Бесступенчатая трансмиссия NuVinci
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
Технология Nuvinci Cycling в настоящее время находится в разработке для других применений, включая ветряные турбины , легкие электромобили , наружное силовое оборудование и передние приводы автомобильных аксессуаров . [ нужна ссылка ]
История
[ редактировать ]Механические вариаторы существовали с 1800-х годов и успешно использовались в машинах, особенно в вариаторе с наклоняемым шаром Коппа. Были предприняты различные попытки внедрить их в трансмиссии транспортных средств, но коммерческий успех оказался недостижимым. [1]
В 2017 году было объявлено, что NuVinci Cycling будет переименована в Enviolo. [2] В феврале 2018 года компания подала заявление о банкротстве по главе 11 . В июне 2018 года компания вышла из реструктуризации в рамках банкротства по главе 11. [3] и под новым владельцем велосипедное подразделение было переименовано в Enviolo. [4]
Дизайн
[ редактировать ]В системе передач NuVinci CVT используется набор вращающихся и наклоняемых шариков, расположенных между входным и выходным дисками трансмиссии. При наклоне шариков изменяется их контактный диаметр и изменяется передаточное число. [5] [6] В результате система NuVinci CVT обеспечивает плавный и непрерывный переход к любому передаточному числу в пределах своего диапазона. Передаточное число сдвигается путем 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 несколько участков жидкости. Сферы расположены по кругу вокруг центрального натяжного колеса (солнца) и контактируют с отдельными входными и выходными тяговыми дисками. Такая конфигурация позволяет сделать ввод и вывод концентрическими и компактными. Результатом является способность плавно перемещать трансмиссию во всем диапазоне передаточных чисел во время движения, под нагрузкой или при остановке.
Два фактора позволяют NuVinci CVT обеспечивать бесступенчатую регулировку передаточного числа в компактном корпусе:
- Во-первых, это геометрическая конфигурация привода, основанная на различном коэффициенте контакта сферы . сферы Контакт с вращающейся сферой в двух разных местах относительно оси вращения обеспечит «передаточное число», которое может варьироваться от пониженной до повышающей передачи в зависимости от расположения точек контакта для входного и выходного крутящего момента и скорости . [5]
- Второй фактор – эластогидродинамическая смазка (EHL). [7] Трансмиссии, использующие EHL для передачи мощности, известны как тяговые приводы . Трансмиссия тягового привода работает с использованием тяговой жидкости , которая в нормальных условиях обеспечивает смазку привода. Когда эта жидкость подвергается высокому контактному давлению при контакте качения между двумя очень твердыми элементами, сферами и дисками, жидкость претерпевает почти мгновенный фазовый переход в упругое твердое тело. Внутри этого участка сцепления молекулы жидкости группируются и соединяются, образуя твердое тело, через которое поперечная сила и, следовательно, крутящий момент может передаваться . Обратите внимание, что тела качения фактически не находятся в физическом контакте. [5]
Сравнение с обычными трансмиссиями
[ редактировать ]Система NuVinci CVT состоит из небольшого количества деталей. [5] [6] Большинство вариаторов имеют более низкий механический КПД , чем конкурирующие традиционные трансмиссии.
Поскольку любой вариатор может позволить силовой установке , человеческой или моторизованной, работать на скорости (или близкой к ней) с оптимальной эффективностью, выходным крутящим моментом или выходной мощностью, вариатор NuVinci может улучшить общую эффективность или производительность системы по сравнению с «обычным» вариатором. Коробка передач с зубчатой передачей, но только если такой выигрыш в эффективности или производительности силовой установки превышает любую потерю эффективности или производительности, которая может быть вызвана заменой обычной трансмиссии на вариатор NuVinci CVT. Например, если бы эффективность вариатора NuVinci была всего на 90 % выше, чем у традиционной трансмиссии, которую он заменил, прирост эксплуатационной эффективности силовой установки 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, касающихся эффективности своих передач, и отказалась сделать это по запросу. [8]
NuVinci CVT также предлагает возможность принимать несколько входов, изменяя скорость и передаточное число, управляя крутящим моментом и обеспечивая одну или несколько розеток питания. Поддерживая решение по управлению потребностью в крутящем моменте, а не в скорости, вариатор NuVinci решает проблему ускорения на низкой скорости, присущую некоторым автомобилям, требующим крутящего момента. [5]
Простая конструкция вариатора NuVinci CVT и небольшое количество деталей позволяют легко масштабировать его с помощью инструментов , которые можно использовать в самых разных приложениях.
Сравнение с другими вариаторами
[ редактировать ]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, тем самым снижая общую требуемую прижимную силу.
Такое расположение позволяет вариатору NuVinci сочетать плавную и непрерывную передачу мощности вариатора с преимуществами обычного планетарного привода.
