RU2133393C1

RU2133393C1 - Toothed torque variator

Info

Publication number: RU2133393C1
Application number: RU97122299A
Authority: RU
Inventors: Б.В. Пылаев
Original assignee: Пылаев Борис Васильевич
Priority date: 1997-12-30
Filing date: 1997-12-30
Publication date: 1999-07-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: variator is used for continuous variation of transmission ratio between input and output links of mechanism. Pairs of bevel gears are installed on driving and driven shafts, respectively. Closed hinge chain with teeth is embraced by band so that hinged of chain are mounted for moving along band, and every even hinge is locked to prevent its displacement in direction perpendicular to band. With its teeth chain engages teeth of bevel gears. Chain teeth tale unique position in spaces of bevel gear teeth in which circumferential pitch of chain teeth corresponds to that of tooth spaces of bevel gears. Torque is transmitted from driving shaft to driven one through teeth and tightened branch of chain. EFFECT: higher efficiency. 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для плавного изменения передаточного отношения между входным и выходным звеньями механизма. The invention relates to mechanical engineering and is intended to smoothly change the gear ratio between the input and output links of the mechanism.

Известен вариатор, содержащий пару конических шкивов, охватывающую шкивы замкнутую ленту с нанизанными на нее пластинами, контактирующими с шкивами (Б. Фиттерман. Трансмиссия КВТ, "За рулем", 1985, N 2, стр.10 - 11). В этом устройстве, как и в заявляемом, используется лента, охватывающая конические шкивы, но в известном вариаторе усилия от входного к выходному валу передают силы трения, что ограничивает величину рабочего момента. Known variator containing a pair of conical pulleys, covering a closed belt pulleys with plates strung on it, in contact with the pulleys (B. Fitterman. Transmission KVT, "Behind the wheel", 1985, N 2, p. 10 - 11). In this device, as in the claimed one, a tape is used covering the conical pulleys, but in the known variator, the forces from the input to the output shaft transmit friction forces, which limits the magnitude of the working moment.

Примем за прототип наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату цепной вариатор (патент РФ N 2029178, кл. F 16 H 9/24, от 23.08.88). We take for the prototype the closest CVT in terms of technical essence and the achieved result (RF patent N 2029178, class F 16 H 9/24, from 08.23.88).

Признаки известного вариатора (прототипа), совпадающие с заявляемым изобретением, следующие. Он содержит ведущий и ведомый валы, на каждом из которых установлена пара конических зубчатых колес с возможностью принудительного изменения расстояния между колесами в каждой паре, замкнутую шарнирную цепь с зубьями. Signs of a known variator (prototype), coinciding with the claimed invention, the following. It contains driving and driven shafts, on each of which a pair of bevel gears is installed with the possibility of forcibly changing the distance between the wheels in each pair, a closed articulated chain with teeth.

В известном вариаторе шаг зубьев на цепи постоянный, а шаг зубьев шестерен уменьшается к оси вала. Из-за несовпадения шагов имеют место ударные нагрузки при передаче рабочего момента, а также непостоянство угловой скорости ведомого вала при постоянной скорости ведущего. Указанный недостаток ограничивает передаваемый рабочий момент и максимальную скорость, а также уменьшает надежность работы вариатора. In the known variator, the tooth pitch on the chain is constant, and the tooth pitch of the gears decreases to the shaft axis. Due to the mismatch of the steps, shock loads occur during the transmission of the working moment, as well as inconstancy of the angular velocity of the driven shaft at a constant speed of the master. This drawback limits the transmitted operating moment and maximum speed, and also reduces the reliability of the variator.

Цель изобретения - повышение работоспособности вариатора. The purpose of the invention is improving the performance of the variator.

Предлагаемый зубчатый вариатор имеет следующие существенные признаки. Он содержит ведущий и ведомый валы, на каждом из которых установлена пара конических зубчатых колес с возможностью принудительного изменения расстояния между колесами в каждой паре, имеет замкнутую шарнирную цепь с зубьями, взаимодействующими с зубьями колес, и охватывающую цепь ленту. Шарниры цепи смонтированы с возможностью смещения вдоль ленты, а каждый четный шарнир фиксирован от смещения в перпендикулярном ленте направлении. The proposed gear variator has the following essential features. It contains drive and driven shafts, each of which has a pair of bevel gears with the ability to force change the distance between the wheels in each pair, has a closed articulated chain with teeth interacting with the teeth of the wheels, and a tape covering the chain. The chain hinges are mounted with the possibility of displacement along the tape, and each even hinge is fixed from displacement in the direction perpendicular to the tape.

Отличительными от прототипа признаками изобретения являются следующие. Зубчатый вариатор снабжен охватывающей цепь лентой, при этом шарниры цепи смонтированы с возможностью смещения вдоль ленты, а каждый четный шарнир фиксирован от смещения в перпендикулярном к ленте направлении. Distinctive features of the prototype features of the invention are the following. The gear variator is equipped with a tape covering the chain, while the chain hinges are mounted with the possibility of displacement along the tape, and each even hinge is fixed from displacement in the direction perpendicular to the tape.

