RU2095665C1 - Planet stepless variator - Google Patents

Planet stepless variator Download PDF

Info

Publication number
RU2095665C1
RU2095665C1 RU95114279A RU95114279A RU2095665C1 RU 2095665 C1 RU2095665 C1 RU 2095665C1 RU 95114279 A RU95114279 A RU 95114279A RU 95114279 A RU95114279 A RU 95114279A RU 2095665 C1 RU2095665 C1 RU 2095665C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flywheel
rotor
central wheel
carrier
small
Prior art date
Application number
RU95114279A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95114279A (en
Inventor
Генадий Иосифович Ридингер
Original Assignee
Генадий Иосифович Ридингер
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Генадий Иосифович Ридингер filed Critical Генадий Иосифович Ридингер
Priority to RU95114279A priority Critical patent/RU2095665C1/en
Publication of RU95114279A publication Critical patent/RU95114279A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2095665C1 publication Critical patent/RU2095665C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: planet stepless variator has axially alined driving and driven shafts, two planet rows arranged in series, control mechanism, and brakes. Each of the planet rows has small and large central wheels as well as a carrier with satellites. The control mechanism is made up as an electric motor comprising rotor-flywheel and fixed windings of the stator. The rotor-flywheel is made up as a cylinder over periphery of which permanent magnets are built in. The rotor-flywheel can freely rotate about the driving shaft between the fixed windings of the stator. The windings of the stator are connected in an electric circuit. The resistance of the electric circuit of the winding of the stator is controllable. The side surface of the rotor-flywheel is rigidly coupled with the small central wheel of the second planet row through a friction member. The large and small central wheels of the first planet row are rigidly secured to the driven shaft and the driving shaft, respectively. The large and small central wheels of the second planet row are mounted for permitting rotation about the driving shaft. The carrier of this gear transmission is rigidly secured to the same shaft. The large central wheel is rigidly coupled with the carrier of the first planet row. EFFECT: improved design. 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к способам регулирования скорости вращения валов исполнительных механизмов и может найти применение, например, в конструкции автомобиля вместо стандартной ступенчатой коробки скоростей. The invention relates to mechanical engineering, and more specifically to methods of controlling the speed of rotation of the shafts of the actuators and can find application, for example, in the design of a car instead of a standard speed gearbox.

Известна бесступенчатая планетарная передача, содержащая соосные ведомый валы, по крайней мере два планетарных ряда, каждый из которых включает малое и большое центральные колеса и водило с сателлитами, механизм управления, выполненный в виде гидротрансформатора, и тормоза. Known stepless planetary gear containing coaxial driven shafts, at least two planetary gears, each of which includes a small and a large central wheels and a carrier with satellites, a control mechanism made in the form of a torque converter, and brakes.

Однако при установке такой передачи на транспортном средстве она не может выполнять одновременно функции генератора, стартера, регулятора, маховика и т.п. However, when installing such a transmission on a vehicle, it cannot simultaneously perform the functions of a generator, starter, regulator, flywheel, etc.

Задачей изобретения является создание комплексной и простой конструкции вариатора планетарного бесступенчатого типа с электрическим управлением, который, будучи установлен на транспортном средстве, например автомобиле, мог бы выполнять одновременно функции генератора, стартера, регулятора, маховика, а также муфты сцепления. The objective of the invention is to provide a comprehensive and simple design of a planetary continuously variable variator electrically controlled, which, when installed on a vehicle, such as a car, could simultaneously serve as a generator, starter, regulator, flywheel, as well as a clutch.

Указанная задача решается тем, что в вариаторе планетарном, бесступенчатом, содержащем соосные ведущий и ведомый валы, два планетарных ряда, каждый из которых включает малое и большое центральные колеса и водило с сателлитами тормоза и механизм управления, который выполнен с возможностью вращения на ведущем валу и выполнен в виде цилиндра со встроенными по периферии постоянными магнитами, расположенными между неподвижными обмотками статора, включенными в электрически регулируемую цепь, при этом большое и малое центральные колеса первого планетарного ряда жестко установлены соответственно на ведомом и ведущем валах, из которых большое центральное колесо связано с тормозом, большое и малое центральные колеса второго планетарного ряда установлены с возможностью вращения на ведущем валу, из которых большое центральное колесо жестко связано с водилом первого планетарного ряда и со вторым тормозом, малое центральное колесо посредством фрикционного элемента жестко связано с ротором-маховиком, а водило с сателлитами этого же планетарного ряда жестко закреплено на ведущем валу. This problem is solved by the fact that in a planetary variator, stepless, containing coaxial drive and driven shafts, two planetary gear sets, each of which includes a small and a large central wheel and a carrier with brake satellites and a control mechanism that is rotatable on the drive shaft and made in the form of a cylinder with permanent magnets built around the periphery, located between the fixed stator windings, included in an electrically adjustable circuit, with the large and small central wheels primarily of the planetary gear set are rigidly mounted respectively on the driven and drive shafts, of which the large central wheel is connected to the brake, the large and small central wheels of the second planetary gear are mounted for rotation on the drive shaft, of which the large central wheel is rigidly connected to the carrier of the first planetary gear set and with a second brake, the small central wheel by means of a friction element is rigidly connected to the flywheel rotor, and the carrier with satellites of the same planetary gear set is rigidly fixed to the drive shaft.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема вариатора; на фиг. 2 - электрическая схема управления вариатора; на фиг. 3 график работы вариатора с тепловым двигателем; на фиг. 4 график работы вариатора с электрическим асинхронным двигателем. In FIG. 1 shows a kinematic diagram of a variator; in FIG. 2 - electric control circuit of the variator; in FIG. 3 schedule of the variator with a heat engine; in FIG. 4 schedule of the variator with an electric induction motor.

