RU2263240C2 - Vibratory mechanism for high-torque variable-speed drive - Google Patents
Vibratory mechanism for high-torque variable-speed drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2263240C2 RU2263240C2 RU2003134042/11A RU2003134042A RU2263240C2 RU 2263240 C2 RU2263240 C2 RU 2263240C2 RU 2003134042/11 A RU2003134042/11 A RU 2003134042/11A RU 2003134042 A RU2003134042 A RU 2003134042A RU 2263240 C2 RU2263240 C2 RU 2263240C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- control handle
- rotation
- drive shaft
- housing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Friction Gearing (AREA)
- Retarders (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и предназначено для преобразования вращения ведущего вала в колебательное вращение ведомого вала с плавно измененяемым размахом колебания, что может быть использовано в нефрикционных высокомоментных вариаторах, объемных регулируемых гидравлических машинах и других устройствах.The present invention relates to mechanical engineering and is intended to convert the rotation of the drive shaft into the oscillatory rotation of the driven shaft with a smoothly varying swing, which can be used in non-friction high-torque variators, volumetric adjustable hydraulic machines and other devices.
Известны колебательные механизмы с плавно изменяемой амплитудой ведомого вала, например рычажный механизм [1], который достаточно громоздкий и динамически не уравновешенный. Колебательные механизмы, применяемые в высокомоментных вариаторах, например [3, 4], используют поступательно перемещаемые каретки или кулачки, что усложняет конструкцию.Known oscillatory mechanisms with a continuously variable amplitude of the driven shaft, for example a linkage mechanism [1], which is quite bulky and dynamically unbalanced. Vibration mechanisms used in high-torque variators, for example [3, 4], use translationally moved carriages or cams, which complicates the design.
Примем за прототип наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату колебательный механизм [2], содержащий рукоятку управления, установленные на подшипниках корпуса ведущий и ведомый валы, а также устройство преобразования однонаправленного вращения ведущего вала в колебательное вращение ведомого вала с возможностью изменения от рукоятки управления размаха колебания, включающее в себя смонтированную на ведущем валу с возможностью поворота от рукоятки управления косынку, установленный на цапфах ведомого вала наклонный кривошип, образующую с наклонным кривошипом вращательно-поступательную пару и шарнирно связанную с косынкой кулису.We take for the prototype the closest oscillator mechanism [2], which is closest in technical essence and the achieved result, containing a control handle, drive and driven shafts mounted on the bearings of the housing, as well as a device for converting the unidirectional rotation of the drive shaft into oscillatory rotation of the driven shaft with the possibility of changing from the control handle oscillations, including a kerchief mounted on the drive shaft with the possibility of rotation from the control handle, mounted on the trunnions of the driven shaft ny crank forming with the inclined crank rotational-translational pair and is pivotally connected with the rocker scarf.
Признаки известного механизма (прототипа), совпадающие с заявляемым изобретением, следующие. Известный механизм содержит рукоятку управления, установленные на подшипниках корпуса ведущий и ведомый валы, а также устройство преобразования однонаправленного вращения ведущего вала в колебательное вращение ведомого вала с возможностью изменения от рукоятки управления размаха колебания, включающее в себя установленный на цапфах ведомого вала кинематически связанный с ведущим валом наклонный кривошип.Signs of a known mechanism (prototype), coinciding with the claimed invention, are as follows. The known mechanism comprises a control handle, drive and driven shafts mounted on the bearings of the housing, as well as a device for converting the unidirectional rotation of the drive shaft into oscillatory rotation of the driven shaft with the possibility of changing the swing range from the control handle, including a kinematically connected to the drive shaft mounted on the axles of the driven shaft inclined crank.
Известный механизм имеет сложную и сильно нагруженную кинематическую связь рукоятки управления с косынкой. Необходимое для изменения угла наклона косынки усилие сопоставимо рабочему моменту на выходном валу, максимальный размах колебаний λmax колебательного вала этого вариатора ограничен углом давления кулисы на наклонный кривошип, поэтому λmax≤60°, что уменьшает диапазон передаточных отношений вариатора.The known mechanism has a complex and heavily loaded kinematic connection of the control handle with the scarf. The force required to change the angle of inclination of the kerchief is comparable to the working moment on the output shaft, the maximum oscillation range λ max of the oscillatory shaft of this variator is limited by the angle of the pressure of the link on the inclined crank, therefore λ max ≤60 °, which reduces the range of gear ratios of the variator.
Цель предлагаемого изобретения - повышение эксплутационных характеристик, упрощение и удешевление конструкции.The purpose of the invention is to increase operational characteristics, simplify and reduce the cost of construction.
