RU2165042C2

RU2165042C2 - Friction and selective engagement variable-speed drive

Info

Publication number: RU2165042C2
Application number: RU99111863A
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Сулейманов
Original assignee: Сулейманов Артур Фуатович
Priority date: 1999-06-01
Filing date: 1999-06-01
Publication date: 2001-04-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; stepless variable-speed drives. SUBSTANCE: variable-speed drive includes two taper drums, drive chain, engagement mechanism, synchronous motion mechanism, separate revolving units and stops. Vertices of taper drums have similar conicity and length and are directed in one side. One side of chain is shorter by amount proportional to diameters of taper drums. Stops secured on variable-speed drive body keep chain from longitudinal motion at constant tension. EFFECT: enhanced efficiency and possibility of transmitting large power. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для изменения числа оборотов, в частности к бесступенчатым фрикционным избирательного зацепления вариаторам скорости, и может быть использовано в механизмах, где требуется изменять скорость вращения ведомого вала в заданном диапазоне. The invention relates to mechanical engineering, and in particular to devices for changing the number of revolutions, in particular to continuously variable friction selective gear speed variators, and can be used in mechanisms where it is necessary to change the speed of rotation of the driven shaft in a given range.

Из аналогов уровня техники наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков - прототипом может быть принято изобретение "Фрикционный вариатор", 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 (RU 2104429 F 16 H 9/00, 9/24, патент, выданный 20 мая 1998 г. по заявке N 95110563 28 от 22.06.95 г. опубликованный 10.02.98 г. в бюллетене N 4). From analogues of the prior art, the closest to the invention in terms of essential features - the prototype can be adopted the invention "Friction variator", containing two conical drums with parallel rotation axes, as well as a drive chain with links pivotally, while the chain is located with the coverage of the outer surface two drums (RU 2104429 F 16 H 9/00, 9/24, patent issued May 20, 1998 at the application N 95110563 28 dated 06.22.95 published on 02.10.98 in the bulletin N 4).

Недостатком известного фрикционного вариатора, принятого за прототип, является небольшой КПД и невозможность передавать большую мощность, так как возможна пробуксовка конусных барабанов. Техническим результатом заявляемого изобретения является устранения указанных недостатков. A disadvantage of the known friction variator, adopted as a prototype, is its low efficiency and the inability to transmit large power, since cone drums are slipping. The technical result of the claimed invention is to eliminate these disadvantages.

Технический результат достигается тем, что по сравнению с известным фрикционным вариатором, принятым за прототип, содержащим 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, в заявляемом изобретении, вариаторе фрикционного и избирательного зацепления, 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 с возможностью контакта с конусными барабанами и перемещения относительно приводной цепи. The technical result is achieved in that, in comparison with the known friction variator, adopted for the prototype, containing two conical drums with parallel rotation axes, as well as a drive chain with links pivotally, while the chain is located with coverage of the outer surface of the two drums, in the claimed invention , the variator of frictional and selective engagement, the tops of the cone drums of the variator are turned in one direction, and the cone drums have the same taper and length, and the drive chain has the main tapering towards the top of the cone drums is shorter than the base facing the base of the cone drums by an amount proportional to their diameters, while the variator is equipped with an engagement mechanism configured to selectively engage the drive chain to the cone drums, with stops fixed to the variator housing and configured to fixing the drive chain from longitudinal movement in a predetermined position with a constant interference fit, a mechanism for synchronous movement of conical drums in different directions and lnymi rotating devices in the form of several rollers and a continuous belt embracing the extreme rolls, with the touch of its inner surface, fixed on both sides in the links of the drive chain to engage the conical drums and movable relative to the drive chain.

