БЕССТУПЕНЧАТАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА
CONTINUOUSLY VARIABLE MECHANICAL TRANSMISSION

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям бесступенчатых передач, и может быть использовано в различных областях техники.
6
Известна бесступенчатая передача, содержащая планетарный вариатор, состоящий из внутренних и внешних центральных фрикционных дисков, охватывающих с боковых сторон промежуточные фрикционные диски, механизм совместного изменения передаточного отношения и нажима, выполненный в виде поворотных рычагов, несущих промежуточные фрикционные диски и установленных на водиле планетарного вариатора с возможностью изменения положения поворотных рычагов [патент РФ 2091638, МПК F16H 15/52, 1997 - аналог].
К недостаткам такого рода бесступенчатых передач можно отнести следующее: сложность и громоздкость конструкции; пониженный коэффициент полезного действия; стохастический характер силового взаимодействия дисков, показатели которого существенно зависят от частоты вращения узлов, состояния пружин автоподжима, нагрузки на выходном валу и т.д.
Наиболее близким техническим решением к предложенному изобретению является бесступенчатая зубчатая передача, содержащая два параллельных вала, на которых установлены находящиеся в зацеплении ведущая и ведомая шестерни. При этом зубцы шестерен имеют винтовое расположение и выполнены в виде шарнирно-последовательно соединенных между собой пластин, размещенных на валу соосно с возможностью поворота и радиального перемещения, и связанных с пластинами, подвижными только в радиальном направлении [Патент на изобретение №70054. Бесступенчатая зубчатая передача / Саникидзе В.К. // Заявка №204 (338030), зявл. 04.051945. Опубл. 31.03.1948 - прототип].
К недостаткам описанной зубчатой бесступенчатой передачи можно отнести сложность и громоздкость конструкции, а также большое количество шарнирных соединений, одновременно снижающих коэффициент полезного действия передачи и ее техническую надежность.
Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции бесступенчатой передачи, повышение ее функциональной и технической надежности.
Поставленная задача решается за счет того, что в бесступенчатой механической передаче, содержащей корпус и два параллельно расположенных вала, на которых установлены находящиеся в зацеплении шестерни, венец каждой шестерни связан с ее ступицей плоскими упругими элементами, при этом на венце каждой шестерни с обеих ее торцевых сторон изготовлены цилиндрические опорные поверхности, обращенные к соответствующей ступице и контактирующие с роликами, которые шарнирно связаны с рамкой, причем с каждой стороны каждой шестерни размещено не менее трех роликов, в свою очередь рамка расположена в корпусе с возможностью поступательного перемещения в одной плоскости с осями валов, ортогонально им и связана с силовым механизмом.
Предложенное изобретение поясняется иллюстрациями. На фиг. 1 представлена схема бесступенчатой механической передачи в начальном положении, вид сбоку. На фиг. 2 - также схема бесступенчатой механической передачи в начальном положении, вид сверху. На фиг. 3 изображена схема взаимного расположения шестерен в начальном положении. На фиг. 4 представлена схема бесступенчатой механической передачи при уменьшенном относительно начального состояния передаточном числе. На фиг. 5 - схема взаимного расположения шестерен, при уменьшенном передаточном числе бесступенчатой механической передачи.
