Патент на изобретение №2371618

(54) ТОРОВЫЙ ВАРИАТОР

(57) Реферат:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механизмах с плавным регулированием скорости. Вариатор содержит ведущее и ведомое торовые колеса (2, 3) и ролик (6). Их образующие выполнены в виде выпуклой и вогнутой кривых поверхностей. Благодаря выполнению образующих рабочих поверхностей ведущего и ведомого элементов по определенной зависимости увеличивается площадь контакта фрикционных пар. Такое выполнение улучшает кинематические характеристики вариатора. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механизмах с плавным регулированием скорости.

Известен вариатор, содержащий ведущий и ведомый тороидные фрикционы с вогнутой рабочей поверхностью, а также контактирующий с ними ролик, рабочая поверхность которого сфера.

При передаче движения скорость вращения ведомого тороидного фрикциона можно регулировать, изменяя угол наклона оси вращения ролика /Ревков Г.А. Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи / Г.А.Ревков, Б.А.Пронин. – М.: Машиностроение, 1980. – С.232-244./[1].

Недостатком известного устройства является то, что эффективное контактирование двух фрикционов может достигаться здесь только в одной точке, т.е. на очень малой площади, из-за чего передаваемая мощность остается низкой. Увеличить полезную площадь контактирования невозможно, так как появится множество точек контакта с разными передаточными числами, ролик должен будет работать на разрыв.

Технический результат изобретения – улучшение кинематических характеристик путем увеличения площади контакта фрикционных элементов – торовых колес.

Указанный результат достигается тем, что в торовом вариаторе, содержащем корпус, установленные в нем на валах и взаимодействующие между собой ведущий и ведомый торовые колеса, ролик, контактирующий с колесами, установленный с возможностью наклона своей оси вращения: образующие внутренней и внешней рабочих поверхностей фрикционов выполнены в виде вогнутой и выпуклой кривых. Расстояния р между точками, взятыми через равные интервалы на образующей кривой и осью вращения фрикциона будут соотносится между собой как

где ₁, ₂ – расстояния от указанного номера точки кривой линии образующей до оси вращения элемента.

В предложенном вариаторе каждая точка на образующей фрикциона отстоит от оси вращений на расчетную величину и этим обеспечивается получение одинаковых передаточных чисел на большей площади для контакта фрикционов, что уменьшает пробуксовки и обеспечивает увеличение передаваемой мощности.

На фиг.1 схематически изображен предлагаемый вариатор, общий вид; на фиг.2 и 3 представлены поясняющие чертежи.

Вариатор содержит корпус 1, торовые колеса 2 и 3, один из которых, например, 2 – ведущий, они установлены навстречу один другому вершинами и укреплены на валах 4 и 5; ролик 6 касается торовых колес 2 и 1 и вращается вокруг своей оси на валу 7. Ролик 6 вследствие подпружиненности (не показано) всегда прижат своей верхней круговой поверхностью к круговой поверхности тороидных торовых колес 2 и 3. Ролик 6 можно устанавливать под различными углами путем поворота вала 7 вокруг оси 8.

Торовый вариатор работает следующим образом.

При вращении вала 4 вращающий момент передается на торовое колесо 2, контактирующий с роликом 6. Вращение от ролика 6 передается другому торовому колесу 3 и через вал 5 поступает к исполнительному механизму (не показан).

В результате выполнения образующих рабочих поверхностей ведущего и ведомого торовых колес по определенной зависимости увеличивается площадь контакта фрикционных пар.

В качестве примера конкретного выполнения разработки взят торовый вариатор, у которого радиус круговой кривой образующей равен 100 мм, контрольные точки на образующей взяты через отрезки дуги в 10 мм; расстояние , которое отделяет эти точки от оси вращения колеса, составит величины (таблица 1), соотносящиеся между собой по такой зависимости

Эти расстояния можно представить как величины, образуемые при детальной разбивке круговой кривой и определяемые по формуле У=R(1-cos), надставленные на отрезок m (во взятом примере – 30 мм).

Таблица 1
точек колеса	Угол	У=R(1-cos)	=y+m		X=R·sin
1	5°, 73
2	11°, 46
3	17°, 19	4.47	34.47
				0.91
4	22°, 92	7.90	37.90
				0.90
5	28°, 64	12.20	42.20
				0.89
6	34°, 38	17.50	47.50		56.47
				0.89
7	40°, 11	23.50	53.50		64.43
				0.89
8	45°, 84	30.30	60.30		71.74
				0.89
9	51°, 57	37.80	67.80
				0.89
10	57°, 30	46.00	76.00
				0.90
11	63°, 03	54.70	84.70

Ролик у рассматриваемого тороидного вариатора представляет усеченную шаровую поверхность. Расстояния, взятые на его образующей до оси вращения ролика, вычисленные по формуле Х=R·sin, приводятся в таблице 1.

Пусть контактирование ролика с поверхностью торового колеса идет в точках 10, 9, 8. Тогда передаточные числа в точках контакта составят

Если далее проворачивать ролик против часовой стрелки – контактирование будет происходить в точках на новом участке образующей торового колеса, но передаточные числа и здесь по всей линии контакта фрикционов будут одинаковыми, что показано ниже.

Второе положение фрикционов

Третье положение фрикционов

Приведенные данные подтверждают то, что в предложенной разработке обеспечивается контактирование фрикционов не в одной точке, как у известных аналогов, а на линии, т.е. на многократно увеличенной площади, и этим обеспечивается увеличение передаваемой мощности при значительном уменьшении скольжения.

Формула изобретения

Торовый вариатор, содержащий корпус, установленные в нем на валах и взаимодействующие между собой ведущее и ведомое торовые колеса, а также ролик, контактирующий с колесами, установленный с возможностью наклона своей оси, образующие внутренней и внешней рабочих поверхностей фрикционов выполнены в виде вогнутой и выпуклой кривых, отличающийся тем, что в нем точки, взятые через равные интервалы на образующей торовых фрикционов, будут отстоять от своей оси вращения на величины , которые соотносятся между собой как

где ₁, ₂ – расстояния от указанного номера точки кривой линии образующей до оси вращения элемента.

РИСУНКИ