RU2211971C1 - Power-driven variable-speed transmission - Google Patents
Power-driven variable-speed transmissionInfo
- Publication number
- RU2211971C1 RU2211971C1 RU2002102843A RU2002102843A RU2211971C1 RU 2211971 C1 RU2211971 C1 RU 2211971C1 RU 2002102843 A RU2002102843 A RU 2002102843A RU 2002102843 A RU2002102843 A RU 2002102843A RU 2211971 C1 RU2211971 C1 RU 2211971C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- driven
- shafts
- elements
- driving
- eccentric
- Prior art date
Links
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
- Arrangement Of Transmissions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в трансмиссиях транспортных и тяговых колесных и гусеничных машин. The invention relates to mechanical engineering and can be used in transmissions of transport and traction wheeled and tracked vehicles.
Известны механические бесступенчатые передачи, регулируемые и автоматические, содержащие ведущий и ведомые валы, эксцентриковый преобразователь вращения в колебания и центральное зубчатое колесо, установленные соответственно на ведущем и ведомом валах, размещенные равномерно по окружности механизмы свободного хода (МСХ), ведущие элементы которых связаны с преобразователем, а ведомые выполнены в виде зубчатых колес, находящихся в зацеплении с центральным колесом (см.. Благонравов А.А. Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа. М.: Машиностроение, 1977. 143с. Рис.72 б и 75). Known are mechanical continuously variable transmissions, adjustable and automatic, containing drive and driven shafts, an eccentric converter of rotation into vibrations and a central gear wheel mounted respectively on the drive and driven shafts, freewheeling mechanisms (MCX) arranged uniformly around the circumference, the driving elements of which are connected to the converter and the followers are made in the form of gears meshed with the central wheel (see .. A. Blagonravov. Mechanical continuously variable transmission non-friction of the type.M .: Mashinostroenie, 1977. 143p.
Известна аналогичная бесступенчатая передача (прототип) с возможностью автоматического выхода на режим прямой передачи, в которой МСХ размещены в корпусе с возможностью его вращения и установлены два дополнительных МСХ, один из которых соединяет подвижный корпус с неподвижным, а другой - ведущий и ведомый валы. Передаточное отношение передачи выбрано равным единице при эксцентриситете преобразователя меньше максимального (см. авт. свидетельство СССР 1352120, кл. F 16 Н 3/44, 29/22. Бюл. 42, 1987 г.). A similar stepless transmission (prototype) with the possibility of automatically entering direct transmission mode is known, in which the Ministry of Agriculture is placed in the housing with the possibility of its rotation and two additional Ministry of Agriculture are installed, one of which connects the movable housing to the stationary one, and the other to the drive and driven shafts. The gear ratio of the gear was chosen equal to unity with the eccentricity of the converter less than the maximum (see USSR Authors Certificate 1352120, class F 16 H 3/44, 29/22. Bull. 42, 1987).
Недостатком таких передач является то, что они импульсные. Передаваемый момент в течение одного оборота ведущего вала может изменяться от максимального значения до нуля столько раз, сколько МСХ размещено по окружности, например пять. При этом через каждый МСХ по очереди передается полный импульс крутящего момента, а остальные в это время работают в режиме свободного хода. The disadvantage of such transmissions is that they are pulsed. The transmitted moment during one revolution of the drive shaft can vary from the maximum value to zero as many times as the Ministry of Agriculture is placed around the circumference, for example five. At the same time, through each Ministry of Agriculture, a complete torque impulse is transmitted in turn, and the rest at this time operate in freewheel mode.
