RU2652600C1 - Mechanical gear speed variator of planetary type with constant movement and smooth change of gearing - Google Patents
Mechanical gear speed variator of planetary type with constant movement and smooth change of gearing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2652600C1 RU2652600C1 RU2017126266A RU2017126266A RU2652600C1 RU 2652600 C1 RU2652600 C1 RU 2652600C1 RU 2017126266 A RU2017126266 A RU 2017126266A RU 2017126266 A RU2017126266 A RU 2017126266A RU 2652600 C1 RU2652600 C1 RU 2652600C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gear
- fixed
- shaft
- wheel
- ring
- Prior art date
Links
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 title description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
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
- F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
- F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
- F16H3/76—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with an orbital gear having teeth formed or arranged for obtaining multiple gear ratios, e.g. nearly infinitely variable
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Friction Gearing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для плавного изменения скорости вращения выходного вала при постоянной скорости вращения входного вала, например, в трансмиссиях.The invention relates to mechanical engineering and can be used to smoothly change the speed of rotation of the output shaft at a constant speed of rotation of the input shaft, for example, in transmissions.
Использование вариаторов дает ряд преимуществ (https://etlib.ru/blog/587-korobka-peredach-cvt-chto-eto-takoe):The use of variators gives a number of advantages (https://etlib.ru/blog/587-korobka-peredach-cvt-chto-eto-takoe):
- обеспечение комфортной плавности хода автомобиля без рывков;- ensuring a comfortable ride without jerking;
- более высокий коэффициент полезного действия, что позволяет экономить топливо, тем самым повышая экологичность использования автомобилей с такими вариаторами и обеспечивая их соответствие современным высоким требованиям по экологичности за рубежом.- higher efficiency, which saves fuel, thereby increasing the environmental friendliness of using cars with such CVTs and ensuring their compliance with modern high environmental standards abroad.
Существуют различные типы вариаторов, основанные на разных способах передачи движения: фрикционные вариаторы, импульсные вариаторы, вариаторы с зубчатым зацеплением звеньев и т.д.There are various types of variators based on different transmission methods: friction variators, pulse variators, gear variators, etc.
Недостатком фрикционного типа вариаторов является наличие трущихся частей (фрикционов), которые при больших нагрузках могут проскальзывать, что приводит к потере мощности; недостатком импульсных фрикционов является наличие частей, двигающихся циклически с ускорением, что может привести к их разрушению.The disadvantage of the friction type of the variators is the presence of rubbing parts (frictions), which under high loads can slip, which leads to a loss of power; The disadvantage of pulsed frictions is the presence of parts moving cyclically with acceleration, which can lead to their destruction.
Зубчатая передача обладает преимуществами перед рассмотренными способами передачи движения за счет простоты изготовления (технологичности), отсутствия трения, проскальзывания при больших нагрузках и потерь мощности. Однако общим недостатком таких передач является постоянное передаточное отношение, которое определяется соотношение количества зубьев на ведущем и ведомом колесе. Для изменения передаточного отношения необходимо либо менять радиус колес при постоянной ширине зубьев, что сложно реализуемо конструктивно и технологически, либо менять ширину зубьев, что возможно при использовании на колесах, в которых меняется радиус за счет формы колес в виде конуса и тора.A gear transmission has advantages over the considered methods of transmission of motion due to the simplicity of manufacture (manufacturability), the absence of friction, slippage at high loads and power losses. However, a common drawback of such gears is a constant gear ratio, which is determined by the ratio of the number of teeth on the drive and driven wheels. To change the gear ratio, you must either change the radius of the wheels with a constant width of the teeth, which is difficult to implement structurally and technologically, or change the width of the teeth, which is possible when used on wheels in which the radius changes due to the shape of the wheels in the form of a cone and torus.
Из уровня техники известны, например, следующие решения с зацеплением конической и тороидальной поверхностей.From the prior art, for example, the following solutions with engagement of conical and toroidal surfaces are known.
