Вариационный мультипликатор с авторедуцированием

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в скоростных транспортных средствах, А Цель изобретения - расширение диапазона регулирования. Вариационный мультипликатор с авторедущфованием содержит корпус 1 с входным 5 и выходным 7 валами,механизмом 8 передачи и механизмом 6 изменения передаточного отношенияо Механизм передачи выполнен в виде конических поверхностей выходного вала, на которые надеты пружинящие спирали, связанные с рычагами, ролики которых передают им движение от упруго деформируемого обода . 1 ф-лы, 4 ил. (Л 4 Од СП 4:а фаг.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (50 4 В 60 К f 7 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4152115/27-11 (22) 26.11.87 (46) 07.08,88, Бнш, У 29 (75) Б Н,. Черняев (53) 629.113 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 881435, нл. F 16 Н 3/44, 1981. (54) ВАРИАЦИОННЫИ МУЛЬТИПЛИКАТОР

С АВТОРЕДУЦИРОВАНИЕМ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в скоростных транспортных средствах, Цель изобретення — расширение диапазона регулирования. Вариационный мультипликатор с авторедуцированием содержит корпус 1 с входным 5 и выходным 7 валами, механизмом 8 передачи и механизмом 6 изменения передаточного отношения. Механизм передачи вы полнен в виде конических поверхнос" тей выходного вала, на которые надеты пружинящие спирали, связанные с рычагами, ролики которых передают им движение от упруго деформируемого обода. 1 з п. ф-лы, 4 ил.

1414664

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для бесступенчатого широкого регулирования частоты выходного вала, в том числе и в скоростных транспортных средствах, Целью изобретения является расши, рение диапазона регулирования.

На фиг. 1 изображен вариационный

"мультипликатор с авторедуцированием в осевом разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (а - ход ролика, б - ход рычага, с — плечо, т.е. экс. центриситет ролика); на фиг. 3 — раз- 15 рез Б-Б на фиг. 2 (принципиальная

1, схема изменения формы обода) на

Э, фиг. 4 - транспортное средство с вариацнонным мультипликатором.

Стрелкой показано направление 20 осевого перемещения шпицевой втулки на уменьшение "пиков"- максимальной разницы радиусов, от размера Г - большего радиуса, и размера  †. малого радиуса, до принятия ободом формы 25 круга диаметром Д. L — полный ход шпицевой втулки.

Вариационный мультипликатор с авторедуцированием содержит корпус 1 с крышкой 2, подшипниками 3 и 4, в 30 которых установлены входной вал 5 с механизмом 6 изменения передаточного отношения и выходной вал 7 с механизмом 8 передачи.

Механизм изменения передаточного отношения состоит из шпицевой втулки 9, снабженной фланцем для шарнир ного крепления продольных тяг 10, кольцевой выточкой 11 для сухарей ры, чага 12 управления и торцевыми паза- 40 ми для шарнирного крепления поперечных тяг 13.

Противоположные концы поперечных тяг шарнирно соединены с плунжерами

14, размещенными в обоймах 15 со сво- 5 бодой продольного перемещения.

Противоположные концы продольных тяг шарнирно соединены с рессорами 16, закрепленными, как и обоймы, на упругом ободе 17. Между фланцем входного

50 вала и торцом шпицевой втулки закреплена пружина 18, работающая на растя- жение или сжатие в зависимости от исполнения мультипликатора. Механизм передачи состоит из роликов 19 с под55 шипниковыми кольцами 20, эксцентрично установленных на валиках 21, опирающихся на подшипники 22, Вдоль валиков вразбивку закреплены рычаги 23, снабженные балансирами 24 и пружинами 25, Ьрижимающими кольца роликов к рабочей поверхности упругого обода.

На конце каждого рычага закреплена гибкая спираль 26, например плоский металлический трос, облицованный резиной. Второй конец гибкой спирали соединен с балансирным плечом рычага пружиной 27, которая обеспечивает натяг каждой гибкой спирали на своем коническом участке 28 выходного вала.

Конические участки выполнены вершинами в сторону, противоположную направлению витков.