Как и в случае с другими вариаторами тягового типа, передача крутящего момента через вариатор NuVinci предполагает 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 другими скоростями, чем диск (это явление вариаторов тягового типа называется «контактным вращением»). «Скорость вращения (или скорость сверла) определяется как разница скоростей вращения ведущего и ведомого роликов в направлении, перпендикулярном плоскости пятна контакта. Она обусловлена относительной разницей скоростей поверхности обоих элементов поперек точки контакта. патч и является основным источником потери мощности в вариаторах тягового привода». [9] Во всех вариаторах тягового типа это относительное скольжение обязательно происходит между поверхностями, которые находятся под очень высоким давлением зажима, необходимым для обеспечения надежной передачи крутящего момента. Это относительное скольжение под высоким давлением приводит к потерям в трансмиссии (неэффективности). Fallbrook Technology отказывается публиковать какие-либо данные по эффективности вариатора NuVinci CVT. [10] Однако NuVinci представляет собой вариант бесступенчатой трансмиссии (CVT) с «регулируемым шаровым приводом», а эффективность вариаторов типа «с наклоняемым шаровым приводом» обычно находится в диапазоне от 70% до 89%. [11] Однако его геометрия существенно отличается от вариатора с наклоняемым шариком типа Коппа, упомянутого в ссылке, поскольку NuVinci имеет контакты передачи крутящего момента на внешнем диаметре, а не на внутреннем диаметре, что ставит натяжной ролик (элемент, который реагирует на зажимную нагрузку) сжатие, а не растяжение, а также потому, что контактная поверхность натяжного ролика не является конформной, как в конструкции Коппа. В целом из-за особенностей настройки вариатора он более эффективен при передаточном отношении 1:1 по сравнению с положениями максимальной повышающей или пониженной передачи. Результаты независимых испытаний показали, что при соотношении 1:1 оно на самом деле более эффективно, чем сопоставимые велосипедные ступицы с внутренней шестерней, а при экстремальных передаточных числах оно немного ниже. [ нужна ссылка ]
Входной крутящий момент можно суммировать или делить, как в обычном планетарном редукторе. [ нужны разъяснения ] Регулировка передаточного числа стабильна и может активироваться по центральной линии трансмиссии , что опять-таки аналогично проверенной планетарной трансмиссии. В большинстве случаев нет необходимости в гидравлике высокого давления .
Другие преимущества, общие с аналогичными конструкциями вариаторов, включают в себя то, что входной и выходной валы могут быть рядными, смещенными или иметь U-образную конфигурацию (входной и выходной как коаксиальный , так и копланарный ), что делает трансмиссию простой, небольшой, легкой и легкой в упаковке. .
Фоллбрук утверждает, что управление трансмиссией стабильно, линейно и не требует серьезных усилий по разработке системы управления .
Приложения
[ редактировать ]
Вариатор NuVinci может применяться ко многим различным продуктам, использующим механическую передачу мощности . Единственное применение, которое в настоящее время коммерциализировано, — это велосипедная втулка с внутренним приводом. NuVinci CVT заменяет переключатели и другие ступицы с внутренним зацеплением и обеспечивает диапазон передаточных чисел около 350%, аналогичный таковому на велосипедах с 8- или 9-скоростными ступичными шестернями или с двойными цепными кольцами (большинство гоночных или скоростных шоссейных велосипедов). . [12] Этот диапазон несколько меньше, чем диапазон 526%, который наблюдается на велосипедах с 14-скоростной ступицей Rohloff или на большинстве горных/гибридных/туристических велосипедов с тройными 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 фунтов), включая механизм свободного хода и монтажное оборудование. [13] Модель N360, анонсированная в начале сентября 2010 года, весит 2,45 кг (5,4 фунта). [14] В той же статье отмечается, что «общий вес передних и задних переключателей, манеток, втулки и кассеты Shimano SLX составляет около 1,3 кг (2,9 фунта)». Тем не менее, NuVinci CVT ориентирован на сегменты с меньшим весом ( круизные , комфортные и пригородные ), а последние новинки продуктов N330 и N380 также ориентированы на городские, городские, трекинговые велосипеды и велосипеды eMTB (внедорожники). Их самым большим преимуществом является долговечность при переключении передач под нагрузкой и в непрерывном режиме, что особенно важно при использовании мощных систем привода eBike.
Компания также разрабатывает продукцию на базе вариатора для автомобильной техники.