Известна конструкция вариатора (патент РФ №2199044, 20.02.2003 г.), у которой зацепление вращательной передачи осуществляется двумя дисками, при этом на торцевой поверхности одного диска по окружности при помощи сферических шарниров установлены под углом к плоскости вращения диска силовые элементы, смежная поверхность другого диска выполнена зубчатой, а силовые элементы выполнены круглыми с тороидальной рабочей поверхностью.A known variator design (RF patent No. 2199044, 02.20.2003), in which the rotary gear is engaged by two disks, while on the end surface of one disk around the circumference with the help of spherical joints, power elements are installed at an angle to the plane of rotation of the disk, an adjacent surface the other disk is gear, and the power elements are made round with a toroidal working surface.
Указанная конструкция вариатора предусматривает использование дисков, которые имеют специально разработанную конструкцию, что повышает сложность конструкции и снижает технологичность ее изготовления. В данном случае оси входного и выходного вала не являются соосными, что также усложняет конструкцию вариатора.The specified design of the variator involves the use of disks that have a specially designed design, which increases the complexity of the design and reduces the manufacturability of its manufacture. In this case, the axis of the input and output shaft are not coaxial, which also complicates the design of the variator.
Известна конструкция вариатора (патент РФ №2334141, 20.09.2008 г.), принятая за наиболее близкий аналог к заявляемому решению, по меньшей мере одно зубчатое зацепление для передачи вращения с ведущего вала на ведомый вал, первое зубчатое колесо, расположенное на ведущем валу и выполненное в виде в целом конического тела вращения с криволинейной образующей, не имеющей точек перегиба, второе зубчатое колесо, связанное с ведомым валом и составленное из по меньшей мере трех одинаковых передаточных элементов в виде тел вращения, оси которых лежат в одной плоскости и вместе образуют замкнутое кольцо.A known variator design (RF patent No. 2334141, 09/20/2008), adopted as the closest analogue to the claimed solution, at least one gearing for transmitting rotation from a drive shaft to a driven shaft, a first gear located on the drive shaft and made in the form of a generally conical body of revolution with a curved generatrix that does not have inflection points, a second gear wheel connected to the driven shaft and composed of at least three identical transmission elements in the form of bodies of revolution whose axes lie in one th plane and together form a closed ring.
Указанный вариатор также предусматривает использование специально разработанной конструкции тороидальных колес, что повышает сложность конструкции устройства. Кроме того, тороидальное кольцо имеет неравномерные зубья, что приводит к появлению шума и вибрации при работе вариатора, а также отсутствию плавной передачи крутящего движения.The specified variator also provides for the use of a specially designed design of toroidal wheels, which increases the complexity of the design of the device. In addition, the toroidal ring has uneven teeth, which leads to the appearance of noise and vibration during the operation of the variator, as well as the absence of a smooth transmission of twisting motion.
Техническим результатом изобретения является расширение арсенала технических средств и создание конструкции вариатора, обладающего простотой в изготовлении и эксплуатации.The technical result of the invention is the expansion of the arsenal of technical means and the creation of the design of a variator with ease of manufacture and operation.
Технический результат достигается при использовании механического зубчатого вариатора скорости планетарного типа с постоянным зацеплением и плавным изменением передаточного отношения, содержащего входной вал, вал с закрепленным на нем зубчатым колесом конической формы, которое находится в зацеплении с зубчатым кольцом тороидальной формы и колесом, закрепленным неподвижно в корпусе устройства, при этом устройство также содержит выходной вал, проходящий внутри неподвижного колеса и закрепленный на корпусе устройства, шарнир равных угловых скоростей, установленный на выходном валу и имеющий диск с пружинами, которые прижимают зубчатое кольцо тороидальной формы к зубчатому колесу конической формы, регулятор оборотов, закрепленный на входном валу, выполненный с возможностью перемещения вдоль оси устройства и связанный через тягу с диском.The technical result is achieved by using a planetary type mechanical gear speed variator with constant gearing and smooth change of the gear ratio, comprising an input shaft, a shaft with a conical shaped gear fixed thereon, which is engaged with a toroidal gear ring and a fixed gear in the housing devices, while the device also contains an output shaft passing inside the stationary wheel and mounted on the device body, a hinge equal to global speeds mounted on the output shaft and having a disk with springs that press the toroidal gear ring to the bevel gear, a speed regulator mounted on the input shaft, made to move along the axis of the device and connected through a rod to the disk.
