گیربکس گشتاور – دور متغیر پیوسته دنده شانه ای

Abstract:

A geared continuously variable transmission (GCVT) is provided. The GCVT includes a first set of solar gears having a first solar gear and first plurality of connection components. Power enters the GCVT through the first set of solar gears. The GCVT includes a second set of solar gears having a second solar gear and second plurality of connection components. Power exits the GCVT through the second set of solar gears. Power is transmitted from the first set of solar gears to the second set of solar gears via the first plurality of connection components and the second plurality of connection components. The GCVT includes a hydraulic pump and a hydraulic motor connecting first component from the first plurality of connection components to second component from the second plurality of connection components and providing constant rotation ratio between the first component and the second component.

Key word: geared continuously variable transmission – GCVT.

نقد و بررسی تخصصی :

مقدمه:

مبدل گشتاور – دورمتغیر پیوسته دنده شانه ای Rack Gear Continuously Variable Transmission

مبدل گشتاور – دور متغیر پیوسته (دنده شانه ای) ، ضمن اینکه ایراد پله ای بودن مبدل های چرخدنده ای را ندارد ، به دلیل امکان انتخاب هر مقدار سطح اصطکاکی مورد نیاز مشکل محدودیت سطح اصطکاک درV Belt Driven CVT    را برطرف نموده ، و توانایی انتقال گشتاورهای زیاد ، استهلاک کم ، راندمان خوب و در نهایت صرفه اقتصادی داشته .

گیربکس گشتاور – دور متغیر پیوسته دنده شانه ای

تشریح و بیان مسئله

عمدتا” از دیرباز در صنعت برای انتقال گشتاور و دور و تبدیل آنها به یکدیگر،از مکانیزم چرخدنده استفاده میشود،و  شاید به همین دلیل است که مبدل های فوق را گیربگس (جعبه دنده Gearbox) نامگذاری کرده اند .

در صنعت مبدلهای (گشتاور-دور) متعددی از جمله:

الف- مبدلهای(گشتاور-دور) با یک نرخ تبدیل دور(سرعت دورانی) که مبدلهای دور ثابت نامیده میشود.

ب- مبدلهای(گشتاور-دور)  با تعدد نرخ تبدیل دورکه به آنها مبدلهای دور متغیر گفته میشود .

طراحی و ساخته شده است و عمده آنها از نوع چرخدنده و یا از نوع تسمه ای میباشد که دارای ایرادات عمده ای میباشند ،

به عنوان مثال در این مبدل ها تعداد نرخ تبدیل دورمحدود و همچنین تغییر نرخ تبدیل دور در آنها پله ای و جهشی (غیر خطی ) می باشد

و این مساله کاربر را در انتخاب گشتاور و دور مناسب دچار مشکل کرده و در راندمان سیستم اثر منفی میگذارد .

تلاشهای انجام گرفته برای رفع ایراد فوق منجر به اختراع نوع دیگری از مبدل ها ( تبدیل کننده گشتاور و دور به یکدیگر )گردیده

به نام مبدلهایCVT، در این نوع مبدل ها ایراد موجود در مبدل های چرخدنده ای برطرف شده

یعنی تغییر نرخ تبدیل دور شافت خروجی به شافت ورودی پیوسته و غیر پله ای و نهایتآ امکان دسترسی به تعداد نامحدودی از نرخ های تبدیل دور

در بین محدوده حد پایین و حد بالای طراحی شده را ممکن کرده است .اما مبدلهای پیوسته ( CVT ) که تا حال اختراع شده دارای ایرادات عمده ای هستند که در ادامه به آن اشاره خواهد شد. گیربکس گشتاور – دور متغیر پیوسته دنده شانه ای

انواع مبدلهای اختراع  شده نوع  CVT

1-تسمه ای با دو پولی قطر متغیر Belt Driven CVT V : در این نوع مبدل ،تسمه های V شکل عامل انتقال توان (گشتاور و دور) بین دو پولی میباشد وانتقال توان از نوع اصطکاکی (اصطکاک مابین تسمه و پولی ) میباشد، در این مبدل ها قطر پولی ها متغیر بوده و با تغییر قطر دو پولی ،تغییر نرخ تبدیل دور انجام میگیرد.

