RU2059132C1 - Цепной вариатор - Google Patents
Цепной вариатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2059132C1 RU2059132C1 SU4803935A RU2059132C1 RU 2059132 C1 RU2059132 C1 RU 2059132C1 SU 4803935 A SU4803935 A SU 4803935A RU 2059132 C1 RU2059132 C1 RU 2059132C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chain
- small
- housing
- cone
- pusher
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transmissions By Endless Flexible Members (AREA)
Abstract
Использование: в машиностроении, в качестве элемента приводов различных машин и механизмов. Сущность изобретения: цепной вариатор включает основание, звездочку в виде корпуса и размещенных в ней с возможностью радиального перемещения кареток, конус, размещенный с возможностью осевого перемещения, толкатель, подпружиненный к корпусу и соединенный с конусом с возможностью вращения, рычаг, шарнирно закрепленный на основании и подпружиненный к кулачку, два фиксатора, один из которых установлен на рычаге, для взаимодействия с толкателем, подпружиненные к корпусу каретки, две диаметрально расположенные зафиксированные от проворота малые звездочки, зубчатые колеса, установленные на осях остальных малых звездочек, делительные диаметры которых равны
D = d/2(i-1)sin(π/2n),/
где i≅(2,...,n) - целое число; d - делительный диаметр малой звездочки; 2n - количество малых звездочек. 5 ил.
D
где i≅(2,...,n) - целое число; d - делительный диаметр малой звездочки; 2n - количество малых звездочек. 5 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть применено в качестве регулируемого привода для различных машин и механизмов, в том числе и трансмиссий транспортных средств.
Известен цепной вариатор, содержащий две звездочки регулируемого диаметра, состоящие из раздвижных зубчатых сегментов, охваченные одной цепью [1]
Этот вариатор имеет следующий недостаток, который делает его практически неработоспособным. В силу того что при изменении рабочего диаметра звездочки соответственно изменяется длина отрезка цепи между зубчатыми сегментами, зацепление между звездочкой и цепью нарушается. Это приводит к сбросу цепи или поломке механизма. Таким образом, этот механизм способен менять свое передаточное отношение только после остановки и снятия цепи, что не позволяет назвать его не только вариатором, но и полноценной коробкой передач.
Этот вариатор имеет следующий недостаток, который делает его практически неработоспособным. В силу того что при изменении рабочего диаметра звездочки соответственно изменяется длина отрезка цепи между зубчатыми сегментами, зацепление между звездочкой и цепью нарушается. Это приводит к сбросу цепи или поломке механизма. Таким образом, этот механизм способен менять свое передаточное отношение только после остановки и снятия цепи, что не позволяет назвать его не только вариатором, но и полноценной коробкой передач.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является цепной вариатор, содержащий две регулируемые звездочки, расположенные на основании и охваченные замкнутой тяговой цепью, состоящие каждая из трех полных малых звездочек и трех вспомогательных роликов, установленных с возможностью радиального перемещения под воздействием винтового управляющего механизма, причем одна из малых звездочек установлена без возможности вращения, а две оставшиеся, находясь в зацеплении с зубчатыми рейками на корпусе регулируемой звездочки, при радиальном перемещении проворачиваются в противоположные стороны [2]
Этот вариатор имеет тот же недостаток, что и предыдущий. Описанным способом возможно регулирование диаметра далеко не в любом положении малых звездочек относительно зоны их контакта с цепью. Например, если при увеличении диаметра регулируемой звездочки малые звездочки, связанные с зубчатыми рейками, вращаются в направлении к невращающейся звездочке, находящейся в этот момент в зацеплении с цепью, регулирование диаметров составных звездочек возможно без снятия цепи. Если же невращающаяся малая звездочка не находится в зацеплении с цепью, ни увеличение, ни уменьшение диаметра соответствующей звездочки невозможно без нарушения зацепления между ней и цепью, причем подкручивание звездочек при помощи зубчатых реек в этом случае только усугубляет положение. Кроме того, применение вспомогательных роликов уменьшает количество зубьев, одновременно находящихся в зацеплении с цепью, и тем самым снижает нагрузочную способность, а расположение малых звездочек в одной плоскости не позволяет сделать конструкцию компактной без сокращения кинематического диапазона.