Изобретение содержит только простые и известные в технике элементы, которые не требуют специально разработанных конструктивных решений и технологий, что обеспечивает его простоту как при изготовлении, так и при эксплуатации. Конструкция заявленного вариатора выполнена с отсутствием трущихся элементов, что исключает риск проскальзывания при повышенной нагрузке и потерю мощности. В заявленной конструкции отсутствуют детали, двигающиеся циклически с ускорениями, что исключает разрушение устройства и повышает срок его службы. Также постоянное зубчатое зацепление колес с конической и тороидальной поверхностью, соосное выполнение входного и выходного валов обеспечивают плавную передачу крутящего движения без шумов и ударов.The invention contains only simple and well-known elements in the art that do not require specially designed structural solutions and technologies, which ensures its simplicity both in manufacturing and in operation. The design of the claimed variator is made with the absence of rubbing elements, which eliminates the risk of slippage during increased load and loss of power. In the claimed design there are no parts moving cyclically with accelerations, which eliminates the destruction of the device and increases its service life. Also, the constant gearing of the wheels with a conical and toroidal surface, the coaxial execution of the input and output shafts provide a smooth transmission of twisting motion without noise and shock.
На фиг. 1 изображена конструкция заявленного вариатора.In FIG. 1 shows the design of the claimed variator.
На фиг. 2 изображен принцип вращающегося диска, расположенного под углом к неподвижной плоскости, положенный в основу работы заявленного вариатора.In FIG. 2 shows the principle of a rotating disk located at an angle to a fixed plane, which is the basis for the operation of the claimed variator.
Согласно фиг. 1 входной вал 1 имеет две проушины, на которых подвижно закреплен вал 2. На валу 2 закреплено зубчатое колесо 3 конической формы, находящееся в зацеплении с зубчатым колесом 4. Зубчатое колесо 4 закреплено неподвижно с корпусом 5 устройства посредством собственной оси, проходящей через вал 1.According to FIG. 1
На корпусе 5 устройства находятся подшипники 6 и 7, на которых закреплен выходной вал 8, проходящий внутри оси колеса 4. На валу 8 установлен шарнир равных угловых скоростей 9, соединяющий выходной вал 8 и диск 10. В круглые отверстия диска 10 вставляется зубчатое кольцо 11 тороидальной формы при помощи штифтов, которые прикреплены неподвижно к указанному кольцу 11. В отверстиях диска 10, куда вставляется кольцо 11, находятся пружины 12, которые прижимают зубчатое кольцо 11 тороидальной формы к зубчатому колесу 3 конической формы. Указанное кольцо 11 выполнено с закругленной поверхностью, на которой выточены зубья в радиальном направлении.On the
На входном валу 1 подвижно на шлице 17 закреплен регулятор оборотов 16, на котором закреплен подшипник 18 с расположенным на нем кольцом с проушиной. Регулятор оборотов 16 может перемещаться только прямолинейно вдоль оси устройства и связан через тягу 15 с проушиной 14, расположенной на внутренней стороне подшипника 13. Данный подшипник 13 закреплен внешней стороной с диском 10.On the
На фиг. 2 показан диск с радиусом R1, наклоненный к неподвижной плоскости. Если менять направление наклона плоскости диска с радиусом R1 к неподвижной плоскости с угловой скоростью W, вектор которой перпендикулярен неподвижной плоскости, то точка соприкосновения диска будет описывать окружность с радиусом R2. При любом угле наклона диска отличном от нуля, радиус R2 будет меньше, чем R1. Это значит, что при отсутствии проскальзывания между диском и неподвижной плоскостью, сам диск будет вращаться вокруг своей оси. При уменьшении угла наклона плоскости диска его вращение будет замедляться до нуля до тех пор, пока диск не будет параллелен неподвижной плоскости, на которой он вращался.In FIG. 2 shows a disk with a radius R1 inclined to a fixed plane. If we change the direction of inclination of the plane of the disk with radius R1 to a fixed plane with an angular velocity W whose vector is perpendicular to the fixed plane, then the contact point of the disk will describe a circle with radius R2. For any angle of inclination of the disk other than zero, the radius R2 will be less than R1. This means that in the absence of slippage between the disk and the fixed plane, the disk itself will rotate around its axis. As the angle of inclination of the plane of the disk decreases, its rotation will slow down to zero until the disk is parallel to the stationary plane on which it rotated.
