RU2175087C2

RU2175087C2 - Stepless transmission

Info

Publication number: RU2175087C2
Application number: RU2000100541A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Медведев; А.А. Ерофеев; В.А. Горячев
Original assignee: Военный автомобильный институт
Priority date: 2000-01-10
Filing date: 2000-01-10
Publication date: 2001-10-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: transmission contains housing, driving (13) and driven (8) shafts, cones (4), ring (3) stop cylinder (10) and ring (5). The cones (4) are double-ended and mounted for movement into bearing members of driving shaft (13) and stop cylinder (10). Stop cylinder (10) is movably mounted into bearing member of the housing of variable-speed drive unit from the side of driven shaft (8). Driving shaft (13) is hollow and provided with pinion (15) of power drive. Rod (12) is placed inside driving shaft (13) and is provided with ring (3) from the side of stop cylinder (10) and with guide (14) of the control device of position of rings (3,5) from the side of the pinion. The cones axes are inclined to axis of the variable-speed drive unit to provide contact lines of cones with internal and external ring surfaces to be parallel to the axis of the variable-speed drive unit. EFFECT: enhanced efficiency and reliability of stepless transmission. 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и касается бесступенчатых механических трансмиссий транспортных средств, содержащих фрикционные вариаторы. The invention relates to mechanical engineering and relates to continuously variable mechanical transmissions of vehicles containing friction variators.

Известны конические фрикционные вариаторы с промежуточными элементами [Пронин Б. А. и др. Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи (вариаторы), изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980, 320 с., с.202, рис. 112], содержащие элементы, способствующие изменению и передающие крутящий момент (конусы), и элементы, изменяющие крутящий момент по величине (кольца, ролики и т.д.). Known conical friction variators with intermediate elements [Pronin B.A. et al. Stepless V-belt and friction gears (variators), ed. 3rd, rev. and add. - M.: Mechanical Engineering, 1980, 320 pp., P.202, Fig. 112], containing elements that contribute to the change and transmitting torque (cones), and elements that change the torque in magnitude (rings, rollers, etc.).

Недостатком таких вариаторов является то, что каждый конус имеет одноточечный контакт с элементами изменения крутящего момента, что отрицательно влияет на величину передаваемого момента, КПД и надежность узла. The disadvantage of such variators is that each cone has a single point contact with the elements of the change in torque, which negatively affects the magnitude of the transmitted moment, efficiency and reliability of the node.

Наиболее близким по технической сущности является конусный вариатор [Пронин Б. А. и др. Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи (вариаторы), изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980, 320 с., с.290, рис. 178], выбранный в качестве прототипа, содержащий корпус, ведущий и ведомый валы, конусы, кольцо и элементы управления перемещением кольца. The closest in technical essence is a cone variator [Pronin B. A. et al. Stepless V-belt and friction gears (variators), ed. 3rd, rev. and add. - M.: Mechanical Engineering, 1980, 320 p., P. 290, Fig. 178], selected as a prototype, comprising a housing, drive and driven shafts, cones, a ring, and ring movement controls.

Недостатками данного конусного вариатора является то, что общая точечных контактов конусов с кольцами мала и зависит от количества конусов, что ограничивает возможности вариатора по передаче крутящего момента и понижает его КПД и надежность. The disadvantages of this cone variator is that the total point contacts of the cones with the rings is small and depends on the number of cones, which limits the variator's ability to transmit torque and reduces its efficiency and reliability.

Изобретение направлено на повышение передаваемого крутящего момента, КПД и надежности бесступенчатой трансмиссии. The invention is aimed at increasing the transmitted torque, efficiency and reliability of a continuously variable transmission.

Решение поставленной задачи достигается тем, что дополнительно введены упорный цилиндр и кольцо, при этом конусы выполнены двухсторонними и установлены подвижно в подшипниковых узлах ведущего вала и упорного цилиндра, причем последний установлен подвижно в подшипниковом узле корпуса вариатора со стороны ведомого вала, а ведущий вал выполнен пустотелым с прикрепленной к нему шестерней привода потока мощности, внутри ведущего вала проходит штанга кольца, которая со стороны упорного цилиндра жестко связана с кольцом, а со стороны шестерни привода потока мощности установлена направляющая механизма управления положением колец, оси конусов расположены к оси вариатора под таким углом, что линии контактов поверхностей трения сторон конусов с внутренними и внешними поверхностями колец параллельны оси вариатора. The solution to this problem is achieved by the addition of a thrust cylinder and a ring, while the cones are double-sided and mounted movably in the bearing assemblies of the drive shaft and the thrust cylinder, the latter mounted movably in the bearing assembly of the variator housing on the side of the driven shaft, and the drive shaft is hollow with the gear of the power flow drive attached to it, a rod of the ring passes through the drive shaft, which is rigidly connected to the ring from the side of the thrust cylinder, and from the side of the gear and a drive power flux guide installed position control ring mechanism, cone axis to the axis of the variator are arranged at such an angle that the line of contact of the friction surfaces of the cone with inner and outer surfaces of the rings parallel to the variator axis.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что передаваемый момент, КПД и надежность бесступенчатой трансмиссии выше, чем у прототипа. Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the transmitted moment, efficiency and reliability of the continuously variable transmission is higher than that of the prototype.

