RU2468270C1 - Method for stepless variation of motion transfer and device for its realisation - Google Patents
Method for stepless variation of motion transfer and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2468270C1 RU2468270C1 RU2011113622/11A RU2011113622A RU2468270C1 RU 2468270 C1 RU2468270 C1 RU 2468270C1 RU 2011113622/11 A RU2011113622/11 A RU 2011113622/11A RU 2011113622 A RU2011113622 A RU 2011113622A RU 2468270 C1 RU2468270 C1 RU 2468270C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- motion
- gear
- shaft
- driven
- variator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению. В частности, к бесступенчатым передачам движения, которые обеспечивают плавное и непрерывное изменение силового и кинематического передаточного отношения.The invention relates to mechanical engineering. In particular, to stepless gears of movement, which provide a smooth and continuous change in power and kinematic gear ratio.
Известно, что передачи, обеспечивающие плавное, бесступенчатое изменение угловой скорости ведомого вала, при неизменной угловой скорости ведущего, называются вариаторами (И.И.Устюгов. «Детали машин», «Высшая школа», Москва, 1973, стр.45). Вариаторы классифицируются несколькими основными типами: лобовые, конусные, шаровые, с кольцом, с колодками, торовые и т.д. Во всех перечисленных вариаторах движение от одного вала к другому передается за счет трения, возбуждаемого между рабочими поверхностями вращающихся катков, поэтому такие передачи называются фрикционными. Так, например, в лобовом вариаторе ведущий и ведомый катки касаются друг друга. При изменении точки касания ведомого катка относительно центра вращения ведущего катка увеличивается (уменьшается) длина окружности, которую описывает точка вращающегося ведомого катка. При этом изменяется и угловая скорость ведомого вала. Фрикционные вариаторы обладают рядом преимуществ: простотой конструкции и дешевизной изготовления, плавностью и бесшумностью работы, возможностью бесступенчатого регулирования скорости; при перегрузках катки проскальзывают, предохраняя механизм привода от поломки. В то же время всем перечисленным выше типам фрикционных вариаторов присущи и недостатки: непостоянство передаточного числа из-за проскальзывания катков, ограниченность передаваемой мощности (10-20 кВт), большие нагрузки на их валы и опоры (подшипники), сравнительно низкий КПД, износ рабочих поверхностей катков и их нагрев. Поэтому в машиностроении силовые передачи, основанные на фрикционных вариаторах, используются крайне редко.It is known that gears that provide a smooth, stepless change in the angular velocity of the driven shaft, at a constant angular speed of the drive shaft, are called variators (I.I. Ustyugov. “Machine Details”, “Higher School”, Moscow, 1973, p. 45). CVTs are classified by several main types: frontal, conical, ball, with a ring, with pads, torus, etc. In all of the listed variators, the movement from one shaft to another is transmitted due to friction excited between the working surfaces of the rotating rollers, therefore, such transfers are called friction ones. So, for example, in the frontal variator, the driving and driven rollers touch each other. When the point of contact of the driven roller changes relative to the center of rotation of the driving roller, the circumference (described by the point of the rotating driven roller) increases (decreases). In this case, the angular velocity of the driven shaft also changes. Friction variators have several advantages: simplicity of design and low cost of manufacture, smooth and quiet operation, the possibility of stepless speed regulation; when overloaded, the rollers slip, protecting the drive mechanism from damage. At the same time, all the types of friction variators listed above have inherent disadvantages: the variability of the gear ratio due to slippage of the rollers, limited transmitted power (10-20 kW), high loads on their shafts and bearings (bearings), relatively low efficiency, wear of workers roller surfaces and their heating. Therefore, in mechanical engineering, power transmission based on friction variators are used extremely rarely.
Кроме фрикционных передач в машиностроении применяются ременные и цепные вариаторы. Основными элементами конструкции цепного вариатора являются две пары раздвижных зубчатых конусов и бесконечная цепь с выдвижными пластинками. Такие вариаторы передают мощность до 75 кВт, при окружной скорости 6-9 м/сек. КПД вариатора в зависимости от передаточного числа изменяется в пределах 0.85-0.95. Наибольший диапазон изменения передаточного числа равен 7. Недостатком вариатора является низкая надежность ремня и цепи, что ограничивает передаваемую мощность.In addition to friction gears in mechanical engineering, belt and chain variators are used. The main structural elements of the chain variator are two pairs of sliding gear cones and an endless chain with sliding plates. Such variators transmit power up to 75 kW, at a peripheral speed of 6-9 m / s. The efficiency of the variator, depending on the gear ratio, varies between 0.85-0.95. The largest range of gear ratio changes is 7. The disadvantage of the variator is the low reliability of the belt and chain, which limits the transmitted power.
Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому изобретению является вариатор по патенту RU 2391587 «Способ бесступенчатого изменения передачи движения и устройство для его осуществления». Способ основан на принципе, заключающегося в том, что равномерное вращательное движение на входе вариатора преобразуется в два раздельных, но равных по модулю непрерывных движения. Затем полученные непрерывные движения складываются. Результирующей сложения непрерывных движений будет равномерное вращательное движение. Передаточное отношение между ведущим и ведомым валами регулируется сдвигом по фазе двух раздельных непрерывных движений.Closest to the technical solution to the proposed invention is the variator according to patent RU 2391587 "Method of stepless change of transmission of motion and device for its implementation." The method is based on the principle that the uniform rotational movement at the input of the variator is converted into two separate, but equal in modulus, continuous movements. Then the resulting continuous movements add up. The resulting addition of continuous movements will be uniform rotational motion. The gear ratio between the drive and driven shafts is controlled by the phase shift of two separate continuous movements.
Конструктивно вариатор включает преобразующие механизмы с ведущими и ведомыми элементами, составляющими эксцентричные пары, обойму с дифференциалами, механизм трансформации, ведущий и ведомый валы.Structurally, the variator includes transforming mechanisms with driving and driven elements making up eccentric pairs, a clip with differentials, a transformation mechanism, driving and driven shafts.
Недостаток технического решения заключается в том, что у него ограничен диапазон передаточного отношения D, который выражается формулой:The disadvantage of the technical solution is that it has a limited range of gear ratio D, which is expressed by the formula:
где Vmax и Vmin - наибольшая и наименьшая равномерная результирующая скорость, т.е. верхний и нижний предел результирующей равномерной скорости, полученной на корпусе дифференциала, α - угол сдвига в ту или иную сторону от положения полной противофазы эксцентричных пар преобразующих механизмов.where Vmax and Vmin are the largest and smallest uniform resulting velocity, i.e. the upper and lower limit of the resulting uniform speed obtained on the differential case, α is the angle of shift in one direction or another from the position of the full antiphase of eccentric pairs of converting mechanisms.
Технической задачей предлагаемого изобретения является расширение диапазона передаточного отношения вариатора.The technical task of the invention is to expand the range of the gear ratio of the variator.
Для решения поставленной задачи в конструкцию вариатора введен промежуточный вал. Промежуточный вал снабжен шестернями, которые входят в зацепление с сегментами корпусов дифференциалов и с шестерней ведущего вала.To solve this problem, an intermediate shaft has been introduced into the variator design. The intermediate shaft is equipped with gears that mesh with the segments of the differential housings and with the gear of the drive shaft.
Устройство вариатора приведено на чертежах.The variator device is shown in the drawings.
На фиг.1 приведен чертеж вариатора в собранном виде.Figure 1 shows a drawing of the variator in assembled form.
На фиг.2 приведен вариатор с разнесенными деталями сборки, поясняющими его состав и взаиморасположение основных сборочных единиц и составных деталей.Figure 2 shows the variator with spaced apart parts of the assembly, explaining its composition and the relative position of the main assembly units and components.
На фиг.3, 4 приведены два основных узла преобразующего механизма.Figure 3, 4 shows two main nodes of the transforming mechanism.
На фиг 5 приведен преобразующий механизм в собранном виде.Figure 5 shows the transforming mechanism in assembled form.
На фиг.6 приведена конструкция обоймы с дифференциалами в собранном виде.Figure 6 shows the design of the cage with differentials in assembled form.
На фиг.7, 8, 9 и 10 приведена конструкция в двух ракурсах эксцентричной пары с ведомыми и с ведущими элементами в собранном виде и с разнесенными деталями сборки.Figures 7, 8, 9 and 10 show the construction in two views of an eccentric pair with driven and driven elements in assembled form and with spaced parts of the assembly.
На фиг.11, 12 и приведена конструкция дифференциала в собранном виде и с разнесенными деталями сборки.11, 12 and shows the construction of the differential in assembled form and with spaced apart parts of the assembly.
На фиг.13 приведена конструкция механизма трансформации в сборе.Figure 13 shows the construction of the transformation mechanism assembly.
