RU2047027C1

RU2047027C1 - Automatic transmission

Info

Publication number: RU2047027C1
Application number: RU93009962A
Authority: RU
Inventors: Борис Федорович Кочетков
Original assignee: Борис Федорович Кочетков
Priority date: 1993-02-26
Filing date: 1993-02-26
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: transmission has input and output shafts, housing, inertial clutch, idle mechanism, breaking idle mechanism, and differential. The carrier of the differential is mounted on the output shaft. One of the central wheels of the differential is mounted on the input shaft. The other central wheel is coupled with the driven link of the inertial clutch through the driven shaft of the clutch. The driving race of the breaking idle mechanism is coupled with the output shaft. The driven race is coupled with the output shaft. The driving race of the idle mechanism is mounted on the driven link of the inertial clutch. The driven race is mounted inside the housing. EFFECT: enhanced reliability. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в транспортном машиностроении и станкостроении. The invention relates to mechanical engineering and can be used in transport engineering and machine tools.

Известна автоматическая коробка передач, содержащая входной, выходной и промежуточный валы, инерционную муфту, ведущий вал которой является входным валом передачи, а ведомый вал постоянно кинематически связан при помощи первой пары колес с выходным валом, промежуточный вал установлен соосно выходному валу и связан с ним при помощи механизма свободного хода, и с входным валом кинематически связан при помощи второй пары колес, имеющей более высокое передаточное отношение по сравнению с первой парой колес [1]
Известна также автоматическая передача, содержащая входной и выходной валы, корпус, инерционную муфту, ведущее звено которой установлено на входном валу коаксиально ведомому звену, механизм свободного хода и дифференциал, кинематически связанные между собой, все элементы передачи расположены соосно, каждое из трех звеньев дифференциала соединено соответственно с входным и выходным валом и ведомым звеном инерционной муфты, ведущая обойма механизма свободного хода установлена на ведомом звене инерционной муфты с возможностью его вращения в сторону ведущего звена, а ведомая обойма установлена в корпусе [2]
У этой автоматической передачи отсутствует возможность передачи вращающего момента от выходного вала на входной вал, что не позволяет использовать двигатель для торможения выходного вала и рабочей машины, т.е. сужает функциональные возможности механизма.An automatic transmission is known comprising an input, output and intermediate shafts, an inertia clutch, the drive shaft of which is the input shaft of the transmission, and the driven shaft is constantly kinematically connected by means of the first pair of wheels to the output shaft, the intermediate shaft is mounted coaxially with the output shaft and connected with it at the help of the freewheel mechanism, and is kinematically connected to the input shaft by means of a second pair of wheels having a higher gear ratio compared to the first pair of wheels [1]
An automatic transmission is also known, comprising input and output shafts, a housing, an inertia clutch, the driving link of which is mounted on the input shaft coaxially to the driven link, the freewheel and differential, kinematically connected to each other, all transmission elements are aligned, each of the three differential links is connected respectively, with the input and output shaft and the driven link of the inertial clutch, the leading clip of the freewheel mechanism is mounted on the driven link of the inertial clutch with the possibility of its rotation towards the leading link, and the driven clip is installed in the housing [2]
This automatic transmission does not have the ability to transmit torque from the output shaft to the input shaft, which does not allow the engine to be used to brake the output shaft and the working machine, i.e. narrows the functionality of the mechanism.

Предлагаемое изобретение обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения торможения двигателем выходного вала при одновременном уменьшении габаритов и массы передачи. The present invention ensures the achievement of a technical result, which consists in expanding functionality by providing engine braking of the output shaft while reducing the size and mass of the transmission.

