RU2409779C1 - Колебательный механизм нефрикционного высокомоментного вариатора - Google Patents
Колебательный механизм нефрикционного высокомоментного вариатора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2409779C1 RU2409779C1 RU2009125544/11A RU2009125544A RU2409779C1 RU 2409779 C1 RU2409779 C1 RU 2409779C1 RU 2009125544/11 A RU2009125544/11 A RU 2009125544/11A RU 2009125544 A RU2009125544 A RU 2009125544A RU 2409779 C1 RU2409779 C1 RU 2409779C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lever
- rotation
- cam
- driven link
- bevel gear
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H31/00—Other gearings with freewheeling members or other intermittently driving members
- F16H31/001—Mechanisms with freewheeling members
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к колебательным механизмам нефрикционного высокомоментного вариатора. Механизм содержит установленный в корпусе с возможностью однонаправленного вращения кулачок - ведущее звено, ведомое звено, рукоятку управления и устройство преобразования однонаправленного вращения кулачка в колебательное вращение ведомого звена с возможностью плавного изменения размаха его колебаний от рукоятки управления. Устройство преобразования включает в себя установленное в корпусе, контактирующее с кулачком, кинематически связанное с ведомым звеном двухплечевое коромысло, коническое зубчатое колесо, рычаг с коническим зубчатым сектором, а также установленный в корпусе с возможностью поворота от рукоятки управления поворотник с перпендикулярными оси поворота цапфами, на которые посажен рычаг. При этом в двухплечевом коромысле выполнен контактирующий с рычагом кольцеобразный паз. Конический зубчатый сектор рычага соосен цапфам, а коническое зубчатое колесо соосно оси поворота поворотника, сцеплено с коническим зубчатым сектором и является ведомым звеном механизма. Решение направлено на упрощение конструкции и повышение эксплутационных характеристик механизма. 15 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и предназначено для преобразования однонаправленного вращения ведущего звена в колебательное вращение ведомого звена с плавно изменяемым размахом его колебаний, что может быть использовано в нефрикционных высокомоментных вариаторах, объемных регулируемых гидромашинах и других устройствах при большой передаваемой мощности.
Известны колебательные механизмы с плавно изменяемым размахом колебаний ведомого звена, например некулачковый механизм [1], который не позволяет обеспечивать равномерность вращения выходного вала высокомоментного вариатора нефрикционного типа, а обеспечивающие равномерность кулачковые механизмы, например [2-4], конструктивно сложные и материалоемкие.
Примем за прототип наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату колебательный механизм высокомоментного вариатора [5], содержащий корпус, установленный в корпусе с возможностью однонаправленного вращения кулачок - ведущее звено, ведомое звено, рукоятку управления и устройство преобразования однонаправленного вращения кулачка в колебательное вращение ведомого звена с возможностью плавного изменения размаха его колебаний от рукоятки управления, включающее в себя установленное в корпусе двухплечевое коромысло, при этом кулачок выполнен с двумя раздвижными от рукоятки управления вдоль оси вращении профилями, контактирующими с двухплечевым коромыслом, являющимся ведомым звеном.
Признаки известного механизма (прототипа), совпадающие с заявляемым изобретением, следующие. Известный механизм содержит корпус, установленный в корпусе с возможностью однонаправленного вращения кулачок - ведущее звено, ведомое звено, рукоятку управления и устройство преобразования однонаправленного вращения кулачка в колебательное вращение ведомого звена с возможностью плавного изменения размаха его колебаний от рукоятки управления, включающее в себя установленное в корпусе контактирующее с кулачком кинематически связанное с ведомым звеном двухплечевое коромысло.
У известного механизма сложная и громоздкая система изменения размаха колебания ведомого звена. Кулачок имеет пару технологически сложно выполнимых пространственных профилей, которые сильно нагружены из-за точечного пятна контакта с коромыслом.
Цель предлагаемого изобретения - упрощение и удешевление конструкции с повышением эксплуатационных характеристик.
