Вариатор

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в бесступенчатых трансмиссиях мотоциклов, мотороллеров, мопедов, снегоходов, а также в бесступенчатых приводах машин.
Известно центробежное нажимное устройство (RU 2258851; F16H 9/18, F16H 55/56; 20.08.2005), предназначенное для использования в бесступенчатых автоматических трансмиссиях мотоциклов, мотороллеров, мопедов, снегоходов, в бесступенчатых автоматических передачах различных механизмов и машин, содержащее опорную втулку, установленные на ней неподвижный полушкив, подвижный полушкив, перемещающийся вдоль оси опорной втулки, опорный диск, установленный соосно с подвижным полушкивом, и центробежные грузы в виде тел качения, установленные с возможностью взаимодействия с опорным диском и подвижным полушкивом, при этом опорный диск и подвижный полушкив выполнены повторяющейся формы, причем опорный диск установлен с возможностью одновременного перемещения с подвижным полушкивом и поворота относительно подвижного полушкива за счет центробежных грузов, перемещающихся радиально в зависимости от частоты вращения устройства, при этом на опорной втулке установлены направляющие штифты для обеспечения взаимосвязи опорного диска и опорной втулки.
К недостатком данного устройства следует отнести быстрый износ тел качения, изменения формы в результате истирания. Износ направляющих и в результате этого проворачивание шкива. При обрыве ремня происходит вылетание тел качения из корпуса.
Известна система, содержащая бесступенчатую трансмиссию (US 2019145479, F16F 1/32, 2019.05.16), в которой расположен упругий элемент; шкив в бесступенчатой трансмиссии с переменным диаметром, в котором упругий элемент прикладывает усилие к шкиву; при этом упругий элемент может быть расположен вокруг поршня со штоком, зацепляющим шкив, упругий элемент может быть выполнен в форме диска с центральным отверстием, через которое проходит стержень и иметь коническую форму.
Недостатком системы является сложность изготовления и ненадежность конструкции.
Известен центробежный регулятор клиноременной передачи (RU 2442921; F16H 55/56, F16H 9/04; 20.02.2012), содержащий приводной вал, на котором установлены неподвижный и подвижный в осевом направлении полушкивы, возвратная пружина, неподвижный корпусный элемент с расположенными в нем центробежными грузами, при этом неподвижный корпусный элемент выполнен в виде полусферы, полость которой обращена к подвижному полушкиву, а центробежные грузы снабжены роликами, установленными в блоке и взаимодействующими с кулачками подвижного полушкива, при этом на внутренней сферической поверхности неподвижного корпусного элемента выполнены радиальные Т-образные пазы, а грузы снабжены ребордами, входящими в зацепление с этими пазами.
Недостатком данного устройства является достаточно быстрый износ, вследствие износа большого числа, содержащихся в устройстве и взаимодействующих друг с другом деталей, теряющих смазку из за сильной центробежной силы и высоких вибраций, приводящих к уменьшению необходимого для работы механизма люфта; необходимость частого технического обслуживания.
Задачей настоящей полезной модели является увеличение срока службы вариатора. Достигаемый технический результат - увеличение срока службы устройства, за счет упрощения его конструкции с исключением деталей, требующих смазки.
Технический результат, достигается тем, что в вариаторе, включающем вал с неподвижным шкивом и установленным вдоль его оси подвижным шкивом и механизм, обладающий свойством упругости, согласно заявляемой полезной модели механизм, обладающий упругостью выполнен в виде центробежных лепестков, при этом на одном из концов каждого лепестка выполнена ножка, закрепленная к подвижному шкиву, а другой конец каждого лепестка закреплен к валу неподвижного шкива, лепестки снабжены грузами.
Центробежные лепестки и ножки могут быть выполнены из упругой рессорной стали.
Центробежные лепестки и ножки могут быть выполнены из упругого углепластика. Центробежный лепесток с ножкой могут быть выполнены из одной непрерывной стальной ленты с перегибом в месте крепления груза.
Центробежный лепесток может быть выполнен как отдельный элемент и соединен с ножкой болтовым соединением.
Концы центробежных лепестков могут быть закреплены к валу неподвижного шкива через металлическую пластину.
Вариатор может содержать, по меньшей мере, два центробежных лепестка.
Двухлепестковый вариатор может быть выполнен с центробежными лепестками, выполненными в виде одной цельной ленты, закрепленной в центральной части к валу неподвижного шкива.
