Варіатор з передачею зусилля роликами на тороідальних поверхнях

1. Варіатор з передачею зусилля роликами на тороїдальних поверхнях, що містить вхідний та вихідний диски, взаємодіючу з ними групу роликів, кожний з яких з'єднаний з поршнем подвійної дії, встановленим всередині гідравлічного циліндра, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що всі гідравлічні циліндри розміщені по один бік площини, яка проходить через вісь дисків. Винахід стосується трансмісій на роликовому зчепленні в тороїдальних обоймах, зокрема, їх компонентів, які здійснюють зміну передаточного відношення - варіаторів, в яких кожна група 2 Варіатор за п 1, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що всі гідравлічні циліндри розташовані на спільній основі. 3 Варіатор за п 1, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що всі гідравлічні циліндри пересікаються однією площиною, паралельною вісі варіатора. 4 Варіатор за п 1, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що група роликів складається .з трьох роликів, які рівновіддалені в коловому напрямку, а напрямок лінії, що з'єднує поршень з центром одного з роликів, відносно напрямку обертання одного з дисків, протилежний відповідному напрямку двох інших роликів групи. 5. Варіатор за п.4, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що всі гідравлічні циліндри трьох роликів зміщені від площини, яка містить центральне коло спільного тору двох дисків, і встановлені до неї під кутом. 6. Варіатор за п.5, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що два гідравлічні циліндри з трьох лежать по один бік площини, яка містить центральне коло спільного тору двох дисків, а третій гідравлічний циліндр - по інший бік. 7. Варіатор за п.1, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що спільна основа має форму прямокутного блока з розташованими в ньому гідравлічними каналами, які під'єднані до гідравлічних циліндрів. роликів, що передають тяглове зусилля між вхідним і вихідним дисками, з'єднана з позиціонуючим гідравлічним механізмом, який є ключовим фактором в обумовленні передаточного відношення. С > ю 00 00 00 о 21888 ВІДОМІ варіатори з позиціонуючими роликовими системами [1,2,3,4]. В усіх цих технічних рішеннях показані групи з трьох роликів, які передають тяглове зусилля між вхідним диском, що обертається, та 5 СПІВВІСЬОВИМ з ним, що обертається у протилежному напрямку, вихідним диском, де ролики відстоять один від одного на 120 градусів по дузі навколо спільної осі дисків. В цих пристроях передаточне відношення 10 кожного ролика між вхідним і вихідним дисками варіюється шляхом зміни положення ролика в напрямку практично дотичному до центрального кола спільного тору, представленого тороїдами вхідного І 15 вихідного дисків. Механізм, що надає цей тангенціальний рух принаймні одному з роликів,містить в собі поршні, які пересуваються в гідравлічних циліндрах на протилежних кінцях несучої ролики 20 конструкції, яка утримує підшипники, «а яких обертаються ролики Такий механізм повинен складатися з великої кількості частин, оскільки для кожного з двох циліндрів, зв'язаних з кожним поршнем, потрібний 25 жорсткий механізм для утримання його в фіксованому положенні незалежно від переміщення в ньому поршня і від змін у взаємодіях його з поршнем Крім того, кожний циліндр повинен бути з'єднаний з ЗО вхідним І вихідним гідравлічними каналами. Ці канали та їх з'єднання з циліндрами повинні бути достатньо стійкими для того, щоб витримувати тиск рідини, що нагнітається в них, а симетричне розміщення циліндрів на- 35 вколо осі трансмісії означає, що всі ці канали також повинні розміщуватися