Вариатор принцип работы видео: Как работает вариатор: принцип, устройство и недостатки

запрос передаточного числа шкива

физическая команда передаточного отношения шкива ограничения

Зазор между шкивами вариатора

Расстояние между центрами шкивов вариатора

Максимальный радиус первичного шкива вариатора

Максимальный радиус вторичного шкива вариатора

Минимальный радиус вторичного шкива вариатора

Начальный радиус шкива 149

Начальная длина ремня, определяемая спецификацией вариатора

Смещение первичного шкива вариатора в результате запрос контроллера

Смещение вторичного шкива вариатора в результате запрос контроллера

Радиус первичного шкива вариатора, полученный от контроллера запрос

Радиус вторичного шкива вариатора, полученный от контроллера запрос

Угол клина вариатора

Угол между ремнем и шкивом

Передаточное число входной планетарной передачи

Команда переключения CVT4 9024 9024 Dir4 9013 используется для определения планетарной инерции, эффективности, и передаточное число

Постоянная времени переключения направления

Инерция передней и задней передач, соответственно

Крутящий момент, приложенный к первичному и вторичному шкивам, соответственно

Вход и выход t частота вращения ведущего вала, соответственно

Частота вращения первичного и вторичного шкивов, соответственно

Ремень проскальзывает на вторичном и первичном шкивах

(Jpri + Ji) ω˙pri = Tapp_pri-TBoP_pri-bpriωpriJsecω˙sec = Tapp_sec-TBoP_sec-bsecωsecmbv˙b = TBoP_prirpri + TBoP_secrsec-bbvbrpriωpri ≠ vbrsecωsec ≠ vb

Ремень проскальзывает только на первичном шкиве

(Jpri + Ji) ω˙pri = Tapp_pri-TBoP_pri-bpriωpri (mb + Jsecr2sec) v˙b = TBoP_prirpri + TBoP_secrsec- (bb + bsecr2sec) vbωsec = vbrsecrpriωpri ≠ vbTBoP_prik (rbTBoP_priric) ) | TBoP_sec |

Ремень проскальзывает только на вторичном шкиве

(mb + Jpri + Jir2pri) v˙b = Tapp_prirpri + TBoP_secrsec- (bb + bprir2pri) vbJsecω˙b = Tapp_sec + TBoP_sec-bsecωsecωpri = vbrprirsecωsec ≠ vbTBoP_sec = sgn (rsecωfrik) |

Ремень не скользит

(mb + Jsecr2sec + Jpri + Jir2pri) v˙b = Tapp_prirpri + Tapp_secrsec- (bb + bsecr2sec + bprir2pri) vbωpri = vbrpriωsec = vbrsec | TBoP_pri |

Направление скольжения

PriSlipDir = {0rpriωpri = vb1rpriωpri> vb − 1rpriωpri vb − 1rsecωsec

Крутящий момент ремня, действующий на первичный и вторичный шкивы, соответственно

Крутящий момент, приложенный к первичному и вторичному шкивам, соответственно

Шкив первичного и вторичного вращения вращающийся инерции, соответственно

Вязкостное вращение первичного и вторичного шкивов демпфирование, соответственно

Усилие зажима шкива

Коэффициент трения

Коэффициент кинетического и статического трения

Линейная скорость и ускорение ремня, соответственно

Общая масса ремня

Радиусы первичного и вторичного шкивов соответственно

Угол намотки ремня до точки контакта шкива

Углы намотки первичного и вторичного шкивов, соответственно

PwrInfo

PwrEng

Мощность двигателя

P _eng

3

PwrNotTrnsfrd - Мощность, пересекающая блок пограничная, но не переданная

Потери мощности проскальзывания ремня

P _bltloss

Входная механическая мощность планетарной передачи потеря

P _grinloss

Механическая мощность редуктора выходной шестерни потеря

P _{потеря раствора}

- | ωoTo − Τapp_secωsec |

Потери на механическое демпфирование

P _damploss

−bpriωpri14 −3 bsec12

PwrStored - Скорость изменения накопленной энергии

Скорость изменения кинетической энергии вращения

P _str

(Jin + Jpri) ω˙0003

(Jin + Jpri)

(Jin + Jpri) В уравнениях используются эти переменные.

Ссылки

[1] Амбекар, Ашок Г. Теория механизмов и машин . Нью-Дели: Prentice-Hall of India, 2007.

[2] Bonsen, B. Оптимизация эффективности Приводной вариатор с регулируемым проскальзыванием вариатора . Кандидат наук. Тезис. Технологический университет Эйндховена, 2006.

[3] CVT Как это работает . CVT New Zealand 2010 Ltd, 10 февраля 2011 г. Интернет. 25 апреля 2016 г.

[4] Клаассен, Т. В. Г. Л. CVT Empact: динамика и управление вариатором с электромеханическим приводом .Кандидат наук. Тезис. Технологический университет Эйндховена, 2007.

[5] Сакагами К. Прогнозирование привода трения. Предел металлического клинового ремня . Варрендейл, Пенсильвания: SAE International Journal of Engines 8 (3): 1408-1416, 2015.

Бесступенчатая трансмиссия | Трактор и строительный завод Wiki

Бесступенчатая трансмиссия ( CVT ) - это трансмиссия, которая может плавно переключаться посредством бесконечного числа эффективных передаточных чисел между максимальными и минимальными значениями.Это контрастирует с другими механическими трансмиссиями, которые предлагают фиксированное количество передаточных чисел. Гибкость вариатора позволяет ведущему валу поддерживать постоянную угловую скорость в диапазоне скоростей на выходе. Это может обеспечить лучшую экономию топлива, чем другие трансмиссии, позволяя двигателю работать с наиболее эффективными оборотами в минуту (об / мин) для различных скоростей автомобиля. В качестве альтернативы его можно использовать для максимизации производительности транспортного средства, позволяя двигателю вращаться с частотой вращения, при которой он производит пиковую мощность.Обычно это выше, чем частота вращения, при которой достигается максимальная эффективность.

использует

A Вариатор с цепным приводом

Принцип вариатора

Многие небольшие тракторы для дома и сада имеют простые вариаторы с резиновым ремнем. Например, в линейке небольших грузовых автомобилей John Deere Gator используется ремень с системой конических шкивов. Они могут обеспечивать изобилие мощности и развивать скорость 10–15 миль в час (16–24 км / ч), и все это без использования сцепления или переключения передач.Почти все снегоходы, старые и новые, а также мотороллеры используют вариаторы, обычно с резиновым ремнем и регулируемым шкивом.

Некоторые комбайны имеют вариатор. CVT позволяет регулировать поступательную скорость комбайна независимо от частоты вращения двигателя. Это позволяет оператору замедлять или ускоряться по мере необходимости, чтобы приспособиться к изменениям толщины культуры.

Бесступенчатые трансмиссии используются в авиационных системах выработки электроэнергии с 1950-х годов, а в гоночных автомобилях Формулы 500 Американского спортивного клуба (SCCA) - с начала 1970-х годов.CVT были запрещены в Формуле 1 в 1994 году из-за опасений, что команды с лучшим финансированием будут доминировать, если им удастся создать жизнеспособную трансмиссию F1 CVT. ^[1] Совсем недавно были разработаны системы бесступенчатой ​​трансмиссии для картинга, которые, как было доказано, увеличивают производительность и ожидаемый срок службы двигателя. В линейке внедорожников Tomcar также используется система вариатора.

Некоторые сверлильные станки и фрезерные станки содержат вариатор на основе шкивов, где выходной вал имеет пару регулируемых вручную половин конического шкива, через которые проходит широкий приводной ремень от двигателя.Шкив двигателя, однако, обычно имеет фиксированный диаметр или может иметь ряд ступенек заданного диаметра, что позволяет выбирать диапазоны скоростей. Маховик на сверлильном станке, отмеченный шкалой, соответствующей желаемой скорости машины, установлен на системе понижающей передачи, чтобы оператор мог точно контролировать ширину зазора между половинами шкива. Таким образом, ширина зазора регулирует передаточное отношение между фиксированным шкивом двигателя и регулируемым шкивом выходного вала, изменяя скорость патрона.Ролик натяжителя реализован в ременной передаче, чтобы компенсировать или ослабить провисание ремня при изменении скорости. В большинстве случаев скорость необходимо изменять при работающем двигателе.

CVT следует отличать от трансмиссий Power Sharing Transmission (PST), используемых в более новых гибридных автомобилях, таких как Toyota Prius, Highlander и Camry, Nissan Altima и гибридных внедорожниках Ford Escape новой модели. Технология CVT использует только один вход от первичного двигателя и обеспечивает регулируемые выходные скорости и крутящий момент; тогда как технология PST использует два входа первичного двигателя и меняет соотношение их вкладов в выходную скорость и мощность.Эти передачи принципиально разные. Однако гибриды Mitsubishi Lancer, Honda Insight, Honda Fit и Honda CR-Z, Nissan Tiida / Versa (только модель SL), Nissan Cube, Juke, Rogue, Altima, Murano, Maxima, Honda Capa, Jeep Patriot и Compass. использовать вариатор.

Типы

Toyota Super CVT - i

Шкив переменного диаметра (VDP) или привод Ривза

В этой наиболее распространенной системе вариатора, ^[2] , есть два шкива клинового ремня, которые разделены перпендикулярно их осям вращения, между которыми проходит клиновой ремень.Передаточное число изменяется путем перемещения двух шкивов одного шкива ближе друг к другу и двух шкивов другого шкива дальше друг от друга. Из-за V-образного поперечного сечения ремня это заставляет ремень двигаться выше на одном шкиве и опускаться на другом. Это изменяет эффективный диаметр шкивов, что, в свою очередь, изменяет общее передаточное число. Расстояние между шкивами не меняется, как и длина ремня, поэтому изменение передаточного числа означает, что оба шкива должны регулироваться (один больше, другой меньше) одновременно, чтобы поддерживать необходимое натяжение ремня. .

