RU2204749C1 - High-torque variable-speed drive - Google Patents
High-torque variable-speed drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2204749C1 RU2204749C1 RU2001129677/28A RU2001129677A RU2204749C1 RU 2204749 C1 RU2204749 C1 RU 2204749C1 RU 2001129677/28 A RU2001129677/28 A RU 2001129677/28A RU 2001129677 A RU2001129677 A RU 2001129677A RU 2204749 C1 RU2204749 C1 RU 2204749C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- housing
- guides
- couplings
- carriage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Retarders (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и предназначено для плавного изменения передаточного отношения трансмиссии машин при большой передаваемой мощности, включая останов ведомого вала под нагрузкой и реверс. 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, including the stop of the driven shaft under load and reverse.
Известны высокомоментные вариаторы, в которых момент от входного к выходному валу передается посредством кулачков, кареток, коромысел, обгонных муфт и трехвального дифференциала, а плавное изменение передаточного отношения достигается изменением плеч рычагов [1] или относительным перемещением коромысел и кулачка [1,2] . В известных вариаторах имеет место достаточно сложная, дорогая и громоздкая конструкция. High-torque variators are known in which the moment is transmitted from the input to the output shaft by means of cams, carriages, rocker arms, overrunning clutches and a three-shaft differential, and a smooth change in the gear ratio is achieved by changing the lever arms [1] or the relative movement of the rocker arm and cam [1,2]. In well-known variators, a rather complicated, expensive and bulky design takes place.
Примем за прототип наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату высокомоментный вариатор [3], содержащий установленные на подшипниках в корпусе входной с кулачками и выходной валы, рукоятку изменения передаточного отношения, трехвальный дифференциал, вал водила которого с сателлитом составляет единое звено с выходным валом, а на двух других валах посажены сцепленные с сателлитом колеса дифференциала, снабженные с возможностью сообщения вращательного движения с относительным фазовым сдвигом на 90o приводными механизмами, каждый из которых включает в себя смонтированный на входном валу кулачок, две обгонные муфты с кинематически жестко связанными с колесом дифференциала ведомыми полумуфтами, установленную в перпендикулярных оси входного вала направляющих на корпусе и взаимодействующую с кулачком каретку, одним концом соединенный кулисой с кареткой двуплечий рычаг, связанный другим концом посредством реечного механизма, с возможностью передачи колебательного движения, с ведущими полумуфтами обгонных муфт, при этом средняя опора двуплечего рычага выполнена перемещаемой относительно корпуса рукояткой изменения передаточного отношения.We take for the prototype the closest high-speed variator in terms of technical essence and the achieved result [3], containing the input shaft with cams and output shafts mounted on bearings in the housing, a gearshift change handle, a three-shaft differential, the carrier shaft of which with the satellite makes up a single link with the output shaft, and on the other two shafts there are mounted differential wheels coupled to the satellite, equipped with the possibility of communicating rotational motion with a relative phase shift of 90 o drive fur basics, each of which includes a cam mounted on the input shaft, two overrunning clutches with driven half-couplings kinematically rigidly connected to the differential wheel, mounted on the housing perpendicular to the axis of the input shaft of the guides and the carriage interacting with the cam, a two-arm lever connected to the cam by the end connected to the other end by means of a rack and pinion mechanism, with the possibility of transmitting oscillatory motion, with leading half-clutch overrunning clutches, with the average support two-shouldered ry aha made movable relative to the housing handle gear ratio change.
Признаки известного механизма (прототипа), совпадающие с заявляемым изобретением, следующие. Известный высокомоментный вариатор содержит установленные на подшипниках в корпусе входной и выходной валы, рукоятку изменения передаточного отношения, трехвальный дифференциал, вал водила которого с сателлитом составляет единое звено с выходным валом, а на двух других валах посажены сцепленные с сателлитом колеса дифференциала, снабженные с возможностью сообщения вращательного движения с относительным фазовым сдвигом на 90o приводными механизмами, каждый из которых включает в себя смонтированный на входном валу кулачок, две обгонные муфты с кинематически жестко связанными с колесом дифференциала ведомыми полумуфтами, установленную в перпендикулярных оси входного вала направляющих взаимодействующую с кулачком каретку с возможностью передачи колебательного движения ведущим полумуфтам обгонных муфт с варьируемым от рукоятки изменения передаточного отношения размахом колебаний.Signs of a known mechanism (prototype), coinciding with the claimed invention, are as follows. The well-known high-torque variator contains input and output shafts mounted on bearings in the housing, a gear shift knob, a three-shaft differential, the carrier shaft of which with the satellite makes up a single link with the output shaft, and differential wheels coupled to the satellite are fitted with the possibility of communication on two other shafts rotational motion with a relative phase shift of 90 o drive mechanisms, each of which includes a cam mounted on the input shaft, two overtaking f couplings with driven half couplings kinematically rigidly connected to the differential wheel, mounted in the guides interacting with the cam perpendicular to the axis of the input shaft of the guides, with the possibility of transmitting oscillatory motion to the leading half couplings of the overrunning couplings with a swinging range varied from the handle of the gear ratio.