Бесступенчатая механическая передача, содержит корпус 1 (фиг. 1 и 2). В корпусе посредством подшипников параллельно размещены два вала 2 и 3, на которых закреплены находящиеся в зацеплении шестерни 4 и 5, одна из которых является ведущей, другая - ведомой. Шестерни 4 и 5 содержат венцы 6 и 7 (фиг. 3 и 5), а также ступицы 8 и 9, причем венец 6 связан со ступицей 8 плоскими упругими элементами 10, а венец 7 со ступицей 9 аналогичными плоскими упругими элементами 11. На венцах 6 и 7 шестерен 4 и 5 с обеих их торцевых сторон изготовлены цилиндрические опорные поверхности 12 (фиг. 2), обращенные к соответствующим ступицам 8 и 9. Опорные поверхности 12 контактируют с роликами 13 (фиг. 1, 2 и 4), которые шарнирно связаны с рамкой 14, причем с каждой опорной поверхностью 12 контактирует не менее трех роликов 13, равномерно распределенных по периметру опорной поверхности 12. При этом рамка 14 (фиг. 1, 2 и 4) размещена в корпусе 1 с возможностью поступательного перемещения в одной плоскости с осями валов 2 и 3, ортогонально им и связана с силовым механизмом 15, служащим для изменения передаточного числа. Силовой механизм 15 может быть механическим, гидравлическим (фиг. 1, 2, 4), электромагнитным и т.д.
1
2
1
2
1
2
Предложенная бесступенчатая механическая передача работает следующим образом. Вращение от вала 2, являющегося ведущим (фиг. 1, 2), передается на ступицу 8 (фиг. 3) шестерни 4 (фиг. 1), а от нее через плоские упругие элементы 10 (фиг. 3) на венец 6 шестерни 4. С венца 6 (фиг. 3), посредством зубчатого зацепления, вращение передается на венец 7 шестерни 5 (фиг. 1), а затем, через плоские упругие элементы 11 (фиг. 3) и ступицу 9 на вал 3 (фиг. 1-3), являющийся ведомым. Опорные поверхности 12 венцов 6 и 7 шестерен 4 и 5 контактируют с роликами 13 (фиг. 2), причем шарнирное размещение роликов 13 на рамке 14 (фиг. 1, 2) позволяет за счет перекатывания роликов 13 относительно опорных поверхностей 12 снизить возникающую между ними силу трения. Равномерное распределение роликов 13 по периметру каждой опорной поверхности 12 (фиг. 1) и их оговоренное количество способствует снижению нагрузки на каждый отдельный ролик 13 и точной пространственной фиксации роликами 13 положения венцов 6 и 7 шестерен 4 и 5 относительно ступиц 8 и 9. В начальном положении рамки 14, венцы 6 и 7 шестерен 4 и 5 удерживаются роликами 13 в положении, концентричном ступицам 8 и 9 (фиг. 1, 3). При этом передаточное число бесступенчатой механической передачи равно отношению числа зубьев венцов 6 и 7 шестерен 4 и 5. Так, например, при равенстве радиусов r и r (фиг. 3) делительных окружностей венцов 6 и 7 шестерен 4 и 5 передаточное число бесступенчатой механической передачи равно единице. Под воздействием силового механизма 15 (фиг. 4) рамка 14 совершает поступательное движение в направлении, ортогональном осям валов 2 и 3. При этом ролики 13 давят на опорные поверхности 12 венцов 6 и 7 шестерен 4 и 5, вызывая их одновременное перемещение относительно ступиц 8 и 9, за счет чего мгновенное значение радиуса r (фиг. 5) делительной окружности венца 6 шестерни 4 будет изменяться, например, уменьшаться. На такую же величину будет возрастать мгновенное значение радиуса r делительной окружности венца 7 шестерни 5. Изменение соотношения мгновенных значений радиусов rи rделительных окружностей венцов 6 и 7 шестерен 4 и 5 (фиг. 5) приведет к изменению передаточного числа бесступенчатой механической передачи (в рассматриваемом примере - к уменьшению). При перемещении рамки 14 в противоположную сторону передаточное число бесступенчатой механической передачи будет возрастать. При этом конструкция плоских упругих элементов 10 и 11 должна быть подобрана таким образом, чтобы они обеспечивали возможность радиального перемещения венцов 6 и 7 относительно ступиц 8 и 9 при их минимальных относительных угловых смещениях.
Предложенная конструкция бесступенчатой механической передачи позволит при ее относительной простоте, компактности и технической надежности обеспечивать бесступенчатое изменение передаточного числа в достаточно широких диапазонах.