Предлагаемый колебательный механизм имеет следующие существенные признаки. Он содержит корпус, установленный в корпусе с возможностью однонаправленного вращения кулачок - ведущее звено, ведомое звено, рукоятку управления и устройство преобразования однонаправленного вращения кулачка в колебательное вращение ведомого звена с возможностью плавного изменения размаха его колебаний от рукоятки управления, включающее в себя установленный в корпусе контактирующее с кулачком кинематически связанное с ведомым звеном двухплечевое коромысло, коническое зубчатое колесо, рычаг, выполненный на рычаге конический зубчатый сектор и установленное в корпусе с возможностью поворота от рукоятки управления поворотник с перпендикулярными оси поворота цапфами, на которые посажен рычаг, при этом в двухплечевом коромысле выполнен контактирующий с рычагом кольцеобразный паз, конический зубчатый сектор соосен цапфам, а коническое зубчатое колесо соосно оси поворота поворотника, сцеплено с коническим зубчатым сектором и является ведомым звеном механизма.
Отличительными от прототипа признаками изобретения являются следующие. Предлагаемый колебательный механизм высокомоментного вариатора снабжен коническим зубчатым колесом, рычагом, выполненным на рычаге коническим зубчатым сектором и установленным в корпусе с возможностью поворота от рукоятки управления поворотником с перпендикулярными оси поворота цапфами, на которые посажен рычаг, при этом в двухплечевом коромысле выполнен контактирующий с рычагом кольцеобразный паз, конический зубчатый сектор соосен цапфам, а коническое зубчатое колесо соосно оси поворота поворотника, сцеплено с коническим зубчатым сектором и является ведомым звеном механизма.
На фиг.1-3 дан вариант конструкции предлагаемого механизма; на фиг.4 - кинематическая схема; на фиг.5 и 6 - пример использования колебательного механизма в нефрикционном высокомоментном вариаторе; на фиг.7-9 - характеристики вариатора; на фиг.10-14 - варианты конструкции механизма; на фиг.15 - схема роторного гидронасоса с плавно изменяемой подачей.
Предлагаемый механизм (фиг.1-3) содержит корпус 1, смонтированный в корпусе с возможностью вращения поворотник 2 с парой цапф 3. На поворотнике закреплено червячное колесо 4, сцепленное с червяком 5, установленным в корпусе с возможностью поворота от рукоятки управления 6. На цапфы поворотника 3 посажен рычаг 7 с парой сферических концевиков 8, а на рычаге выполнен конический зубчатый сектор 9 соосно цапфам. На поворотнике установлен соосно ему с возможностью свободного вращения колебательный шкив 10 совместно с закрепленным на нем коническим зубчатым колесом 11, которое сцеплено с коническим зубчатым сектором 9. На поворотнике соосно ему установлен с возможностью свободного вращения шкив привода 12 с закрепленным на нем кулачком 13 трубчатого типа с профилем кулачка 14. В корпусе на подшипниках 15 установлено двухплечевое коромысло 16 с роликами 17, контактирующими с профилем кулачка 14, ось вращения коромысла перпендикулярна оси поворотника. В двухплечевом коромысле выполнен кольцеобразный паз 18, контактирующий с концевиками 8 рычага. Кулачок 13 со шкивом привода 12 - ведущее звено, коническое зубчатое колесо 11 с колебательным шкивом 10 - ведомое звено.
Механизм действует следующим образом. Вращающийся с угловой скоростью ω совместно со шкивом 12 кулачок 13 (ведущее звено) задает колебательное вращение двухплечевому коромыслу 16 со скоростью ω16, которое посредством кольцеобразного паза 18 передает колебательное вращение со скоростью ω7 рычагу 7 с коническим зубчатым сектором 9, а через него - коническому зубчатому колесу 11 с колебательным шкивом 10 (ведомое звено) со скоростью ω10=u ω7, где u - передаточное отношение зубчатой пары 9-11. Скорость рычага ω7, следовательно, и ω10 зависят от скорости кулачка ω и параметров механизма, в котором изменяемым является угол поворота β поворотника 2, 0≤β≤90° (фиг.4), который устанавливается рукояткой управления 6. Профиль кулачка 14 обеспечивает закон поворота двухплечевого коромысла φ=φ(α), где α - угол поворота кулачка, обеспечивая скорость и размах колебаний
угол поворота рычага и размах его колебания
и зависят от β, при этом размах колебаний ведомого звена λ10=uλ7, следовательно, имеет место плавное изменение скорости ведомого звена ω10
Конструкция нефрикционного высокомоментного вариатора показана на фиг.5, в котором использована пара предлагаемых колебательных механизмов с кулачками 13а и 13b, повернутых относительно друг друга на угол 90° и закрепленных на приводном шкиве 12. Привод вариатора осуществляется от двигателя 19 через ременную передачу 20. От колебательных шкивов 10 колебательное вращение передается на ведущие полумуфты 21 и 22 обгонных муфт 23 и 24 посредством тросов 25 и 26, как показано на фиг.6. Тросы закреплены на колебательных шкивах и ведущих полумуфтах. Ведомые полумуфты 27 обгонных муфт посажены на валы 28, на которых закреплены шестерни 29. Звенья 10, 21-29 образуют механизм выпрямителя колебаний, у которого колебательный шкив - ведущее звено, а шестерня 29 - ведомое. Выпрямитель преобразует колебательное вращение колебательного шкива 10 в однонаправленное вращение шестерни 29. Пара шестерен 29а и 29b сцеплена с зубчатыми колесами 30а и 30b, выполненными совместно с коническими колесами 31а и 31b трехвального дифференциала с сателлитом 32 и водилом 33, закрепленным на выходном валу вариатора 34. На валах 28 выпрямителя посажены маховики 35. Профили кулачков в обоих колебательных механизмах обеспечивают закон поворота двухплечевого рычага ,
β0 - фиксированный угол положения поворотника,
s(α)=2Ф[sin(α)]-1 (Ф(x≥0)=1; Ф(x<0)=-1 - функция Хевисайда).