Этот вариатор имеет тот же недостаток, что и предыдущий. Описанным способом возможно регулирование диаметра далеко не в любом положении малых звездочек относительно зоны их контакта с цепью. Например, если при увеличении диаметра регулируемой звездочки малые звездочки, связанные с зубчатыми рейками, вращаются в направлении к невращающейся звездочке, находящейся в этот момент в зацеплении с цепью, регулирование диаметров составных звездочек возможно без снятия цепи. Если же невращающаяся малая звездочка не находится в зацеплении с цепью, ни увеличение, ни уменьшение диаметра соответствующей звездочки невозможно без нарушения зацепления между ней и цепью, причем подкручивание звездочек при помощи зубчатых реек в этом случае только усугубляет положение. Кроме того, применение вспомогательных роликов уменьшает количество зубьев, одновременно находящихся в зацеплении с цепью, и тем самым снижает нагрузочную способность, а расположение малых звездочек в одной плоскости не позволяет сделать конструкцию компактной без сокращения кинематического диапазона.
Указанные недостатки существенно ограничивают область применения этого цепного вариатора в приводах машин и делают невозможным его применение на транспорте.
Целью изобретения является расширение кинематических возможностей и повышение нагрузочной способности за счет регулирования передаточного отношения в автоматическом режиме без разрыва потока мощности и равномерного распределения нагрузки на элементы зацепления.
Цель достигается тем, что в цепной вариатор согласно изобретению введены кулачек, установленный на корпусе звездочки, конус, размещенный в корпусе с возможностью осевого перемещения, толкатель, подпружиненный к корпусу и соединенный с конусом с возможностью вращения, рычаг, шарнирно закрепленный на основании, подпружиненный к кулачку и содержащий фиксатор для взаимодействия с толкателем, фиксатор на основании для взаимодействия с толкателем, подпружиненные к конусу каретки, две зафиксированные от проворота малые звездочки, расположенные диаметрально противоположно относительно оси конуса, зубчатые колеса, установленные на осях остальных малых звездочек, делительные диаметры которых равны
D где i ∈ [2, n]
i целое число;
d делительный диаметр малой звездочки;
2n количество малых звездочек.
D
i целое число;
d делительный диаметр малой звездочки;
2n количество малых звездочек.
Указанные отличия являются существенными, так как в сравнении с прототипом позволяют получить работоспособный силовой цепной вариатор, позволяющий беспрепятственно как в ручном, так и в автоматическом режимах изменять свое передаточное отношение более чем в 4 раза в процессе работы без разрыва потока мощности, кроме того, существенно повышена нагрузочная способность конструкции при сохранении габаритов в случае расположения малых звездочек в одной плоскости и применения однорядной цепи и при сокращении габаритов в случае расположения малых звездочек в двух параллельных плоскостях в шахматном порядке и применения двухрядной цепи.
На фиг. 1 показан цепной вариатор (ЦВ); на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 профиль кулачка и его расположение относительно составной регулируемой звездочки, разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 5 схема для определения угловых размеров кулачка.
ЦВ (фиг. 1) состоит из ведущей 1 и ведомой 2 регулируемых звездочек, расположенных на основании 3 и охваченных цепью 4, и имеет механизм 5 для поддержания постоянного натяжения в провисающей ветви цепи. Обе регулируемые звездочки 1 и 2 (фиг. 2 и 3) состоят из катушкообразного корпуса 6, на каждом внутреннем торце которого имеется 2n направляющих 7, в которых с возможностью радиального перемещения закреплены 2n кареток 8. На каждой каретке закреплено по одной малой звездочке 9 с минимально возможным количеством зубьев, причем 1-я и (n+1)-я звездочки закреплены на каретках неподвижно, а остальные имеют возможность вращаться на своей оси относительно каретки и через зубчатые колеса 10 связаны с зубчатыми рейками 11, закрепленными на корпусе 6 со стороны 1-й малой звездочки 9 таким образом, что любая регулируемая звездочка 1 или 2 имеет единственную плоскость симметрии, проходящую через оси 1-й и (n+1)-й малых звездочек 9 и ось соответствующей составной регулируемой звездочки. Звездочки 9 могут располагаться в двух параллельных плоскостях в шахматном порядке. В этом случае цепь 4 выполнена двухрядной. Все каретки 8 поджаты к конусу 12 пружинами 13. Конус 12, закрепленный в корпусе 6 с возможностью перемещения вдоль своей оси, через подшипник 14 связан с толкателем 15, взаимодействующим с фиксатором 18, закрепленным на основании 3 и фиксатором на рычаге 16, поджатом относительно основания 3 к кулачку 17 на корпусе 6. Толкатель 15 поджат относительно основания 3 пружиной 19.