Направление витков гибких спиралей совпадает с направлением вращения вала..

Вариационный мультипликатор с авторедуцированием в качестве привода скоростного транспортного средства работает следующим образом.

При свободном положении рычага 12 и пружины 18, работающей на растяжение, шпицевая втулка находится в крайнем левом положении, когда обод 17, не деформируемый тягами 10 и 13,имеет форму круглого кольца. В этом положении включение двигателя внутреннего сгорания (ДВС) транспортного средства не вызывает ву ащения -выходного вала 7, так как вращение соединенного с входным валом 5 круглого обода 17 не создает колебания рычагов 23.

Это свойство вариационного мультипликатора дает возможность приводу транспортного средства обойтись без муфты сцепления. При повороте рычага

12 шпицевая втулка 9, перемещаясь вправо, продольными тягами 10 распирает обод 17, придавая ему форму правильного многоугольника с дугообраз- . ными сторонами в виде арок, середину которых поддерживают поперечные тяги 13. Таким образом, на ободе создается равномерно меняющаяся по азимуту разница радиусов с соответствующими

"пиками", число которых равно числу продольных тяг, и подшипниковые кольца 20 эксцентричйо смещенных роликов

19 приходят в колебательное движение и передают его рычагам 23, что приводит к вращению выходного вала 7 с тем большей частотой, чем больше поворот рычага 12 и перемещение шпицевой втулки 9. Перемещение шпицевой втулки приводит к смещению на половину хода оси обода 17, поэтому его ширина должна быть больше ширины под3

14146 шипниковых колец 20, чтобы не быпо нарушено контактирование. Для равномерности вращения, выходного вала работа рычагов 23 должна взаимно перекрываться, т.е. их минимальное коли5 чество должно быть равно трем. механизм передачи движения на выходной вал работает по принципу фрихцнонной петли Эйлера. На фиг. 2 стрел-1О кой показано направление вращения входного вала и обода 17. При этом кольцо верхнего правого ролика, набегая на увеличивающийся радиус поворачиваемого обода, перемещается от оси вала вправо, вращаясь вокруг оси своего валика 21 по часовой стрелке и в этом же направлении перемещая свой рычаг 23, конец которого, вытягивая ветвь гибкой спирали 26, поворачивает выходной вал 7 также по часовой стрелке. При этом проскальзывания гибкой спирали на конической поверхности выходного вала не происходит, так как пружина 27, замыка- 25 ющая достаточное количество витков спирали на плечах рычага 23, создает достаточный натяг, а направление ко.нического участка 28 ведомого вала способствует увеличению диаметра витой спирали, т.е. увеличению натяга.

Верхний левый ролик, перейдя "пик" . обода 17, перемещается в направлении оси вала и поворачивает свой рычаг с помощью пружины 25 против часовой

35 стрелки. При этом его гибкая спираль ослабляет натяг и не препятствует вращению выходного вала, как и спираль рычага нижнего ролика, рычаг которогo находится в крайнем положении 40 холостого хода. Выходной вал вращается по часовой стрелке. Витки гибких спиралей располагаются на его конических поверхностях также с правой (по часовой стрелке) навивкой.

Таким образом, так как гибкая спираль нижнего рычага при его обратном повороте поворачивается против направления вращения выходного вала, она свинчивается с конического участка 28 в сторону его меньшего диаметра и, образовав зазор с его поверх1 ностью, не препятствует вращению выходного вала. Подшипниковое кольцо ролика правого верхнего рычага, обка- .

55 тывая рабочую поверхность обода и встречая в месте контактирования все возрастающий радиус, создает крутящий момент с плечом С вЂ” поворачивает этот

64 рычаг по часовой стрелке. При этом витки его гибкой спирали в начальный момент поворота надвигаются (навинчиваются) в сторону основания конуса, убрав зазор холостого хода и обеспечив натяг, заклинивающую гибкую спираль на конической поверхности. Кро.ме последовательного заклинивания и расклинивания спиралей, конические участки выходного вала обеспечивают равномерность его вращения. Конструктивно уклон конических участков 28 определяется расчетом сечений рабочей поверхности упруго деформированного обода 17 исходя из условия равномерности вращения выходного вала. Чем .больше угол рабочего поворота рычага