В известном вариаторе кинематическая связь ведущих полумуфт с кареткой конструктивно сложная, дорогая и громоздкая, что связано с выбранным способом изменения размаха колебаний ведущих полумуфт обгонных муфт. In the known variator, the kinematic connection of the leading coupling halves with the carriage is structurally complex, expensive and cumbersome, which is associated with the chosen method of changing the amplitude of the oscillations of the driving coupling halves of the overrunning couplings.
Цель предлагаемого изобретения - упрощение и удешевление конструкции. The purpose of the invention is to simplify and reduce the cost of construction.
Предлагаемый высокомоментный вариатор имеет следующие существенные признаки. Он содержит установленные на подшипниках в корпусе входной и выходной валы, рукоятку изменения передаточного отношения, трехвальный зубчатый дифференциал, вал водила которого с сателлитом составляет единое звено с выходным валом, а на двух других валах посажены сцепленные с сателлитом колеса дифференциала, снабженные с возможностью сообщения вращательного движения с относительным фазовым сдвигом на 90o приводными механизмами, каждый из которых включает в себя смонтированный на входном валу кулачок, две обгонные муфты с кинематически жестко соединенными с колесом дифференциала ведомыми полумуфтами, установленный в перпендикулярных входному валу направляющих на корпусе и кинематически жестко соединенный с ведущими полумуфтами обгонных муфт ползун с перпендикулярным его направляющим пазом, смонтированную на направляющих каретку с установленной в пазу ползуна цилиндрической цапфой, при этом направляющие каретки выполнены перпендикулярно оси входного вала с возможностью поворота относительно корпуса от рукоятки изменения передаточного отношения.The proposed high-torque variator has the following essential features. It contains input and output shafts mounted on bearings in the housing, a gear shift knob, a three-shaft gear differential, the carrier shaft of which with the satellite makes up a single link with the output shaft, and differential wheels coupled to the satellite are fitted on two other shafts, equipped with the possibility of communicating rotational motion with relative phase shift of 90 o actuators, each of which includes a cam mounted on the input shaft, with two freewheel clutches kinematically the driven half-couplings firmly connected to the differential wheel mounted on rails perpendicular to the input shaft of the guides on the housing and kinematically rigidly connected to the leading half-couplings of the freewheel clutch slider with a groove perpendicular to its guide groove, a carriage mounted on the guides with a cylindrical pivot mounted on the slide groove axis of the input shaft with the possibility of rotation relative to the housing from the handle changes the gear ratio.
Отличительными от прототипа признаками изобретения являются следующие. В предлагаемом высокомоментном вариаторе приводной механизм снабжен установленным в перпендикулярных входному валу направляющих на корпусе и кинематически жестко соединенным с ведущими полумуфтами обгонных муфт ползуном с перпендикулярным его направляющим пазом, а на каретке выполнена установленная в пазу ползуна цилиндрическая цапфа, при этом направляющие каретки смонтированы с возможностью поворота относительно корпуса от рукоятки изменения передаточного отношения. Distinctive features of the prototype features of the invention are the following. In the proposed high-torque variator, the drive mechanism is equipped with guides mounted perpendicular to the input shaft on the housing and kinematically rigidly connected to the leading half-couplings of the overrunning clutches with a slider with its perpendicular guide groove, and a cylindrical axle installed in the slider groove is made on the carriage; relative to the housing from the handle changes the gear ratio.