Клиновой ремень должен быть очень жестким в осевом направлении шкива, чтобы совершать только короткие радиальные движения при скольжении в шкивы и выходе из них. Этого можно добиться с помощью цепи, а не однородной резины. Чтобы выскочить из шкивов, одна сторона ремня должна давить. Это снова можно сделать только с помощью цепочки. Каждый элемент цепи имеет конические стороны, которые идеально подходят к шкиву, если ремень движется по крайнему радиусу. По мере того, как ремень входит в шкивы, площадь контакта уменьшается.Площадь контакта пропорциональна количеству элементов, поэтому в цепи много очень мелких элементов. Форма элементов определяется статикой колонны. Толщина ремня в радиальном направлении - это компромисс между максимальным передаточным числом и крутящим моментом. По той же причине ось между шкивами максимально тонкая. На шкивы нанесена пленка смазки. Он должен быть достаточно толстым, чтобы шкив и ремень никогда не соприкасались, и он должен быть тонким, чтобы не тратить энергию, когда каждый элемент погружается в смазочную пленку.Кроме того, элементы цепи стабилизируют около 12 стальных лент. Каждая полоса достаточно тонкая, чтобы легко гнуться. При изгибе он имеет идеальную коническую поверхность на боку. В стопке лент каждая лента соответствует немного разному передаточному отношению, поэтому они скользят друг по другу и нуждаются в масле между ними. Также внешние ленты скользят по стабилизирующей цепи, а центральная лента может использоваться как звено цепи. ^{[примечание 1]}

Nissan Motors Extroid CVT

Тороидальный или роликовый вариатор (Extroid CVT)

Тороидальные вариаторы состоят из дисков и роликов, которые передают мощность между дисками.Диски можно изобразить как две почти конические части, точка к точке, со сторонами, выпуклыми так, чтобы две части могли заполнить центральное отверстие тора. Один диск - это вход, а другой - выход (они не совсем соприкасаются). Мощность передается с одной стороны на другую с помощью роликов. Когда ось ролика перпендикулярна оси почти конических частей, он контактирует с почти коническими частями в местах одинакового диаметра и, таким образом, обеспечивает передаточное число 1: 1. Ролик можно перемещать вдоль оси почти конических частей, изменяя угол по мере необходимости для сохранения контакта.Это приведет к тому, что ролик будет контактировать с почти коническими частями различного диаметра, давая передаточное число, отличное от 1: 1. Системы могут быть частичными или полными тороидальными. Полные тороидальные системы представляют собой наиболее эффективную конструкцию, в то время как частичные тороидальные системы могут по-прежнему требовать преобразователя крутящего момента и, следовательно, терять эффективность.

Схемы:

Магнитный вариатор

Магнитная система непрерывной переменной передачи была разработана в Университете Шеффилда в 2006 г. и теперь (2011 г.) коммерчески доступна. ^[3] Два вращающихся передаточных диска, каждый с прикрепленными магнитами, вращаются синхронно. Изменение радиуса магнитов на каждом из дисков вызывает изменение передаточного числа.

Бесступенчатая трансмиссия (IVT)

Конкретным типом вариатора является бесступенчатая трансмиссия (IVT), в которой диапазон соотношений скорости выходного вала и скорости входного вала включает нулевое передаточное число, к которому можно непрерывно приближаться, начиная с определенного «более высокого» передаточного числа.Нулевая выходная скорость (низкая передача) с конечной входной скоростью подразумевает бесконечное соотношение входной и выходной скоростей, к которому можно непрерывно приближаться от заданного конечного входного значения с помощью IVT. Низкая передача указывает на низкое отношение выходной скорости к входной. Это низкое передаточное число доводится до крайнего предела с IVT, что приводит к «нейтральному» или не ведущему «низкому» пределу передачи, при котором скорость на выходе равна нулю. В отличие от нейтрали в обычной автомобильной трансмиссии, выходное вращение бесступенчатой ​​трансмиссии может быть предотвращено, потому что передаточное отношение заднего хода (обратная работа бесступенчатой ​​коробки передач) может быть бесконечным, что приводит к недопустимо высокому вращающему моменту; Однако выход IVT с храповым механизмом может свободно вращаться вперед.

IVT был построен до 1930-х годов; оригинальная конструкция преобразует вращательное движение в колебательное и обратно во вращательное движение с помощью роликовых муфт. ^[4] Ход промежуточных колебаний регулируется, изменяя выходную скорость вала. Этот оригинальный дизайн все еще производится сегодня, а пример и анимацию этого IVT можно найти здесь. ^[5] Пол Б. Пирес создал более компактный (радиально-симметричный) вариант, в котором вместо роликовых муфт используется храповой механизм, поэтому для управления выходом не нужно полагаться на трение.Статью и эскиз этого варианта можно найти здесь. ^[6]

Большинство бесступенчатых трансмиссий возникает в результате комбинации вариатора с планетарной зубчатой ​​передачей (которая также известна как планетарная зубчатая передача), которая обеспечивает вращение выходного вала бесступенчатой ​​трансмиссии. скорость, равная разнице между двумя другими скоростями в IVT. Эта конфигурация IVT использует его вариатор в качестве бесступенчатого регулятора (CVR) скорости вращения любого из трех ротаторов планетарной системы передач (PGS).Если две из скоростей вращения механизма PGS являются входом и выходом CVR, существует настройка CVR, которая приводит к нулю выходной скорости IVT. Максимальное соотношение выходной / входной мощности можно выбрать из бесконечных практических возможностей путем выбора дополнительных входных или выходных шестерен, размеров шкивов или звездочек, не влияя на нулевой выходной сигнал или целостность всей системы. IVT всегда включен, даже во время регулировки нулевого выхода.

IVT могут в некоторых реализациях предложить лучшую эффективность по сравнению с другими вариаторами, как в предпочтительном диапазоне работы, потому что большая часть мощности проходит через планетарную зубчатую передачу, а не через регулирующий CVR.Возможность передачи крутящего момента также может быть увеличена. Также существует возможность ступенчатого разделения мощности для дальнейшего повышения эффективности, возможности передачи крутящего момента и лучшего поддержания эффективности в широком диапазоне передаточных чисел.

Примером настоящего IVT является SIMKINETICS SIVAT, в котором используется CVR с храповым механизмом. Его храповой механизм CVR обеспечивает минимальную пульсацию на выходе IVT во всем диапазоне передаточных чисел.

Другим примером настоящего IVT является гидристор, поскольку передний блок, подключенный к двигателю, может перемещаться от нуля до 27 кубических дюймов за оборот вперед и от нуля до -10 кубических дюймов за оборот назад.Задний блок способен производить от нуля до 75 кубических дюймов за оборот.

CVT с храповым механизмом

CVT с храповым механизмом - это трансмиссия, основанная на статическом трении и основанная на наборе элементов, которые последовательно включаются, а затем отключаются между приводной системой и ведомой системой, часто используя колебательное или индексирующее движение в сочетании с односторонними муфтами или храповики, которые исправляют и суммируют только "поступательное" движение. Передаточное число регулируется путем изменения геометрии рычажного механизма в колеблющихся элементах, так что суммарная максимальная скорость рычага регулируется, даже когда средняя скорость рычага остается постоянной.Мощность передается от входа к выходу только тогда, когда сцепление или храповик включены, и, следовательно, когда он заблокирован в режиме статического трения, когда ведущая и ведомая вращающиеся поверхности мгновенно вращаются вместе без проскальзывания.

Эти бесступенчатые трансмиссии могут передавать значительный крутящий момент, потому что их статическое трение фактически увеличивается по сравнению с пропускной способностью крутящего момента, поэтому проскальзывание невозможно в правильно спроектированных системах. Эффективность обычно высока, потому что большая часть динамического трения вызывается очень незначительными переходными изменениями скорости сцепления.Недостатком бесступенчатых трансмиссий с храповым механизмом является вибрация, вызванная последовательным изменением скорости, необходимой для ускорения элемента, который должен вытеснять ранее работавший и замедляющий элемент, передающий мощность.

CVT с храповым механизмом отличаются от VDP и вариаторов на роликах тем, что являются устройствами на основе статического трения, в отличие от устройств на основе динамического трения, которые тратят значительную энергию из-за проскальзывания скрученных поверхностей. Примером вариатора с храповым механизмом является прототип велосипедной трансмиссии, защищенной U.Патент S. 5,516,132, в котором сильный крутящий момент при педалировании заставляет этот механизм реагировать на пружину, перемещая узел зубчатого венца / звездочку в концентрическое положение пониженной передачи. Когда крутящий момент педалирования снижается до более низких уровней, трансмиссия автоматически настраивается на более высокие передачи, что сопровождается увеличением вибрации трансмиссии.

Действующий прототип и анимация работающего двухступенчатого вариатора с храповым механизмом можно найти ниже:

Гидростатические вариаторы

Мотоцикл Honda DN-01: Анимация автомата перекоса.

В японском танке Тип 10 используется гидравлическая механическая трансмиссия (HMT).

Гидростатические трансмиссии используют насос переменной производительности и гидравлический двигатель. Вся мощность передается гидравлической жидкостью. Эти типы обычно могут передавать больший крутящий момент, но могут быть чувствительны к загрязнению. Некоторые конструкции также очень дороги. Однако у них есть преимущество, заключающееся в том, что гидравлический двигатель может быть установлен непосредственно на ступице колеса, что позволяет создать более гибкую систему подвески и исключить потери эффективности из-за трения в приводном валу и компонентах дифференциала.Этот тип трансмиссии относительно прост в использовании, поскольку все скорости движения вперед и назад могут быть доступны с помощью одного рычага.

Интегрированная гидростатическая трансмиссия (IHT) использует единый корпус как для гидравлических элементов, так и для элементов редуктора. Этот тип трансмиссии, чаще всего производимый Hydro-Gear ^{[ цитируется ]} , эффективно применяется во множестве недорогих и дорогих версий садовых газонокосилок и садовых тракторов. Многие версии ездовых газонокосилок и садовых тракторов с приводом от гидростатической трансмиссии способны тянуть культиватор с реверсивными зубьями и даже плуг с одним ножом.

Один из классов ездовых газонокосилок, который в последнее время стал популярным среди потребителей, - это косилки с нулевым радиусом поворота. Эти косилки традиционно оснащались гидравлическими двигателями, установленными на ступицах колес, с приводом от бесступенчатых насосов, но такая конструкция относительно дорога. Компания Hydro-Gear создала первую экономичную интегрированную гидростатическую трансмиссию, подходящую для движения потребительских косилок с нулевым радиусом поворота.

Некоторое тяжелое оборудование также может приводиться в движение гидростатической трансмиссией; е.грамм. сельскохозяйственная техника, включая комбайны, комбайны и некоторые тракторы. Разнообразное тяжелое землеройное оборудование производства Caterpillar Inc., например В компактных и малых колесных погрузчиках, гусеничных погрузчиках и тракторах, погрузчиках с бортовым поворотом и асфальтовых катках используется гидростатическая трансмиссия. Гидростатические вариаторы обычно не используются для длительных применений с высоким крутящим моментом из-за тепла, выделяемого текущим маслом.

Мотоцикл Honda DN-01 - первый дорожный потребительский автомобиль с гидростатическим приводом, в котором используется аксиально-поршневой насос переменного рабочего объема с наклонной шайбой с регулируемым углом наклона.

Трансмиссия с регулируемым зубчатым колесом

Трансмиссия с регулируемым зубчатым колесом - это не настоящий вариатор, который может изменять свое передаточное число с бесконечными приращениями, а скорее приближается к возможностям вариатора, имея большое количество передаточных чисел, обычно 49. Эта трансмиссия основана на зубчатом колесе, надежно сцепленном с цепью, где зубчатое колесо имеет возможность добавлять или удалять зуб за раз, чтобы изменить его соотношение по отношению к цепи, которую оно ведет. «Зубчатое колесо» может иметь множество конфигураций, включая лестничные цепи, приводные штанги и зубья звездочки.Огромным преимуществом этого типа вариатора является то, что он представляет собой механический привод с принудительным приводом и, следовательно, не имеет потерь на трение и ограничений, присущих вариаторам с роликовым или VDP CVT. Задача в этом типе вариатора состоит в том, чтобы добавить или вычесть зуб из зубчатого колеса очень точно и контролируемым образом, чтобы поддерживать синхронизированное сцепление с цепью. Этот тип трансмиссии может изменять передаточные числа под нагрузкой из-за большого количества передаточных чисел, в результате чего разница в изменении передаточного числа между передаточными числами составляет порядка 3%, поэтому муфта или гидротрансформатор необходимы только для трогания с места.Никакие вариаторы этого типа не используются в коммерческих целях, вероятно, из-за вышеупомянутой проблемы разработки.

