ЗУБЧАТЫЙ СУПЕРВАРИАТОР

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к устройствам для изменения числа оборотов, в частности к бесступенчатым вариаторам скорости, и может быть использовано в механизмах, где требуется изменять скорость вращения ведомого вала в заданном диапазоне.
Известен вариатор CVT с клиноременной передачей (autogurnal.ru/technology/cvt.html), состоящий из двух шкивов, образованных двумя конусными дисками и ремня, собранного из множества стальных пластин в форме клина, повторяющего форму конусного диска шкива и нанизанных на стальную ленту, притом первый шкив регулируется блоком электроники, а второй шкив подпружинен, что не дает ослабеть натяжке ремня.
Основным недостатком данного вариатора является невозможность передавать значительные крутящие моменты.
Известен фрикционный вариатор (патент РФ №2104429, МПК F16H 9/00, 9/24, выданный 20.05.1998), содержащий два конусных барабана с параллельными осями вращения, а также приводную цепь со звеньями, соединенными шарнирно, при этом цепь расположена с охватом наружной поверхности двух барабанов.
Недостатком данного фрикционного вариатора, является небольшой КПД и невозможность передавать большую мощность, так как возможно проскальзывание звеньев приводной цепи по поверхности конусных барабанов.
Известен вариатор фрикционного и избирательного зацепления (патент РФ №2165042, МПК F16H 9/00, выданный 10.04.2001), содержащий два конусных барабана с параллельными осями вращения, а также приводную цепь со звеньями, соединенными шарнирно, при этом цепь расположена с охватом наружной поверхности двух барабанов. Вершины конусных барабанов вариатора обращены в одну сторону, причем конусные барабаны имеют одинаковую конусность и длину, а приводная цепь имеет основание, обращенное к вершине конусных барабанов, короче основания, обращенного к основанию конусных барабанов, на величину, пропорциональную их диаметрам, при этом вариатор снабжен механизмом зацепления, выполненным с возможностью избирательного зацепления приводной цепи к конусным барабанам, упорами, закрепленными на корпусе вариатора и выполненными с возможностью фиксации приводной цепи от продольного перемещения в заданном положении с постоянным натягом, механизмом синхронного перемещения конусных барабанов в разные стороны и отдельными вращающимися устройствами в виде нескольких валиков и непрерывной ленты, охватывающей крайние валики с возможностью касания их своей внутренней поверхностью, закрепленными с двух сторон в звеньях приводной цепи.
Недостатком данного вариатора фрикционного и избирательного зацепления являются ограниченные функциональные возможности и невозможность передавать большую мощность, из-за проскальзывания звеньев приводной цепи по поверхности конусных барабанов.
Основными недостатками существующих вариаторов является очень дорогое производство, так же невозможность передавать значительные крутящие моменты. Сложный и дорогой ремонт. Быстрый износ ремня (замена через 100-150 тыс. километров). Сложная электроника, при выходе из строя которых вариатор бесполезен и требует дорогого ремонта. Требует специального масла, что очень не дешево. Невозможность эксплуатации при сильных морозах. Применяется только в маломощных транспортных средствах. Некоторые вариаторы вовсе не работоспособны.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей, повышение КПД вариатора с передачей большей мощности и повышение надежности работы вариатора.
Поставленная задача решается зубчатым супер вариатором содержащим два конусных барабана, где один из двух конусных барабанов может быть ведущим, а другой из двух конусных барабанов может быть ведомым. Вершины конусных барабанов обращены в разные стороны и имеют одинаковую конусность и длину, так же конусные барабаны закреплены на валах с параллельными осями вращения. Валы установлены на подшипниках в корпусе. Так же данный вариатор содержит приводную цепь со звеньями с охватом наружной поверхности обоих конусных барабанов, которая состоит из каркаса с выступами с внутренней стороны в виде конических зубьев, между которыми на подшипниках закреплены звенья приводной цепи. Количество звеньев приводной цепи в приводной цепи со звеньями должны быть с четным числом. Звенья приводной цепи выполнены в виде зубчатых роликов с зубьями на боковых поверхностях с вогнутой тороидной формой, где каждое звено приводной цепи точно установлено параллельно напротив такого же другого звена приводной цепи. По краям звеньев приводной цепи под определенным углом по кругу расположены зубчики в виде конической шестерни плотно прилегающие друг к другу в местах соприкосновения между звеньями приводной цепи с внутренней стороны приводной