WikiDer > Бесступенчатая трансмиссия NuVinci

NuVinci Continuously Variable Transmission
Внутренний механизм переключения CVP
Наклоняющийся шар вариатор схема. Вращающийся входной диск приводит во вращение шарики, которые приводят в движение вращающийся выходной диск. Ось вращения шариков можно изменить, чтобы изменить соотношение входной и выходной скорости.

В Бесступенчатая планетарная трансмиссия NuVinci тип роликового бесступенчатая трансмиссия (CVT), производимая и продаваемая американской компанией Fallbrook Technologies Inc. Первоначально эта конструкция использовалась на рынке как велосипедная передача система, впервые доступная в декабре 2006 г. в Нидерландах и США. Технология NuVinci CVP в настоящее время также разрабатывается для других приложений, в том числе Ветряные турбины, свет электрические транспортные средства, наружное силовое оборудование, и автомобильные внешние приводы аксессуаров.

История

Механический вариаторы существуют с 1800-х годов, и они успешно использовались в машинном оборудовании, особенно в вариаторах с качающимся шаром Kopp. Были предприняты различные попытки внедрить их в трансмиссии транспортных средств, но коммерческого успеха добиться не удалось.[1]

Технический

В системе передач NuVinci CVT используется набор вращающихся и наклонных мячи расположен между входным и выходным дисками коробки передач. Наклон шариков изменяет их диаметр контакта и изменяет передаточное число.[2][3] В результате система NuVinci CVT предлагает бесшовную и непрерывную переход любому соотношение в пределах своего диапазона. Передаточное число изменяется за счет непрерывного наклона осей сфер, чтобы обеспечить разные радиусы контакта, которые, в свою очередь, приводят в движение входные и выходные диски. Система имеет несколько «планет» для передачи крутящего момента через множество жидких пятен. Сферы расположены круговым массивом вокруг центрального бездельник (солнце) и контактные раздельные входные и выходные тяговые диски. Эта конфигурация позволяет вводить и выводить концентрический и компактный. Результатом является способность плавно перемещать трансмиссию во всем диапазоне передаточных чисел во время движения, под нагрузкой или остановки.

Два фактора позволяют NuVinci CVT обеспечивать плавно регулируемый диапазон передаточных чисел в компактном корпусе:

  1. Первый - это геометрический конфигурация привода, основанная на различном соотношении контактов сфера. Прикосновение к вращающейся сфере в двух разных местах относительно сферы ось вращения обеспечит «передаточное число», которое может варьироваться от понижающей передачи до овердрайв в зависимости от расположения точек контакта для ввода и вывода крутящий момент и скорость.[2]
  2. Второй фактор эластогидродинамическая смазка (EHL).[4] Передачи, использующие EHL для передачи энергии, известны как тяговые приводы. Трансмиссия с тяговым приводом работает с использованием тяговая жидкость это в нормальных условиях обеспечивает смазку привода. Когда эта жидкость подвергается сильному контакту давление при контакте качения между двумя очень твердыми элементами сферы и диски, жидкость претерпевает почти мгновенное фаза перехода для эластичный твердый. В этом патче тяга молекулы жидкости складываются и соединяются, образуя твердое тело, через которое сдвигающая сила и поэтому крутящий момент можно перенести. Обратите внимание, что тела качения фактически не находятся в физическом контакте.[2]

Список передач

МаркаТоварВведеноСнято с производстваСкоростиШирина шестерниМасса[5]цель
FallbrookNuVinci N17120072010непрерывный350% (от 0,5 до 1,75 переднего хода)3,85–3,95 кг (8,5–8,7 фунта)Город
FallbrookNuVinci N3302015непрерывный330% от номинала, от 0,5 пониженной до повышающей 1,652,45 кг (5,4 фунта)Город, Городской
FallbrookNuVinci N36020102015непрерывный360% 0,5 пониженной передачи до 1,8 повышающей2,45 кг (5,4 фунта)Город
FallbrookNuVinci N3802015непрерывный380% от номинала, от 0,5 пониженной до 1,9 повышающей2,45 кг (5,4 фунта)Городской, Городской, Треккинг, eMTB (внедорожник)

[6]

Сравнение с обычными коробками передач

Система вариатора NuVinci состоит из небольшого количества деталей.[2][7] Большинство вариаторов имеют более низкую механический КПД чем у традиционных трансмиссий конкурентов.