Профиль кулачка 17 (фиг. 4) очерчен дугами окружностей и расположен относительно корпуса 6 так, что его ось симметрии совпадает с плоскостью симметрии соответствующей регулируемой составной звездочки 1 или 2, проходящей через оси 1-й и (n+1)-й малых звездочек 9, большим радиусом в направлении (n+1)-й звездочки 9.
Угол Φ профиля, описанного большим радиусом (фиг. 4 и 5), определен из условия
Φ ≅ -αmax-β-γmax-ψ где αmax максимальное увеличение угла охвата большей регулируемой звездочки с изменением передаточного отношения
αmax= arcsin где Rmin, Rmax наименьшее и наибольшее расстояния от оси регулируемой звездочки 1 или 2 до осей малых звездочек 9;
a межосевое расстояние;
β угол опережения входа малой звездочки 9 в полное зацепление с цепью и задержки выхода из зацепления, связанный с укладкой цепи на регулируемую звездочку по многоугольнику
β= π/2n где 2n количество малых звездочек 9 на одной составной регулируемой звездочке 1 или 2;
γ- угол опережения входа малой звездочки 9 в неполное зацепление с цепью и задержки выхода из неполного зацеплении
γ arctg где h полная высота зуба малой звездочки 9;
ψ- угол участка перехода с одного радиуса профиля кулачка на другой.
Φ ≅ -αmax-β-γmax-ψ где αmax максимальное увеличение угла охвата большей регулируемой звездочки с изменением передаточного отношения
αmax= arcsin где Rmin, Rmax наименьшее и наибольшее расстояния от оси регулируемой звездочки 1 или 2 до осей малых звездочек 9;
a межосевое расстояние;
β угол опережения входа малой звездочки 9 в полное зацепление с цепью и задержки выхода из зацепления, связанный с укладкой цепи на регулируемую звездочку по многоугольнику
β= π/2n где 2n количество малых звездочек 9 на одной составной регулируемой звездочке 1 или 2;
γ- угол опережения входа малой звездочки 9 в неполное зацепление с цепью и задержки выхода из неполного зацеплении
γ arctg где h полная высота зуба малой звездочки 9;
ψ- угол участка перехода с одного радиуса профиля кулачка на другой.
ЦВ работает следующим образом.
При работе с постоянным передаточным отношением вращение подается на регулируемую ведущую звездочку 1 через ее корпус 6, вместе с которым относительно оси звездочки 1 вращаются каретки 8 со своими звездочками 9, расположенными относительно этой оси на расстоянии R1, однозначно заданном конусом 12, осевое положение которого определено связанным с ним через подшипник 14 толкателем 15, стоящем на фиксаторе 18, обеспечивающим длину обвода регулируемой звездочки, кратной целому числу звеньев цепи. Это соответствует вращению составной регулируемой звездочки 1 с приведенным количеством зубьев
Z1= где 2n количество малых звездочек 9 на одной составной регулируемой звездочке;
R1 расстояние от оси звездочки 1 до осей малых звездочек 9;
d делительный диаметр малых звездочек 9;
t шаг цепи.
Z1= где 2n количество малых звездочек 9 на одной составной регулируемой звездочке;
R1 расстояние от оси звездочки 1 до осей малых звездочек 9;
d делительный диаметр малых звездочек 9;
t шаг цепи.
Цепь 4, охватывающая звездочки 9 на регулируемых звездочках 1 и 2, передает вращение на ведомую регулируемую звездочку 2, имеющую приведенное количество зубьев Z2, определенное аналогично
Z2= где R2 расстояние от оси звездочки 2 до осей малых звездочек 9.
Z2= где R2 расстояние от оси звездочки 2 до осей малых звездочек 9.
Передаточное отношение ЦВ в этом случае составляет i Z2/Z1.
