Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
HIGH-TORQUE NON-FRICTION-TYPE VARIATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/131553
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to variators. The present variator comprises a housing (1), an input shaft (2), an output shaft (3), a transmission ratio adjustment mechanism with a control lever (17), a space cam (4) seated on the input shaft, a three-shaft geared differential, the shaft of the carrier of which is comprised of the output shaft, and the shafts of the wheels (24a, 24b) of the differential are provided with two drive mechanisms, each of which comprises a pair of oscillating shafts and a pair of overrunning clutches, said drive mechanisms being connected to the shaft of a wheel of the differential by driven half-couplings, and each driving half-coupling is kinematically connected to an oscillating shaft. Levers (6) are mounted on the oscillating shafts in rotary contact with the space cam such that the relative position of the space cam and the levers can be adjusted by means of the control lever. The axes of the oscillating shafts are situated equidistantly from the axis of the input shaft, and the axes of each pair of oscillating shafts are situated in a plane which passes through the axis of the input shaft. The oscillating shafts in each pair are kinematically connected, for example by a chain drive (19), such as to be capable of rotating with an equal oppositely-directed angular velocity ratio. The result is a simpler and cheaper design.

Inventors:
PYLAEV, Boris Vasilievich (ul. Sh.Otkrytoe, 23 korp.4, kv.11, Moscow 3, 107143, RU)
Application Number:
RU2016/050081
Publication Date:
August 03, 2017
Filing Date:
December 06, 2016
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
OBSCHESTVO S OGRANICHENNOI OTVETSTVENNOSTYU "VMVARIATOR' (Territory of the Innovation Center "Skolkovo", ul. Malevicha d, Moscow 6, 143026, RU)
International Classes:
F16H29/02
Foreign References:
RU2242654C22004-12-20
SU367298A11973-01-23
RU2059132C11996-04-27
GB397242A1933-08-24
Attorney, Agent or Firm:
KOTLOV, Dmitry Vladimirovich (IP Center "Skolkovo" LLC, Territory of the Innovation Center "Skolkovo" 4, of.402, Moscow 6, 143026, RU)
Download PDF:
Claims:
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Высокомоментный вариатор нефрикционного типа, содержащий корпус,

установленные на подшипниках в корпусе входной и выходной валы, механизм измене- ния передаточного отношения с рукояткой управления, посаженный на входной вал с возможностью совместного вращения пространственный кулачок, трёхвальный зубчатый дифференциал, вал водила которого является выходным валом, а валы колёс дифференци- ала снабжены с возможностью сообщения однонаправленного вращательного движения с относительным фазовым сдвигом на 90° двумя приводными механизмами с установлен- ными в подшипниках корпуса на одинаковом расстоянии от входного вала колебательны- ми валами, при этом каждый приводной механизм содержит пару обгонных муфт, с кине- матически связанными с валом колеса дифференциала ведомыми полумуфтами, а веду- щие полумуфты обгонных муфт кинематически связаны с колебательными валами, на ко- торых установлены контактирующие с пространственным кулачком рычаги, с возможно- стью изменения рукояткой управления относительного положения пространственного ку- лачка и рычагов, отличающийся тем, что снабжён для каждого приводного механизма парой колебательных валов, установленных параллельно входному валу, а оси каждой па- ры колебательных валов смонтированы в проходящей через ось входного вала плоскости, и эти плоскости перпендикулярны для разных пар колебательных валов, рычаги установ- лены карусельно в одной плоскости, при этом колебательные валы в каждой паре кинема- тически связаны с возможностью поворота с одинаковой по модулю разнонаправленной угловой скоростью, например, цепной передачей.

Description:
ВЫСОКОМОМЕНТНЫЙ ВАРИАТОР НЕФРИКЦИОННОГО ТИПА

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и предназначено для плавного изменения передаточного отношения трансмиссии машин большой мощности, действующих при сложном динамическом режиме, включая останов выходного вала под нагрузкой, позволяет варьировать скорость и момент выходного вала в широком диапа- зоне.