Вариатор планетарный бесступенчатый устроен следующим образом. The planetary variator stepless is arranged as follows.

Ведущий вал 1 двигателя (например, теплового) состыкован соосно через подшипниковый узел 2 с выходным валом 3. Два последовательно расположенных на указанных валах планетарных ряда: первый на ведомом 3 и второй на ведущем 1. На ведущем валу 1 жестко установлены малое центральное колесо 4 первого планетарного ряда и водило 5 с сателлитами 6 второго планетарного ряда. На ведущем валу 1 с возможностью вращения установлены малое центральное колесо 7 и большое центральное колесо 8 второго планетарного ряда. Водило с сателлитами 10 первого планетарного ряда жестко связано с большим центральным колесом 8.Большое центральное колесо 11 первого планетарного ряда является выходным и жестко закреплено на выходном валу 3. Малое центральное колесо 7 через фрикционный элемент 12 соединено с ротором-маховиком 13, который свободно вращается на ведущем валу 1. Фрикционный элемент 12 работает только на включение-выключение. Электрическая машина 9 состоит из ротора-маховика 13 и обмоток 14 неподвижного статора. Она используется два управления вариатором как генератор тока, а также как электродвигатель-стартер в режиме запуска теплового двигателя. В первом случае обмотки 14 статора включаются через электрическую цепь, содержащую выпрямитель 15 ( D1 фиг. 2), реостаты 16(R1) и 17(R2), регулятор напряжения 18 и переключатель 20 к клеммам аккумулятора 19. Во втором случае обмотки 14 через переключатель 20 подключаются непосредственно к аккумулятору 19. С реостатом 16 (R1) корреляционно связана педаль акселератора 21, а с реостатом 17 (R2) - рычаг 22 управления режимами. Большие центральные колеса 11 и 8 снабжены ленточными тормозами 24 и 23.The drive shaft 1 of the engine (for example, thermal) is aligned coaxially through the bearing assembly 2 with the output shaft 3. Two planetary gears arranged in series on the indicated shafts: the first on the driven 3 and the second on the drive 1. A small central wheel 4 of the first is rigidly mounted on the drive shaft 1 planetary gear set and drove 5 with satellites 6 of the second planetary gear set. A small central wheel 7 and a large central wheel 8 of the second planetary gear set are rotatably mounted on the drive shaft 1. The carrier with the satellites 10 of the first planetary gear set is rigidly connected to the large central wheel 8. The large central wheel 11 of the first planetary gear set is output and rigidly mounted on the output shaft 3. The small central wheel 7 is connected via a friction element 12 to the rotor-flywheel 13, which rotates freely on the drive shaft 1. The friction element 12 only works on-off. The electric machine 9 consists of a rotor-flywheel 13 and windings 14 of a fixed stator. It is used by two variator controls as a current generator, and also as an electric motor-starter in the starting mode of a heat engine. In the first case, the stator windings 14 are connected through an electric circuit containing a rectifier 15 (D 1 of Fig. 2), rheostats 16 (R 1 ) and 17 (R 2 ), a voltage regulator 18 and a switch 20 to the terminals of the battery 19. In the second case, the windings 14 through the switch 20 are connected directly to the battery 19. The accelerator pedal 21 is correlated with the rheostat 16 (R 1 ), and the mode control lever 22 is connected with the rheostat 17 (R 2 ). The large central wheels 11 and 8 are equipped with belt brakes 24 and 23.

Вариатор планетарный бесступенчатый работает следующим образом. The planetary variator stepless works as follows.

