DE102018007014B4

DE102018007014B4 - Process for continuously changing the speed and variator based on this process

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Publication number: DE102018007014B4
Application number: DE102018007014.0A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-09-05
Filing date: 2018-09-05
Publication date: 2020-07-16
Anticipated expiration: 2038-09-06
Also published as: DE102018007014A1

Abstract

Hier wird es vorgeschlagen Verfahren des stufenloses Wandel den Drehzahl, wo die Drehbewegung, mittels des Kulissenmechanismus, in schaukelnd Bewegungen umgewandelt, welchen sind in lineare hin- und her- Bewegungen umgewandelt, welchen sind in eine fortlaufender einseitiger Drehung sich umgewandelt, mit der Hilfe der Kupplung, welche verwendet Elementen Freilaufkupplungen und die stufenlose Änderung den Drehzahl ist durch eine stufenlose Änderung des Abstandes zwischen dem Zentrum der anfänglichen Drehung und dem Zentrum der Achse des Schaukeln der Kulisse sich versorgen.Es sind auch drei Varianten von Variatoren betrachtet, deren Funktionsweise auf der Verwendung der vorgeschlagenen Verfahren beruht.Variatoren haben eine einfache flache Struktur, wo fehlen Reibungsmechanismen, Drehmomentwandler, Planetengetriebe, komplexe Elektronik. Die Variatoren verwenden eine neue Art von der Kupplung, die die Elemente von Freilaufkupplungen verwendet, aber es ermöglicht, eine kontinuierliche Drehbewegung in einer Richtung ohne freien Hub zu erhalten, und die stufenlose Geschwindigkeitsänderung basiert nur auf der Anwendung des Gesetzes der Trigonometrie. Daher gibt es bei den vorgeschlagenen Variatoren keine Beschränkungen hinsichtlich der Leistung Motoren, und der Bereich der stufenlosen Geschwindigkeitsänderungen kann Werte von 1:11 und höher erreichen.Die vorgeschlagenen Variatoren eine breite Palette von Anwendungen: von Fahrrädern bis zu starken Motoren verschiedener Typen finden können.Here it is proposed method of continuously changing the speed, where the rotary movement, by means of the link mechanism, is converted into rocking movements, which are converted into linear reciprocating movements, which are converted into a continuous one-sided rotation, with the help of Coupling, which uses one-way clutches and the continuously variable speed, is supplied by continuously changing the distance between the center of the initial rotation and the center of the axis of the rocking of the linkage. There are also three variants of variators, the operation of which is considered Use of the proposed method is based. Variators have a simple flat structure, where there are no friction mechanisms, torque converters, planetary gears, complex electronics. The variators use a new type of clutch, which uses the elements of one-way clutches, but it allows a continuous rotation in one direction to be obtained without a free stroke, and the stepless change in speed is based only on the application of the law of trigonometry. Therefore, with the proposed variators, there are no restrictions on the power engines, and the range of continuously variable speed changes can reach values of 1:11 and higher. The proposed variators can find a wide range of applications: from bicycles to powerful engines of various types.

Description

Verbrennungsmotoren sind aufgrund ihrer Eigenschaften nicht vollständig für den Einsatz in Fahrzeugen geeignet. Daher wurden buchstäblich mit Beginn des Einsatzes von Verbrennungsmotoren in Autos auch dort Getriebe eingesetzt, die es ermöglichen, den Motorbetrieb unter verschiedenen Funktionsweisen zu optimieren [1].Due to their properties, internal combustion engines are not completely suitable for use in vehicles. Therefore, gearboxes were literally used at the beginning of the use of internal combustion engines in cars, which make it possible to optimize engine operation using various functions [1].

Anfangs waren solche Getriebe mechanisch, mit einer manuellen Gangschaltung und mit einem Kupplungsmechanismus. Wenn waren die ersten Autos nur mit zwei vorderes und mit einem hinteren Stufengetriebe, dann modernen Autos haben schon 4 - 6 Stufengetrieben und sogar mehr. Aber, bei solchem manuellen Schalten der Geschwindigkeiten - lenkt der Fahrer von dem Prozess des Autofahrens ab.Initially, such transmissions were mechanical, with a manual gear shift and with a clutch mechanism. If the first cars were only with two front and one rear step transmission, then modern cars already have 4 - 6 step transmission and even more. But, with such manual switching of speeds - the driver is distracted from the process of driving.

Mit der Entwicklung der Elektronik, haben automatisiertes Getrieben - AMT erscheinen [1]. Es sind nämlich den gleichen mechanischen Getrieben, ergänzt durch elektronische Sensoren und Aktoren, die einige der Geschwindigkeitsschaltfunktionen erfüllen. Solchen Getrieben sind nicht schnell ziemlich, und die Elektronik ist nicht genug verlässlich noch für das Verkehrsmittel.With the development of electronics, automated transmissions - AMT have appeared [1]. They are the same mechanical gears, supplemented by electronic sensors and actuators, which perform some of the speed switching functions. Such transmissions are not pretty quick, and the electronics are not reliable enough for the means of transport.

Vor rund 100 Jahren wurden Automatikgetriebe entwickelt, die jetzt verstärkt eingesetzt werden. Das heutige sogenannte klassische Automatikgetriebe - ASG, enthält einen hydraulischen Transformator und mehrere Stufen von Planetengetrieben [1]. All diese komplexe Struktur wird vom Bordcomputer gesteuert. Obwohl jedoch diese Übertragung das Fahren vereinfacht, hat es mehrere Nachteile: wie bereits erwähnt, die Konstruktion kompliziert ist, erfordert es die Verwendung einer großen Anzahl von Spezial Öl für den Drehmomentwandler und hat einen erhöhten Kraftstoffverbrauch.Automatic transmissions were developed around 100 years ago and are now being used increasingly. Today's so-called classic automatic transmission - ASG, contains a hydraulic transformer and several stages of planetary gears [1]. All this complex structure is controlled by the on-board computer. However, although this transmission simplifies driving, it has several disadvantages: as already mentioned, the construction is complicated, it requires the use of a large number of special oil for the torque converter and has an increased fuel consumption.

