Способ и устройство для изготовления дисков бесступенчатой коробки передач - RU2284891C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для изготовления дисков бесступенчатой коробки передач, такой как, например, вариатор. Подобные бесступенчатые коробки передач называются также коробками передач CVT (Continiously Variable Transmission) (бесступенчатая коробка передач), они содержат, по меньшей мере, одну пару дисков с соответствующей трансмиссионной поверхностью, выполненной, например, в основном конической или бочкообразной, т.е. изогнутой. Здесь под трансмиссионной поверхностью понимается поверхность, которая служит для передачи усилия. Трансмиссионная поверхность может иметь искривленную в радиальном направлении диска или прямую форму. Расположенные попарно диски коробки передач установлены с возможностью регулирования зазора между ними, причем между ними может быть пропущен элемент передачи усилия, например цепь с мелкими звеньями. За счет регулирования зазора между дисками коробки передач обеспечивается возможность бесступенчатого регулирования. При этом элемент передачи усилия перемещается при силовом замыкании вдоль трансмиссионной поверхности соответствующих, расположенных напротив дисков коробки передач. Следовательно, при работе коробки передач элемент передачи усилия перемещается взад и вперед или изнутри наружу или наоборот по трансмиссионной поверхности между внутренним и наружным диаметрами.

При этом отмечается проблема, заключающаяся в том, что диски коробки передач должны прижиматься к элементу передачи усилия с такой силой, чтобы этот элемент не мог проскальзывать. Проскальзывание должно эффективно предупреждаться. С другой стороны, желательно, чтобы усилие прижатия дисков коробки передач обеспечивалось по возможности небольшим усилием, с тем чтобы исключить излишне большое давление на поверхность во время передачи усилия с дисков коробки передач на элемент передачи усилия. Однако не допускается и проскальзывания между дисками коробки передач и элементом передачи усилия.

При изготовлении дисков бесступенчатой коробки передач также существует проблема, состоящая в том, что указанные диски должны обладать высокопрочной и обработанной по возможности с жесткими допусками трансмиссионной поверхностью. Высокая прочность дисков необходима в основном для обеспечения по возможности большого срока службы коробки передач. Отклонения от формы и неровности трансмиссионной поверхности таких дисков необходимо исключать для гарантирования бесперебойной и по возможности малошумной работы коробки передач.

Поэтому задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства для изготовления дисков бесступенчатой коробки передач, в которой улучшена способность передачи усилия между дисками и элементом передачи этого усилия, увеличивается срок службы и, в частности, надежно предупреждается проскальзывание элемента передачи усилия.

Указанная задача решается в способе, признаки которого приведены в п.1 формулы изобретения, а также в устройстве, признаки которого приведены в п.10. Предпочтительные варианты выполнения изобретения являются объектом зависимых пунктов формулы изобретения.

В способе изготовления дисков бесступенчатой коробки передач согласно изобретению при шлифовании конической или бочкообразной трансмиссионной поверхности совершается радиальное по отношению к шпинделю изделия, относительное маятниковое движение между шлифовальным кругом и диском коробки передач, вследствие чего шлифовальный участок шлифовального круга перемещается по трансмиссионной поверхности между внутренним и наружным радиусами поверхности. В результате становится возможным целенаправленное изменение картины шлифовочных штрихов на трансмиссионной поверхности. Вместо обычной при круглом шлифовании картины в основном круговых шлифовочных штрихов способом согласно изобретению можно получить, например, перекрестную сетку шлифовочных штрихов. Под перекрестной сеткой шлифовочных штрихов здесь имеется в виду картина шлифовочных штрихов, на которой эти штрихи произвольно перекрещиваются. Таким образом, можно целенаправленно задавать шероховатость трансмиссионной поверхности дисков коробки передач и за счет этого создавать оптимальные условия, исключающие проскальзывание элемента передачи усилия при работе коробки передач. Поверхность может быть получена в пределах требуемых жестких размерных допусков и с необходимой прочностью. Поскольку благодаря целенаправленному регулированию поверхностной шероховатости дисков коробки передач заметно снижается способность к проскальзыванию, т.е. проскальзывание в значительной степени предупреждается, то усилие прижатия дисков коробки передач может быть дополнительно уменьшено, что приведет к уменьшению давления на поверхность и, следовательно, к уменьшению трения во время передачи усилия, а также к повышению кпд коробки передач. Таким образом бесступенчатая коробка передач с дисками, изготовленными согласно изобретению, обеспечивает по сравнению с традиционными коробками передач в конечном итоге также снижение расхода топлива двигателем внутреннего сгорания.

