ЗУБЧАТЫЙ ВАРИАТОР Российский патент 1999 года по МПК F16H9/24 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для плавного изменения передаточного отношения между входным и выходным звеньями механизма.

Известен вариатор, содержащий пару конических шкивов, охватывающую шкивы замкнутую ленту с нанизанными на нее пластинами, контактирующими с шкивами (Б. Фиттерман. Трансмиссия КВТ, "За рулем", 1985, N 2, стр.10 - 11). В этом устройстве, как и в заявляемом, используется лента, охватывающая конические шкивы, но в известном вариаторе усилия от входного к выходному валу передают силы трения, что ограничивает величину рабочего момента.

Примем за прототип наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату цепной вариатор (патент РФ N 2029178, кл. F 16 H 9/24, от 23.08.88).

Признаки известного вариатора (прототипа), совпадающие с заявляемым изобретением, следующие. Он содержит ведущий и ведомый валы, на каждом из которых установлена пара конических зубчатых колес с возможностью принудительного изменения расстояния между колесами в каждой паре, замкнутую шарнирную цепь с зубьями.

В известном вариаторе шаг зубьев на цепи постоянный, а шаг зубьев шестерен уменьшается к оси вала. Из-за несовпадения шагов имеют место ударные нагрузки при передаче рабочего момента, а также непостоянство угловой скорости ведомого вала при постоянной скорости ведущего. Указанный недостаток ограничивает передаваемый рабочий момент и максимальную скорость, а также уменьшает надежность работы вариатора.

Цель изобретения - повышение работоспособности вариатора.

Предлагаемый зубчатый вариатор имеет следующие существенные признаки. Он содержит ведущий и ведомый валы, на каждом из которых установлена пара конических зубчатых колес с возможностью принудительного изменения расстояния между колесами в каждой паре, имеет замкнутую шарнирную цепь с зубьями, взаимодействующими с зубьями колес, и охватывающую цепь ленту. Шарниры цепи смонтированы с возможностью смещения вдоль ленты, а каждый четный шарнир фиксирован от смещения в перпендикулярном ленте направлении.

Отличительными от прототипа признаками изобретения являются следующие. Зубчатый вариатор снабжен охватывающей цепь лентой, при этом шарниры цепи смонтированы с возможностью смещения вдоль ленты, а каждый четный шарнир фиксирован от смещения в перпендикулярном к ленте направлении.

На фиг.1 - 3 представлена предложенная конструкция: на фиг.1 - общий вид с сечением А - А фиг.2; на фиг.2 - сечение Б - Б фиг.1; на фиг.3 - сечения В - В и Г - Г фиг.2; на фиг.4 - рисунок, поясняющий математические зависимости.

Зубчатый вариатор содержит входной 1 и выходной 2 валы, установленные в подшипниках корпуса 3, две пары зубчатых колес 4, смонтированных на валах с возможностью принудительного перемещения вдоль валов рычагами 5, шарнирную цепь 6 и охватывающую цепь ленту 7. Цепь состоит из шарнирно связанных стержнями 8 пар внешних 9 и внутренних 10 звеньев. На внешних звеньях цепи 9 выполнены два зуба - нечетный 11 и четный 12. Четный шарнир цепи соответствует четному зубу. На каждом четном стержне установлен ограничитель 13 и ролик 14, 15 и 16 - впадины зубьев колес соответственно для нечетных и четных зубьев цепи, 17 - наклонная поверхность зуба колеса, 18 - натянутая ветвь цепи.

Конструкция показана при одном из двух крайних положений рычагов 5, при этом расстояние между парой колес на одном валу максимально и минимально на другом.

Вариатор работает следующим образом. Зубчатые колеса ограничивают смещение зубьев цепи в тангенциальном направлении и в радиальном в сторону оси, а лента с помощью ограничителей 13 фиксирует четные зубья в радиальном направлении, что обеспечивает жесткую кинематическую связь валов. При конкретном положении рычагов 5 зубья цепи занимают во впадинах зубьев колес однозначное положение, при котором окружной шаг зубьев цепи соответствует шагу впадин зубьев зубчатых колес. Момент от входного вала передается на выходной через зубья и натянутую ветвь цепи 18. Ролики 14 служат для уменьшения сил трения при относительном движении ленты и цепи, а наклонная поверхность 17 способствует перемещению зубьев в соответствующие впадины.

На фиг. 4 показаны крайние положения звеньев цепи, при которых имеет место наибольшее передаточное отношение вариатора i. При одинаковых парах зубчатых колес, а также равных шагах H внешнего и внутреннего звеньев цепи имеем
i = R/R_r,
где R = H/sinα, а

что следует из теоремы косинусов H² = R_r ² + r² - 2rR_rcosα.
При двух крайних положениях рычагов 5 и постоянной угловой скорости входного вала ω₁ изменение скорости выходного вала ω₂ составит
ω_2max/ω_2min = (R/R_r)².н

Изобретение относится к машиностроению и используется для плавного изменения передаточного отношения между входным и выходным звеньями механизма. Пары конических зубчатых колес установлены соответственно на ведущем и ведомом валах. Замкнутая шарнирная цепь с зубьями охвачена лентой так, что шарниры цепи смонтированы с возможностью смещения вдоль ленты, а каждый четный шарнир фиксирован от смещения в перпендикулярном ленте направлении. Зубьями цепь взаимодействует с зубьями конических зубчатых колес. При этом зубья цепи занимают во впадинах зубьев конических колес однозначное положение, при котором окружной шаг зубьев цепи соответствует шагу впадин зубьев конических зубчатых колес. Момент от ведущего вала передается на ведомый вал через зубья и натянутую ветвь цепи. Такое выполнение позволяет повысить работоспособность вариатора. 4 ил.

Зубчатый вариатор, содержащий ведущий и ведомый валы, на каждом из которых установлена пара конических зубчатых колес с возможностью принудительного изменения расстояния между колесами в каждой паре, замкнутую шарнирную цепь с зубьями, взаимодействующими с зубьями колес, отличающийся тем, что он снабжен охватывающей цепь лентой, при этом шарниры цепи смонтированы с возможностью смещения вдоль ленты, а каждый четный шарнир фиксирован от смещения в перпендикулярном ленте направлении.