Вариационный мультипликатор с авторедуцированием

мбоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРУ 881435, нл. Р 16 Н 3/44, 1981.(54)ВАРИАЦИО ННЫЙ МУЛЬТИПЛИКАТОРС АВТОРЕДУЦИРОВАНИЕМ(57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использованов скоростных транспортных средствах4 Цель изобретения - расширение диапазона регулирования, Вариационныймультипликатор с авторедуцированиемсодержит корпус 1 с входным 5 и выходным 7 валами, механизмом 8 передачии механизмом 6 изменения передаточного отношения. Механизм передачи выполнен в виде конических поверхнос"тей выходного вала, на которые надеты пружинящие спирали, связанные срычагами, ролики которых передают идвижение от упруго деформируемого ода. 1 зп. ф-лы, 4 ил,Изобретение относится к машиностроению и может быть использованодля бесступенчатого широкого регулирования частоты выходного вала, втом числе и в скоростных транспортныхсредствах,Целью изобретения является расши, рение диапазона регулирования.На фиг. 1 изображен вариационный, фиг, 4 - транспортное средство с вариацнонным мультипликатором,Стрелкой показано направление 20осевого перемещения шпицевой втулкина уменьшение "пиков"- максимальнойразницы радиусов, от размера Г - большего радиуса, и размера В в . малогорадиуса, до принятия ободом формы 25круга диаметром Д. Ь - полный ходшпицевой втулки,Вариационный мультипликатор с авторедуцированием содержит корпус 1с крышкой 2, подшипниками 3 и 4, в 30которых установлены входной вал 5 смеханизмом 6 изменения передаточногоотношения и выходной вал 7 с механизмом 8 передачи.Механизм изменения передаточногоотношения 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 пазами для шарнирного крепления поперечных тяг 13.Противоположные концы поперечныхтяг шарнирно соединены с плунжерами14, размещенными в обоймах 15 со свободой продольного перемещения.Противоположные концы продольныхтяг шарнирно соединены с рессорами 16,закрепленными, как и обоймы, на упйугом ободе 17. Между фланцем входного50вала и торцом шпицевой втулки закреплена пружина 18, работающая на растя-жение или сжатие в зависимости отисполнения мультипликатора. Механизмпередачи состоит из роликов 19 с под 55шипниковыми кольцами 20, эксцентричноустановленных на валиках 21, опирающихся на подшипники 22, Вдоль валиков вразбивку закреплены рычаги 23,снабженные балансирами 24 и пружинами 25, Ьрижимающими кольца роликовк рабочей поверхности упругого обода,На конце каждого рычага закрепленагибкая спираль 26, например плоскийметаллический трос, облицованныйрезиной. Второй конец гибкой спиралисоединен с балансирным плечом рычагапружиной 27, которая обеспечивает натяг каждой гибкой спирали на своемконическом участке 28 выходного вала.Конические участки выполнены вершинами в сторону, противоположную направлению витков.Направление витков гибких спиралейсовпадает с направлением вращения вала.,Вариационный мультипликатор с авторедуцированием в качестве приводаскоростного транспортного средстваработает следующим образом.При свободном положении рычага 12и 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 внутреннегосгорания (ДВС) транспортного средстване вызывает вуащения .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 приводутранспортного средства обойтись безмуфты сцепления. При повороте рычага12 шпицевая втулка 9, перемещаясьвправо, продольными тягами 10 распирает обод 17, придавая ему форму правильного многоугольника с дугообразными сторонами в виде арок, серединукоторых поддерживают поперечные тяги 13, таким образом, на ободе создается равномерно меняющаяся по азимутуразница радиусов с соответствующими"пиками", число которых равно числупродольных тяг, и подшипниковые кольца 20 эксцентричйо смещенных роликов19 приходят в колебательное движениеи передают его рычагам 23, что приводит к вращению выходного вала 7 стем большей частотой, чем больше поворот рычага 12 и перемещение шлицевой втулки 9. Перемещение шлицевойвтулки приводит к смещению на половину хода оси обода 17, поэтому его ширина должна быть больше ширины под314146шипниковых колец 20, чтобы не бьлонарушено контактирование. Для равномерности вращения, выходного вала работа рычагов 23 должна взаимно перекрываться, т.е. их минимальное коли 5чество должно быть равно трем,Механизм передачи движения на выходной вал работает по принципу фриКцнонной петли Эйлера. На фиг. 2 стрелОкой показано направление вращениявходного вала и обода 17, При этомкольцо верхнего правого ролика, набегая на увеличивающийся радиус поворачиваемого обода, перемещаетсяот оси вала вправо, вращаясь вокругоси своего валика 21 по часовой стрелке и в этом же направлении перемещаясвой рычаг 23, конец которого, вытягивая ветвь гибкой спирали 26, поворачивает выходной вал 7 также по часовой стрелке. При этом проскальзывания гибкой спирали на коническойповерхности выходного вала не происходит, так как пружина 27, замыкающая достаточное количество витковспирали на плечах рычага 23, создаетдостаточный натяг, а направление ко.нического участка 28 ведомого валаспособствует увеличению диаметра витой спирали, т.е. увеличению натяга,Верхний левый ролик, перейдя "пик". обода 17, перемещается в направленииоси вала и поворачивает свой рычагс помощью пружины 25 против часовой35стрелки. При этом его гибкая спиральослабляет натяг и не препятствуетвращению выходного вала, как и спираль рычага нижнего ролика, рычаг которого находится в крайнем положении 40холостого хода. Выходной вал вращается по часовой стрелке. Витки гибкихспиралей располагаются на его конических поверхностях также с правой(по часовой стрелке) навивкой.