При первоначальном запуске теплового двигателя большое центральное колесо 11 с выходным валом 3 затормаживаются тормозом 23. Переключателем 20 обмотка 14 статора подключается непосредственно к аккумулятору 19. В этом случае электрическая машина 9 работает как электродвигатель-стартер. Обмотка 14 статора, намагничиваясь, притягивает диск фрикционного элемента 12, который входит в зацепление с ротором-маховиком 13. Ротор-маховик 13 через фрикционный элемент 12, малое центральное колесо 7 и планетарные ряды раскручивает вал 1 теплового двигателя в сторону своего вращения, запуская его. Тепловой двигатель, запустившись, выходит на режим холостого хода (на фиг. 3 прямая AO). Переключатель 20 отключает аккумулятор 19 от обмотки 14 статора и подключает его к выходу регулятора напряжения 18. Вал 1 теплового двигателя через планетарные ряды и вращает ротор-маховик 13. В этом случае электрическая машина 9 работает как генератор тока. Угловая скорость вращения ротора-маховика 13 при заторможенном большом центральном колесе 11 определяется угловой скоростью вращения ведущего вала 1 и угловой скоростью вращения большого центрального колеса 8. Обозначим: X угловая скорость вращения ведущего вала 1 теплового двигателя. Тогда:
n8=X•Z4/(Z4+Z11), (1)
где n8 угловая скорость вращения большого центрального колеса 8;
Z4 и Z11 количество зубьев малого 4 и большого 11 центральных колес.
When the heat engine is initially started, the large central wheel 11 with the output shaft 3 is braked by the brake 23. By the switch 20, the stator winding 14 is connected directly to the battery 19. In this case, the electric machine 9 works as an electric motor-starter. The stator winding 14, magnetizing, attracts the disk of the friction element 12, which engages with the rotor-flywheel 13. The rotor-flywheel 13 through the friction element 12, the small central wheel 7 and planetary gears untwists the shaft 1 of the heat engine in the direction of its rotation, starting it . The heat engine, starting up, goes to idle (in Fig. 3 direct AO). The switch 20 disconnects the battery 19 from the stator winding 14 and connects it to the output of the voltage regulator 18. The shaft 1 of the heat engine through the planetary gears and rotates the rotor-flywheel 13. In this case, the electric machine 9 works as a current generator. The angular velocity of rotation of the rotor-flywheel 13 with a braked large central wheel 11 is determined by the angular velocity of rotation of the drive shaft 1 and the angular velocity of rotation of the large central wheel 8. Denote: X is the angular velocity of rotation of the drive shaft 1 of the heat engine. Then:
n 8 = X • Z 4 / (Z 4 + Z 11 ), (1)
where n 8 is the angular velocity of rotation of the large Central wheel 8;
Z 4 and Z 11 the number of teeth of small 4 and large 11 central wheels.

Большое центральное колесо 8 через сателлиты 6 водила 5 передает вращение малому центральному колесу 7 в соответствии с соотношением:

Figure 00000002

где
Figure 00000003
угловая скорость вращения малого центрального колеса 7;
n8 угловая скорость вращения большого центрального колеса 8;
Z7 и Z8 количество зубьев соответственно малого 7 и большого 8 центральных колес.The large Central wheel 8 through the satellites 6 of the carrier 5 transmits rotation to the small Central wheel 7 in accordance with the ratio:
Figure 00000002

Where
Figure 00000003
the angular velocity of rotation of the small Central wheel 7;
n 8 angular velocity of rotation of the large Central wheel 8;
Z 7 and Z 8 the number of teeth, respectively, small 7 and large 8 central wheels.

Водило 5, вращаясь с валом 1, также передает вращение малому центральному колесу 7 относительно большого центрального колеса 8 в соответствии с соотношением:

Figure 00000004

Обозначим
Figure 00000005
обороты малого центрального колеса 7 и ротора-маховика 13. В итоге получаем:
C = (Z 2 A +ZA•Zc+Z 2 c )•X/(ZA•Zc+Z 2 c ), (4)
где: ZA= Z11= Z8; Zc= Z4= Z7 поскольку параметры соответствующих колес первого и второго планетарных рядов принимаем одинаковыми.The carrier 5, rotating with the shaft 1, also transmits rotation to the small central wheel 7 relative to the large central wheel 8 in accordance with the ratio:
Figure 00000004

We denote
Figure 00000005
revolutions of the small central wheel 7 and the flywheel rotor 13. As a result, we obtain:
C = (Z 2 A + Z A • Z c + Z 2 c ) • X / (Z A • Z c + Z 2 c ), (4)
where: Z A = Z 11 = Z 8 ; Z c = Z 4 = Z 7 since the parameters of the corresponding wheels of the first and second planetary rows are assumed to be the same.

Ротор-маховик 13 раскручивается до значения C (на фиг. 3 прямая OB), которое в оптимальном случае должно быть равным максимальным оборотам теплового двигателя, необходимым для его эксплуатации. The rotor-flywheel 13 is untwisted to a value C (Fig. 3 direct OB), which in the optimal case should be equal to the maximum speed of the heat engine necessary for its operation.