При необходимости изменить передаточное отношение ЦВ вручную нужно изменить Z1 или Z2 или оба вместе. Изменение приведенного количества зубьев Z1 достигается следующим образом. К толкателю 15 прикладывается осевое усилие в требуемом направлении (в сторону вершины конуса 12 для увеличения Z1 и в противоположную для уменьшения Z1). Одновременно расстопаривается фиксатор 18 и, как только рычаг 16 входит в контактc профилем кулачка 17 большего радиуса, он проворачивается, сжимая свою пружину, и окончательно расстопаривает толкатель 15, который, перемещаясь под приложенным усилием, перемещает конус 12 и изменяет величину R1. При переходе рычага 16 на профиль малого радиуса кулачка 17 он заходит своим фиксатором в ближайшее отверстие на толкателе 15, так же обеспечивающее величину R, соответствующую целому значению Z1. Если требуемое изменение значения Z1 успело произойти за один оборот ведущей звездочки 1, то усилие с толкателя 15 снимается и он становится на фиксатор 18. Если нет, то при следующем обороте цикл повторяется, и так до достижения требуемой величины Z1. При этом в процессе изменения приведенного количества зубьев Z1 при регулировании R1 1-я и (n+1)-я малые звездочки 9 перемещаются только радиально, а все остальные кроме этого, взаимодействуя через свои зубчатые колеса 10 с зубчатыми рейками 11, еще проворачиваются: 2-я и 2n-я на угол Φ=2π·ΔR/(Di·n) где Δ R изменение расстояния от оси ведущей звездочки 1 до осей малых звездочек 9; Di делительный диаметр i-го зубчатого колеса 10; 2n количество малых звездочек 9; 3-я и (2n-1)-я на угол 2 Φ и т. д. в направлении к 1-й звездочке, если R1 и Z1 увеличиваются и от 1-й звездочки, если R1 и Z2 уменьшаются. Тем самым, так как все изменения происходят вне зацепления (n+1)-й звездочки 9 с цепью 4, достигается полное кинематическое согласование в процессе регулирования и сохраняется зацепление ведущей звездочки 1 с цепью 4.
Аналогичным образом проводится изменение Z2 в ручном режиме.
Поддержание или изменение передаточного числа цепного вариатора в автоматическом режиме происходит только за счет изменения величины Z1. В этом режиме фиксатор 18 расстопорен, а конус 12 находится в равновесии под воздействием усилия пружины 19 и осевых составляющих, передающихся на конус 12 от малых звездочек 9 через каретки 8. При возрастании нагрузки в приводе и необходимости увеличить передаточное отношение осевое усилие от малых звездочек 9, передающееся на конус 12, превышает усилие пружины 19 и отжимает конус 12 в направлении его основания. При этом уменьшается R1 и, соответственно, Z1. В случае падения нагрузки в приводе пружина 19 перемещает конус 12 в направлении его вершины и увеличивает R1 и Z1, уменьшая передаточное отношение i Z2/Z1. Следует отметить, что все перемещения, связанные с изменением Z1, происходят дискретно в периоды контакта рычага 16 с профилем кулачка большого радиуса при полностью расстопоренном толкателе 15.
За базовый объект при оценке эффективности можно выбрать регулируемую цепную передачу обычного легкодорожного или спортивного велосипеда, имеющую блок звездочек с разным количеством зубьев и обеспечивающую ручное ступенчатое переключение передач. Такая трансмиссия имеет ряд недостатков: невозможность передачи номинального крутящего момента в процессе переключения передач, затруднительность реализации идеального закона регулирования скорости из-за возрастания количества звездочек в блоке и проблемы с автоматизацией регулирования передаточного отношения от нагрузки.
Предлагаемый цепной вариатор позволяет реализовать практически идеальный закон регулирования передаточного отношения, непрерывно передавать максимальный крутящий момент, просто реализовать автоматизацию регулирования передаточного отношения по усилию а цепи. Все это должно существенно повысить эксплуатационные характеристики любых машин, в приводе которых будет применен предлагаемый цепной вариатор.