по колу трансмісії, а при можливості навіть бути відкритими Така вимога призводить до цілого ряду проблем, наприклад, вартість 40 формування каналів складної конфігурації у цільнолитому корпусі, труднощі при створенні маслощільних, в умовах високих тисків, з'єднань до таких каналів, необхідність мати якнайбільші діаметри всіх ка- 45 налів для того, щоб зробити мінімальний опір потоку, захист цих частин від пошкоджень у відкритих конструкціях каналів, блокування доступу для монтажу роликів та їх носіїв. Відомі трансмісії з тороїдальним елемен- 50 том кочення [5,6]. де пропонувалося дотичне положення та кутове відношення кожного з роликів регулювати за допомогою лише однієї пари поршень-циліндр, розміщеної лише на одному кінці носія роликів. 55 В типовій системі з трьох роликів це дозволить вдвічі скоротити кількість циліндрів І тим самим зменшити вищеперелічені труднощі, пов'язані з забезпеченням доступу І захистом від пошкоджень. В трансмісії прототипі [6] з тороїдальним елементом кочення, що взаємодіє з направляючою біговою доріжкою, варіатор з передачею зусилля роликами на тороїдальних поверхнях містить вхідний та вихідний диски, групу роликів, що взаємодіє з ними, а кожний з роликів з'єднаний з поршнем подвійної дії, встановленим всередині гідравлічного циліндра. Недоліком прототипу є те, що в ньому, як і в вищеназваних технічних рішеннях, три робочі циліндри повинні розміщуватись не інакше, ніж із 120-градусним Інтервалом навколо осі дисків, тобто так само, як самі ролики. Таке взаємне розташування роликів І циліндрів не дозволяє спростити конструкцію, а значить здійснити захист гідравлічних ліній живлення цілиндрів і вирішити пов'язані з цим проблеми. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити "Варіатор з передачею зусилля роликами на тороїдальних поверхнях", в якому шляхом розташування гідравлічних циліндрів з одного боку спільної осі дисків, забезпечити спрощення конструкції І, за рахунок цього, здійснити захист гідравлічних ліній живлення циліндрів через створення стійких з'єднань до каналів, захист їх від пошкоджень у відкритих конструкціях каналів, а також створити більш компактний варіатор, зменшити вартість, формування каналів складної конфігурації у цільнолитому корпусу. Поставлена задача вирішується тим, що в варіаторі з передачею зусилля роликами на тороїдальних поверхнях, що містить вхідний та вихідний диски, взаємодіючу з ними групу роликів, кожний з яких з'єднаний з поршнем подвійної дії, встановленим всередині гідравлічного циліндра, згідно з винаходом всі гідравлічні циліндри розміщені по один бік площини, яка проходить через вісь дисків. Всі гідравлічні циліндри розташовані на спільній основі. Всі гідравлічні циліндри перетинаються однією площиною, паралельно осі варіатора. Група роликів складається з трьох роликів, які рівновіддалені в коловому напрямку, а напрямок лінії, що з'єднує поршень з центром одного з роликів, відносно напрямку обертання одного з дисків, протилежний відповідному напрямку двох інших роликів групи. Всі гідравлічні циліндри трьох роликів, відхилені від площини, яка містить центральне коло спільного тору двох дисків, І встановлені до неї під кутом Два гідравлічні циліндри з трьох лежать по один бік площини, яка містить 21888 центральне коло спільного тору двох дисків, а третій гідравлічний циліндр - по Інший бік. Спільна основа має форму прямокутного блока з розташованими в ньому гідравлічними каналами, що під'єднані до 5 гідравлічних циліндрів. Суть винаходу полягає в тому, що коли положення кожного ролика регулюється лише одним гідравлічним механізмом, то розміщення трьох механізмів