Указанный технический результат достигается тем, что у автоматической передачи, содержащей установленные соосно входной и выходной валы, корпус, инерционную муфту, ведущее звено которой установлено на входном валу, размещенном по оси муфты по обе стороны от ней, механизм свободного хода, ведущая обойма которого установлена на ведомом звене инерционной муфты с возможностью его вращения в сторону ведущего звена, а ведомая обойма установлена в корпусе, и дифференциал, каждое из трех звеньев которого соединено соответственно с входным и выходным валом и ведомым звеном инерционной муфты, водило дифференциала установлено на выходном валу, одно из центральных колес на входном валу, а второе центральное колесо посредством ведомого вала инерционной муфты связано с ведомым звеном этой муфты, в состав передачи включен тормозной механизм свободного хода, ведущая обойма которого связана с выходным валом, а ведомая с входным валом, при этом, как частные случаи выполнения, ведущая обойма тормозного механизма свободного хода установлена на водиле дифференциала, а ведомая на его центральном колесе, установленном на входном валу. The specified technical result is achieved in that in an automatic transmission comprising an input and output shafts mounted coaxially, there is a housing, an inertial clutch, the drive link of which is mounted on an input shaft placed along the axis of the clutch on either side of it, a freewheel mechanism, the drive clip of which is installed on the driven link of the inertial clutch with the possibility of its rotation in the direction of the driving link, and the driven clip is installed in the housing, and a differential, each of the three links of which are connected respectively to the input and output one shaft and the driven link of the inertial clutch, the differential carrier is mounted on the output shaft, one of the central wheels is on the input shaft, and the second central wheel is connected to the driven link of the inertial clutch via the driven shaft of the inertia clutch, the free-wheel brake mechanism, the leading cage is included in the transmission which is connected with the output shaft, and driven with the input shaft, while, as special cases, the leading clip of the brake freewheel is mounted on the differential carrier, and the driven on its center flax wheel mounted on the input shaft.

Указанные существенные признаки, характеризующие изобретение, обеспечивают достижение заданного технического результата за счет применения тормозного механизма свободного хода, который при неработающем двигателе и, следовательно, при вращении выходного вала за счет инерции рабочей машины или движении ее под уклон, обеспечивают передачу вращающего момента от выходного вала на заторможенный входной вал и далее на двигатель. Малые габариты и масса передачи обеспечиваются соосным расположением всех ее элементов и плотной их компоновкой. These essential features characterizing the invention ensure the achievement of a given technical result due to the use of a freewheel braking mechanism, which, when the engine is idle and, therefore, when the output shaft rotates due to inertia of the working machine or when it moves downhill, ensures the transmission of torque from the output shaft to a braked input shaft and further to the engine. The small dimensions and mass of the transmission are ensured by the coaxial arrangement of all its elements and their dense layout.

На фиг. 1 изображена автоматическая передача; на фиг.2 и 3 инерционная муфта в двух проекциях соответственно. In FIG. 1 shows an automatic transmission; figure 2 and 3 inertial coupling in two projections, respectively.

Автоматическая передача (фиг. 1) содержит размещенные на одной осевой линии входной 1 и выходной 2 валы, инерционную муфту 3, ведущее звено которой установлено на входном валу 1. Ведомый вал 4 инерционной муфты выполнен полым и сквозь него свободно проходит входной вал 1. На оконечностях входного вала 1 и ведомого вала 4 установлены соответственно первое 5 и второе 6 центральные колеса дифференциала, водило 7 которого установлено на выходном валу 2. Второе центральное колесо 6 имеет центральное отверстие, сквозь которое свободно проходит входной вал 1. На ведомом валу 4 инерционной муфты установлен механизм свободного хода 8 (МСХ 8), ведущая обойма которого закреплена на этом валу, а ведомая обойма жестко соединена с корпусом 9 передачи. МСХ 8 обеспечивает возможность вращения ведомого вала 4 в сторону вращения входного вала 12 и препятствует вращению в противоположном направлении. Водило 7 и первое центральное колесо 5 дифференциала связывает тормозной механизм свободного хода 10 (МСХ 10), ведущая обойма которого связана с водилом и выходным валом, а ведомая обойма с первым центральным колесом 5 и входным валом 1. The automatic transmission (Fig. 1) contains shafts 3 located on the same axial line of the input 1 and output 2, an inertial clutch 3, the drive link of which is mounted on the input shaft 1. The driven shaft 4 of the inertial clutch is hollow and the input shaft 1 freely passes through it. at the extremities of the input shaft 1 and the driven shaft 4, respectively, the first 5 and second 6 central wheels of the differential are installed, the carrier 7 of which is mounted on the output shaft 2. The second central wheel 6 has a central hole through which the input freely passes al 1. On the driven shaft 4 is mounted inertial clutch mechanism overrunning 8 (MOA 8) leading ferrule which is fixed to the shaft, and the driven yoke rigidly connected to the transmission casing 9. MCX 8 allows rotation of the driven shaft 4 in the direction of rotation of the input shaft 12 and prevents rotation in the opposite direction. Drove 7 and the first central wheel 5 of the differential connects the brake freewheel 10 (MCX 10), the drive clip of which is connected to the carrier and the output shaft, and the driven clip to the first central wheel 5 and input shaft 1.

