Перекрестно-сдвоенная вариаторная цепь
Владельцы патента RU 2383799:
Билецкий Виктор Владимирович (UA)
Билецкий Александр Владимирович (RU)
Изобретение относиться к машиностроению, в частности к приводным цепям. Перекрестно-сдвоенная цепь состоит из звеньев, расположенных под углом друг к другу. Каждое звено состоит из нескольких уровней попарно соединенных двумя рядами пальцев соединительных пластин. Внешние и внутренние пальцы расположены в замкнутой цепи в два ряда, при этом внешние пальцы образуют внешний ряд, а внутренние пальцы - внутренний ряд. Каждый уровень звена состоит из двух ярусов соединительных пластин. На нижнем ярусе звена внешний ряд пальцев соединяет верхние части соединительных пластин, а внутренний ряд пальцев - нижние части соседних соединительных пластин со смещением на одну пластину. На следующем ярусе звена внешний ряд пальцев соединяет верхние части соединительных пластин, а внутренний ряд пальцев - нижние части соседних соединительных пластин со смещением на одну пластину в другую сторону. Каждое звено сверху и снизу содержит опорные щеки. Решение направлено на уменьшение ударных нагрузок, испытываемых цепью, уменьшение потерь на трение сопряжения цепи и звездочки. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в вариаторных передачах.
Известны вариаторные цепи, взаимодействующие с дисками шкивов боковой поверхностью пластин или торцевой поверхностью пальцев, соединяющих пластины.
Главными недостатками эти цепей являются ударный характер сопряжения цепи с дисками шкивов вариатора в целом и небольшая площадь контакта цепи с дисками шкивов, что снижает надежность и КПД всего привода.
Известен цепной ремень, используемый для уменьшения шума привода. В данной конструкции блоки цепи имеют овальную форму вместо круглой, за счет чего уменьшается концентрация усилия на зону, в которую направлена нагрузка от шкива цепного ремня. Блоки привода имеют такую конструкцию, что часть блоков располагается вне привода, что приводит к эффекту уменьшения относительной скорости (US 4936813, 26.06.1990).
Недостатком данной конструкции также является ударный характер сопряжения цепи с дисками шкивов вариатора.
Наиболее близким к заявленному изобретению по конструкции является тяговая цепь, содержащая основные пластины, шарнирно соединенные пальцами, и дополнительные пластины. Дополнительные пластины соединяются с противоположными торцами жестким соединением, а с соседними - шарнирно. Основные пластины установлены друг к друг под углом 0-90°. При действии ударных нагрузок шарнирно установленные пластины передают усилия на дополнительные пластины и скручивают жестко скрепленные с ними пластины (SU 1613747 А1, 15.12.1990).
Недостатком данной цепи является то, что при ее входе в контакт со звездочкой часть передаваемой мощности тратится на скручивание элементов цепи, что значительно снижает ее КПД и ресурс, а также будет служить дополнительным источником разогрева цепи при работе.
Задачей заявленного изобретения является создание такой конструкции вариаторной цепи, которая бы исключала указанные выше недостатки.
Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в уменьшении потерь на трение во время сопряжения цепи и дисков конусного шкива, в уменьшении ударных нагрузок, испытываемых цепью и дисками во время их сопряжения, а также увеличении площади пятна контакта цепи с поверхностью диска конусного шкива вариатора.
Указанный технический результат достигается тем, что перекрестно-сдвоенная вариаторная цепь содержит расположенные под углом друг к другу звенья, выполненные из, по меньшей мере, одного уровня попарно соединенных двумя рядами пальцев соединительных пластин, таким образом, что на нижнем ярусе звена внешний ряд пальцев соединяет верхние части соединительных пластин, а внутренний ряд пальцев - нижние части соседних соединительных пластин со смещением на одну пластину, на следующем ярусе звена внешний ряд пальцев соединяет верхние части соединительных пластин, а внутренний ряд пальцев - нижние части соседних соединительных пластин со смещением на одну пластину в другую сторону, а каждое звено сверху и снизу содержит опорные щеки, при этом выполняется следующее условие:
amin 2≥с2-b2,
где amin - минимальное расстояние между осями соседних внешних пальцев (мм);
с - расстояние между осями внешнего и внутреннего пальцев, объединенных соединительной пластиной (мм);
b - расстояние между осями внешнего и внутреннего пальцев, объединенных опорной щекой (мм).