Eine Alternative zur automatischen Übertragung kann stufenlose Übertragung (Variator) [2] sein. Im Variator können verschiedene Varianten von Reibradgetrieben verwendet werden. Aber sind die am häufigsten CVT-Variatoren sich verwendend, der zwei Paare von Riemenscheiben hat und in jedem Paar kann der Abstand zwischen diesen Riemenscheiben variieren, und diese Paare werden unter Verwendung eines speziellen Riemens verbunden. So kann man das beste Übersetzungsverhältnis wählen. Leider können CVT-Variatoren nicht mit leistungsstarken Motoren arbeiten. Außerdem erfordert für solche Variatoren spezielles Öl und ein ziemlich häufiges Auswechseln des Metallantriebsriemens, da ist das CVT das Reibgetriebe.An alternative to automatic transmission can be stepless transmission (variator) [2]. Different variants of friction wheel gears can be used in the variator. But the most common are CVT variators, which have two pairs of pulleys, and in each pair the distance between these pulleys can vary, and these pairs are connected using a special belt. So you can choose the best gear ratio. Unfortunately, CVT variators cannot work with powerful engines. In addition, for such variators, special oil and a fairly frequent change of the metal drive belt are required, since the CVT is the friction gear.

Darüber hinaus gibt es Variatoren mit dem Verwendung Freilaufkupplungen, die, zum Beispiel, in der deutschen Firma [3] sich herstellen, aber sie an Verkehrsmittel nicht verwenden, weil hier es unmöglich ist, eine kontinuierliche Rotation (ohne Freilauf) zu erhalten, sowie aufgrund schneller Verschleiß der Teile, besonders im Freilaufkupplungen - wegen der großen variablen Stoßbelastungen. Trotzdem wurde solche Versuche antreten, wo anstelle einziges Variator waren mehrere solcher Variatoren verwenden, die auf eine einzige gemeinsame Ausgangsachse, jedoch mit einer Zeitverschiebung arbeiten. Jedoch ist solch eine Konstruktion komplex und arbeitet unzuverlässig.In addition, there are variators with the use of one-way clutches, which, for example, are manufactured in the German company [3], but do not use them on means of transport, because here it is impossible to obtain a continuous rotation (without one-way clutch), as well as fast wear of the parts, especially in the one-way clutches - because of the large variable shock loads. Nevertheless, such attempts were made where instead of a single variator, several such variators were used which work on a single common output axis, but with a time shift. However, such a construction is complex and unreliable.

Hier ist ein Verfahren vorschlägt, welcher erlaubt Variatoren ohne die zuvor erwähnten Nachteile schaffen. Anfangs werden die Drehbewegungen der Ausgangswelle des Motors mit der Hilfe eines bekannten Kulissenmechanismus in schaukelnde Bewegungen umgewandelt. Nachher sind schaukelnde Bewegungen in lineare hin- und her- Bewegungen umwandeln, wo eine der einfachsten Möglichkeiten darin besteht, ein Paar zu verwenden: ein Zahnrad - eine Zahnstange ist. Solche Bewegungstransformation ist hier notwendig - für den Einsatz einer Kopplung, die Elemente von Freilaufkupplungen nutzt, aber lineare hin- und her- Bewegungen IN einseitige kontinuierliche Rotation in eine Richtung ohne frei Lauf umwandelt [4].Here a method is proposed which allows variators to be created without the disadvantages mentioned above. Initially, the rotary movements of the output shaft of the motor are converted into rocking movements with the help of a known link mechanism. Afterwards, rocking movements are converted into linear back and forth movements, where one of the easiest ways is to use a pair: a gear - a rack. Such a transformation of motion is necessary here - for the use of a coupling that uses elements of one-way clutches, but converts linear back and forth movements into one-sided continuous rotation in one direction without free running [4].

Aber ist die stufenlose Geschwindigkeitsänderung durch eine stufenlose Änderung des Abstandes zwischen Ausgangswelle der Motor und der Achse des Schaukelns der Kulisse sichergestellt.But the stepless change in speed is ensured by a stepless change in the distance between the output shaft of the motor and the axis of the rocking of the link.

Betrachten wir weiter das Gerät von drei Varianten von Variatoren, deren Funktionsweise auf dem vorgeschlagenen Verfahren basiert.Let us further consider the device of three variants of variators, the functioning of which is based on the proposed method.

In allen drei Varianten, auf der Platte 9 des Variator - ein Loch gibt's, durch welches die Ausgangswelle 1 des Motors durchgeht, an Ende des welches starr die Scheibe 2 befestigt ist, und um dem Umfang der Scheibe 2- der Daumen 3 starr befestigen ist. Dieser Daumen 3 kann sich frei in der Längsbohrung 5 der Kulisse 4 bewegen, welche auf der schaukelnden Achse 6, mit dem runden Loch auf das seinem Ende, frei aufsetzt. Außerdem ist bei allen Versionen der Variatoren eine Zahnstange 12 starr zum Rahmen des Mechanismus der Kupplung 11 ([4]) befestigt. Diese Zahnstange 12 ständig das Zahnrad zusammenwirkt, mit der Hilfe der Rolle 13 stellt. Endlich, Ausgangswelle 10 der Kupplung 11 spielt gleichzeitig und die Rolle der Ausgangswelle des Variator, welcher setzt in einem Lager (es ist auf Figuren bedingt nicht gezeigt) der Platte 9 des Variator.In all three variants, on the plate 9 of the variator - there's a hole through which the output shaft 1 of the engine goes through, at the end of which rigid the disc 2nd is attached, and around the circumference of the disc 2- the thumb 3rd is rigidly attached. That thumb 3rd can be freely in the longitudinal bore 5 the backdrop 4th move which on the rocking axis 6 , with the round hole on its end, freely placed. There is also a rack on all versions of the variators 12th rigid to the frame of the clutch mechanism 11 ([4]) attached. This rack 12th the gear constantly cooperates with the help of the roller 13 poses. Finally, output shaft 10th the clutch 11 plays at the same time and the role of the output shaft of the variator, which is set in a bearing (it is not shown on figures) of the plate 9 of the variator.