На фиг.1 - 3 представлена предложенная конструкция: на фиг.1 - общий вид с сечением А - А фиг.2; на фиг.2 - сечение Б - Б фиг.1; на фиг.3 - сечения В - В и Г - Г фиг.2; на фиг.4 - рисунок, поясняющий математические зависимости. Figure 1 - 3 shows the proposed design: figure 1 is a General view with a section A - A of figure 2; figure 2 - section B - B of figure 1; figure 3 - section b - b and d - g figure 2; figure 4 is a drawing explaining mathematical dependencies.

Зубчатый вариатор содержит входной 1 и выходной 2 валы, установленные в подшипниках корпуса 3, две пары зубчатых колес 4, смонтированных на валах с возможностью принудительного перемещения вдоль валов рычагами 5, шарнирную цепь 6 и охватывающую цепь ленту 7. Цепь состоит из шарнирно связанных стержнями 8 пар внешних 9 и внутренних 10 звеньев. На внешних звеньях цепи 9 выполнены два зуба - нечетный 11 и четный 12. Четный шарнир цепи соответствует четному зубу. На каждом четном стержне установлен ограничитель 13 и ролик 14, 15 и 16 - впадины зубьев колес соответственно для нечетных и четных зубьев цепи, 17 - наклонная поверхность зуба колеса, 18 - натянутая ветвь цепи. The gear variator contains input 1 and output 2 shafts installed in the bearings of the housing 3, two pairs of gears 4 mounted on the shafts with the possibility of forced movement along the shafts with levers 5, an articulated chain 6 and a tape 7 enclosing the chain. The chain consists of pivotally connected rods 8 pairs of external 9 and internal 10 links. On the external links of chain 9, two teeth are made - an odd 11 and an even 12. An even chain hinge corresponds to an even tooth. On each even shaft there is a limiter 13 and a roller 14, 15 and 16 — hollows of the teeth of the wheels, respectively, for odd and even teeth of the chain, 17 — the inclined surface of the tooth of the wheel, 18 — the stretched branch of the chain.

Конструкция показана при одном из двух крайних положений рычагов 5, при этом расстояние между парой колес на одном валу максимально и минимально на другом. The design is shown at one of the two extreme positions of the levers 5, while the distance between the pair of wheels on one shaft is maximum and minimum on the other.

Вариатор работает следующим образом. Зубчатые колеса ограничивают смещение зубьев цепи в тангенциальном направлении и в радиальном в сторону оси, а лента с помощью ограничителей 13 фиксирует четные зубья в радиальном направлении, что обеспечивает жесткую кинематическую связь валов. При конкретном положении рычагов 5 зубья цепи занимают во впадинах зубьев колес однозначное положение, при котором окружной шаг зубьев цепи соответствует шагу впадин зубьев зубчатых колес. Момент от входного вала передается на выходной через зубья и натянутую ветвь цепи 18. Ролики 14 служат для уменьшения сил трения при относительном движении ленты и цепи, а наклонная поверхность 17 способствует перемещению зубьев в соответствующие впадины. The variator works as follows. The gears limit the displacement of the teeth of the chain in the tangential direction and in the radial direction of the axis, and the tape using the stops 13 fixes the even teeth in the radial direction, which provides a rigid kinematic connection of the shafts. At a specific position of the levers 5, the chain teeth occupy an unambiguous position in the tooth troughs of the wheels, in which the circumferential pitch of the chain teeth corresponds to the pitch of the tooth troughs of the gears. The moment from the input shaft is transmitted to the output through the teeth and the tensioned branch of the chain 18. The rollers 14 are used to reduce the friction forces during the relative movement of the belt and chain, and the inclined surface 17 promotes the movement of the teeth into the corresponding troughs.

На фиг. 4 показаны крайние положения звеньев цепи, при которых имеет место наибольшее передаточное отношение вариатора i. При одинаковых парах зубчатых колес, а также равных шагах H внешнего и внутреннего звеньев цепи имеем
i = R/R_r,
где R = H/sinα, а

что следует из теоремы косинусов H² = R_r ² + r² - 2rR_rcosα.
При двух крайних положениях рычагов 5 и постоянной угловой скорости входного вала ω₁ изменение скорости выходного вала ω₂ составит
ω_2max/ω_2min = (R/R_r)².нIn FIG. 4 shows the extreme positions of the chain links at which the highest gear ratio of the variator i takes place. With the same pairs of gears, as well as equal steps H of the external and internal links of the chain, we have
i = R / R _r ,
where R = H / sinα, and

which follows from the cosine theorem H ² = R _r ² + r ² - 2rR _r cosα.
With two extreme positions of the levers 5 and a constant angular velocity of the input shaft ω _{1, the} change in the speed of the output shaft ω ₂ will be
ω _2max / ω _2min = (R / R _r ) ² .н

Claims

A gear variator comprising drive and driven shafts, each of which has a pair of bevel gears with the ability to force change the distance between the wheels in each pair, a closed articulated chain with teeth interacting with the gears of the wheels, characterized in that it is provided with a band covering the chain, wherein the chain hinges are mounted with the possibility of displacement along the tape, and each even hinge is fixed from displacement in the direction perpendicular to the tape.