При синусоидальной форме импульса момента коэффициент динамичности - отношение максимального момента к среднему - равен π/2. Поэтому коэффициент динамичности для ведомого вала при максимальном моменте на стоповом режиме, когда передаточное отношение равно нулю, не может быть меньше 1,57. При увеличении передаточного отношения коэффициент динамичности существенно увеличивается. Это вызывает повышенные динамические нагрузки на детали других агрегатов трансмиссии, соединенных с бесступенчатой передачей. With the sinusoidal shape of the momentum, the dynamic coefficient - the ratio of the maximum moment to the average - is π / 2. Therefore, the dynamic coefficient for the driven shaft at the maximum torque in stop mode, when the gear ratio is zero, cannot be less than 1.57. With an increase in the gear ratio, the dynamic coefficient increases significantly. This causes increased dynamic loads on the parts of other transmission units connected to a continuously variable transmission.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в том, чтобы существенно, в 2...2,5 раза, снизить максимальные динамические нагрузки на детали передачи и обеспечить близкий к единице коэффициент динамичности момента на ведомом валу. Этот технический результат позволяет уменьшить массогабаритные показатели передачи и уменьшить ее возмущающее динамическое воздействие на соединенные с ней другие агрегаты трансмиссии. The problem to which the invention is directed is to significantly, 2 ... 2.5 times, reduce the maximum dynamic loads on the transmission parts and provide a coefficient of moment dynamics on the driven shaft close to unity. This technical result allows to reduce the overall dimensions of the transmission and reduce its perturbing dynamic effect on other transmission units connected to it.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в механической бесступенчатой передаче, содержащей ведущий и ведомый валы, эксцентриковый преобразователь и центральное зубчатое колесо, установленные соответственно на ведущем и ведомом валах, размещенные равномерно по окружности зубчатые колеса, находящиеся в зацеплении с центральным колесом, и соосные с ними механизмы свободного хода, ведущие элементы которых соединены с преобразователем, а ведомые, в отличие от прототипа, соединены с зубчатыми колесами не жестко, а через торсионные валы с возможностью поворота ведомых элементов МСХ относительно зубчатых колес, в пределах поворота ведущих элементов, связанных с преобразователем. The solution to this problem is achieved by the fact that in a mechanical continuously variable transmission comprising drive and driven shafts, an eccentric converter and a central gear wheel mounted respectively on the drive and driven shafts, gears arranged equally around the circumference gearing with the central wheel and coaxial with they freewheel mechanisms, the leading elements of which are connected to the converter, and driven, unlike the prototype, are connected to gears not rigidly, but through torsion shafts with the ability to rotate the driven elements of the Ministry of Agriculture relative to the gears, within the rotation of the driving elements associated with the Converter.
Кроме того, в отличие от прототипа, передача не имеет внутреннего корпуса с возможностью его вращения и дополнительных МСХ, а между ведущим и ведомым валами установлена зубчатая муфта с возможностью включения. In addition, unlike the prototype, the transmission does not have an inner casing with the possibility of rotation and additional MOA, and a gear clutch with the possibility of engagement is installed between the drive and driven shafts.
На чертеже показана кинематическая схема механической бесступенчатой передачи. The drawing shows a kinematic diagram of a mechanical continuously variable transmission.
Механическая бесступенчатая передача содержит ведущий 1 и ведомый 2 валы, установленный на ведущем валу эксцентриковый преобразователь, включающий эксцентрики 3 и 4 с пазовым диском 5, паз которого взаимодействует с ведущими элементами 6 механизмов свободного хода (МСХ) 7, размещенных равномерно по окружности. Их ведомые элементы 8 с помощью торсионных валов 9 соединены с зубчатыми колесами 10, находящимися в зацеплении с центральным зубчатым колесом 11, установленным на ведомом валу 2. Между ведущим и ведомым валами установлена зубчатая муфта 12 с возможностью включения. A stepless mechanical transmission includes a drive shaft 1 and a drive shaft 2, an eccentric converter mounted on the drive shaft, including an eccentric 3 and 4 with a groove disk 5, the groove of which interacts with the drive elements 6 of the freewheel mechanism (MCX) 7, arranged uniformly around the circumference. Their driven elements 8 are connected by means of torsion shafts 9 to gears 10, which are meshed with a central gear 11 mounted on the driven shaft 2. A gear clutch 12 is mounted between the drive and driven shafts.
Механическая бесступенчатая передача работает следующим образом. Mechanical continuously variable transmission operates as follows.