Bei der ersten Variante des Variator (1, 2) ist die Achse 6 der Schaukeln der Kulisse 4 an der beweglichen Platte 8 starr befestigt, die sich entlang der Führung 20 an Platte 9 des Variator bewegen kann. Hier kann die Führung 20 einfach ein Längsöffnung in der Platte 9 des Variator sein. Die Führung 20 beginnt in der Nähe der Motorwelle 1, und ihr Flugbahn muss die Form einer stufenlosen Kurve (ohne Knicke) haben, für die sanftes stufenloses Bewegung des beweglichen Platte 8, was erlaubt eine stufenlose Geschwindigkeitsvariation des Variator zu bekommen. Außerdem muss hier jeder nachfolgende Punkt dieser Führung 20 weiterer von der Motorwelle 1 befinden sein als der vorherige. Die einfachste Form einer solchen Trajektorie ist eine gerade Linie, welche ist hier und verwenden wird.In the first variant of the variator ( 1 , 2nd ) is the axis 6 the swings of the backdrop 4th on the movable plate 8th rigidly attached, extending along the guide 20 on plate 9 of the variator can move. Here's the lead 20 simply a longitudinal opening in the plate 9 of the variator. The leadership 20 starts near the motor shaft 1 , and their trajectory must be in the form of a stepless curve (without kinks), for the smooth stepless movement of the movable plate 8th , which allows to get a stepless speed variation of the variator. In addition, every subsequent point of this tour must here 20 another from the motor shaft 1 be more than the previous one. The simplest form of such a trajectory is a straight line, which is here and will use it.

Auf der Achse 6 befindet sich auch das Kettenrad 7, der ist starr mit dem Kulisse 4 verbindet. Eine Rückfeder 14 ist an der beweglichen Platte 8befestigt, deren zweites Ende an der Platte 9 des Variator befestigt ist, und diese Rückfeder 14 ständig strebt den Abstand zwischen der Ausgangswelle 1 des Motors und der Schaukeln Achse 6 des Kulisse 4 zu vergrößern. Auf der gegenüberliegenden Seite der beweglichen Platte 8 ist eine flexible Verbindung 15 (zum Beispiel ein Metallseil) an dem Vorsprung b angebracht, mittels der es möglich ist, den Abstand zwischen der Ausgangswelle 1 des Motors und der Schaukeln Achse 6 des Kulisse 4 zu verringern. Beispielsweise ist es möglich, diese flexible Verbindung 15 zum Fahrzeuggaspedal befestigen.On the move 6 there is also the sprocket 7 that is rigid with the backdrop 4th connects. A spring back 14 is attached to the movable plate 8, the second end of which is attached to the plate 9 of the variator is attached, and this spring back 14 constantly strives for the distance between the output shaft 1 of the motor and the rocking axis 6 of the backdrop 4th to enlarge. On the opposite side of the moving plate 8th is a flexible connection 15 (for example a metal cable) attached to the projection b, by means of which it is possible to determine the distance between the output shaft 1 of the motor and the rocking axis 6 of the backdrop 4th to reduce. For example, it is possible to use this flexible connection 15 attach to the vehicle accelerator pedal.

In einiger Entfernung von dem Ende der Führung 20 wird an der Platte 9 die Zwischenachse 16 angebracht, wo können das Kettenzahnrad 17 und das Zahnrad 18 zusammen frei rotieren. Auch sind die Kettenräder 7 und 17, mit der Hilfe des geschlossen Kette 19 verbunden. Aber damit die Kette 19 ständig Spann war, mit der Bewegung des beweglichen Platte 8, hier verwendet sich einen Mechanismus ähnlich dem Spannmechanismus der Kette des Fahrrads. Dieses Mechanismus hat ein Hebei 21, der sich frei um eine Achse 22 drehen kann, die an die Platte 9 des Variator befestigt ist. Auf dem Hebel 21 ist die gefestete Achse 24, auf dem das kleine Kettenrad 25 frei dreht, welche mit einer geschlossenen Kette 19 zusammenwirkt. Das Feder 25 mit seinem Ende an der Hebel 21 angebrachten ist und das andere Ende des Feder 25 an der Leiterplatte 9 des Variator befestigt, und das Feder 25 wirkt damit ist die Kette 19 immer gespannt.Some distance from the end of the tour 20 is on the plate 9 the intermediate axis 16 attached where can the sprocket 17th and the gear 18th rotate freely together. The sprockets are also 7 and 17th , with the help of the closed chain 19th connected. But with that the chain 19th was constant tension with the movement of the moving plate 8th , here uses a mechanism similar to the tensioning mechanism of the chain of the bicycle. This mechanism has a hebei 21 that is free around an axis 22 can turn that to the plate 9 the variator is attached. On the lever 21 is the fixed axis 24th on which the small sprocket 25th freely rotating, which with a closed chain 19th cooperates. The feather 25th with its end on the lever 21 is attached and the other end of the spring 25th on the circuit board 9 attached to the variator, and the spring 25th the chain works 19th always excited.

Die Rolle 13 sorgt einen konstanten Kontakt zwischen der Zahnstange 12 und dem Zahnrad 18, und diese Zahnstange 12 starr mit dem Rahmen des Mechanismus der Kupplung 11 ([4]) verbunden ist, welche auf der Platte 9 des Variator montieren ist.The role 13 ensures constant contact between the rack 12th and the gear 18th , and this rack 12th rigid with the frame of the mechanism of the clutch 11 ([4]) which is on the plate 9 of the variator.