На фиг.14 приведены графики получения равномерного движения из равноускоренных и равнозамедленных движений.On Fig shows graphs of obtaining uniform motion from uniformly accelerated and equally slow movements.
Вариатор включает два преобразующих механизма 1, обойму с дифференциалами 2, установленную концентрично между преобразующими механизмами, механизм трансформации 3, ведущий 4, ведомый 5 и промежуточный 6 валы.The variator includes two
Преобразующий механизм представляет собой обойму с сепараторами 7, в ячейках которых установлены ведущие элементы 8 и центральная шестерня 9, и обойму с сепараторами 10, в ячейках которых установлены ведомые элементы 11. Центральная шестерня 9 находится в зацеплении со всеми ведущими элементами. Обе обоймы преобразующего механизма объединены, при этом каждый ведущий элемент сопрягается с ведомым элементом, и они составляют эксцентричную пару.The converting mechanism is a cage with
Ведущий элемент представляет собой шестерню 12 с валом, на поверхности которого выполнен криволинейный корректирующий паз 13 и радиальный паз 14. В радиальном пазу совершается возвратно-поступательное движение, основное водило 15.The driving element is a
На поверхности ведомого элемента выполнен диаметральный паз 16, в котором передвигается ползун 17. Ползун снабжен отверстием 18 и водилом 19. С другой стороны ведомый элемент снабжен шлицевым соединением 20.A
При сопряжении ведущего и ведомого элемента основное водило 14 ведущего элемента 8 входит в отверстие 18 ползуна 17, а водило 19 ползуна 17 входит в корректирующий паз 13 ведущего элемента 8. Связанные таким образом между собой ведущие и ведомые элементы образуют эксцентричные пары, так как оси вращения ведущих и ведомых элементов расположены эксцентрично. При вращении ведомого элемента основное водило 14, приближаясь и удаляясь от оси вращения ведомого элемента 11, вызывает ускоренные и замедленные круговые движения ведомого элемента. При этом ползун 17 вращается вместе с ведомым элементом, одновременно передвигаясь вдоль диаметрального паза 16. В преобразующем механизме эксцентричных пар может быть 3 и более. В предлагаемой конструкции их пять.When pairing the lead and driven element, the
Обойма с дифференциалами представляет собой кольцеобразную шестерню 21 с внутренним зацеплением, в которой установлены дифференциалы 22, размещенные вокруг шестерни 23 промежуточного вала 6. Дифференциалы, по мере вращения вокруг своей оси, входят в зацепление или с шестерней 23, или с шестерней внутреннего зацепления 21 обоймы.The ring with differentials is an annular gear 21 with internal gearing, in which differentials 22 are installed, placed around the gear 23 of the
Дифференциал включает корпус 24, являющийся, по сути, сегментной шестерней с сегментом 25, внутри которого в ячейке установлены сателлиты (три конические шестерни) 26. Сателлиты установлены на осях 27 с элементами крепежа 28 и входят в зацепление с двумя коническими шестернями 29, имеющими шлицевое соединение 30. Конические шестерни снабжены подшипниками 31 и элементами крепежа 32, которые установлены на оси 33 корпуса.The differential includes a
Обойма с дифференциалами предназначена для передачи входного движения и для съема наложенного друг на друга ускоренного и замедленного движения ведомых элементов эксцентричных пар преобразующих механизмов и передачи этих движений через шестерню внутреннего зацепления ведомому валу.The clip with differentials is designed to transmit input motion and to remove superimposed and slow motion of driven elements of eccentric pairs of converting mechanisms superimposed on each other and transmitting these movements through the internal gear of the driven shaft.
