RU2313019C2 - High-torque non-friction variable-speed drive - Google Patents
High-torque non-friction variable-speed drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2313019C2 RU2313019C2 RU2005140991/11A RU2005140991A RU2313019C2 RU 2313019 C2 RU2313019 C2 RU 2313019C2 RU 2005140991/11 A RU2005140991/11 A RU 2005140991/11A RU 2005140991 A RU2005140991 A RU 2005140991A RU 2313019 C2 RU2313019 C2 RU 2313019C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shafts
- shaft
- differential
- vibratory
- moment
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и предназначено для плавного изменения передаточного отношения трансмиссии машин при большой передаваемой мощности.The present invention relates to mechanical engineering and is intended to smoothly change the gear ratio of the transmission of machines with a large transmitted power.
Известны вариаторы, в которых момент от входного к выходному валу передается посредством колебательного механизма с колебательными валами, выпрямителей колебаний с обгонными муфтами и трехвального дифференциала, а плавное изменение передаточного отношения достигается изменением размаха колебаний колебательных валов [2-6]. Дифференциал обеспечивает высокую равномерность вращения выходного вала вариатора.Variators are known in which the moment from the input to the output shaft is transmitted by means of an oscillating mechanism with vibrational shafts, vibration rectifiers with freewheels and a three-shaft differential, and a smooth change in the gear ratio is achieved by changing the amplitude of the vibrational shafts [2-6]. The differential provides high uniformity of rotation of the output shaft of the variator.
Колебательные механизмы подразделяются на динамические и кинематические. В динамических колебательных механизмах размах колебаний зависит от момента на выходном валу [1, стр.125, рис.72а], т.е. имеет место автоматическое изменение передаточного отношения вариатора: при увеличении момента нагрузки скорость выходного вала уменьшается и наоборот. Недостатком таких вариаторов является большая неравномерность вращения выходного вала вариатора. Кинематические колебательные механизмы (кулачковые [2-4] и некулачковые [5, 6]) снабжены механизмом принудительного изменения размаха колебаний колебательных валов, благодаря чему изменяется передаточное отношение вариатора. Недостатком этого типа вариаторов является отсутствие автоматизма изменения передаточного отношения и сложность конструкции. В [7] показано, что в вариаторах [2-4] при фиксированном размахе колебаний колебательных валов из-за обгонного действия обгонных муфт изменяется скорость выходного вала, но только при относительно малых моментах нагрузки.Oscillatory mechanisms are divided into dynamic and kinematic. In dynamic oscillatory mechanisms, the amplitude of the oscillations depends on the moment on the output shaft [1, p. 125, Fig. 72a], i.e. there is an automatic change in the gear ratio of the variator: with an increase in the load moment, the speed of the output shaft decreases and vice versa. The disadvantage of such variators is the large uneven rotation of the output shaft of the variator. Kinematic oscillatory mechanisms (cam [2-4] and non-cam [5, 6]) are equipped with a mechanism for forcibly changing the amplitude of oscillation of the vibrational shafts, due to which the gear ratio of the variator changes. The disadvantage of this type of variator is the lack of automatism of the gear ratio and the complexity of the design. In [7] it was shown that in the variators [2-4] with a fixed range of vibration of the vibrational shafts, the output shaft speed changes due to the overtaking action of the overrunning clutches, but only at relatively small load moments.
Примем за прототип наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату высокомоментный вариатор нефрикционного типа [4], содержащий входной и выходной валы, приводимый от входного вала кулачковый колебательный механизм с парой действующих с относительным фазовым сдвигом на 90° колебательных валов, трехвальный зубчатый дифференциал с кинематически жестко связанным с выходным валом водилом, и пару выпрямителей колебаний, ведущие валы которых - колебательные валы, а ведомые - валы колес дифференциала, при этом колебательный механизм снабжен механизмом изменения передаточного отношения вариатора, обеспечивающим принудительное изменение размаха колебаний колебательных валов.We take for the prototype the closest in technical essence and the achieved result high-torque non-friction type variator [4], containing input and output shafts driven by an input shaft, a cam oscillating mechanism with a pair of oscillating shafts operating with a relative phase shift of 90 °, a three-shaft gear differential with kinematically rigidly connected to the output shaft by a carrier, and a pair of vibration rectifiers, the drive shafts of which are vibrational shafts, and the driven shafts are differential shaft shafts, while the mechanism is equipped with a mechanism for changing the gear ratio of the variator, providing a forced change in the amplitude of oscillation of the vibrational shafts.