Известны высокомоментные вариаторы нефрикционного типа, в которых момент от входного вала к выходному передаётся посредством пары колебательных механизмов с плавно изменяемым размахом колебаний, которые через обгонные муфты передают одно- направленное пульсирующее вращение на валы

дифференциала, водило которого - выходной вал [1].

Известны некулачковые высокомоментные вариаторы, в которых колебательные меха- низмы некулачкового типа, например, механизм с качающейся шайбой [2]. У вариаторов такого типа имеет место коэффициент неравномерности скорости вращения выходного вала около 10%.

Также известны кулачковые высокомоментные вариаторы, у которых колебательные механизмы кулачкового типа, например, вариатор с непространственным кулачком, снаб- жённый дополнительным устройством для изменения размаха колебаний колебательного вала [3]. У такого вариатора коэффициент неравномерности скорости вращения выходно- го вала - 0 ... 10%.

Примем за прототип наиболее близкий по технической сущности и достигаемому ре- зультату высокомоментный вариатор с пространственными кулачками [4], который имеет нулевой коэффициент неравномерности во всём диапазоне варьирования. Он содержит корпус, установленные на подшипниках в корпусе входной и выходной валы, механизм изменения передаточного отношения с рукояткой управления, посаженные на входной вал с возможностью совместного вращения и разнонаправленного осевого перемещения от рукоятки управления два пространственных кулачка, трёхвальный зубчатый дифференци- ал, вал водила которого является выходным валом, а валы колёс дифференциала снабже- ны с возможностью сообщения однонаправленного вращательного движения с относи- тельным фазовым сдвигом на 90° двумя приводными механизмами, каждый из которых включает в себя установленный в подшипниках корпуса перпендикулярно входному валу колебательный вал и пару обгонных муфт, с кинематически связанными с валом колеса дифференциала ведомыми полумуфтами, а ведущими полумуфтами кинематически связа- ны с колебательным валом, на каждом из которых установлены оппозитно контактирую- щие с разными пространственными кулачками рычаги, при этом оси колебательных валов установлены на одинаковом расстоянии от входного вала в перпендикулярной оси вход- ного вала плоскости, а также перпендикулярно друг другу.

Признаки известного механизма (прототипа), совпадающие с заявляемым изобретени- ем, следующие. Он содержит корпус, установленные на подшипниках в корпусе входной и выходной валы, механизм изменения передаточного отношения с рукояткой управле- ния, посаженный на входной вал с возможностью совместного вращения пространствен- ный кулачок, трёхвальный зубчатый дифференциал, вал водила которого является выход- ным валом, а валы колёс дифференциала снабжены с возможностью сообщения однона- правленного вращательного движения с относительным фазовым сдвигом на 90° двумя приводными механизмами с установленными в подшипниках корпуса на одинаковом рас- стояний от входного вала колебательными валами, при этом каждый приводной механизм содержит пару обгонных муфт, с кинематически связанными с валом колеса дифференци- ала ведомыми полумуфтами, а ведущие полумуфты обгонных муфт кинематически связа- ны с колебательными валами, на которых установлены контактирующие с пространствен- ным кулачком рычаги, с возможностью изменения рукояткой управления относительного положения пространственного кулачка и рычагов.

Известный механизм имеет два пространственных кулачка и достаточно сложные ки- нематические связи звеньев, что удорожает конструкцию и ухудшаем массово-габаритные характеристики.

Цель предлагаемого изобретения - упрощение и удешевление конструкции с повыше- нием эксплуатационных характеристик.

Предлагаемый высокомоментный вариатор нефрикционного типа имеет следующие существенные признаки. Он содержит корпус, установленные на подшипниках в корпусе входной и выходной валы, механизм изменения передаточного отношения с рукояткой управления, посаженный на входной вал с возможностью совместного вращения про- странственный кулачок 4, трёхвальный зубчатый дифференциал, вал водила которого яв- ляется выходным валом, а валы колёс дифференциала снабжены с возможностью сообще- ния однонаправленного вращательного движения с относительным фазовым сдвигом на