В автоматической передаче могут применяться любые инерционные муфты, допускающие вращение ведущего и ведомого валов с разными частотами в зависимости от нагрузки и передающие вращающий момент, величина которого определяется частотой вращения этих валов один относительно другого, и допускающая соосную установку ведущего вала внутри полого ведомого вала. In automatic transmission, any inertial couplings can be used, allowing rotation of the drive and driven shafts with different frequencies depending on the load and transmitting a torque whose value is determined by the speed of these shafts relative to each other, and allowing coaxial installation of the drive shaft inside the hollow driven shaft.

В приведенной в качестве примера инерционной муфте (фиг.2 и 3) ведущее звено выполнено в виде расположенной симметрично оси О-О муфты рамки 11, а входной вал 1, являющийся ведущим валом муфты, состоит из двух частей, прикрепленных соосно с двух сторон этой рамки. На рамке 11 в подшипниках 12 на одной осевой линии О₁-О₁ размещены радиальные валы 13, на внутренней оконечности каждого из которых перпендикулярно его оси О₁-О₁ закреплен инерционный груз в форме маховика 14, а на внешней оконечности каждого из этих валов закреплен конический сателлит 15, входящий в зацепление с центральным колесом 16. При большой величине передаточного отношения между сателлитом 15 и центральным колесом 16 рамка 11 с маховиками 14 размещается внутри обода колеса 16, жестко соединенного с ведомым валом 4 при помощи вогнутой связи 17. Осевые линии муфты О-О и маховиков О₁-О₁ перпендикулярны и пересекаются в центральной точке О¹. С целью повышения жесткости конструкции маховики связаны между собой подшипником 18 с возможностью вращения в противоположные стороны относительно друг друга.In an inertial clutch as an example (FIGS. 2 and 3), the drive link is made in the form of a frame 11 coupling symmetrically to the O-O axis, and the input shaft 1, which is the drive shaft of the coupling, consists of two parts, mounted coaxially on both sides of this framework. On the frame 11 in the bearings 12 on the same axial line O ₁ -O ₁ radial shafts 13 are placed, on the inner end of each of which an inertial load in the form of a flywheel 14 is fixed perpendicular to its axis O ₁ -O ₁ , and on the outer end of each of these shafts fixed conical satellite 15, which engages with the central wheel 16. With a large gear ratio between the satellite 15 and the central wheel 16, the frame 11 with the flywheels 14 is placed inside the rim of the wheel 16, rigidly connected to the driven shaft 4 by means of a concave connection 17. The axial lines of the O-O coupling and the O ₁ -O ₁ flywheels are perpendicular and intersect at the central point O ¹ . In order to increase the structural rigidity, the flywheels are interconnected by a bearing 18 with the possibility of rotation in opposite directions relative to each other.

Автоматическая передача работает следующим образом. Automatic transmission works as follows.