В предпочтительном варианте исполнения соединительные пластины выполнены с изгибом в нижней части, а опорные щеки выполнены с расширением в верхней части.
В другом предпочтительном варианте перекрестно-сдвоенная вариаторная цепь содержит промежуточные ряды опорных пластин, расположенных между рядами соединительных пластин. Опорные пластины несут функцию усиления геометрической прочности звеньев и исключают деформацию внешних и внутренних пальцев при сжатии цепи дисками шкивов вариатора. При этом опорная пластина может быть выполнена с расширением в верхней части.
В цепи пальцы внешнего ряда могут быть длиннее пальцев внутреннего ряда. Опорные щеки выполнены скошенными и вогнутыми на внешних боковых поверхностях.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена часть перекрестно-сдвоенной вариаторной цепи; на фиг.2 - форма соединительных пластин цепи; на фиг.3 - форма опорных щек цепи в продольном разрезе; на фиг.4 - часть перекрестно-сдвоенной вариаторной цепи, снабженной опорными пластинами; на фиг.5 - взаимодействие пластин перекрестно-сдвоенной вариаторной цепи с дисками конусных шкивов; на фиг.6 - поперечный разрез вариаторной перекрестно-сдвоенной цепи; на фиг.7 - схема набегания перекрестно-сдвоенной вариаторной цепи на шкив вариатора; на фиг.8 - вид В-В по фиг.6
Заявленная перекрестно-сдвоенная цепь состоит из звеньев, расположенных под углом друг к другу. Каждое звено состоит из нескольких уровней попарно соединенных двумя рядами пальцев соединительных пластин 1. Внешние 2 и внутренние 3 пальцы расположены в замкнутой цепи в два ряда, при этом внешние пальцы 2 образуют внешний ряд, а внутренние пальцы 3 соответственно внутренний ряд.
Каждый уровень звена состоит из двух ярусов соединительных пластин, соединенных таким образом, что на нижнем ярусе звена внешний ряд пальцев 2 соединяет верхние 6 части соединительных пластин 1, а внутренний ряд пальцев 3 - нижние 5 части соседних соединительных пластин со смещением на одну пластину, на следующем ярусе звена внешний ряд пальцев 2 соединяет верхние 6 части соединительных пластин 1, а внутренний ряд пальцев 3 - нижние 5 части соседних соединительных пластин 1 со смещением на одну пластину в другую сторону, а каждое звено сверху и снизу содержит опорные щеки 4, при этом выполняется следующее условие:
amin 2≥с2-b2,
где amin - минимальное расстояние между осями соседних внешних 2 пальцев (мм);
с - расстояние между осями внешнего 2 и внутреннего 3 пальцев, объединенных соединительной пластиной 1 (мм);
b - расстояние между осями внешнего 2 и внутреннего 3 пальцев, объединенных опорной щекой 4 (мм).
На фиг.2 изображена соединительная пластина 1, которая в нижней части 5 выполнена с изгибом для того, чтобы обеспечивать больший угол, под которым соединенные опорные щеки 4 могут установиться по отношению друг другу таким образом, чтобы обеспечивать цепи возможность охватывать конусный шкив наименьшего необходимого радиуса.
На фиг.3 показана опорная щека 4, внешняя часть 8 которой выполнена с расширением по отношению к ее нижней части 7. Опорные щеки 4 расположены с обоих сторон цепи, при этом верхняя более широкая часть 8 каждой опорной щеки 4 соединена с внешним пальцем 2, нижняя часть 7 соединена с внутренним пальцем 3. Таким образом, опорные щеки 4, будучи собранными в цепи в одном уровне и гранича друг с другом верхними более широкими частями 8, ограничивают минимальное расстояние, на которое могут сближаться пальцы 2 внешнего ряда. Размеры более широкой верхней 8 части опорных щек 4 задаются такими, чтобы изгиб цепи мог быть только односторонним.