2-دو دیسک رو در رو با یک دیسک واسطه هرزگرد Toroidal CVT : در این نوع مبدل، دیسک هرزگرد واسطه با تماس و اصطکاک با دو دیسک (نصب شده بر روی محورهای ورودی وخروجی مبدل) ، عامل انتقال توان(گشتاور و دور) بین دو دیسک میباشد،با تغییر زاویه محوردیسک هرزگرد با محوردو دیسک وهمچنین در تماس با دو دیسک ، تغییر نرخ تبدیل دور دو محور(ورودی و خروجی مبدل) ،میسر میگردد.

3-دو مخروط با دیسک واسطه هرزگرد: در این نوع مبدل،دو مخروط به شکلی قرار گرفته اند که محورها و یال جانبی آنها موازی هم میباشند و دیسک هرزگرد بر روی یک شافتی که موازی با یال های جانبی دو مخروط و بین آنها قرار دارد،قرار میگیرد ، دیسک با حرکت در بین دو یال مخروطها ودر تماس اصطکاکی با آنها،عامل انتقال توان میباشد.با حرکت هرزگرد در راستای یالهای دو مخروط،تغییر نرخ تبدیل دور بین محورهای دو مخروط  انجام میگیرد.

4-هیرولیکی Hydraulic Pump & Motor  CVT:در این نوع مبدل ، یک پمپ هیدرولیکی دبی متغیر که بر روی محور منبع توان کوپل شده و یک موتور هیدرولیکی که بر روی محور مصرف کننده کوپل شده و پمپ هیدرولیکی تغذیه دهنده موتور هیدرولیکی میباشد.در این نوع مبدل ، سیال هیدرولیکی عامل انتقال توان میباشد ،با تغییر دادن دبی پمپ هیدرولیکی  دور موتور هیدرولیکی نیزتغییرپیدا کرده ودر نهایت نسبت دور محور ورودی پمپ هیدرولیک به دور خروجی از موتور هیدرولیکی تغییرپیدا میکند .

5- هیدرولیکی و مکانیکی Hyd Mechanic  Pump & Motor  CVT:  در این نوع مبدل ، مکانیزم تشکیل شده از مجموعه ای از چرخدنده های خورشیدی و سیستم هیدرولیکی که بخشی از انتقال توان از طریق سیستم هیدرولیکی انجام می پزیرد

در انواع  C V T   اختراع شده ،هرچند ایراد گیربگسهای چرخدنده ای (پله ای بودن تغییر نرخ تبدیل دور)  مرتفع گردیده ، ولی استفاده ازمکانیزم اصطکاکی در انتقال گشتاور و دور و محدویت سطح تماس در و همچنین انتقال بخش بزرگی از توان از طریق سیستم هیدرولیکی در این نوع مبدل ها ، دارای معایب عمده ای همچون محدودیت در انتقال گشتاور ، استهلاک زیاد ، راندمان نامناسب  بوده و به همین دلایل نتوانستند در صنعت جایگاه مناسبی را پیدا کرده و کاربردی شوند.

گیربکس گشتاور – دور متغیر پیوسته دنده شانه ای

نوآوری و مزایا:

از نوآوری های به کار رفته در این اختراع و مزایای آنها شامل :جعبه ی تخلیه ی محتویات تیوپ

• 1- پیوستگی در تغییر نرخ تبدیل دور
• 2- نداشتن محدودیت درمقدار انتقال توان
•   3- راندمان مناسب
• 4- استهلاک کم

گیربکس گشتاو ر – دور متغیر پیوسته دنده شانه ای

کاربرد اختراع :

این مکانیزم در همه صنایعی که نیاز به تغییر دور و گشتاور داشته باشد، ازجمله صنایع خودروسازی سبک و سنگین ، ماشین ابزار و صنایع سنگین کاربری دارد.

ایدیامارکت/ مرکز تجارت اختراعات و نوآوری