RU1803663C

RU1803663C - Automatic transmission

Info

Publication number: RU1803663C
Application number: SU904843194A
Authority: RU
Inventors: Борис Федорович Кочетков
Original assignee: Б.Ф.Кочетков
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1993-03-23

Abstract

Использование: машиностроение. Сущность изобретени : передача содержит входной 1 и выходной 2 валы, инерционные муфты (ИМ) 3, 4, 5, дифференциал (Д) 6, 7, 9 и механизмы свободного хода 19, 20. Водило 6 дифференциала установлено на входном валу 8. Второе центральное колесо 9 дифференциала кинематически св зано с выходным валом 2. Изменение частоты вращени выходного вала 2 происходит автоматически в зависимости от приложенной к нему нагрузки и осуществл етс при помощи инерционных муфт и муфт свободного хода. КПД повышаетс за счет направлени посто нного потока мощности в обход всех ИМ от Д на выходной вал 2 через пару колес 10,11.4ил.Usage: mechanical engineering. The inventive transmission contains input 1 and output 2 shafts, inertia clutches (IM) 3, 4, 5, differential (D) 6, 7, 9 and freewheels 19, 20. The carrier 6 differential installed on the input shaft 8. The second the central differential wheel 9 is kinematically coupled to the output shaft 2. The rotation frequency of the output shaft 2 changes automatically depending on the load applied to it and is carried out using inertial and freewheel couplings. Efficiency is increased by directing a constant power flow, bypassing all MI from D to the output shaft 2 through a pair of 10,11.4il wheels.

Description

Изобретение относитс к машиностроению и может быть использовано в транспортноммашиностроении и станкостроении,The invention relates to mechanical engineering and can be used in transport engineering and machine tools,

Цель изобретени - расширение диапа- зона изменени оборотов выходного вала вплоть до нулевых при одновременном повышении коэффициента полезного действи .The purpose of the invention is to expand the range of changes in the speed of the output shaft to zero, while increasing the efficiency.

Автоматическа передача позвол ет иметь любое необходимое число режимов работы и все они могут быть вариаторными. Она обеспечивает изменение оборотов выходного вала, начина от нулевых значений , уменьшение нагрузки на инерционную муфту и повышение КПД.Automatic transmission allows you to have any required number of operating modes, and all of them can be variable. It provides a change in the speed of the output shaft, starting from zero values, reducing the load on the inertial clutch and increasing efficiency.

На фиг..1 изображена автоматическа передача; на фиг.2 и 3 - инерционна муф та в двух проекци х соответственно; на фиг. 4 - конструктивный вариант исполнени ав- тематической передачи.Fig. 1 shows an automatic transmission; Figures 2 and 3 show an inertial clutch in two projections, respectively; in FIG. 4 is a structural embodiment of an automatic transmission.

Автоматическа передача (фиг.1) содержит параллельные входной 1 и выходной 2 валы, инерционные муфты 3, 4, 5 (в данном случае в качестве примера приводитс три муфты, однако возможно применение любого иного количества муфт) и дифференциал, водило 6 которого установлено на входном валу 1. Одно центральное колесо Тдифференциала установлено на общем дл всех инерционных муфт ведущем валу 8, а второе центральное колесо 9 при помощи пары колес 10, 11 посто нно св зано с выходным валом 2. Ведомые валы 12 каждой из инерционных муфт 3, 4, 5 при помощи соответст- вующих им пар колес 13 и 14, 15 и 16, 17 и 18 кинематически св заны с выходным валом 2, В данном случае (фиг. 1) передаточные отношени этих пар колес уменьшаютс в указанной последовательности.Во все эти кинематические св зи, кроме св зи, включающей пару колес 17, 18 с минимальным передаточным отношением, вход т соответствующие им механизмы свободного хода - МСХ 19 и МСХ 20. У первых двух инерцион- ных муфт 3 и 4 ведомые валы 12 выполнены полыми и через них пропущен общий дл всех инерционных муфт ведущий вал 8, Ведомы обоймы МСХ 19 и МСХ 20 установлены на выходном валу 2, а ведущие обоймы с помощью относ щихс к ним пар колес 13, 14 и 15, 16 св заны с ведомыми валами 12 соответствующих инерционных муфт 3 и 4.The automatic transmission (Fig. 1) contains shafts parallel to the input 1 and output 2, inertial couplings 3, 4, 5 (in this case, three couplings are given, however, any other number of couplings can be used) and a differential, carrier 6 of which is mounted on input shaft 1. One central wheel of the differential is mounted on the drive shaft 8 common to all inertia couplings, and the second central wheel 9 is constantly connected to the output shaft by means of a pair of wheels 10, 11 2. The driven shafts 12 of each of the inertia couplings 3, 4 , 5 using the corresponding pairs of wheels 13 and 14, 15 and 16, 17 and 18 are kinematically connected with the output shaft 2. In this case (Fig. 1) the gear ratios of these pairs of wheels are reduced in the indicated sequence. All of these kinematic links in addition to communication, which includes a pair of wheels 17, 18 with a minimum gear ratio, the corresponding freewheel mechanisms — MKS 19 and MKS 20 — enter. The first two inertial couplings 3 and 4 have driven shafts 12 and the common shaft is passed through them all inertial couplings drive shaft 8, Vedoma clips of the Ministry of Agriculture 19 and the Ministry of Agriculture 20 are installed on you one shaft 2 and the drive cage via relating to them pairs of wheels 13, 14 and 15, 16 associated with the respective driven shafts 12 inertial couplings 3 and 4.