Вариатор работает следующим образом. От вращающихся со скоростью ω кулачка 13а колебательный шкив 10а колеблется со скоростью
где U1(α)=(2/π)s(α)sin2α, а скорость колебательного шкива 10b
ω10b(α,β)=ω10a(α+0,5π,β).
Скорости колес дифференциала 31а и 31b соответственно равны
ωa(α,β)=|ω10a(α,β)|·u10,30; ωb(α,β)=ωa(α+0,5π,β),
где u10,30 - передаточное отношение между звеньями 10 и 30. Скорость выходного вала вариатора Ω=0,5(ωa+ωb).
При 0≤β≤90° ω u·u10,30λ/π≤Ω≤0. На фиг.7 показан при ω=const характер кинематических параметров вариатора. На фиг.8 представлен характер скорости Ω и момента сопротивления МΩ на выходном валу вариатора (сплошные линии при работе обгонных муфт без обгона, заштрихованные области - с обгоном). При уменьшении Ω момент МΩ растет теоретически до бесконечности, а практически при β→90° МΩ в сотни раз больше момента на кулачках Мω.
Неравномерность вращения выходного вала вариатора
графически показана на фиг.9, рассчитана без учета обгонного действия обгонных муфт выпрямителя и зависит от β0 - назначаемый при профилировке кулачка угол, где видно достаточно приемлемое для практики значение δ. Следует отметить, что при высоких скоростях Ω имеет место обгон и δ≈0, а при малых скоростях Ω неравномерность не существенна. Благодаря обгону (фиг.8) имеет место автоматическое изменение передаточного отношения вариатора при изменении момента сопротивления МΩ без использования рукоятки управления в диапазоне 0≤β≤βК, а значение βК зависит от инерции звеньев вариатора, чему способствуют маховики 35 (см. [6, 7]).
Способ передачи колебательного вращения от рычага ведомому звену в перпендикулярном направлении не принципиален. На фиг.10 и 11 показана связь рычага с ведомым звеном (колебательный шкив 10) посредством карданного шарнира. На рычаге и колебательном шкиве выполнены вилки 36 и 37, соединенные крестовиной 38, передаточное отношение u=1.
На фиг.12 показан вариант исполнения концевика рычага, который снабжен башмаком 39, посаженным с возможностью вращения относительно оси рычага и взаимодействия с кольцевым пазом.
Вид кулачка не принципиален. На фиг.13 кулачок выполнен сферическим, а профиль кулачка 14 - в виде желоба контактирующего с шаровидным роликом, что понижает контактные напряжения, а также за счет уменьшения длины двухплечевого коромысла минимизируется его момент инерции.
Кулачок, выполненный с двумя повернутыми на 180° относительно друг друга цилиндрическими профилями, показан на фиг.14.
Обгонные муфты выпрямителей вариатора работают при высокой частоте срабатывания и большой нагрузке, поэтому известные фрикционные обгонные муфты, например роликовые, непригодны. Следует использовать зубчатые обгонные муфты [8-11]. Реверсивная зубчатая обгонная муфта [11] обеспечивает реверс вариатора без использования реверсивного механизма.