цепи со звеньями. При этом внутренняя часть приводной цепи со звеньями образует правильный круг и полосу цельной поверхности как одно целое (Заштрихованная часть на Фиг. 5) с зубьями выполненных на боковых поверхностях звеньев приводной цепи. Приводная цепь со звеньями представляет из себя цельную и жесткую конструкцию, которая может удерживать очень большие нагрузки. За счет плотного соприкосновения зубчиков в виде конической шестерни между звеньями приводной цепи при возвратно-поступательном движении вдоль конусных барабанов все звенья приводной цепи вращаются как одно целое параллельно-синхронно в одном направлении, как бы выворачиваясь на изнанку. Механизм зацепления зубчатого супер вариатора содержит например зубья, выполненные на боковых поверхностях звеньев приводной цепи и например ответные выемки на боковых поверхностях конусных барабанов. Причем зубья и выемки выполнены с постоянным шагом, а количество зубьев в одном ряду на звеньях приводной цепи и количество выемок в одном ряду на конусных барабанах отличается от количества зубьев и выемок в прилегающих рядах на звеньях приводной цепи и конусных барабанов соответственно на одну единицу, что обеспечивает утопание зубьев в выемках при вращении приводной цепи со звеньями вокруг конусных барабанов. Так же каждые ряды зубьев и выемок могут быть индивидуальными с равными шагами например на звеньях приводной цепи и конусных барабанах, которые при возвратно-поступательных движениях звеньев приводной цепи вдоль конусных барабанов повторяются на конусных барабанах после одного полного оборота звеньев приводной цепи в зависимости от длины конусных барабанов. Так же данный вариатор имеет механизм перемещения приводной цепи со звеньями вдоль конусных барабанов, который состоит например из двух симметрично сопряженных катушек с каркасом приводной цепи со звеньями, запрессованных на подшипниках к трубке, внутри которой находится стержень образующий резьбовую пару. Причем катушки прикреплены к пластинам с возможностью перемещения вдоль выемок выполненных в приливе корпуса вариатора. При вращении приводной цепи со звеньями вращаются катушки сопряженные с каркасом приводной цепи со звеньями исключая износ и трение между катушками и каркасом приводной цепи со звеньями. Устройство данного механизма перемещения является только одним из вариантов. При вращении ведущего конусного барабана вращается приводная цепь со звеньями, которая охватывает наружные поверхности обеих конусных барабанов и при этом вращается ведомый конусный барабан. При движении приводной цепи со звеньями с помощью механизма перемещения приводная цепь со звеньями совершает возвратно-поступательные движения вдоль конусных барабанов, где зубья на приводной цепи со звеньями плавно перешагивают под определенным углом на выемки, которые расположены например на обоих конусных барабанах. Таким образом изменяется число оборотов на ведомом конусном барабане. Трущиеся детали вариатора смазываются за счет приводной цепи со звеньями частично погруженной в поддон для смазочного масла в нижней части корпуса вариатора, которая при вращении переносит смазку из поддона для смазочного масла к подвижным деталям.
Зубчатый супер вариатор содержит два конусных барабана 1 и 2, где один из двух конусных барабанов может быть ведущим 1, а другой из двух конусных барабанов может быть ведомым 2. Вершины конусных барабанов 1 и 2 обращены в разные стороны и имеют одинаковую конусность и длину, так же конусные барабаны 1 и 2 закреплены на валах 3 с параллельными осями вращения. Валы 3 установлены на подшипниках 4 в корпусе 5. Так же данный вариатор содержит приводную цепь со звеньями 6 с охватом наружной поверхности обоих конусных барабанов 1 и 2, которая состоит из каркаса 7 с выступами 8 с внутренней стороны в виде конических зубьев, между которыми на подшипниках 9 закреплены звенья приводной цепи 10. Количество звеньев приводной цепи 10 в приводной цепи со звеньями 6 должны быть с четным числом. Звенья приводной цепи 10 выполнены в виде зубчатых роликов с зубьями на боковых поверхностях с вогнутой тороидной формой, где каждое звено приводной цепи 10 точно установлено параллельно напротив такого же другого звена приводной цепи 10. По краям звеньев приводной цепи 10 под определенным углом по кругу расположены зубчики 12 в виде конической шестерни плотно прилегающие друг к другу в местах соприкосновения между звеньями приводной цепи 10 с внутренней стороны приводной цепи со звеньями 6. При этом внутренняя часть приводной цепи со звеньями 6 образует правильный круг и полосу цельной поверхности как одно целое (Заштрихованная часть на Фиг. 5) с зубьями 11 выполненных на боковых поверхностях