Хотя iCVT работает, у него есть следующие недостатки:

Высокие потери на трение

Шкив вариатора iCVT блокируется двумя небольшими блокирующими шкивами. Здесь один блокирующий шкив расположен на натянутой стороне цепи iCVT. Следовательно, на этот блокирующий шкив оказывается значительная нагрузка, величина которой пропорциональна натяжению его цепи.Каждый блокирующий шкив поднимается двумя сегментами цепи: один сегмент цепи слева и один справа от блокирующего шкива; здесь, если два сегмента цепи параллельны друг другу, то нагрузка на блокирующий шкив вдвое превышает натяжение цепи. Но поскольку два сегмента цепи, скорее всего, не параллельны друг другу во время работы iCVT, предполагается, что нагрузка на блокирующий шкив в 1–1,8 раз превышает натяжение его цепи.

Кроме того, стопорный шкив очень мал, так что его моментный рычаг очень мал.Плечо с большим моментом снижает усилие, необходимое для вращения шкива. Например, использование длинного гаечного ключа с большим рычагом момента для открытия гайки требует меньшего усилия, чем использование короткого гаечного ключа с небольшим плечом момента. Если предположить, что диаметр блокирующего шкива в два раза больше диаметра его вала, что является большой оценкой, тогда сила сопротивления трения на внешнем диаметре блокирующего шкива составляет половину силы сопротивления трения на валу блокирующего шкива.

Ударопрочность и прочность

Передаточное число iCVT должно быть изменено на один шаг менее чем за один полный оборот его шкива вариатора.Необходимо изменить одно приращение означает, что диаметр передачи шкива вариатора должен быть изменен с диаметра, имеющего длину окружности, равную целому числу зубьев, на другой диаметр, имеющий длину окружности, равную целому числу. количество зубов; например, изменение диаметра передачи шкива вариатора с диаметра, который имеет длину окружности 7 зубцов, на диаметр, имеющий длину окружности 8 зубцов.Это связано с тем, что если передаточный диаметр шкива вариатора не имеет окружной длины, равной целому числу зубьев, например, окружной длине 7½ зубьев, неправильное зацепление между зубьями шкива вариатора и его цепью произойдет. Например, представьте себе велосипедный шкив с 7½ зубьями; здесь будет происходить неправильное зацепление между шкивом велосипеда и его цепью, когда зуб за промежутком 1/2 зуба вот-вот войдет в зацепление с его цепью, поскольку он расположен на расстоянии 1/2 зуба слишком поздно по отношению к его цепи.

Что касается предыдущего абзаца, цепь iCVT образует разомкнутую петлю на шкиве вариатора, которая частично закрывает шкив вариатора, так что существует открытый участок, который не покрывается цепью. Это похоже на звездочку велосипеда, где есть часть звездочки, которая покрыта цепью, и часть звездочки, которая не покрыта цепью. За один полный оборот зубчатая часть шкива вариатора iCVT проходит через открытую часть и снова входит в зацепление с цепью.Здесь, если передаточный диаметр шкива вариатора не представляет собой целое число зубьев, произойдет неправильное повторное зацепление между зубьями шкива вариатора и его цепью. Кроме того, диаметр передачи шкива вариатора не может быть изменен, пока зубчатая часть шкива вариатора покрывает всю открытую часть его цепной петли. Поскольку это аналогично тому, когда пластина приклеивается к открытому участку петли цепи, что не допускает расширения или сжатия петли цепи, как это требуется для изменения диаметра трансмиссии шкива вариатора.Следовательно, диаметр трансмиссии шкива вариатора должен быть изменен на одно приращение в течение интервала, в котором шкив вариатора вращается из исходного положения, когда часть зубчатой ​​части шкива вариатора расположена на открытом участке петли цепи, но не закрывает всю открытую часть до конечного положения, когда зубчатая часть шкива вариатора проходит через открытую часть петли цепи и собирается снова войти в зацепление с цепью. Поскольку для поворота шкива вариатора из исходного положения в его конечное положение, упомянутое в предыдущем предложении, требуется менее одного полного оборота, диаметр трансмиссии шкива вариатора должен быть изменен на один шаг менее чем за один полный оборот.

Кроме того, по мере увеличения диаметра трансмиссии цепь должна подталкиваться вверх по наклонным поверхностям половинок шкива вариатора, в то время как натяжение цепи имеет тенденцию тянуть цепь в противоположном направлении. Следовательно, для изменения диаметра трансмиссии требуется большая сила, превышающая натяжение цепи. Поскольку передаточное отношение должно быть изменено менее чем за один полный оборот шкива вариатора, к половинкам шкива необходимо приложить большую силу в течение очень короткого промежутка времени.Если, например, шкив вариатора вращается со скоростью 3600 об / мин, что эквивалентно 60 оборотам в секунду, то сила, необходимая для изменения передаточного числа, должна быть приложена в течение 1/60 секунды. Это было бы похоже на удар молотком по чему-нибудь. Следовательно, здесь при изменении передаточного числа на шкив вариатора действуют значительные ударные нагрузки, что увеличивает диаметр трансмиссии. Эти ударные нагрузки вызывают проблемы с комфортом водителя автомобиля, использующего iCVT.Также iCVT должен быть спроектирован так, чтобы выдерживать эти ударные нагрузки, которые, скорее всего, увеличат стоимость и вес iCVT.

Возможность и надежность передачи крутящего момента

Зубья шкива вариатора iCVT образованы штифтами, которые проходят от одной половины шкива до другой половины шкива и скользят в канавках половин шкива шкива вариатора. Здесь крутящий момент от цепи передается на пальцы, а затем от пальцев к половинкам шкива.Поскольку штифты круглые, а канавки изогнутые, линейный контакт между штифтами и канавками используется для передачи усилия от штифтов к канавкам. Величина силы, которая может передаваться между двумя частями, зависит от площади контакта двух частей. Поскольку площади контакта между штифтами и их канавками очень малы, величина силы, которая может передаваться между ними, и, следовательно, также допустимый крутящий момент iCVT, ограничены.

Другая возможная проблема с iCVT заключается в том, что штифты шкива вариатора могут выпасть, когда они не находятся в зацеплении со своей цепью.А износ штифтов и канавок половин шкива может вызвать серьезные проблемы с производительностью и надежностью.

Схема и видеоролик:

вариатор с конусом с одним зубцом

Бесфрикционный вариатор с коническим конусом и одним зубом. Как и iCVT, конус с одним зубом не зависит от трения для передачи крутящего момента; тем не менее, у него нет недостатков, присущих iCVT.

Конусные вариаторы

Фрикционный конус Эванса, разновидность конуса CV

Конусный вариатор изменяет эффективное передаточное число с помощью одного или нескольких конических роликов.В простейшем типе вариатора с конусом, в версии с одним конусом, используется колесо, которое движется по наклону конуса, создавая разницу между узким и широким диаметрами конуса.

В вариаторе с колеблющимися конусами крутящий момент передается посредством трения от переменного числа конусов (в соответствии с передаваемым крутящим моментом) на центральную бочкообразную ступицу. Боковая поверхность ступицы выпуклая с определенным радиусом кривизны, который меньше радиуса вогнутости конусов.Таким образом, в любой момент времени будет только одна (теоретическая) точка контакта между каждым конусом и ступицей.

Новый вариатор Warko, использующий эту технологию, был представлен в Берлине во время 6-го Международного симпозиума CTI по ​​инновационным автомобильным трансмиссиям 3–7 декабря 2007 года.

Отличительной особенностью Warko является отсутствие сцепления: двигатель всегда соединен с колесами, а задний привод получается посредством планетарной системы на выходе. ^[7] Эта система, названная «делением мощности», ^[8] позволяет двигателю иметь «нейтральную передачу»: ^[9] , когда двигатель вращается (соединенный с солнечной шестерней планетарной системы) , вариатор (т.е. планетарные шестерни) будут компенсировать вращение двигателя, поэтому внешняя кольцевая шестерня (которая обеспечивает выходную мощность) остается неподвижной.

Схемы:

Ролик радиальный CVT

Принцип работы этого вариатора аналогичен принципу работы обычных маслосжатых двигателей, но вместо сжатия масла сжимаются обычные стальные ролики.

Подробнее см. EP1688645A1

Прототип приложений для ветряных электростанций Видео 1

Внутренние механические детали Видео 2

Передаче движения между роликами и роторами способствует адаптированная тяговая жидкость, которая обеспечивает надлежащее трение между поверхностями и замедляет их износ.В отличие от других систем, радиальные ролики не показывают изменения тангенциальной скорости (дельта) вдоль линий контакта на роторах. Благодаря этому достигается большая механическая эффективность и срок службы. Основными преимуществами этого вариатора являются дешевизна изготовления и высокая энергоэффективность.

История

Леонардо да Винчи в 1490 году задумал бесступенчатую бесступенчатую трансмиссию. ^[10] Первый патент на вариатор с фрикционным ремнем был подан в Европе ^{[ требуется разъяснение ]} компанией Daimler and Benz в 1886 году, а патент США на тороидальный вариатор был выдан в 1935 году. ^{[11] [12]}

В 1910 году компания Zenith Motorcycles построила мотоцикл V2 с вариатором Gradua-Gear. Эта марка Zenith-Gradua была настолько успешной в соревнованиях по горному восхождению, что ее в конечном итоге запретили, чтобы другие производители имели шанс на победу.

В 1912 году британский производитель мотоциклов Rudge-Whitworth построил Rudge Multigear. Multi был значительно улучшенной версией Zenith Gradua-Gear. Rudge Multi был настолько успешным, что с 1913 года в знаменитой гонке Tourist Trophy (которая была самой важной мотоциклетной гонкой в ​​мире до Первой мировой войны) в конечном итоге была запрещена трансмиссия CVT.

В 1922 году Браун предложил мотоцикл с храповым механизмом с регулируемым ходом и торцевым храповым механизмом. ^[13]

Одно из первых применений вариатора было в британском автомобиле Clyno, представленном в 1923 году.

Вариатор, названный Variomatic, был разработан и построен Хабом ван Дорном, соучредителем Van Doorne's Automobiel Fabriek (DAF), в конце 1950-х годов специально для производства автоматической коробки передач для небольшого недорогого автомобиля. Первый автомобиль DAF с вариатором Ван Дорна, DAF 600, был выпущен в 1958 году. ^[14] Патенты Ван Дорна были позже переданы компании под названием VDT (Van Doorne Transmissie B.V.), когда подразделение легковых автомобилей было продано Volvo; его вариатор использовался в Volvo 340.

На многих снегоходах используется вариатор с резиновым ремнем. В 1974 году компания Rokon предложила мотоцикл с резиновым ремнем вариатора.

используются в некоторых квадроциклах. Первым квадроциклом, оснащенным вариатором, стал Suzuki LT80 mini в 1987 году.