Предложенный колебательный механизм применим в устройствах, параметры которых необходимо плавно изменять. На фиг.15 дана схема роторного гидронасоса с плавно регулируемой подачей. В корпусе насоса 40 размещен ротор 41, соединенный с ведомым звеном колебательного механизма и совершает вместе с ним колебательное вращение. Патрубки 42 и 43 посредством клапанов 44 соединены с баком 45 и полостями насоса. Колебательный механизм позволяет плавно изменять подачу насоса от нулевой до максимальной.
Нефрикционный высокомоментный вариатор с заявленным колебательным механизмом изготовлен и продемонстрировал свою работоспособность.
Источники информации
1. RU 2263240 С2, F16Н 29/08, 25.11.2003 (Б.В.Пылаев).
2. DE 3309044, F16Н 29/08, 14.03.83 (Rindfleisch В.).
3. RU 2204749 C1, F16Н 29/08, 05.11.2001 (Б.В.Пылаев).
4. RU 2304734 С2, F16Н 29/08, 14.03.2005 (Б.В.Пылаев).
5. RU 2242654 С2, F16Н 29/08, 20.01.2003 (Б.В.Пылаев).
6. RU 2313019 С2, F16Н 29/08, 28.12.2005 (Б.В.Пылаев).
7. Б.В.Пылаев. Приспособляемость нефрикционного высокомоментного вариатора к внешней нагрузке // Вестник машиностроения. 2009. №5. С.16-22.
8. Б.В.Пылаев, А.А.Шамин. Зубчатая обгонная муфта для нефрикционного высокомоментного вариатора // Вестник машиностроения. 2008. №6. С.3-6.
9. RU 2298711 С2, 22.07.2005 (Б.В.Пылаев, А.А.Шамин).
10. RU 2353835 С2, F16D 41/08, 27.03.2007 (Б.В.Пылаев, А.А.Шамин).
11. RU 2353836 С2, F16D 41/08, 27.03.2007 (Б.В.Пылаев, А.А.Шамин).
Claims (1)
- Колебательный механизм нефрикционного высокомоментного вариатора, содержащий корпус, установленный в корпусе с возможностью однонаправленного вращения кулачок - ведущее звено, ведомое звено, рукоятку управления и устройство преобразования однонаправленного вращения кулачка в колебательное вращение ведомого звена с возможностью плавного изменения размаха его колебаний от рукоятки управления, включающее в себя установленное в корпусе контактирующее с кулачком кинематически связанное с ведомым звеном двухплечевое коромысло, отличающийся тем, что снабжено коническим зубчатым колесом, рычагом, выполненным на рычаге коническим зубчатым сектором и установленным в корпусе с возможностью поворота от рукоятки управления поворотником с перпендикулярными оси поворота цапфами, на которые посажен рычаг, при этом в двухплечевом коромысле выполнен контактирующий с рычагом кольцеобразный паз, конический зубчатый сектор соосен цапфам, а коническое зубчатое колесо соосно оси поворота поворотника, сцеплено с коническим зубчатым сектором и является ведомым звеном механизма.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009125544/11A RU2409779C1 (ru) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Колебательный механизм нефрикционного высокомоментного вариатора |
DE201010022382 DE102010022382A1 (de) | 2009-07-06 | 2010-06-01 | Schwingungsmechanismus eines stufenlosen Nicht- Friktionsgetriebes mit großem Drehmoment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009125544/11A RU2409779C1 (ru) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Колебательный механизм нефрикционного высокомоментного вариатора |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2409779C1 true RU2409779C1 (ru) | 2011-01-20 |
Family
ID=43384084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009125544/11A RU2409779C1 (ru) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Колебательный механизм нефрикционного высокомоментного вариатора |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102010022382A1 (ru) |
RU (1) | RU2409779C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012012880A1 (de) | 2011-09-22 | 2013-03-28 | Boris Vasilyevich Pylayev | Schwingungsmechanismus eines stufenlosen Nicht-Friktions-Getriebes von großem Drehmoment |
RU2706630C1 (ru) * | 2018-11-13 | 2019-11-19 | Борис Васильевич Пылаев | Кулисный колебательный механизм нефрикционного высокомоментного вариатора |