Перекрестно-сдвоенная вариаторная цепь может содержать опорные пластины 9. Как и опорные щеки 4, опорные пластины 9 формируют геометрию звеньев и исключают деформацию внешних 2 и внутренних 3 пальцев при сжатии цепи дисками шкивов 10 вариатора. Также опорные пластины 9 могут быть изготовленными более широкими в верхней части, чтобы задавать перекрестно-сдвоенной цепи свойство одностороннего изгиба.
Боковая поверхность опорной щеки 4 в поперечном разрезе является скошенной так, что в собранном виде цепь в поперечном разрезе образовывает равнобокую трапецию (фиг.6). Боковая поверхность опорных щек 4 имеет вогнутую форму и сопрягается с поверхностью дисков 10 конусного шкива (фиг.6, 8).
В продольно-горизонтальном разрезе вогнутость опорных щек 4, сопрягаемая с поверхностью диска 10, представляет собой коническое сечение, чья вершина и фокус лежат на прямой, которая, в свою очередь, также лежит в одной плоскости с осями внешнего 2 и внутреннего 3 пальцев, соединенных этой же опорной щекой 4. Коническое сечение диска 10 и коническое сечение вогнутости опорной щеки 4, образованные одним и тем же продольно-горизонтальным разрезом (фиг.8) в верхнем положении Нmах цепи, одетой на конусный шкив (фиг.6), эквивалентны или коническое сечение диска 10 лежит в области конического сечения вогнутости опорной щеки 4, при этом вершины конических сечений вогнутости опорной щеки 4 и диска 10 совпадают, а фокусы лежат на одной прямой или совпадают.
В предпочтительном варианте исполнения конусным сечением вогнутости опорной щеки 4 в продольно - горизонтальном разрезе (фиг.8) является гипербола.
В другом предпочтительном варианте, вогнутость опорной щеки 4, являясь гиперболой в продольно-горизонтальном разрезе (фиг.8), полностью соответствует выгнутой поверхности диска 10 конусного шкива в месте сопряжения с цепью в верхнем положении Нmах.
Устройство работает следующим образом.
Перекрестно-сдвоенную цепь одевают на диски 10 шкивов вариатора и задают ей рабочее натяжение.
Если изгиб соответствует условию amin 2=с2-b2, то участок цепи, соединяющий диски 10 двух конусных шкивов и находящийся вне контакта с ними, под действием сил натяжения стремится вытянуться в прямую линию.
Если изгиб соответствует условию amin 2>с2-b2, то участок цепи, соединяющий диски 10 двух конусных шкивов и находящийся вне контакта с ними, под действием сил натяжения стремится разогнуться в дугу максимально возможного радиуса.
Под действием сил натяжения и за счет вогнутости на рабочей поверхности опорных щек 4 цепи, сопрягаемых с дисками 10 конусных шкивов, опорные щеки 4 будут самоустанавливаться по радиальным линиям шкивов.
Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в увеличении площади пятна контакта цепи с диском 10 конусного шкива. Общая площадь контакта многократно увеличена за счет того, что пятно контакта формируется на диске 10 вдоль образующей конуса, а на скошенной вогнутой поверхности опорной щеки 4 вдоль линии, лежащей в плоскости, образованной осями внешнего 2 и внутреннего 3 пальцев, соединенных этой же опорной щекой 4.