В составе автоматической передачи мо- жёт примен тьс люба по устройству инерционна муфта, допускающа вращение ведущего ведомого элементов с разными частотами и передающа момент, величина которого определ етс разностью частотAs part of an automatic transmission, any inertial clutch may be used on the device, allowing rotation of the leading driven elements with different frequencies and a transmitting moment, the value of which is determined by the frequency difference

вращени (угловых скоростей) этих элементов при равенстве моментов на них.rotation (angular velocities) of these elements with equal moments on them.

Инерционна муфта (фиг.2 и 3) содержит ведущую и ведомую полумуфты, которые посто нно соединены кинематически. Ведуща полумуфта выполнена в виде коромысла 21, шарнирно соединенного с ведущим валом 8 с возможностью поворота в плоскости, проход щей через ось вала и муфты. Шарнир состоит из прикрепленных перпендикул рно к ведущему валу 8 двух шипов 22. служащих ос ми поворота рамки 23, к которой прикреплено коромысло 21, Через рамку свободно проходит ведущий вал 8. На концах коромысла 21с возможностью свободного вращени расположены инерционные грузы 24 в виде тел вращени . Ведома полумуфта инерционной муфты выполнена в виде наклонного к оси диска 25, наход щегос в посто нном соприкосновении с инерционными грузами 24. К тыльной стороне диска 25 прикреплен полый ведомый вал 12. внутри которого соосно расположен ведущий вал 8 (у инерционной муфты 5, вход щей в кинематическую св зь с парой колес 17, 18, ведомый вал 12 выполнен в виде простого стержн , а ведущий вал 8 оканчиваетс у шарнира 22). На ведомом валу 12 каждый из инерционных муфт 3, 4, 5 установлено соответственно первое колесо 13, 15, 17 одной из указанных выше пар колес. В.центре диска 25 муфты (кроме муфты 5) имеетс отверстие дл свободного прохода ведущего вала 8 Шипы 22 шарнира расположены на пересечении плоскости, проход щей через диск 25, с осевой линией ведущего вала 8. С этой целью рамка 23 коромысла 21 выполнена с изгибом, а диск -с выемкой 26. Дл повышени нагрузочной способности и устранени пульсирующего характера в передаче вращающего момента , в муфте может быть установлено несколько пар инерционных грузов (см.фиг.З). Дл этого примен ютс дополнительные коромысла 27, установленные с возможностью поворота на стержн х основного коромысла 21. На концах дополнительных коромысел 27 располагаютс указанным выше пор дком дополнительные инерционные грузы 28. К.ОНЦЫ дополнительных коромысел изогнуты таким образом, чтобы линии осей вращени дополнительных инерционных грузов проходили через осевую линию ведущего вала 8,The inertia clutch (Figs. 2 and 3) comprises a leading and a driven half-coupling, which are permanently kinematically connected. The driving coupling half is made in the form of a rocker arm 21, pivotally connected to the drive shaft 8 with the possibility of rotation in a plane passing through the axis of the shaft and the coupling. The hinge consists of two spikes 22 perpendicularly attached to the drive shaft 8, which serve as the pivot axes of the frame 23 to which the beam 21 is attached. The drive shaft 8 passes freely through the frame. At the ends of the beam 21, inertial loads 24 are provided in the form of bodies of rotation . The driven half-coupling of the inertial coupling is made in the form of a disk 25 inclined to the axis of the axle, which is in constant contact with the inertial weights 24. A hollow driven shaft 12 is attached to the rear side of the disk 25. in kinematic communication with a pair of wheels 17, 18, the driven shaft 12 is made in the form of a simple rod, and the drive shaft 8 ends at the hinge 22). On the driven shaft 12, each of the inertial couplings 3, 4, 5 is respectively equipped with a first wheel 13, 15, 17 of one of the above pairs of wheels. In the center of the disk 25 of the clutch (except clutch 5) there is an opening for free passage of the drive shaft 8. The spikes 22 of the hinge are located at the intersection of the plane passing through the disk 25 with the axial line of the drive shaft 8. To this end, the frame 23 of the rocker arm 21 is bent and the disk with a recess 26. To increase the load capacity and eliminate the pulsating nature in the transmission of torque, several pairs of inertial weights can be installed in the coupling (see Fig. 3). To do this, additional rocker arms 27 are used, which are rotatably mounted on the rods of the main rocker 21. At the ends of the additional rocker 27, additional inertial weights 28 are arranged in the order indicated above. K. KONSES of the additional rocker arms are bent so that the axis axes of rotation of the additional inertial weights passed through the axial line of the drive shaft 8,