Полученная таким образом перекрестная сетка шлифовочных штрихов обеспечивает следующие преимущества.

Доля нагрузки, воспринимаемой поверхностью дисков коробки передач, возрастает, так как присутствует перекрестная сетка шлифовальных штрихов, аналогичная сетке, получаемой на поверхностях при хонинговании.

При врезном шлифовании под углом происходит шлифование периферией круга, после которого требуется точная правка в геометрической негативной форме, так что любой, вызванный правкой дефект формы переходит на изделие. Благодаря маятниковому движению дефекты формы от правки "сглаживаются" и не могут более передаваться изделию. Кроме того, перекрестная сетка шлифовочных штрихов обеспечивает преимущества в отношении передачи усилия на участке этой передачи. Благодаря маятниковому шлифованию снижается также тепловая нагрузка на изделие, так как это изделие снова полностью охлаждается до момента повторного касания со шлифовальным кругом на том же участке шлифования.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения число оборотов шпинделя изделия согласуется с маятниковым движением. В результате может достигаться равномерная картина шлифовочных штрихов на всех участках трансмиссионной поверхности. Также возможно таким образом целенаправленно увеличивать или уменьшать поверхностную шероховатость. В соответствии с оптимальным аспектом изобретения число оборотов шпинделя изделия может изменяться в зависимости от радиального положения шлифовального круга на трансмиссионной поверхности. В результате может обеспечиваться равномерная картина шлифовочных штрихов на всех участках трансмиссионной поверхности, например, за счет увеличения или снижения числа оборотов шпинделя изделия, в частности, за счет создания одинакового режима шлифования на всех шлифуемых участках для получения одинаковой поверхностной шероховатости на всех периферийных участках диска коробки передач. В результате исключается положение, при котором элемент передачи усилия работает с разными предельными величинами проскальзывания при его разных позициях на диске коробке передач.

Согласно другому оптимальному варианту выполнения изобретения скорость маятникового движения изменяется в зависимости от радиального положения шлифовального круга на трансмиссионной поверхности. Благодаря снижению скорости маятникового движения в направлении к наружному периметру исключается неравномерность картины шлифовочных штрихов в зависимости от соответствующего периферийного участка. Относительное маятниковое движение обеспечивается возвратно-поступательным движением либо шлифовального круга, либо диска коробки передач.

Согласно другому оптимальному варианту выполнения изобретения предусмотрено два шпинделя изделия, расположенных по отношению друг к другу таким образом, что маятниковое движение по трансмиссионным поверхностям может выполняться двумя дисками коробки передач, в результате чего эти оба диска могут шлифоваться в зажимном устройстве одним шлифовальным кругом. При этом оба шпинделя изделия установлены так, что трансмиссионные поверхности обоих дисков коробки передач располагаются рядом, при этом конусные или бочкообразные трансмиссионные поверхности лежат в одной плоскости. Обработка обоих дисков коробки передач в одном зажимном устройстве способом согласно изобретению позволяет сократить время этой операции. Время цикла может быть уменьшено приблизительно вдвое. Само собой разумеется, что число оборотов шпинделя изделия должно быть приведено в соответствие с возросшим путем маятникового движения. В соответствии с этим аспектом изобретения оба шпинделя изделия выполнены поворотными вокруг общей точки таким образом, чтобы можно было получать бочкообразную форму трансмиссионных поверхностей. Положение точки поворота определяется радиусом бочкообразной формы.

Устройство для изготовления дисков бесступенчатой коробки передач согласно изобретению содержит согласно п.10 формулы изобретения, по меньшей мере, один шпиндель изделия и шлифовальный шпиндель, причем шлифовальный шпиндель и диски коробки передач расположены таким образом, что во время шлифования по отношению к оси шпинделя изделия может осуществляться относительное в радиальном направлении маятниковое движение по трансмиссионной поверхности между шлифовальным кругом и диском коробки передач. В результате с помощью устройства можно целенаправленно воздействовать на картину шлифовочных штрихов трансмиссионной поверхности. Благодаря маятникову движению становится возможным получать вместо обычной при круглом шлифовании равномерно радиальной картины шлифовочных штрихов требуемую картину шлифовочных штрихов на поверхности, например, перекрестную сетку шлифовочных штрихов, картину спирально расходящихся наружу шлифовочных штрихов или другую требуемую картину таких штрихов. При этом с помощью устройства могут быть изготовлены диски коробки передач с требуемой, предварительно заданной поверхностной шероховатостью. Относительное маятниковое движение предпочтительно обеспечивать либо за счет совершающего возвратно-поступательные движения шлифовального круга, либо за счет соответствующих движений диска коробки передач.