90° двумя приводными механизмами, каждый из которых включает в себя установленную на подшипниках в корпусе параллельно входному валу пару колебательных валов и пару обгонных муфт, с кинематически связанными с валом колеса дифференциала ведомыми полумуфтами, а каждая ведущая полумуфта кинематически связана с колебательным ва- лом, на колебательных валах установлены карусельно в одной плоскости контактирующее с пространственным кулачком рычаги, с возможностью изменения рукояткой управления относительного положения пространственного кулачка и рычагов, причём оси колеба- тельных валов установлены на одинаковом расстоянии от оси входного вала, а оси каждой пары колебательных валов смонтированы в проходящей через ось входного вала плоско- сти, и эти плоскости перпендикулярны для разных пар колебательных валов, при этом ко- лебательные валы в каждой паре кинематически связаны с возможностью поворота с оди- наковой по модулю разнонаправленной угловой скоростью, например, цепной передачей.

Отличительными от прототипа признаками изобретения являются следующие. Предла- гаемый вариатор снабжён для каждого приводного механизма парой колебательных валов, установленных параллельно входному валу, а оси каждой пары колебательных валов смонтированы в проходящей через ось входного вала плоскости, и эти плоскости перпен- дикулярны для разных пар колебательных валов, рычаги установлены карусельно в одной плоскости, при этом колебательные валы в каждой паре кинематически связаны с воз- можностью поворота с одинаковой по модулю разнонаправленной угловой скоростью, например, цепной передачей.

На фиг. 1. . .6 дан вариант конструкции предлагаемого вариатора; на фиг. 7 - графики кинематических параметров, на фиг. 8 и 9 - варианты конструктивного исполнения.

Предлагаемый механизм (фиг. 1. . .6) содержит корпус 1, установленные на подшипни- ках в корпусе входной вал 2 и выходной вал 3, посаженный на шлицах входного вала с возможностью осевого перемещения пространственный кулачок 4. OXYZ - зафиксирован- ная на корпусе, а оху - связанная с кулачком системы координат. На подшипниках в кор- пусе параллельно входному валу смонтированы две пары колебательных валов: 5а 5а 2 И

\ , 5Ьг, причём оси колебательных валов установлены на одинаковом расстоянии от оси

OZ входного вала, а оси каждой пары колебательных валов смонтированы в проходящей через ось входного вала плоскости, и эти плоскости перпендикулярны. Каждый колеба- тельный вал снабжён контактирующим с кулачком рычагом 6 посредством ролика 7, при этом рычаги расположены карусельно в одной плоскости. На колебательных валах зафик- сированы ведущие полумуфты 8 обгонных муфт 9, с ведомыми полу муфтами в виде ше- стерён ΙΟαι, Юа 2 , 10b l 5 10Ь 2 . В кулачке установлен на подшипниках стакан 1 1, зафикси- рованный от вращения ползуном 12 и пазом 13 в корпусе. С возможностью вращения в корпусе установлен связанный резьбой со стаканом 11 винт 14, с коническим зубчатым винцом 15, сцепленным с конической шестерней 16, которая закреплена на рукоятке управления 17. На колебательных валах (фиг. 5) закреплены двухвенцовые звёздочки 18, на каждую из которых надета пара цепей 19, с закреплёнными штифтами 20 крайними звеньями на диаметрально расположенных звёздочках, а на подшипниках корпуса уста- новлена пара опорных роликов 21. Цепи смонтированы с возможностью поворота диа- метрально противоположных колебательных валов с одинаковой по модулю разнонаправ- ленной угловой скоростью. На выходном валу 3 , являющегося вод илом цилиндрического трёхвального дифференциала [5], выполнена пара щёк 22 с парой сцепленных сателлитов 23а и 23Ь, валы колёс дифференциала 24а и 24Ь установлены на подшипниках выходного вала и сцеплены с сателлитами. На валах колёс дифференциала выполнены зубчатые вен- цы 25(2 и 25Ь, сцепленные с соответствующими шестернями 10 обгонных муфт.