В заявленном устройстве в качестве диска с радиусом R1 используется зубчатое кольцо 11 тороидальной формы. А вместо плоскости выступает зубчатое колесо 3 конической формы, которое характером своего движения создает мгновенный центр скоростей в точке зацепления с указанным кольцом 11. Мгновенный центр скоростей в точке зацепления зубчатого колеса 3 конической формы с зубчатым кольцом 11 тороидальной формы возможен благодаря наличию неподвижного зубчатого колеса 4, с которым в зацеплении находится указанное колесо 3. Линия, на которой находятся мгновенные центры скоростей, содержит отрезок А-В. Наклон зубчатого кольца 11 тороидальной формы позволяет изменять передаточное отношение между входным валом 1 и выходным 8.In the claimed device, a
Аналогом радиуса R1 диска будет выступать RC - расстояние от центра зубчатого кольца 11 тороидальной формы до точки его зацепления с зубчатым колесом 3 конической формы. А аналогом радиуса окружности, описываемой на плоскости диском, будет выступать перпендикуляр RB, опущенный от точки зацепления зубчатого колеса 3 конической формы с зубчатым кольцом 11 тороидальной формы к общей оси устройства 0-0.An analog of the radius R1 of the disk will be R C - the distance from the center of the
Очевидно, когда зубчатое кольцо 11 тороидальной формы перпендикулярно общей оси устройства, оба радиуса RC и RB совпадают. В этом случае указанное кольцо 11 будет неподвижно при вращении входного вала 1. Если угол наклона указанного кольца 11 к общей оси устройства меняется, то возникает разница в длинах между перпендикуляром от точки зацепления к общей оси и расстоянием от точки зацепления к центру указанного кольца 11, значит, указанное кольцо 11 начнет вращаться. Вращающееся кольцо 11 передает свое вращение через шарнир равных угловых скоростей 9 (возможно вместо него использование шарнира Гука) на выходной (ведомый) вал 8.Obviously, when the
В точке А на фиг. 1 ширина зубьев колеса 3 конической формы равна ширине зубьев колеса 11 тороидальной формы. В точках В и С они также равны. Это возможно благодаря тому, что радиус зубчатого колеса 3 конической формы меньше радиуса зубчатого кольца 11 тороидальной формы.At point A in FIG. 1 the width of the teeth of the
Передаточное отношение, полученное согласно заявленному вариатору, может изменяться в диапазоне как положительных, так и отрицательных значений. Для этого достаточно в точке зацепления зубчатого колеса 3 конической формы и колеса 4 уменьшить радиус зубчатого колеса 3 при неизменном радиусе этого же колеса в точках зацепления зубчатого колеса 3 конической формы и зубчатого колеса 11 тороидальной формы.The gear ratio obtained according to the claimed variator can vary in the range of both positive and negative values. To do this, it is sufficient to reduce the radius of the
Работа заявленного вариатора заключается в следующем.The operation of the claimed variator is as follows.
Устройство приводится в действие путем вращения входного вала 1. Он вращает вал 2 вокруг основной оси устройства 0-0. На валу 2 вращается зубчатое колесо 3 конической формы, находящееся в зубчатом зацеплении с неподвижным колесом 4, которое неподвижно соединено в корпусом 5 устройства. С зубчатым колесом 3 конической формы в зацеплении находится зубчатое кольцо 11 тороидальной формы. Если указанное зубчатое кольцо 11 находится в плоскости, перпендикулярной основной оси механизма, то оно неподвижно. Как только плоскость указанного кольца 11 будет наклоняться посредством перемещения регулятора оборотов 16 вдоль основной оси механизма. При перемещении регулятор оборотов 16 толкает тягу 15, которая, упираясь в подшипник 13, будет менять наклон плоскости диска 10. При наклоне плоскости диска 10 меняется наклон плоскости зубчатого кольца 11 тороидальной формы. При этом происходит перемещение указанного кольца 11 относительно диска 10. Пружина 12 сжимается. Точка зацепления зубчатого кольца 11 тороидальной формы с зубчатым колесом 3 конической формы смещается вдоль поверхности данного колеса 3. При изменении наклона зубчатого кольца 11 тороидальной формы оно начинает вращаться вокруг собственной оси и передавать вращение через шарнир равных угловых скоростей 9 на выходной вал 8.The device is driven by rotating the