Технический результат увеличения мощности и КПД вариатора фрикционного и избирательного зацепления достигается за счет большой площади контакта цепи и конусных барабанов механизма зацепления, предотвращающего проскальзывание приводной цепи по конусным барабанам за счет того, что на обеих основаниях приводной цепи одинаковое передаточное отношение, позволяющее уменьшить потери мощности при работе вариатора фрикционного и избирательного зацепления. Кроме того, технический результат - предотвращение скольжения конусных барабанов при их вращении достигается тем, что механизм зацепления содержит втулки, установленные в отверстиях конусных барабанов с определенным шагом, в зависимости от диаметра конусного барабана с отверстиями, выполненными во втулках, в которые вставлены подпружиненные стержни, имеющие выступающую часть стержня над поверхностью барабана не более 1/3 диаметра валика вращающегося устройства и выполненного с возможностью утопания стержней во втулках при попадании под вращающееся устройство и с возможностью возврата в исходное положение. Кроме того, дополнительный технический результат - упрощение конструкции механизма синхронного перемещения конусных барабанов в разные стороны достигается тем, что он выполнен в виде зацепления вращающейся шестерни, пространственно зафиксированной в среднем положении, и двух реек, соединенных посредством подшипников с конусными барабанами. The technical result of increasing the power and efficiency of the friction and selective gear variator is achieved due to the large contact area of the chain and the cone drums of the gear mechanism, which prevents the drive chain from slipping on the cone drums due to the fact that the transmission ratio is the same on both bases of the drive chain, which reduces power losses during the operation of the variator of frictional and selective engagement. In addition, the technical result is the prevention of sliding of the conical drums during their rotation by the fact that the gearing mechanism includes bushings installed in the holes of the conical drums with a certain pitch, depending on the diameter of the conical drum with holes made in the bushings into which the spring-loaded rods are inserted, having a protruding part of the rod above the surface of the drum not more than 1/3 of the diameter of the roller of the rotating device and configured to drown the rods in the bushings when hit One rotating device and with the ability to return to its original position. In addition, an additional technical result - a simplification of the design of the mechanism of synchronous movement of conical drums in different directions is achieved by the fact that it is made in the form of an engagement of a rotating gear, spatially fixed in the middle position, and two racks connected by means of bearings to conical drums.

Заявляемое изобретение "Вариатор фрикционного и избирательного зацепления" поясняется чертежами на которых изображены:
Фиг. 1. Вариатор фрикционного и избирательного зацепления, вид сбоку.The claimed invention "CVT of frictional and selective engagement" is illustrated by drawings which depict:
FIG. 1. Friction and selective gear variator, side view.

Фиг. 2. Часть приводной цепи (узел А, фиг. 1). FIG. 2. Part of the drive chain (node A, Fig. 1).

Фиг. 3. Вращающееся устройство механизма свободного перемещения конусных барабанов, вид сбоку (разрез В-В, фиг. 52). FIG. 3. Rotating device of the mechanism for free movement of cone drums, side view (section BB, Fig. 52).

Фиг. 4. Механизм синхронного перемещения конусных барабанов, вид сверху. FIG. 4. The mechanism of synchronous movement of cone drums, top view.

Фиг. 5. Часть механизма избирательного зацепления приводной цепи к конусным барабанам (узел Б, фиг. 1). FIG. 5. Part of the mechanism of selective engagement of the drive chain to the conical drums (node B, Fig. 1).