После отпускания тормоза 23 большое центральное колесо 11 получает дополнительное вращение за счет того, что после нажатия на педаль акселератора 21, уменьшится общее сопротивление в электрической цепи вследствие уменьшения сопротивления в реостате 16 (R1) и увеличивает вращающий момент на валу двигателя. Часть увеличивающегося вращающего момента от двигателя, численно равная обратной зависимости, выраженной формулой (4), передается на ротор-маховик 13, стремясь увеличить его обороты. Электромагнитное поле обмотки 14 статора, увеличиваясь вследствие уменьшения сопротивления ротора-маховика 13, создавая тормозящий момент. Таким образом, при определенных расчетных отношениях ротор-маховик 13 сохраняет свои обороты (на фиг. 3 прямая BC). Но при увеличении угловой скорости вращения водила 5 вместе с ведущим валом 1 и относительно неизменной угловой скорости вращения малого центрального колеса 7, большому центральному колесу 8 передается дополнительное вращение за счет обегания сателлитами 6 малого центрального колеса 7.After releasing the brake 23, the large central wheel 11 receives additional rotation due to the fact that after pressing the accelerator pedal 21, the total resistance in the electric circuit decreases due to a decrease in resistance in the rheostat 16 (R 1 ) and increases the torque on the motor shaft. Part of the increasing torque from the engine, numerically equal to the inverse relationship expressed by formula (4), is transmitted to the rotor-flywheel 13, trying to increase its speed. The electromagnetic field of the stator winding 14, increasing due to a decrease in the resistance of the rotor-flywheel 13, creating a braking moment. Thus, with certain design relationships, the rotor-flywheel 13 maintains its speed (in Fig. 3, the straight line BC). But with an increase in the angular velocity of rotation of the carrier 5 together with the drive shaft 1 and a relatively constant angular velocity of rotation of the small central wheel 7, additional rotation is transmitted to the large central wheel 8 due to the circumference of the satellites 6 around the small central wheel 7.

Δn8=ΔX•(ZA+Zc)/ZA, (5)
где Δn8 прирост оборотов большого центрального колеса 8;
ΔX прирост оборотов двигателя.
Δn 8 = ΔX • (Z A + Z c ) / Z A , (5)
where Δn 8 the increase in speed of the large Central wheel 8;
ΔX engine speed increase.

Большое центральное колесо 8, через сателлиты 10, обегает малое центральное колесо 4 и передает полученный дополнительный момент вращения большому центральному колесу 11 и выходному валу 3 в соответствии с соотношением:

Figure 00000006

где
Figure 00000007
дополнительный прирост числа оборотов колеса 11, полученный за счет увеличения числа оборотов большого центрального колеса 8.The large central wheel 8, through the satellites 10, runs around the small central wheel 4 and transfers the obtained additional torque to the large central wheel 11 and the output shaft 3 in accordance with the ratio:
Figure 00000006

Where
Figure 00000007
additional increase in the number of revolutions of the wheel 11, obtained by increasing the number of revolutions of the large Central wheel 8.

Большое центральное колесо 11 с выходным валом 3 получает вращение от малого центрального колеса 4 через сателлиты 10 в соответствии с соотношением:

Figure 00000008

где
Figure 00000009
прирост числа оборотов колеса 11 за счет увеличения числа оборотов двигателя.The large Central wheel 11 with the output shaft 3 receives rotation from the small Central wheel 4 through the satellites 10 in accordance with the ratio:
Figure 00000008

Where
Figure 00000009
an increase in the number of revolutions of the wheel 11 due to an increase in the number of revolutions of the engine.

Обороты выходного вала 3 складываются из суммы:

Figure 00000010

Обозначим: y угловая скорость вращения выходного вала 3.The revolutions of the output shaft 3 are the sum of:
Figure 00000010

Denote: y the angular velocity of rotation of the output shaft 3.

Figure 00000011

Но в соответствии с (5):
Δn8 = ΔX•(ZA+Zc)/ZA,
Тогда:
Figure 00000012

Эта зависимость справедлива, если C const или C 0.
Figure 00000011

But in accordance with (5):
Δn 8 = ΔX • (Z A + Z c ) / Z A ,
Then:
Figure 00000012

This dependence is valid if C const or C 0.