В конструктивном варианте автоматической передачи на фиг.4 входной вал 1 и выходной вал 2 непосредственно св зывает , мину дифференциал и инерционные муфты, дополнительна св зь в виде пары колес 29, 30, с наивысшим по сравнению сIn the constructive embodiment of the automatic transmission in Fig. 4, the input shaft 1 and the output shaft 2 directly connects, min the differential and inertia couplings, an additional connection in the form of a pair of wheels 29, 30, with the highest compared to

другими парами колес передаточным отношением , и МСХ 31. ведуща обойма которого св зана с колесом 30, а ведома обойма - с выходным валом 2. Валы центральных колес 7 и 9 дифференциала св зывает МСХ 31, ведуща обойма которого установлена на валу колеса 9, а ведома - на валу 8 колеса 7.other pairs of wheels with a gear ratio, and the Ministry of Agriculture 31. whose drive cage is connected to the wheel 30, and the driven cage is connected to the output shaft 2. The axles of the central wheels 7 and 9 of the differential are connected by the Ministry of Agriculture 31, the drive cage of which is mounted on the wheel shaft 9, and knowledge - on the shaft 8 of the wheel 7.

Автоматическа передача работает следующим образом.Automatic transmission operates as follows.

Инерционна муфта передает момент путем изменени момента количества движени инерционных грузов при разной частоте вращени ведущей и ведомой полумуфт и св занных с этим изменением скорости вращени грузов и рассто ни их от оси муфты. Величина передаваемого муфтой вращающего момент находитс в пр мой зависимости от относительной частоты вращени ведущей полумуфты бтноси- тельно ведомой полумуфты.The inertia clutch transmits the moment by changing the angular momentum of the inertial weights at different rotational speeds of the driving and driven half couplings and the changes in the rotational speed of the weights and their distance from the axis of the clutch. The magnitude of the torque transmitted by the coupling is directly dependent on the relative speed of the driving coupling half relative to the driven coupling coupling.

В исходном положении выходной вал 2 передачи (фиг.1) неподвижен в св зи с приложенной к нему нагрузкой. При этом центральное колесо 9 и ведомые валы 12 всех инерционных муфт 3, 4, 5 неподвижны. Ведущий вал 8, жестко соединенный с центральным колесом 7, вращаетс с максимальной частотой, в два раза превосход щей частоту вращени входного вала 1. При этих услови х инерционные муфты передают на выходной вал максимальный по величине момент. Соответствующий по величине момент передаетс также и парой колес 10, 11, кинематически св занными с муфтами через дифференциал.In the initial position, the output shaft 2 of the transmission (Fig. 1) is stationary in connection with the load applied thereto. In this case, the central wheel 9 and the driven shafts 12 of all inertial couplings 3, 4, 5 are stationary. The drive shaft 8, rigidly connected to the central wheel 7, rotates with a maximum frequency twice the speed of the input shaft 1. Under these conditions, the inertia couplings transmit the maximum momentum to the output shaft. The corresponding largest torque is also transmitted by a pair of wheels 10, 11 kinematically connected to the couplings via a differential.