Согласно целесообразному варианту выполнения изобретения предусмотрена каретка шлифовального шпинделя, которая может устанавливаться под углом к шпинделю изделия. Каретка шлифовального шпинделя обеспечивает точное и быстрое возвратно-поступательное движение шлифовального круга по шлифуемой трансмиссионной поверхности. Благодаря возможности установки под углом к шпинделю изделия могут обеспечиваться разные конусные формы дисков коробки передач.

Согласно другому целесообразному варианту выполнения изобретения устройство содержит управляющее устройство, с помощью которого можно целенаправленно управлять относительным маятниковым движением. В результате маятниковое движение может целенаправленно изменяться таким образом, что устройстве может быть отрегулировано на заданную шероховатость трансмиссионной поверхности дисков коробки передач. В соответствии с этим аспектом изобретения с помощью управляющего устройства возможно варьировать число оборотов шпинделя изделия и скорость маятникового движения. Таким образом становится возможным обеспечивать с помощью устройства самые разные поверхностные шероховатости. Таким образом обработка трансмиссионной поверхности может быть оптимизирована в зависимости от назначения, т.е. с учетом ее проскальзывающей и фрикционной способности при работе коробки передач.

Согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения шпиндель изделия выполнен с возможностью поворота вокруг некоторой точки для получения "бочкообразной" формы трансмиссионной поверхности. При этом точка поворота определяется желаемым или требуемым радиусом искривления. Поворотное движение служит одновременно и для получения относительного маятникового движения.

Согласно еще одному предпочтительному варианту выполнения изобретения устройство содержит два шпинделя изделия, которые установлены с возможностью регулирования ориентации и расстояния между ними. Таким образом устройство позволяет производить одновременную обработку шлифованием двух дисков коробки передач, а также выполнять маятниковое движение во время шлифовании согласно изобретению. Таким образом, возможно сократить время, затрачиваемое на изготовление. Благодаря возможности регулирования расстояния между шпинделями изделия возможно также изготовление дисков разного размера для коробки передач с целенаправленно задаваемой поверхностной шероховатостью. Кроме того, при этом возможно задавать угол при вершине конуса. В соответствии с этим аспектом изобретения оба шпинделя изделия выполнены поворотными вокруг общей точки. Это позволяет получать трансмиссионные поверхности бочкообразной или искривленной формы.

Согласно другому целесообразному варианту выполнения изобретения устройство является составной частью обрабатывающего центра ЧПУ. Таким образом диски коробки передач могут дополнительно обрабатываться в зажимном устройстве. Следовательно, отпадает необходимость в переналадке, проводимой между разными предшествующими шлифованию и последующими за ним обрабатывающими операциями.

Ниже изобретение подробно описывается со ссылкой на приложенный чертеж. При этом изображено на:

фиг.1 схематически вид сверху на шлифовальное устройство согласно изобретению, первый пример выполнения;

фиг.2 схематически вид сверху на шлифовальное устройство с двумя шпинделями изделия согласно изобретению, второй пример выполнения;

фиг.3 схематически вид сверху на шлифовальное устройство согласно примеру выполнения, альтернативному по отношению к примеру выполнения на фиг.1;

фиг.4 схематически вид сверху на шлифовальное устройство согласно примеру выполнения, альтернативному по отношению к примеру выполнения на фиг.2.