Общая зависимость y от X будет:
y = X(Z 2 A +ZAZc+Z 2 c )/Z 2 A (10)
В целом же величина "y" зависит также от угловой скорости вращения ротора-маховика 13, т.е. от "C". Отсюда зависимость y от C при X 0 находится из выражения:
y n8(ZA+Zc)/ZA, (11)
а n8= -C Zc/ZA; y = -(ZAZc+Z 2 c )•C/Z 2 A . (12)
Общая зависимость y от X и C будет:
y = (Z 2 A +ZAZc+Z 2 c )X/Z 2 A -(ZA•Zc+Z 2 c )C/Z 2 A . (13)
Из этой зависимости видно, что, если C=const (на фиг. 3 прямая BC), а X увеличивается, то увеличивается и y. В некоторый момент будет X C. Тогда y X реализуется прямая передача. В этом случае относительное вращение колес прекратится, весь вариатор будет вращаться как одно целое. При дальнейшем увеличении оборотов двигателя от нарастающего взаимного вращения резко увеличивается трение, которое будет препятствовать дальнейшему увеличению оборотов двигателя. Таким образом, при увеличении X до значений, больших C появляется некоторый саморегулирующий момент, препятствующий эксплуатации двигателя на оборотах, больших максимальных расчетных.
The general dependence of y on X will be:
y = X (Z 2 A + Z A Z c + Z 2 c ) / Z 2 A (ten)
In general, the value of "y" also depends on the angular velocity of rotation of the rotor-flywheel 13, i.e. from "C". Hence, the dependence of y on C at X 0 is found from the expression:
yn 8 (Z A + Z c ) / Z A , (11)
and n 8 = —CZ c / Z A ; y = - (Z A Z c + Z 2 c ) • C / Z 2 A . (12)
The general dependence of y on X and C will be:
y = (Z 2 A + Z A Z c + Z 2 c ) X / Z 2 A - (Z A • Z c + Z 2 c ) C / Z 2 A . (thirteen)
This dependence shows that if C = const (in Fig. 3 the line BC), and X increases, then y also increases. At some point there will be X C. Then y X a direct transfer is realized. In this case, the relative rotation of the wheels will stop, the entire variator will rotate as a whole. With a further increase in engine speed from increasing mutual rotation, friction increases sharply, which will prevent a further increase in engine speed. Thus, when X is increased to values greater than C, a certain self-regulating moment appears, which prevents the engine from operating at revolutions greater than the maximum design speed.

На прямой передаче при максимальных оборотах теплового двигателя сопротивления электрической цепи будет наименьшим, а ток, вырабатываемый электрической машиной 9, работающей как генератор, будет максимальным. Эта электроэнергия используется для питания систем зажигания, других агрегатов, обеспечивающих работу двигателя для подзарядки аккумулятора 19. Однако избыток вырабатываемой энергии понижает КПД вариатора. Количество вырабатываемой электроэнергии можно уменьшить за счет изменения параметров ротора-маховика 13. In direct transmission at maximum speeds of the heat engine, the resistance of the electric circuit will be the smallest, and the current generated by the electric machine 9, operating as a generator, will be maximum. This electricity is used to power the ignition systems, other units that provide the engine to recharge the battery 19. However, the excess generated energy reduces the efficiency of the variator. The amount of generated electricity can be reduced by changing the parameters of the rotor-flywheel 13.

Сопротивление R2 (фиг. 2) включено параллельно R1 и является дополнительным регулятором, независимым от педали акселератора 21. При уменьшении сопротивления R2 и изменения сопротивления R1 от педали акселератора общее сопротивление электрической цепи будет уменьшаться по иной зависимости (на фиг. 3 прямая DE). Тормозящий момент вследствие более быстрого уменьшения сопротивления электрической цепи возрастает быстрее, чем вращающий момент двигателя и заставит уменьшить обороты ротора-маховика 13. В определенный момент уменьшающиеся обороты ротора-маховика 13 и увеличивающиеся обороты двигателя совпадут по значению (на фиг. 3 прямые BE и AE соответственно) начнется реализоваться прямая передача, но при более низких значениях оборотов теплового двигателя (на фиг. 3 прямая EH).The resistance R 2 (Fig. 2) is connected in parallel to R 1 and is an additional regulator independent of the accelerator pedal 21. When the resistance R 2 and resistance R 1 change from the accelerator pedal, the total resistance of the electric circuit will decrease in a different way (in Fig. 3 direct DE). The braking moment, due to a faster decrease in the electric circuit resistance, increases faster than the engine torque and will cause the rotor-flywheel rotor 13 to decrease. At a certain moment, the decreasing rotor-flywheel rotations 13 and the increasing engine revolutions coincide in value (in Fig. 3, direct BE and AE accordingly) direct transmission will begin to be realized, but at lower values of the revolutions of the heat engine (in Fig. 3 direct EH).

Рассмотрим работу вариатора на различных режимах работы транспортного средства. Consider the operation of the variator in various modes of operation of the vehicle.