В начале 1987 года Subaru представила Justy в Токио с бесступенчатой ​​трансмиссией с электронным управлением (ECVT), разработанной Fuji Heavy Industries, которой принадлежит Subaru.В 1989 году Justy стал первым серийным автомобилем в США, предлагающим технологию вариатора. В то время как Justy имел лишь ограниченный успех, Subaru продолжает использовать вариатор в своих кей-карах по сей день, а также поставляет его другим производителям. ^[15]

Летом 1987 года Ford Fiesta и Fiat Uno стали первыми массовыми европейскими автомобилями, оснащенными вариатором со стальным ремнем (в отличие от менее прочной конструкции DAF с резиновым ремнем). Этот вариатор Ford CTX был разработан Ford, Van Doorne и Fiat, а работа над трансмиссией началась в 1976 году. ^[15]

Nissan March 1992 года содержал Nissan N-CVT на основе Fuji Heavy Industries ECVT. ^[15] В конце 1990-х годов компания Nissan разработала собственный вариатор, обеспечивающий более высокий крутящий момент, и включал преобразователь крутящего момента. Эта коробка передач использовалась в ряде моделей японского рынка. Nissan также является единственным производителем автомобилей, который в последние годы представил на рынок роликовый вариатор. Их тороидальный вариатор, получивший название Extroid, был доступен на японском рынке Y34, Nissan Gloria и V35 Skyline GT-8.Однако коробка передач не была перенесена, когда Cedric / Gloria был заменен Nissan Fuga в 2004 году. Nissan Murano, представленный в 2003 году, и Nissan Rogue, представленный в 2007 году, также используют вариатор в своих моделях с автоматической коробкой передач. В пресс-релизе Nissan от 12 июля 2006 года компания Nissan объявила об огромном переходе на трансмиссии CVT, когда они выбрали технологию XTronic CVT ^[16] для всех автоматических версий автомобилей Nissan Versa, Cube, Sentra, Altima и Maxima на Севере. Америка, сделав CVT основной системой трансмиссии.Одним из основных факторов, побудивших Nissan перейти на вариаторы, было участие в их «Зеленой программе 2010», направленной на сокращение выбросов CO2 к 2010 году. На сегодняшний день Nissan добился наибольших успехов в производстве своих вариаторов в больших объемах и в широком диапазоне. транспортных средств. Вариатор, установленный в Nissan Maxima, Murano и версии V6 в Altima, считается первым в мире ременным вариатором класса 3,5 л и может выдерживать гораздо более высокие крутящие нагрузки, чем другие ременные вариаторы. ^[17]

После многолетнего изучения вариатора на основе шкивов, Honda также представила свою собственную версию на Honda Civic VTi 1995 года.Эта коробка передач CVT, получившая название Honda Multi Matic, допускает более высокий крутящий момент, чем традиционные вариаторы со шкивом, а также включает гидротрансформатор для «медленного» действия. В настоящее время вариатор также используется в автомобилях Honda City ZX, производимых в Индии, и Honda City Vario, производимых в Пакистане.

Toyota использовала трансмиссию Power Split Transmission (PST) в Prius 1997 года, и все последующие гибриды Toyota и Lexus, продаваемые на международном уровне, продолжают использовать эту систему (продаваемые под названием Hybrid Synergy Drive).HSD также называют бесступенчатой ​​трансмиссией с электронным управлением. PST позволяет либо электродвигателю, либо двигателю внутреннего сгорания (ДВС), либо обоим приводить в движение транспортное средство. В режиме только ДВС часть мощности двигателя механически связана с трансмиссией, а другая часть проходит через генератор и двигатель. Количество мощности, проходящей через электрический путь, определяет эффективное передаточное число. Toyota также предлагает негибридный вариатор Multidrive для таких моделей, как Avensis.

Audi с 2000 года предлагает цепной вариатор (Multitronic) в качестве опции для некоторых моделей с более крупными двигателями, например, для A4 3,0 л V6.

В 2000 году Fiat предлагал вариатор конического типа в качестве опции для своей популярной модели Fiat Punto (16v 80 PS ELX, Sporting).

BMW использовала вариатор с ременным приводом в качестве опции для MINI низкого и среднего диапазона в 2001 году, отказавшись от него только на версии автомобиля с наддувом, где повышенный крутящий момент требовал использования обычной автоматической коробки передач.При желании вариатор можно также «переключить» вручную с помощью программно смоделированных точек переключения.

GM представила свою версию вариатора, известную как VTi, в 2002 году. Она использовалась в моделях Saturn Vue и Saturn Ion. Эта трансмиссия была быстро снята с производства в моделях 2005 года из-за большого количества отказов. ^{[требуется ссылка ]}

Компания Ford представила вариатор с цепным приводом, известный как CFT30, в своих автомобилях Ford Freestyle, Ford Five Hundred и Mercury Montego 2005 года выпуска. Трансмиссия была разработана в сотрудничестве с немецким поставщиком автомобилей ZF Friedrichshafen и производилась в Батавии, штат Огайо, на заводе Batavia Transmissions LLC (дочерняя компания Ford Motor Company) до 22 марта 2007 года.Завод в Батавии также производил вариатор CFT23 с ременным приводом, который использовался в Ford Focus C-MAX. Ford также продавал в Европе модели Escort и Orion с вариаторами в 1980-х и 1990-х годах.

Контрактные соглашения были заключены в 2006 году между MTD Products и Torotrak на первую полностью тороидальную систему, которая будет произведена для наружного силового оборудования, такого как водные мотоциклы, ски-мобиль и газонокосилки. ^[18]

Dodge Caliber 2007 года и связанные с ним Jeep Compass и Jeep Patriot используют вариатор, использующий систему регулируемых шкивов в качестве дополнительной автоматической коробки передач. ^[19]

Модель Mitsubishi Lancer 2008 года выпуска доступна с бесступенчатой ​​трансмиссией в качестве автоматической коробки передач. Модели DE и ES получают стандартный вариатор с ведущей и понижающей передачами; Модель GTS оснащена стандартным приводом, а также режимом Sportronic, который позволяет водителю использовать 6 различных предустановленных передаточных чисел (либо с помощью переключателя, либо с помощью лепестковых переключателей, установленных на рулевом колесе).

SEAT Exeo 2009 доступен с автоматической коробкой передач CVT (multitronic) в качестве опции для 2.0 TSI Бензиновый двигатель мощностью 200 л.с. (149 кВт) с возможностью выбора «шести скоростей». ^[20]

Subaru предлагает вариатор на моделях Legacy 2010 и Outback 2010 (Lineartronic).

См. Также

• Система рекуперации кинетической энергии (в автоспорте)
• Список автомобилей с бесступенчатой ​​коробкой передач
• Планетарная передача

Примечания

Список литературы

1. ↑ Забанен! Бесступенчатая трансмиссия
2. ↑ Фишетти, Марк (январь 2006 г.), «No More Gears», Scientific American 294 : 92.
3. ↑ Магнитная передача Magnomatics CVT
4. ↑ Джонс, Франклин Д. и др. (1930). Оригинальные механизмы для конструкторов и изобретателей . Промышленная пресса. ISBN 0831110848. стр. 343–345, том I.
5. ↑ «Диски». Zero-max.com. Проверено 19 сентября 2009 года.
6. ↑ "Бесступенчатая трансмиссия FEVj". Fuel-efficient-vehicles.org (2 августа 1994 г.). Проверено 19 сентября 2009 года.
7. ↑ "Toyota Prius - Устройство разделения мощности". Eahart.com.Проверено 14 декабря 2010.
8. ↑ «John's Stuff - Toyota Prius Education - Power Split Device». John1701a.com (31 января 2006 г.). Проверено 14 декабря 2010.
9. ↑ [1] ^{[ мертвая ссылка ]}
10. ↑ Берч, Стюарт. «Audi переносит вариатор из 15 века в 21 век». SAE International. Проверено 30 ноября 2007 г.
11. ↑ Харрис, Уильям. «Как работают вариаторы». HowStuffWorks, Inc .. Проверено 3 декабря 2007 г.
12. ↑ МакГарри, Бен. "Предлагаемая IVT-трансмиссия Дурнина - обзор д-ра.Бен МакГарри, главный инженер e3k Think ". Бесступенчатая трансмиссия. Проверено 11 августа 2010 года.
13. ↑ Цикл, апрель 1974 г., стр. 52.
14. ↑
15. ↑ ^{15,0 15,1 15,2}

    Poulton, M.L. (1997). Технология топливосберегающих автомобилей . Публикации по вычислительной механике, 69. ISBN 1853124478.

16. ↑ «Обзор деятельности Nissan по технологическому развитию: Xtronic Cvt». Nissan-global.com. Проверено 19 сентября 2009 года.
17. ↑ CVT , Jatco, http://www.jatco.co.jp/ENGLISH/CVT/JF010E.html
18. ↑ «Torotrak объявляет о соглашении о создании совместного предприятия для крупносерийного производства технологии IVT». Торотрак. Проверено 4 декабря 2007 г. ^{[ мертвая ссылка ]}
19. ↑ «Dodge Caliber, Jeep Compass и Jeep Patriot». Экологический центр. Архивировано 10 марта 2008 года. Проверено 4 декабря 2007 года.
20. ↑ "SEAT Exeo 2.0 Техническая информация TSI ". Проверено 14 сентября 2009 г.

Внешние ссылки

Что такое вариатор (бесступенчатая трансмиссия) и как он работает?

вариатор! Большинство из вас слышали об этом термине, когда хотели купить безредукторный скутер или автомобиль с автоматической коробкой передач.Это расшифровывается как Continuous Variable Transmission, одна из форм автоматической трансмиссии на двухколесных и четырехколесных транспортных средствах.

Краткая история вариатора

Вы будете удивлены, узнав, что великий изобретатель и художник Леонардо да Винчи впервые в 1490 году нарисовал первый в истории эскиз устройства, которое станет самой ранней моделью вариатора. были замечены на автомобилях DAF в 1950-х годах. Только в 2000-е годы вариаторные трансмиссии вышли на первое место в автомобилях и безредукторных скутерах.

Как работает вариатор?

В отличие от обычной автоматической трансмиссии, вариатор не использует шестерни. Вместо этого он имеет два шкива, диаметры которых варьируются и соединены ремнем или цепью. Один конец соединен с двигателем, а другой - с колесами, на которые передается мощность. Шкивы подвижны, и по мере приближения друг к другу ремень или цепь перемещаются выше, увеличивая диаметр шкивов и наоборот.

Когда входной шкив становится меньше, а выходной шкив становится больше, это переводится в более низкое передаточное число (которое представляет собой количество вращений вала за каждый оборот двигателя, следовательно, передаточное число). Пока автомобиль набирает обороты и ускоряется, шкивы продолжают менять свой диаметр и снижают частоту вращения двигателя (об / мин) для спокойного движения или набора оборотов для быстрого обгона.

Каково чувство вождения автомобиля с вариатором?