Und wie ist schon oben gesagt, die Ausgangswelle 10 der Kupplung 11 spielt gleichzeitig und die Rolle der Ausgangswelle des Variator, welcher sich setzt in dem Lager der Platte 9 des Variator.And as I said above, the output shaft 10th the clutch 11 plays simultaneously and the role of the output shaft of the variator, which sits in the bearing of the plate 9 of the variator.

Außerdem, sind hier die Platte 9 des Variator, die Scheibe 2, die bewegliche Platte 8, die Kette 19 und der Hebel 21 in parallelen Ebenen angeordnet und stören sich nicht gegenseitig.Besides, here are the plates 9 of the variator, the disc 2nd who have favourited moving plate 8th , the chain 19th and the lever 21 arranged in parallel planes and do not interfere with each other.

Bei der zweiten Variante des Variator (3, 4) hat die bewegliche Platte 8 die Form eines Stegs. Die Kulisse 4 kann frei auf der Achse 6 schaukeln, die starr an einem Ende des Steg 8 befestigt ist. Auch der Steg 8, mit dem Loch auf die seine andere Ende - auf dem Zwischenwelle 16 frei drehen kann, die fest an der Platte 9 der Variator befestigt ist. Somit kann sich die Achse 6 der Schwingungen der Kulisse 4 um einen Teil des Umfangs entlang bewegen, der nebenan das Zentrum der Ausgangswelle 1 des Motors verläuft. Auf dem Zwischenwelle 16 befinden auch der Kettenrad 17 und der Zahnrad 18, welchen fest miteinander verbundenen, und auch frei drehen können.In the second variant of the variator ( 3rd , 4th ) has the movable plate 8th the shape of a web. The scenery 4th can freely on the axis 6 rock that rigid at one end of the jetty 8th is attached. The jetty too 8th , with the hole on its other end - on the intermediate shaft 16 can rotate freely, firmly on the plate 9 the variator is attached. Thus the axis can 6 the vibrations of the backdrop 4th move around a part of the circumference that is next to the center of the output shaft 1 of the engine runs. On the intermediate shaft 16 are also the sprocket 17th and the gear 18th , which are firmly connected to each other, and can also rotate freely.

Die Kettenräder 7 und 17 sind durch einen geschlossenen Kette 19 verbunden. Das Zahnrad 18 auf der Zwischenachse 16 wirkt mit der Zahnstange 12 zusammen, die starr mit dem Rahmen des Kupplungsmechanismus 11 ([4]) verbunden ist, der an der Platte 9 des Variator montiert ist.The sprockets 7 and 17th are closed by a chain 19th connected. The gear 18th on the intermediate axis 16 works with the rack 12th together, rigid with the frame of the clutch mechanism 11 ([4]) connected to the plate 9 of the variator is mounted.

Eine Rolle 13, die ebenfalls auf der Platte 9 des Variator angebracht ist, stellt einen konstanten Kontakt zwischen der Zahnstange 12 und dem Zahnrad 18 bereit.A role 13 that are also on the plate 9 the variator is attached, makes constant contact between the rack 12th and the gear 18th ready.

Der Steg 8 hat auch eine Auskragung auf jeder Seite. Zu der Auskragung „a“ das Ende der Rückstellfeder 14 verbindet, und das zweite Ende der Rückstellfeder 14 an der Platte 9 des Variator befestigt ist. Diese Rückstellfeder 14 neigt immer dazu, den Abstand zwischen der Motorwelle 1 und der Achse 6 der Schaukeln der Kulisse 4 zu vergrößern.The jetty 8th also has a cantilever on each side. To the cantilever "a" the end of the return spring 14 connects, and the second end of the return spring 14 on the plate 9 the variator is attached. This return spring 14 always tends to the distance between the motor shaft 1 and the axis 6 the swings of the backdrop 4th to enlarge.

Auf der gegenüberliegenden Seite des Steg 8, an der Auskragung „b“ ist eine flexible Verbindung 15 (zum Beispiel, ein Metallseil) befestigt, mittels der es möglich zu verkleinern, den Abstand zwischen der Ausgangswelle 1 des Motors und der Achse 6 des Schaukelns der Kulisse 4.On the opposite side of the jetty 8th , on the overhang "b" is a flexible connection 15 (for example, a metal rope) attached, by means of which it is possible to decrease the distance between the output shaft 1 of the motor and the axle 6 of rocking the backdrop 4th .

In diesem Fall sind die Platte 9 des Variator, die Scheibe 2 und der Steg 8, die Kulisse 4 und die Kette 19 in parallelen Ebenen angeordnet - und stören sich nicht gegenseitig.In this case, the plate 9 of the variator, the disc 2nd and the jetty 8th , the scenery 4th and the chain 19th arranged in parallel planes - and do not interfere with each other.

Bei der dritten Variante des Variator (5, 6) ist der Kettentrieb nicht vorhanden, und anstelle des Kettenrades 7 wird ein Zahnrad verwendet. In diesem Fall die Kulisse 4 ist starr mit einem Zahnrad 7 verbündet und beide können frei auf der Achse 6 schaukeln, die an einem Ende des Stegs 8 starr befestigt ist. Auch der Steg 8, mit dem Loch auf die seine andere Ende - auf dem Ausgangswelle 10 des Kupplung 11 (das ist auch und ausgangswelle des Variator) frei drehen kann, und die Kupplung (11) an der Steg 8 befestigt ist. Auch das Ausgangswelle 10 der Kupplung 11 in dem Lager der Platte 9 des Variator steht.In the third variant of the variator ( 5 , 6 ) the chain drive is not available, and instead of the chain wheel 7 a gear is used. In this case the backdrop 4th is rigid with a gear 7 allied and both can freely on the axis 6 rock that at one end of the jetty 8th is rigidly attached. The jetty too 8th , with the hole on its other end - on the output shaft 10th of coupling 11 (which is also and output shaft of the variator) can rotate freely, and the clutch ( 11 ) on the jetty 8th is attached. Even the output shaft 10th the clutch 11 in the storage of the plate 9 of the variator.