23, тем больше разница между длиной дуги, описываемой его концом, и длиной развернутого рычагом участка гибкой спирали — хордой этой дуги, т.е, в процессе рабочего поворота скорость развертывания спирали при равномерном увеличении радиусов сечения обода в месте его контактирования с кольцами роликов уменьшается. Конусность участков 28 корректирует эту неравномерность, так как в процессе поворота выходного вала и развертывания рычагом гибкой спирали уменьшение скорости ее развертывания компенсируется уменьшением радиуса (плеча) на коническом участке 28, стабилизируя угловую скорость выходного вала.

Количество "пиков" сечения упруго деформированного обода может быть два-четыре и более. Оно определяется конкретными требованиями к диапазону регулирования. При двух "пиках" за один оборот входного вала все рычаги проделывают четыре колебания, при трех — шесть, при четырех — восемь и т.д. Чем больше пиков тем больше может быть диапазон регулирования.

Количество рычагов не влияет на диапазон регулирования. Чем больше рычагов, тем плавнее передача, меньше влияние несогласованности профиля обода и уклона конических поверхностей выходного вала и меньше площади сечений гибких спиралей при той же передаваемости мощности. На фиг. 2 обод 17 изображен с четырьмя "пиками" в положении, когда нижний рычаг начинает рабочий поворот, верхний правый рычаг заканчивает рабочий поворот, а верхний левый рычаг находится в положении начала холостого хода.

5 14

Передаточное число вариационного мультипликатора в каком-то определенном положении его шпицевой втулки выражается зависимостью йСВ .2п1д где Д вЂ” высота "пика" в рабочем сеч е нии обода (р а з ница максимального и минимального радиусов);

n — количество "пиков";

1 — длина рьиага;

D — средний диаметр конического участка выкодного вала;

С вЂ” плечо (эксцентриситет) ры- . чага.

Из анализа этого соотношения следует вывод, что передаточное число вариационного мультипликатора меняется от бесконечно большого, когда ролики работают по контуру сечения обода, где "пик" близок к нулю, до меньшего единицы, когда он соизмерим с плечом С. В последнем случае частота выхода больше частоты входа. Например, при С = Ь; 1 = 2D и

n = 4 передаточное число вариационного мультипликатора равно пяти, т.е. выкодной вал вращается в пять раз быстрее входного.

Количество витков и натяг пружинящих спиралей на конических участках ведомого вала определяется требуемой мощностью передачи, количеством рьиагов и другими конструктивными особенностями механизма. Зависимость между величиной необходимого окружного усилия Р и натягом Q пружинящей спирали на конический участок выходного вала определяется формулой Л. Зйлера где f — коэффициент трения;

М вЂ” угол охвата (рад).

Анализ, этой формулы говорит о резком возрастании окружного усилия при увеличении угла охвата. Значительные мощности передачи обеспечивают дватри витка охвата.

Важной особенностью предлагаемого вариационного мультипликатора является его способность к автоматическому редуцированию, т;е. уменьшению частоты выходного вала на некоторую величину при возрастании на нем момента сопротивления вращению. Если тран14664

1 6

55 спортное средство, оснащенное нариационным мультипликатором с авторедуцированием, встретит временное сопротивление движению, которое не будет учтено водителем, его ДВС все равно сохранит режим нагрузки, так как возросший момент сопротивления на рычагах 23 приводит к увеличению реакции роликов на обод, "проседанию" рессор 16 и выдвижению плунжеров 14, что соответствует автоматическому уменьшению размера "пика" и возрастанию крутящего момента на выходном валу.

Итак, водитель транспортного средства, снабженного вариационным мультипликатором, может плавно с места набирать любую скорость. При сбросе

"газа", т.е. при отпускании рычага 12, пружина 18 отводит шпицевую втулку в положение нулевой скорости. Однако это не тормозит транспортное средство, так как выходной вал разобщается с входным и вращается по инерции.Гибкие спирали в этом случае "свинчиваются" с конических поверхностей, о6разуя на них зазор и не препятствуя вращению выходного вала. !

