RU140952U1

RU140952U1 - GEAR VARIABLE TRANSMISSION

Info

Publication number: RU140952U1
Application number: RU2013133323/11U
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Никитин
Original assignee: Владимир Александрович Никитин
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2014-05-20

Abstract

1. Зубчатая вариаторная коробка передач, содержащая, по крайней мере, две кремальеры, каждая из которых двигается в своей передвижной платформе, и выходной вал коробки передач с расположенными на нем ведомыми шестернями, отличающаяся тем, чтокаждая кремальера содержит, по крайней мере, одну зубчатую рейку, апередвижная платформа содержит, по крайней мере, один кулачковый вал, служащий для перемещения кремальеры внутри передвижной платформы.2. Зубчатая вариаторная коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что каждая кремальера в своей внутренней части содержит две зубчатые рейки, расположенные параллельно друг другу, а зубья зубчатых реек расположены симметрично напротив друг друга.3. Зубчатая вариаторная коробка передач по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что зубья зубчатых реек кремальеры расположены со смещением относительно друг друга.4. Зубчатая вариаторная коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью привода каждой передвижной платформы рычагом с перемещающейся осью.5. Зубчатая вариаторная коробка передач по п.4, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью привода каждого рычага с перемещающейся осью коленчатым валом.6. Зубчатая вариаторная коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что каждая передвижная платформа имеет регулируемое возвратно-поступательное движение.7. Зубчатая вариаторная коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью привода кулачковых валов каждой кремальеры шарнирным валом.8. Зубчатая вариаторная коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что каждая кремальера имеет прерывистое возвратно-поступательное движение, направленное перпендикул�1. A gear variator gearbox containing at least two ratchets, each of which moves in its own mobile platform, and an output shaft of the gearbox with driven gears located on it, characterized in that each cremalera contains at least one gear rail, a mobile platform contains at least one cam shaft, which serves to move the rack inside the mobile platform. 2. The gear variator gearbox according to claim 1, characterized in that each rack in its inner part contains two gear racks located parallel to each other, and the teeth of the gear racks are symmetrically opposite each other. The gear variator gearbox according to claims 1 and 2, characterized in that the teeth of the rack and pinion racks are located offset from each other. 4. A gear variator gearbox according to claim 1, characterized in that it is arranged to drive each mobile platform with a lever with a moving axis. Gear variator gearbox according to claim 4, characterized in that it is arranged to drive each lever with a moving axis by a crankshaft. The gear variator gearbox according to claim 1, characterized in that each mobile platform has an adjustable reciprocating movement. A gear variator gearbox according to claim 1, characterized in that it is arranged to drive cam shafts of each cremallera with a articulated shaft. Gear variator gearbox according to claim 1, characterized in that each rack has an intermittent reciprocating movement directed perpendicular

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и предназначена для изменения передаточного отношения между входным и выходным валами механизма.The utility model relates to the field of transport engineering and is intended to change the gear ratio between the input and output shafts of the mechanism.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Известны применяемые в настоящее время два вида вариаторов - клиноременный (CVT) и тороидный вариаторы известные также каждый под своим именем: Autotronic oт Mercedes-Benz; Durashift от Ford; Lineartronic от Subaru; Multidrive от Toyota; Multimatic от Honda; Multitronic от Audi; Xtronic от Nissan.Two types of variators currently used are known - V-belt (CVT) and toroidal variators, also known each under its own name: Autotronic from Mercedes-Benz; Ford Durashift Lineartronic from Subaru; Toyota Multidrive Multimatic from Honda; Multitronic from Audi; Xtronic from Nissan.