Somit kann sich die Achse 6 der Schwingungen der Kulisse 4 um einen Teil des Umfangs entlang bewegen, der nebenan das Zentrum der Ausgangswelle 1 des Motors verläuft. Der Rahmen des Kupplungsmechanismus 11 ist starr mit der Zahnstange 12 verbunden. Die Rolle 13, die ebenfalls an dem Steg 8 angebracht ist, stellt eine konstante Verbindung zwischen der Zahnstange 12 und dem Zahnrad 7.Thus the axis can 6 the vibrations of the backdrop 4th move around a part of the circumference that is next to the center of the output shaft 1 of the engine runs. The frame of the clutch mechanism 11 is rigid with the rack 12th connected. The role 13 , which is also on the web 8th attached, establishes a constant connection between the rack 12th and the gear 7 .

Natürlich, wenn sich der Steg 8 dreht, dreht sich auch und die Kupplung 11 um ihre Ausgangswelle 10, aber wie bereits aus [4] bekannt ist, beeinflusst dies in keiner Weise die Funktionierung der Kupplung 11.Of course, if the jetty 8th turns, also turns and the clutch 11 around their output shaft 10th , but as is already known from [4], this in no way influences the functioning of the clutch 11 .

Der Steg 8 hat auch eine Auskragung auf jeder Seite. An der Auskragung „a“ ist ein Seil 16 angebracht, das seine Richtung an einer Seilscheibe 17 ändert, die an der Platte 9 des Variator angebracht ist. Das ist nützlich, um die Größe der Platte 9 des Variator etwas zu reduzieren, einer ist nicht bindend. Dann ist das Seile 16 mit dem Ende der Rückstellfeder 14 verbindet, und das zweite Ende der Rückstellfeder 14 an der Platte 9 des Variator befestigt ist. Diese Rückstellfeder 14 neigt immer dazu, den Abstand zwischen der Motorwelle 1 und der Achse 6 der Schaukeln der Kulisse 4 zu vergrößern.The jetty 8th also has a cantilever on each side. There is a rope on the overhang "a" 16 attached that its direction on a pulley 17th changes that to the plate 9 the variator is attached. This is useful for the size of the plate 9 to reduce the variator somewhat, one is not binding. Then that's ropes 16 with the end of the return spring 14 connects, and the second end of the return spring 14 on the plate 9 the variator is attached. This return spring 14 always tends to the distance between the motor shaft 1 and the axis 6 the swings of the backdrop 4th to enlarge.

Auf der gegenüberliegenden Seite des Steg 8, an der Auskragung „b“ ist eine flexible Verbindung 15 (zum Beispiel, ein Metallseil) angebracht, mittels der es möglich zu verkleinern, den Abstand zwischen der Ausgangswelle 1 des Motors und der Achse 6 des Schaukelns der Kulisse 4. Beispielsweise kann diese flexible Verbindung 15 mit dem Gaspedal des Autos verbunden sein.On the opposite side of the jetty 8th , on the overhang "b" is a flexible connection 15 (for example, a metal rope) attached, by means of which it is possible to reduce the distance between the output shaft 1 of the motor and the axle 6 of rocking the backdrop 4th . For example, this flexible connection 15 connected to the accelerator pedal of the car.

Außerdem sind die Platte 9 des Variator und auch die Scheibe 2 und der Steg 8 in parallelen Ebenen angeordnet und stören sich nicht gegenseitig.In addition, the plate 9 of the variator and also the disc 2nd and the jetty 8th arranged in parallel planes and do not interfere with each other.

Um die Betrachtung der Funktionsweise solcher Variatoren zu vereinfachen, werden wir allgemeine vorläufige Annahmen machen.To make it easier to consider how such variators work, we will make general preliminary assumptions.

Wir sind angenommen, die Ausgangswelle 1 des Motors dreht sich in der gleichen Richtung mit einer konstanten Geschwindigkeit. In diesem Fall gleitet der Daumen 3 der Scheibe 2 in dem Längskanal 5 des Lenkers 4, der auf der Achse 6 schwingt. Und diese Kulisse 4 hat einen maximalen Abweichungswinkel von der Linie, die die Mittelpunkte der Motorausgangswelle 1 und der Achse 6 der Schaukeln der Kulisse 4 nur dann verbindet, wenn diese Linie senkrecht zum Radius, der Scheibe 2 ist, wo sich der Daumen 3 befindet (und ist dies auch eine Linie). Wann jetzt, geistig, die Zentren des Daumen 3 und der Achse 6 des Schaukelns der Kulisse 4 mit Hilfe einer Linie (diese Linie ist auch die Mittellinie der Kulisse 4) verbinden, dann diesen drei Linien bilden ein rechtwinkliges Dreieck. Der Winkel des rechtwinkligen Dreiecks auf der Achse 6 der Schaukeln der Kulisse 4 ist „a“ genannt, und das Gegenkathete, das einen konstanten Wert (Radius) hat, wird „r“ genannt. Dies bedeutet, dass hier ist tan a- proportional zu der Ankathete, und ist, wenn der Abstand zwischen der Ausgangswelle 1 des Motors und der Achse 6 des Kulisse 4 stufenlos ändern, dann sind auch das tan a und der Winkel a auch stufenlos ändern.We are assumed to be the output wave 1 the motor rotates in the same direction at a constant speed. In this case, the thumb slides 3rd the disc 2nd in the longitudinal channel 5 the handlebar 4th who is on the axis 6 swings. And this backdrop 4th has a maximum angle of deviation from the line that is the midpoints of the motor output shaft 1 and the axis 6 the swings of the backdrop 4th only connects if this line is perpendicular to the radius, the disc 2nd is where the thumb is 3rd (and this is also a line). When now, mentally, the centers of the thumb 3rd and the axis 6 of rocking the backdrop 4th with the help of a line (this line is also the center line of the backdrop 4th ) connect, then these three lines form a right triangle. The angle of the right triangle on the axis 6 the swings of the backdrop 4th is called "a", and the opposite catheter, which has a constant value (radius), is called "r". This means that here is tan a- proportional to the oncathete, and is when the distance between the output shaft 1 of the motor and the axle 6 of the backdrop 4th change continuously, then the tan a and the angle a also change continuously.

