RU2763619C1 - Базовый вариатор широкодиапазонной трансмиссии - Google Patents
Базовый вариатор широкодиапазонной трансмиссии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2763619C1 RU2763619C1 RU2021128122A RU2021128122A RU2763619C1 RU 2763619 C1 RU2763619 C1 RU 2763619C1 RU 2021128122 A RU2021128122 A RU 2021128122A RU 2021128122 A RU2021128122 A RU 2021128122A RU 2763619 C1 RU2763619 C1 RU 2763619C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bevel
- satellite
- gears
- variator
- rotation
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 230000013011 mating Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 229910001347 Stellite Inorganic materials 0.000 description 1
- AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N chromium;cobalt;iron;manganese;methane;molybdenum;nickel;silicon;tungsten Chemical compound C.[Si].[Cr].[Mn].[Fe].[Co].[Ni].[Mo].[W] AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction 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
- F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
- F16H3/42—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion with gears having teeth formed or arranged for obtaining multiple gear ratios, e.g. nearly infinitely variable
- F16H3/423—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion with gears having teeth formed or arranged for obtaining multiple gear ratios, e.g. nearly infinitely variable the teeth being arranged on a surface of generally conical shape
-
- 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
- F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
- F16H3/42—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion with gears having teeth formed or arranged for obtaining multiple gear ratios, e.g. nearly infinitely variable
-
- 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
- F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
- F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
- F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
- F16H1/12—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes
- F16H1/16—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes comprising worm and worm-wheel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Friction Gearing (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению. Базовый вариатор широкодиапазонной трансмиссии включает две конические спиральные шестерни, обращенные вершинами в противоположные стороны и установленные на параллельных валах. Между коническими спиральными шестернями установлен сателлит с механизмом перемещения. Впадины конических шестерен нарезаны в виде спирали Архимеда, у которой угол наклона витков плавно растет, но шаг их по конусу остается строго постоянным. Ось вращения сателлита установлена перпендикулярно плоскости осей вращения конических спиральных шестерен, при этом впадины конических шестерен и зубья сателлита имеют сопряженный профиль. Обеспечивается снижение габаритов, повышение быстродействия, мощности и КПД устройства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению, а именно к базовым вариа-торам трансмиссии с плавно управляемым отнулевым изменением скорости вращения выходных валов в промышленных установках и приводах транс-портных средств.
Известна широкодиапазонная реверсивная трансмиссия, включающая базовый вариатор, реверсор и дифференциал (см. патент РФ на изобретение № 2729847, МПК F16H 15/50 (2006.01), опубл. 12.08.2020). В данном устройстве базовый вариатор выполнен дисковым и включает входной вал с внутренним фрикционом в виде сдвоенного конуса и внешний планетарный фрикцион-эпицикл, между которыми установлен сателлит с устройством перемещения его оси. Внешний фрикцион-эпицикл выполнен с возможностью вращения, а сателлит выполнен в виде двух плоских дисков с осевыми ограничителями и установлен с возможностью противофазного наклона плоскостей дисков при перемещении их точек контакта по поверхностям фрикционов. На боковой поверхности фрикциона-эпицикла закреплено первое зубчатое колесо реверсора.
Недостатком аналога является то, что передача вращения от входного вала к реверсору происходит за счет сил трения между гладкими контактными поверхностями фрикционов и сателлитов со всеми сопутствующими эффектами: проскальзыванием, пониженным КПД и повышенными габаритами.
Известна также вариаторная зубчатая передача, включающая конические зубчатые колеса, на поверхностях которых нарезаны криволинейные зубья, установленные с возможностью зубчатого зацепления между собой (см. патент РФ на изобретение № 2389922, МПК F16H 3/42 (2006.01), опубл. 20.05.2010). В данном устройстве конические зубчатые колеса установлены перпендикулярно относительно друг друга с возможностью свободного скольжения по собственным валам без относительного вращения, а криволинейные зубья имеют изменяющийся поперечный профиль, такой, что при перемещении колес вдоль валов в любой момент обеспечивается зубчатое сопряжение колес. При этом колеса установлены таким образом, что увеличению диаметра и угла наклона зубьев одного колеса отвечает уменьшение диаметра и угла наклона зубьев другого колеса. Изменение передаточного отношения, то есть перемещение упомянутых колес вдоль валов, осуществляется при помощи внешнего механизма управления.