На фиг.1 и 2 представлен вариант конструкции высокомоментного вариатора: на фиг.1 - поперечное сечение; на фиг.2 - продольное сечение; на фиг.3, 4 и 5 - положения звеньев вариатора при разных комбинациях рукоятки изменения передаточного отношения; на фиг. 6 - кулачок; на фиг.7 - графики угловых скоростей звеньев зубчатого дифференциала; на фиг.8, 9 и 10 - фрагменты вариантов конструкции. In Fig.1 and 2 presents a design variant of high-torque variator: Fig.1 - cross section; figure 2 is a longitudinal section; figure 3, 4 and 5 - the position of the links of the variator with different combinations of the handle changes the gear ratio; in FIG. 6 - cam; figure 7 - graphs of the angular velocities of the links of the differential gear; on Fig, 9 and 10 are fragments of design options.
Высокомоментный вариатор (фиг.1-5) содержит установленные в подшипниках корпуса 1 входной 2 и выходной 3 валы; рукоятку изменения передаточного отношения 4; трехвальный дифференциал, у которого вал водила 5, несущий сателлит 6, составляет единое звено с выходным валом, два других вала 7а и 7b с колесами дифференциала 8а и 8b свободно посажены на выходном валу; а также два механизма привода колес дифференциала. Каждый механизм привода включает в себя смонтированные на валу 7 две обгонные муфты 91 и 92, ведущие полумуфты которых 101 и 102, снабжены зубчатыми секторами 111 и 112 с эвольвентным профилем зубьев; смонтированный на входном валу кулачок 12 (два кулачка 12а и 12b повернуты относительно друг друга на 90o); установленный в направляющих 13 на корпусе ползун 14, с перпендикулярным его направляющим 13 пазом 15 и двумя взаимодействующими с зубчатыми секторами 11 зубчатыми рейками 16; каретку 17, установленную в направляющих 18 и контактирующую с кулачком 12 цилиндрическими выступами 19, а с пазом 15 ползуна - цапфой 20. Направляющие кареток 18 смонтированы на соосном входному валу подшипнике 21 в корпусе и снабжены червячным венцом 22, сцепленным с червяком 23, на котором закреплена рукоятка изменения передаточного отношения 4 штифтом 24.High torque variator (Fig.1-5) contains installed in the bearings of the housing 1
Высокомоментный вариатор работает следующим образом (фиг.1 - 5). При вращении входного вала со скоростью ω2 кулачок 12 сообщает возвратно-поступательное движение каретке 17 вдоль оси z, угол наклона β которой можно изменять рукояткой изменения передаточного отношения 4, Н - расстояние между крайними положениями каретки. Каретка своей цапфой 20 передает возвратно-поступательное движение ползуну 14 вдоль прямой ОА, соединяющей центры входного и выходного валов, hmax = Hcosβ - расстояние между крайними положениями ползуна (фиг.4). Ползун посредством зубчатой передачи сообщает колебательные движения ведущим полумуфтам 10 двух обгонных муфт 9. На фиг.3 и 4 направление передачи вращения на колесо дифференциала показано сплошной стрелкой, пунктирной - холостой ход, т.е. при движении вправо ползун вращает колесо дифференциала обгонной муфтой 91, при движении влево - обгонной муфтой 92. Зубчатая передача с эвольвентным зацеплением обеспечивает пропорциональную связь перемещения ползуна hп с углом поворота γ полумуфты 10, т.е.High torque variator works as follows (Fig.1 - 5). When the input shaft rotates at a speed of ω 2, the cam 12 reports the reciprocating movement of the
γ = hп/r, (1)
следовательно, размах колебания полумуфты
λ(β) = hmax/r = Hcosβ/r, (2)
где r - радиус центроиды зубчатого сектора.γ = h p / r, (1)
therefore, the swing range of the coupling half
λ (β) = h max / r = Hcosβ / r, (2)
where r is the radius of the centroid of the gear sector.
На фиг. 3-5 даны три положения кареток. При β=0 имеем hmах=H, и размах колебаний максимальный: λ(0) = λmax = H/r; при β = 90° имеем hmax=0, следовательно, λ(90°) = 0, передачи вращения на выходной вал нет.In FIG. 3-5, three carriage positions are given. For β = 0, we have h max = H, and the amplitude of the oscillations is maximum: λ (0) = λ max = H / r; at β = 90 ° we have h max = 0, therefore, λ (90 ° ) = 0, there is no transmission of rotation to the output shaft.