Вариатор (Multitronic) является самой совершенной на сегодняшний день бесступенчатой коробкой передач. Этот вариатор обеспечивает плавное изменение передаточного числа. Он состоит из следующих конструктивных элементов: ведущий шкив; ведомый шкив; цепь. Каждый из шкивов представляют собой два диска с конической поверхностью. Ведущий диск соединяется с коленчатым валом двигателя через промежуточную передачу. С ведомого диска крутящий момент направляется на главную передачу. Один из дисков на каждом шкиве подвижен. Это позволяет в процессе работы изменять диаметр шкива.The variator (Multitronic) is the most advanced stepless gearbox to date. This variator provides a smooth change in gear ratio. It consists of the following structural elements: drive pulley; driven pulley; chain. Each of the pulleys are two disks with a conical surface. The drive disk is connected to the engine crankshaft via an intermediate gear. From the driven disk, the torque is sent to final drive. One of the disks on each pulley is movable. This allows you to change the diameter of the pulley during operation.

В вариаторе (Multitronic) впервые применена металлическая цепь. Данное техническое решение позволило значительно расширить диапазон передаточных чисел за счет уменьшения поверхности соприкосновения цепи со шкивом (в сравнении с клиновидным ремнем). Снижение шума при работе металлической цепи достигнуто путем использования звеньев различного размера.The variator (Multitronic) is the first to use a metal chain. This technical solution allowed to significantly expand the range of gear ratios by reducing the contact surface of the chain with a pulley (in comparison with a V-belt). Noise reduction during operation of the metal chain is achieved by using links of various sizes.

Привод каждого из шкивов состоит из двух гидроцилиндров - прижимного и регулировочного. Прижимной гидроцилиндр непосредственно прижимает цепь к дискам шкива. Регулировочный гидроцилиндр обеспечивает изменение диаметра шкива, т.е. регулирует передаточное отношение. Сила, с которой диски прижимаются к цепи, контролируется датчиком крутящего момента [1].The drive of each of the pulleys consists of two hydraulic cylinders - clamping and adjusting. The clamping hydraulic cylinder directly presses the chain to the pulley disks. The adjusting hydraulic cylinder provides a change in the diameter of the pulley, i.e. adjusts gear ratio. The force with which the disks are pressed against the chain is controlled by a torque sensor [1].

Тороидный вариатор включает два соосных вала со сферической (тороидной) поверхностью, между которыми зажаты ролики. Изменение передаточного числа в тороидном вариаторе производится за счет изменения положения роликов, а передача крутящего момента за счет сил трения между рабочими поверхностями колес и роликов [2].The toroidal variator includes two coaxial shafts with a spherical (toroidal) surface, between which the rollers are sandwiched. The gear ratio in the toroidal variator is changed by changing the position of the rollers, and the transmission of torque due to friction between the working surfaces of the wheels and rollers [2].

Главным техническим недостатком этих коробок передач является то, что усилие передается за счет силы трения.The main technical disadvantage of these gearboxes is that the force is transmitted due to friction.

Данные технические решения приняты за прототип, так как обладают максимальной совокупностью общих с полезной моделью существенных признаков.These technical solutions are taken as a prototype, as they have the maximum combination of essential features common with the utility model.

ЦЕЛЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ И ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТPURPOSE OF USEFUL MODEL AND TECHNICAL RESULT

Задача полезной модели состоит в том, чтобы создать наиболее эффективную коробку передач с непрерывной передачей крутящего момента от двигателя к ведущим колесам и изменением передаточного отношения с использованием зубчатого зацепления.The objective of the utility model is to create the most efficient gearbox with continuous transmission of torque from the engine to the drive wheels and changing the gear ratio using gearing.

Технический результат - упрощение конструкции и материалоемкости коробки передач, уменьшение количества деталей, отвечающих за включение/выключение передач, а также изменение передаточного отношения с использованием зубчатого зацепления.The technical result is a simplification of the design and material consumption of the gearbox, reducing the number of parts responsible for switching gears on / off, as well as changing the gear ratio using gearing.

РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИDISCLOSURE OF A USEFUL MODEL

Предлагаемое в полезной модели решение указанной выше задачи, достижение поставленной цели и требуемого технического результата обеспечивается тем, что в коробке передач, содержащей, по крайней мере, две кремальеры, каждая из которых двигается в своей передвижной платформе и выходной вал коробки передач с расположенными на нем ведомыми шестернями, согласно изобретенияThe solution of the above problem proposed in the utility model, the achievement of the goal and the required technical result is ensured by the fact that in the gearbox, which contains at least two racks, each of which moves in its own mobile platform and the output shaft of the gearbox with those located on it driven gears according to the invention

каждая кремальера содержит, по крайней мере, одну зубчатую рейку.Each rack contains at least one rack.

При этом передвижная тележка содержит, по крайней мере, один кулачковый вал, служащий для перемещения кремальеры в передвижной платформе, перпендикулярно ее движению и приводится в движение рычагом с перемещающейся осью.In this case, the mobile carriage contains at least one cam shaft, which serves to move the rack in the mobile platform, perpendicular to its movement and is driven by a lever with a moving axis.

Каждая кремальера выполнена с возможностью вращения по регулируемой овальной траектории движения и передачи крутящего момента ведомой шестерни выходного вала, связанной с ней посредством зубчатого зацепления.Each cremallera is made to rotate along an adjustable oval trajectory and transmit torque of the driven gear of the output shaft connected to it by gearing.

Коробка передач может быть также выполнена с передачей заднего хода, при этом используется планетарный ряд передачи заднего хода или, в другом варианте конструктивного исполнения, при условие, что у кремальеры одна зубчатая рейка или две зубчатые рейки, расположенные симметрично напротив друг друга используются шестерни переднего и заднего хода, которые вращаются свободно и расположены на общем валу, а между свободно вращающимися шестернями расположена муфта синхронизатора, выполненная с возможностью включения/выключения соответствующей передачи.The gearbox can also be made with reverse gear, using a planetary gear set for reverse gear or, in another embodiment, provided that the cremallera has one gear rack or two gear racks located symmetrically opposite each other, front gears and reverse gears, which rotate freely and are located on a common shaft, and between freely rotating gears there is a synchronizer clutch made with the possibility of switching on / off transmission.

Кроме этого коробка передач выполнена с возможностью управления при движении посредством перемещения оси рычагов привода передвижных платформ.In addition, the gearbox is made with the ability to control when moving by moving the axis of the drive levers of the mobile platforms.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Сущность полезной модели поясняется чертежами:The essence of the utility model is illustrated by drawings:

На фиг.1 изображена зубчатая вариаторная коробка передач (вид сбоку) по полезной модели, содержащая:Figure 1 shows a gear variator gearbox (side view) according to a utility model, containing:

выходной вал двигателя 1; выходной вал коробки передач 2; коленчатый вал коробки передач 3; шатуны рычагов с перемещающейся осью 4; рычаги с перемещающейся осью 5; шатуны передвижных платформ 6; передвижные платформы 7; шарнирные валы 8; кулачковые валы 9; кремальеры 10; перемещающуюся ось 11; шестерню привода коленчатого вала коробки передач 12.motor output shaft 1; gearbox output shaft 2; gearbox crankshaft 3; connecting rods of levers with a moving axis 4; levers with a moving axis 5; connecting rods of mobile platforms 6; mobile platforms 7; articulated shafts 8; cam shafts 9; cremalleiers 10; the moving axis 11; gearbox drive gearbox 12.

На фиг.2 изображена зубчатая вариаторная коробка передач (вид сверху, кремальеры и выходной вал коробки передач не показаны) по полезной модели, содержащая:Figure 2 shows the gear variator gearbox (top view, racks and output shaft of the gearbox is not shown) according to a utility model, containing:

выходной вал двигателя 1; коленчатый вал коробки передач 3; шатуны рычагов с перемещающейся осью 4; рычаги с перемещающейся осью 5; шатуны передвижных платформ 6; передвижные платформы 7; шарнирные валы 8; кулачковые валы 9; перемещающуюся ось 11; шестерни привода коленчатого вала коробки передач 12, 13.motor output shaft 1; gearbox crankshaft 3; connecting rods of levers with a moving axis 4; levers with a moving axis 5; connecting rods of mobile platforms 6; mobile platforms 7; articulated shafts 8; cam shafts 9; the moving axis 11; gears of a drive of a cranked shaft of a transmission 12, 13.