Движение на прямых передачах. Движение на прямой передаче возможно при различных скоростях движения транспортного средства. При переходе с большей скорости на меньшую, сохраняя режим прямой передачи вариаторов, необходимо ручкой 22 уменьшить сопротивление реостата 17 (R2 и, отпуская педаль акселератора 21, уменьшить обороты двигателя. И наоборот, при переходе с низкой скорости на более высокую, необходимо ручкой 22 уменьшить сопротивление реостата 17 (R2) и, нажимая на педаль акселератора 21, увеличить обороты двигателя. При этом возможен некоторый "провал" в динамике набора скорости, так как часть увеличивающего вращающего момента двигателя будет затрачиваться на раскручивание ротора-маховика 13.Driving in direct gear. Driving in direct gear is possible at various vehicle speeds. When switching from a higher speed to a lower one, while maintaining the direct transmission of the variators, it is necessary to reduce the resistance of the rheostat 17 with the handle 22 (R 2 and, releasing the accelerator pedal 21, reduce the engine speed. And vice versa, when changing from a lower speed to a higher one, it is necessary with the handle 22 17 to reduce the resistance of the rheostat (R 2) and pressing on the accelerator pedal 21 to increase engine speed. in this case there may be some "dip" in the dynamics of a set speed, as part increases the motor torque will be expended on the pa Torsional rotor-flywheel 13.

Торможение двигателем. При установившемся режиме движения, если резко отпустить педаль акселератора 21, тепловой двигатель; ввиду его приемистости, быстро уменьшит обороты, сопротивление 16 (R1) увеличится, тормозящий момент на роторе-маховика 13 уменьшится. Инерция ротора-маховика 13 будет стремиться сохранить имеющийся вращающий момент, который через элементы вариатора будет направлен против вращения выходного вала 3, создавая дополнительный тормозящий момент, и который сведется к нулю, когда вновь наступит установившийся режим движения, но на более низком уровне, при меньших оборотах двигателя.Engine braking. When the steady state of movement, if you sharply release the accelerator pedal 21, the heat engine; due to its throttle response, it will quickly reduce speed, resistance 16 (R 1 ) will increase, and the braking torque on the flywheel rotor 13 will decrease. The inertia of the rotor-flywheel 13 will seek to maintain the available torque, which through the variator elements will be directed against the rotation of the output shaft 3, creating additional braking torque, and which will be reduced to zero when the steady-state mode of movement again sets in, but at a lower level, at lower engine speed.

Кратковременная остановка автомобиля с выключением теплового двигателя. Применяется для экономии топлива и как экологическая мера в условиях езды по городу. При остановке двигателя и выключении бортового электропитания обмотка 14 статора обесточивается, подпружиненный фрикционный элемент 12 выходит из зацепления с ротором-маховиком 13 и дает ему возможность вращаться свободно, сохраняя инерцию вращения. При последующем включении электропитания обмотка 14 статора намагничивается и притягивает диск фрикционного элемента 12, который входит в зацепление с ротором-маховиком 13, энергия вращения которого передается через элементы вариатора на вал 1 теплового двигателя, запуская его. При этом нет необходимости затормаживать большое центральное колесо 11, поскольку инерция покоя стоящего автомобиля достаточна для удержания колеса 11 относительно неподвижно с целью передачи энергии вращения ротора-маховика 13 на вал 1 горячего двигателя. Short-term car stop with the heat engine off. It is used to save fuel and as an environmental measure in city driving conditions. When the engine is stopped and the onboard power is turned off, the stator winding 14 is de-energized, the spring-loaded friction element 12 disengages from the flywheel rotor 13 and allows it to rotate freely, while maintaining inertia of rotation. The next time the power is turned on, the stator winding 14 is magnetized and attracts the disk of the friction element 12, which engages with the rotor-flywheel 13, the rotation energy of which is transmitted through the variator elements to the shaft 1 of the heat engine, starting it. There is no need to brake the large central wheel 11, since the inertia of the stationary vehicle is sufficient to hold the wheel 11 relatively motionless in order to transfer the rotation energy of the rotor-flywheel 13 to the shaft 1 of the hot engine.

Задний ход автомобиля. Эта передача обеспечивается торможением большого центрального колеса 8 тормозом 24. Reverse car. This transmission is ensured by braking of the large central wheel 8 by the brake 24.

При этом на большое центральное колесо 11 и выходной вал 3 передается реверсивное вращение в соотношении с зависимостью по формуле 2. Это вращение не регулируется вариатором и зависит только от оборотов двигателя. In this case, a reverse rotation is transmitted to the large central wheel 11 and the output shaft 3 in relation to the dependence according to the formula 2. This rotation is not controlled by the variator and depends only on the engine speed.

Вариатор планетарный бесступенчатый работает и с электродвигателем. Режим работы вариатора совместно, с асинхронным электродвигателем иной, нежели в случае с тепловым двигателем. The planetary variator stepless works with an electric motor. The mode of operation of the variator in conjunction with an induction motor is different than in the case of a heat engine.

Перед началом движения большое центральное колесо 11 заторможено ленточным тормозом 23. Тяговый асинхронный электродвигатель подключается к источнику электроэнергии и выводится на номинальный режим. При этом через ведущий вал 1, фрикционный элемент 12 раскручивается ротор-маховик 13 генератора согласно передаточному соотношению 4, т.е. в несколько раз быстрее чем тяговый электродвигатель. Before starting the movement, the large central wheel 11 is braked by a belt brake 23. The traction asynchronous electric motor is connected to a power source and is brought to rated mode. In this case, through the drive shaft 1, the friction element 12 spins the rotor-flywheel 13 of the generator according to the gear ratio 4, i.e. several times faster than a traction motor.

