SU1414664A1

SU1414664A1 - Вариационный мультипликатор с авторедуцированием

Info

Publication number: SU1414664A1
Application number: SU874152115A
Authority: SU
Inventors: Борис Николаевич Черняев
Original assignee: .Б.Н. Черн ев
Priority date: 1987-11-26
Filing date: 1987-11-26
Publication date: 1988-08-07

Abstract

Изобретение относитс к машиностроению и может быть использовано в скоростных транспортных средствах, А Цель изобретени - расширение диапазона регулировани . Вариационный мультипликатор с авторедущфованием содержит корпус 1 с входным 5 и выходным 7 валами,механизмом 8 передачи и механизмом 6 изменени передаточного отношени о Механизм передачи выполнен в виде конических поверхностей выходного вала, на которые надеты пружин щие спирали, св занные с рычагами, ролики которых передают им движение от упруго деформируемого обода . 1 ф-лы, 4 ил. (Л 4 Од СП 4:а фаг.

Description

10

11414664

Изобретение относитс к машиностроению и может быть использовано дл бесс-тупенчатого широкого регули-, ровани частоты выходного вала, в том числе и в скоростных транспортных средствах

Целью изобретени вл етс расширение диапазона регулировани

На фиг о 1 изображен вариационньгй мультипликатор с авторедуцированием в осевом разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.(а - ход ролика, б - ход рычага, с - плечо, Тое эксцентриситет ролика); на фиг 3 - раз- 15 рез Б-Б на фиг 2 (принципиальна схема изменени формы обода); на фиг о 4 - транспортное средство с вариационным мультипликаторомо

Стрелкой показано направление осевого перемещени пшицевой втулки на уменьшение пиков - максимальной разницы радиусов, от размера Г -большего радиуса, и размера В т малого радиуса, до прин ти ободом формы круга диаметром Д. L - полный ход шпицевой втулки

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

Механизм изменени передаточного отношени состоит из шлицевой втулки 9, снабженной фланцем дл шарнирного креплени продольных т г 10, кольцевой выточкой 11 дл сухарей рычага 12 управлени и торцевыми паза- JQ ми дл шарнирного креплени поперечных , т г 13.

Противоположные концы поперечных т г шарнирно соединены с плунжерами

20

25

30

35

снабженные балансирами 24 и пружинами 25, Ьрижимающими кольца роликов к рабочей поверхности упругого обода. На конце каждого рычага закреплена гибка спираль 26, например плоский металлический трос, облицованный резиной. Второй конец гибкой спирали соединен с балансирным плечом рычага пружиной 27, котора обеспечивает нат г каждой гибкой спирали на своем коническом участке 28 выходного вала. Конические участки вьтолнены вершинами в сторону, противоположную направлению витков.

Направление витков гибких спиралей совпадает с направлением вращени ва- ла.о

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

При свободном положении рычага 12 и пружины 18, работающей на раст жение , пшицева втулка находитс в крайнем левом положении, когда обод 17, не деформируемьй т гами 10 и 13, имеет форму круглого кольца. В этом положении включение двигател внутреннего, сгор ани (две) TpaHcnopiTHoro средства не вызывает в| ащени -выходного вала 7 так как вращение соединенного с входным валом 5 круглого обода 17 не создает колебани рычагов 23.

Это свойство вариационного мультипликатора дает возможность приводу транспортного средства обойтись без муфты сцеплени . При повороте рычага 12 шлицева втулка 9, перемеща сь вправо, продольными т гами 10 распирает обод 17, придава ему форму правильного многоугольника с дугообраз- ными сторонами в виде арок, середину которых поддерживают поперечные т -

14, размещенными в обоймах 15 со сво-., г 13. Таким образом, на ободе создабодой продольного перемещени .