На фиг.3 и 4 изображены зацепления кремальер и ведомых шестерен выходного вала зубчатой вариаторной коробки передач по полезной модели, содержащие:Figures 3 and 4 depict gearing of a rack and driven gears of an output shaft of a gear variator gearbox according to a utility model, comprising:

выходной вал коробки передач 2; кулачковые валы 9; кремальеру 10; зубчатые рейки 14; ведомую шестерню 15.gearbox output shaft 2; cam shafts 9; cremallera 10; gear racks 14; driven gear 15.

Ниже полезная модель более подробно рассмотрено со ссылками на прилагаемые к описанию чертежи, на которых в качестве примеров показаны предпочтительные, но необязательные варианты возможного осуществления полезной модели, конструктивного выполнения и функционирования предлагаемой в полезной модели коробки передач транспортного средства.Below, the utility model is discussed in more detail with reference to the drawings attached to the description, which show, by way of example, preferred but optional options for the possible implementation of the utility model, structural design and operation of the vehicle gearbox proposed in the utility model.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИIMPLEMENTATION OF A USEFUL MODEL

Отличительными особенностями заявляемой коробки передач являются:Distinctive features of the claimed gearbox are:

отсутствие постоянных механических переключений;lack of constant mechanical switching;

наличие, по крайней мере, двух кремальер, каждая из которых двигается в своей передвижной платформе и выходной вал коробки передач с расположенными на нем ведомыми шестернями;the presence of at least two rack boxes, each of which moves in its own mobile platform and the output shaft of the gearbox with driven gears located on it;

наличие у кремальеры одной или двух зубчатых реек;the presence of a cremallera with one or two gear racks;

наличие кулачковых валов, расположенных в передвижной платформе и служащих для перемещения кремальеры внутри передвижной платформы, перпендикулярно ее движению;the presence of cam shafts located in the mobile platform and serving to move the rack inside the mobile platform, perpendicular to its movement;

применение для привода передвижных платформ рычагов с перемещающейся осью;application for the drive of mobile platforms of levers with a moving axis;

вращение кремальеры по регулируемой овальной траектории движения и передача крутящего момента ведомой шестерни выходного вала, связанной с ней посредством зубчатого зацепления;rotation of the rack along an adjustable oval motion path and transmission of torque of the driven gear of the output shaft associated with it by gearing;

дублирующая работа кремальер.duplicate work cremallera.

Для управления сцеплениями коробки передач может быть использована компьютеризированная система управления коробкой передач, включающая входные датчики, электронный блок управления, электрогидравлические блоки управления и исполнительные механизмы, которые могут быть расположены непосредственно на картере коробки передач.To control the clutches of the gearbox, a computerized gearbox control system can be used, including input sensors, an electronic control unit, electro-hydraulic control units and actuators that can be located directly on the gearbox housing.

Входные датчики при этом отслеживают частоту вращения на входе и выходе коробки передач, давление и температуру масла. Электронный блок управления на основании сигналов датчиков - реализует, заложенный в него, алгоритм управления коробкой передач.Input sensors monitor the speed at the input and output of the gearbox, the pressure and temperature of the oil. An electronic control unit based on sensor signals - implements the gearbox control algorithm embedded in it.

Электрогидравлический блок управления обеспечивает работу гидравлического контура управления коробкой передач.The electro-hydraulic control unit provides the hydraulic transmission control circuit.