При уменьшении нагрузки выходной вал 2 начинает вращатьс с одновременным вращением ведомых валов 12 инерционных муфт, угловые скорости которых завис т от передаточных отношений св занных с выходным валом пар колее 13 и 14, 15 и 16, 17 и 18. Вместе с тем уменьшаетс частота вращени ведущего вала 8. Момент, передаваемый инерционными муфтами уменьшаетс . Это характеризует второй режим работы, когда с началом вращени выходного вала 2 уменьшаетс величина передаваемого момента. При дальнейшем уменьшений нагрузки увеличиваетс частота вращени ведомых валов 12 инерционных муфт, а соответственно плавно возрастает углова скорость выходного вала . Когда угловые скорости выходного вала 2 и колеса 14 сравн ютс , произойдет отключение МСХ 19, а вместе с тем и пары колес 13, 14 с наибольшим передаточным отношением. Передача перейдет на третий режим работы.When the load decreases, the output shaft 2 begins to rotate with the simultaneous rotation of the driven shafts 12 of inertial couplings, the angular velocities of which depend on the gear ratios of the pairs of gauges 13 and 14, 15 and 16, 17 and 18 associated with the output shaft. At the same time, the rotation frequency decreases drive shaft 8. The moment transmitted by the inertia couplings is reduced. This characterizes the second mode of operation when, with the start of rotation of the output shaft 2, the amount of transmitted moment decreases. With further reductions in load, the rotation frequency of the driven shafts 12 of the inertial couplings increases, and accordingly, the angular speed of the output shaft increases smoothly. When the angular speeds of the output shaft 2 and the wheels 14 are compared, the MCX 19 will be disabled, and at the same time the pairs of wheels 13, 14 with the highest gear ratio. The transfer will switch to the third mode of operation.

При третьем режиме работы МСХ 19 разомкнут и муфта 3 не имеет св зи с выходным валом 2. Мощность от входного вала 1 на выходной вал 2 передаетс по трем потокам через соответствующие кинематические св зи, включающие пары колес 10 и 11, 15 и 16, 17 и 18. МСХ 20 при этом замкнут. При дальнейшем уменьшении нагрузки плавно возрастает частота вращени ведомых валов 12 инерционных муфт 4, 5 и св занного с ними выходного вала 2 с одновременным уменьшением частоты вращени ведущего вала 8 и величины переда- ваемего на выходной вал вращающегоIn the third mode of operation, the MCX 19 is open and the coupling 3 is not connected to the output shaft 2. The power from the input shaft 1 to the output shaft 2 is transmitted in three streams through the corresponding kinematic links, including pairs of wheels 10 and 11, 15 and 16, 17 and 18. MOA 20 is closed. With a further decrease in the load, the rotation frequency of the driven shafts 12 of the inertial couplings 4, 5 and the associated output shaft 2 gradually increases, while the rotation frequency of the drive shaft 8 and the value of the rotational shaft transmitted to the output shaft decrease

момента. Когда угловые скорости колеса 16 и ведомой обоймы МСХ 20 сравн ютс , произойдет размыкание МСХ 20 и передача перейдет на четвертый режим работы.moment. When the angular speeds of the wheel 16 and the driven clip of the MXX 20 are compared, the MXX 20 will open and the transmission will transfer to the fourth mode of operation.

При четвертом режиме работы моментIn the fourth mode of operation, the moment

и вращение передаетс через дифференциал по двум потокам: через пару колес 10, 11 и через инерционную муфту 5 при помощи пары колес 17, 18 имеющей наименьшее передаточное отношение, В кинематических св з х, включающих эти пары колес, нет механизмов свободного хода, а сами эти пары колес кинематически св заны через соответствующие центральные колеса 9 и 7 дифференциала. Ведущий 8 и ведомый 12and the rotation is transmitted through the differential in two streams: through a pair of wheels 10, 11 and through an inertial clutch 5 using a pair of wheels 17, 18 having the lowest gear ratio. In kinematic links including these pairs of wheels, there are no freewheels, but these pairs of wheels are kinematically coupled through respective central differential wheels 9 and 7. Master 8 and Slave 12

валы инерционной муфты 5, также как и центральные колеса 7, 9 дифференциала, могут вращатьс относительно друг друга с переменной частотой. Это обеспечивает возможность вращени выходного вала 2the shafts of the inertia clutch 5, as well as the central differential wheels 7, 9, can rotate with respect to each other with a variable frequency. This allows rotation of the output shaft 2

также с переменной угловой скоростью, величина которой находитс в обратной зависимости от нагрузки на этом валу.also with a variable angular velocity, the magnitude of which is inversely related to the load on this shaft.