Для начала движения растормаживается большое центральное колесо 11 и, одновременно, статорная обмотка 14 генератора подключается в электрическую цепь. Генератор, вырабатывая электроэнергию, создает на роторе-маховике тормозящий момент, уменьшающий его обороты, вследствие чего, согласно выражению 13, на выходном валу 3 возникает вращающий момент. Регулируя сопротивление реостатом, включенным в электрическую цепь статора генератора, можно изменять тормозящий момент на роторе-маховике 13 и, как следствие, вращающий момент на выходном валу 3. При совпадении оборотов ведущего вала 1 и его ротора-маховика реализуется прямая передача. Электроэнергия, вырабатываемая генератором, через преобразующее устройство возвращается в питающую электрическую сеть. To start the movement, the large central wheel 11 is released and, at the same time, the stator winding 14 of the generator is connected to the electric circuit. The generator, generating electricity, creates a braking torque on the rotor-flywheel, reducing its speed, as a result of which, according to expression 13, a torque occurs on the output shaft 3. By adjusting the resistance with a rheostat included in the electric circuit of the generator stator, it is possible to change the braking torque on the rotor-flywheel 13 and, as a result, the torque on the output shaft 3. When the rotations of the drive shaft 1 and its rotor-flywheel coincide, a direct transmission is realized. The electric energy generated by the generator, through the conversion device is returned to the power supply network.

Чтобы не затрачивать часть мощности тягового электродвигателя на вращение генератора, вырабатывающего электроэнергию, в режиме прямой передачи можно предусмотреть в конструкции дополнительную муфту, блокирующую между собой ведущий вал 1 и ротор-маховик 13 при совпадении их оборотов с одновременным отключением старторной обмотки от электрической цепи и, тем самым, повысить КПД конструкции. In order not to expend part of the power of the traction motor to rotate the generator that generates electricity, in direct transmission mode, an additional clutch can be designed in the design, blocking the drive shaft 1 and the rotor-flywheel 13 when their speeds coincide while the starter winding is disconnected from the electric circuit and, thereby increasing the design efficiency.

Замедление движения производится, в отличие от случая с тепловым двигателем, только подтормаживанием выходного вала с одновременным разблокированием ведущего вала 1 и ротора-маховика 13 (статорная обмотка отключена от электрической цепи). При этом часть механической энергии тягового электродвигателя затрачивается на раскручивание ротора-маховика, с целью ее аккумуляции для последующего разгонного режима. При кратковременных остановках (продолжительностью в несколько минут) целесообразно отключать тяговый электродвигатель от питающей электросети с одновременным разъединением фрикционного элемента 12, давая возможность ротору-маховику свободно вращаться, сохраняя механическую энергию. Slow motion is, in contrast to the case with a heat engine, only by braking the output shaft while unlocking the drive shaft 1 and the flywheel rotor 13 (the stator winding is disconnected from the electrical circuit). In this case, part of the mechanical energy of the traction electric motor is spent on spinning the rotor-flywheel, with the aim of accumulating it for the subsequent acceleration mode. For short stops (lasting several minutes), it is advisable to disconnect the traction motor from the mains with the simultaneous separation of the friction element 12, allowing the rotor-flywheel to rotate freely, preserving mechanical energy.

Реверсирование выходного вала осуществляется аналогично вариатору с тепловым двигателем, с разъединением фрикционного элемента 12. Более широкие возможности вариатора планетарного бесступенчатого с электродвигателем можно получить, если использовать вместо генератора двигатель-генератор (синхронный, асинхронный, коллекторный и др.). The output shaft is reversed similarly to a variator with a heat engine, with the friction element 12 disconnected. Wider possibilities of a planetary continuously variable variator with an electric motor can be obtained if instead of a generator, an engine generator (synchronous, asynchronous, collector, etc.) is used.

Конструкцию вариатора планетарного бесступенчатого можно применить в перспективных транспортных средствах со смешанной тягой тепловым и электродвигателем. The design of the planetary continuously variable variator can be applied in promising vehicles with mixed traction heat and electric motor.