Заявленный вариатор имеет простую и надежную конструкцию из известных элементов, способную выдерживать повышенную нагрузку без проскальзывания, шумов и ударов в работе, что выгодно отличает решение от аналогичных существующих устройств.The claimed variator has a simple and reliable design of known elements that can withstand increased load without slipping, noise and shock in operation, which distinguishes the solution from similar existing devices.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017126266A RU2652600C1 (en) | 2017-07-21 | 2017-07-21 | Mechanical gear speed variator of planetary type with constant movement and smooth change of gearing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017126266A RU2652600C1 (en) | 2017-07-21 | 2017-07-21 | Mechanical gear speed variator of planetary type with constant movement and smooth change of gearing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2652600C1 true RU2652600C1 (en) | 2018-04-27 |
Family
ID=62045439
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017126266A RU2652600C1 (en) | 2017-07-21 | 2017-07-21 | Mechanical gear speed variator of planetary type with constant movement and smooth change of gearing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2652600C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994011652A1 (en) * | 1992-11-16 | 1994-05-26 | Paul Kay Coronel | Dual concentric positively infinitely variable transmission |
WO2003054417A2 (en) * | 2001-11-08 | 2003-07-03 | Satcon Technology Corporation | Continuously variable transmissions using magnetorheological fluid or oil shear and methods of and systems for using the same in a vehicle, in-wheel application |
RU2334141C1 (en) * | 2007-05-10 | 2008-09-20 | Андрей Алексеевич Коршак | Method of adaptive gear ratio variation and adaptive variable-speed gear drive |
EP2942545A1 (en) * | 2013-01-06 | 2015-11-11 | Hideki Matsumura | Geared continuously variable transmission |
-
2017
- 2017-07-21 RU RU2017126266A patent/RU2652600C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994011652A1 (en) * | 1992-11-16 | 1994-05-26 | Paul Kay Coronel | Dual concentric positively infinitely variable transmission |
WO2003054417A2 (en) * | 2001-11-08 | 2003-07-03 | Satcon Technology Corporation | Continuously variable transmissions using magnetorheological fluid or oil shear and methods of and systems for using the same in a vehicle, in-wheel application |
RU2334141C1 (en) * | 2007-05-10 | 2008-09-20 | Андрей Алексеевич Коршак | Method of adaptive gear ratio variation and adaptive variable-speed gear drive |
EP2942545A1 (en) * | 2013-01-06 | 2015-11-11 | Hideki Matsumura | Geared continuously variable transmission |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4824419A (en) | Flat belt continuously variable transmission with geared speed ratio control system | |
WO2021134846A1 (en) | Electric motor having embedded reduction device | |
WO2020034373A1 (en) | Face tooth cycloid-pin gear pair and nutation speed reduction device | |
US2646696A (en) | Transmission | |
US1833475A (en) | Variable speed transmission | |
RU2652600C1 (en) | Mechanical gear speed variator of planetary type with constant movement and smooth change of gearing | |
RU2409779C1 (en) | Oscillating mechanism of non-friction high-torque variator | |
JP2015001266A (en) | Stepless speed change device | |
US3449972A (en) | Infinitely variable transmission with overriding clutch | |
JP2013108588A (en) | Continuously variable transmission | |
RU2757327C1 (en) | Rocker oscillating mechanism of non-friction high-torque variator | |
RU2304734C2 (en) | Variator | |
RU2673411C1 (en) | Clutch mechanism | |
RU65824U1 (en) | WAVE TRANSMISSION, VEHICLE REDUCER | |
JPH0415348A (en) | Frictional type continuously variable transmission | |
JP2014214760A (en) | Continuously variable transmission | |
WO2020263124A1 (en) | Planetary gear with variable gear ratio | |
RU2812258C1 (en) | Device for stepless torque transmission | |
TWM573804U (en) | An encentric speed-reduced device | |
RU2242654C2 (en) | High-torque variator | |
US2883882A (en) | Variable speed transmission | |
RU2763619C1 (en) | Base variator of wide-range transmission | |
RU2764471C1 (en) | Hinge reducer | |
RU2762587C1 (en) | Device for transmitting rotation at an arbitrary controlled angle | |
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: 20190722 |