0 Комментарии

Каждый автомобиль с вариатором будет иметь эту маркировку на ручке переключения передач.P-R-N-D-L (Parked-Reverse-Neutral-Drive-Low), которые не требуют пояснений, за исключением «Low», что означает низкое передаточное число. Когда вы включаете функцию «Низкий», автомобиль развивает более высокие обороты и создает больший крутящий момент, который может потребоваться для подъема груза, подъема по склону или выхода из застрявшей ситуации. Конечно, в пространстве для ног всего две педали (тормоза и акселератор), что может сбить с толку людей, которые привыкли иметь три педали (включая сцепление). Когда вы нажимаете на педаль акселератора, машина очень быстро набирает обороты, это нормально, а затем успокаивается после того, как набирается импульс.Не чувствуется, как машина переключает передачи или внезапно кренится при ускорении, потому что нет никаких передач.

Чтобы быть в курсе последних автомобильных новостей и обзоров, подпишитесь на carandbike.com в Twitter, Facebook и подпишитесь на наш канал на YouTube.

Плотная одежда для белья | Aceti

Сатинировочные станки - это ленточно-шлифовальные станки, работающие с абразивными лентами. Предназначен для выполнения операций сатинировки, полировки, шлифовки и финишной обработки любых металлических материалов.
Сатинировка особенно необходима для нержавеющей стали. Требуется для отделки перил, ворот, поручней, освещения, навигации, для дизайнерской мебели от жилого сектора до коммерческого и промышленного секторов.
Результатом этого процесса является очень элегантное полуглянцевое покрытие с тонкими однонаправленными линиями, параллельными направлению обработки.

Качество полировки зависит от зернистости абразивных лент и количества ступеней.
На рынке существует множество различных типов абразивных лент для любой желаемой степени чистоты.
В некоторых случаях матовая отделка также называется чисткой, поскольку выполняется с использованием абразивных щеток.

Båndslibemaskiner til
Самолет над полем

Эти машины подходят для сатинирования и удаления заусенцев с плоских поверхностей, таких как пластины, листы, трубы, ящики из листового металла, обтекатели и т. Д. Они делятся на два типа: - с конвейерной лентой для автоматической подачи деталей, подходят для листов, листов и т. Д. трубчатая сталь.- с накладкой для ручного управления подходит для ящиков и обтекателей из листового металла.

Båndslibemaskiner til
lige rør

Эти машины подходят для сатинировки прямых труб и прутков. Принцип работы с «бесцентровым». Обработка труб производится между двумя резиновыми колесами с противоположным вращением. Колесо на механическом вариаторе позволяет вращать и одновременно продвигать трубу, в то время как другое колесо, на котором установлена ​​абразивная лента, выполняет сатинирование.

Båndslibemaskiner til
kurvede og lige rør

Эти машины подходят для сатинирования изогнутых труб и прямых стержней круглого, эллиптического, овального, конического и неправильного сечения. Обработка трубы осуществляется двумя абразивными лентами, которые установлены на маховике и вращаются вокруг трубы. Трубка, вставленная в машину, не вращается, а вращается вокруг нее с помощью абразивных лент. Эта система позволяет сатинировать изогнутые элементы.

Патент США на процесс для визуализации точек изображения видеоизображения и Патент на связанное с ним устройство (Патент № 6057964, выданный 2 мая 2000 г.)

(а) Область изобретения

Изобретение направлено на процесс отображения точек изображения видеоизображения с помощью светового пучка, интенсивность которого регулируется относительно яркости точек изображения, который отклоняется, а затем проецируется на экран с помощью линзы или система линз.Кроме того, изобретение направлено на устройство, в частности, для выполнения процесса и, в частности, для отображения точек изображения видеоизображения на экране с отклоняющим устройством, которое отклоняет световой пучок на экран для линейного и покадрового растра. -сканирование, при этом интенсивность этого светового пучка регулируется в зависимости от яркости точек изображения и с помощью линзы или системы линз между отклоняющим устройством и экраном.

(b) Описание родственного искусства

В традиционной видеотехнике с использованием кинескопов размер изображения очень ограничен из-за высокой стоимости.Однако другие методы, известные из литературы, могут быть использованы для создания очень больших цветных видеоизображений. Например, устройства описаны в статье Funkschau 1970, 4, стр. 69ff. и в EP-OS 0 084 434, в котором три световых пучка разного цвета, генерируемые лазерами, модулируются по интенсивности модуляторами света и объединяются через систему зеркал, чтобы сформировать общий световой пучок, который механически сканируется в растровом виде с помощью системы зеркал и проецируется на экран.

В профессиональных приложениях в настоящее время также используются проекторы с большим изображением.Однако они основаны на другом принципе визуализации. Однако, независимо от технического принципа, проекторы большого изображения подчиняются тем же требованиям в отношении размера изображения. Из-за их высокой цены эти проекторы редко устанавливаются на постоянной основе, а в особых случаях их арендуют у фирм по аренде. Следовательно, такие проекторы с большим изображением должны быть гибкими для многих типов приложений. На практике такие устройства можно использовать как в небольших кинотеатрах, так и на футбольных стадионах.По этой причине существует значительная потребность в переменном размере изображения.

На сегодняшний день не существует удовлетворительного решения для визуализации видеоизображения с помощью пучков лазерного света, как описано выше. Увеличение или уменьшение размера изображения может быть достигнуто, например, путем механической модификации или замены отклоняющего устройства, но это сложно и дорого. Прежде всего, эта возможность неосуществима для больших проекционных устройств, которые сдаются в аренду различным объектам, поскольку операторы, обычно имеющие ограниченные технические возможности, не могут постоянно регулировать зеркала для целей соответствующего случая применения на месте использования.

Для увеличения видеоизображения в видеоустройствах, работающих с лазерной технологией, DE-OS 43 24 849 предлагает использовать по существу афокальную линзовую систему, с помощью которой можно расширить поле изображения. Эта система линз позволяет, например, создавать более плоскую конструкцию таких видеосистем. Однако увеличение фиксировано в системе линз, описанной в этом справочнике, поскольку оно предназначено в первую очередь для достижения увеличения с минимальными хроматическими ошибками и искажениями. Поскольку система линз оптимизирована для уменьшения ошибок изображения, вряд ли можно предположить, что этот оптимум может быть сохранен, например.g., изменяя характеристики изображения частичной системы. Следовательно, необходимо искать другое решение.

Для изменения угла выходящего светового луча относительно падающего светового луча также известны линзы f (.theta.), В которых угол регулируется в соответствии с заранее определенной функцией f. Например, в технических приложениях используются линзы, которые используют функцию касательной для угловой регулировки, чтобы преобразовать однородное угловое отклонение для равномерного растрового сканирования в плоскости.

Однако такие оптические системы не позволяют увеличить. Прежде всего, анализ, содержащийся в DE-OS 43 24 849, показывает, что такие линзы f (.theta.) Не могут быть сконструированы так, чтобы не иметь искажений и одновременно хроматических ошибок в пределах приемлемых допусков, что указывает на то, что Нет предложения по изменению размера изображения в видео технологиях в связи с объективами f (.theta.).

Объективы с переменным фокусным расстоянием для использования в камерах или кинопроекторах известны из уровня техники.Однако они подходят только для отображения плоского изображения на экране, как при увеличении слайда на проекционном экране. Однако в видеосистемах или лазерных принтерах угол, создаваемый отклонением зеркал отклоняющего устройства, должен быть преобразован в отклонение на плоском экране. Таким образом, изображение сначала должно быть преобразовано в изображение с линзой f (.theta), прежде чем проецироваться с помощью известного объектива с переменным фокусом. Как указано в DE-OS 43 24 849, это не может быть выполнено без искажений и без хроматических ошибок одновременно.

Таким образом, следует утверждать, что на сегодняшний день не существует удовлетворительного решения для переменного изменения размера изображения в лазерных видеосистемах. Однако переменная регулировка размера изображения необходима, в частности, для гибкого использования видеоустройств в профессиональных приложениях для различных пространственных условий.

Основная цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить процесс и устройство для отображения видеоизображений с помощью пучка отклоненного света, которые позволяют изменять размер изображения простым и управляемым способом.

На основе процесса, упомянутого выше, эта цель достигается тем, что обеспечивается переменное фокусное расстояние для объектива, системы линз или системы частичных линз системы линз, а точка фокусировки на стороне объекта остается неподвижной, когда фокусное расстояние разнообразен.

Соответственно, в способе согласно изобретению используются системы линз или линзы с переменным фокусным расстоянием, такие как системы с переменным фокусным расстоянием или линзы с переменным фокусным расстоянием, которые известны из области техники. Однако эти системы линз или линзы работают по-новому, в котором положение фокальной точки устанавливается определенным образом также при изменении фокусного расстояния.Таким образом, угловые изменения, создаваемые отклоняющим устройством для отображения на экране, увеличиваются или уменьшаются подходящим образом.

Способ, которым работает процесс, станет более ясным из следующего приближения. Ввиду больших расстояний, связанных с видеопроекцией, описанной выше, систему линз можно рассматривать в первом приближении как тонкую линзу в соответствии с уравнением линзы. Таким образом, известная формула линзы

1 / f = 1 / g + 1 / b,

, где f - фокусное расстояние, g - расстояние до объекта, а b - расстояние до изображения, можно использовать в качестве аппроксимации.Когда расстояние до изображения b очень велико, член 1 / b можно игнорировать в первом приближении, так что g приближается к f. Соответственно, когда f изменяется, g также изменяется. В этом случае размер изображения зависит от f на основе принципа второго луча, хотя характеристики изображения в отношении резкости и искажений остаются теми же. Кроме того, соотношение, при котором g приближает f, утверждает, что точка фокусировки также всегда находится в той же точке, что и f.

Хотя принцип построения изображения можно понять из приближения, следует иметь в виду, что это только очень грубое приближение.Следовательно, априори нельзя ожидать, что качество изображения останется прежним. Однако модельные расчеты показали, что оптические системы для изменения размера изображения, которые обеспечивают превосходное качество изображения, также могут быть построены простым способом на основе этого принципа. Это будет обсуждаться более подробно ниже со ссылкой на дальнейшие разработки изобретения.

Из упомянутого выше приближения также ясно, что чем меньше пространство, необходимое для линзы или системы линз для изменения размера изображения, тем лучше это приближение соответствует практическим условиям, поскольку приближение зависит от того, соответствуют ли размеры линзы систему можно игнорировать.Система линз, созданная на основе изобретения, поэтому преимущественно чрезвычайно компактна, что является существенным преимуществом в случае сдачи в аренду больших проекционных устройств, особенно в отношении упаковки, поскольку эти большие проекционные устройства часто приходится устанавливать в разных местах. локации.

Как также очевидно из приближения, изображение, показываемое на экране, имеет более высокое качество, если информация об изображении особенно хорошо определена в установленной точке фокусировки.Следовательно, в предпочтительном дальнейшем развитии изобретения точка фокусировки на стороне объекта, которая остается неподвижной, поддерживается в пределах пространственно протяженной области, в которой происходит отклонение, или, в случае системы частичных линз, в плоскости в оптический путь линзовой системы, в которой фокусируется световой пучок.

В этом дальнейшем развитии, однако, положение фокальной точки не обязательно должно быть в точке отклонения, поскольку в случае независимого растрового сканирования в двух направлениях, как в видеоизображениях, такой точки нет.Скорее, отклонение осуществляется в пределах пространственно расширенной области, заданной покадровым и линейным сканированием растра.