Набегающая на шкив вариатора опорная щека 4, находясь на расстоянии одного шага (позиция 13) перекрестно-сдвоенной цепи от точки сопряжения 15 с дисками 10 конусного шкива, начинает совершать колебательное движение, направленное от шкива. Области колебаний набегающего звена перекрестно-сдвоенной цепи и шкива лежат по разные стороны от касательной 12, проведенной к окружности, отображающей диск, в точке 15, где происходит сопряжение опорной щеки 4 на уровне оси внутреннего 3 пальца и диска 10. Максимум колебания опорная щека 4 проходит, находясь от входа в контакт с диском 10 на расстоянии половины шага перекрестно-сдвоенной цепи (позиция 14). За счет отклонения опорной щеки 4 от касательной 12 и, соответственно, от шкивов, более широкая часть звена проходит клиновидный участок между дисками 10, который для заданного рабочего положения цепи соответствует наименьшей ширине звена (в области вогнутости). Далее, часть звена, представленная опорной щекой 4, сближаясь своей траекторией 11 с касательной 12, входит в контакт вогнутой поверхностью в наиболее узком в продольно-горизонтальном разрезе месте и самоустанавливается по радиальной линии шкива. Выход цепи из сопряжения с дисками шкива 10 происходит в обратном порядке.
Таким образом, сопряжение и выход из сопряжения перекрестно-сдвоенной вариаторной цепи с дисками 10 конусных шкивов вариатора не имеет ударного характера и происходит без потерь на трение между их поверхностями.
Диски 10 ведущего конусного шкива, оказывая давление на боковую поверхность опорных щек 4 одного звена, передают им свой крутящий момент. Опорные щеки 4, в свою очередь, сдавливая пальцы 2 и 3, являются проводником крутящего момента дисков 10 на пальцы 2 и 3. Пальцы 2 и 3, в свою очередь, через соединительные пластины 1 передают тянущее усилие на следующее звено цепи.
Ведомый шкив, входя в контакт с цепью, принимает поток мощности, сдавливая элементы цепи между дисками 10.
Данное изобретение не ограничивается конструктивным выполнением элементов, расписанных в данной заявке. Так, например, вместо шарниров, основанных на пальцах 2 и 3, могут использоваться любые известные шарниры трения и качения. Изгиб цепи в одну сторону может быть обеспечен применением в ней пластин любой другой формы, а также любым другим взаимным их расположением в сборке, например форма пластин может быть грушевидной, эллипсовидной, Т-образной, Г-образной.
Данное изобретение не ограничивается конструктивным выполнением боковых поверхностей щек, расписанных в данной заявке. Вогнутость может быть сформирована на всей боковой поверхности элемента цепи, сопрягаемого с диском конусного шкива, или только на части его поверхности.
1. Перекрестно-сдвоенная вариаторная цепь, содержащая расположенные под углом друг к другу звенья, выполненные из, по меньшей мере, одного уровня попарно соединенных двумя рядами пальцев соединительных пластин таким образом, что на нижнем ярусе звена внешний ряд пальцев соединяет верхние части соединительных пластин, а внутренний ряд пальцев - нижние части соседних соединительных пластин со смещением на одну пластину, на следующем ярусе звена внешний ряд пальцев соединяет верхние части соединительных пластин, а внутренний ряд пальцев - нижние части соседних соединительных пластин со смещением на одну пластину в другую сторону, а каждое звено сверху и снизу содержит опорные щеки, при этом выполняется следующее условие:
аmin 2≥c2-b2,
где аmin - минимальное расстояние между осями соседних внешних пальцев, мм;
с - расстояние между осями внешнего и внутреннего пальцев, объединенных соединительной пластиной, мм;
b - расстояние между осями внешнего и внутреннего пальцев, объединенных опорной щекой, мм.
2. Перекрестно-сдвоенная цепь по п.1, в которой соединительная пластина выполнена с изгибом в нижней части.
3. Перекрестно-сдвоенная цепь по п.2, в которой опорная щека выполнена с расширением в верхней части.
4. Перекрестно-сдвоенная цепь по п.3, которая содержит промежуточные ряды опорных пластин, расположенных между рядами соединительных пластин.
5. Перекрестно-сдвоенная цепь по п.4, в которой опорная пластина выполнена с расширением в верхней части.
6. Перекрестно-сдвоенная цепь по п.5, в которой пальцы внешнего ряда длиннее пальцев внутреннего ряда.
7. Перекрестно-сдвоенная цепь по п.6, в которой опорные щеки выполнены скошенными и вогнутыми на внешних боковых поверхностях.