Таким образом, отличия, связанные с тем, что дополнительно в бесступенчатую трансмиссию введено кольцо, а конусы выполнены двухсторонними симметричными, при этом общая площадь контакта поверхностей сторон конуса с кольцами увеличивается, позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "новизна". Признаки, отличающие заявляемое техническое решение, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию "существенные отличия". Thus, the differences associated with the fact that an additional ring is introduced into the continuously variable transmission, and the cones are symmetrical double-sided, while the total contact area of the surfaces of the sides of the cone with the rings increases, allow us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "novelty". The features that distinguish the claimed technical solution are not identified in other technical solutions when studying this and related areas of technology and, therefore, provide the claimed solution with the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 показана принципиальная схема бесступенчатой трансмиссии, общий вид; на фиг. 2 - ведущий вал - шестерня подвода крутящего момента - штанга кольца, разрез А - А; фиг. 3 - кольцо - конусы, разрез В - В; на фиг. 4 - шестерни конусов - зубчатый венец ведущего вала, разрез С - С. In FIG. 1 shows a schematic diagram of a continuously variable transmission, general view; in FIG. 2 - drive shaft - gear for supplying torque - rod of the ring, section A - A; FIG. 3 - ring - cones, section B - B; in FIG. 4 - gears of cones - gear ring of the drive shaft, section C - C.

Бесступенчатая трансмиссия содержит корпус 2 (фиг. 1), установленные на подшипниках полый ведущий вал 13, выполненный заодно с шестерней 15, и ведомый валы 8, конусы 4, выполненные двухсторонними симметричными, установленные подвижно в подшипниковых узлах 1 ведущего вала 13 и подшипниковых узлах 6 упорного цилиндра 10. Упорный цилиндр 10 в свою очередь закреплен подвижно в подшипниковом узле 7, корпуса 2 бесступенчатой трансмиссии со стороны ведомого вала 8. С конусами 4 жестко связаны шестерни 9, входящие в зацепление с зубчатым венцом ведомого вала 8. С боковыми поверхностями конусов 4, расположенными параллельно оси бесступенчатой трансмиссии, посредством трения связаны кольца 3 и 5. Эти кольца в каждый момент времени располагаются таким образом, что в точках их контакта с конусами 4 Z' и Z''', Z и Z'' диаметры d1, d1', d2, d2' равны между собой. Механизм управления положением колец 3, 5, включающий штангу 12, проходящую через полость ведущего вала 13, согласующий элемент 11 и направляющую 14, обеспечивает разнонаправленное перемещение колец 3 и 5 в осевом направлении и предотвращает вращательное движение этих колец вокруг своих осей. The continuously variable transmission comprises a housing 2 (Fig. 1), hollow drive shaft 13 mounted integrally with the gear 15 mounted on bearings, and driven shafts 8, cones 4 made symmetrical on both sides, mounted movably in the bearing assemblies 1 of the drive shaft 13 and the bearing assemblies 6 thrust cylinder 10. The thrust cylinder 10, in turn, is mounted movably in the bearing assembly 7, the continuously variable transmission housing 2 from the driven shaft 8. The gears 9 are rigidly connected to the cones 4 and engage the gear ring of the driven shaft 8. Rings 3 and 5 are connected to the lateral surfaces of the cones 4 parallel to the axis of the continuously variable transmission by means of friction. These rings are located at each moment in such a way that at their contact points with the cones 4 Z 'and Z' '', Z and Z '' diameters d1, d1 ', d2, d2' are equal to each other. The mechanism for controlling the position of the rings 3, 5, including the rod 12 passing through the cavity of the drive shaft 13, the matching element 11 and the guide 14, provides multidirectional movement of the rings 3 and 5 in the axial direction and prevents the rotational movement of these rings around their axes.

