Патент на изобретение Бесступенчатый вариатор

БЕССТУПЕНЧАТЫЙ ВАРИАТОР

Предлагается к продаже патент на изобретение № 2711843 «Бесступенчатый вариатор» Срок действия патента 28.05.2019 - 28.05.2039

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве бесступенчатой трансмиссии транспортных средств, в том числе велосипедов.

В настоящее время известны различные виды ременных передач, наиболее известные из которых - клиноременные вариаторы.

Их достоинство – плавное, бесступенчатое изменение крутящего момента.

Общим для данных и аналогичных им устройств являются то, что передача крутящего момента происходит за счет сил трения, которые возникают между шкивами и ремнем или другими взаимодействующими меду собой элементами. Поэтому они имеют и общие недостатки, а именно:

1. Ограниченная передаваемая мощность.

2. Значительные силы, действующие на валы и опоры.

3. Повышенный износ ремня.

4. Нарушение передаточного отношения вследствие проскальзывания ремня относительно шкивов при повышенной нагрузке.

5. Практически невозможность менять передаточное отношение в том случае, если шкивы не вращаются, или вращаются с очень небольшой скоростью. Это связано с тем, что при увеличении или уменьшении диаметра шкива меняется величина пятна контакта шкива с ремнем, при этом ремень вынужден проскальзывать относительно шкива, т.е. преодолевать силу трения, за счет которой передается крутящий момент.

Задача, заявленного технического решения, заключается в разработке   вариатора для бесступенчатого изменения передаточного отношения между ведущим и ведомым шкивами с высокой передаваемой мощностью, без нарушения передаточного отношения вследствие проскальзывания ремня (цепи) относительно шкивов,с возможностью менять передаточное отношение, как при вращающихся шкивах, так и в том случае если они не вращаются.

Данная задача достигается за счет того, что ведущий и ведомый валы имеют шкивы с изменяющимся диаметром, охваченные ремнем (цепью), при этом контактирующие между собой элементы шкивов и ремня (цепи), представляют собой храповое зацепление, которое не допускает проскальзывание ремня (цепи) относительно шкивов, и позволяет изменять диаметр шкивов, как при их вращении, так и в том случае если они не вращаются.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного конструктивного исполнения.

Вариатор состоит из ведущего и ведомого шкивов, охваченных ремнем (цепью) 9.  Шкивы состоят из наклонных стержней 1, которые придают им форму конусов, направленных противоположно (фиг.). Стержни 1 являются направляющими для перемещения кулачков 2 вдоль осей 8 шкивов. Кулачки 2 имеют наклонное отверстие 3 для стержней 1 и ролики 4, для взаимодействия с радиальными пазами 5 дисков 6, 7. Пазы 5 дисков 6, 7 являются направляющими для радиального перемещения кулачков 2. Стержни 1 проходят через пазы 5, поэтому диски 6, 7 вращаются вместе с соответствующими шкивами. Диски 6, 7 могут, так же синхронно перемещаться вдоль соответствующих осей вращения 8 шкивов, передвигая при этом кулачки в сторону большего радиуса на одном из шкивов и в сторону меньшего радиуса на другом. Устройства управления дисками шкивов известны в технике, поэтому в данном примере рассматриваться не будут.

Место контакта кулачков с ремнем (цепью) представляет собой храповое зацепление, состоящее из расположенных на кулачках 2 собачек 10 и зубчатого ремня (цепи) 9 с соответствующим (в данном примере прямоугольном) профилем зубьев. При этом собачки на кулачках ведомого шкива, установлены противоположно по отношению к собачкам на ведущем шкиве. Собачки прижимаются к ремню (цепи) с помощью пружин 12.

Работа устройства осуществляется следующим образом:

Крутящий момент с ведущего шкива на ведомый передается с помощью храповых зацеплений между кулачками соответствующих шкивов и ремнем (цепью). На ведущем шкиве собачка кулачка упирается в зуб ремня (цепи) и передает усилие ремню (цепи) в направлении вращения ведущего шкива, а на ведомом шкиве зуб ремня упирается в собачку кулачка и передает усилие на ведомый шкив. При изменении радиусов шкивов изменяется и расстояние L между кулачками. При увеличении радиуса оно становится больше (L2), а при уменьшении, меньше (L1). В этом случае собачки скользят по ремню (цепи) 9 в направлении противоположном передаче усилия, так как храповое зацепление осуществляет передачу усилия только в одном направлении. При этом передача крутящего момента между шкивами не прерывается.

Таким образом, происходит изменение диаметров шкивов, даже если они не вращаются.

При реализации заявляемого технического решения могут быть получены следующие технические результаты:

1.     Реализация бесступенчатой передачи крутящего момента без использования сил трения.

2.     Высокая передаваемая мощность.

3.     При работе вариатора передаточное отношение не нарушается, так как ремень (цепь) не проскальзывает относительно шкивов.

4.     Возможность изменения передаточного отношения, как при вращающихся шкивах, так и в том случае если они не вращаются.

Формула изобретения

Бесступенчатый вариатор, характеризующийся тем, что ведущий и ведомый шкивы с изменяющимся диаметром, охваченные ремнем (цепью), при этом шкивы и ремень (цепь) имеют контактирующие между собой элементы в виде храпового зацепления, состоящего из расположенных на кулачках шкивов собачек и зубчатого ремня (цепи), при этом собачки на кулачках ведомого шкива, установлены противоположно по отношению к собачкам на ведущем шкиве.