Вариатор фрикционного и избирательного зацепления, содержит два конусных барабана 1 (фиг. 1, 4) с параллельными осями вращения, с вершинами конусных барабанов 1 (фиг. 1, 4), обращенными в одну сторону, выполненных с возможностью синхронного свободного перемещения по шлицам валов 2 (фиг. 1, 4) в разные стороны механизмом синхронного перемещения конусных барабанов 1 (фиг. 1, 4) относительно приводной цепи 3 (фиг. 1, 3), охватывающей наружные поверхности конусных барабанов 1 (фиг. 1, 4). Вариатор также содержит упоры 4 (фиг. 1, 4), закрепленные на корпусе 5 (фиг. 1), имеющие пружины 6 (фиг. 1), выполненные с возможностью фиксации приводной цепи 3 (фиг. 1, 3) от продольного перемещения в заданном положении с постоянным натягом. The variator of frictional and selective engagement contains two conical drums 1 (Fig. 1, 4) with parallel axes of rotation, with the tops of the conical drums 1 (Fig. 1, 4) facing one way, made with the possibility of synchronous free movement along the splines of the shafts 2 (Fig. 1, 4) in different directions by the synchronous movement of the cone drums 1 (Fig. 1, 4) relative to the drive chain 3 (Fig. 1, 3), covering the outer surfaces of the cone drums 1 (Fig. 1, 4). The variator also contains stops 4 (Fig. 1, 4), mounted on the housing 5 (Fig. 1), having springs 6 (Fig. 1), configured to fix the drive chain 3 (Fig. 1, 3) from longitudinal movement in set position with constant interference.

Вариатор содержит приводную цепь 3 (фиг. 1, 3) со звеньями, соединенными шарнирно, при этом цепь 3 (фиг. 1, 3) расположена с охватом наружной поверхности двух барабанов 1 (фиг. 1, 4). Причем конусные барабаны 1 (фиг. 1, 4) имеют одинаковую конусность и длину. Кроме того, вариатор снабжен механизмом зацепления, выполненным с возможностью избирательного зацепления приводной цепи 3 (фиг. 1, 3) к конусным барабаном 1 (фиг. 1, 4). Механизм зацепления содержит втулки 7 (фиг. 1, 4, 5), установленные в отверстиях конусных барабанов 1 (фиг. 1, 4) с определенным шагом, в зависимости от диаметра конусного барабана 1 (фиг. 1, 4), с отверстиями 8 (фиг. 1, 4, 5), выполненными во втулках 7 (фиг. 1, 4, 5), в которые вставлены подпружиненные стержни 9 (фиг. 5). Втулки 7 (фиг. 1, 4, 5) с подпружиненными стержнями 9 (фиг. 5) фиксируются стопорными кольцами 10 (фиг. 5). Приводная цепь 3 (фиг. 1, 3) имеет основание 11 (фиг. 1-3), обращенное к вершине конусных барабанов 1 (фиг. 1, 4), короче основания 12 (фиг. 1-3), обращенного к основанию конусных барабанов 1 (фиг. 1, 4) на величину, пропорциональную их диаметрам. Вариатор снабжен отдельными вращающимися устройствами 13 (фиг. 1, 3) в виде нескольких валиков 14 (фиг. 1, 3) и непрерывной ленты 15 (фиг. 1, 3), охватывающей крайние валики 14 (фиг. 1, 4) с возможностью касания их своей внутренней поверхностью, закрепленными с двух сторон в звеньях приводной цепи 3 (фиг. 1, 3) с возможностью контакта с конусными барабанами 1 (фиг. 1, 4) и перемещения относительно приводной цепи 3 (фиг. 1, 3). The variator contains a drive chain 3 (Fig. 1, 3) with links pivotally, while the chain 3 (Fig. 1, 3) is located with the coverage of the outer surface of the two drums 1 (Fig. 1, 4). Moreover, the conical drums 1 (Fig. 1, 4) have the same taper and length. In addition, the variator is equipped with a gearing mechanism configured to selectively engage the drive chain 3 (FIGS. 1, 3) to the cone drum 1 (FIGS. 1, 4). The gearing mechanism includes bushings 7 (Fig. 1, 4, 5) installed in the holes of the conical drums 1 (Fig. 1, 4) with a certain step, depending on the diameter of the conical drum 1 (Fig. 1, 4), with holes 8 (Fig. 1, 4, 5), made in bushings 7 (Fig. 1, 4, 5), into which spring-loaded rods 9 are inserted (Fig. 5). The bushings 7 (Figs. 1, 4, 5) with spring-loaded rods 9 (Fig. 5) are fixed by snap rings 10 (Fig. 5). The drive chain 3 (Fig. 1, 3) has a base 11 (Fig. 1-3), facing the top of the conical drums 1 (Fig. 1, 4), shorter than the base 12 (Fig. 1-3), facing the base of the conical drums 1 (Fig. 1, 4) by a value proportional to their diameters. The variator is equipped with separate rotating devices 13 (Fig. 1, 3) in the form of several rollers 14 (Fig. 1, 3) and a continuous tape 15 (Fig. 1, 3), covering the extreme rollers 14 (Fig. 1, 4) with the possibility touching them with their inner surface, fixed on both sides in the links of the drive chain 3 (Fig. 1, 3) with the possibility of contact with the conical drums 1 (Fig. 1, 4) and move relative to the drive chain 3 (Fig. 1, 3).