Признаки известного механизма (прототипа), совпадающие с заявляемым изобретением, следующие. Известный высокомоментный вариатор нефрикционного типа содержит входной и выходной валы, приводимый от входного вала колебательный механизм с парой действующих с относительным фазовым сдвигом на 90° колебательных валов, трехвальный зубчатый дифференциал с кинематически связанным с выходным валом водилом, и пару выпрямителей колебаний, ведущие валы которых - колебательные валы, а ведомые - валы колес дифференциала.Signs of a known mechanism (prototype), coinciding with the claimed invention, are as follows. The known high-torque non-friction type variator contains an input and output shafts, an oscillating mechanism driven by an input shaft with a pair of vibrational shafts operating with a relative phase shift of 90 °, a three-shaft gear differential with a carrier kinematically connected to the output shaft, and a pair of oscillation rectifiers, the drive shafts of which are vibrational shafts, and driven shafts - differential wheel shafts.
Известный вариатор имеет достаточно громоздкую конструкцию из-за наличия механизма изменения передаточного отношения вариатора, а автоматизм изменения передаточного отношения за счет обгонного действия обгонных муфт имеет место только при малых моментах на выходном валу, что ухудшает его эксплутационные характеристики.The known variator has a rather cumbersome design due to the presence of a mechanism for changing the gear ratio of the variator, and the automatism of changing the gear ratio due to the overtaking action of the overrunning clutches takes place only at small moments on the output shaft, which affects its operational characteristics.
Цель предлагаемого изобретения - повышение эксплутационных характеристик, упрощение и удешевление конструкции.The purpose of the invention is to increase operational characteristics, simplify and reduce the cost of construction.
Предлагаемый высокомоментный вариатор нефрикционного типа имеет следующие существенные признаки. Он содержит входной и выходной валы, приводимый от входного вала колебательный механизм с парой действующих с относительным фазовым сдвигом на 90° колебательных валов, маховики, трехвальный зубчатый дифференциал с кинематически связанным с выходным валом водилом, и пару выпрямителей колебаний, ведущие валы которых - колебательные валы, а ведомые - валы колес дифференциала, которые кинематически связаны с маховиками.The proposed high-torque variator non-friction type has the following essential features. It contains input and output shafts, an oscillating mechanism driven by the input shaft with a pair of vibrational shafts operating with a relative phase shift of 90 °, flywheels, a three-shaft gear differential with a carrier kinematically connected to the output shaft, and a pair of oscillation rectifiers, the drive shafts of which are oscillating shafts and the followers are the shafts of the differential wheels, which are kinematically connected with the flywheels.
Указанные существенные признаки дополняются следующим: маховики выполнены с принудительно изменяемым моментом инерции.These essential features are supplemented by the following: flywheels are made with a force-changing moment of inertia.
Отличительным от прототипа признаком изобретения является следующее: предлагаемый механизм снабжен кинематически связанными с валами колес дифференциала маховиками.A distinctive feature of the prototype of the invention is the following: the proposed mechanism is equipped with flywheels kinematically connected with the shafts of the differential wheels.
Кроме этого, в заявленном механизме маховики выполнены с принудительно изменяемым моментом инерции.In addition, in the claimed mechanism, the flywheels are made with a force-changing moment of inertia.
На фиг.1 дана схема конструкции высокомоментного вариатора нефрикционного типа, на фиг.2 и 3 - скорости валов вариатора, на фиг.4 и 5 - вариант конструкции.Figure 1 shows a design diagram of a high-torque variator non-friction type, figure 2 and 3 - the speed of the variator shafts, figure 4 and 5 is a design variant.