Недостатками аналога являются повышенные габариты, сложность конструкции и управления. Это связано с поперечным расположением входного и выходного валов, что в совокупности с запасом на перемещение конусов требует увеличения размеров устройства в целом. Причем при регулярном управлении необходимо непрерывно передвигать вдоль валов быстровращающиеся массивные конические зубчатые колеса, соблюдая синхронность вращения конусов и валов, что усложняет еще и конструкцию, а также способствует появлению эффекта «волчка», ухудшающего энергетику управления. Кроме того, данная передача имеет низкий диапазон изменения передаточного отношения, что не позволяет использовать ее в качестве полноценной трансмиссии, например, в автомобилях.
Наиболее близким к заявляемому решению является зубчатый реверсный вариатор, включающий две конические спиральные шестерни, установленные на параллельных валах и обращенные вершинами в противоположные стороны, между которыми установлен промежуточный зубчатый элемент с механизмом перемещения (см. патент РФ на изобретение №2546047, МПК F16H 3/42 (2006.01), опубл. 10.04.2015). В данном устройстве конические спиральные шестерни выполнены в виде многозаходных равнонаправленных винтов, а промежуточный элемент выполнен цилиндрическим, ось перемещения которого установлена параллельно боковым поверхностям конусных шестерен, неизменна и неподвижна в пространстве. Равнонаправленность винтов означает их развертку на конические спиральные шестерни по логарифмической винтовой линии, угол наклона которой строго постоянен, но шаг по конусам непрерывно и равномерно нарастает. При этом промежуточный зубчатый элемент должен иметь косые зубья с углом наклона, идентичным углу наклона логарифмической винтовой линии шестерен. Кроме того, в данном вариаторе для перемещения промежуточного зубчатого элемента вдоль конусных шестерен используется механизм в виде винтовой пары, состоящей из ступицы и ходового винта. Привод винтовой пары осуществляется посредством червячного мотор-редуктора через муфту, а ограничение перемещения промежуточной шестерни вдоль винта осуществляется датчиками концевого положения.
Недостатками прототипа являются повышенные габариты, низкое быстродействие, малая мощность и КПД устройства, сложность конструкции и управления. Это связано с тем, что для необходимого изменения передаточного отношения требуется неизбежно большая высота конусов спиральных шестерен, поэтому и ходовой винт длинный, что не позволяет резкое изменение передаточного отношения и увеличивает габариты устройства. Промежуточный зубчатый элемент должен быть как можно короче, что снижает передаваемый момент, в случае увеличения его длины растет трение и понижается КПД, а диапазон плавного варьирования передаточного отношения и передаваемый момент для полноценной трансмиссии недостаточны. Кроме того, применение в качестве привода винтовой пары червячного мотор-редуктора усложняет конструкцию устройства.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в снижении габаритов, повышении быстродействия, мощности и КПД устройства, упрощении конструкции и управления.
Технический результат достигается тем, что базовый вариатор широкодиапазонной трансмиссии, включающий две конические спиральные шестерни, установленные на параллельных валах и обращенные вершинами в противоположные стороны, между которыми установлен промежуточный зубчатый элемент с механизмом перемещения, согласно изобретению, впадины конических шестерен выполнены по спирали Архимеда, промежуточный зубчатый элемент выполнен в виде сателлита с осью вращения, перемещаемой перпендикулярно плоскости осей вращения конических спиральных шестерен, при этом зубья сателлита имеют сопряженный профиль с впадинами конических шестерен.
Механизм перемещения стеллита состоит из каретки с приводом.
Данное устройство позволит снизить габариты, повысить быстродействие, мощность и КПД устройства, упростить конструкцию и управление.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен заявляемый базовый вариатор широкодиапазонной трансмиссии в комплексе с реверсором и дифференциалом.
Базовый вариатор широкодиапазонной трансмиссии включает две конические спиральные шестерни 1 и 2, обращенные вершинами в противоположные стороны и установленные на параллельных валах 3 и 4. Между коническими спиральными шестернями 1 и 2 установлен сателлит 5 с механизмом перемещения 6. Конические спиральные шестерни 1 и 2 выполнены как единое целое с соответствующими валами 3 и 4. Впадины конических шестерен 1 и 2 нарезаны в виде спирали Архимеда, у которой угол наклона витков плавно растет, но шаг их по конусу остается строго постоянным. Ось вращения салеллита 5, установлена перпендикулярно плоскости осей вращения конических спиральных шестерен 1 и 2, при этом впадины конических шестерен 1, 2 и зубья сателлита 5 имеют сопряженный профиль, например, профиль Новикова. Механизм перемещения 6 сателлита 5 выполнен в виде каретки с приводом. Базовый вариатор работает в составе широкодиапазонной трансмиссии, включающей еще реверсор 7, дифференциал 8 с выходным валом 9.