Содержимое изображения особенно хорошо определяется локально в этой пространственно четко определенной области из-за определенного угла во время отклонения, так что эта область особенно хорошо подходит для определения фокальной точки линзы, системы частичных линз или линзы на стороне объекта система с переменным фокусным расстоянием. В альтернативе согласно предпочтительному дальнейшему развитию изобретения, в котором световые пучки хорошо сфокусированы в плоскости, хорошее качество изображения обеспечивается на основе указанного определения плоскости посредством фокусировки светового пучка.Затем это изображение воспроизводится в других измерениях на экране. В обоих случаях достигается очень хорошее качество изображения.

Значение этих характеристик будет легко оценено путем тщательного рассмотрения простейшей возможной оптической системы, обеспечиваемой особенностями процесса.

Простейшая возможная оптическая система состоит в расположении объектива с переменным фокусным расстоянием с точкой фокусировки на стороне объекта, расположенной в точке, где происходит отклонение. Каждый световой луч, исходящий из этой точки, превращается в световой луч, исходящий от объектива с переменным фокусом параллельно оптической оси объектива с переменным фокусом, причем расстояние от оптической оси определяется углом.По геометрическим причинам это расстояние также зависит от фокусного расстояния. Это означает, что при фиксированном фокусном расстоянии информация, содержащаяся в растровом световом пучке, воспроизводится как изображение с постоянными размерами независимо от расстояния от экрана. Когда фокусное расстояние изменяется, но точка фокусировки остается в определенном положении отклоняющего устройства, геометрические оптические соотношения приводят к изменению размера изображения.

Изображение, полученное таким образом, затем может быть дополнительно увеличено с помощью дополнительных объективов или систем линз, известных из уровня техники, с фиксированным увеличением.

Однако есть и другие возможности регулировки увеличения с использованием более сложной системы линз. Например, фиксированное изображение может быть создано отдельной линзой или системой линз из пучков света, проходящих параллельно оптической оси, а затем увеличено с помощью обычных средств, таких как объективы с переменным фокусным расстоянием, используемые в слайд-проекторах. Однако требование, чтобы фокус последующей оптической системы находился в этой промежуточной плоскости изображения, уводит от классических объективов с переменным фокусным расстоянием к другой конструкции, в результате чего, как показал опыт, вся оптическая система может быть исправлено, чтобы в значительной степени не было искажений и незначительных хроматических ошибок.

Таким образом, изобретение не только обеспечивает возможность увеличения, которое можно регулировать в широких пределах, например, для адаптации видеоустройства к различным пространственным условиям, но также, в то же время, позволяет показывать изображения с высоким качеством воспроизведения.

Специальная система линз с переменным фокусным расстоянием, разработанная таким образом, что точка фокусировки на стороне объекта остается неподвижной, когда изменение фокусного расстояния может использоваться для выполнения процесса. Однако это побочное ограничение затрудняет создание соответствующей видеосистемы.

С другой стороны, согласно предпочтительному дальнейшему развитию изобретения, точка фокусировки на стороне объекта поддерживается неподвижной, так как положение линзы, системы линз или системы частичных линз изменяется при изменении фокусного расстояния. При этом система линз с переменным фокусным расстоянием менее ограничена с точки зрения конструкции и, следовательно, ее легче оптимизировать независимо от положения. Перенастройка должности также не требует значительного увеличения затрат.Соответственно, качество изображения может быть увеличено простым способом.

Изобретение дополнительно направлено на устройство для выполнения процесса, описанного выше, и отличается на основе описанного выше устройства тем, что линза, система линз или система частичных линз системы линз могут быть отрегулированы относительно фокусное расстояние, и предусмотрено устройство, которое поддерживает неподвижным фокус линзы со стороны объекта или системы частичных линз во время регулировки фокусного расстояния.

Оптическая система, связанная с линзой, и система линз уже была описана выше применительно к процессу. Однако в аппарате дополнительно предусмотрено специальное устройство для удержания точки фокусировки в определенном месте. Благодаря этому устройству этапы процесса не нужно разделять на первый этап, на котором регулируется фокусное расстояние, и второй этап, на котором фокусная точка впоследствии перемещается в определенную точку. Соответственно, устройство можно особенно просто адаптировать к желаемым условиям.Для профессионального использования видеооборудования видеосистема может быть адаптирована к пространственным условиям в принципе одним движением руки для регулировки фокусного расстояния, так как определенная фиксация фокусной точки осуществляется практически автоматически в результате устройства при соответствующей конструкции .

В предпочтительном дополнительном усовершенствовании устройства согласно изобретению устройство фиксирует точку фокусировки на стороне объекта в пределах области отклоняющего устройства или в плоскости на оптическом пути системы линз, в которой может быть сфокусирован световой пучок. .

Преимущества этого дальнейшего развития устройства согласно изобретению уже были подробно описаны со ссылкой на дальнейшее развитие процесса.

Может быть предусмотрена турель с различными линзами или системами линз для выполнения процесса или для устройства. Одновременно при размещении линз в револьверной головке можно также принять во внимание, что положение фокальной точки, определенной в процессе и в устройстве, сохраняется.В этом случае устройство, используемое в аппарате, также выполнено посредством турели.

Однако это решение допускает только ограниченное количество увеличений, так что, хотя еще можно адаптироваться к определенным пространственным условиям, видеоизображение не всегда полностью заполняет экран. Хотя системы линз в револьверной головке можно градуировать по желанию, ограничения достигаются очень быстро с точки зрения стоимости, поскольку конструкция отдельных систем линз должна быть высокого качества для обеспечения высокого качества изображения.

Для снижения затрат при сохранении высокого качества изображения предпочтительное дальнейшее развитие изобретения предусматривает, что линза, система линз или система частичных линз системы линз имеют плавно регулируемое фокусное расстояние. Соответственно, размер изображения всегда можно отрегулировать подходящим образом. Кроме того, эта конструкция также более экономична, поскольку, как и в случае объективов с переменным фокусным расстоянием предшествующего уровня техники, одни и те же линзы используются для каждого увеличения. Регулировка фокусного расстояния в системах линз, например, осуществляется за счет того, что частичные системы линз этих систем линз смещены относительно друг друга, как в обычных объективах с переменным фокусным расстоянием.

Согласно другому предпочтительному дальнейшему развитию изобретения система линз представляет собой по существу афокальную линзовую систему. Системы афокальных линз позволяют получать изображения, в которых световой пучок, входящий под определенным углом на входной стороне, заменяется другим световым пучком, выходящим под другим углом, и в котором тангенциальные функции двух углов находятся в фиксированном соотношении, определяемом фокусными расстояниями. отдельных этапов. Соответственно, можно спроектировать всю систему без искажений и с минимальными хроматическими ошибками.

По этой причине, по существу, афокальная система чрезвычайно выгодна для высокого качества изображения. Система афокальных линз может быть реализована, например, с помощью двух частичных систем, в которых точка фокусировки на стороне изображения первой частичной системы находится в точке фокусировки на стороне объекта второй частичной системы. Световой луч, который отображается через точку фокусировки на стороне объекта первой частичной системы, затем преобразуется в соответствии с соотношением касательных функций, упомянутым выше.

Как уже было сказано выше, в упомянутых в начале видеосистемах нет единой точки отклонения светового пучка в случае двухмерного отклонения.Скорее, в качестве основы для отклонения должна быть принята пространственно протяженная область, определяемая двумя ортогональными отклонениями. Это отклонение от идеальных условий необходимо учитывать при настройке оптической системы, чтобы, в отличие от обычных систем афокальных линз, точка фокусировки на стороне изображения первой частичной системы не находилась точно в том же месте, что и объект. боковой фокус второй частичной системы. Таким образом, система линз по определению не является системой афокальных линз, а скорее использует только принципы формирования изображения.Вот почему такая система формирования изображения упоминается здесь как «по существу» система афокальных линз.

В предпочтительном дальнейшем развитии изобретения система линз содержит несколько ступеней, и первая ступень расположена на постоянном расстоянии от отклоняющего устройства, при этом, по меньшей мере, одна из других ступеней имеет переменное фокусное расстояние и расположена так, чтобы быть смещаемым относительно первой ступени.

Согласно дальнейшему развитию изобретения первая ступень расположена на постоянном расстоянии от отклоняющего устройства, то есть остается неподвижной.Линза или соответствующая система частичных линз с переменным фокусным расстоянием, необходимая для изобретения, реализована на другой, последующей стадии системы линз. Соответственно, большая область доступна для увеличения или уменьшения изображения, поскольку нет необходимости учитывать возможное пространственное ограничение из-за положения отклоняющего устройства. По причинам, связанным с геометрической оптикой, видеосистема уже имеет большее пространство в направлении поверхности изображения, чем в направлении отклоняющего устройства.

В дополнительном усовершенствовании изобретения система линз сконструирована таким образом, что видеоизображение может быть отображено в промежуточной плоскости изображения перед линзой или системой частичных линз с переменным фокусным расстоянием и системой линз или частичных линз с переменным фокусным расстоянием. длина может перемещаться с помощью устройства таким образом, что его точка фокусировки на стороне объекта по существу лежит на оптической оси системы линз вблизи или внутри промежуточной плоскости изображения.

На основе этих особенностей разные углы, возникающие во время растрового сканирования первой линзой, определяют положения точек изображения в промежуточной плоскости изображения. Соответственно, можно использовать объективы с переменным фокусом, известные из предшествующего уровня техники, такие как те, которые используются, например, для проецирования слайда на экран. Затем известные конструкции могут быть переданы на разработку, что особенно снижает цену. Это особенно выгодно для профессиональных приложений, поскольку затраты на разработку составляют значительную часть окончательной цены из-за небольших объемов производства.

Кроме того, как показали расчеты оптической модели, можно сохранить такую ​​систему линз не только практически без искажений, но и без хроматических ошибок, когда точка фокусировки на стороне объекта находится вблизи или внутри промежуточной плоскости изображения. . Таким образом, дальнейшая разработка, прежде всего, увеличивает качество цветных видеоизображений.

Согласно предпочтительному дальнейшему развитию изобретения полевая линза или группа полевых линз размещается между промежуточной плоскостью изображения и системой частичных линз с переменным фокусным расстоянием.

В результате использования полевой линзы, как станет более ясно в дальнейшем со ссылкой на пример варианта осуществления, угол раскрытия света, выходящего из промежуточной плоскости изображения, может быть уменьшен относительно оптической оси, а выходной зрачок может быть смещен в сторону частичная линзовая система, расположенная ниже по потоку.

Как правило, система частичных линз с переменным фокусным расстоянием или объектив с переменным фокусным расстоянием, которые расположены после полевой линзы, не могут быть сконструированы настолько компактно, как желательно в направлении оптической оси, так что возможный коэффициент увеличения или коэффициент уменьшения был бы ограничен без полевого объектива.С другой стороны, полевая линза или группа полевых линз позволяет легко адаптировать площадь для отклонения светового пучка на экран в соответствии с практическими требованиями.

Сдвиг зрачка в систему частичных линз, расположенную ниже по потоку, позволяет корректировать искажение простым и экономичным способом.

В другом предпочтительном усовершенствовании изобретения последняя ступень многоступенчатой ​​системы афокальных линз сконструирована в виде линзы или системы частичных линз с переменным фокусным расстоянием.