Следовательно, все режимы работы автематической передачи, приведенной на фиг.1, кроме исходного первого режима, когда выходной вал заторможен приложенной к нему нагрузкой, вл ютс вариатор- ными. Вместе с тем, пара колес 10, 11Therefore, all operating modes of the automatic transmission shown in Fig. 1, except for the initial first mode, when the output shaft is inhibited by the load applied to it, are variable-speed. However, a pair of wheels 10, 11

посто нно при всех режимах работы передает на выходной вал 2 момент и вращение и независимо от переключени этих режимов . Сочетание этих двух условий обеспечивает работу автоматической передачи вat all operating modes, it constantly transmits torque and rotation to the output shaft 2 and regardless of the switching of these modes. The combination of these two conditions ensures the automatic transmission in

режиме автоматического вариатора с высокими показател ми коэффициента полезного действи . При этом количество инерционных муфт определ ет число режимов работы, а следовательно, и величинуautomatic variator mode with high efficiency ratios. In this case, the number of inertial couplings determines the number of operating modes, and hence the value

коэффициента полезного действи .coefficient of performance.

При увеличении нагрузки на выходном валу 2 происходит обратный процесс перехода режимов работы.When the load on the output shaft 2 increases, the reverse process of the transition of operating modes occurs.

Работа автоматической передачи по конструктивному варианту с МСХ 31 и паройAutomatic transmission operation according to the constructive variant with the Ministry of Agriculture 31 and a pair

колес 29, 30 (фиг,4) отличаетс от исходного варианта (фиг,1) тем, что первый режим работы , когда выходной вал 2 заторможен нагрузкой , замен етс в данном варианте на первый режим работы с фиксированным по величине передаточным отношением, при котором выходной вал 2 вращаетс с минимальной частотой. Это достигаетс тем, что передаточное отношение пары колес 29, 30 вл етс наибольшим по сравнению с пара- ми колес у инерционных муфт. В св зи с этим при увеличении угловой скорости выходного вала 2 первым отключаетс МСХ 31. В дальнейшем передача работает также, как и приведенный выше исходный вариант (фиг. 1). При первом режиме работы достигаетс более высокий коэффициент полезного действи , т.к.часть потока мощности через пару колес 29, 30 передаетс непосредственно от входного 1 на выходной 2 вал, в обход дифференциала и инерционных муфт, что одновременно снижает нагрузку на них при наиболее напр женном режиме работы и позвол ет примен ть инерционные муфты с меньшей установленной мощностью.wheels 29, 30 (Fig. 4) differs from the original version (Fig. 1) in that the first mode of operation, when the output shaft 2 is inhibited by the load, is replaced in this embodiment by the first mode of operation with a fixed gear ratio, in which output shaft 2 rotates at a minimum frequency. This is achieved in that the gear ratio of the pair of wheels 29, 30 is greatest compared to the pair of wheels of inertia couplings. In this regard, with an increase in the angular velocity of the output shaft 2, the MOX 31 is the first to turn off. In the future, the transmission works in the same way as the above original version (Fig. 1). In the first mode of operation, a higher efficiency is achieved, since part of the power flow through the pair of wheels 29, 30 is transmitted directly from the input 1 to the output 2 shaft, bypassing the differential and inertial couplings, which simultaneously reduces the load on them at the most operation mode and allows the use of inertia couplings with a lower installed power.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION An automatic transmission comprising parallel input and output shafts, freewheeling mechanisms, an inertia clutch, a differential, the carrier of which is mounted on the input shaft, one of the central wheels is connected to the drive shaft of the inertia clutch, and the second central wheel and the driven coupling half of the inertia clutch are separately kinematically connected with the output shaft, characterized in that, in order to expand the range of changes in the speed of the output shaft to zero, while increasing the efficiency of the automatic dacha, it is equipped with sequentially arranged additional inertial couplings, the leading coupling halves of which are mounted on a common drive shaft, their driven coupling halves are kinematically connected with the output shaft using freewheeling mechanisms, and the gear ratios of their kinematic connections are larger than those of the kinematic main inertial coupling couplings with output shaft.

Fi g. 2

Figure 3

FIG. 4