Базовый вариатор широкодиапазонной трансмиссии работает следующим образом.
Входной вал 3 вращается с угловой скоростью ω1 вместе с ведущей конической спиральной шестерней 1. Перемещение сателлита 5 осуществляется механизмом перемещения 6, например, механическим, электро- или гидроприводом. При перемещении сателлита 5 вдоль конических спиральных шестерен 1 и 2 изменяется передаточное отношение вариатора в соответствии с формулой
ϕвар = (d2 /d1)×(tgα1 /tgα2),
где d1 и d2 - соответственно диаметры контактных окружностей конических спиральных шестерен 1 и 2 в точках их контакта с сателлитом 5; α1 и α2 -углы наклона спиралей в этих же точках.
Частота вращения промежуточного вала 4 ω4 = ω3 /φвар. При сечениях элементов зубчатых передач, как показано на фиг. 1, в правом (исходном) положении сателлита 5 передаточное отношение равно ϕвар = -1, а в крайнем левом положении ϕвар = -0,5. Такой диапазон изменения передаточного отношения достаточен для базового вариатора, так как он работает в составе широкодиапазонной трансмиссии, включающей еще реверсор 7 с передаточным отношением ϕрев = -2 и дифференциал 8. Частота вращения выходного вала 9 всей трансмиссии ω9 = ω3[2/(ϕварϕрев) - 1], поэтому в исходном положении сателлита 5 скорость вращения выходного вала ω9 = 0, а в крайнем левом положении скорость вращения выходного вала равна скорости вращения входного вала ω9 = ω3. За счет перемещения сателлита 5 передаточное отношение трансмиссии варьируется плавно и быстро от единицы (когда ϕварϕрев = 1; промежуточный вал 4 вращается вдвое быстрее входного вала 3, а выходной вал 9 - с частотой вращения входного вала 3) до бесконечности (когда ϕварϕрев = 2; промежуточный вал 4 вращается с частотой входного вала 3, а выходной вал 9 остается неподвижным).
В заявляемом базовом вариаторе расположение оси сателлита 5 перпендикулярно плоскости осей вращения конических спиральных шестерен 1 и 2 повышает КПД, увеличивает передаваемый момент и позволяет изготавливать шестерни значительно меньших размеров по сравнению с прототипом, что повышает компактность устройства в целом. Выполнение профиля зубьев сателлита 5 сопряженным с впадинами конических шестерен 1 и 2 уменьшает шумность и увеличивает передаваемый момент.
В современных автомобильных приводах такая трансмиссия позволяет, например, отказаться от гидротрансформатора с клиноременным вариатором или от автоматической коробки передач и сцепления.
Данное устройство по сравнению с прототипом позволит снизить габариты, повысить быстродействие, мощность и КПД устройства, упростить конструкцию и управление.
Claims (2)
1. Базовый вариатор широкодиапазонной трансмиссии, включающий две конические спиральные шестерни, установленные на параллельных валах и обращенные вершинами в противоположные стороны, между которыми установлен промежуточный зубчатый элемент с механизмом перемещения, отличающийся тем, что впадины конических шестерен выполнены по спирали Архимеда, промежуточный зубчатый элемент выполнен в виде сателлита с осью вращения, перемещаемой перпендикулярно плоскости осей вращения конических спиральных шестерен, при этом зубья сателлита имеют сопряженный профиль с впадинами конических шестерён.