Таким образом, так как гибкаяспираль нижнего рычага при его обратном повороте поворачивается противнаправления вращения выходного вала,она свинчивается с конического участка 28 в сторону его меньшего диаметра и, образовав зазор с его поверх 1ностью, не препятствует вращению выходного вала. Подшипниковое кольцоролика правого верхнего рычага, обка-.55тывая рабочую поверхность обода ивстречая в месте контактирования всевозрастающий радиус, создает крутящиймомент с плечом С - поворачивает этот 64рычаг по часовой стрелке. При этом витки его гибкой спирали в начальный момент поворота надвигаются (навинчи" ваются) 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 шлицевой втулки выражается зависимостьюйСВ.2 п 1 д фгде 6 - высота "пика" в рабочем сечении обода (разница максимального и минимального радиусов);и - количество илико в1 - длина рычага,П - средний диаметр коническогоучастка выходного вала;С - плечо (эксцентриситет) рычага.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 = 2 П и и = 4 передаточное число вариационного мультипликатора равно пяти, т.е. выходной вал вращается в пять раз быстрее входного.Количество витков и натяг пружинящих спиралей на конических участкахведомого вала определяется требуемой мощностью передачи, количеством рычагов и другими конструктивными особенностями механизма. Зависимость междувеличиной необходимого окружного усилия Р и натягом Я пружинящей спирали на конический участок выходного вала определяется формулой Л. Зйлера где Г - коэффициент трения;М, - угол охвата (рад),Анализ, этой формулы говорит о резком возрастании окружного усилия приувеличении угла охвата, Значительныемощности передачи обеспечивают дватри витка охвата,Важной особенностью предлагаемоговариационного мультипликатора является его способность к автоматическомуредуцированию, т.е. уменьшению частоты выходного вала на некоторую величину при возрастании на нем момента сопротивления вращению. Если тран 146641 6 5 10 15 20 25 3035 40 5055 спортное средство, оснащенное нариационным мультипликатором с авторе"дуцированием, встретит временное сопротивление движению, которое не будет учтено водителем, его ДВС всеравно сохранит режим нагрузки, так каквозросший момент сопротивления на рычагах 23 приводит к увеличению реакции роликов на обод, "проседанию"рессор 16 и выдвижению плунжеров 14,что соответствует автоматическомууменьшению размера "пика" и возрастанию крутящего момента на выходном валу.Итак, водитель транспортного средства, снабженного вариационным мультипликатором, может плавно с местанабирать любую скорость, При сбросе"газа", т.е. при отпускании рычага 12,пружина 18 отводит шпицевую втулку вположение нулевой скорости, Однакоэто не тормозит транспортное средство, так как выходной вал разобщаетсяс входным и вращается по инерции.Гибкие спирали в этом случае "свинчиваются" с конических поверхностей, образуя на них зазор и не препятствуя вращению выходного вала,Вариационный мультипликатор можетбыть выполнен с пружиной 18 работающей на сжатие, В этом случае свобод-.ное положение рычага 12 соответствуетмаксимальной скорости транспортногосредства, 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 транспортномсредстве.Транспортное средство включает в себя педаль 29 управления акселератом, датчики 30 перераспределения7 14146 выходных скоростей вариапионцых мультипликаторов на поворотах, сервопривод 3 1 карбюратора, ДВС 32, датчик 33 системы автоматического регулирова 5 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 2 карбюраторной заслонки как с изменением положения рычагов вариационных мультипликаторов, так и без их изменения. Это дает воэможность более гибкого управления режимом ДВС. 25По схеме рулевая колонка транспортного средства связана с датчиками перерасцределения выходных скоростей, те. с одновременным поворотом увеличивается скорость выходного вала вариационного мультипликатора копеса, идущего по внешней дуге. Применение вариационных мультипликаторов на транспортных средствах повышает их динамичность. Вместе с тем простота и па 35 раллельный отбор мощности на выходной вал увеличивает надежность привода. За счет изменения функции заменяемого дифференциала и свойств варна ционного мультипликатора увеличивать передаточное отношение передачи до сколь угодно большой повышается проходимость транспортного средства. Постоянство частоты входного вала дает возможность двигателю внутреннего б 4 8сгорания постоянно работать в оптимальном режиме, что, в свою очередь, уменьшает загрязнение тмосферы выхлопными газам, экономит топливо и увеличивает ресурс ДВСФормула изобретения1. Вариационный мультипликатор с авторедуцированием, содержащий механизм изменения передаточного отношения, корпус с крышкой и соосно установленные в корпусе входной и выходной валы, соединенные механизмом передачи, о т л и ч а ю щ и й с я 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 шпицевой 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 щ и й с я тем, что, с целью повышения 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 роликами, со стороны передачи тяги напрямую, а с другой стороны - через пружины, обеспечивающие натяг гибких спиралей на конических поверхностях.1414664 елоуськ оставитель С ехред М.Хода орректор М, Васильева Н, Лазоренк Ред Заказ 3827/ Тираж 558 Государственного комитета СС делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д