Ведущий вал 4 посредством шестерни 34 связан с шестерней 35 промежуточного вала 6.The
Ведомый вал 5 связан с шестерней внутреннего зацепления 21. Ведомые элементы 11 шлицами 20 соединены с шестернями 29 дифференциала.The driven
Механизм трансформации включает в себя гидроцилиндр 36 с поршнем 37 и муфту. Муфта включает втулки 38 и 39. связанные между собой винтовым соединением 41, и прокручиваются относительно друг друга вокруг общей оси. На втулке 38 и валу 40 установлены центральные шестерни 9 двух преобразующих механизмов. Поршень 37 связан с втулкой 39, с внутренними прямыми шлицами, в которые входят шлицы вала 40. Втулка муфты 39 перемещается вдоль вала 40 по шлицам.The transformation mechanism includes a
Механизм трансформации предназначен для изменения передаточного отношения вариатора. Передаточное отношение изменяется путем фазового смещения эксцентричных пар одного преобразующего механизма относительно эксцентричных пар другого преобразующего механизма. Фазовый сдвиг создается поворотом центральных шестерен 9 преобразующих механизмов 1 относительно друг друга, которые, в свою очередь, связывают между собой эксцентричные пары. Поворот осуществляется движением втулки 39 муфты вдоль оси, которая связана винтовым зацеплением с втулкой 38, на котором установлена одна из центральных шестерен 9, и связана прямыми шлицами с валом 40 с центральной шестерней 9 второго преобразующего механизма. Движение обеспечивается поршнем 37 гидроцилиндра 36.The transformation mechanism is designed to change the gear ratio of the variator. The gear ratio is changed by phase displacement of the eccentric pairs of one transforming mechanism relative to the eccentric pairs of another transforming mechanism. A phase shift is created by turning the
Вариатор работает следующим образом.The variator works as follows.
При вращении ведущего вала 4 вращательное движение посредством шестерни 34 передается шестерне 35 промежуточного вала 6. При этом вращается шестерня 23, с которой последовательно входят в зацепление сегменты 25 корпусов дифференциалов 24.When the
При равномерном вращении ведущих элементов 8 вызываются ускоренные и замедленные движения ведомых элементов 11. Результатом наложения этих ускоренных движений (при условии, что эти ускорения противонаправлены) будет равномерное вращение корпуса 24 дифференциала. Соответственно, обратной связью, в той же фазе (при котором результирующее движение на корпусе дифференциала было равномерное), вращая равномерно корпус дифференциала 24 через ведомые элементы 11, на ведущих элементах 8 получаем равномерное движение. Таким образом, сегменты 25 корпуса дифференциала 24, последовательно входя в зацепление с шестерней 23 промежуточного вала, обеспечивают непрерывное равномерное вращение ведущих элементов. Соответственно корпусы дифференциалов, поочередно входя в зацепление с шестерней 23, поочередно входят в зацепление с шестерней внутреннего зацепления 21, вызывая непрерывное вращательное движение ведомого вала 5.With a uniform rotation of the
Процесс преобразования наложенных друг на друга ускоренного и замедленного движения, результирующим которого является равномерное движение, разъясняется графиком (фиг.14). На графиках наблюдаем фазы движения наложенных ускоренных движений, которые имеют верхний и нижний предел равномерного движения, отстоящих друг от друга на 180°.The process of converting superimposed and slow motion superimposed on each other, the result of which is uniform movement, is explained in the graph (Fig. 14). On the graphs, we observe the phases of motion of superimposed accelerated motions, which have an upper and lower limit of uniform motion, 180 ° apart.
При сдвиге на определенный угол, в положительную сторону или в отрицательную сторону от положения противофазы, одного преобразующего механизма относительно другого, наблюдаем соответственно взаимозамену верхнего предела фазы равномерного движения корпуса дифференциала с нижним пределом фазы равномерного движения корпуса дифференциала.When shifting by a certain angle, in the positive side or in the negative side from the position of the antiphase, one transforming mechanism relative to the other, we observe, respectively, the interchange of the upper limit of the phase of the uniform movement of the differential case with the lower limit of the phase of the uniform movement of the differential case.
Соответственно происходит взаимозамена зацепления между ведущим и ведомым валом пределов равномерного вращения корпуса дифференциала. То есть если входное движение передавалось через нижний предел равномерного движения, а выходное снималось через верхний предел равномерного движения, то при сдвиге фазы входное движение будет передаваться уже через верхний предел равномерного движения, а выходное - сниматься с нижнего предела равномерного движения.Accordingly, the interchange of the engagement between the drive and driven shaft limits the uniform rotation of the differential case. That is, if the input movement was transmitted through the lower limit of uniform motion, and the output was shot through the upper limit of uniform motion, then when the phase is shifted, the input motion will be transmitted through the upper limit of uniform motion, and the output will be removed from the lower limit of uniform motion.
Если ведущий вал передает движение через зацепление с нижним пределом равномерного движения корпуса дифференциала, то выходной вал находится в зацеплении с верхним пределом равномерного движения корпуса дифференциала. Передаточное отношение в этом случае равно Vmin/Vmax.If the drive shaft transmits movement through engagement with the lower limit of uniform motion of the differential housing, then the output shaft is meshed with the upper limit of uniform motion of the differential housing. The gear ratio in this case is equal to Vmin / Vmax.