Бесступенчатая трансмиссия работает следующим образом. Крутящий момент передается от силовой установки посредством шестерни 16 (фиг. 2) на шестерню 15 (фиг. 1) ведущего вала 13, далее через подшипниковый узел 1 передается на конусы 4, которые вращаются вместе с ведущим валом 13 с угловой скоростью ω2″(ω2″ = ω2′ = ω2), также конусы 4 вращаются вокруг своей оси с угловой скоростью ω1″(ω1″ = ω1′ = ω1), т.к. поверхности сторон конусов 4 контактируют с поверхностями колец 3 и 5 посредством трения, при этом кольца 3 и 5 неподвижны в окружном направлении, а сами конусы 4 закреплены подвижно в подшипниковых узлах 1, 6, шестерни 9 вращаются вместе с конусами 4 с такими же угловыми скоростями и передают крутящий момент на зубчатый венец ведомого вала 8. The continuously variable transmission operates as follows. The torque is transmitted from the power plant via gear 16 (Fig. 2) to gear 15 (Fig. 1) of the drive shaft 13, then through the bearing assembly 1 is transmitted to the cones 4, which rotate together with the drive shaft 13 with an angular velocity ω2 ″ (ω2 ″ = Ω2 ′ = ω2), also the cones 4 rotate around their axis with an angular velocity ω1 ″ (ω1 ″ = ω1 ′ = ω1), because the surfaces of the sides of the cones 4 are in contact with the surfaces of the rings 3 and 5 by friction, while the rings 3 and 5 are stationary in the circumferential direction, and the cones 4 themselves are movably fixed in the bearing units 1, 6, the gears 9 rotate together with the cones 4 with the same angular speeds and transmitting torque to the ring gear of the driven shaft 8.

При изменении положения колец 3 и 5 относительно конусов 4 изменяется величина диаметров d1, d1', d2, d2' в точках контакта Z, Z', Z'', Z''' и соответственно величина угловой скорости ω1″(ω = υ/r), что ведет к изменению передаваемого крутящего момента и угловой скорости ведомого вала 8. При ω1″ < ω2″ ведомый вал 8 вращается сонаправленно с ведущим валом 13, при ω1″ > ω2″ - в противоположную сторону, в случае ω1″ = ω2″ крутящий момент не передается. When the position of rings 3 and 5 relative to the cones 4 changes, the diameters d1, d1 ', d2, d2' at the points of contact Z, Z ', Z' ', Z' '' and, accordingly, the angular velocity ω1 ″ (ω = υ / r), which leads to a change in the transmitted torque and the angular velocity of the driven shaft 8. When ω1 ″ <ω2 ″, the driven shaft 8 rotates in the same direction with the drive shaft 13, when ω1 ″> ω2 ″ - in the opposite direction, in the case ω1 ″ = ω2 ″ Torque is not transmitted.

Таким образом, за счет того, что конусы выполнены двухсторонними симметричными и дополнительно в бесступенчатую трансмиссию введено одно кольцо, увеличивается общая площадь контакта поверхностей сторон конусов с кольцами и достигается передача больших значений крутящего момента, повышение ее КПД, надежности, компактность и упрощение конструкции. Thus, due to the fact that the cones are double-sided symmetrical and, in addition, one ring is introduced into the continuously variable transmission, the total contact area of the surfaces of the sides of the cones with the rings is increased and the transmission of large values of torque, increase of its efficiency, reliability, compactness and simplification of the design are achieved.

Claims

A continuously variable transmission comprising a housing, drive and driven shafts, cones and a ring, characterized in that a thrust cylinder, a ring and a ring position control mechanism are further introduced therein, consisting of a guide, a ring rod and a matching element, the cones being made double-sided and mounted movably in the bearing assemblies of the drive shaft and the thrust cylinder so that the axes of the cones are located to the variator axis at an angle that ensures parallel contact lines of the sides of the cones and rings with the variator axis the cylinder is mounted movably in the bearing assembly of the variator housing from the side of the driven shaft, and the drive shaft is hollow with the gear of the power flow drive mounted on it, a ring rod extends inside the drive shaft to which the ring is attached on the side of the thrust cylinder, and on the gear side of the power flow drive a guide is installed for the mechanism for controlling the position of the rings, which in turn is connected with a matching element that provides multidirectional movement of the rings, which are placed at each moment of time gayutsya so that at their points of contact with the diameters of the cones cones are equal.