ДИНАМИЧЕСКИЙ ВАРИАТОР
DYNAMIC VARIATOR

Изобретение относится к передаточным механизмам и может быть применено в устройствах регулируемого отбора мощности вращения.
Известен динамический вариатор, способный менять крутящий момент на выходном валу, содержащий ведущее звено, инерционный элемент в виде бесконечной цепи, ведомое звено и опорное колесо, /авт. свид. SU 1059329 по кл. F16H 3/76, 1983 г./.
Недостатком известной передачи является ступенчатое регулирование передаточного отношения.
Изобретение направлено на решение задачи создания бесступенчатого вариатора.
Указанная задача решается тем, что в динамическом вариаторе, способном менять крутящий момент на выходном валу, содержащем ведущее звено, инерционный элемент в виде бесконечной цепи, ведомое звено и опорное колесо, ведущее звено выполнено в виде цепного колеса внутреннего зацепления, а бесконечная цепь размещена внутри цепного колеса и взаимодействует с ним по внутренней стороне его окружности, снабжен прижимным роликом, прижимающим бесконечную цепь к внутренней поверхности цепного колеса, а опорное колесо установлено на ведомом звене и может иметь возможность смещения в радиальном направлении.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - динамический вариатор;
Фиг.2 - ведомое звено с прижимным роликом, смещаемым в окружном направлении;
Фиг.3 - ведомое звено с опорным колесом, смещаемым в радиальном направлении;
Фиг.4 - частный вариант выполнения конструкции, содержащей шарнирный направляющий механизм;
Фиг.5 - вариант конструкции в режиме остановки;
Фиг.6 - та же конструкция, в режиме вращения.
Вариатор, показанный на фиг.1, содержит ведущее звено в виде цепного колеса внутреннего зацепления 1, инерционный элемент в виде массивной бесконечной цепи 2, ведомое звено 3, жестко закрепленное на выходном валу 4, опорное колесо 5 и прижимной ролик 6, имеющие возможность вращения вокруг собственных осей, установленные на выходном звене 3, ограничители цепи 13.
Вариатор, показанный на фиг.1, работает следующим образом.
цб
цб
Ведомое звено 3 притормаживается силой торможения приложенной к выходному валу 4. При вращении ведущего звена 1, бесконечная цепь 2 вовлекается во вращение зубьями колеса ведущего звена 1 и под действием центробежной силы F прижимается к внутренней поверхности цепного колеса. При вращении цепи ее звенья приобретают кинетическую энергию. Опорное колесо 5 оказывает препятствие движению цепи 2 по окружности, слитно с цепным колесом, и цепь вынуждена менять траекторию движения для обхода препятствия, при этом оказывает давление на опорное колесо в том месте, где он соприкасается с цепью. Часть кинетической энергии звеньев цепи 2 передается опорному колесу 5, создает на ведомом звене 3 крутящий момент и вращает ведомое звено с частотой, зависящей от момента торможения на выходном валу, массы звеньев цепи, скорости вращения цепи и радиального положения опорного колеса. Прижимной ролик 6 прижимает цепь 2 к внутренней поверхности цепного колеса, после обхода ею опорного колеса 5, до зацепления с зубьями цепного колеса. В дальнейшем под воздействием центробежной силы F цепь остается прижатой к поверхности цепного колеса до вступления ею во взаимодействие с опорным колесом. Опорное колесо, взаимодействующее с цепью, в работе может соприкасаться с той частью цепи, которая выступает за край зубчатого колеса, либо с пластинами звеньев цепи, другим рядом цепи или другими выступами. В режиме остановки, для устранения соскакивания цепи с зубчатого колеса, вариатор снабжен ограничителями цепи 13, которые могут быть прикреплены к частям ведомого звена либо составлять отдельное звено.
В частном варианте выполнения конструкции ведомое звено может быть снабжено прижимным роликом 6, имеющим возможность смещения в окружном направлении относительно опорного колеса 5. Для возможности выполнения смещения прижимного ролика в окружном направлении, ведомое звено снабжено приводом смещения. Пример такого выходного звена показан на фиг. 2. В этом варианте рычаг 8 прижимного ролика 6 свободно посажен на валу 4, связан с валом посредством привода смещения 9 и имеет возможность углового поворота относительно опорного колеса 5. Регулируемое смещение производится приводом смещения 9, который может быть разных типов: механический (например, винтовой механизм "винт-гайка" как на фиг. 2), гидравлический, электромеханический или другого типа. Смещением прижимного ролика в окружном направлении можно влиять на крутящий момент выходного вала и натягивать цепь в режиме остановки. Конструкция может иметь много прижимных роликов, размещенных по окружности, установленных на выходном звене либо связанных между собой в отдельное звено.