Как уже упоминалось выше, достижимое увеличение или уменьшение видеоизображения зависит, среди прочего, от того, сколько места доступно для изменения переменного фокусного расстояния. Хотя достаточное пространство получается за счет оснащения второй ступени или более поздней ступени системы линз с переменным фокусным расстоянием, как описано выше, количество механических перемещений частичных ступеней должно быть увеличено. Это будет сразу понятно при рассмотрении, например, второй ступени в системе, содержащей, по меньшей мере, три ступени: при регулировке фокусного расстояния второй ступени в соответствии с изобретением третья ступень должна перемещаться вместе с ней.

Эта необходимость устраняется при дальнейшей разработке, так как только последний каскад предназначен для изменения фокусного расстояния. Соответственно, предпочтительно отказаться от механических регулирующих устройств. Как правило, эти механические регулирующие устройства содержат специально нарезанную резьбу. Следовательно, дальнейшее развитие также снижает стоимость системы линз без необходимости обходиться ограничениями на доступное изменение размеров области светового пучка, сканируемого на экране.

В предпочтительном дальнейшем развитии изобретения система частичных линз или система линз с переменным фокусным расстоянием имеет две системные ступени, которые могут перемещаться относительно друг друга и с помощью которых можно регулировать фокусное расстояние, и механизм перемещения Предусмотрен, который сконструирован таким образом, что точка фокусировки на стороне объекта остается неподвижной при изменении фокусного расстояния.

Эта система линз отличается большой простотой по сравнению с другими системами линз, поскольку она имеет только две ступени системы, которые регулируются относительно друг друга.Механизм движения сконструирован очень просто, поскольку точка фокусировки линзовой системы со стороны объекта остается неподвижной. Это также приводит к упрощению системы линз в устройстве согласно изобретению.

Дальнейшее развитие изобретения также делает устройство удобным для пользователя. Из-за специально разработанного механизма перемещения требуется только одна регулировка, а именно регулировка фокусного расстояния. Положение системы линз с переменным фокусным расстоянием не требует дополнительной настройки.

В другой предпочтительной конструкции изобретения перемещение одной ступени системы относительно другой ступени системы осуществляется посредством механического кулачкового управления. Соответственно, фокусное расстояние можно регулировать особенно просто, в то время как точка фокусировки на стороне объекта остается неподвижной. В принципе, отдельные ступени системы можно также регулировать с помощью электропривода и средств регулирования положения, специально адаптированных к условиям, упомянутым выше. Однако механическое управление кулачком значительно более экономично, особенно с учетом небольших объемов производства, ожидаемых в области профессионального видеооборудования.Кулачковое управление может быть выполнено особенно выгодным образом с помощью специально нарезанной резьбы.

В другой предпочтительной конструкции система линз исправлена ​​на хроматические ошибки и искажения.

Поскольку в системе линз согласно изобретению не требуется линза с f (.theta.), Такая коррекция может быть проведена эмпирически. Качество изображения заметно улучшается за счет оптимизации частичных систем линз при минимизации хроматических ошибок всей системы линз.

Далее изобретение будет объяснено более полно на примерах со ссылками на чертежи.

На чертежах:

РИС. 1 показывает схематический вид видеосистемы в соответствии с изобретением с системой линз с переменным фокусным расстоянием;

РИС. 2 показывает схематический вид системы линз для изменения размера изображения согласно первому примеру осуществления изобретения;

РИС.3 показывает схематический вид системы линз для изменения размера изображения согласно другому примеру осуществления изобретения;

РИС. 4 показан предпочтительный пример осуществления линзовой системы в соответствии с принципом, показанным на фиг. 3 в различных положениях a, b, c, чтобы проиллюстрировать настройку фокусного расстояния.

В видеосистеме, показанной на фиг. 1, три источника 10, 20, 30 света, генерирующие по существу параллельные световые пучки 12, 22, 32, используются для управления оттенком и яркостью.Для этой цели особенно подходят лазеры. Однако также возможно использовать другие источники света, такие как светодиоды, в которых световые пучки сделаны параллельными посредством оптической системы. Для этого оптическая система может иметь линзу, например, соответствующий светодиод, расположенный в ее фокусной точке. Дополнительно могут быть предусмотрены диафрагмы для ограничения луча. Напряжения на светодиодах изменяют для управления интенсивностью источников света 10, 20, 30. Для этой цели особенно выгодно использовать светодиоды, которые имеют как можно более точечную форму.

В примере, показанном на фиг. 1 источники света 10, 20, 30 представляют собой лазеры на благородных газах. Поскольку их интенсивность не может быть изменена достаточно быстро для видеоизображения, источники света 10, 20, 30 работают с постоянным световым потоком, а интенсивность света изменяется с помощью дополнительных модуляторов 14, 24, 34. Кристаллы DKDP, известные из предшествующего уровня техники. art, особенно подходят для этой цели.

Отдельные световые пучки 12, 22, 32 объединяются с помощью дихроичных зеркал 16, 26, 36 для образования общего светового пучка 40, который объединяет все световые пучки в видеосистеме и проходит через видеоустройство по единому пути луча.

Отклоняющее устройство, с помощью которого можно последовательно формировать отдельные точки изображения видеоизображения, используется для создания изображения. Обычный световой пучок 40 теперь может отклоняться на экран 54 отклоняющим устройством. Однако, чтобы получить особенно компактную общую видеосистему и полностью использовать доступное пространство выгодным образом, также можно расположить различные блоки проекционных систем в местах, которые не могут быть оптически соединены линейно, в которых свет связка 40 должна быть отклонена.Такое отклонение выполнено на фиг. 1, например, посредством зеркала 42, которое направляет световой пучок на отклоняющее устройство.

Отклоняющее устройство в примере выполнения, показанном на фиг. 1 имеет многоугольное зеркало 44 и поворотное зеркало 46. Многоугольное зеркало 44 непрерывно вращается, так что световой пучок 40 линейно отклоняется рядом многоугольных поверхностей. Поворотное зеркало 46 поворачивается назад и вперед вокруг оси 48 и служит для покадрового растрового сканирования.Электронное оборудование, известное из уровня техники, предназначено для поворота и синхронизации.

Световой пучок 40, который сканируется в растровом режиме покадрово и линейно, направляется через систему 50 линз, работа которой будет описана ниже. Эта система 50 линз изменяет угол отклонения и, соответственно, размер изображения переменным образом.

После выхода из системы 50 линз световой пучок 40 проецируется на линзу Френеля 52, а затем на экран 54, на котором он виден наблюдателю в направлении, указанном стрелкой как точка изображения видеоизображения.Однако для целей больших проекционных устройств, упомянутых во введении, с резко отличающимися требованиями к размеру изображения линза Френеля 52 обычно не используется, поскольку по существу должны приниматься только большие расстояния между экраном 54 и устройством растрового сканирования. Следует учитывать, что единственная функция линзы Френеля состоит в том, чтобы направлять световые пучки 40 под очень большим углом относительно экрана 54 в определенном направлении относительно наблюдателя, когда расстояние между системой 50 линз и экраном 54 мало.

Следующие рисунки в основном относятся к системе 50 линз. Оптическая ось системы 50 линз всегда обозначается 61 в дальнейшем.

В примере осуществления, показанном на фиг. 2 точка 62 изображена толстой точкой на оптической оси 61. Эта точка 62 представляет входной зрачок оптической системы, расположенной ниже по потоку. Как уже было описано со ссылкой на фиг. 1, отклоняющее устройство в видеосистемах непрерывно изменяет угол светового пучка 40 относительно оптической оси во время сканирования растра.По-разному отклоненные световые пучки 40 можно рассматривать как исходящие по существу из одной точки. Эта точка определяется положением зеркал, отражающих падающий световой пучок с течением времени под разными углами.

Однако эта несколько упрощенная версия соответствует действительности лишь приблизительно. В случае отклонений через отдельные зеркала 46 и 44 это место также смещается локально во время растрового сканирования изображения. Таким образом, уникальное место отклонения, которое будет рассматриваться в дальнейшем для простоты и обозначено точкой 62, на практике должно быть заменено пространственно определенной областью отклонения.Соответственно, в следующих примерах есть небольшие изменения в размерах. Однако, основываясь на своем опыте в данной области, специалисты в данной области техники могут также передать идеи, полученные из этой базовой иллюстрации, системам линз, в которых пространственная область отклонения не объединена только в одной точке 62. Кроме того, фиг. 4 показан пример воплощения в полном размере для этих приложений, что дополнительно позволит специалисту в данной области техники перенести характеристики изобретения, описанные ниже, в практические приложения.

РИС. 2 также показана линза 63, которая отклоняет световой пучок 64, исходящий из точки 62, под углом. Фокусная точка линзы 63 на стороне объекта расположена в той же точке, что и точка 62. Следовательно, световой пучок 64 выходит из линзы 63 параллельно оптической оси 1.

Поскольку выходящий световой пучок 64 выходит из оптической системы параллельно оптической оси 61, размер изображения в этом примере не зависит от расстояния от экрана.

Размеры изображения существенно зависят от фокусного расстояния объектива.Это видно из фиг. 2, на котором линза 63 'с коротким фокусным расстоянием показана пунктирными линиями. Он расположен таким образом, что его точка фокусировки со стороны объекта находится в точке 62.

Из-за большей близости линзы 63 'по сравнению с линзой 63 световой пучок 64', представленный пунктирной линией, выходит ближе к оптической оси 1. Соответственно, изображение меньше. Световые пучки 64 и 64 'имеют одинаковые характеристики, каждый из которых проходит параллельно оптической оси.

Размеры изображений можно изменять, перемещая различные линзы 63, 63 'на пути луча светового пучка 64 с помощью турели.Тем не менее, для положения линз в турели должно быть обеспечено обеспечение того же условия визуализации, чтобы точка фокусировки на стороне объекта всегда находилась в одной и той же точке, так что направления выходящих световых пучков остаются неизменными независимо от настроенного увеличения.

Вместо установки множества линз в турели можно также использовать оптическую систему с переменным фокусом, то есть систему линз, позволяющую моделировать линзы 63 с непрерывно регулируемым фокусным расстоянием.Однако при настройке фокусного расстояния рекомендуется обеспечить, чтобы точка фокусировки на стороне объекта оставалась неподвижной в точке 62, чтобы не ухудшалось состояние изображения при настройке размеров. Поскольку оптические системы с переменным фокусным расстоянием такого типа также имеют очень большое пространственное расширение вдоль оптической оси, достижимое увеличение, которое, как видно из фиг. 2, существенно зависит от расстояния линзы 63 от точки 62, также ограничивается этими размерами.Эту область можно изменить, добавив полевую линзу или группу полевых линз между точкой 62 и линзой 63 с переменным фокусным расстоянием. Эта полевая линза или группа полевых линз уменьшает или удлиняет расстояние между точкой 62 и линзой 63. Конструкция таких оптических систем с переменным фокусным расстоянием и полевых линз более подробно проиллюстрирована со ссылкой на пример варианта осуществления, показанный на фиг. 4.

Размер изображения в примере, показанном на фиг. 2 по существу определяется размерами линзы 63.Однако для практических приложений это нельзя рассматривать как абсолютное ограничение, поскольку изображение, генерируемое оптической системой согласно фиг. 2 может быть увеличен еще до достижения экрана 54 с помощью дополнительных систем линз, например, с постоянным увеличением.