Предлагаемый колебательный механизм имеет следующие существенные признаки. Он содержит рукоятку управления, установленные на подшипниках корпуса ведущий и ведомый валы, а также устройство преобразования однонаправленного вращения ведущего вала в колебательное вращение ведомого вала с возможностью изменения от рукоятки управления размаха колебания, включающее в себя смонтированное в корпусе с возможностью поворота от рукоятки управления коническое зубчатое колесо, установленный в цапфах ведомого вала наклонный кривошип, выполненное на ведущем валу водило, а также посаженный на водило, шарнирно связанный с наклонным кривошипом и образующий с коническим зубчатым колесом внутреннее зацепление сателлит, с числом зубьев в два раза меньшим, чем на колесе.The proposed oscillatory mechanism has the following essential features. It contains a control handle, drive and driven shafts mounted on the bearings of the housing, as well as a device for converting the unidirectional rotation of the drive shaft into oscillatory rotation of the driven shaft with the possibility of changing the swing range from the control handle, including a bevel gear mounted in the housing with the possibility of rotation from the control handle a wheel mounted in the trunnions of the driven shaft; an inclined crank made on the drive shaft of the carrier, and also mounted on the carrier, articulated to Pull the crank and forming a conical internal gear satellite, with the number of teeth two times lower than on a wheel.
Отличительными от прототипа признаками изобретения являются следующие. Предлагаемый механизм для высокомоментного вариатора снабжен выполненным на ведущем валу водилом и смонтированным в корпусе с возможностью поворота от рукоятки управления коническим зубчатым колесом, а также установленным на водило, шарнирно связанным с наклонным кривошипом и образующим с зубчатым коническим колесом внутреннее зацепление сателлитом с числом зубьев в два раза меньшим, чем на колесе.Distinctive features of the prototype features of the invention are the following. The proposed mechanism for a high-torque variator is equipped with a carrier made on the drive shaft and mounted in the housing with the possibility of turning from the control handle to the bevel gear, and also mounted on the carrier, pivotally connected to the inclined crank and forming an internal gearing with two gears of the bevel gear times smaller than on the wheel.
На фиг.1 и 2 дана конструкция предлагаемого механизма при крайних положениях рукоятки управления, на фиг.3 и 4 - расчетные кинематические схемы механизма, на фиг.5-7 - конструкция васокомоментного вариатора, на фиг.8 - скорости звеньев вариатора.Figures 1 and 2 show the design of the proposed mechanism at the extreme positions of the control handle, Figures 3 and 4 show the calculated kinematic diagrams of the mechanism, Figures 5-7 show the design of a high-speed variator, and Fig. 8 show the speeds of the variator links.
Предлагаемый механизм (фиг.1 и 2) содержит корпус 1, установленные на подшипниках корпуса ведущий 2 и ведомый 3 валы. На ведомом валу 3 на цапфы 4 посажен наклонный кривошип 5. Ведущий вал 2 выполнен с водилом 6, на котором установлен сателлит 7, снабженный шарниром 8, образующим вращательно-поступательную пару с цилиндрическим пальцем 9 наклонного кривошипа. В корпусе с возможностью поворота смонтировано коническое зубчатое колесо 10, образующее с сателлитом внутреннее зацепление. Число зубьев сателлита в два раза меньше, чем у колеса. Коническое зубчатое колесо 10 выполнено с зубчатым венцом 11, сцепленным с шестерней 12, связанной валом 13 с рукояткой управления 14. Ведущий вал снабжен противовесом 15.The proposed mechanism (figures 1 and 2) comprises a
Свяжем с коническим зубчатым колесом 10 систему декартовых координат 0ξηζ, а с сателлитом 7 - Axz, z - ось вращения сателлита относительно водила 6, ось х проходит через центр В шарнира 8. Рукоятка управления 14 обеспечивает поворот зубчатого конического колеса вокруг оси ζ на угол ψ, образованный осью η с осью ведомого вала w, на фиг.1 - ψ=0, а на фиг.2 - ψ=90°, что соответствует двум крайним положениям рукоятки управления.We connect with the
Конструктивные параметры механизма: θ - угол наклона оси z (угол нутации); Н - расстояние центра А от оси ζ; R=АВ.The design parameters of the mechanism: θ is the angle of inclination of the z axis (nutation angle); H is the distance of the center A from the ζ axis; R = AB.