Шестерни велосипедной ступицы
[ редактировать ]| Бренд | Продукт | Представлено | Снято с производства | Скорости | Ширина шестерни | Вес (без учета вспомогательных компонентов) | Цель |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Фоллбрук | НуВинчи N171 | 2007 | 2010 | непрерывный | 350% (от 0,5 пониженной передачи до 1,75 повышенной передачи) | 3,85–3,95 кг (8,5–8,7 фунта) | Город |
| Фоллбрук | НуВинчи N360 | 2010 | 2015 | непрерывный | 360% от 0,5 пониженной передачи до 1,8 повышающей передачи | 2,45 кг (5,4 фунта) | Город |
| Фоллбрук | НуВинчи N330 | 2015 | непрерывный | 330% номинала, от 0,5 пониженной передачи до 1,65 повышающей передачи | 2,45 кг (5,4 фунта) | Городской, Городской | |
| Фоллбрук | НуВинчи N380 | 2015 | непрерывный | 380% номинала, от 0,5 пониженной передачи до 1,9 повышающей передачи | 2,45 кг (5,4 фунта) | Город, Городской, Треккинг, eMTB (внедорожник) |
NuVinci была переименована в Enviolo в рамках реструктуризации банкротства. Бывшая модель N380 была переименована в TR для треккинга. N330 теперь является вариантом CI для города (CO для систем коммерческой аренды такой же, но может предлагать разные цветовые схемы). С тех пор были добавлены более сильные модели SP (спортивный) и CA (грузовой).
Награды и реклама
[ редактировать ]Система и связанные с ней велосипеды были удостоены нескольких наград. К ним относятся:
- Выбор редакции журнала Bicycling Magazine в номинации «Пригородный велосипед года». [16]
- Технология года и велосипед года в Нидерландах [17]
- Золотая награда iF Design EUROBIKE 2008. [18]
Велосипеды, оснащенные трансмиссиями NuVinci, впоследствии получили награды iF Design EUROBIKE в 2010 и 2011 годах. [19]
Компания Ellsworth Handcrafted Bicycles , производитель велосипедных рам и колес, разработала велосипед на базе вариатора Nuvinci. В 2007 году The Ellsworth Ride получила высшую награду в Popular Science «Лучшее из нового». ежегодном обзоре значительных новинок журнала [20]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ [ мертвая ссылка ] Том Шелли (13 августа 2003 г.). «Вариаторы улучшаются с мощностью» . Эврика, сайт инженерного проектирования . Проверено 28 июля 2011 г.
- ^ NuVinci Cycling меняет бренд на Enviolo и становится независимым от Фоллбрука.
- ^ Fallbrook Technologies, материнская компания Enviolo и NuVinci, выходит из банкротства | Новости велосипедной розничной торговли и отрасли
- ^ Фоллбрук - у enviolo новый владелец
- ^ Перейти обратно: а б с д и [ мертвая ссылка ] Фрэнк Маркус (сентябрь 2006 г.). «Код НуВинчи» (PDF) . Моторный тренд . Проверено 28 июля 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б [ мертвая ссылка ] «Обзор NuVinci®» . Проверено 28 июля 2011 г.
- ^ Б. О. Джейкобсон (1991). Реология и эластогидродинамическая смазка . Эльзевир.
- ^ Майкл Берк (7 июня 2012 г.). «Тестирование Новары Готэма: мотоцикла с бесконечными передачами» . Популярная наука . Проверено 8 июня 2012 г.
Фоллбрук не обнародовал этот показатель (и критики по этому поводу высказывали недовольство).
- ^ Перейти обратно: а б [ мертвая ссылка ] Джереми Картер. «Тяговый привод Turbo Trac CVT (04CVT-38)» (PDF) . Юго-Западный научно-исследовательский институт . Проверено 29 июля 2011 г.
- ^ Рич Вуд и Джорнол (9 октября 2007 г.). «НуВинчи N171 и N360» . Hubstripping.com . Проверено 28 июля 2011 г.
- ^ Справочник по механизмам и механическим устройствам . МакГроу-Хилл. 11 декабря 2006 г., стр. 343–344. ISBN 978-0-07-146761-2 .
- ^ «Сравнение диапазона NuVinci® и дюймов зубчатой передачи» (PDF) . Проверено 28 июля 2011 г.
- ^ «Информация о продуктах Fallbrook Technologies» . Fallbrooktech.com. Архивировано из оригинала 11 марта 2012 г. Проверено 5 декабря 2009 г.
- ^ Бен Коксворт (1 сентября 2010 г.). «NuVinci выпускает передачу N360» . gizmag.com . Проверено 28 июля 2011 г.
- ^ «НуВинчи N171 и N360» . 9 октября 2007 г.
- ^ «Победители выбора редакции 2011 года» . Езда на велосипеде . 13 апреля 2011 г.
- ^ [1] [ мертвая ссылка ]
- ^ «ЕВРОБАЙК ПРЕМИЯ 2008» . Международный форум дизайна в Ганновере. 19 июля 2011 г. Архивировано из оригинала 19 июля 2011 г.
- ^ «Награды и награды» . Fallbrook Technologies Inc., 8 сентября 2018 г. Архивировано из оригинала 8 сентября 2018 г.
- ^ [ мертвая ссылка ] «Велосипед с бесконечной передачей» . Популярная наука . 2007 . Проверено 28 июля 2011 г.