2. Базовый вариатор по п.1, отличающийся тем, что механизм перемещения сателлита состоит из каретки с приводом.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021128122A RU2763619C1 (ru) | 2021-09-26 | 2021-09-26 | Базовый вариатор широкодиапазонной трансмиссии |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021128122A RU2763619C1 (ru) | 2021-09-26 | 2021-09-26 | Базовый вариатор широкодиапазонной трансмиссии |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2763619C1 true RU2763619C1 (ru) | 2021-12-30 |
Family
ID=80039962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021128122A RU2763619C1 (ru) | 2021-09-26 | 2021-09-26 | Базовый вариатор широкодиапазонной трансмиссии |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2763619C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2782871C1 (ru) * | 2022-04-19 | 2022-11-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский горно-металлургический институт государственный технологический университет" | Зубчатая широкодиапазонная трансмиссия |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2398146C2 (ru) * | 2008-03-25 | 2010-08-27 | Андрей Алексеевич Коршак | Способ плавного изменения скорости механической передачи и зубчатый вариатор |
RU2399814C1 (ru) * | 2009-10-26 | 2010-09-20 | Владимир Михайлович Лебедьков | Бесступенчатая трансмиссия, вариатор, ограничитель диапазона передаточных чисел и сателлит |
RU2546047C2 (ru) * | 2013-07-25 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Горский государственный аграрный университет" | Зубчатый реверсный вариатор |
FR3085733A1 (fr) * | 2018-09-06 | 2020-03-13 | Francis Mengin | Engrenage du type roue et vis sans fin globique a profil de denture en spirale d'archnimede et reducteur de vitesse comprenant un tel engrenage |
-
2021
- 2021-09-26 RU RU2021128122A patent/RU2763619C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2398146C2 (ru) * | 2008-03-25 | 2010-08-27 | Андрей Алексеевич Коршак | Способ плавного изменения скорости механической передачи и зубчатый вариатор |
RU2399814C1 (ru) * | 2009-10-26 | 2010-09-20 | Владимир Михайлович Лебедьков | Бесступенчатая трансмиссия, вариатор, ограничитель диапазона передаточных чисел и сателлит |
RU2546047C2 (ru) * | 2013-07-25 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Горский государственный аграрный университет" | Зубчатый реверсный вариатор |
FR3085733A1 (fr) * | 2018-09-06 | 2020-03-13 | Francis Mengin | Engrenage du type roue et vis sans fin globique a profil de denture en spirale d'archnimede et reducteur de vitesse comprenant un tel engrenage |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2782871C1 (ru) * | 2022-04-19 | 2022-11-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский горно-металлургический институт государственный технологический университет" | Зубчатая широкодиапазонная трансмиссия |
RU2792469C1 (ru) * | 2022-11-29 | 2023-03-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Северо-Кавказский горно-металлургический институт государственный технологический университет) | Винтовой вариатор широкодиапазонной трансмиссии |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6802229B1 (en) | Gear drive having continuously variable drive ratio | |
US4824419A (en) | Flat belt continuously variable transmission with geared speed ratio control system | |
US7273433B1 (en) | Continuously variable transmission | |
RU2763619C1 (ru) | Базовый вариатор широкодиапазонной трансмиссии | |
US4875389A (en) | Chain driven, continuously infinite variable speed transmission system | |
US6729985B2 (en) | Continuously variable reversible transmission | |
RU2729847C1 (ru) | Широкодиапазонная реверсивная трансмиссия | |
RU2782871C1 (ru) | Зубчатая широкодиапазонная трансмиссия | |
US5474504A (en) | Asymmetric planetary gear variable speed transmission | |
RU2806457C1 (ru) | Базовый вариатор бесступенчатой трансмиссии | |
US4266446A (en) | High torque infinitely variable traction drive transmission | |
RU2433319C1 (ru) | Зубчатый реверсный саморегулируемый вариатор | |
KR102007321B1 (ko) | 동력전달장치 | |
RU2695742C1 (ru) | Винтовая пара для эксцентриковой передачи винт-гайка | |
RU2792469C1 (ru) | Винтовой вариатор широкодиапазонной трансмиссии | |
RU2673411C1 (ru) | Механизм сцепления | |
RU203450U1 (ru) | Коробка передач | |
US3490313A (en) | Multidisc two-row planetary friction progressive transmission | |
JP2000266154A (ja) | 変速比無限大無段変速機 | |
RU2756392C1 (ru) | Вариатор | |
RU2756733C1 (ru) | Бесступенчатая трансмиссия | |
RU2701637C1 (ru) | Планетарный червячно-спироидный редуктор | |
JP6067595B2 (ja) | 無段変速機 | |
US2578403A (en) | Variable-speed transmission mechanism | |
RU2712714C1 (ru) | Планетарная передача с регулируемым передаточным отношением |