Механизм действует следующим образом (фиг.1-4). От вращающегося ведущего вала 2 посредством водила 6 перемещается ось z сателлита 7, который совершает качение по зубчатому коническому колесу 10. Вместе с сателлитом перемещается шарнир 8, от которого посредством наклонного кривошипа 5, воздействующего на цапфы 4, поворачивается ведомый вал 3. На фиг.3 и 4 П4 - плоскость, в которой поворачиваются оси цапф.The mechanism operates as follows (Fig.1-4). From the rotating
Размах колебаний ведомого вала равен λ, зависит от ψ и может плавно изменяться (варьироваться) рукояткой управления 14 от λmin при ψ=0 (фиг.1) до λmax=2μ0 при ψ=90° (фиг.2), где амплитуда колебания наклонного кривошипаThe oscillation amplitude of the driven shaft is equal to λ, depends on ψ and can smoothly change (vary) by the
Мгновенные оси вращения сателлита образуют конические аксоиды: подвижный на сателлите и неподвижный на зубчатом коническом колесе. Р - полюс зацепления на торце сателлита, а геометрические места точек Р являются центроидами: подвижной Ц7 и неподвижной Ц10 (фиг.3). Радиусы центроид колеса rк и сателлита rс связаны соотношениемThe instantaneous axes of rotation of the satellite form conical axoids: movable on the satellite and motionless on the bevel gear. P is the gearing pole at the end of the satellite, and the geometrical places of the points P are centroids: movable C 7 and fixed C 10 (Fig.3). Centroid wheel radii r k and the satellite are related by r with
Траектория Tв перемещения центра В шарнира 8 зависит от параметров механизма, а также от вида конических аксоид, используемых для нарезания зубьев, т.е. от углов δс и δк между образующими конусов (мгновенные оси вращения) и осями ζ и z соответственно. Координаты B в системе 0ξηζ:The trajectory T in the movement of the center B of the
где α и β - углы поворота ведущего вала (водила) и сателлита (относительно оси z), связанные условием каченияwhere α and β are the angles of rotation of the drive shaft (carrier) and satellite (relative to the z axis) associated with the rolling condition
Рассмотрим вариант конструкции механизма, обеспечивающего λmin=0.Let us consider a variant of the design of the mechanism providing λ min = 0.
В этом случае необходимым условием является перемещение центра шарнира B в плоскости 0ηζ (Пв на фиг.3 и 4), т.е. в системе уравнений (3)In this case, a necessary condition is to move the center of the hinge B in the plane 0ηζ (P in Figs. 3 and 4), i.e. in the system of equations (3)
где R=H/cosθ.where R = H / cosθ.
Из (5) следуетFrom (5) it follows
а из условия (2) и (4)and from conditions (2) and (4)
при этом, обозначив число зубьев сателлита и зубчатого конического колеса Zc и Zk, из (6) имеем Zk=2Zc.at the same time, denoting the number of teeth of the satellite and the bevel gear Z c and Z k , from (6) we have Z k = 2Z c .
Угол отклонения оси цилиндрического пальца 9 наклонного кривошипа μ(α) от оси 0ζ (фиг.4)The deviation angle of the axis of the
а угол поворота ведомого вала γ(а) зависит от ψ и, как следует из фиг.4, связан с μ соотношениемand the angle of rotation of the driven shaft γ (a) depends on ψ and, as follows from figure 4, is associated with μ by the ratio
Такая конструкция обеспечивает λmin=0 при ψ=0 и при ψ=90°This design provides λ min = 0 at ψ = 0 and at ψ = 90 °
Скорость ведомого вала равнаThe speed of the driven shaft is
где ω2 - скорость ведущего вала.where ω 2 is the speed of the drive shaft.