Противоположные концы продольных т г шарнирно соединены с рессорами 16, закрепленными, как и обоймы, на упругом ободе 17. Между фланцем входного вала и торцом шлицевой втулки закреплена пружина 18, работающа на раст - жение или сжатие в зависимости от исполнени мультипликатора Механизм передачи состоит из роликов 19 с подшипниковыми кольцами 20, эксцентрично установленных на валиках 21, опирающихс на подшипники 22. Вдоль валиков вразбивку закреплены рьтаги 23,

50

55

етс равномерно мен юща с по азимуту разница радиусов с соответствующими пиками, число которых равно числу продольных т г,- и подшипниковые кольца 20 эксцентрично смещенных роликов 19 приход т 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 шлицевой втулки 9. Перемещение пшицевой втулки приводит к смещению на половину хода оси обода 17, поэтому его ширина должна быть больше ширины под0

Q

0

5

0

5

При свободном положении рычага 12 и пружины 18, работающей на раст жение , пшицева втулка находитс в крайнем левом положении, когда обод 17, не деформируемьй т гами 10 и 13, имеет форму круглого кольца. В этом поло жении включение двигател внутреннего, сгор ани (две) TpaHcnopiTHoro средства не вызывает в| ащени -выходного вала 7, так как вращение соединенного с входным валом 5 круглого обода 17 не создает колебани рычагов 23.

, г 13. Таким образом, на ободе созда

етс равномерно мен юща с по азимуту разница радиусов с соответствующими пиками, число которых равно числу продольных т г,- и подшипниковые кольца 20 эксцентрично смещенных роликов 19 приход т 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 шлицевой втулки 9. Перемещение пшицевой втулки приводит к смещению на половину хода оси обода 17, поэтому его ширина должна быть больше ширины подшипниковых колец 20, чтобы не было нарушено контактирование Дл равномерности вращени , вькодного вала работа рычагов 23 должна взаимно пере- крьшатьс , Т. е. их минимальное количество должно быть равно трем

Механизм передачи движени на выходной вал работает по принципу фриКрычаг по часовой стрелке. При этом витки его гибкой спирали в начальный момент поворота надвигаютс (навинчиваютс ) в сторону основани конуса, убрав зазор холостого хода и обеспечив нат г, заклинивающую гибкую спираль на конической поверхности. Кроме последовательного заклинивани и

ционной петли Эйлера На фиг, 2 стрел- д расклинивани спиралей, конические

кой показано направление вращени входного вала и обода 17 При этом кольцо верхнего правого ролика, набега на увеличивающийс радиус поворачиваемого обода, перемещаетс от оси вала вправо, враща сь вокруг оси своего валика 21 по часовой стрелке и в этом же направлении перемеща свой рычаг 23, конец которого, выт гива ветвь гибкой спирали 26, пово- рачивае.т выходной вал 7 также по часовой стрелке При этом проскальзывани гибкой спирали на конической поверхности выходного вала не происходит , так как пружина 27, замыкающа достаточное количество витков спирали на плечах рычага 23, создает достаточньй нат г, а направление конического участка 28 ведомого вала способствует увеличению диаметра витой спирали, То е, увеличению нат га.

Верхний левый ролик, перейд пик .обода 17, перемещаетс в направлении оси вала и поворачивает свой рычаг с помощью пружины 25 против часовой стрелки При этом его гибка спираль ослабл ет нат г и не преп тствует вращению выходного вала, как и спираль рычага нижнего ролика, рычаг которого находитс в крайнем положении холостого хода,, Выходной вал вращаетс по часовой стрелке. Витки гибких спиралей располагаютс на его конических поверхност х также с правой (по часовой стрелке) навивкой

Таким образом, так как гибка спираль нижнего рычага при его обратном повороте поворачиваетс против направлени вращени выходного вала, она свинчиваетс с конического участка 28 в сторону его меньшего диаметра и, образовав зазор с его поверхностью , не преп тствует вращению выходного вала. Подшипниковое кольцо

20

30

участки выходного вала обеспечивают равномерность его вращени . Констру тивно уклон конических участков 28 определ етс расчетом сечений рабоч

15 поверхности упруго деформированного обода 17 исход из услови равномер ности вращени выходного вала. Чем .больще угол рабочего поворота рычаг 23, тем больше разница между длиной дуги, описьшаемой его концом, и дли ной развернутого рычагом участка ги кой спирали - хордой этой дуги, т.е в процессе рабочего поворота скорос развертывани спирали при равномерн

25 увеличении радиусов сечени обода в месте его контактировани с кольцами роликов уменьщаетс о Конусность участков 28 корректирует эту неравн мерность, так как в процессе поворо та выходного вала и развертьшани рычагом гибкой спирали уменьшение скорости ее развертывани компенсир етс уменьшением радиуса (плеча) на коническом участке 28, стабилизиру угловую скорость выходного вала

