зубчатый вариатор

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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/sin, а



что следует из теоремы косинусов H² = R_r² + r² - 2rR_rcos.

При двух крайних положениях рычагов 5 и постоянной угловой скорости входного вала ₁ изменение скорости выходного вала ₂ составит

_2max/_2min = (R/R_r)².н