Пример применения изобретения в высокомоментном вариаторе показан на фиг.5-7, где применены два колебательных механизма "а" и "b", действующие с относительным фазовым сдвигом 90°, аналогично [3, 4]. Ведущий вал 2а колебательного механизма "а" является входным валом вариатора, а вал 17 - выходным. Валы 2а и 2b связаны зубчатыми колесами 18а и 18b. Колебательные механизмы снабжены выпрямителями. Каждый выпрямитель содержит пару конических колес 19, являющихся ведомыми полумуфтами обгонных муфт 20, ведущие полумуфты которых смонтированы на ведомых валах 3. Пара колес 19 через коничку 21 и шестерню 22 связана с колесом 23 ступицы 24 конического дифференциала. Ведомый вал 3 является входным звеном выпрямителя, а шестерня 22 - выходным. Конический дифференциал содержит выполненные на ступицах 24 конические колеса 25, сцепленные с сателлитом дифференциала 26, водило 27 которого закреплено на выходном валу 17 вариатора.An example of the application of the invention in a high-torque variator is shown in FIGS. 5-7, where two oscillatory mechanisms “a” and “b” are applied, operating with a relative phase shift of 90 °, similarly [3, 4]. The
Высокомоментный вариатор работает следующим образом. От вращающегося ведущего вала 2а колебательное движение передается на ведомые валы 3, скорости которых сдвинуты по фазе на 90°. Далее посредством выпрямителей ступицам 24 конического дифференциала сообщается однонаправленное вращение с угловыми скоростями ωа(α) и ωb(α)=ωa(α+90°),High torque variator works as follows. From the rotating
где, обозначая Zi число зубьев i-го колеса, u=(Z19/Z21)(Z22/Z23). Следовательно, скорость выходного вала вариатора составит без учета обгонного действия обгонных муфтwhere, denoting Z i the number of teeth of the i-th wheel, u = (Z 19 / Z 21 ) (Z 22 / Z 23 ). Therefore, the speed of the output shaft of the variator will be without taking into account the overtaking action of the overrunning clutches
На фиг.8 показаны относительные скорости звеньев вариатора при θ=42°, Н=1, ψ=90° и u=1, где видно, что скорость вращения Ω выходного вала имеет достаточно высокую равномерность, следовательно, данный тип вариатора по этой характеристике сопоставим с кулачковыми вариаторами [3, 4], но при этом конструктивно проще.Fig. 8 shows the relative speeds of the variator links at θ = 42 °, Н = 1, ψ = 90 ° and u = 1, where it can be seen that the rotation speed Ω of the output shaft has a fairly high uniformity, therefore, this type of variator according to this characteristic comparable with cam variators [3, 4], but structurally simpler.
Рассмотрим вариант конструкции предлагаемого колебательного механизма с круглыми центроидами, т.е. с δс=const и δк=const, при этом β=2α, и, как следствие, ξв≠0, следовательно, λmin≠0.Consider the design option of the proposed oscillatory mechanism with circular centroids, i.e. with δ с = const and δ к = const, with β = 2α, and, as a consequence,
Например, при θ=30° и R=0,76 Н, имеемFor example, at θ = 30 ° and R = 0.76 N, we have
а из (1)and from (1)
Рассмотренный вариант колебательного механизма конструктивно проще конструкции, рассмотренной выше, его применение в высокомоментном вариаторе возможно, но при этом не обеспечивается работа вариатора при "стоп-режиме".The considered variant of the oscillatory mechanism is structurally simpler than the design discussed above, its use in a high-torque variator is possible, but the variator does not work under the "stop mode".
Длина наклонного кривошипаCrank Length
следовательно, угол давления шарнира на наклонный кривошип равен нулю, что не имеет место в прототипе [2], поэтому потери на трение в предлагаемом механизме меньше и возможен больший угол λ размаха колебания ведомого вала. therefore, the angle of the hinge pressure on the inclined crank is zero, which does not occur in the prototype [2], therefore, the friction loss in the proposed mechanism is smaller and a larger angle λ of the amplitude of oscillation of the driven shaft is possible.
Выполненная подвижной в осевом направлении связь цилиндрического пальца 9 с шарниром 8 является избыточной в рассмотренном примере конструкции. Однако применение дополнительной подвижности позволит компенсировать деформации механизма при его работе, а также неточности изготовления и сборки.The axially movable coupling of the
Источники информацииSources of information
1. А.А.Благонравов. Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа. М.: Машиностроение, 1977, стр.52, рис.18.1. A.A. Blagonravov. Non-friction mechanical stepless gears. M .: Engineering, 1977, p. 52, Fig. 18.
2. Патент РФ №2207463 С2, F 16 Н 23/04. Механизм с качающейся шайбой. / Автор: Пылаев Б.В. Приор. 06.03.2001.2. RF patent No. 2207463 C2, F 16 H 23/04. The mechanism with a swash plate. / Author: Pylaev B.V. Prior. 03/06/2001.
3. Патент ФРГ №3309044, F 16 Н 29/08. Stufenlos regelbares, mechanisches Schaltwerksgetribe / Anmelder Rindfleisch В.- Anmeldetag: 14.03.1983.3. German patent No. 3309044, F 16 H 29/08. Stufenlos regelbares, mechanisches Schaltwerksgetribe / Anmelder Rindfleisch B.- Anmeldetag: 03/14/1983.