Вариационный мультипликатор может быть выполнен с пружиной 18, работающей на сжатие, В этом случае свобод-. ное положение рычага 12 соответствует максимальной скорости транспортного средства. Такое исполнение вариацион-, ного мультипликатора может быть более удобным для скоростного транспортного средства специального назначения.

Особенность вариационного мультипликатора с авторедуцированием распределять мощность по длине выходно.— го вала при увеличении числа рычагов дает возможность применять вариационные мультипликаторы, на полуосях заднего моста скоростного транспортного средства. В этом случае они, кроме прямых функций, заменяют дифференциал заднего моста, исполняя его предназначение на поворотах и исключая его отрицательное .свойство — уменьшать мощность на полуось с увеличением ее сопротивления движению. На фиг. 4 изображен случай применения вариационных мультипликаторов на транспортном средстве.

Транспортное средство включает в себя педаль 29 управления акселератом, датчики 30 перераспределения

7 14146 выходных скоростей вариационных мультипликаторов на поворотах, сервопривод 31 карбюратора, ДВС 32, датчик 33 сист емы а вт оматич ес к or о р е г улир ов а5 ния; распределительную коробку 34 с переключением на задний ход, сервоприводы 35 и 36 управления вариационными мультипликаторами. Здесь муфта распределительной коробки 34 заднего моста обеспечивает перемену направления вращения вала. Педаль 29 управления акселератом гидравлически связана с заслонкой карбюратора и рычагами управления вариационных мультипликаторов. Нажимая педаль акселератора, водитель одновременно увеличивает скорость и подачу мощности от ДВС.

На схеме изображена педаль, управления, позволяющая изменить положение 2О карбюраторной заслонки как с изменением положения рычагов вариационных мультипликаторов, так и без их изменения. Это дает воэможность более гибкого управления режимом ДВС. 25

По схеме рулевая колонка транспортного средства связана с датчиками перерасцределения выходных скоростей, т е. с одновременным поворотом увеличивается скорость выходного вала вариационного мультипликатора колеса, идущего по внешней дуге. Применение вариационных мультипликаторов на транспортных средствах повышает их динамичность. Вместе с тем простота и па35 раллельный отбор мощности на выходной вал увеличивает надежность привода.

3а счет изменения функции заменяемого дифференциала и свойств варна- 40 ционного мультипликатора увеличивать передаточное отношение передачи до сколь угодно большой повьппается проходимость транспортного средства.. Постоянство частоты входного вала дает возможность двигателю внутреннего б4 8 сгорания постоянно работать в оптимальном режиме, что, в свою очередь, уменьшает загрязнение "тмосферы выхлопными газам, экономит топливо и увеличивает ресурс ДВС

Формула изобретения

1. Вариационный мультипликатор с авторедуцированием, содержащий механизм изменения передаточного отношения, корпус с крьппкой и соосно установленные в корпусе входной и выходной валы, соединенные механизмом передачи, отличающийся тем, что, с целью расширения,циапазона регулирования, механизм изменения передаточного отношения выполнен в виде упругого деформируемого обода с подрессоренными тягами, концы которых по обе стороны обода шарнирно соединены с фланцами входного вала и пптицевой втулки, имеющей возможность осевого перемещения, а также тягами, шарнирно закрепленными на противоположном конце шлицевой втулки и соединенными с ободом шарнирно через плунжеры.

2. Мультипликатор по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения КПД, механизм передачи выполнен в вице конических поверхностей на выходном валу, на каж дую из которых намотана в сторону основания конуса гибкая спираль с направлением витков, совпадающим с направлением вращения вала, и с концами, соединенными с плечами подпружиненных двуплечих рычагов, установленных на валиках, снабженных эксцентрично смещенными pGJIHKBMH> со стороны передачи тяги напрямую, а с другой стороны — через пружины, обеспечивающие натяг гибких спиралей на конических поверхностях.

1 414664

1414664

Составитель С. Белоусько

Редактор Н, Лазоренко Техред М.Ходанич

Корректор И. Васильева

Заказ 3827/17

Тираж 558 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4