можна 10 змінювати так, щоб усі вони у загальному випадку знаходились з одного боку спільної осі дисків, що принципово полегшує вирішення частини з вищезгаданих проблем. Зокрема, винахід стосується варіаторів, у 15 яких конфігурація тороїдальних обойм, сформованих на вхідному і вихідному дисках, є такою, що радіус від осі диска до точки контакту обойми з роликом може здійснюватися в межах, що включають вели- 20 чини як більші, так і менші радіуса від осі диска до центрального кола спільного тору. Таким чином досягається очікуваний технічний результат, а саме спрощення конструкції варіатора і, за рахунок цього, за- 25 хист гідравлічних ліній живлення циліндрів. На фіг. 1 показано частково схематично, частково переріз по лінії 1-І фіг.2; на фіг.2 спрощений вигляд варіатора по лінії 11-11 фіг.З; на фіг.З - спрощений вигляд зверху ЗО шести робочих циліндрів "двокінцевої" трансмісії на роликовому зчепленні в тороїдальних обоймах і основи, на якій ця трансмісія змонтована; на фіг.4 схематично показано яким чином варіанти 35 розташування над віссю і під віссю зображеного на фіг.1 керуючого циліндра можуть бути розподілені серед шести циліндрів, зображених на фіг.З. Варіатор, що з'являється, містить ролик 40 1 (фїг. 1) на підшипниках 2 та носії 3, один кінець якого звужений і має форму стрижня 4, на дальньому кінці якого знаходиться поршень подвійної дії 5, що має можливість рухатись в керуючому циліндрі б, 45 сформованому в блоці циліндрів 7. Поршень 5 має заокруглений зовнішній край 8, що дозволяє йому займати у циліндрі 6 скісне положення і зворотно-поступально рухатися вздовж осі 9. Позицією 10 позна- 50 чено центр ролика 1, а 11 - центр поршня 5. Передній кінець циліндра 6 закритий ущільненням 12, яке утримується кільцевим замком 13, 14 - центральна частина ущільнення 12, що має змогу виконувати 55 обмежений радіальний рух відносно осі 9 циліндра. Поршень 5 поділяє циліндр 6 на дві камери: 15 і 16. Циліндр 6 має два варіанти розташування: над віссю 9 і під нею. В обох цих варіантах камера 15 створена кільцевим пазом 17, а камера 16 аналогічним пазом 18. Позицією 19, позначена схематично, зображена відповідна кільцева частина, що утримується на лівому боці поршня 5 в обоїх варіантах над віссю І під віссю циліндра 6 І на правому його боці лише у варіанті циліндра над віссю. За такою конструкцією елемент 19 запобігає безпосередньому контакту поршня з внутрішньою стінкою 20 ущільнення 12 в тому випадку, якщо поршень зайде за ліву межу, І з торцевою стінкою 21 циліндра, якщо поршень зайде за праву межу його ходу в циліндрі. Типовий варіатор такої трансмісії містить в собі групу з трьох роликів 1, керування кожним з яких здійснюється комбінацією 5/6 поршень-циліндр, де всі три циліндри знаходяться в спільному ланцюзі керування. В іншому варіанті (на фіг.З І 4) дві таких групи роликів, загальна кількість яких дорівнює шести, керуються спільно гідравлічною системою, що містить у собі два насоси 25 і 26, два вентилі 27 і 28 керування тиском і дренаж 29. Відносне один одного регулювання вентилів 27 І 28 виконується за допомогою спільного електричного керуючого приладу ЗО. Крізь одну з камер 15 або 16 кожного з циліндрів 6 насос 25 маж можливість з'єднуватись послідовно з керуючим вентилем 27 І дренажем 29. Крізь другу камеру 16 або 15 кожного з циліндрів 6 другий насос 26 має можливість з'єднуватись послідовно з другим керуючим вентилем 28, а також з дренажем 29. На фіг.1 з'єднання камери 15 з насосом 25 і камери 16 з насосом 26, а також з керуючим вентилем 28 і дренажем 29 показано лише як один з можливих прикладів. В кожному з циліндрів, виконаних