Claims (1)

Вариатор планетарный бесступенчатый преимущественно для транспортного средства, содержащий соосные ведущий и ведомый валы, два планетарных ряда, каждый из которых включает малое и большое центральные колеса и водило с сателлитами, механизм управления и тормоза, отличающийся тем, что механизм управления выполнен в виде электрической машины, ротор-маховик которой установлен с возможностью вращения на ведущем валу и выполнен в виде цилиндра со встроенными по периферии постоянными магнитами, расположенными между неподвижными обмотками статора, включенными в электрически регулируемую цепь, при этом большое и малое центральные колеса первого планетарного ряда жестко установлены соответственно на ведомом и ведущем валах, из которых большое центральное колесо связано с тормозом, большое и малое центральные колеса второго планетарного ряда установлены с возможностью вращения на ведущем валу, из которых большое центральное колесо жестко связано с водилом первого планетарного ряда и с вторым тормозом, малое центральное колесо посредством фрикционного элемента жестко связано с ротором-маховиком, а водило с сателлитами этого же планетарного ряда жестко закреплено на ведущем валу. The planetary variator is stepless mainly for a vehicle, containing coaxial drive and driven shafts, two planetary gear sets, each of which includes a small and a large central wheel and a carrier with satellites, a control mechanism and brakes, characterized in that the control mechanism is made in the form of an electric machine, the rotor-flywheel of which is mounted to rotate on the drive shaft and is made in the form of a cylinder with permanent magnets built around the periphery located between the stationary windings with tator included in an electrically adjustable circuit, with the large and small central wheels of the first planetary gear set rigidly mounted on the driven and drive shafts, of which the large central wheel is connected to the brake, the large and small central wheels of the second planetary gear set to rotate on the drive the shaft, of which the large central wheel is rigidly connected to the carrier of the first planetary gear set and to the second brake, the small central wheel is rigidly connected by means of the friction element ano with a flywheel rotor, and a carrier with satellites of the same planetary gear set is rigidly fixed to the drive shaft.
RU95114279A 1995-08-09 1995-08-09 Planet stepless variator RU2095665C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95114279A RU2095665C1 (en) 1995-08-09 1995-08-09 Planet stepless variator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95114279A RU2095665C1 (en) 1995-08-09 1995-08-09 Planet stepless variator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95114279A RU95114279A (en) 1997-08-20
RU2095665C1 true RU2095665C1 (en) 1997-11-10

Family

ID=20171191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95114279A RU2095665C1 (en) 1995-08-09 1995-08-09 Planet stepless variator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2095665C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009058048A1 (en) 2007-10-30 2009-05-07 Vladimir Vladimirovich Drujkov Electromechanical step-less hybrid numerically controlled variator
RU177973U1 (en) * 2017-04-21 2018-03-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) ELECTRIC MACHINE
RU2651388C1 (en) * 2016-12-23 2018-04-19 Равиль Гафиевич Хадеев Transmission for hybrid vehicle

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Кудрявцев В. Н. Планетарные передачи. Справочник.- М.: Машиностроение, 1977, с. 312, рис. 19.3. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009058048A1 (en) 2007-10-30 2009-05-07 Vladimir Vladimirovich Drujkov Electromechanical step-less hybrid numerically controlled variator
RU2651388C1 (en) * 2016-12-23 2018-04-19 Равиль Гафиевич Хадеев Transmission for hybrid vehicle
WO2018117902A1 (en) * 2016-12-23 2018-06-28 Равиль Гафиевич ХАДЕЕВ Transmission for a hybrid vehicle
RU177973U1 (en) * 2017-04-21 2018-03-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) ELECTRIC MACHINE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0058659B1 (en) Electric drive train for a vehicle
US6656082B1 (en) Hybrid vehicle and method of controlling the same
US5309778A (en) Gear box with continuously variable gear
US6645105B2 (en) Power transmission apparatus for a hybrid vehicle and a method for controlling the apparatus
US4309620A (en) Flywheel electric transmission apparatus
US5562566A (en) Distributed differential mixing combined power system
KR100852595B1 (en) Power train
US6098735A (en) Hybrid drive system
US9580065B2 (en) Dual-structured electric drive and power system for hybrid vehicles
US6464028B1 (en) Vehicle-drive system
US20090288895A1 (en) Electric Torque Converter for a Powertrain and Method of Operating a Vehicle
GB2278242A (en) Electromagnetic transmission system including variable-speed electric motor
JP2004514863A (en) Method of driving a motor vehicle driven by one internal combustion engine and two electric devices
IL37992A (en) Electric motor flywheel drive system particularly for electric road vehicles
JP2002500978A (en) Hybrid propulsion devices consisting of double planetary gears
US8425358B2 (en) Hybrid drive for a transportation means
JP2004532377A (en) Differential electric engine with variable torque conversion function
WO2012133905A1 (en) Power transmission device
EP1921338B1 (en) Drive device and power output device having the same
GB2078016A (en) Hybrid machines, and vehicles powered thereby
US4455492A (en) Power unit for motor vehicle utilizing a thermal engine down to the lowest running speeds
US5833564A (en) Variable transmission apparatus
RU172854U1 (en) HYBRID POWER UNIT
RU2095665C1 (en) Planet stepless variator
EP1421297A1 (en) Stepless electro-mechanical transmission equipment

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110810