Wobei wird der Winkel a maximal möglich sein - an der nächstliegenden Position der Gaukeln Achse 6 des Kulisse 4 zur Ausgangswelle 1 des Motors (2), und mit zunehmendem dieser Abstand wird dicht dieser Winkel bis minimal möglichen Wert abnehmen (1). Und war obwohl angenommen, dass die Ausgangswelle des Motors in einer Richtung mit konstanter Geschwindigkeit rotiert, dennoch, der Winkel a variiert.The angle a will be maximally possible - at the nearest position of the jib axis 6 of the backdrop 4th to the output shaft 1 of the motor ( 2nd ), and with increasing this distance this angle will decrease tightly to the minimum possible value ( 1 ). And although it was assumed that the output shaft of the motor rotates in one direction at a constant speed, nevertheless, the angle a varies.

Um den Bereich der stufenlosen Geschwindigkeitsvariation in solchen Variatoren zu schätzen, wird man ein mentales Experiment führen.To estimate the range of stepless speed variation in such variators, a mental experiment will be conducted.

Zum Beispiel angenommen, der Radius, auf dem sich der Daumen 3 der Scheibe 2 befindet, ist gleich: r = 5 cm. Wenn die Gaukeln Achse 6 des Kulisse 4 ebenfalls einen Abstand r von der Ausgangswelle 1 des Motors hat, dann ist das oben betrachtete Dreieck gleichschenklig und der Winkel a = 45°.For example, suppose the radius on which the thumb is 3rd the disc 2nd is equal to: r = 5 cm. If the juggling axis 6 of the backdrop 4th also a distance r from the output shaft 1 of the motor, then the triangle considered above is isosceles and the angle a = 45 °.

Wenn der Abstand zwischen der Schwingungsachse 6 des Kulisse 4 und der Ausgangswelle 1 des Motors verdoppelt wird (2r = 10 cm), wird die Tangens des Winkels a sein: tan a= 5:10 = 0,5 und der Winkel a= 25° ist.If the distance between the vibration axis 6 of the backdrop 4th and the output shaft 1 of the motor is doubled (2r = 10 cm), the tangent of the angle a will be: tan a = 5:10 = 0.5 and the angle a = 25 °.

Wenn erhöhen diesen Abstand um das Vierfache (4r = 20 cm), dann ist tan a = 5:20 = 0,25, der Winkel a ≈ 13°, und der Bereich der Winkeländerung ist 45°: 13° ≈ 3,46. Und wenn dieser Abstand um das 8-fache erhöht wird (8r = 40 cm), dann ist tan a = 5:40 = 0,125 und der Winkel a ≈ 7,1°. Im diesen, Fall beträgt die Änderung des Winkels 45°:7,1° ≈ 6,34.If increase this distance four times (4r = 20 cm), then tan a = 5:20 = 0.25, the angle a ≈ 13 °, and the range of the angle change is 45 °: 13 ° ≈ 3.46. And if this distance is increased 8 times (8r = 40 cm), then tan a = 5:40 = 0.125 and the angle a ≈ 7.1 °. In this case, the change in the angle is 45 °: 7.1 ° ≈ 6.34.

Und ist hier die Frage: es gibts ein Sinn weiter der Abstand zwischen dem Ausgangswelle 1 des Motors und der Achse 6 des Schaukelns der Kulisse 4 zu vergrößern?
Wahrscheinlich nicht, weil die Änderung des Winkels als eine Funktion von tan nicht linear ist, und sogar eine signifikante Zunahme dieses Abstandes zu einer unbedeutenden Verringerung des Winkels führt, aber die Größen des Variator beträchtlich vergrößern kann, was natürlich unerwünscht ist.And here is the question: there is a sense in the distance between the output shaft 1 of the motor and the axle 6 of rocking the backdrop 4th to enlarge?
Probably not, because the change in angle as a function of tan is not linear, and even a significant increase in this distance results in an insignificant decrease in angle, but the size of the variator can increase considerably, which is of course undesirable.

Aber ist noch einen Faktor hier, der kann essentiell den maximal möglicher Winkel vergrößern. Dies ist die Änderung des minimalen Abstandes zwischen der Achse der Motorausgangswelle 1 und der der Gaukeln Achse 6 der Kulisse 4. Zu Beginn dieses Gedankenexperimentes haben wir diesen Abstand gleich dem Radius r genommen, auf dem sich der Daumen 3 auf der Scheibe 2 der Ausgangswelle 1 des Motors befindet. Dieser Abstand kann jedoch leicht verringert werden, was den maximalen Auslenkungswinkel des Verschlusses 4 erheblich erhöht. Beispielsweise ist es möglich, einen Winkel a= 80° zu erhalten, bei dem man erhält: 80°: 7,1° ≈ 11,27.But there is another factor here that can essentially increase the maximum possible angle. This is the change in the minimum distance between the axis of the motor output shaft 1 and that of the juggling axis 6 the backdrop 4th . At the beginning of this thought experiment we took this distance equal to the radius r on which the thumb is located 3rd on the disc 2nd the output shaft 1 of the engine. However, this distance can be reduced slightly, which is the maximum deflection angle of the shutter 4th significantly increased. For example, it is possible to obtain an angle a = 80 ° at which one obtains: 80 °: 7.1 ° ≈ 11.27.

Des entspricht dem Bereich der stufenlosen Drehzahländerung in dem vorgeschlagenen Variator was übertrifft der ähnliche Wert für CVT-Variatoren [2].This corresponds to the range of the stepless speed change in the proposed variator, which surpasses the similar value for CVT variators [2].