Вариатор (фиг.1) содержит установленные в подшипниках корпуса 1 входной 2 и выходной 3 валы, функционирующий от входного вала колебательный механизм 4 с парой колебательных валов 5а и 5b, являющихся ведущими валами выпрямителей колебаний 6а и 6b. Содержит также трехвальный зубчатый дифференциал с валами колес дифференциала 7а и 7b, водилом 8, сателлитами 9 и колесами дифференциала 10а и 10b. Водило 8 дифференциала связано зубчатыми колесами 11 и 12 с выходным валом 3. Ведомыми валами выпрямителей колебаний являются валы колес дифференциала 7а и 7b, которые зубчатыми колесами 13 и 14 связаны с маховиками 15а и 15b (JM - момент инерции маховика). Выпрямители содержат по паре обгонных муфт 16, передающих от колебательных валов 5 посредством шестерни 17 и колеса 18 однонаправленное вращение валам колес дифференциала 7. Выходной вал 3 передает вращение потребителю механической энергии 19.The variator (Fig. 1) contains the
Вариатор работает следующим образом (фиг.1). От входного вала, вращающегося со скоростью ω2, приводится в действие колебательный механизм 4, выходные звенья которого - колебательные валы 5а и 5b - имеют размах колебаний λ и вращаются со знакопеременными скоростями ω5a и ω5b, при этом эти валы действуют с относительным фазовым сдвигом на 90° (фиг.2), т.е. The variator works as follows (figure 1). An oscillation mechanism 4 is driven from an input shaft rotating at a speed of ω 2 , the output links of which — the
где α - угол поворота входного вала.where α is the angle of rotation of the input shaft.
Колебательные валы через выпрямители колебаний 6а и 6b, посредством обгонных муфт, сообщают однонаправленное вращение валам колес дифференциала 7а и 7b, ωа и ωb - их угловые скорости, а колеса дифференциала 10 через сателлиты 9 передают вращение водилу 8, скорость которого равнаOscillating shafts through oscillation rectifiers 6a and 6b, by means of overrunning clutches, give unidirectional rotation to the shafts of the differential wheels 7a and 7b, ω a and ω b - their angular velocities, and the differential wheels 10 through the satellites 9 transmit rotation to the carrier 8, whose speed is equal to
Водило, через зубчатые колеса 11 и 12, вращает выходной вал 3, нагруженный моментом сопротивления М3 потребителем механической энергии 19, угловая скорость выходного вала (Z - число зубьев колес)Drove through the gears 11 and 12, rotates the output shaft 3, loaded with a moment of resistance M 3 by the consumer of mechanical energy 19, the angular velocity of the output shaft (Z is the number of teeth of the wheels)
МB и JB - момент сопротивления и момент инерции, приведенные к оси водила. JB достаточно большой, т.к. зависит от инерции потребителя. J - момент инерции, приведенный к оси каждого вала колес дифференциала 7 и зависит в основном от момента инерции маховика JM, который вращается вместе с валом колеса дифференциала.M B and J B - moment of resistance and moment of inertia, reduced to the axis of the carrier. J B is big enough because depends on the inertia of the consumer. J is the moment of inertia reduced to the axis of each shaft of the differential wheels 7 and depends mainly on the moment of inertia of the flywheel J M , which rotates together with the shaft of the differential wheel.
Обозначим пороговый моментDenote the threshold moment
где u - передаточное отношение между колебательным валом Where u is the gear ratio between the oscillatory shaft
5 и валом колеса дифференциала 7.5 and differential shaft 7.