Количество пиков сечени упруг деформированного обода может быть два-четьфе и более. Оно определ етс конкретными требовани ми к диапазону

40 регулировани . При двух пиках за один оборот входного вала все рычаги проделывают четыре колебани , при трех - шесть, при четьгрех - восемь и т.До Чем больше пиков, тем бопь jg ше может быть диапазон регулировани Количество рычагов не вли ет на диапазон регулировани . Чем больше рычагов , тем плавнее передача, меньше вли ние несогласованности профил 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 четырьм пика-

35

50

ролика правого верхнего рычага, обка- ми в положении, когда нижний рычаг тьша рабочую поверхность обода и начинает рабочий поворот, верхний

правый рычаг заканчивает «рабочий поворот , а верхний левый рычаг находитвстреча в месте контактировани все возрастающий радиус создает крут щий момент с плечом С - поворачивает этот

с в положени начала холостого хода.

участки выходного вала обеспечивают равномерность его вращени . Конструктивно уклон конических участков 28 определ етс расчетом сечений рабочей

поверхности упруго деформированного обода 17 исход из услови равномерности вращени выходного вала. Чем .больще угол рабочего поворота рычага 23, тем больше разница между длиной дуги, описьшаемой его концом, и длиной развернутого рычагом участка гибкой спирали - хордой этой дуги, т.е. в процессе рабочего поворота скорость развертывани спирали при равномерном

увеличении радиусов сечени обода в месте его контактировани с кольцами роликов уменьщаетс о Конусность участков 28 корректирует эту неравномерность , так как в процессе поворота выходного вала и развертьшани рычагом гибкой спирали уменьшение скорости ее развертывани компенсируетс уменьшением радиуса (плеча) на коническом участке 28, стабилизиру угловую скорость выходного вала

Количество пиков сечени упруго деформированного обода может быть два-четьфе и более. Оно определ етс конкретными требовани ми к диапазону

регулировани . При двух пиках за один оборот входного вала все рычаги проделывают четыре колебани , при трех - шесть, при четьгрех - восемь и т.До Чем больше пиков, тем бопьше может быть диапазон регулировани Количество рычагов не вли ет на диапазон регулировани . Чем больше рычагов , тем плавнее передача, меньше вли ние несогласованности профил 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 четырьм пика-

с в положени начала холостого хода.

5

Передаточное число вариационного мультипликатора в каком-то определенном положении его пшицевой втулки выражаетс зависимостью

1

JTCD .2nli

где 6 - высота пика в рабочем сечении обода (разница максимального и минимального радиусов );

п 1 D

количество пиков ;

-длина рычага;

-средний диаметр конического участка выходного вала;

С - плечо (эксцентриситет) ры-.

: чага.

Из анализа этого соотношени сле:дует вывод, что передаточное число вариационного мультипликатора мен ет:с от бесконечно большого, когда ро- лики работают по контуру сечени обода, где пик близок к нулю, до меньшего единицы, когда он соизмерим с плечом Со В последнем случае частота выхода больше частоты входа

Например, при 2Ви п 4 передаточное число вариационного мультипликатора равно п ти,

:выходной вал вращаетс в п ть раз быстрее входногоо

Количество витков и нат г пружин ;щих спиралей на конических участках

iведомого вала определ етс требуемой мощностью передачи, количеством рычагов и другими конструктивными особенност ми механизма Зависимость между величиной необходимого окружного усили Р и нат гом Q пружин щей спирали на конический участок выходного вала определ етс формулой Л Эйлера

(l --1),

где f - коэффициент трени ; об - угол охвата (рад).

Анализ .этой формулы говорит о резком возрастании окружного усили при увеличении угла охвата Значительные мощности передачи обеспечивают два- три витка охвата„

Важной особенностью предлагаемого вариационного мультипликатора вл етс его способность к автоматическому редуцированию, т.е, уменьшению частоты выходного вала на некоторую величину при возрастании на нем момента сопротивлени вращению. Если тран/ . 6

спортное средство, оснащенное вари- ационным мультипликатором с авторедуцированием , встретит временное со- противление движению, которое не будет у 1тено водителем, его ДВС все равно сохранит режим нагрузки, так как возросший момент сопротивлени на рычагах 23 приводит к увеличению реакции роликов на обод, проседанию рессор 16 и вьщвижению плунжеров 14, что соответствует автоматическому уменьшению размера пика и возрастанию крут щего 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 шлицевую втулку в положение нулевой скорости. Однако это не тормозит транспортное средство , так как выходной вал разобщаетс

с входным и вращаетс по инерции.Гибкие спирали в этом случае свинчиваютс с конических поверхностей, образу на них зазор и не преп тству вращению выходного вала.