звеньев приводной цепи 10. Приводная цепь со звеньями 10 представляет из себя цельную и жесткую конструкцию, которая может удерживать очень большие нагрузки. За счет плотного соприкосновения зубчиков 12 в виде конической шестерни между звеньями приводной цепи 10 при возвратно-поступательном движении вдоль конусных барабанов 1 и 2 все звенья приводной цепи 10 вращаются как одно целое параллельно-синхронно в одном направлении, как бы выворачиваясь на изнанку. Механизм зацепления зубчатого супер вариатора содержит например зубья 11, выполненные на боковых поверхностях звеньев приводной цепи 10 и например ответные выемки 13 на боковых поверхностях конусных барабанов 1 и 2. Причем зубья 11 и выемки 13 выполнены с постоянным шагом, а количество зубьев 11 в одном ряду на звеньях приводной цепи 10 и количество выемок 13 в одном ряду на конусных барабанах 1 и 2 отличается от количества зубьев 11 и 13 выемок в прилегающих рядах на звеньях приводной цепи 10 и конусных барабанов 1 и 2 соответственно на одну единицу, что обеспечивает утопание зубьев 11 в выемках 13 при вращении приводной цепи со звеньями 6 вокруг конусных барабанов 1 и 2. Так же каждые ряды зубьев 11 и выемок 13 могут быть индивидуальными с равными шагами например на звеньях приводной цепи 10 и конусных барабанах 1 и 2, которые при возвратно-поступательных движениях звеньев приводной цепи 10 вдоль конусных барабанов 1 и 2 повторяются на конусных барабанах 1 и 2 после одного полного оборота звеньев приводной цепи 10 в зависимости от длины конусных барабанов 1 и 2. Так же данный вариатор имеет механизм перемещения приводной цепи со звеньями 6 вдоль конусных барабанов 1 и 2, который состоит например из двух симметрично сопряженных катушек 14 с каркасом 7 приводной цепи со звеньями 6, запрессованных на подшипниках 15 к трубке 16, внутри которой находится стержень 17 образующий резьбовую пару. Причем катушки 14 прикреплены к пластинам 18 с возможностью перемещения вдоль выемок 19 выполненных в приливе корпуса вариатора. При вращении приводной цепи со звеньями 6 вращаются катушки 14 сопряженные с каркасом 7 приводной цепи со звеньями 6 исключая износ и трение между катушками 14 и каркасом 7 приводной цепи со звеньями 6. Устройство данного механизма перемещения является только одним из вариантов. При вращении ведущего конусного барабана 1 вращается приводная цепь со звеньями 6, которая охватывает наружные поверхности обеих конусных барабанов 1 и 2 и при этом вращается ведомый конусный барабан 2. При движении приводной цепи со звеньями 6 с помощью механизма перемещения приводная цепь со звеньями 6 совершает возвратно-поступательные движения вдоль конусных барабанов 1 и 2, где зубья 11 на приводной цепи со звеньями 6 плавно перешагивают под определенным углом на выемки 13, которые расположены например на обоих конусных барабанах 1 и 2. Таким образом изменяется число оборотов на ведомом конусном барабане 2. Трущиеся детали вариатора смазываются за счет приводной цепи со звеньями 6 частично погруженной в поддон для смазочного масла в нижней части корпуса 5 вариатора, которая при вращении переносит смазку из поддона для смазочного масла 20 к подвижным деталям.
Вариатор работает следующим образом: При вращении ведущего конусного барабана 1 вращается приводная цепь со звеньями 6, которая охватывает боковые поверхности обеих конусных барабанов 1 и 2, за счет плотного соприкосновения зубчиков в виде конической шестерни 12 между звеньями приводной цепи 10 при возвратно-поступательном движении вдоль конических барабанов 1 и 2 все звенья приводной цепи 10 вращаются как одно целое параллельно-синхронно в одном направлении, как бы выворачиваясь на изнанку, при этом зубья 11 приводной цепи со звеньями 10 плавно перешагивают на выемки 13, которые находятся на поверхностях конусных барабанов 1 и 2 под определенным углом, таким образом изменяя число оборотов вращения ведомого конусного барабана 2,
Сущность зубчатого супер вариатора поясняется чертежами, где на Фиг. 1 изображена схема вариатора (сбоку); на Фиг 2. - схема вариатора (вид с торца); на фиг 3. - фрагмент приводной цепи; на фиг 4. - механизм зацепления между приводной цепью и механизмом перемещения; на Фиг 5, - фрагмент зацепления между приводной цепью и конусными барабанами.
1 - Ведущий конусный барабан
2 - Ведомый конусный барабан
3 - Валы
4 - Подшипники в корпусе
5 - Корпус
6 - Приводная цепь со звеньями
7 - Каркас
8 - Выступы в виде конических зубьев
9 - Подшипники
10 - Звенья приводной цепи
11 - Зубья
12 - Зубчики в виде конической шестерни
13 - Выемки
14 - Катушки
15 - Подшипники
16 - Трубка
17 - Стержень
18 - Пластины
19 - Выемки в приливе корпуса
20 - Поддон для смазочного масла