Устройство кулачкового вариатора

Изобретение относится к передачам для бесступенчатого регулирования скорости движения выходного звена. Кулачковый импульсный вариатор имеет кулачок и два параллельно установленных преобразующих механизма. Первый преобразующий механизм включает ведомый вал, механизм свободного хода, толкатель и механизм регулирования, состоящий из ползуна, перемещающегося вдоль толкателя по направляющим корпуса и шарнирной опоры, поворотно размещенной в расточке ползуна. Толкатель установлен в отверстии шарнирной опоры и качается вокруг ее оси. Толкатель второго преобразующего механизма расположен с противоположной стороны кулачка и связан с толкателем первого преобразующего механизма. Прижимное устройство в виде стержня с упорами на концах и двух пружин прижимает оба толкателя к кулачку. Стержень свободно установлен в сквозных пазах обоих толкателей. Пружины расположены между соответствующим упором и толкателем. Ведомые валы преобразующих механизмов связаны зубчатой передаче. Такое выполнение кулачкового импульсного вариатора позволяет упростить конструкцию, повысить быстроходность, увеличить надежность и срок службы. 1 ил.

Известен кулачковый импульсный вариатор (см., например, авт. свид. N 697771 СССР, БИ N 42, 1979), содержащий ведущий вал с задающим закон движения кулачком, ведомый вал с установленным на нем механизмом свободного хода, качающийся толкатель, связанный одним концом с ведущим элементом механизма свободного хода, а другим — с задающим закон движения кулачком, и регулирующий механизм, выполненный в виде поворотного сухарика, ограничивающего угол качания толкателя.

Известен также кулачковый импульсный вариатор (см., например, авт. свид. N 712577 СССР, БИ N 4, 1980), принятый нами за прототип, содержащий корпус, расположенные в нем ведущий вал с жестко установленным на нем кулачком, ведомый вал с расположенным на нем механизмом свободного хода, ведущая обойма которого шарнирно связана с толкателем, взаимодействующим с помощью пружины с кулачком, и механизм регулирования, состоящий из ползуна, имеющего возможность перемещения вдоль толкателя по направляющим, изготовленным в корпусе, и шарнирной опоры, поворотно размещенной в цилиндрической расточке ползуна и в отверстии которой свободно установлен толкатель, причем профиль кулачка изготовлен в соответствии с заданной неравномерностью движения ведомого вала на всем диапазоне регулирования скоростей.

Цель предлагаемого изобретения — упрощение конструкции, повышение быстроходности, увеличение надежности и срока службы, а также повышение конкурентоспособности.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что заявляемый вариатор отличается тем, что толкатель второго преобразующего механизма расположен с противоположной стороны относительно кулачка ведущего вала и связан с толкателем первого преобразующего механизма, прижимающим оба толкателя к кулачку прижимным устройством, состоящим из свободно установленного в сквозных пазах обоих толкателей стержня с упорами на его концах и двух пружин, расположенных между соответствующими упором и толкателем, а ведомый вал второго преобразующего механизма связан с ведомым валом первого преобразующего механизма зубчатой передачей.

Предложенный кулачковый импульсный вариатор содержит корпус 1, расположенные в нем ведущий вал 2 с жестко установленным на нем кулачком 3, ведомый вал 4 с расположенным на нем механизмом свободного хода, и толкатель 5, шарнирно связанный с ведущей обоймой 6 механизма свободного хода и находящийся в постоянном контакте с кулачком 3. В направляющих 7 корпуса 1 смонтирован ползун 8, в цилиндрической расточке которого поворотно размещена шарнирная опора 9, причем в отверстии опоры 9 свободно установлен толкатель 5. Параллельно толкателю 5 с противоположной стороны кулачка 3 расположен толкатель 5′, шарнирно связанный с ведущей обоймой 6′ механизма свободного хода, находящегося на ведомом валу 4′, причем толкатель 5′ также свободно установлен в отверстии шарнирной опоры 9′, поворотно смонтированной во второй цилиндрической расточке ползуна 8. Толкатели 5 и 5′ связаны между собой прижимным устройством, обеспечивающим постоянный контакт обоих толкателей с кулачком, профиль которого изготовлен в соответствии с заданным законом движения выходного вала вариатора. Прижимное устройство состоит из свободно установленного в сквозных пазах обоих толкателей стержня 10 с упорами 11 и 11′ на его концах и двух пружин сжатия 12 и 12′, расположенных между соответствующими упорами 11 или 11′ и толкателем 5 или 5′. Ведомые валы 4 и 4′ кинематически связаны между собой зубчатыми колесами 13 и 13′, причем выходным валом вариатора является, например, ведомый вал 4. Ползун 8 связан резьбовым соединением с винтом 14, на наружном конце которого, выступающем из корпуса неподвижно смонтирован маховик 15.