Работа коробки передач по полезной модели осуществляется следующим образом и будет показана на примере зубчатой вариаторной коробки передач (Фиг.1, 2, 3 и 4):The operation of the gearbox according to the utility model is as follows and will be shown on the example of a gear variator gearbox (Figs. 1, 2, 3 and 4):

Работа зубчатой вариаторной коробки передач (Фиг.1, 2, 3 и 4) осуществляется следующим образом. Перемещающаяся ось 11 (по Фиг.1) находится в крайнем нижнем положении первой передачи. Крутящий момент от выходного вала 1 двигателя через шестерни 12, 13 передается на коленчатый вал 3 коробки передач. Шатуны 4 рычагов с перемещающейся осью, расположенные на коленчатом валу 3 коробки передач, толкают рычаги 5 с перемещающейся осью, а те в свою очередь через шатуны 6 передвижных платформ толкают, каждый свою передвижную платформу 7. Каждая кремальера 10, двигаясь вместе со своей передвижной платформой 7, одной зубчатой рейкой 14, находящейся в зацеплении с ведомой шестерней 15 (по Фиг.3, 4) проворачивает ее на величину, равную длине хода передвижной платформы 7 и передает ведомой шестерне 15 крутящий момент. При изменении положения перемещающейся оси 11 вверх, длина рычага от центра перемещающейся оси 11 до центра оси шатуна 6 передвижной платформы увеличивается, тем самым увеличивается длина хода передвижных платформ 7, а значит зубчатая рейка 14 будет проворачивать ведомую шестерню 15 на большую величину, обороты выходного вала 2 коробки передач будут расти, а передаточное отношение уменьшаться. При изменении положения перемещающейся оси 11 вниз, длина хода передвижных платформ 7 уменьшится, зубчатая рейка 14 будет проворачивать ведомую шестерню 15 на меньшую величину, обороты выходного вала 2 коробки передач упадут, а передаточное отношение увеличится. Передвижные платформы 7 двигаются так, чтобы одна зубчатая рейка 14 одной кремальеры 10 оставалась в зацеплении со своей ведомой шестерней 15 и передавала ей крутящий момент при переходе с одной зубчатой рейки на другую в другой кремальере. За некоторое время до конца хода одной передвижной платформы 7, кулачковые валы 9 начинают поднимать или опускать (в зависимости от положения) кремальеру 10, одна зубчатая рейка 14 выходит из зацепления со своей ведомой шестерней 15, а другая зубчатая рейка 14 этой же кремальеры 10 в начале обратного хода передвижной платформы 7 входит в зацепление с ведомой шестерней 15. Выход и вход в зацепление зубчатой рейки 14 и ведомой шестерни 15 всегда происходит в одном и том же положении ведомой шестерни 15 при любой длине хода передвижной платформы 7.The operation of the gear variator gearbox (Fig.1, 2, 3 and 4) is as follows. The moving axis 11 (in FIG. 1) is in the lowermost position of the first gear. Torque from the output shaft 1 of the engine through gears 12, 13 is transmitted to the crankshaft 3 of the gearbox. The connecting rods of 4 levers with a moving axis located on the crankshaft 3 of the gearbox push the levers 5 with the moving axle, and they, in turn, push each of their movable platforms through the rods 6 of the mobile platforms 7. Each rack 10, moving with its own mobile platform 7, one gear rack 14, which is meshed with the driven gear 15 (FIGS. 3, 4), rotates it by an amount equal to the stroke length of the mobile platform 7 and transmits torque to the driven gear 15. When changing the position of the moving axis 11 upward, the length of the lever from the center of the moving axis 11 to the center axis of the connecting rod 6 of the mobile platform increases, thereby increasing the stroke length of the mobile platforms 7, which means that the gear rack 14 will rotate the driven gear 15 by a large amount, the speed of the output shaft 2 gearboxes will increase, and the gear ratio will decrease. When you change the position of the moving axis 11 down, the stroke length of the mobile platforms 7 will decrease, the gear rack 14 will rotate the driven gear 15 by a smaller amount, the speed of the output shaft 2 of the gearbox will drop, and the gear ratio will increase. Mobile platforms 7 move so that one gear rack 14 of one rack 10 remains meshed with its driven gear 15 and transfers torque to it when changing from one rack to another in the other rack. Some time before the end of the course of one mobile platform 7, the cam shafts 9 begin to raise or lower (depending on the position) the rack 10, one rack 14 disengages from its driven gear 15, and another rack 14 of the same rack 10 in the beginning of the reverse stroke of the mobile platform 7 is engaged with the driven gear 15. The output and the engagement of the gear rack 14 and the driven gear 15 always occurs in the same position of the driven gear 15 at any stroke length of the mobile platform 7.