При вращении ведущего вала 1 и отсутствии момента сопротивления на ведомом валу 2 внешний эксцентрик 4 преобразователя под действием момента, создаваемого центробежной силой относительно оси внутреннего эксцентрика 3, разворачивается так, что общий эксцентриситет пазового диска 5 становится максимальным. При этом ведущие элементы 6 МСХ 7 совершают угловые колебания с максимальной амплитудой со сдвигом по фазе, зависящим от количества установленных МСХ. Направление включения МСХ выбрано так, что обеспечивается кинематическое условие
-ω6≤-ω8,
где ω6 - угловая скорость ведущего элемента 6 МСХ 7;
ω8 - угловая скорость ведомого элемента 8 МСХ 7.When the drive shaft 1 rotates and there is no resistance moment on the driven shaft 2, the external converter eccentric 4 under the action of the moment created by the centrifugal force relative to the axis of the internal eccentric 3 rotates so that the total eccentricity of the groove disk 5 becomes maximum. In this case, the leading elements 6 of the Ministry of Agriculture 7 make angular oscillations with a maximum amplitude with a phase shift depending on the number of established Ministry of Agriculture. The direction of inclusion of the Ministry of Agriculture is chosen so that a kinematic condition is provided
-ω 6 ≤-ω 8 ,
where ω 6 is the angular velocity of the leading element 6 of the Ministry of Agriculture 7;
ω 8 - the angular velocity of the driven element 8 of the Ministry of Agriculture 7.
Здесь знак "минус" означает, что ведомые элементы 8 и торсионные валы 9 могут свободно вращаться только в направлении, противоположном направлению вращения ведущего вала 1. Это нужно для того, чтобы направления вращения ведущего и ведомого валов совпадали, так как зацепление зубчатых колес 10 и 11 снова изменяет направление вращения. Here, the minus sign means that the driven elements 8 and the torsion shafts 9 can freely rotate only in the direction opposite to the direction of rotation of the drive shaft 1. This is necessary so that the directions of rotation of the drive and driven shafts coincide, since the gears 10 and 11 again changes the direction of rotation.
Величина максимальной амплитуды колебаний ведущих элементов 6 МСХ 7 и числа зубьев зубчатых колес 10 и 11 выбраны так, чтобы при отсутствии нагрузки на ведомом валу 2, а следовательно, и отсутствии закрутки торсионных валов 9, передаточное отношение передачи было бы равно единице. При таком режиме каждый МСХ включается по очереди на пике отрицательного значения угловой скорости ω6 для поддержания холостого вращения ведомого вала 2.The maximum amplitude of the oscillations of the driving elements 6 of the Ministry of Agriculture 7 and the number of teeth of the gears 10 and 11 are selected so that if there is no load on the driven shaft 2, and therefore there is no twist of the torsion shafts 9, the gear ratio would be unity. In this mode, each Ministry of Agriculture is switched on in turn at the peak of the negative value of the angular velocity ω 6 to maintain idle rotation of the driven shaft 2.
При вращении ведущего вала 1 и остановленном ведомом вале 2, когда передаточное отношение равно нулю, развороту внешнего эксцентрика 4 и увеличению общего эксцентриситета пазового диска 5 препятствуют силы, действующие на пазовый диск со стороны ведущих элементов 6 МСХ 7. Величины этих сил зависят от углов поворота ведущих элементов 6, так как все МСХ 7 включены и ведущие элементы 6 поворачиваются совместно с ведомыми элементами 8. За один оборот ведущего вала угол закрутки каждого торсионного вала со сдвигом по фазе изменяется от нуля до максимального значения и снова до нуля. При этом среднее значение момента, передаваемого на соответствующее зубчатое колесо 10, равно половине максимального. Также изменяются и силы, действующие от ведущих элементов 6 на пазовый диск 5. Динамическое равновесие момента центробежной силы относительно оси внутреннего эксцентрика 3 и моментов сил, действующих на пазовый диск 5 со стороны ведущих элементов 6, устанавливается при величине эксцентриситета пазового диска 5, составляющей определенную долю от максимальной. Величина этой доли зависит от выбора конструктивных параметров при динамическом расчете передачи и может составлять, например, 0,3. Этому значению эксцентриситета соответствует максимальный угол закрутки торсионного вала 9. При этом напряжения, возникающие в торсионном валу, должны быть ниже предела усталости. Так как угол закрутки каждого торсионного вала изменяется по зависимости, близкой к гармонической, но смещенной в положительную область на величину амплитуды и со сдвигом по фазе, а передаваемый каждым торсионным валом момент равен углу закрутки, умноженному на угловую жесткость, то суммарный момент, передаваемый на ведомый вал 2, будет постоянным. Его величина определяется половиной максимального момента закрутки одного торсионного вала, умноженной на количество торсионных валов и на отношение чисел зубьев зубчатых колес 11 и 10. When the drive shaft 1 rotates and the driven shaft 2 is stopped, when the gear ratio is zero, the external eccentric 4 and the overall eccentricity of the grooved disk 5 are prevented by the forces acting on the grooved disk from the leading elements 6 of the