Пример варианта осуществления на фиг. 3 показывает другую компоновку, в которой достижимый размер изображения также зависит от расстояния от экрана 54. Для этой цели линза 65 сначала отображает световой пучок 64 в промежуточной плоскости 66 изображения.Фокусная точка линзы 65 на стороне объекта снова расположена в точке 62 для четкого отображения световых пучков, проходящих через точку 62, в то время как фокальная плоскость линзы 65 на стороне изображения рекомендуется выбирать в качестве промежуточной плоскости 66 изображения, так что что четкое изображение формируется на плоскости 66 промежуточного изображения.

Однако, что касается набора проблем, связанных с отклонением в двух точках для двух пространственных направлений, четкое изображение не дается одинаково для обоих направлений отклонения.В этом случае фокусная точка линзы 65 со стороны объекта расположена в пространственной области для отклонения, так что резкость изображения идентична в обоих направлениях отклонения.

Для практического применения в видеосистемах было показано, что расстояние от точки 68 до фокальной точки объектива 65 со стороны изображения по оптической оси может быть меньше 10% от фокусного расстояния объектива 65. Подобные условия также результат при использовании систем линз вместо отдельных линз 65 и 63, которые рассматриваются в качестве примера.

Другая толстая точка 68, показанная на ФИГ. 3 представляет собой пересечение оптической оси 61 с промежуточной плоскостью 66 изображения. В этом примере осуществления фокальная точка следующей линзы 63 или 63 'со стороны объекта зафиксирована в этой точке, т. Е. Положение линзы 63 или 63 'выбирается в зависимости от его фокусного расстояния.

Два световых пучка 64 и 64 ', выходящие из линз 63 и 63' с разными фокусными расстояниями, также снова показаны на фиг. 3. Можно видеть, что углы выходящих световых пучков 64 и 64 'различны в зависимости от того, выбрана ли линза 63 или линза 63' в качестве второй линзы.Таким образом, изображение, генерируемое на экране, может быть разным по величине. В отличие от фиг. 2, однако световые пучки, выходящие из системы линз согласно фиг. 3, проходят не параллельно друг другу, а под углом, определяемым характеристиками изображения линзовой системы.

На основе условий, описанных для положения фокусных точек линз 65 и 63 или 63 ', пример на фиг. 3 показывает по существу афокальную оптическую систему. Однако это не точная классическая афокальная оптическая система, поскольку, как уже объяснялось, промежуточная плоскость 66 изображения не обязательно должна точно совпадать с фокальной плоскостью линзы 65 на стороне изображения, а скорее ее положение частично определяется по существу пространственное расширение пространственной области для прогиба.

Размер создаваемого изображения зависит от расстояния проекционной системы от экрана. В зависимости от выбора фокальной точки объектива 63 или 63 'на стороне объекта параллельный световой пучок, проходящий через точку 62, остается по существу параллельным. Из этого факта будет понятно, что четкое изображение создается на всех расстояниях от экрана. Поэтому специальные устройства для регулировки резкости не нужны.

При сравнении фиг. 2 и 3 видно, что изображение в примере осуществления на фиг.3 увеличивается, когда фокусное расстояние линзы 63 уменьшается, тогда как оно уменьшается в примере осуществления согласно фиг. 2. Следовательно, пространственные ограничения в оптической системе согласно фиг. 2 дают разные результаты. В примере выполнения по фиг. 2, наименьший достижимый размер изображения определяется механическими граничными условиями, тогда как в примере осуществления согласно фиг. 3 размер изображения также существенно зависит от расстояния между экраном и системой линз.По этой причине пример выполнения согласно фиг. 3 позволяет увеличить область настройки размера изображения для этой области применения.

Как показывают модельные расчеты, по существу афокальная система согласно фиг. 3 также можно исправить улучшенным способом в отношении отсутствия искажений и минимизации хроматических ошибок по сравнению с примером варианта осуществления согласно фиг. 2. Кроме того, на основании геометрическо-оптических соображений отмечается, что световой пучок 64 или 64 'лучше фокусируется и обеспечивает повышенную резкость изображения с большими изображениями.

В примере по фиг. 3, регулировка фокусного расстояния и положения линзы 63 относительно линзы 63 'снова может осуществляться с помощью линз в турели или объектива с переменным фокусным расстоянием. Использование полевых линз в таком объективе с переменным фокусным расстоянием для увеличения, чтобы адаптировать область для достижимых увеличений, описано ниже в примере осуществления, показанном на фиг. 4.

В частях a, b и c на фиг. 4 показаны три различные настройки объектива, чтобы проиллюстрировать настройку фокусного расстояния и, соответственно, размера изображения.Система 50 линз, показанная на чертеже, использовалась в примере осуществления, показанном на фиг. 1. Он разработан для изменения размера изображения в диапазоне от 1 / .sup..sqroot3 до .sub..sqroot3, что обычно достаточно для использования в области большой проекции.

Из сравнения фиг. 4 и 3 относительно положения промежуточной плоскости 66 изображения видно, что функция линзы 65 в этом примере моделируется системным каскадом 70 системы 50 линз.Кроме того, по траектории двух схематически показанных световых пучков 40, 40 ', где последние проходят вдоль оптической оси, этот световой пучок 40' фокусируется на промежуточной плоскости 66 изображения с помощью системного каскада 70.

Группа 76 полевых линз, содержащая две полевые линзы 72 и 74, расположена ниже по потоку от плоскости 66 промежуточного изображения. Эта группа 76 полевых линз была включена для того, чтобы оптически разместить промежуточную плоскость 66 изображения на большем расстоянии относительно столика 70 системы. так что настройка размера изображения адаптирована к желаемой области.Кроме того, использование группы 72 и 74 полевых линз позволяет получить особенно компактную конструкцию. Это дает преимущества не только в отношении обращения с системой 50 линз, но также может быть лучше приспособлена система линз к вышеупомянутому приближению на основе уравнения линзы.

Столик, расположенный ниже по потоку относительно пути луча световых пучков 40 и 40 ', представляет собой систему 78 частичных линз с переменным фокусным расстоянием. В этом примере осуществления система 78 частичных линз имеет только две группы линз, которые регулируются относительно друг друга: вариатор 80 и компенсатор 82.Как будет видно из сравнения трех частей a, b, c на фиг. 4, не только компенсатор 82 и вариатор 80 смещены относительно друг друга, но и вся система 78 частичных линз также смещается относительно группы 76 полевых линз при изменении увеличения.

Радиусы, показатель преломления N, расстояния между поверхностями и дисперсионное число Аббе .nu. системы 50 линз в примере осуществления на фиг. 4, полученный из среднего показателя преломления и базовой дисперсии, указаны в прилагаемой таблице I.Номера поверхностей в таблице относятся к ссылочным номерам с 91 по 116 на фиг. 4. Когда показатель преломления равен 1,0, а коэффициент Аббе .nu. не показан, это указывает на воздушный зазор.

Указанные значения дают фокусное расстояние 48,89 мм для первой ступени. Общее фокусное расстояние группы 76 полевых линз с вариатором 80 и компенсатором 82 изменяется в зависимости от положения вариатора 80 и компенсатора 82. В таблице II показаны некоторые значения для различных положений с 1 по 5. Положения 1, 3 и 5 соответствуют частям a , b и c на фиг.4.

Пример выполнения согласно фиг. 4 - по существу система афокальных линз. Это означает, что фокусные точки первой ступени 70 и системы линз, содержащей группу 76 полевых линз, вариатор 80 и компенсатор 82, расположены близко к промежуточной плоскости 66 изображения. Увеличение в таких системах линз задается соотношением фокусные расстояния. Фокусное расстояние системы линз, содержащей группу 76 полевых линз, вариатор 80 и компенсатор 82, указано для различных положений в сопроводительной таблице II.

Положение компенсатора 82 и вариатора 80 изменяют путем вращения в специально нарезанной резьбе, соответствующей оптическим требованиям. Для этого резьба для регулировки вариатора h.sub..nu. для примера осуществления был выбран таким образом, чтобы он зависел от угла поворота .phi. вариатора согласно следующему уравнению:

h.sub..nu. = 0,32692.phi .; (.phi. = 0-260 ° C).

Перемещение компенсатора h.sub.k автоматически регулируется во время вращения в соответствии со следующим уравнением: ## EQU1 ## На основе резьбы для hnu. и h.sub.k размер изображения устанавливается с одним поворотом подходящий регулировочный привод, например, в виде направляющей кривошипа. Все значения размеров указаны в миллиметрах.

Пример варианта осуществления, показанный на фиг. 4 использовался в видеосистеме согласно фиг. 1. Было показано, что в доступной области для профессионального использования большой проекции видеоизображений возможно большое количество вариаций.При использовании системы 50 линз также было обнаружено, что видеоизображения, созданные с помощью видеоустройства согласно фиг. 1 может отображаться без искажений или хроматических ошибок независимо от размера изображения.

Хотя вышеприведенное описание и чертежи представляют настоящее изобретение, специалистам в данной области техники будет очевидно, что в него могут быть внесены различные изменения, не выходящие за рамки истинной сущности и объема настоящего изобретения.

 ТАБЛИЦА I

     ______________________________________

     поверхность

            радиус между D

       количество кривизны поверхностей (мм) N.ню.

     ______________________________________

     91 101 91-92 4 1,7 343 28,2

       92 35 92-93 10 1,62 25 63,2

       93-94 93-94 0,5 1,0

       94 44 94-95 6 1,62 25 63,2

       95 162 95-96 0.5 1.0

       96 24 96-97 10 1,62 25 63,2

       97 55 97-98 3 1,5 343 48,5

       98 14 98-99 22 1,0

       99 .infin. 99-100 42 1,0

       100 44 100-101 5 1,5 4 21 59,4

       101-88 101-102 15 1.0

       102 62 102-103 2 1,5848 40,6

       103 24103-104 переменная 1.0

       104 54 104-105 10 1,5 187 64,0

       105-20 105-106 2 1,7923 47,2

       106-55 106-107 8 1,0

       107 87 107-108 2 1.5848 40,6

       108 16 108-109 10 1,5544 63,2

       109-40 109-110 переменная 1,0

       110-200 110-111 8 1,7617 27,4

       111-28 111-112 2 1,5 187 64,0

       112 18 112-113 15 1,0

       113-17 113-114 3 1.7923 47,2

       114 -37 114-115 0,5 1,0

       115 137 115-116 5 1,6539 55,6

       116 -80

     ______________________________________

 

 ТАБЛИЦА II

     ______________________________________

     позиция

           D (мм) между

                        D (мм) между

                                     фокусное расстояние (мм)

       количество поверхностей 103, 104 поверхностей 109, 110 поверхностей 100-116

     ______________________________________

     1 96.7 5,9 84,9

       2 65,4 10,2 63,5

       3 43,0 15,6 48,2

       4 24,8 23,4 35,8

       5 12,2 33,0 27,2

     ______________________________________

 

Бесступенчатый вариатор скорости, мощность: 5 л.с., 5000 рупий / шт.S. Technocrats Private Limited

Спецификация продукта