В отверстия во втулках 7 (фиг. 1, 4, 5) вставлены подпружиненные стержни 9 (фиг. 5), имеющие выступающую часть стержня 9 (фиг. 5) над поверхностью конусного барабана 1 (фиг. 1, 4) не более 1/3 диаметра валика 14 (фиг. 1, 4) вращающегося устройства и выполненного с возможностью утопания стержней 9 (фиг. 5) во втулках 7 (фиг. 1, 4, 5) при попадании под валики 1,4 (фиг. 1, 4) вращающегося устройства и с возможностью возврата в исходное положение. Механизм синхронного перемещения конусных барабанов 1 (фиг. 1, 4) в разные стороны выполнен в виде зацепления вращающейся шестерни 16 (фиг. 4), пространственно зафиксированной в среднем положении, и двух реек 17 (фиг. 4), соединенных посредством подшипников 18 (фиг. 4) с конусными барабанами 1 (фиг. 1. 4). Так как в заявляемом вариаторе на обеих основаниях 11, 12 (фиг. 1) приводной цепи 3 (фиг. 1) передаточное отношение постоянно, то постоянное зацепление конусных барабанов 1 (фиг. 1, 4) и приводной цепи 3 (фиг. 1), позволяет при малых габаритах вариатора передавать большую мощность и значительно увеличить КПД вариатора. In the holes in the bushings 7 (Fig. 1, 4, 5), spring-loaded rods 9 (Fig. 5) are inserted, having a protruding part of the rod 9 (Fig. 5) above the surface of the conical drum 1 (Fig. 1, 4) no more than 1 / 3 diameters of the roller 14 (Fig. 1, 4) of the rotating device and configured to recess the rods 9 (Fig. 5) in the bushings 7 (Fig. 1, 4, 5) when falling under the rollers 1,4 (Fig. 1, 4 ) a rotating device and with the ability to return to its original position. The mechanism for synchronous movement of the conical drums 1 (Figs. 1, 4) in different directions is made in the form of an engagement of a rotating gear 16 (Fig. 4), spatially fixed in the middle position, and two racks 17 (Fig. 4), connected by bearings 18 ( Fig. 4) with conical drums 1 (Fig. 1. 4). Since in the inventive variator on both bases 11, 12 (Fig. 1) of the drive chain 3 (Fig. 1) the gear ratio is constant, the constant engagement of the cone drums 1 (Fig. 1, 4) and the drive chain 3 (Fig. 1) , allows for small dimensions of the variator to transmit large power and significantly increase the efficiency of the variator.