Ministry of Agriculture 7. The magnitudes of these forces depend on the rotation angles leading elements 6, since all the Ministry of Agriculture 7 is turned on and the leading elements 6 are rotated together with the driven elements 8. For one revolution of the drive shaft, the twist angle of each torsion shaft with a phase shift varies from zero to max The maximum value and back to zero. In this case, the average value of the moment transmitted to the corresponding gear wheel 10 is equal to half the maximum. The forces acting from the leading elements 6 on the groove disk 5 also change. The dynamic equilibrium of the moment of centrifugal force with respect to the axis of the internal eccentric 3 and the moments of forces acting on the groove disk 5 from the side of the leading elements 6 is established when the magnitude of the eccentricity of the groove disk 5 is share of the maximum. The value of this fraction depends on the choice of design parameters in the dynamic calculation of the transmission and can be, for example, 0.3. The maximum twist angle of the torsion shaft 9 corresponds to this eccentricity value. In this case, the stresses arising in the torsion shaft must be below the fatigue limit. Since the twist angle of each torsion shaft varies in dependence close to the harmonic, but shifted to the positive region by the magnitude of the amplitude and phase shift, and the moment transmitted by each torsion shaft is equal to the twist angle multiplied by the angular stiffness, the total moment transmitted to driven shaft 2 will be constant. Its value is determined by half the maximum twisting moment of one torsion shaft, multiplied by the number of torsion shafts and the ratio of the number of gear teeth 11 and 10.
Таким образом, благодаря наличию торсионных валов 9 передача становится многопоточной с переменной нагрузкой каждого потока. При пяти МСХ максимальная нагрузка каждого потока уменьшается в 2,5 раза по сравнению с жесткой схемой, а коэффициент динамичности момента на ведомом валу при передаточном отношении, равном нулю, становится равным единице. Thus, due to the presence of torsion shafts 9, the transmission becomes multi-threaded with a variable load of each stream. At five MAs, the maximum load of each stream decreases by 2.5 times compared to the rigid circuit, and the coefficient of dynamism of the moment on the driven shaft with a gear ratio of zero becomes equal to unity.
При увеличении передаточного отношения в связи с уменьшением момента сопротивления на ведомом валу уменьшается максимальный угол закрутки торсионных валов. При этом уменьшаются силы, действующие от ведущих элементов 6 МСХ на пазовый диск 5, эксцентриситет его увеличивается. Увеличивается и размах колебаний ведущих элементов 6 МСХ. У каждого МСХ появляется фаза работы в режиме свободного хода, а фаза работы в замкнутом состоянии уменьшается. Поэтому с увеличением передаточного отношения количество одновременно работающих МСХ уменьшается, а коэффициент динамичности момента на ведомом валу увеличивается. При сокращении фазы работы в замкнутом состоянии до величины сдвига по фазе между МСХ начинает работать каждый МСХ по очереди. При этом синусоидальная форма импульса момента дает значение коэффициента динамичности, равное 1,57. При пяти МСХ это произойдет при передаточном отношении 0,9. Но при таком значении передаточного отношения момент на ведомом валу 2 мал, а момент на ведущем валу 1 еще на 10% меньше. Это не позволяет полностью загрузить двигатель. Поэтому при передаточном отношении 0,75 целесообразно с помощью зубчатой муфты 12 включить прямую передачу. Синхронизация обеспечивается с помощью снижения частоты вращения двигателя на 25%. При включении прямой передачи все МСХ работают в режиме свободного хода. With an increase in the gear ratio due to a decrease in the moment of resistance on the driven shaft, the maximum twist angle of the torsion shafts decreases. In this case, the forces acting from the leading elements 6 of the Ministry of Agriculture on the groove disk 5 are reduced, its eccentricity increases. The range of oscillations of the leading elements 6 of the Ministry of Agriculture is also increasing. Each MAX has a freewheeling phase, and the closed phase is reduced. Therefore, with an increase in the gear ratio, the number of simultaneously operating Ministry of Agriculture decreases, and the coefficient of dynamism of the moment on the driven shaft increases. When the phase of operation in the closed state is reduced to a phase shift between the Ministry of Agriculture, each Ministry of Agriculture begins to work in turn. In this case, the sinusoidal shape of the momentum gives a value of the dynamic coefficient equal to 1.57. With five Ministry of Agriculture, this will happen with a gear ratio of 0.9. But with this value of the gear ratio, the moment on the driven shaft 2 is small, and the moment on the drive shaft 1 is 10% less. This does not allow the engine to fully load. Therefore, with a gear ratio of 0.75, it is advisable to use direct gear with the help of a gear clutch 12. Synchronization is achieved by reducing the engine speed by 25%. When direct transmission is turned on, all the MOXs operate in freewheel mode.