Скорости ωа и ωb, следовательно, и ωB, зависят, как следует из (1), от скоростей колебательных валов, а также от работы обгонных муфт в режиме обгона. Как показано в [7], для вариатора с кулачковым колебательным механизмом режим обгона имеет место при МB<2 МП. На фиг.3 даны скорости валов колес дифференциала и водила при JB=100J и разном моменте сопротивления МB, где видно, что варьирование скорости происходит автоматически: при МB=0 имеем максимальную скорость ωB=2ω0, а при МB≥2МП - минимальную ωB=ω0, т.е. скорость изменяется без изменения размаха колебаний λ колебательных валов. Диапазон изменения МВ существенно зависит, как следует из (2), от момента инерции JM маховиков.The speeds ω a and ω b , and therefore, ω B , depend, as follows from (1), on the speeds of the vibrational shafts, as well as on the operation of overrunning clutches in the overtaking mode. As shown in [7], for a variator with a cam oscillation mechanism, the overtaking mode takes place at M B <2 M P. Figure 3 shows the speeds of the shafts of the wheels of the differential and the carrier at J B = 100J and different moment of resistance M B , where it can be seen that the speed varies automatically: at M B = 0 we have the maximum speed ω B = 2ω 0 , and at M B ≥2M P - minimum ω B = ω 0 , i.e. the speed changes without changing the amplitude of the oscillations λ of the vibrational shafts. The range of variation of M B substantially depends, as follows from (2), on the moment of inertia J M of the flywheels.
На фиг.4 и 5 показан вариант конструкции маховиков, выполненных с принудительно изменяемым моментом инерции JM. В пазах 20 маховика 15 установлены массивные ползуны 21, связанные серьгами 22 с отводкой 23. Осевое перемещение отводки осуществляется рукояткой 24, что вызывает радиальное перемещение ползунов 21, следовательно, изменяется момент инерции маховика JM. Такая конструкция значительно расширяет эксплутационные характеристики вариатора.Figures 4 and 5 show a design variant of the flywheels made with a force-changing moment of inertia J M.
Наличие дифференциала в предлагаемой конструкции обеспечивает высокую равномерность вращения выходного вала вариатора.The presence of the differential in the proposed design provides high uniformity of rotation of the output shaft of the variator.
В предложенном вариаторе колебательный механизм может быть как динамическим[1], так и кинематическим [2-5]. А кинематические колебательные механизмы - кулачковыми или некулачковыми, с фиксированным размахом колебаний (λ=const) или с изменяемым (λ=var), последний вариант имеет больший диапазон функциональных возможностей, но конструктивно сложнее и дороже.In the proposed variator, the oscillatory mechanism can be either dynamic [1] or kinematic [2-5]. And kinematic oscillatory mechanisms - cam or non-cam, with a fixed oscillation range (λ = const) or with a variable (λ = var), the latter option has a larger range of functionality, but is structurally more complex and more expensive.
Реверс вариатора обеспечивается реверсированием обгонных муфт.CVT reverse is provided by reversing overrunning clutches.
Источники информацииInformation sources
1. А.А.Благонравов. Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа. - М.: Машиностроение, 1977.1. A.A. Blagonravov. Non-friction mechanical stepless gears. - M.: Mechanical Engineering, 1977.