Claims (1)
- ЦЕПНОЙ ВАРИАТОР, содержащий основание, охваченные цепью ведущую и ведомую звездочки, по крайней мере одна из которых выполнена в виде корпуса, размещенных в нем с возможностью радиального перемещения кареток, установленных на них осей с малыми звездочками для взаимодействия с цепью, закрепленных в корпусе зубчатых реек и установленных на части осей зубчатых колес для взаимодействия с последними, и натяжное устройство, отличающийся тем, что, с целью расширения кинематических возможностей и повышения нагрузочной способности за счет регулирования передаточного отношения в автоматическом режиме без разрыва потока мощности и равномерного распределения нагрузки на элементы зацепления, вариатор снабжен кулачком, установленным на корпусе, толкателем, подпружиненным к последнему в осевом направлении, конусом, размещенным в корпусе с возможностью осевого перемещения и соединенным с толкателем с возможностью вращения относительно него, рычагом, шарнирно закрепленным на основании и подпружиненным к кулачку, двумя фиксаторами для взаимодействия с толкателем, один из которых установлен на рычаге, каретки подпружинены к конусу, две из малых звездочек, расположенные диаметрально относительно конуса, зафиксированы от поворота, зубчатые колеса установлены на осях остальных малых звездочек, общее число последних выбрано четным, а диаметр делительных окружностей зубчатых колес равен
где i∈ [2,..., n];
i целое число;
d делительный диаметр малой звездочки;
2n количество малых звездочек.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4803935 RU2059132C1 (ru) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | Цепной вариатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4803935 RU2059132C1 (ru) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | Цепной вариатор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2059132C1 true RU2059132C1 (ru) | 1996-04-27 |
Family
ID=21502745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4803935 RU2059132C1 (ru) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | Цепной вариатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2059132C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2622178C1 (ru) * | 2016-01-27 | 2017-06-13 | Борис Васильевич Пылаев | Высокомоментный вариатор нефрикционного типа |
-
1990
- 1990-09-19 RU SU4803935 patent/RU2059132C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Кожевников С.Н. Элементы механизмов. М.: Оборониздат, 1956, с.466, фиг.1440. 2. Заявка Великобритании N 1549407, кл. F 16H 9/24, 1974. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2622178C1 (ru) * | 2016-01-27 | 2017-06-13 | Борис Васильевич Пылаев | Высокомоментный вариатор нефрикционного типа |
WO2017131553A1 (ru) * | 2016-01-27 | 2017-08-03 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Вмвариатор" | Высокомоментный вариатор нефрикционного типа |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5542310A (en) | Continuous-torque variable-speed mechanical gear transmission | |
US5360380A (en) | Variable ratio epicyclic transmission | |
DE4329441A1 (de) | Stufenlos verstellbares Getriebe mit formschlüssiger Momentenübertragung | |
US4800768A (en) | Power transmission apparatus | |
CS590889A3 (en) | Mechanism with various working methods for the control of rotary driving gear | |
US6055880A (en) | Transfer ring and gear arrangement for non-slip continuously variable transmission | |
US4875389A (en) | Chain driven, continuously infinite variable speed transmission system | |
US7121160B2 (en) | Mechanical transmission | |
JPH06509153A (ja) | 歯数が変えられる歯車 | |
RU2059132C1 (ru) | Цепной вариатор | |
DE112013005706T5 (de) | Fahrzeugleistungsübertragungsvorrichtung | |
KR102049174B1 (ko) | 축지름이 가변되는 나선형 변속기 및 회전속도 제어방법 | |
JPS6196252A (ja) | 可変ピツチ径チエ−ン歯車 | |
DE4027203C2 (de) | Fahrradantrieb mit stufenloser Änderung der Übersetzung | |
EP1735545A2 (en) | Drive for (semi-)continuous drives having an endless belt | |
CN108533700B (zh) | 一种无级变速器 | |
DE19510772C2 (de) | Getriebe mit stufenloser Übersetzung | |
EP1466110A1 (de) | Satellitengetriebe | |
DE1933265A1 (de) | Stufenloses Getriebe | |
DE10346894B3 (de) | Stufenloses Getriebe | |
SU1284906A1 (ru) | Пульсирующий конвейер с регулируемым шагом | |
RU37169U1 (ru) | Вариатор с гибкой связью | |
DE10115344A1 (de) | Fahrradantrieb | |
AU645644B2 (en) | Variable ratio epicyclic transmission | |
RU2100241C1 (ru) | Бесступенчатый вариатор крутящего момента чурикова |