Разгрузка зубчатой муфты 12 для свободного ее выключения при переходе с режима прямой передачи на режим трансформации момента осуществляется с помощью кратковременного уменьшения подачи топлива в двигателе. The gear clutch 12 is unloaded to turn it off freely when switching from direct transmission to torque transformation mode by briefly reducing the fuel supply in the engine.
Таким образом, задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, решена: по сравнению с жесткой схемой в 2,0...2,5 раза снижены максимальные нагрузки на детали передачи и обеспечен малый коэффициент динамичности момента на ведомом валу, не превышающий 1,5, причем переменная составляющая во всем диапазоне передаточных отношений ничтожно мала по сравнению с максимальным моментом на стоповом режиме. Thus, the problem to which the claimed invention is directed is solved: in comparison with the rigid circuit, the maximum loads on the transmission parts are reduced by 2.0 ... 2.5 times and a small coefficient of moment dynamics on the driven shaft is provided, not exceeding 1, 5, and the variable component in the entire range of gear ratios is negligible compared to the maximum torque in stop mode.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002102843A RU2211971C1 (en) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | Power-driven variable-speed transmission |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002102843A RU2211971C1 (en) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | Power-driven variable-speed transmission |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2211971C1 true RU2211971C1 (en) | 2003-09-10 |
| RU2002102843A RU2002102843A (en) | 2004-03-27 |
Family
ID=29777397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002102843A RU2211971C1 (en) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | Power-driven variable-speed transmission |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2211971C1 (en) |
-
2002
- 2002-01-31 RU RU2002102843A patent/RU2211971C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БЛАГОНРАВОВ А.А. Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа. - М.: Машиностроение, 1977, с.125, рис.72б. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2002102843A (en) | 2004-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4983151A (en) | Transmission ratio changing apparatus and method | |
| CA2677552C (en) | Continuously variable transmission | |
| US5632703A (en) | Device for adapting continuously variable transmissions to infinitely variable transmissions with forward-neutral-reverse capabilities | |
| US4393731A (en) | Infinitely variable belt-drive transmission | |
| US3075409A (en) | Stepless mechanical reduction gearing | |
| CA2773115A1 (en) | Treadle-drive eccentric wheel transmission wheel series with periodically varied speed ratio | |
| RU2211971C1 (en) | Power-driven variable-speed transmission | |
| US7344467B2 (en) | Self-regulating continuously variable transmission | |
| RU2252351C1 (en) | Self-adjustable infinitely variable transmission | |
| RU2397388C2 (en) | Stepless impulse-type mechanical transmission | |
| US20070238568A1 (en) | Cam-based infinitely variable transmission | |
| RU2313019C2 (en) | High-torque non-friction variable-speed drive | |
| RU2334143C1 (en) | Mechanical stepless gear | |
| CN100535477C (en) | Start-up assistance coaxial gear reducer with increasing ratio up to direct drive | |
| RU2310113C1 (en) | Infinitely variable transmission | |
| RU2171929C2 (en) | Automatic infinitely variable mechanical transmission | |
| JPH0989055A (en) | Gear type continuously variable transmission, gear type continuously variable transmission for automobile and gear type continuously variable transmission for general industrial machine | |
| RU2634601C2 (en) | Transmission for bicycle with built-in functions of free-wheel clutch and braking | |
| Soldatkin et al. | Blagonravov Continuously Variable Transmission: computational model of load distribution over elements of control system | |
| RU2204750C1 (en) | Variable-speed drive | |
| RU2185553C2 (en) | Automatic stepless mechanical transmission | |
| GB2215415A (en) | Variable speed transmission with variable-throw crank | |
| RU2172438C2 (en) | Automatic infinitely variable mechanical transmission | |
| JPH0522096B2 (en) | ||
| JP2022100580A (en) | Bicycle non-stage transmission |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120201 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20140527 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20141125 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150201 |