RU2731830C1 (ru) * | 2020-01-23 | 2020-09-08 | Борис Васильевич Пылаев | Кулисный колебательный механизм с кареткой высокомоментного вариатора нефрикционного типа |
RU2757327C1 (ru) * | 2021-03-04 | 2021-10-13 | Борис Васильевич Пылаев | Коромысло-кулисный колебательный механизм нефрикционного высокомоментного вариатора |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3309044A1 (de) | 1983-03-14 | 1984-09-20 | Bernhard 8078 Eichstätt Rindfleisch | Stufenlos regelbares, mechanisches schaltwerksgetriebe |
RU2204749C1 (ru) | 2001-11-05 | 2003-05-20 | Пылаев Борис Васильевич | Высокомоментный вариатор |
RU2242654C2 (ru) | 2003-01-20 | 2004-12-20 | Пылаев Борис Васильевич | Высокомоментный вариатор |
RU2263240C2 (ru) | 2003-11-25 | 2005-10-27 | Пылаев Борис Васильевич | Колебательный механизм для высокомоментного вариатора |
RU2304734C2 (ru) | 2005-03-14 | 2007-08-20 | Борис Васильевич Пылаев | Нефрикционный высокомоментный вариатор |
RU2298711C2 (ru) | 2005-07-22 | 2007-05-10 | Борис Васильевич Пылаев | Зубчатая обгонная муфта |
RU2313019C2 (ru) | 2005-12-28 | 2007-12-20 | Борис Васильевич Пылаев | Высокомоментный вариатор нефрикционного типа |
RU2353836C2 (ru) | 2007-03-27 | 2009-04-27 | Борис Васильевич Пылаев | Реверсивная зубчатая обгонная муфта |
RU2353835C2 (ru) | 2007-03-27 | 2009-04-27 | Борис Васильевич Пылаев | Зубчатая обгонная муфта |
-
2009
- 2009-07-06 RU RU2009125544/11A patent/RU2409779C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-06-01 DE DE201010022382 patent/DE102010022382A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012012880A1 (de) | 2011-09-22 | 2013-03-28 | Boris Vasilyevich Pylayev | Schwingungsmechanismus eines stufenlosen Nicht-Friktions-Getriebes von großem Drehmoment |
RU2706630C1 (ru) * | 2018-11-13 | 2019-11-19 | Борис Васильевич Пылаев | Кулисный колебательный механизм нефрикционного высокомоментного вариатора |
RU2731830C1 (ru) * | 2020-01-23 | 2020-09-08 | Борис Васильевич Пылаев | Кулисный колебательный механизм с кареткой высокомоментного вариатора нефрикционного типа |
RU2757327C1 (ru) * | 2021-03-04 | 2021-10-13 | Борис Васильевич Пылаев | Коромысло-кулисный колебательный механизм нефрикционного высокомоментного вариатора |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102010022382A1 (de) | 2011-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8262529B2 (en) | Continuously variable transmission and operating method therefor | |
CN102265064B (zh) | 无级变速装置 | |
US8079927B2 (en) | Power transmission system with continuously variable speed control | |
RU2409779C1 (ru) | Колебательный механизм нефрикционного высокомоментного вариатора | |
KR101006779B1 (ko) | 무단변속장치 | |
KR20130130119A (ko) | 무단변속장치 | |
KR100984187B1 (ko) | 무단변속장치 | |
RU2313019C2 (ru) | Высокомоментный вариатор нефрикционного типа | |
RU2729847C1 (ru) | Широкодиапазонная реверсивная трансмиссия | |
RU2410589C1 (ru) | Импульсный вариатор | |
US3449972A (en) | Infinitely variable transmission with overriding clutch | |
JP2014511980A (ja) | 伝動装置 | |
RU2788238C1 (ru) | Кулисный колебательный механизм высокомоментного вариатора нефрикционного типа | |
KR101027833B1 (ko) | 무단변속장치 | |
RU2304734C2 (ru) | Нефрикционный высокомоментный вариатор | |
RU2706630C1 (ru) | Кулисный колебательный механизм нефрикционного высокомоментного вариатора | |
RU2757327C1 (ru) | Коромысло-кулисный колебательный механизм нефрикционного высокомоментного вариатора | |
RU2622178C1 (ru) | Высокомоментный вариатор нефрикционного типа | |
RU2263240C2 (ru) | Колебательный механизм для высокомоментного вариатора | |
RU2242654C2 (ru) | Высокомоментный вариатор | |
RU2731830C1 (ru) | Кулисный колебательный механизм с кареткой высокомоментного вариатора нефрикционного типа | |
KR101213547B1 (ko) | 무단변속장치 | |
RU2409780C1 (ru) | Выпрямитель колебаний высокомоментного вариатора нефрикционного типа | |
RU2204749C1 (ru) | Высокомоментный вариатор | |
US2883882A (en) | Variable speed transmission |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130707 |