При разной частоте вращения входного вала 1 и ведомого вала 4 муфты сателлиты 15 обкатываются по центральному колесу 16, приводя маховики 14 во вращение вокруг оси О₁-О₁. При этом маховики относительно друг друга вращаются в противоположные стороны. Вращение маховиков одновременно вокруг двух пересекающихся осей О-О и О₁-О₁ является их вращением вокруг центральной точки О¹ пересечения этих осей. Вращающиеся маховики имеют определенный момент количества движения. Известно, что момент количества движения тела относительно точки является векторной величиной и при этом он проявляется с соблюдением фундаментального физического закона сохранения. В данном случае в связи с вращением маховиков одновременно вокруг двух осей О-О и О₁-О₁ направление их векторов момента количества движения постоянно принудительно изменяется, что является следствием воздействия на маховики моментов внешних сил со стороны колеса 16 и ведомого вала 4. При этом согласно физическому закону равенства и противоположной направленности действия и противодействия тел на колесо 16, ведомый вал 4 и далее на второе центральное колесо 6 передается вращающий момент, величина которого зависит от интенсивности изменения направления векторов моментов количества движения маховиков, т.е. от разности частот вращения входного вала 1 и ведомого вала 4. Вращение маховиков в противоположные стороны уравновешивает возникающие гироскопические силы и уменьшает нагрузку на подшипники. Размещение маховиков у оси О-О муфты сводит к минимуму воздействующие на них центробежные силы и уменьшает динамические нагрузки на элементы передачи.At different speeds of the input shaft 1 and the driven shaft 4, the clutch of the satellite 15 rolls around the central wheel 16, causing the flywheels 14 to rotate around the axis O ₁ -O ₁ . In this case, the flywheels rotate in opposite directions relative to each other. The rotation of the flywheels simultaneously around two intersecting axes O-O and O ₁ -O ₁ is their rotation around the central point O ^{1 of the} intersection of these axes. Rotating flywheels have a certain moment of momentum. It is known that the angular momentum of a body relative to a point is a vector quantity and at the same time it manifests itself in compliance with the fundamental physical conservation law. In this case, due to the rotation of the flywheels simultaneously around the two O-O and O ₁ -O ₁ axes, the direction of their angular momentum vectors is constantly forcibly changing, which is a result of the external forces acting on the flywheels from the side of the wheel 16 and the driven shaft 4. When according to the physical law of equality and the opposite direction of the action and reaction of bodies on the wheel 16, the driven shaft 4 and then on the second central wheel 6 is transmitted torque, the magnitude of which depends on the intensity of the change direction vectors angular momentum of the flywheel motion, i.e. from the difference in the rotational speeds of the input shaft 1 and the driven shaft 4. Rotating the flywheels in opposite directions balances the arising gyroscopic forces and reduces the load on the bearings. Placing the flywheels on the O-O axis of the coupling minimizes the centrifugal forces acting on them and reduces the dynamic loads on the transmission elements.

Автоматическая передача имеет три режима работы. Automatic transmission has three operating modes.