На фиг.6 показан теоретический Пт и рабочий Пр профили кулачка, α - угол поворота оси симметрии х кулачка. Расстояние до точки теоретического профиля от оси О равно R = R0+h(α), где h(α) - ход каретки. Ход ползуна связан с углами α и β соотношением
hп(α, β) = h(α)cosβ. (3)
Теоретический профиль Пт - геометрическое место точек в плоскости кулачка центров В цилиндрических выступов 19 с радиусами rр. Рабочим профилем Пр является огибающая окружностей с радиусами rр в плоскости кулачка.6 shows theoretical P t and the working Example cam profiles, α - angle of rotation of the x-axis of symmetry of the cam. The distance to the point of the theoretical profile from the O axis is R = R 0 + h (α), where h (α) is the carriage stroke. The slider stroke is related to the angles α and β by the ratio
h p (α, β) = h (α) cosβ. (3)
Theoretical profile П т - the geometrical place of points in the plane of the cam of centers В of
Из свойств дифференциала следует, что угловая скорость выходного вала
ω3 = 0,5(ω8a+ω8b),
где ω8 = ω2|dγ/dα| - угловые скорости колес дифференциала.From the properties of the differential it follows that the angular velocity of the output shaft
ω 3 = 0.5 (ω 8a + ω 8b ),
where ω 8 = ω 2 | dγ / dα | - the angular velocity of the differential wheels.
Запишем угол поворота ведущей полумуфты в виде
γa = λU(α), γb = λU(α+π/2) = γa(α+π/2),
где U(α) - функция профиля кулачка (0≤U(α)≤1).
Для обеспечения равномерности вращения входного вала при ω2 = const необходимо выполнение условия:
например, для |dU(α)/dα| = (2/π)sin2α это условие выполняется, а характер угловых скоростей звеньев дифференциала для этого случая показан на фиг.7.We write the angle of rotation of the leading coupling half in the form
γ a = λU (α), γ b = λU (α + π / 2) = γ a (α + π / 2),
where U (α) is the cam profile function (0≤U (α) ≤1).
To ensure uniform rotation of the input shaft with ω 2 = const, the following conditions must be met:
for example, for | dU (α) / dα | = (2 / π) sin 2 α this condition is satisfied, and the nature of the angular velocities of the differential links for this case is shown in Fig. 7.
Перепишем выражения для γa, используя (1), (2) и (3), в виде
[h(α)cosβ]/r = [Hcosβ/r]U(α),
откуда перемещение каретки равно h(α) = HU(α).
За один оборот входного вала (φ2 = 2π) угол поворота выходного вала равен
φ3 = 0,5(φa+φb) = 0,5(4λ) = 2Hcosβ/r,
следовательно, передаточное отношение вариатора составит
т. е. зависит только от положения рукоятки изменения передаточного отношения, что доказывает эффективность предлагаемого высокомоментного вариатора.We rewrite the expressions for γ a using (1), (2) and (3) in the form
[h (α) cosβ] / r = [Hcosβ / r] U (α),
whence the carriage displacement is equal to h (α) = HU (α).
For one revolution of the input shaft (φ 2 = 2π), the angle of rotation of the output shaft is
φ 3 = 0.5 (φ a + φ b ) = 0.5 (4λ) = 2Hcosβ / r,
therefore, the gear ratio of the variator will be
i.e., it depends only on the position of the handle of the gear ratio change, which proves the effectiveness of the proposed high-torque variator.
Тип жесткой кинематической связи ползуна с ведущей полумуфтой обгонной муфты не принципиален. The type of rigid kinematic connection of the slider with the leading half-coupling of the freewheel is not critical.