відповідно з варіантом розташування циліндра над віссю, камера 15 з'єднана з одним із насосів 25 через паз 17 І трубопровід 31, а камера 16 з'єднана з другим насосом через паз 18 і трубопровід 32. V варіанті розташування циліндра під віссю, кінець стрижня 4 має наплив 33 такої форми, що співпадає зі зрізаним краєм 34 порожнини 35 у торцевій стінці 21. Тут також камера 15 має можливість з'єднуватись з одним із насосів 25, 26 через паз 17 І трубопровід 31. Проте камера 16 з'єднана тут не лише з другим насосом через трубопровід 32, але І з відповідним керуючим вентилем (27 або 28) та дренажем 29 через порожнину 35 І трубопровід 37. На фіг.1 позицією 38 показаний фрагмент частково-тороїдальної обойми одного з дисків (40 фіг.2 І 3). Відповідно ДО 21888 даного винаходу, як показано на фіг.2, блоки 7 кожної групи з трьох роликів 1, що передають тяглове зусилля між вхідним (на фіг. не показаний) І вихідним 40 дисками, які змонтовані всі на одній жорсткій основі 41, 5 що має у загальному випадку прямокутну форму І верхню плоску поверхню 42 таку, що усі три блоки 7 (позначені на фіг.З позиціями 43, 44, 45) розміщуються на одному боці спільнот площини 46, яка містить в собі вісь 10 47 дисків і пересікається другою спільною площиною (поперечною площиною 48 лінії перерізу 1-І), яка сама зміщена вбік і практично паралельна вісі 47. Як і на фіг.1, блоки 7 (фіг.2) з'єднуються з насосами 25 І 15 26 та керуючими вентилями 27, 28 через трубопроводи 31, 32 І 37 з тою проте відміною, що ці трубопроводи просторово розташовані в основі 41, як це схематично, за приклад, показано позиціями 49, 50 і 51. 20 Якщо, ця основа є монолітною, то ті ж трубопроводи можуть приймати форму каналів 52, просвердлених крізь саму основу. Основа може служити також корпусом для насосів 25, 26 і керуючих вентилей 27, 28, як 25 це показано контурними ЛІНІЯМИ на фіг.2, полегшуючи таким чином подальші необхідні гідравлічні з'єднання. На фіг.2 стрілка 53 вказує напрямок обертання вихідного диску 40, а лініями 54 І ЗО 55 показані внутрішній і зовнішній радіальні краї частково тороїдальної обойми 56 на вихідному диску 40, по яким мають можливість котитися ролики 1, група яких складається з трьох роликів 57, 58, 59 і лінія 35 60 середнього радіуса 6 1 , рівного середньому радіусу центрального кола спільного тору. Це радіус того кола, по якому кожен ролик групи має можливість котитися, знаходячись в позиції 57, коли вісь 40 обертання ролика перехрещує спільну вісь 47 дисків, а передаточне відношення дорівнює 1, внаслідок чого вихідний диск 40 має можливість обертатися з тією ж швидкістю, що й відповідний вхідний диск 45 (62 фіг.З), але в протилежному напрямку. На фіг.З показані гідравлічні циліндри 63, 64, 65 (зображені на фіг.2) блоків 7 для однієї групи з трьох роликів, а також відповідні циліндри 66, 67, 68 для другої 50 групи роликів двокінцевої трансмісії з тороїдальною обоймою. Пунктиром тут також показані частини вхідного і вихідного дисків. Як звичайно, для таких двокінцевих блоків вхідний диск 69, розміщений на од- 55 ному кінці осі варіатора, з'єднаний з вхідним диском 62 на другому кінці вхідним валом 70, а вихідний диск 40 розташований між ними І узгоджений з формою 8 циліндричної порожнини так, що має можливість вільно обертатися на валу 70. Шліцеве з'єднання 72 між валом 701 диском 62 дозволяє здійснювати між ними осьове переміщення відповідно кінцевим навантаженням. Ролики 57, 58, 59 (фіг.2) призначені для передачі тяглового зусилля між обоймою 73 на диску 62 і обоймою 56 на одному боці вихідного диска 40, а три ролики (не показані, але відповідають поз. 74, 75, 76) другої групи (якою керують циліндри 66, 67, 68), призначені для передачі тяглового зусилля між вхідним диском 69 і обоймою на протилежному боці вихідного диска 40. На фіг.4 позиціями 77 І 78 позначені спільні трубопроводи, що з'єднані відповідно з насосами 25 І 26. На фіг.