Механизм действует следующим образом. От рукоятки управления 17 кулачок 4 из исходного положения (фиг. 2) перемещается на расстояние h,

H = h max - максимальное перемещение (фиг. 3). Поворачивающийся на угол а входной вал 2 отклоняет кулачком рычаги 5 колебательных валов на углы γ(α, К) , зависящие от про- филя пространственного кулачка и положения рукоятки управления (фиг. 4), λ = 2у шах - максимальный размах колебаний колебательных валов. При а = 0. . .π/2 колебательный вал 5(2ι поворачивается кулачком посредством рычага на угол [1]

άγ α1 ( ,Κ) (2λ\ fh . 2

а его угловая скорость ω Κα1 =— = ω I— J I— J sirr a,

где ω - скорость входного вала, t - время. Через обгонную муфту, колебательный вал вращает шестерню 10<ai с угловой скоростью сою а = ωκ αΐ · Одновременно диаметрально противоположный колебательный вал 5(2 2 цепной передачей поворачивается на угол

у а2 (а, К) = -y a i(a, h),

при этом обгонная муфта колебательного вала 5(2 2 действует в режиме обгона, на фиг. 5 стрелками показаны натянутые ветви цепей 19. При a = π/2. . .2π колебательный вал 5(2 2 передаёт вращение на шестерню 10(2 2 с угловой скоростью сою а = сок а 2, а обгонная муфта колебательного вала 5а ι совершает обгон. При полном обороте входного вала (а = 0. . .2π)

при этом шестерни 10(2ι и 10(2 2 через зубчатый венец 25а при любом а передают вращение на вал колеса дифференциала 24а с угловой скоростью

= ω О ( ) (i) Sin2

где ζιο и z 2 5 - число зубьев в шестерне 10 и зубчатом венце 25.

Колебательные валы 5bi и 5Ь 2 действуют аналогично на вал колеса дифференциала 24Ь, но со сдвигом по фазе н следовательно, его углов скорость

Водило дифференциала, который является выходным валом вариатора, вращается с уг- ловой скоростью следовательно, имеет место идеальная равномерность вращения выходного вала при со = const, и обеспечивается варьирование скорости выходного вала рукояткой управления 17, лачка относительно рычагов, в широком диапазоне: соз =

На фиг. 7 показаны графики угловых скоростей звеньев вариатора.

Кинематическая связь диаметрально противоположных колебательных валов может быть конструктивно различной: например (фиг. 8), с помощью тросов 26, закреплённых на диаметрально противоположных блоках 27, установленных на колебательных валах, 28 - опорные шкивы.

Изменение передаточного отношения вариатора зависит от относительного положения рычагов 6 и пространственного кулачка 4, поэтому перемещение кулачка относительно входного вала не принципиально: при фиксированном на выходном валу кулачке, можно установить рычаги на колебательных валах перемещаемыми от рукоятки управления как показано на фиг. 9, где колебательные валы выполнены шлицевыми, а для перемещения рычагов используются поводковые механизмы 29.

Следует применять в вариаторе нефрикционные обгонные муфты, позволяющие пере- давать без потерь энергии большие моменты, например, зубчатые обгонные муфты [6...8].

Информация о высокомоментных вариаторах нефрикционного типа дана на сайте [9] .

Источники информации:

1. Б. В. Пылаев. Приспособляемость нефрикционного высокомоментного вариатора к внешней нагрузке// Вестник машиностроения. 2009. N° 5. С. 12-16.

2. RU 2475663 CI, F 16 Н 29/08, 22.09.2011 (Б.В. Пылаев).

3. RU 2409779 CI, F 16 Н 29/08, 06.07.2009 (Б.В. Пылаев).

4. RU 2242654 С2, F 16 Н 29/08, 20.01.2003 (Б.В. Пылаев).

5. Крайнев А.Ф. Механика машин. Фундаментальный словарь. - 2-е изд. - М.: Машино- строение, 2001 (стр. 175. Схема б).

6. Б.В. Пылаев, А.А. Шамин. Зубчатая обгонная муфта для нефрикционного высокомо- ментного вариатора// Вестник машиностроения. 2008. N° 6. С. 3-6.

7. RU 2353835 С2, F 16 D 41/08, 27.03.2007 (Б.В. Пылаев, А.А. Шамин).

8. RU 2353836 С2, F 16 D 41/08, 27.03.2007 (Б.В. Пылаев, А.А. Шамин)

9. www.vmvp.ru




 
Previous Patent: VEHICLE EDGE DEVICE

Next Patent: VEHICLE EDGE DEVICE