Например, равномерное вращение выходного вала можно обеспечить использованием шарнирных цепей 251 и 252, шарнирно соединенных с ползуном и ведущей полумуфтой (фиг.8), при этом на ползуне выполнена опорная поверхность 26, а звенья 27 шарнирной цепи выполнены с ломаным контактным профилем 28 (фиг. 9), обеспечивающим необходимую жесткость при передаче движения сжатыми звеньями. При малом шаге S звеньев с достаточной для практики точностью выполняется соотношение (1).For example, uniform rotation of the output shaft can be achieved by using hinged chains 25 1 and 25 2 pivotally connected to the slider and the driving coupling half (Fig. 8), while the
На фиг.10 ползун соединен с полумуфтами посредством серег 29, передающих движение от ползуны ведущим полумуфтам посредством закрепленных на них пальцев 301 и 302. В этом случае вариатор также работоспособен, но будет иметь некоторую неравномерность вращения выходного вала, из-за невыполнения соотношения (1).In figure 10, the slider is connected to the coupling halves by means of
Жесткая кинематическая связь ведомых полумуфт с колесами дифференциала может быть как непосредственной, т.е. закреплением двух полумуфт на колесе дифференциала, так и с использованием промежуточных кинематических звеньев: зубчатых колес, коромысел и пр. The rigid kinematic connection of the driven coupling halves with the differential wheels can be direct, i.e. by fixing two coupling halves on the differential wheel, and using intermediate kinematic links: gears, rocker arms, etc.
Реверс вариатора обеспечивается реверсированием обгонных муфт. CVT reverse is provided by reversing overrunning clutches.
Источники информации
1. DE 3309044 A1, F 16 Н 29/08, 14.03.83 (B.Rindfleisch).Sources of information
1. DE 3309044 A1, F 16
2. RU 2169870 C2, F 16 Н 29/08, 14.05.99 (Б.В. Пылаев). 2. RU 2169870 C2, F 16
3. RU 2147701 C1, F 16 Н 29/08, 25.02.98 (Б.В. Пылаев). 3. RU 2147701 C1, F 16
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001129677/28A RU2204749C1 (en) | 2001-11-05 | 2001-11-05 | High-torque variable-speed drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001129677/28A RU2204749C1 (en) | 2001-11-05 | 2001-11-05 | High-torque variable-speed drive |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2204749C1 true RU2204749C1 (en) | 2003-05-20 |
Family
ID=20254108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001129677/28A RU2204749C1 (en) | 2001-11-05 | 2001-11-05 | High-torque variable-speed drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2204749C1 (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 |
RU2604754C1 (en) * | 2015-07-22 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Variator |
WO2021015635A1 (en) * | 2019-07-22 | 2021-01-28 | Даниил Львович МАЛЬЦЕВ | Axial toothed continuously variable transmission |
-
2001
- 2001-11-05 RU RU2001129677/28A patent/RU2204749C1/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 |
RU2604754C1 (en) * | 2015-07-22 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Variator |
WO2021015635A1 (en) * | 2019-07-22 | 2021-01-28 | Даниил Львович МАЛЬЦЕВ | Axial toothed continuously variable transmission |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4271726A (en) | Planetary transmission | |
US8262529B2 (en) | Continuously variable transmission and operating method therefor | |
CN106662230A (en) | Continuously variable transmission with friction-independent uniform input-to-output speed ratio | |
US3646822A (en) | Mechanical transmission system | |
KR101006779B1 (en) | Continuously Variable Transmission | |
RU2204749C1 (en) | High-torque variable-speed drive | |
US5860320A (en) | Variable ratio power transmission | |
KR20100066578A (en) | A continuously variable transmission machine | |
RU2409779C1 (en) | Oscillating mechanism of non-friction high-torque variator | |
US5134894A (en) | Inertial masses mediated rotational energy coupler | |
KR100984187B1 (en) | Continuously Variable Transmission | |
RU2054592C1 (en) | Dynamic joint for transmission of rotary motion between two shafts | |
RU2304734C2 (en) | Variator | |
RU2364775C1 (en) | Mechanical transmission | |
RU2242654C2 (en) | High-torque variator | |
RU2788238C1 (en) | Rocker oscillator mechanism of non-friction type high torque cvt | |
US2883882A (en) | Variable speed transmission | |
KR20110103486A (en) | Crank type continuously variable transmission | |
RU2263240C2 (en) | Vibratory mechanism for high-torque variable-speed drive | |
RU2169870C2 (en) | High-torque variable-speed drive | |
RU2263840C2 (en) | Vibration mechanism for high-moment variator | |
RU2757327C1 (en) | Rocker oscillating mechanism of non-friction high-torque variator | |
GB2137724A (en) | Toothed Gear Element, and Cam and Link Arrangement | |
RU2147701C1 (en) | Gear-and-lever variable speed drive | |
RU2731830C1 (en) | Link oscillating mechanism with carriage of high-torque variator of non-friction type |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031106 |