4. Патент РФ №2212574 С2, F 16 Н 29/08. Высокомоментный вариатор. / Автор: Пылаев Б.В. Приор. 19.11.2001.4. RF patent No. 2212574 C2, F 16 H 29/08. High torque variator. / Author: Pylaev B.V. Prior. 11/19/2001.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003134042/11A RU2263240C2 (en) | 2003-11-25 | 2003-11-25 | Vibratory mechanism for high-torque variable-speed drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003134042/11A RU2263240C2 (en) | 2003-11-25 | 2003-11-25 | Vibratory mechanism for high-torque variable-speed drive |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003134042A RU2003134042A (en) | 2005-07-10 |
| RU2263240C2 true RU2263240C2 (en) | 2005-10-27 |
Family
ID=35837474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003134042/11A RU2263240C2 (en) | 2003-11-25 | 2003-11-25 | Vibratory mechanism for high-torque variable-speed drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2263240C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2409779C1 (en) * | 2009-07-06 | 2011-01-20 | Борис Васильевич Пылаев | Oscillating mechanism of non-friction high-torque variator |
| RU2757327C1 (en) * | 2021-03-04 | 2021-10-13 | Борис Васильевич Пылаев | Rocker oscillating mechanism of non-friction high-torque variator |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3309044A1 (en) * | 1983-03-14 | 1984-09-20 | Bernhard 8078 Eichstätt Rindfleisch | Infinitely variable mechanical intermittent-motion mechanism |
| RU2207463C2 (en) * | 2001-03-06 | 2003-06-27 | Пылаев Борис Васильевич | Mechanism wth wobbler plate |
| RU2212574C2 (en) * | 2001-11-19 | 2003-09-20 | Пылаев Борис Васильевич | High-torque variable-speed drive |
-
2003
- 2003-11-25 RU RU2003134042/11A patent/RU2263240C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3309044A1 (en) * | 1983-03-14 | 1984-09-20 | Bernhard 8078 Eichstätt Rindfleisch | Infinitely variable mechanical intermittent-motion mechanism |
| RU2207463C2 (en) * | 2001-03-06 | 2003-06-27 | Пылаев Борис Васильевич | Mechanism wth wobbler plate |
| RU2212574C2 (en) * | 2001-11-19 | 2003-09-20 | Пылаев Борис Васильевич | High-torque variable-speed drive |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2409779C1 (en) * | 2009-07-06 | 2011-01-20 | Борис Васильевич Пылаев | Oscillating mechanism of non-friction high-torque variator |
| 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 |
| RU2757327C1 (en) * | 2021-03-04 | 2021-10-13 | Борис Васильевич Пылаев | Rocker oscillating mechanism of non-friction high-torque variator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003134042A (en) | 2005-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105114586B (en) | A kind of oscillating tooth cam mechanism exported by wobble-plate | |
| CN102265064B (en) | Continuously variable transmission apparatus | |
| US8262529B2 (en) | Continuously variable transmission and operating method therefor | |
| JP7751930B2 (en) | An infinitely variable speed gearbox with a friction-independent uniform input/output ratio | |
| RU2263240C2 (en) | Vibratory mechanism for high-torque variable-speed drive | |
| RU2409779C1 (en) | Oscillating mechanism of non-friction high-torque variator | |
| RU2147701C1 (en) | Gear-and-lever variable speed drive | |
| RU2242654C2 (en) | High-torque variator | |
| RU2788238C1 (en) | Rocker oscillator mechanism of non-friction type high torque cvt | |
| US3449972A (en) | Infinitely variable transmission with overriding clutch | |
| RU2169870C2 (en) | High-torque variable-speed drive | |
| JPH09502242A (en) | Variable ratio power transmission device | |
| RU2204749C1 (en) | High-torque variable-speed drive | |
| RU2729847C1 (en) | Wide-range reversible transmission | |
| RU2250400C1 (en) | Oscillating mechanism of non-friction variable-speed drive | |
| JPH03500568A (en) | mechanical gearbox | |
| US5134894A (en) | Inertial masses mediated rotational energy coupler | |
| CN207830495U (en) | A kind of novel stepless variable-speed device | |
| JPH0415348A (en) | Frictional type continuously variable transmission | |
| RU2757327C1 (en) | Rocker oscillating mechanism of non-friction high-torque variator | |
| RU2304734C2 (en) | Variator | |
| RU2179673C1 (en) | High-torque variable-speed drive | |
| RU2313019C2 (en) | High-torque non-friction variable-speed drive | |
| US6425301B1 (en) | Continuously variable transmission | |
| RU2263840C2 (en) | Vibration mechanism for high-moment variator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071126 |