ВАРИАТОР Российский патент 2004 года по МПК F16H15/12 

1.1. Вариатор относится к машиностроению, конкретно к типу лобовых вариаторов с промежуточный элементом, и может быть применен в самых различных областях техники /станки, транспортные средства, системы автоматического регулирования и др./.

1.2. В качестве прототипов можно указать на лобовые вариаторы, выполненные по схемам фиг.1 и 2, представленные в справочниках по машиностроению и в специальной литературе /например, Б.А. Пронин, Г.А. Ревков. Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи. M.: Машиностроение, 1980/.

Недостатками вариаторов, выполненных по указанным выше схемам, являются большие нагрузки на корпус и подшипники ведущего и ведомого валов от действующих через ролики на диски сил нажатия, большие изгибающие моменты на дисках от действия тех же сил, сложность и неудовлетворительная технологичность конструкций, в том числе для получения больших диапазонов регулирования, а также сложности создания многопоточных передач.

1.3. С целью устранения перечисленных в п.1, 2 недостатков автором предлагаются вариаторы по схеме фиг.3, которые могут быть выполнены также многопоточными /фиг.4/. Принципиальным отличием предлагаемых автором вариаторов от известных является то, что ведущий и ведомый диски расположены в одной плоскости, а передача с ведущего диска на ведомый осуществляется о помощью четырех роликов, жестко связанных попарно между собой и расположенных симметрично по обеим сторонам дисков. Синхронное перемещение роликов для изменения передаточных отношений можно осуществлять с помощью несложных элементов синхронизации. Такое расположение роликов относительно дисков позволяет полностью разгрузить корпус и подшипники ведущего и ведомого валов от действующих через ролики на диски сил нажатия, а также избежать возникновения изгибающих моментов на ведущем и ведомом дисках под действием тех же сил.

Перечисленные факторы позволяют упростить и облегчить элементы конструкции и значительно расширить диапазон регулирования. При этом передача сопоставимых с известными вариаторами мощностей, в силу использования нескольких контактных зон, может быть осуществлена при меньших контактных напряжениях, что позволяет уменьшить зону контакта, следовательно, и потери на геометрическое скольжение.

1.4. О представленных на фиг.1-4 схемах вариаторов сказано в пп.1.2 и 1.3. На этих схемах стрелками показано перемещение роликов при изменении передаточных отношений. На чертежах фиг.5-7 представлен вариант конструкции предлагаемого вариатора с использованием пластинчатых пружин в качестве нажимного устройства. На фиг.5 показано относительное положение элементов конструкции в проекции на плоскость, параллельную ведущему 3 и ведомому 5 дискам /ввиду симметричности конструкции понятия "ведущий" и "ведомый" являются чисто условными/. На фиг.6 /разрез А-А/ показано относительное положение элементов конструкции в проекции на плоскость, определяемую осями ведущего 2 и ведомого 4 валов. На этом же чертеже с помощью местного разреза показан вариант соединения роликов 6 с помощью трубчатого вала II. На разрезе Б-Б, представленном на фиг.7, показаны элементы синхронизации перемещения роликов /пластинчатые элементы 8, жестко связанные как с корпусами 7 роликов 6, так и с ползунами 9/, а также прижатие роликов к ведущему и ведомому дискам с помощью пластинчатых пружин 10.

На фиг.8 и 9 представлен вариант вариатора с возможностью создания сил нажатия с помощью гидроцилиндра или пружины сжатия. Основные элементы вариатора полностью соответствуют вариатору, представленному на фиг.5-7. Отличительными элементами являются: наличие направляющих выступов на корпусе 1, по которым перемещается ползун 9 при изменении передаточных отношений; корпусы 7 роликов 6 выполнены заодно с вильчатыми элементами, которые одновременно служат как для синхронизации перемещения роликов, так и для передачи сил нажатия на ролики. При применении гидроцилиндра силы нажатия могут быть регулируемыми за счет изменения давления жидкости. При снятии давления ролики 6 под действием слабых пружин 10 отходят от ведущего и ведомого дисков, таким образом выполняя функцию муфты. Для вариаторов с пружинами сжатия необходимость установки пружин 10 отпадает.

На фиг.10 представлена фотография вариатора, выполненного автором с целью предварительной оценки правильности заложенных принципов и достигаемости целей по п.1.3.

1.5. Возможность осуществления изобретения и простота конструкций вариаторов по предлагаемым автором схемам /фиг.3 и 4/ подтверждается как чертежами, представленными на фиг.5-9, так и выполненным автором вариантом вариатора с диапазоном регулирования Д = 16 /фиг.10/.

Корпусная часть 1 вариаторов, представленных на фиг.5-7 и фиг.8 и 9, состоит из двух штампованных из пластмассы пластинчатых половинок с гнездами для подшипников ведущего 2 и ведомого 4 валов. Для обеспечения пространства для вращающихся дисков вариатора и придания жесткости конструкции между пластинчатыми половинками корпуса предусмотрены проставки 12 и 13 /вместо проставок могут быть выштампованы выступы на половинках корпуса/.