Первый режим работы. При большом моменте сопротивления на выходном валу 2, постоянной частоте вращения входного вала 1 и первого центрального колеса 5 дифференциала ведомый вал 4 инерционной муфты, связанный с центральным колесом 6 дифференциала, неподвижен, поскольку механизм свободного хода 8 препятствует его вращению в противоположную сторону по сравнению с входным валом 1. При неподвижном ведомом вале 4 инерционная муфта мощность не передает и не потребляет ее, поскольку она не способна преобразовывать механическую энергию в тепловую. Вся мощность от двигателя по валу 1 передается на центральное колесо 5 с созданием на нем соответствующего вращающего момента. При равенстве моментов на центральных колесах 5 и 6 дифференциала на водило 7 и выходной вал 2 будет передаваться сумма этих моментов. Следовательно, на выходной вал 2 будет передаваться момент, величина которого в два раза превышает момент на входном валу 1, при этом частота вращения выходного вала 2 будет в два раза меньше частоты вращения входного вала 1, что обуславливается неподвижностью центрального колеса 6. При уменьшении нагрузки на выходном валу 2 соответственно снимается нагрузка на ведомом валу 4 инерционной муфты и он под действием момента, передаваемого через инерционную муфту 3, начнет вращаться. Автоматическая передача переходит на второй режим работы. The first mode of operation. With a large moment of resistance on the output shaft 2, a constant rotation frequency of the input shaft 1 and the first central differential wheel 5, the driven shaft 4 of the inertial clutch connected to the central differential wheel 6 is stationary, since the freewheel 8 prevents its rotation in the opposite direction compared to input shaft 1. With a stationary driven shaft 4, the inertial clutch does not transmit or consume power, since it is not capable of converting mechanical energy into thermal energy. All the power from the engine through the shaft 1 is transmitted to the Central wheel 5 with the creation of the corresponding torque. If the moments on the central wheels 5 and 6 of the differential are equal to the carrier 7 and the output shaft 2, the sum of these moments will be transmitted. Consequently, the moment will be transmitted to the output shaft 2, the value of which is twice the moment on the input shaft 1, while the rotation speed of the output shaft 2 will be two times lower than the rotation speed of the input shaft 1, which is caused by the immobility of the central wheel 6. When the load is reduced on the output shaft 2, respectively, the load on the driven shaft 4 of the inertial clutch is relieved and it starts to rotate under the action of the torque transmitted through the inertial clutch 3. Automatic transmission switches to the second mode of operation.

При втором режиме работы частота вращения ведомого вала 4 инерционной муфты и связанного с ним центрального колеса 6 будет зависеть от нагрузки на выходном валу 2. Соответственно этому и частота вращения выходного вала 2 будет находиться в обратной зависимости от приложенной к нему нагрузки, т.е. второй режим работы является вариаторным. In the second mode of operation, the rotational speed of the driven shaft 4 of the inertial clutch and the associated central wheel 6 will depend on the load on the output shaft 2. Accordingly, the rotational speed of the output shaft 2 will be inversely dependent on the load applied to it, i.e. the second mode of operation is variable.

При увеличении нагрузки на выходном валу 2 происходит обратный процесс перехода со второго режима работы на первый режим. When the load on the output shaft 2 increases, the reverse process of transition from the second operating mode to the first mode occurs.

Третий режим работы. При неработающем двигателе и движении рабочей машины по инерции или под углом происходит вращение выходного вала 2 за счет кинематической энергии движущейся рабочей машины. При этом в связи с изменением направления потока мощности происходит замыкание тормозного механизма свободного хода 10 и вращающий момент от выходного вала 2 передается на входной вал 1 и далее на неработающий двигатель, что обеспечивает торможение рабочей машины при помощи двигателя. The third mode of operation. When the engine is idle and the working machine moves by inertia or at an angle, the output shaft 2 rotates due to the kinematic energy of the moving working machine. Moreover, in connection with a change in the direction of the power flow, the brake of the freewheel 10 is closed and the torque from the output shaft 2 is transmitted to the input shaft 1 and then to the idle engine, which ensures braking of the working machine using the engine.

Claims

1. AUTOMATIC TRANSMISSION, comprising coaxially inserted input and output shafts, a housing, an inertia clutch, a driving link of which is mounted on an input shaft placed on the axis of the clutch on both sides of it, a freewheeling mechanism, the drive clip of which is mounted on the driven link of the inertia clutch with the possibility of its rotation in the direction of the driving link, and the driven clip is installed in the housing, and the differential, each of the three links of which are connected respectively to the input and output shaft and the driven link of the inertial clutch, differs In that the differential carrier is mounted on the output shaft, one of the central wheels is on the input shaft, and the second central wheel is connected via the driven shaft of the inertial clutch to the driven link of this clutch, the free-wheel braking mechanism is included in the transmission, the driving clip of which is connected with the output a shaft, and a driven clip with an input shaft.

2. The automatic transmission according to claim 1, characterized in that the leading clip of the brake freewheel is mounted on the differential carrier, and the driven clip is not on its central wheel mounted on the input shaft.