Таким образом, коробка передач по полезной модели обеспечивает возможность достижения требуемого технического результата, а именно упрощение конструкции и материалоемкости путем уменьшения количества деталей и повышения ее компактности, ускоряет и упрощает включение/выключение передач за счет возможности использования современных компьютеризированных блоков управления и контроля функционирования.Thus, the gearbox according to the utility model provides the opportunity to achieve the desired technical result, namely, simplifying the design and material consumption by reducing the number of parts and increasing its compactness, speeds up and simplifies gear on / off due to the possibility of using modern computerized control units and operation control.

Отдельные детали и узлы заявляемой коробки передач могут быть изготовлены с использованием известных в машиностроительной отрасли материалов и технологий.Individual parts and components of the inventive gearbox can be manufactured using materials and technologies known in the engineering industry.

Конкретные размеры и отдельные особенности конструктивного исполнения отдельных деталей и узлов могут быть выбраны из стандартных типоразмеров и стандартов промышленного машиностроения.Specific dimensions and individual design features of individual parts and assemblies can be selected from standard sizes and standards of industrial engineering.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. http://systemsauto.ru/box/multitronic.html1.http: //systemsauto.ru/box/multitronic.html

2. http://systemsauto.ru/box/variator.html2.http: //systemsauto.ru/box/variator.html

Claims

1. Gear variator gearbox containing at least two cremalleyers, each of which moves in its own mobile platform, and the output shaft of the gearbox with driven gears located on it, characterized in that

each rack contains at least one rack, and

the mobile platform contains at least one cam shaft, which serves to move the rack inside the mobile platform.

2. The gear variator gearbox according to claim 1, characterized in that each rack in its inner part contains two gear racks located parallel to each other, and the teeth of the gear racks are symmetrically opposite each other.

3. The gear variator gearbox according to claims 1 and 2, characterized in that the teeth of the rack gear racks are located relative to each other.

4. Gear variator gearbox according to claim 1, characterized in that it is arranged to drive each mobile platform with a lever with a moving axis.

5. A gear variator gearbox according to claim 4, characterized in that it is arranged to drive each lever with a moving axis by a crankshaft.

6. The gear variator gearbox according to claim 1, characterized in that each mobile platform has an adjustable reciprocating motion.

7. The gear variator gearbox according to claim 1, characterized in that it is arranged to drive cam shafts of each cremallera with a articulated shaft.

8. The gear variator gearbox according to claim 1, characterized in that each rack has an intermittent reciprocating movement directed perpendicularly to the direction of movement of the mobile platform within which it is located.

9. The gear variator gearbox according to claim 1, characterized in that it is arranged to rotate each of the ratchets along an adjustable oval path of motion and transmit torque of the driven gear associated with it by gearing.

10. The gear variator gearbox according to claim 1, characterized in that the change in gear ratio occurs due to a change in the stroke length of the mobile platforms.

11. Gear variator gearbox according to claims 1 and 4, characterized in that it is made with the ability to control when moving by moving the axis of the levers with a moving axis.

12. Gear variator gearbox according to claim 1, characterized in that it is made with reverse gear, while it contains a planetary gear set for reverse gear.

13. Gear variator gearbox according to claims 1 and 2, characterized in that it is made with reverse gear, while it contains gears for forward and reverse gears that rotate freely and are located on a common shaft.

14. A gear variator gearbox according to claim 13, characterized in that a synchronizer clutch is located between the freely rotating gears and is configured to enable / disable the corresponding gear.