2. RU 2169870 C2, F16H 29/08, 14.05.1999 (Б.В.Пылаев).2. RU 2169870 C2, F16H 29/08, 05/14/1999 (B.V. Pylaev).
3. RU 2204749 C1, F16H 29/08, 05.11.2001 (Б.В.Пылаев).3. RU 2204749 C1, F16H 29/08, 11/05/2001 (B.V. Pylaev).
4. RU 2242654 C2, F16H 29/08, 20.01.2003 (Б.В.Пылаев).4. RU 2242654 C2, F16H 29/08, 01/20/2003 (B.V. Pylaev).
5. RU 2179673 C1, F16H 29/08, 03.07.2000 (Б.В.Пылаев).5. RU 2179673 C1, F16H 29/08, 07/03/2000 (B.V. Pylaev).
6. RU 2263240 C2, F16H 29/08, 25.11.2003 (Б.В.Пылаев).6. RU 2263240 C2, F16H 29/08, 11/25/2003 (B.V. Pylaev).
7. Б.В.Пылаев. Основы динамики высокомоментных вариаторов. // Вестник машиностроения. 2004. №7. С.16-22.7. B.V. Pylaev. Fundamentals of the dynamics of high-torque variators. // Bulletin of mechanical engineering. 2004. No. 7. S.16-22.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005140991/11A RU2313019C2 (en) | 2005-12-28 | 2005-12-28 | High-torque non-friction variable-speed drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005140991/11A RU2313019C2 (en) | 2005-12-28 | 2005-12-28 | High-torque non-friction variable-speed drive |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005140991A RU2005140991A (en) | 2007-07-10 |
RU2313019C2 true RU2313019C2 (en) | 2007-12-20 |
Family
ID=38316319
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005140991/11A RU2313019C2 (en) | 2005-12-28 | 2005-12-28 | High-torque non-friction variable-speed drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2313019C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010022382A1 (en) | 2009-07-06 | 2011-01-27 | Boris Vasilyevich Pylayev | Oscillating mechanism of non-friction high-torque variator consists of unidirectional rotating cam-driving link installed in case,driven link, control arm,and device for conversion of unidirectional rotation of cam into oscillating rotation |
DE102012012880A1 (en) | 2011-09-22 | 2013-03-28 | Boris Vasilyevich Pylayev | Oscillatory mechanism of high-torque variator of non-friction type includes housing, input shaft and oscillatory shaft perpendicular to it, are installed on bearings in housing and wobble plate mechanism |
RU2805893C1 (en) * | 2023-03-06 | 2023-10-24 | Александр Алексеевич Семенов | Disc-type variable drive |
-
2005
- 2005-12-28 RU RU2005140991/11A patent/RU2313019C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010022382A1 (en) | 2009-07-06 | 2011-01-27 | Boris Vasilyevich Pylayev | Oscillating mechanism of non-friction high-torque variator consists of unidirectional rotating cam-driving link installed in case,driven link, control arm,and device for conversion of unidirectional rotation of cam into oscillating rotation |
DE102012012880A1 (en) | 2011-09-22 | 2013-03-28 | Boris Vasilyevich Pylayev | Oscillatory mechanism of high-torque variator of non-friction type includes housing, input shaft and oscillatory shaft perpendicular to it, are installed on bearings in housing and wobble plate mechanism |
RU2805893C1 (en) * | 2023-03-06 | 2023-10-24 | Александр Алексеевич Семенов | Disc-type variable drive |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005140991A (en) | 2007-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR980003001A (en) | Car continuously variable transmission | |
CN102265064B (en) | Continuously variable transmission apparatus | |
RU2313019C2 (en) | High-torque non-friction variable-speed drive | |
RU2409779C1 (en) | Oscillating mechanism of non-friction high-torque variator | |
US7344467B2 (en) | Self-regulating continuously variable transmission | |
JP6072730B2 (en) | Power transmission device for vehicle | |
Olyaei | Novel continuously variable transmission mechanism | |
EP2360396B1 (en) | Continuously variable transmission system | |
CN110799774A (en) | Mechanical converter | |
CN104776183B (en) | Continuously variable transmission | |
Morales et al. | A review of dynamic CVT-IVT transmissions | |
CN108180268A (en) | A kind of novel stepless variable-speed device | |
KR100896496B1 (en) | Continuously variable transmission | |
CN105090403B (en) | A kind of automatic step-less variable drive | |
RU2242654C2 (en) | High-torque variator | |
JP2013142428A (en) | Continuously variable transmission of adjusting gear ratio while interposing oscillation motion | |
RU2757327C1 (en) | Rocker oscillating mechanism of non-friction high-torque variator | |
RU2250400C1 (en) | Oscillating mechanism of non-friction variable-speed drive | |
CN200989419Y (en) | Worm and worm wheel stepless variable speed driving device | |
RU2179674C2 (en) | Impulse stepless drive | |
RU2169870C2 (en) | High-torque variable-speed drive | |
RU2263240C2 (en) | Vibratory mechanism for high-torque variable-speed drive | |
JPS6372966A (en) | Continuously variable transmission device | |
Rajale et al. | Infinitely Variable Transmission System Using Oscillating Torque | |
AU2004100816A4 (en) | Transmission system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081229 |