Вариатор фрикционного и избирательного действия работает следующим образом:
Вращающийся момент, переданный на ведущий конусный барабан 1 через шлицы вала 2 посредством приводной цепи 3, охватывающей натяжные поверхности конусных барабанов 1, передает вращающийся момент ведомому конусному барабану 1. При этом вращающиеся устройства 13 в виде нескольких валиков 14 и непрерывной ленты 15, охватывающей крайние валики 14 с возможностью касания их своей внутренней поверхностью, закрепленные с двух сторон между основаниями 11, 12 в звеньях приводной цепи 3 и контактирующие с конусными барабанами 1, с возможностью перемещения относительно приводной цепи 3, зафиксированной при помощи двух упоров 4 от продольного перемещения в заданном положении и с постоянным натягом, обеспечивают большую поверхность контакта с конусными барабанами 1, при передаче малой мощности вариатор, за счет большой поверхности контакта вращающихся элементов приводной цепи 3, упирается в стержни 8 и происходит жесткое зацепление. В случае попадания стержней 8 под вращающееся устройство 13 они утопают во втулках 7. После перемещения конусных барабанов 1 утопленные вращающимися устройствами 13 стержни 8 под действием выталкивающих пружин возвращаются в исходное положение. Вращающиеся устройства 13, расположенные в звеньях приводной цепи 3, дают возможность перемещения конусных барабанов относительно приводной цепи 3. Перемещение конусных барабанов в разные стороны производится при помощи механизма синхронного перемещения, выполненного в виде зацепления вращающейся шестерни 16, пространственно зафиксированной в среднем положении, и двух реек 17, соединенных посредством подшипников 18 с конусными барабанами 1.The variator of frictional and selective action works as follows:
The rotating moment transmitted to the driving cone drum 1 through the splines of the shaft 2 by means of the drive chain 3, covering the tension surfaces of the conical drums 1, transmits the rotating moment to the driven conical drum 1. In this case, the rotating devices 13 in the form of several rollers 14 and a continuous tape 15 covering the extreme rollers 14 with the possibility of touching them with their inner surface, fixed on two sides between the bases 11, 12 in the links of the drive chain 3 and in contact with the conical drums 1, with the possibility of moving about relative to the drive chain 3, fixed with two stops 4 from longitudinal movement in a predetermined position and with constant interference, provide a large contact surface with conical drums 1, when transmitting low power, the variator, due to the large contact surface of the rotating elements of the drive chain 3, abuts rods 8 and hard engagement occurs. In the event that the rods 8 fall under the rotating device 13, they are buried in the bushings 7. After the conical drums 1 are moved, the rods 8 recessed by the rotating devices 13 under the action of ejector springs return to their original position. Rotating devices 13, located in the links of the drive chain 3, make it possible to move the cone drums relative to the drive chain 3. The cone drums are moved in different directions using the synchronous movement mechanism, made in the form of an engagement of the rotating gear 16, spatially fixed in the middle position, and two rails 17 connected by bearings 18 with conical drums 1.

Claims

1. The variator of frictional and selective engagement, containing two conical drums with parallel rotation axes, as well as a drive chain with links pivotally, while the chain is located with coverage of the outer surface of the two drums, characterized in that the tops of the variator conical drums are turned in one direction moreover, the conical drums have the same taper and length, and the drive chain has a base facing the top of the conical drums, shorter than the base facing the base of the conical drums, inu, proportional to their diameters, while the variator is equipped with a gearing mechanism configured to selectively engage the drive chain to the cone drums, stops fixed to the variator housing and configured to fix the drive chain from longitudinal movement in a predetermined position with constant interference, synchronous movement mechanism conical drums in different directions and by separate rotating devices in the form of several rollers and a continuous tape covering the extreme rollers with the possibility of the ability to touch them with their inner surface, fixed on both sides in the links of the drive chain.

2. The friction and selective engagement variator according to claim 1, characterized in that the engagement mechanism comprises bushings installed in the holes of the conical drums with a certain pitch depending on the diameter of the conical drum, with holes made in the bushings into which spring-loaded rods are inserted having the protruding part of the rod above the surface of the conical drum is not more than 1/3 of the diameter of the roller of the rotating device and made with the possibility of recession of the rods in the bushings when falling under the rollers of the rotating device OPERATION AND with the ability to return to its original position.

3. The friction and selective engagement variator according to claim 1, characterized in that the mechanism for synchronous movement of the conical drums is made in the form of an engagement of a rotating gear, spatially fixed in the middle position, and two racks connected by means of bearings to conical drums.