I

Вариационный мультипликатор может быть выполнен с пружиной 18, работающей на сжатие, В этом случае свобод-, ное положение рьтага 12 соответствует максимальной скорости транспортного

средства Такое исполнение вариадаонг ного мультипликатора может быть более удобным дл скоростного транспортного средства специального назначени .

Особенность вариационного мультипликатора с авторедуцированием распредел ть мощность по длине выходно.- го вала при увеличении числа рычагов дает возможность примен ть вариационные мультипликаторы, на полуос х заднего моста скоростного транспортного средства. В этом случае они, кроме пр мых функций, замен ют дифференциал заднего моста, исполн его предназначение на поворотах и исключа его отрицательное -свойство - уменьшать мощность на полуось с увеличением ее сопротивлени движению. На фиг. 4 изображен случай применени вариационных мультипликаторов на транспортном

средстве.

Транспортное средство включает в себ педаль 29 управлени акселератом , датчики 30 перераспределени

1 ,14

выходных скоростей варизштониых типликаторов на поворотах, сервопривод 31 карбюратора, ЛВС 32, датчик 33 системы автоматического регулировани ; распределительную коробку ЗА с , переключением на задний ход, сервоприводы 35 и 36 управлени вариационными мультипликаторами Здесь муфта распределительной коробки ЗА заднего моста обеспечивает перемену направлени вращени вала Педаль 29 управлени акселератом гидравлически св зана с заслонкой карбюратора и рычагами управлени вариа11;ионных мультипликаторов , Нажима педаль акселератора, водитель одновременно увеличивает скорость и подачу мощности от ДВС.

На схеме изображена педаль.управлени , позвол юща изменить положение карбюра.торной заслонки как с изменением положени рычагов вариационных мультипликаторов, так и без их изменени . Это дает возможность более гибкого управлени режимом ДВС,

По схеме рулева колонка транспортного средства св зана с° датчиками перераспределени выходных скоростей, с одновременным поворотом увеличиваетс скорость выходного вала вариационного мультипликатора колеса, идущего по внешней дуге. Применение вариационных мультипликаторов на транспортных средствах повышает их динамичность о Вместе с тем простота и параллельный отбор мощности на выходной вал увеличивает надежность привода

За счет изменени функции замен емого дифференциала и свойств вариационного мультипликатора увеличивать передаточное отношение передачи до сколь угодно большой повышаетс проходимость транспортного средствао Посто нство частоты входного вала дает возможность двигателю внутреннего

648

сгорани посто нно работать в оптимальном режиме, что, в свою очередь, уменьшает загр знение атмосферы выхлопными газами, экономит топливо и увеличивает ресурс ДВС,

Claims

Формула изобретени

Л, Вариационньй мультипликатор с авторедуцированием, содержащий механизм изменени передаточного отношени , корпус с крышкой и соосно установленные в корпусе входной и выходной валы, соединенные механизмом передачи , отличающийс тем, что, с целью расширени .циапазона регулировани , механизм изменени передаточного отношени выполнен в виде

упругого деформируемого обода с подрессоренными т гами, концы которых по обе стороны обода шарнирно соединены с фланцами входного вала и шли- цевой втулки, имеющей возможность

осевого перемещени , а также т гами, шарнирно закрепленными на противоположном конце шлицевой втулки и соединенными с ободом шарнирно через плунжеры

2о Мультипликатор по-п 1, отличающийс тем, что, с целью п6вьш1ени КПД, механизм передачи выполнен в виде конических поверхностей на выходном валу, на каж дую из которых намотана в сторону основани конуса гибка спираль с направлением витков, совпадающим с направлением вращени вала, и с концами , соединенными с плечами пбдпружиненных двуплечих рычагов, установленных на валиках, снабженных эксцентрично смещенными роликами, со стороны передачи т ги напр мую, а с другой стороны - через пружины, обеспечивающие нат г гибких спиралей на конических поверхност х.

го

15

fias. г

г

S-6

3it