ВАРИАТОР

03/222-2
Полезная модель относится к вариаторам, т.е. к бесступенчатым передачам для плавного изменения передаточного отношения.
Известен вариатор, содержащий ролик, связанный с ведущим валом и установленный с возможностью прижатия к поверхности диска, соединенного с выходным валом (см. Большой энциклопедический словарь «Политехнический, М., 2000, с. 53-54). Такой вариатор имеет низкую удельную мощность и долговечность.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение удельной мощности и долговечности.
Технический результат достигается тем, что в вариаторе, содержащем, по меньшей мере, один ролик, связанный с входным валом и установленный с возможностью регулируемого прижатия к элементу, связанному с ведомым валом, последний элемент выполнен в виде полого цилиндра, внутри которого размещены два ролика, а снаружи коаксиально размещен управляющий цилиндр, предназначенный для подачи на него тормозного усилия, на оси каждого ролика закреплен двуплечий рычаг, один конец каждого из этих рычагов жестко связан с входным валом и шарнирно связан посредством рычагов со свободным концом другого двуплечего рычага, и каждая пара связанных друг с другом концов двуплечих рычагов связана шарнирно посредством рычагов с жесткими спицами, закрепленными на управляющем цилиндре.
Попытки установить известные вариаторы в автомобили и станки выявили у этих вариаторов очень низкую удельную мощность и долговечность по сравнению с другими видами передач (электрический привод, шестеренная коробка передач, гидромуфты, коробка передач с гидротрансформатором, гидрообъемные передачи и т.д.) из-за передачи всего крутяшего момента и мощности чисто фрикционным способом, т.е. за счет трения и связанного с этим быстрого износа. Кроме того, разные
--||Г---.
Йк;;;;л;г;ш1й55
Вариатор
точки трения в роликах, ремнях, кольцах и цепях вариаторов имеют всегда разные окружные скорости и, следовательно, пробуксовку, нагрев, крошение материала. К тому же чем больше коэффициент трения материала, тем обычно хуже износостойкость материала. В предлагаемом вариаторе крутяш,ий момент передается чисто импульсным методом, через трение качения ролика. Градиента окружных скоростей нет. Заметно изнашивающихся деталей нет. Кроме того, при увеличении оборотов в два раза мощность возрастает в 4 раза (в квадрате) в отличие от фрикционного вариатора, у которого мощность возрастает не в 4 и даже не 2 раза, а заметно меньше из-за прогрессивного нарастания нагрева и износа (законы трения скольжения) от градиента окружных скоростей в точках трения. Быстрый износ фрикционных вариаторов вынуждает сильно увеличивать их размеры и вес и как следствие - низкая удельная мощность. Увеличение силы прижима не спасает положения, т.к. резко возрастают потери на трение, нагрев, износ подшипников.
На фиг.1 показана схема предлагаемого вариатора.
Ролики 1 перекатываются по внутренней поверхности полого цилиндра 3, с которым жестко соединен выходной вал (не показан).
Рычаги 2 одним концом насажены на оси 4, которые жестко соединены с входным валом вариатора (не показано). Другим концом рычаги 2 соединены через оси 5 с рычагами 6. Через оси 7 вместе соединены рычаги 6, 8, 9. Рычаги 8, кроме того, соединены с осями 4, а рычаги 9 соединены с рычагом 10 через оси 11. Рычаг 10 жестко соединен с управляющим цилиндром 12 через две жесткие спицы 13. Спицы 13, жестко соединенные с управляющим цилиндром 12 и с осью вращения (не показано), ограниченно (на угол меньше полуоборота между двумя спицами осей 4) вращаются на цилиндрической поверхности оси входного вала вариатора с общей геометрической осью. Входной вал вариатора двумя жесткими спицами (не показано) жестко соединен с осями 4.
.З/ //л
При перекатывании роликов 1 по внутренней поверхности цилиндра 3 за счет сложения вектора импульса ролика 1 (направлен тангенциально по движению ролика) и вектора силы реакции внутренней поверхности стакана 3 (направлен по радиусу центростремительно) образуется приложенный к стакану 3 вращающий момент. Этот момент передается на выходной вал вариатора. Для управления вращательным моментом выходного вала вариатора электромагнитным, фрикционным, гидравлическим, пневматическим или другим способом создается тормозной момент на управляющем цилиндре 12. При этом через взаимодействие рычагов 10, 9, 8, 6, 2 ролики 1 прижимаются к внутренней поверхности цилиндра 3, в результате чего на выходном вале вариатора появляется вращающий момент, пропорциональный тормозному моменту на управляющем цилиндре 12. При отсутствии на управляющем цилиндре 12 тормозного момента центробежная сила, действующая на рычаги 6, 8, 9 через систему рычагов 6, 8, 2, отводит ролики 1 от внутренней поверхности цилиндра 3 и прекращает этим передачу момента на выходной вал вариатора. Может быть осуществлено использование вариатора для других функций или осуществлен вариатор с большим количеством роликов.
Рычаги 6, 8 представляют собой передаточный механизм с переменным передаточным числом, которое зависит от угла между рычагами 6, 8. Теоретически при угле между ними 180 передаточное число равно бесконечности. Т.е. даже ничтожная сила, действующая на ось 7, разжимает ролики с бесконечной силой.
Крутящий момент на выходном вале вариатора равен дроби, в числителе которой коэффициент пропорциональности, умноженный на суммарную массу всех роликов, умноженный на квадрат произведения окружной (вокруг геометрической оси входного вала вариатора) скорости геометрической оси ролика на скольжение вариатора, а в знаменателе этой больщой дроби расстояние от геометрической оси ролика до
геометрической оси входного вала вариатора. Скольжение вариатора равно дроби, в числителе которой разность частот вращения входного и выходного валов радиатора, а в знаменателе частота вращения входного вала вариатора.