В частном случае выполнения конструкции ведомое звено может быть снабжено опорным колесом, имеющим возможность смещения в радиальном направлении относительно вала ведомого звена. Для возможности выполнения радиального смещения опорного колеса, ведомое звено снабжено направляющим механизмом и приводом смещения. Пример такого ведомого звена с направляющим механизмом показан на фиг.3, а на фиг.1 - частный случай выполнения конструкции. В этом случае опорное колесо 5 установлено на каретке в направляющей прорези 10, выполненной на рычаге опорного колеса 7. Каретка связана с приводом смещения 9 посредством гибкой тяги 11 и имеет возможность радиального смещения вдоль прорези 10. В качестве регулируемого привода смещения могут быть применены приводы разных типов: механический (например, винтовой механизм "винт-гайка, как на фиг. 3), гидравлический, электромеханический или другого типа. В качестве направляющего механизма могут применяться разные их типы, такие как: прямолинейно-направляющий механизм, дуговой направляющий механизм, шарнирный направляющий механизм или их сочетание. Смещением опорного колеса в радиальном направлении можно бесступенчато менять величину крутящего момента на выходном валу и натягивать цепь в режиме остановки.
Вариатор, снабженный опорным колесом, имеющим возможность радиального смещения на периферию до потери им контакта с цепью, например как на фиг. 1, может выполнять функции муфты сцепления. В таком вариаторе опорное колесо 5 можно сместить на периферию до потери им контакта с цепью 2, а приближением опорного колеса 5 ближе к центру он вступает во взаимодействие с цепью 2, что позволяет выполнять плавное сцепление ведущего и ведомого звеньев при их вращении с разными угловыми скоростями.
Вариант вышеупомянутой конструкции вариатора показан на фиг.4. Ведомое звено снабжено шарнирно направляющим механизмом, приводом смещения, двумя опорными колесами, двумя прижимными роликами и может иметь ограничители цепи или дополнительные прижимные ролики. Цепь двухрядная, один ее ряд взаимодействует с цепным колесом, а другой ряд взаимодействует с опорным колесом. В этом варианте опорное колесо 5 установлено на конце подвижного рычага 12, который имеет шарнирную связь с рычагом 8 прижимного ролика 6. Подвижной рычаг 12 связан с приводом смещения 9 посредством гибкой тяги 11 и имеет возможность поворота на шарнире, совершая при этом радиальное смещение опорного колеса 5. В качестве привода смещения применен винтовой механизм "винт-гайка", имеющий резьбу с большим углом подъема, при нажатии на гайку происходит ее угловой поворот и наматывание гибкой тяги на бобину. При вращении ведущего звена 1, натягивая гибкую тягу 11, приближаем опорное колесо 5 ближе к центру, а на периферию он возвращается под действием динамических сил, оказываемых цепью на опорное колесо. Смещением опорного колеса можно выполнять плавное сцепление ведущего и ведомого звеньев вариатора, а также бесступенчато менять величину крутящего момента на выходном валу.
В режиме остановки для натяжения цепи может использоваться прижимной ролик, имеющий возможность смещения в окружном направлении. На фиг.5 показан вариант конструкции вариатора в режиме остановки, здесь прижимной ролик 6 смещен против часовой стрелки и цепь 2 натянута. На фиг.6 показана та же самая конструкция в режиме вращения, здесь прижимной ролик 6 смещен по часовой стрелке и цепь ослаблена. В режиме вращения вариатора, производя окружное смещение прижимного ролика относительно опорного колеса, можно в некоторых пределах менять величину крутящего момента на выходном валу.
Тип цепи может быть разный, на многорядной цепи один ряд может быть пластинчатый, а другой - втулочный или роликовый, так же применима многорядная пластинчатая цепь, на которой один из рядов зубчатый и взаимодействует с цепным колесом, а другой ряд гладкий и взаимодействует с опорным колесом.
Предлагаемый динамический вариатор в работе способен менять крутящий момент на выходном валу в бесступенчатом режиме и может выполнять функции муфты сцепления, вследствие чего имеет улучшенные характеристики по сравнению с аналогом.