Поскольку любой вариатор может позволить электростанцияNuVinci CVT, человек или моторизованный, для работы со скоростью (или близкой к ней) с оптимальной эффективностью, выходным крутящим моментом или выходной мощностью май улучшить общую эффективность или производительность системы по сравнению с «традиционной» трансмиссией, но Только если такой выигрыш в эффективности или производительности силовой установки превышает любую потерю в эффективности или производительности, которая может быть вызвана заменой традиционной трансмиссии CVT NuVinci. Например, если бы CVT NuVinci был только на 90% эффективнее традиционной трансмиссии, которую он заменил, то прирост эффективности работы электростанции должен был бы составить 11% (т. Е. 1 / 0,90 - 1 = 0,11 или 11%), прежде чем общая эффективность улучшилась. Компания не предоставляет никаких цифр, относящихся к эффективности их передачи, и отказалась сделать это по запросу.[8]

CVT NuVinci также предлагает возможность принимать несколько входов, изменяя скорость и передаточное число, управляя крутящим моментом и обеспечивая одну или несколько розеток. NuVinci CVT решает проблему ускорения на низких скоростях, присущую некоторым автомобилям, требующим крутящего момента, за счет поддержки решения по запросу крутящего момента, а не по запросу скорости.[2]

Простой дизайн NuVinci CVT и небольшое количество деталей делают его легко масштабируемым, с инструменты которые можно использовать в самых разных приложениях.

Сравнение с другими вариаторами

NuVinci использует тягу качения для передачи крутящего момента, как и тороидальные трансмиссии. Однако, в отличие от тороидальных вариаторов, он распределяет передаваемый крутящий момент по нескольким сферам, что снижает общую требуемую силу зажима.

Такая компоновка позволяет NuVinci CVT сочетать плавную, непрерывную передачу мощности CVT с полезностью обычного планетарная передача водить машину.

Как и в случае с другими вариаторами тягового типа, передача крутящего момента через вариатор NuVinci включает некоторое относительное скольжение между пятнами контакта, передающими крутящий момент.[9] Это связано с тем, что для любого данного пятна контакта части шара движутся в немного другом направлении и с немного другой скоростью, чем диск (это явление вариаторов тягового типа упоминается как «контактное вращение»). «Скорость вращения (или скорость сверла) определяется как разница в скорости вращения ведущего и ведомого роликов в направлении, перпендикулярном плоскости пятна контакта. Это вызвано относительной разницей в скоростях поверхностей обоих элементов в зоне контакта. патч и является основным источником потери мощности в вариаторах с тяговым приводом ".[9] Во всех вариаторах тягового типа это относительное скольжение обязательно происходит между поверхностями, которые находятся под очень высоким давлением зажима, необходимым для надежной передачи крутящего момента. Это относительное скольжение под высоким давлением вызывает потери при передаче (неэффективность). Компания Fallbrook Technology отказывается публиковать какие-либо данные об эффективности вариатора NuVinci.[10] Тем не менее, NuVinci является вариантом бесступенчатой ​​трансмиссии (CVT) типа «с качающимся шариковым приводом», а эффективность вариатора с «наклонным шариковым приводом» обычно находится в диапазоне от 70% до 89%.[11] Тем не менее, его геометрия существенно отличается от вариатора с наклонным шариком типа Kopp, упомянутого в ссылке, в том, что NuVinci имеет контакты передачи крутящего момента на внешнем диаметре, а не на внутреннем диаметре, что помещает натяжной ролик (элемент, который реагирует на зажимную нагрузку). сжатие, а не растяжение, и потому, что контактная поверхность холостого хода не конформна, как в конструкции Коппа. В общем, из-за способа настройки вариатора он более эффективен при соотношении 1: 1 по сравнению с положениями максимальной повышающей или понижающей передачи. Результаты независимых испытаний показали, что при соотношении 1: 1 он на самом деле более эффективен, чем аналогичные велосипедные ступицы с внутренним зацеплением, а при крайних передаточных числах он немного ниже.[нужна цитата]


Ввод крутящего момента можно суммировать или делить, как в обычном планетарном редукторе.[требуется разъяснение] Регулировка передаточного числа стабильна и может быть активирована по средней линии коробка передач, что опять же похоже на проверенную планетарную трансмиссию. В большинстве приложений нет необходимости в высоком давлении гидравлика.

Другие преимущества, присущие аналогичным конструкциям вариаторов, включают в себя то, что входной и выходной валы могут быть либо рядными, либо смещенными, либо в U-образной конфигурации (входной и выходной валы и коаксиальный и копланарный), что делает трансмиссию простой, компактной, легкой и удобной в упаковке.

Фоллбрук утверждает, что управление трансмиссией стабильно, линейно и не требует серьезной система контроля усилия по развитию.

Приложения

8-фунтовая задняя втулка NuVinci (более новая ступица NuVinci весит 5,4 фунта).

