ФРИКЦИОННО-ДИНАМИЧЕСКИЙ ВАРИАТОР
FRICTION DYNAMIC VARIATOR

Изобретение относится к механизмам передачи вращательного движения и может быть использовано в устройствах отбора мощности сельскохозяйственной техники.
Известен динамический вариатор по кл. F16H 9/00, №заявки PCT/RU 2012/000877, № публикации WO/2013/147641, способный менять крутящий момент на выходном валу, содержащий ведущее звено, инерционный элемент в виде бесконечной цепи, ведомое звено с установленными на нем опорным элементом, имеющим возможность смещения в радиальном направлении, и реакционным колесом, при этом ведущее звено выполнено в виде цепного колеса внутреннего зацепления.
Недостатком известного вариатора является шум в работе, свойственный цепным передачам.
Целью изобретения является улучшение работоспособности известного динамического вариатора.
Указанная цель достигается тем, что в фрикционно-динамическом вариаторе, способном менять крутящий момент на выходном валу, содержащем ведущее звено, инерционный элемент в виде бесконечной цепи, ведомое звено с установленными на нем опорным элементом, имеющим возможность смещения в радиальном направлении, и реакционным колесом, ведущее звено выполнено в виде фрикционного колеса внутреннего сцепления, а бесконечная цепь размещена внутри фрикционного колеса и снабжена упругим элементом в виде бесконечной ленточной либо винтовой пружины, прижимающей цепь к внутренней поверхности фрикционного колеса.
На фиг.1 изображен фрикционно-динамический вариатор; на фиг.2 - частный вариант выполнения опорного элемента.
Фрикционно-динамический вариатор содержит ведущее звено в виде фрикционного колеса 1 внутреннего сцепления, инерционный элемент в виде массивной бесконечной цепи 2, упругий элемент в виде бесконечной ленточной пружины 3, прижимающей цепь 2 к внутренней поверхности фрикционного колеса 1 и ведомое звено 4, жестко закрепленное на выходном валу, содержащее опорный элемент в виде опорного колеса 5 установленного на подвижном рычаге 6, имеющем шарнирную связь с рычагом 7 реакционного колеса 8. Подвижной рычаг 6 связан с приводом смещения 9 посредством тяги-толкателя 10 и имеет возможность поворота на шарнире, совершая при этом радиальное смещение опорного колеса 5.
Фрикционно-динамический вариатор работает следующим образом.
Ведомое звено 4 притормаживается силой торможения, приложенной к выходному валу. При вращении фрикционного колеса 1 цепь 2 вовлекается во вращение внутренней поверхностью фрикционного колеса 1 и под действием центробежной силы прижимается к внутренней поверхности фрикционного колеса 1. При вращении цепи 2 ее звенья приобретают кинетическую энергию вращательного движения. Опорное колесо 5 оказывает препятствие движению цепи 2 по окружности слитно с фрикционным колесом 1 и цепь 2 вынуждена менять траекторию движения для обхода препятствия, при этом оказывает давление на опорное колесо 5 и реакционное колесо 8 в тех местах, где они соприкасаются с цепью 2. Часть кинетической энергии звеньев цепи 2 передается опорному колесу 5 и реакционному колесу 8, создавая на ведомом звене 4 крутящий момент, вращающий ведомое звено с частотой, зависящей от момента торможения на выходном валу, скорости вращения цепи, массы звеньев цепи и радиального положения опорного колеса. Реакционное колесо 8 прижимает цепь 2 к внутренней поверхности фрикционного колеса 1 после обхода ею опорного колеса 5 до соприкосновения с внутренней поверхностью фрикционного колеса 1. В дальнейшем под воздействием центробежной силы цепь 2 остается прижатой к внутренней поверхности фрикционного колеса 1 до вступления цепи во взаимодействие с опорным колесом 5. Опорное колесо 5 в работе соприкасается с частью цепи 2, выступающей за край фрикционного колеса 1, другим рядом цепи 2 или другими выступами. В режиме остановки вариатора ленточная пружина 3 прижимает цепь 2 к внутренней поверхности фрикционного колеса 1 и устраняет падение цепи 2 с внутренней поверхности фрикционного колеса 1.
В частном случае выполнения конструкции ведомое звено может быть снабжено опорным элементом, имеющим возможность смещения в радиальном направлении относительно вала ведомого звена. Для возможности выполнения радиального смещения опорного элемента ведомое звено снабжено направляющим механизмом и приводом смещения. В качестве направляющего механизма могут быть применены механизмы разных типов - дуговой направляющий механизм, прямолинейно-направляющий механизм, шарнирный направляющий механизм или их сочетание. В качестве регулируемого привода смещения может быть применен привод разных типов - механический, гидравлический, электромеханический или другого типа.
Вариант вышеупомянутой конструкции вариатора показан на фиг.1. Ведомое звено 4 снабжено шарнирным направляющим механизмом, опорным колесом 5, установленным на подвижном рычаге 6 и имеющим шарнирную связь с рычагом 7 реакционного колеса 8. В качестве привода смещения применен винтовой механизм "винт-гайка", имеющий резьбу с большим углом подъема, при нажатии на гайку внешней силой, происходит ее угловой поворот. Подвижной рычаг 6 связан с приводом смещения 9 посредством тяги-толкателя 10 и имеет возможность поворота на шарнире, совершая при этом радиальное смещение опорного колеса 5. Цепь 2 - двухрядная, один ее ряд взаимодействует с фрикционным колесом 1, а другой ряд с опорным колесом 5. Ленточная пружина 3 прижимает цепь 2 к внутренней поверхности фрикционного колеса 1 в режиме остановки вариатора. При вращении фрикционного колеса 1 выполнением смещения опорного колеса 5 можно производить плавное сцепление ведущего и ведомого звеньев вариатора, а также бесступенчато менять величину крутящего момента на выходном валу.
Упругий элемент может быть выполнен в виде бесконечной ленточной или винтовой пружины, имеющей низкий коэффициент жесткости, расположенной с внутренней, с внешней либо боковой стороны цепи и прижимающей цепь к внутренней поверхности фрикционного колеса.
Опорный элемент может быть выполнен в виде колеса (как на Фиг.1) либо в виде фигурного кулачка (как на Фиг.2).
Внутренняя поверхность фрикционного колеса и внешняя поверхность цепи, составляющие фрикционную пару, могут быть покрыты материалом, имеющим высокий коэффициент трения, либо иметь фрикционные накладки.
Предлагаемый фрикционно-динамический вариатор в работе обладает равномерностью и бесшумностью вращения, свойственными фрикционным передачам, вследствие чего имеет улучшенные характеристики по сравнению с аналогом.