Передача вращения с ведущего диска 3 на ведомый диск 5 осуществляется через четыре ролика 6, оси вращения которых лежат в плоскости, образуемой осями вращения ведущего и ведомого валов. Ролики расположены попарно симметрично по обеим сторонам ведущего и ведомого дисков, и ролики каждой пары, расположенной на одной из сторон дисков, жестко связаны между собой с помощью трубчатых валов 11 и вращаются на подшипниках в корпусах 7 /фиг.6, 7 и 9/. Элементы синхронизации перемещения роликов при выборе передаточных отношений, а также элементы, создающие силы прижатия роликов к дискам, для вариаторов с разными типами нажимных устройств представлены в п.1.4. Силы нажатия, передаваемые на каждую пару роликов, расположенных по разным сторонам дисков, взаимно уравновешивают друг друга и замкнуты на ползунах 9 /фиг.7 и 9/, что позволяет освободить корпус и подшипники ведущего и ведомого валов от действия сия нажатия, а также ведущий ж ведомый диски от изгибающих элементов под действием тех же сил. Отсутствие изгибающих моментов на дисках позволяет применять диски увеличенных размеров и тем самым при необходимости значительно расширить диапазон регулирования вариатора.

Предварительная оценка работы выполненного автором варианта вариатора /фиг.10/ подтверждает достигаемость поставленных в п.1.3 целей. Конструкция данного вариатора предельно упрощена: роль корпуса выполняют две пластмассовые пластины, к которым винтами прикреплены стальные корпусы подшипников ведущего и ведомого валов. Также ползун выполнен сборным.

На предлагаемых вариаторах могут быть применены и другие схемы нажимных устройств, например действующие раздельно на ролики, контактирующие с ведущим и ведомым дисками, а также возможно применение профилированных дисков вместо плоских для частичного регулирования сил прижатия роликов к дискам.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к лобовым вариаторам с промежуточным элементом. Вариатор содержит корпус 1, ведущий 3 и ведомый 5 диски, ролики 6, элементы синхронизации перемещения роликов 6, нажимное устройство. Передача вращения с ведущего диска 3 на ведомый диск 5 осуществляется посредством четырех роликов 6, оси вращения которых лежат в плоскости, образуемой осями вращения ведущего 2 и ведомого 4 валов. Ролики 6 расположены попарно симметрично по обеим сторонам ведущего 3 и ведомого 5 дисков, жестко связаны между собой с помощью валов 11 и вращаются в корпусах 7 на подшипниках. Прижатие роликов 6 к дискам 3 и 5 обеспечивается пружинными пластинами, действующими через корпусы 7 роликов 6 с двух сторон. При изменении передаточных отношений ролики 6 синхронно перемещаются в плоскости осей вращения ведущего и ведомого валов с помощью элементов синхронизации, жестко связанных с корпусами подшипников роликов. Отсутствие изгибающих моментов на дисках позволяет применять диски больших диаметров и тем самым, при необходимости, значительно расширить диапазон регулирования вариатора. При этом возможность передачи мощности несколькими потоками позволяет снизить контактные напряжения и уменьшить потери на скольжение в контакте. 10 ил.

Вариатор, состоящий из корпуса, ведущего и ведомого дисков, установленных на ведущем и ведомом валах, роликов, контактирующих с ведущим и ведомым дисками, элементов синхронизации перемещения роликов, служащих одновременно частью механизма изменения передаточных отношений, нажимного устройства, обеспечивающего прижатие роликов к дискам, отличающийся тем, что, с целью полной разгрузки корпуса вариатора и подшипников ведущего и ведомого валов от действующих через ролики на диски сил нажатия, а также полной разгрузки ведущего и ведомого дисков от изгибающих моментов, возникающих под действием тех же сил, упрощения конструкции, повышения диапазона регулирования и создания многопоточных передач, ведущий и ведомый диски расположены в одной плоскости и передача вращения с ведущего диска на ведомый осуществляется через четыре ролика, расположенных попарно симметрично по обеим сторонам дисков, причем ролики, контактирующие соответственно с ведущим и ведомым дисками с каждой из их сторон, жестко связаны между собой (например, с помощью вала) и вращаются в специальных корпусах на подшипниках, а при изменении передаточных отношений синхронно перемещаются в плоскости осей вращения ведущего и ведомого валов с помощью элементов синхронизации, жестко связанных с корпусами подшипников роликов, при этом нажимные усилия, создаваемые нажимным устройством (например, пружинами или гидравлическими цилиндрами с регулируемой силой нажатия), замкнуты сами на себя и не оказывают никакого воздействия как на корпус вариатора, так и на подшипники ведущего и ведомого валов, а также не создают изгибающих моментов на ведущем и ведомом дисках.