Improvements on infinitely variable drive design
Nummelin, Tommi (2017)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2017121255741
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2017121255741
Tiivistelmä
Internal combustion engines are known to have a narrow power band, a range of operating speeds under which the engine is able to operate most efficiently. In most automotive applications, the engine is accompanied by a transmission with different gear ratios to make sufficient power and torque available over the range of vehicle speeds.
Stepless, continuously variable transmissions have had the interest of inventors for centuries, but a single technically superior, cost efficient solution has not yet emerged to overtake mechanical fixed-ratio transmissions in popularity. An ideal solution would be an infinitely variable transmission, producing all the needed positive ratios, neutral and reverse without needing separate clutches.
Different friction-based and mechanical continuously variable transmissions are studied with a literature review. A novel, fully mechanical continuously variable transmission concept is introduced and then developed following the steps of VDI 2221 product development guideline. Small scale functional prototype is built and tested to study the viability of the concept. Polttomoottori saavuttaa parhaan hyötysuhteensa kapealla kierrosnopeusalueella, minkä vuoksi sen jatkeeksi tarvitaan yleensä vaihteisto. Rajattoman määrän erilaisia välityksiä tuottavat portaattomat vaihteistot ovat kiinnostaneet keksijöitä vuosisatojen ajan, mutta yksittäistä teknisesti ylivoimaista, kustannustehokasta ja tilankäytöltään tehokasta ratkaisua ei ole vielä löytynyt. Ideaalinen ratkaisu olisi kaikkea edellä mainittua, ja tuottaisi positiivisten välitysten lisäksi myös vapaavaihteen ja peruutusvaihteen ilman erillisiä kytkimiä.
Työssä tutkitaan kirjallisuuskatsauksen omaisesti erilaisia kitkapintoihin perustuvia ja mekaanisia portaattomia vaihteistoja. Lopuksi esitellään uudenlaisen portaattoman mekaanisen vaihteiston konsepti, jota kehitetään eteenpäin VDI 2221 -tuotekehitysprosessia seuraten. Toimivuutta testataan pienoismallimittakaavan prototyypillä, jonka mittaustulokset analysoidaan. Tulosten pohjalta arvioidaan konseptin käyttökelpoisuutta.
Stepless, continuously variable transmissions have had the interest of inventors for centuries, but a single technically superior, cost efficient solution has not yet emerged to overtake mechanical fixed-ratio transmissions in popularity. An ideal solution would be an infinitely variable transmission, producing all the needed positive ratios, neutral and reverse without needing separate clutches.
Different friction-based and mechanical continuously variable transmissions are studied with a literature review. A novel, fully mechanical continuously variable transmission concept is introduced and then developed following the steps of VDI 2221 product development guideline. Small scale functional prototype is built and tested to study the viability of the concept.
Työssä tutkitaan kirjallisuuskatsauksen omaisesti erilaisia kitkapintoihin perustuvia ja mekaanisia portaattomia vaihteistoja. Lopuksi esitellään uudenlaisen portaattoman mekaanisen vaihteiston konsepti, jota kehitetään eteenpäin VDI 2221 -tuotekehitysprosessia seuraten. Toimivuutta testataan pienoismallimittakaavan prototyypillä, jonka mittaustulokset analysoidaan. Tulosten pohjalta arvioidaan konseptin käyttökelpoisuutta.