CVT NuVinci может применяться ко многим различным продуктам с использованием механическая передача энергии. Единственное коммерческое применение - это втулка для велосипедов с внутренним приводом. Вариатор NuVinci заменяет переключатели и другие ступицы с внутренним зацеплением, и обеспечивает диапазон передаточного числа около 350%, как на велосипеды с 8- или 9-ступенчатыми ступицами или с двойными цепными кольцами (большинство гоночных или шоссейных велосипедов).[12] Этот диапазон несколько меньше, чем диапазон 526% на велосипедах с Рохлофф 14-скоростная ступичная передача или большинство горных / гибридных / туристических велосипедов с тройными передними звездами. По общепринятым стандартам велосипедная втулка NuVinci считается тяжелой. Модель N171B второго поколения весит от 3,85 до 3,95 кг (от 8,5 до 8,7 фунта), включая обгонную муфту и монтажное оборудование.[13] Модель N360, анонсированная в начале сентября 2010 года, весит 2,45 кг (5,4 фунта).[14] В той же статье указывается, что «общий вес переднего и заднего переключателей, переключателей, ступицы и кассеты Shimano SLX составляет около 1,3 кг (2,9 фунта)». Тем не менее, NuVinci CVT ориентирована на людей с меньшим весом (крейсер-, комфорт-, и пригородный) с последними выпусками продуктов N330 и N380, которые также нацелены на городские, городские, треккинговые велосипеды и велосипеды eMTB (SUV). Их самым большим преимуществом является долговечность при переключении под нагрузкой и непрерывно, что особенно важно с мощными системами привода eBike.

Компания также разрабатывает продукты на базе вариатора для автомобильной промышленности.

Награды и гласность

Система и связанные с ней велосипеды были удостоены нескольких наград. К ним относятся Выбор редакции журнала Bicycling за пригородный велосипед года, Премия EUROBIKE 2010,[15] 2007 100 наград R&D, 2007 г. Популярная наука Лучшее из нового, Технология года и Велосипед года в Нидерландах и Премия iF Design EUROBIKE Gold 2008. Велосипеды, оснащенные трансмиссией NuVinci, впоследствии выиграли награды iF Design EUROBIKE в 2010 и 2011 годах..

Велосипеды ручной работы Ellsworth, производитель велосипедных рам и колес спроектировал велосипед на основе Nuvinci CVT. В 2007 году аттракцион Ellsworth Ride получил высшие награды в Популярная наука ежегодный обзор значимых новых продуктов "Лучшее из нового".[16]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Том Шелли (13.08.2003). «Вариаторы улучшенные с мощностью». Эврика, сайт инженерного проектирования. Получено 2011-07-28.
  2. ^ а б c d е Фрэнк Маркус (сентябрь 2006 г.). «Код NuVinci» (PDF). Motor Trend. Получено 2011-07-28.
  3. ^ «Обзор NuVinci®». Получено 2011-07-28.
  4. ^ Б.О. Якобсон (1991). Реология и эластогидродинамическая смазка. Эльзевир.
  5. ^ без вспомогательных компонентов
  6. ^ Hubstripping.com NuVinci N171 и N360, 11 апреля 2011 г.
  7. ^ «Демонстрация технологии NuVinci®». Получено 2011-07-28.
  8. ^ Майкл Берк (7 июня 2012 г.). «Тестирование Novara Gotham: велосипед с бесконечными передачами». Популярная наука. Получено 2012-06-08. Фоллбрук не опубликовал этот показатель (и критики по этому поводу ворчат)
  9. ^ а б Джереми Картер. "Вариатор с тяговым приводом Turbo Trac (04CVT-38)" (PDF). Юго-Западный научно-исследовательский институт. Получено 2011-07-29.
  10. ^ Рич Вуд и Джорнол. «NuVinci N171 и N360». Hubstripping.com. Получено 2011-07-28.
  11. ^ Справочник по механизмам и механическим устройствам. Макгроу-Хилл. 11 декабря 2006 г. С. 343–344. ISBN 978-0-07-146761-2.
  12. ^ «Сравнение диапазона NuVinci® и дюймовых шестерен» (PDF). Получено 2011-07-28.
  13. ^ «Информация о продукте Fallbrook Technologies». Fallbrooktech.com. Получено 2009-12-05.
  14. ^ Бен Коксворт (1 сентября 2010 г.). «NuVinci выпускает трансмиссию N360». gizmag.com. Получено 2011-07-28.
  15. ^ Цифровой журнал http://www.digitaljournal.com/pr/105340. Получено 2 сентября 2010. Отсутствует или пусто | название = (помощь)
  16. ^ "Бесконечный велосипед". Популярная наука. 2007. Получено 2011-07-28.

внешняя ссылка