Вал неподвижного шкива может быть выполнен со шлицами.
Заявляемое устройство вариатора поясняется чертежами.
На фиг. 1 схематично показан общий вид вариатора в нерабочем положении.
На фиг. 2 схематично показан общий вид генератора в рабочем положении (правая и левая части устройства, относительно его центральной оси, отражают частные случаи выполнения центробежных лепестков и ножек и крепление центробежных лепестков к пластине).
На фиг. 3 показан вариатор, вид сверху.
На фиг. 4 приведен механизм вариатора, обладающий упругостью в разных частных случаях исполнения: виды «а» - механизм выполнен из одной сплошной металлической ленты с перегибом с образованием лепестка и ножки; вид «б» - механизм выполнен из двух отдельных соединенных друг с другом элементов; вид «в» - вариатор с двумя центробежными лепестками, выполненными в виде одной цельной ленты.
На фиг. 5 неподвижный шкив со шлицами на валу.
Вариатор содержит вал 1 с неподвижным шкивом 2, подвижный шкив 3, механизм, обладающий свойством упругости, выполненный в виде центробежных лепестков 4 с ножками 5 и грузами 6, болт соединения центробежных лепестков к валу неподвижного шкива 7, болты 8, соединяющие ножку и центробежный лепесток, металлическую пластину 9, к которой центробежные лепестки могут быть закреплены при помощи клепки 10 или сварочным соединением 11, шлицы 12 на валу 1 неподвижного шкива 2.
Устройство работает следующим образом.
В нерабочем положении вариатора, сила упругости, заданная механизмом, обладающим упругостью, выполненным из упругих материалов, имеющих необходимую для работы механизма, жесткость и упругость, преимущественно из рессорной стали или упругого углепластика, отгибает центробежные лепестки 4 в сторону от шкивов вариатора, лепестки отогнутой частью закрепленные посредством ножки 5 на подвижном шкиве 3, оттягивают его от неподвижного шкива 2. Тем самым шкивы размыкаются и освобождают ременную передачу (на чертежах не показана).
После запуска двигателя и придания необходимого центробежного усилия, центробежная сила, преодолевая силу упругости, заложенную в центробежных лепестках 4, отжимает лепестки в сторону неподвижного шкива 2 и подвижного шкива 3. Концы лепестков, закрепленные на подвижном шкиве, передают энергию от центробежной силы на подвижный шкив 3, который начинает прижиматься к неподвижному шкиву 2 и зажимает ремень вариатора, что приводит к передаче работы от двигателя через шкивы на ремень вариатора. Чем выше обороты двигателя, тем больше центробежная сила и тем сильнее центробежные лепестки прижимают подвижный шкив к неподвижному и так далее по принципу работы ременного вариатора. Груз 6 на лепестках придает дополнительную центробежную силу и помогает при увеличении центробежной силы отгибать центробежные лепестки для приведения в движение подвижный шкив. Увеличивая вес груза, либо увеличивая его габариты, можно регулировать нажимную силу на шкив, на разных режимах работы двигателя.
Вариатор может быть выполнен, по меньшей мере, с двумя лепестками. При таком, наименьшем количестве лепестков в вариаторе, сила сворачивания от нагрузки ремнем при работе, превосходит упругость вариаторных лепестков. В этом случае, для исключения деформации, вал 1 неподвижного шкива 2 в части соединения с подвижным шкивом 3 выполняют со шлицами 12.
Реализация заявленного решения позволит снизить изнашиваемость механизма и увеличить срок службы вариатора за счет упрощения его конструкции и уменьшения, содержащихся в вариаторе конструктивных элементов, которые соединены жесткими соединениями, и не требуют смазки, так как в центробежном механизме полностью отсутствует трение между деталями. Позволяет устранить также недостатки известных аналогов, такие, как люфт деталей в центробежном механизме, шум от биения деталей при работе двигателя, износ деталей в результате трения и биения друг об друга, устраняет конструктивную необходимость установки «антифрикционных» вкладышей на вариаторе, «направляющих» предохраняющих от проворачивания шкивов друг относительно друга.
Выполнение механизма, обладающего упругостью, в виде центробежных лепестков с ножками позволяет увеличить силу сопротивления сворачиванию подвижного шкива, нагрузкой от работы клиноременного ремня.