Es ist hier auch anzumerken, dass die Drehzahl der Ausgangswelle 13 des Variator immer kleiner ist als die Drehzahl der Ausgangswelle 1 des Motors, was darauf zurückzuführen ist, dass der Winkel a - immer nur einen Teil des Umfangs ausmacht. Dies ist jedoch kein Nachteil des Variator, da moderne Verbrennungsmotoren die maximale Leistung entwickeln -bei hohen Drehzahlen der Abtriebswelle und für ihren Einsatz in Fahrzeugen ist es immer noch notwendig, die Drehzahl mit Hilfe von Untersetzungsgetrieben zu reduzieren. Und darum, die Reduzierung der Ausgangsdrehzahl der Variatoren - erhöht nur ihre Zuverlässigkeit, da ist es den Verschleiß der Teile sich reduziert.It should also be noted here that the speed of the output shaft 13 of the variator is always less than the speed of the output shaft 1 of the engine, which is due to the fact that the angle a - is only part of the circumference. However, this is not a disadvantage of the variator, since modern internal combustion engines develop the maximum power - at high speeds of the output shaft and for their use in vehicles, it is still necessary to reduce the speed with the help of reduction gears. And therefore, reducing the output speed of the variators - only increases their reliability, since it reduces the wear on the parts.

Somit haben vorgeschlagene Variatoren die folgenden Eigenschaften:

Der Aufbau Variatoren einfach, auch im Vergleich zu Variatoren mit Freilaufkupplungen, denn für die stufenlose Drehzahlwandlung wird hier nur das Kulissenwerk ohne zusätzliche Elemente eingesetzt.

Thus, proposed variators have the following properties:

The structure of variators is simple, even compared to variators with one-way clutches, because only the link mechanism without additional elements is used for the stepless speed conversion.

Darüber hinaus sind solche Variatoren unter Berücksichtigung ihre Dicke und belegten Fläche flach, was ihrer Verbindung mit verschiedenen Motoren erleichtert.In addition, such variators are flat considering their thickness and occupied area, which facilitates their connection to different motors.

Eine stufenlose Änderung der Drehgeschwindigkeit wird erreicht, indem eine stufenlose Änderung der Abstand zwischen der Ausgangswelle des Motors und der Achse der Schwingung der Kulisse. Das ist nur auf der Trigonometrie Gesetz beruht und deswegen und Begrenzungen auf Motorleistung, mit denen solche Variatoren arbeiten können, hier vollständig fehlen sind.A stepless change in the rotational speed is achieved by a stepless change in the distance between the output shaft of the motor and the axis of the vibration of the link. This is only based on the trigonometry law and therefore, and limitations on motor power with which such variators can work, are completely missing here.

In Variatoren gibt es keine Reibungsmechanismen, hydraulische Drehmomentwandler, Gruppen von Planetenmechanismen, unter der Kontrolle komplexer und nicht ausreichend zuverlässiger Elektronik - unter den Bedingungen des Fahrzeugbetriebs. Daher wird ein solcher Variator einfach zu bedienen und zu reparieren sein.In variators there are no friction mechanisms, hydraulic torque converters, groups of planetary mechanisms, under the control of complex and not sufficiently reliable electronics - under the conditions of vehicle operation. Such a variator will therefore be easy to use and repair.

A, die Verwendung von Kupplungen [4] im Variator - schroff diminuieren die hochfrequenten Stoßbelastungen, die sind für Variatoren mit Freilaufkupplungen charakterlich.A, the use of clutches [4] in the variator - the high-frequency shock loads are abruptly diminished, which are characteristic of variators with one-way clutches.

Und diese Variatoren haben der Bereich von stufenlos Drehzahländerung - mehr als CVT-Variatoren.And these variators have the range of infinitely variable speed change - more than CVT variators.

Natürlich können die vorgeschlagenen Variatoren und in Kombination mit anderen Arten von Getrieben verwendet werden.Of course, the proposed variators can be used in combination with other types of gears.

Unter Berücksichtigung der obigen Ausführungen, die angebotenen Variatoren eine Alternative zu Automatikgetrieben und CVT-Variatoren sein können.Taking into account the above explanations, the variators offered can be an alternative to automatic transmissions and CVT variators.

Da solche Variatoren keine Analoga haben, schlägt der Autor vor, solche Variatoren zu nennen: ASV-Variatoren, wo ASV - die Initialen des Autors (Afanasiev - Familienname, Sergei - Vorname, Vladimir - zweite Vorname).Since such variators have no analogs, the author suggests to name such variators: ASV variators, where ASV - the author's initials (Afanasiev - family name, Sergei - first name, Vladimir - middle name).

BezugszeichenlisteReference list

11: Die Ausgangswelle des Motors,The output shaft of the engine,
22nd: Der Scheibe,The disc,
33rd: Der Daumen auf die Peripherie des Scheibe 2,The thumb on the periphery of the disc 2nd ,
44th: Die Kulisse,The scenery,
55: Die Längsbohrung 5 der Kulisse 4,The longitudinal bore 5 the backdrop 4th ,
66: Die Schwingungsachse 6 der Kulisse 4,The axis of vibration 6 the backdrop 4th ,
77: Das Kettenrad (das Zahnrad) an der Schwingungsachse 6,The sprocket (gear) on the axis of vibration 6 ,
88th: Der bewegliche Platte (der Steg),The moving plate (the bridge),
99: Die Platte des Variator,The plate of the variator,
1010th: Die Ausgangswelle der Kupplung 11, (die Ausgangswelle des Variator),The clutch output shaft 11 , (the output shaft of the variator),
1111: Die Kupplung [4],The clutch [4],
1212th: Die Zahnstange,The rack,
1313: Die Rolle,The role,
1414: Die Rückstellfeder,The return spring,
1515: Die flexible Verbindung,The flexible connection,
1616: Die Zwischenachse,The intermediate axis,
1717th: Das Kettenrad an der Zwischenachse 16,The sprocket on the intermediate axle 16 ,
1818th: Das Zahnrad,The gear,
1919th: Die Kette,The chain,
2020: Der Führung auf der Platte 9 des Variator,The guide on the plate 9 the variator,
2121: Der Hebel des Kettenspannmechanismus,The lever of the chain tensioning mechanism
2222: Die Ahse der Drehung den Hebel des Kettenspannmechanismus,The axis of rotation the lever of the chain tensioning mechanism,
2323: Das Kettenrad des Kettenspannmechanismus,The chain wheel of the chain tensioning mechanism,
2424th: Die Ahse der Drehung des Kettenrad 25,The axis of rotation of the sprocket 25th ,
2525th: Die Feder des Kettenspannmechanismus,The spring of the chain tensioning mechanism
2626: Die Seile,The ropes
2727: Die Seilscheibe.The pulley.