З видно, що осі 9 циліндрів 6 нахилені до поперечних площин 79, які містять центральне кояо спільного тору дисків, між якими ролики, що позиціонуються цими циліндрами, передають тяглове зусилля. Кут нахилу, відомий як повздовжній кут нахилу, буде, звичайно, однаковим для всіх шести циліндрів. Імовірна видимість зворотного може бути викликана аксонометрією зображення. Наявність повздовжнього кута нахилу сприяє реалізації монтажу блоків 7 циліндрів 63, 65 та 66, 68 близько один до одного у повздовжньому напрямку, як показано на фіг.З, якщо б цей кут був малим або дорівнював нулю, то було 6 очевидно, що блоки циліндрів перешкоджають один одному при спробі, як на фіг.З, змонтувати три блоки в спільній площині на поверхні 42 основи 41. Таким чином, при малому або нульовому повздовжньому куті нахилу, альтернативне розміщення цих циліндрів дало б змогу уникнути таких взаємних пошкоджень. Виїмки 80 на розі кожного з блоків 7 циліндрів, що показані на фіг.2 І 3, забезпечують проміжок для зовнішніх кромок дисків 69, 62 і 40. Поряд з описаними вище монолітними і порожнистими основами 41, що мають у загальному випадку прямокутну форму, можливі також інші її варіанти в межах винаходу. Наприклад, можлива більш відкрита рамочна основа з двох паралельних з'єднаних балок, на одному боці яких змонтовані блоки циліндрів 63, 65, 66, 68 (фіг.З), а на другому - блоки циліндрів 64 І 67. Така основа дозволяє розміщувати всі шість циліндрів та їх блоки симетрично, навколо неї, а також тим, що дозволяє реалізувати захист гідравлічних ліній живлення циліндрів. 21888 Пристрій, що заявляється, працює таким чином. Зайнявши в циліндрі 6 скісне положення, поршень 5 здійснює зворотно-поступальний рух вздовж осі 9 таким чином, що 5 центр 10 ролика 1 може переміщуватися не тільки вгору І вниз вздовж осі 9, але й віддалятися від неї при збереженні незмінною відстані між центром ролика 10 і центром 11 поршня 5. Центральна частина 10 14 ущільнення 12 виконує обмежений радіальний рух відносно осі 9 циліндра, даючи змогу центру ролика переміщуватися, як описано вище. У варіаторі з однією групою з трьох 15 роликів керування кожним з роликівздійснюється комбінацією 5/6 поршеньциліндр. У варіанті з двома групами роликів, тобто шістьма роликами, керування ними здійснюється спільною гідравлічною систе- 20 мою з насосів 25 і 26, вентилів 27 І 28, дренажа 29 за допомогою спільного електричного керуючого приладу ЗО, до входу якого надходить сигнал, що являє собою команду переключення передачі, швидкість '25 обертання та інші відповідні параметри. Наприклад, у варіанті, коли поршень 5 знаходиться в циліндрі від віссю в установлених межах його ходу, порожнина 35 не є закритою, і потік рідини крізь камеру 16 30 обумовлюється нагнітанням з боку відповідного насосу (25 або 26) і регулюванням відповідного керуючого вентиля (27 або 28). Якщо поршень 5 виходить за праву межу свого ходу в циліндрі під 35 віссю, то наближення напливу 33 до краю 34 обмежує потік рідини в трубопроводі 37 і підіймає її тиск у камері 16, створюючи таким чином ефект гідравлічної зупинки, який намагається протидіяти подальшому руху 40 поршня 5 вправо. Якщо таким чином збитковий хід поршня проконтролювати не вдається, то наплив 33 упирається в край 34, що призводить до механічного зупинення. На фіг.2 показана ще одна особливість 45 винаходу. Коли ролик 57 слідує за циліндром 63 відносно напрямку обертання вихідного диску 40, що вказує стрілка 53, то ролик 58 аналогічним чином слідує за циліндром 64. Але в другій комбінації ролик/циліндр 50 59/65 порядок є зворотнім: циліндр 65 слідує за його роликом 59 відносно напрямку 53. Як видно з фіг.1, це не викликає специфічних проблем для роликів з гідравлічними робочими механізмами 55 подвійної дії: все, що є необхідним - це те, щоб камери 15, 16 циліндра 65 з'єднувались з тими ж насосами, що й камери 16 І 15 циліндрів 63 і 64. 