Ведущий вал 2 с жестко установленным на нем кулачком 3 приводится во вращение в любую сторону. Вращательное движение вала 2 с кулачком преобразуется в качательное движение толкателей 5 и 5′, имеющих возможность совершать это движение вокруг осей шарнирных опор 9 и 9′. Это качательное движение с помощью ведущих обойм 6 и 6′ и механизмов свободного хода в целом преобразуется в однонаправленное вращательное движение соответствующих ведомых валов 4 и 4′. Поскольку толкатели 5 и 5′ находятся с противоположных сторон относительно одного и того же кулачка, то на фазе удаления толкателя 5 рабочий ход совершает механизм свободного хода ведомого вала 4, одновременно для толкателя 5′ происходит фаза сближения, и механизм свободного хода ведомого вала 4′ в это время совершает холостой ход. И соответственно на фазе сближения толкателя 5 механизм свободного хода вала 4 совершает холостой ход, а для толкателя 5′ эта фаза соответствует фазе удаления, и механизм свободного хода вала 4′ совершает уже рабочий ход. Благодаря тому, что ведомые валы 4 и 4′ кинематически связаны между собой зубчатыми колесами 13 и 13′, ведомый вал 4, являющийся выходным валом вариатора, получает два импульса вращательных движения за один оборот ведущего вала 2 с кулачком 3. Профиль кулачка 3 спроектирован и изготовлен таким образом, чтобы фаза удаления обоих толкателей была более 180 o поворота кулачка, и поэтому ведомый вал 4 будет получать непрерывное вращательное движение.

Как видно из описания конструкции и принципа действия, в предложенном кулачковом импульсном вариаторе два его преобразующих механизма приводятся в действие только от одного кулачка, что ведет к упрощению конструкции и снижению затрат на изготовление. Кроме того, поскольку оба толкателя преобразующих механизмов теперь связаны между собой одним общим прижимным устройством, обеспечивающим постоянный контакт толкателей с профилем одного и того же кулачка, то такое расположение и конструкция прижимного устройства позволило избежать больших деформаций пружин при работе вариатора. В известных вариаторах эти деформации были относительно очень большими, так как пружины, как правило, находились между толкателем и корпусом, то есть опирались на корпус вариатора. В предложенном же вариаторе в случае, если профиль кулачка изготовлен, например, по окружности, то у пружин 12 и 12′ вообще не будет никаких рабочих деформаций (не считая предварительного их сжатия).

Кулачковый импульсный вариатор, содержащий корпус, расположенные в нем ведущий вал с жестко установленным на нем кулачком, преобразующий механизм, включающий в себя ведомый вал с расположенным на нем механизмом свободного хода и имеющий возможность качаться вокруг оси шарнирно опоры толкатель, находящийся с помощью пружины в постоянном контакте с кулачком и шарнирно связанный с ведущей обоймой механизма свободного хода, и механизм регулирования, состоящий из ползуна, имеющего возможность перемещения вдоль толкателя по направляющим, изготовленным в корпусе, и шарнирной опоры, поворотно размещенной в цилиндрической расточке ползуна, в отверстии которой свободно установлен толкатель, отличающийся тем, что параллельно первому преобразующему механизму установлен второй преобразующий механизм, толкатель которого расположен с противоположной стороны относительно кулачка ведущего вала и связан с толкателем первого преобразующего механизма прижимающим оба толкателя к кулачку прижимным устройством состоящим из свободно установленного в сквозных пазах обоих толкателей стержня с упорами на его концах и двух пружин, расположенных между соответствующим упором и толкателем, а ведомый вал второго преобразующего механизма связан с ведомым валом первого преобразующего механизма зубчатой передачей.