 15. Воспринимающее крутящий момент средство служит как для определения компенсирующего изменения разделения частей внутренней дорожки качения 23 и, таким образом, передаточного числа устройства, так и для изменения усилий, которыми обмениваются планетарные элементы и дорожки качения и которые направлены по нормали к поверхности раздела между ними.

Иначе говоря, воспринимающее крутящий момент винтовое средство взаимодействия реагирует на прямое круговое усилие и аксиальное усилие, имеющее круговую составляющую. Круговая составляющая осевого усилия по существу равна и имеет противоположную направленность относительно указанного прямого кругового усилия, на которое реагирует винтовое средство взаимодействия. Это сводит к минимуму усилие, которое требуется приложить к средству управления для избирательного варьирования осевого расстояния между двумя отстоящими по оси частями наружной дорожки качения с целью сохранения или изменения передаточного числа передачи.

Каждый планетарный элемент 25 дополнительно взаимодействует во вращении с ведомым элементом 15. Планетарное движение элементов 25 передается ведомым элементам 15 и через оси 16 коробке планетарной передачи 14, которая в свою очередь соединяется с выходными валами 22 и 102. Поскольку элементы 25 перемещаются относительно вала 11 и по радиусу и по оси во время изменения передаточного числа передачи, каждый ведомый элемент также слегка может перемещаться на подшипниках 60 в направлении, параллельном оси Х-Х, так что во всем диапазоне перемещения каждого ведомого элемента сохраняется нужный контакт с каждым элементом 25.

Изменение передаточного числа передачи осуществляется путем изменения относительного положения или расстояния между частями 26а, 26b наружной по радиусу дорожки качения. Это вызывается путем вращения в одном или другом направлении части 26а наружной дорожки качения с помощью червячной передачи 90. Вращение части 26а наружной дорожки качения вызывает приложение к планетарным элементам 25 большего или меньшего усилия, отжимающего их по радиусу внутрь по направлению к внутренней дорожке качения 23. Когда две части 26а, 26b наружной дорожки качения сводятся вместе, усилия, прилагаемые к планетарным элементам 25, возрастают. Обращенное радиально внутрь усилие, приложенное к внутренним дорожкам качения 23а, 23b, разводит их в стороны за счет относительного вращения части 23b дорожки качения относительно вала 11 за счет действия шаров 39 в каналах 37, 38.

Часть 23b дорожки качения вращается с такой же скоростью, как часть 23а дорожки качения, не считая небольшого кратковременного изменения, когда имеет место относительное движение по ограниченной дуге с целью компенсирующей поправки давления, приложенного к планетарным элементам 25. Более конкретно вращение вала 11 в заданном направлении привода вызывает приближение по оси части 23b дорожки качения к части 23а дорожки качения при гидравлическом сопротивлении, так что любой люфт в контакте качения между дорожками качения и планетарными элементами 25 снимается, до тех пор пока любые усилия, действующие на винтовом взаимозацеплении между частью 23b дорожки качения и ведущим валом 11, не придут в соответствие с силами реакции между частью 23b и планетарными элементами 25. В этой точке никакое аксиальное смещение части 23b дорожки качения относительно части 23а дорожки качения больше не имеет места.

Передаточное число определяется радиальным положением части 26а дорожки качения и соответственно планетарных элементов 25. Функция каналов 37, 38 внутренней дорожки качения и шариков 39 заключается в поддержании нормального к касательной (тягового) усилия (n/f) в точке контакта каждого планетарного элемента 25 в определенных рамках. Это число должно быть достаточно большим для того, чтобы не допускать излишнего проскальзывания (по меньшей мере n/f=10 для граничной смазки, и до в два раза большего значения для полной гидродинамической смазки), но не настолько большим, чтобы прикладывалось значительно большее, чем требуется, нормальное усилие N, что может значительно снизить эффективность, перегрузочную способность по крутящему моменту и срок службы агрегата.

Форма сферического планетарного элемента 25 хорошо подходит для этой роли, поскольку такой планетарный элемент находится в равновесии под воздействием четырех периферийных контактных «сжимающих» усилий, приложенных дорожками качения в плоскости фиг.2 (направление y) и приводящей силы, направленной через центр элемента по нормали к плоскости чертежа (направление z), причем y/z сохраняет одно значение вне зависимости от того, где могут располагаться на периферии точки контакта. Это означает, что значения y/z внутренней и наружной дорожек качения равны при любом заданном значении передаточного числа передачи. Торсионная пружина 40, воздействующая на внутреннюю дорожку качения 23b, обеспечивает достаточную предварительную нагрузку для того, чтобы гарантировать всегда наличие достаточного контактного давления для того, чтобы воспринимающий крутящий момент механизм действовал при возрастании крутящего момента с нуля.

Корпус 5 с концевыми частями 72 и 73 содержит регулируемую передачу во всей полноте, за исключением входного и выходного валов и червячной передачи, что делает весь блок очень компактным. Поэтому изобретение очень подходит, например, для привода вспомогательных агрегатов с постоянной скоростью. При использовании в системе ременного привода вспомогательных агрегатов выход передачи 1000 содержит на выходном валу 22 многореберный шкив. Другой выходной вал 102 отходит соосно противоположному валу 22. Вал 102 также может быть напрямую соединен со вспомогательным агрегатом, таким как компрессор кондиционера, см. фиг.11. Сочетание передачи, монтажного кронштейна и присоединенного вспомогательного агрегата образует полный узел, который может быть установлен как единый блок на двигателе транспортного средства. Конечно, компрессор кондиционера (А/С) приведен только в качестве примера, и возможна установка на передаче также любого другого вспомогательного агрегата, включая, но не ограничиваясь ими, насос усилителя рулевого управления, генератор, топливный насос, масляный насос, водяной насос, а также любой другой вспомогательный агрегат.

Следует отметить, что входной и выходной элементы могут поменяться своими соответствующими функциями, т.е. вход может приниматься через вал 22, а выход передаваться через вал 11. Это ведет к увеличению крутящего момента на выходе по сравнению с крутящим моментом на входе. Поэтому передача может работать в любом направлении передачи вращательного крутящего момента.

При конфигурации дорожки качения, показанной на фиг.3, радиус контакта качения (R1) между элементами 25 и внутренней дорожкой качения 23 относительно велик, а радиус контакта качения (R2) между элементами 25 и наружной дорожкой качения 26 относительно мал. При такой конфигурации передаточное число между входным валом 11 и выходным валом 22, 102 составляет приблизительно 1,0. Как описано по всему этому описанию изобретения, радиус контакта качения определяется относительным положением частей 26а и 26b. Осевое положение части 26b определяется червячным приводом 90, см. фиг.9. Воздействие червячного привода 90 на часть 26а сдвигает по оси часть 26b путем частичного поворота части 26а вокруг оси 11 или по часовой, или против часовой стрелки.

Как показано на фиг.4, при работе червячного привода 90 в направлении, противоположном показанному на фиг.3, часть 26b дорожки качения движется по оси по направлению к части 26а, когда часть 26а вращается, так что элементы 25 принуждаются перемещаться по радиусу внутрь. Перемещение элементов 25 компенсируется прибли