10 Для ефективної роботи двокінцевої трансмісії з тороїдальними обоймами необхідним є, серед іншого, виконання трьох умов. По-перше, кожен з роликів 57-59174-76 повинен забезпечувати одне й те ж передаточне відношення між відповідними вхідними й вихідними дисками, для чого необхідно, щоб на поєднаний з ними поршень діяло таке ж чисте по величині гідравлічне зусилля з боку рідини в камерах 15, 16 циліндра 6. По-друге, для того, щоб з'єднання між камерами 15, 16 1 насосами 25, 26 на фіг.2 були для циліндра 65 протилежними відносно циліндрів 63 і 64, один з циліндрів 66, 67 або 68 повинен бути подібним же чином реверсований відносно двох Інших. По-третє, для утворення повного гідравлічного ланцюга потрібні чотири циліндри у варіанті над віссю І два - у варіанті під віссю, де два останніх повинні бути реверсовані відносно один одного так, щоб перший з них утворював ефект гідравлічного зупинення при виникненні тенденції до виходу роликів за межі діапазону передаточного відношення, а другий утворював аналогічний ефект на другому кінці. Такий ланцюг показано на фіг.4. Як і на фіг.2, тут один з циліндрів (65) першої групи з трьох роликів реверсований у напрямку відносно двох інших циліндрів 63 і 64 Подібним шляхом в другій групі роликів циліндр 68 реверсований відносно циліндрів 66 і 67. Таким чином, циліндри 63, 64 І 67 скеровані всі в одному напрямку (відносно напрямку обертання 53 вихідного диска 40), а циліндри 65 і 68 скеровані в протилежному напрямку. Спільний трубопровід 77 з'єднаний з нагнітальним насосом 25, з'єднаний з камерами 15 циліндрів 63, 64, 66, 67 І з камерами 16 циліндрів 65, 68, забезпечуючи таким чином однаковий тиск в усіх шістьох камерах. Аналогічно трубопровід 78, з'єднаний з насосом 26, з'єднаний з камерами 16 циліндрів 63, 64, 66, 67 і з камерами 15 циліндрів 65, 68. Для завершення двох гідравлічних ланцюгів насосів 25 і 26 необхідно лише, щоб два з шести циліндрів були виконані у варіанті розташування циліндра під віссю, а останні чотири у простому варіанті - над віссю. Для забезпечення ефекту гідравлічного кінцевого зупинення при виникненні небезпеки виходу роликів за одну з двох меж їх нормального діапазону передаточного відношення, два циліндри варіанта під віссю повинні бути реверсовані в своєму напрямку. На фіг. 4 такими двома циліндрами є циліндри 65 І 67. Камера 16 11 12 21888 циліндра 65 завершує ланцюг між насосом 251 поєднаним з ним керуючим вентилем 27, у той час як камера 16 циліндра 67 завершує ланцюг між насосом 26 І поєднаним з ним вентилем 28. Якщо виникає небезпека виходу поршнів за ліву межу Тх нормального ходу, то обмеження потоку у трубопровід 37 з камери 16 циліндра 65 створить ефект гідравлічного зупинення і підвищить тиск у трубопроводі 77. Якщо ж виникає небезпека виходу поршнів за праву межу їх ходу, то ефект кінцевого зупинення буде створюватись в камері 16 циліндра 67 підвищенням тиску в трубопроводі 78. у~зо -і і 28 27 І7 15 J6 S49J18 35 38 "Ріг. / 8881 г 21888 \ 65 68 Фіг. 4 Упорядник Замовлення 4459 Техред М.Келемеш Коректор О.Кравцова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101