Цепной вариатор
CHAIN VARIATOR

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к приводам, в частности к зацеплению гибкой связью, а именно к бесступенчатым трансмиссиям и может быть использовано в конструкциях различных транспортных средств.
Известно, что вариатор это устройство, передающее крутящий момент и способное бесступенчато менять передаточное отношение в определенном диапазоне регулирования.
Существуют различные конструкции вариаторов:
Известно, одной из таковых является «Конический роликовый вариатор», патент RU № 145291, F16H 15/18, опубл.20.09.2014, Бюл.№26,    содержащий корпус, в котором параллельно расположены ведущий и ведомый валы. На них установлены  диски конусообразной формы, направленные основанием в разные стороны и расположенные так, что между образующими дисков - есть некоторое расстояние. Между дисками находятся промежуточные, передающие момент ролики, прижимаемые к дискам с двух сторон при помощи пружин. Ролики вместе с пружинным устройством имеют возможность поступательного перемещения вдоль конусных поверхностей дисков.
Недостатком данного технического решения является сложность предложенной конструкции вариатора и недостаточное сцепление между  роликами  и дисками из-за образующегося, в результате износа некоторого расстояния,  что снижает сцепление между дисками и передающее крутящий момент   и передаточное отношение, делая  вариатор неэффективным.
Наиболее близким по технической сущности и взятым в качестве прототипа является «Клиноременный вариатор», патент RU № 107310, F16H 9/16, F16H 55/56, опубл.10.08.2011, Бюл.№22, содержащий установленные на параллельных валах ведущий и ведомый шкивы, каждый из которых в свою очередь состоит из двух подвижных в горизонтальной плоскости  полушкивов со сквозными продольно-радиальными прорезями для возможности входа полушкивов друг в друга, и приводной ремень. Полушкивы выполнены в виде одной детали, состоящей из трех тел вращения, имеющих общую ось и соединенных между собой. Приводной ремень выполнен из эластичного материала с возможностью частичной поперечной деформации его боковых поверхностей, контактирующих с поверхностями шкивов, и получения эффекта «зубчатого ремня».
Недостатком данного технического решения является низкое сцепление шкивов из-за возможности проскальзывания, а именно во время работы при наращивании скорости ремень, контактируя со сплошными поверхностями, образуемыми полушкивами имеет возможность проскальзывать по ним при рывках или чрезмерных нагрузках, снижая износостойчивость ремня и эффективность вариатора в целом.
Решаемой задачей изобретения является введение упругоподатливой связи между элементами, обеспечивающими передачу крутящего момента зацеплением.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности вариатора за счет сцепления шкивов путем зацепления введением гибкой упругоподатливой связи между элементами, обеспечивающими передачу крутящего момента.
Технический результат достигается тем, что в Цепном вариаторе, содержащем установленные на параллельных валах шлицевого соединения, ведущий и ведомый шкивы, включающие подвижные вдоль валов пары полушкивов конусообразной формы с прорезями, образующими трапецеидальные сектора и перемычками в виде ребер прямоугольного сечения с клинообразной головкой, сочлененные ступицами со сквозными продольно-радиальными прорезями с возможностью для входа выхода  полушкивов друг в друга, и элемент гибкой упругоподатливой связи, согласно которому, в качестве элемента гибкой упругоподатливой связи введена цепь с профилированными выступами и охватывающая цепь пружина, витки которой расположены на звеньях цепи между профилированными выступами цепи и между перемычками в прорезях полушкивов, при этом перемычки между прорезями выполнены в виде ребер прямоугольного сечения с клинообразной головкой, образованной профильными фасками, и прорези, образующие трапецеидальное сектора, выполненные с возможностью обеспечения удобства вхождения витков пружины в зацепление с перемычками полушкивов, кроме того, количество звеньев цепи  определено профилированными  выступами, зависящими от количества перемычек полушкивов.
Для пояснения технической сущности рассмотрим чертежи (на фигурах валы специально не показаны):
Фиг.1 – представлен общий вид цепного вариатора;
Фиг.2 - представлен общий вид цепного вариатора в произвольной аксонометрии;
Фиг.3 – представлено сечение по цепи на общим виде цепного вариатора в произвольной аксонометрии;
Фиг.4 – представлено положение полушкивов на ведущем и ведомом шкивах и цепи с пружиной;
Фиг.5 – представлено сечение цепи с пружиной;
где:
1, 2 – ведущий и ведомый полушкивы;
3 – перемычки полушкивов;
4 – цепь с профилированными выступами;
5 – пружина.
Предлагаемое техническое решение позволяет получить эффективный «Цепной вариатор» за счет введения упругоподатливой связи между элементами, обеспечивающими передачу крутящего момента зацеплением витков пружины и с выступами цепи, и с перемычками шкивов.
Вариатор с гибкой упругоподатливой связью состоит из двух параллельных валов со шлицами для перемещения двух полушкивов 1 ведущего шкива и двух полушкивов 2 ведомого шкива.
Полушкивы 1, 2 имеют конусообразную форму.
Полушкивы 1, 2 имеют прорези, трапецеидальные сектора, разделенные перемычками 3.
Перемычки 3 выполнены в виде ребер прямоугольного сечения с клинообразной головкой, образованной профильными фасками, входящими в межвитковое пространство пружины 5 одетой на цепь 4.
Между перемычками 3 образуются секторы, позволяющие взаимному проникновению полушкивов 1, 2 для изменения передаточного отношения вариатора.
Упругоподатливая цепь 4 имеет звенья с профильными выступами, входящими в межвитковое пространство пружины 5 одетой на цепь 4.
Цепной вариатор работает следующим образом.
При фиксированном положении полушкивов 1, 2 на шлицевых валах, крутящий момент с ведущих полушкивов 1, через зацепление витков пружины 5 и перемычек полушкивов 3 – с одной стороны и витков пружины 5 и профильных выступов звеньев цепи 4 с другой стороны, передаётся на цепь 4, а затем в обратной последовательности с цепи 4 на ведомые полушкивы 2.
Изменения передаточного отношения вариатора осуществляется перемещением в противоположных направлениях, ведущих 1 и ведомых 2 полушкивов.
Благодаря упругой податливости витков пружины 5, происходит непрерывное зацепление выступов цепи 4 и перемычек ведущих 1 и ведомых 2 полушкивов, в том числе на переходных режимах регулирования передаточного отношения вариатора.