Если ведущий вал передает движение через зацепление с верхним пределом равномерного движения корпуса дифференциала, то выходной вал находится в зацеплении с нижним пределом равномерного движения корпуса дифференциала. Соответственно передаточное отношение равно Vmax/Vmin.If the drive shaft transmits movement through engagement with the upper limit of uniform motion of the differential housing, then the output shaft is engaged with the lower limit of uniform motion of the differential housing. Accordingly, the gear ratio is Vmax / Vmin.
При этом диапазон передаточного отношения вариатора характеризуется выражением:The range of gear ratio of the variator is characterized by the expression:
То есть, введя в конструкцию вариатора промежуточный вал с шестерней, добиваемся квадратичного изменения диапазона передаточного отношения.That is, introducing an intermediate shaft with gear into the variator design, we achieve a quadratic change in the gear ratio range.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011113622/11A RU2468270C1 (en) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Method for stepless variation of motion transfer and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011113622/11A RU2468270C1 (en) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Method for stepless variation of motion transfer and device for its realisation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011113622A RU2011113622A (en) | 2012-10-20 |
RU2468270C1 true RU2468270C1 (en) | 2012-11-27 |
Family
ID=47144837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011113622/11A RU2468270C1 (en) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Method for stepless variation of motion transfer and device for its realisation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2468270C1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB427431A (en) * | 1933-11-18 | 1935-04-24 | Weskenson Corp | Improvements relating to variable speed gearing |
RU2391587C1 (en) * | 2008-09-08 | 2010-06-10 | Таймасхан Амиралиевич Арсланов | Procedure for continuously variable translation of motion and facility for implementation of this procedure |
-
2011
- 2011-04-07 RU RU2011113622/11A patent/RU2468270C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB427431A (en) * | 1933-11-18 | 1935-04-24 | Weskenson Corp | Improvements relating to variable speed gearing |
RU2391587C1 (en) * | 2008-09-08 | 2010-06-10 | Таймасхан Амиралиевич Арсланов | Procedure for continuously variable translation of motion and facility for implementation of this procedure |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КРАЙНЕВ А.Ф. Трансмиссии строительных и дорожных машин. - М.: Машиностроение, 1974, с.330, 2-й абзац. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011113622A (en) | 2012-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2580491A1 (en) | Kinematism with orbital movement with fixed orientation | |
EP2754921A2 (en) | Continuously variable transmission (cvt) device controlled by a geared motor | |
Khushnudbek et al. | KINEMATIC ANALYSIS OF A NEW GEAR-LEVER DIFFERENTIAL TRANSMISSION MECHANISM WITH SYMMETRICAL DISPLACEMENT OF THE CENTERS OF ROTATION OF THE DRIVEN AND DRIVING GEARS | |
RU2468270C1 (en) | Method for stepless variation of motion transfer and device for its realisation | |
CN106536974B (en) | Rail-free gear-box | |
CN104797859A (en) | Vehicle power transmission device | |
RU2391587C1 (en) | Procedure for continuously variable translation of motion and facility for implementation of this procedure | |
US7344467B2 (en) | Self-regulating continuously variable transmission | |
CN109282005B (en) | Stepless speed variator | |
CN211778831U (en) | Homothetic differential speed reducer | |
EP0151634A1 (en) | Apparatus for changing speed using a differential band. | |
RU2433319C1 (en) | Toothed reversing self-adjusting variable-speed drive | |
RU2497030C1 (en) | Cycloidal gearing with solids of revolution | |
RU164225U1 (en) | PLANETARY CHAIN TRANSMISSION | |
RU2673411C1 (en) | Clutch mechanism | |
RU107300U1 (en) | CLUTCH COUPLING | |
RU2731830C1 (en) | Link oscillating mechanism with carriage of high-torque variator of non-friction type | |
RU2652600C1 (en) | Mechanical gear speed variator of planetary type with constant movement and smooth change of gearing | |
KR20000056955A (en) | Variable speed change gear | |
RU2009138288A (en) | WIDE-RANGE CONTINUOUS ACTUATOR (SUPERVARIATOR) | |
RU2398146C2 (en) | Procedure for stepless change of speed of mecanical gear and geared variator | |
RU2622178C1 (en) | High-torque variator of nonrycing type | |
RU2725435C1 (en) | Planetary reduction gear | |
WO2020238816A1 (en) | Co-located differential reducer | |
RU2805893C1 (en) | Disc-type variable drive |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130408 |