Literaturliterature

[1] https://de.wikipedia.org/wiki/Fahrzeugantriebe
[2] https://de.wikipedia.org/wiki/ stepless gear
[3] https://www.ringspann.de/de/produkte/freilaeufe/technik
[4] DE 10 2018 004 614 A1

Claims

Method for continuously changing the speed, in which the continuous rotary movement of a source shaft (1), the speed of which has to be changed, is converted into reciprocating movements, a backdrop (4) being able to rock on an axis (6), and wherein the oscillating movements of the link (4) are converted with the help of a one-way clutch (11) into a one-sided continuous rotation of the output shaft (10) of the variator, characterized in that the continuous rotary movement of the source shaft (1) directly into oscillating movements of the link (4 ) is converted, in the longitudinal slot of which a thumb (3) is moved, which is attached to the periphery of a disc (2), and wherein the disc (2) is attached to the end of the source shaft (1), and wherein the oscillating movements of the Backdrop (4) is converted into linear reciprocating movements, which are converted into a continuous one-way rotation of the output shaft (10) of the clutch , and wherein in this clutch (11) elements of a one-way clutch are used, and wherein the output shaft (10) of the clutch is also the output shaft of the variator, and here a continuous change in speed by a continuous change in the distance from the center of the axis (6) of the oscillating link (4) to the center of the source shaft (1) is provided, and wherein the axis (6) of the oscillating link (4) moves along a trajectory which begins at the center of the source shaft (1) and the shape has a flat continuous line without an angle, each subsequent point of this trajectory being further away from the source wave (1) than the previous point.

Variator for performing the method according to Claim 1 , which has a source shaft (1) and a link (4), characterized in that a thumb (3) can move in the longitudinal opening (5) of the link (4) and is attached to the periphery of a disc (2) , which is attached to the end of the source shaft (1), and wherein the end of the link (4) is fixedly connected to a sprocket (7) and both can swing freely on the axis (6), and this axis (6) rigid fixed to the movable plate (8), and wherein the movable plate (8) can move along a guide (20) on the plate (9) of the variator, and wherein the guide (20) is in the form of a straight line, which starts at the source shaft (1), and wherein on the end of the movable plate (8), which is remote from the source shaft (1), a return spring (14) is fixed, the second end of which on the plate (9) of the variator is moored, and this return spring (14) constantly strives to distance the source shaft (1) and the axis (6) of the osz to enlarge the illustrative backdrop (4), but on the opposite end of the movable plate (8) a flexible connection (15) is fixed, by means of which this distance can be reduced, and wherein at a distance from the end of the guide (20) an intermediate shaft (16) is fixedly attached to the plate (9) of the variator, on which a chain wheel (17) and a gear wheel (18) are fastened to one another and which can rotate freely, and wherein the chain wheels (7) and (17 ) by means of a closed chain (19) with a tensioner (21-25), and between the gear (18) and a roller (13), which is also mounted on the plate (9) of the variator, one Rack (12) is located, which cooperates with the gear (18) and is fixedly connected to the frame of the clutch (11), and wherein the housing of the clutch (11) is rigidly attached to the plate (9) of the variator, and wherein in this case, the clutch (11) itself uses elements of a freewheel, and the linear reciprocating motion in a continuous unilateral rotation of the output shaft (10) Coupling (11) converts, which is also the output shaft of the variator, and in addition, the plate (9) of the variator, the disc (2), the link (4), the sprockets (7), (17) and the closed Chain (19) and elements (21-25) of the chain tensioner are in parallel planes and do not interfere with each other in their work.

Variator after Claim 2 , characterized in that the movable plate is designed in the form of a web (8) and the oscillation axis (6) of the link (4) is rigidly attached to one end of the web (8), and wherein at the other end of the web (8 ) the intermediate axis (16) can rotate freely, where there is also a sprocket (17) and a gear (18) which are firmly connected and can rotate together, and in this case the oscillation axis (6) of the link ( 4) can move on the trajectory in the form of part of a circumference starting at the center of the axis of the source shaft (1), and wherein the center of the intermediate axis (16) is the center of the sprocket (17) and the sprockets (7) and (17) are connected by a closed chain (19), but the elements (21-25) of the tensioner of the chain (19) are missing, and also on the web (8), approximately in the middle between the sprockets (7) and (17) are cantilevers on the sides, and being on the side The return spring (14) is fastened above the swelling shaft (1) of the overhang, and the other end of the return spring (14) is fastened to the plate (9) of the variator, and this return spring (14) rotates the web (8) tends to increase the distance between the source shaft (1) and the oscillation axis (6) of the link (4), but the flexible connection (15) on the opposite side of the web (8) can reduce this distance, and in addition the Web (8), the sprockets (7) and (17) and the chain (19) are arranged in parallel planes and do not interfere with each other in their work.

Variator after Claim 3 , characterized in that instead of the sprocket (7) the gear (18) is rigidly connected to the link (4), and wherein the roller (13) is mounted on the web (8) on which the housing of the clutch ( 11) is rigidly fastened, the output shaft (10) of the coupling (11) also being the axis of rotation of the web (8) and the output shaft (10) of the coupling (11) being mounted on the plate (9) of the variator, and wherein the intermediate axis (16), the sprockets (7), (17) and the closed chain (19).