На фиг.1 упрощенно показан вид сверху на шлифовальное устройство согласно изобретению. В качестве изделия 1 на шпинделе 3 закреплен диск коробки передач с конической поверхностью 2. Диск 1 коробки передач имеет коническую трансмиссионную поверхность 2, т.е. она искривлена только в одном направлении. Однако само собой разумеется, что диск 1 коробки передач может также иметь искривленную в двух направлениях форму. Шлифовальный круг 4 расположен на шлифовальном шпинделе 5 и предназначен для шлифования конической трансмиссионной поверхности 2 диска 1 коробки передач. Шлифовальный круг 4 и шлифовальный шпиндель 5 расположены на каретке 6 таким образом, что при шлифовании поверхности 2 шлифовальный круг 4 может совершать маятниковое движение. Для этого предусмотрено, кроме того, управляющее устройство 7, посредством которого может регулироваться число оборотов шпинделя 3 изделия и маятниковое движение шлифовального круга 4. Шлифовальный круг 4 совершает маятниковое движение при шлифовании трансмиссионной поверхности 2 диска 1 коробки передач между наружным 2.2 и внешним 2.1 радиусами таким образом, что шлифовочные штрихи перекрещиваются на поверхности 2. Таким образом на поверхности 2 может быть получена перекрестная сетка шлифовочных штрихов. Следовательно, с помощью устройства можно целенаправленно воздействовать на шероховатость трансмиссионной поверхности 2 диска 1 коробки передач. С помощью управляющего устройства 7 могут задаваться, в частности, число оборотов шпинделя 3 изделия, скорость и направление маятникового движения шлифовального круга 4. Другими задаваемыми параметрами являются параметры, присущие традиционным шлифовальным станкам, такие как, например, подача шлифовального круга 4 в направлении к поверхности 2 в плоскости X-Y.

На фиг.2 схематически изображен второй пример выполнения шлифовального устройства согласно изобретению, в котором в отличие от описанного выше примера выполнения предусмотрены два шпинделя 3, 3' изделия. Таким образом с помощью устройства возможно шлифование двух дисков 1, 1' коробки передач в зажимном устройстве с применением одного шлифовального круга 4. Для этого оба шпинделя 3, 3' изделия в соответствии с конической формой трансмиссионной поверхности 2, 2' дисков 1, 1' коробки передач ориентированы по отношению друг к другу таким образом, что образующие каждой половины конусной поверхности 2, 2' лежат в одной плоскости. Шлифовальный шпиндель 5 расположен на каретке 6, обеспечивающей маятниковое движение от внутреннего радиуса 2.1 поверхности 2 одного диска 1 коробки передач до внутреннего радиуса 2.1 другого диска 1' коробки передач. В результате сокращается время, необходимое для шлифования трансмиссионной поверхности дисков коробки передач.

На фиг.3 схематически изображен вариант выполнения шлифовального устройства, являющегося альтернативным по отношению к устройству на фиг.1. Вместо подвижной каретки 6 шлифовального шпинделя маятниковое движение при шлифовании трансмиссионной поверхности 2 здесь выполняется поворотным, т.е. совершающим возвратно-поступательный поворот шпинделем 10 изделия. В результате образуется радиусная форма, т.е. бочкообразная форма трансмиссионной поверхности 2, имеющей целевую шероховатость благодаря перекрестной сетке шлифовочных штрихов. Положение точки поворота 8 определяет радиус кривизны бочкообразной поверхности и является преимущественно регулируемым.

На фиг.4 схематически изображен аналогично фигуре 3 вариант выполнения шлифовального станка с двумя шпинделями изделия, являющийся альтернативным по отношению к варианту выполнения на фиг.2. Оба шпинделя 10, 10' расположены с возможностью поворота вокруг общей точки 9 таким образом, что маятниковое движение может совершаться шпинделями 10, 10' изделия в то время, как шлифовальный диск 4 подается в направлении Y. Точка поворота 9 является регулируемой, также как и угол поворота α, для приведения устройства в соответствие с разными формами дисков коробки передач.

Реферат

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении дисков бесступенчатой коробки передач. Используют устройство, содержащее по меньшей мере один шпиндель изделия и шлифовальный круг, приводимый в действие посредством шлифовального шпинделя. Осуществляют шлифование трансмиссионной поверхности по меньшей мере одного диска коробки передач многократным, радиальным по отношению к шпинделю изделия, относительным маятниковым движением между шлифовальным кругом и диском. Предусмотрено управляющее устройство, задающее при шлифовании упомянутые движения, согласованные между собой. В результате на трансмиссионной поверхности диска коробки передач образуется некруговая сетка штрихов и обеспечивается заданная шероховатость, что улучшает способность передачи усилия между дисками и элементом передачи усилия за счет предупреждения проскальзывания последнего при эксплуатации коробки передач, увеличивает срок службы дисков. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула