RU2215212C2

RU2215212C2 - Variable-speed drive

Info

Publication number: RU2215212C2
Application number: RU2001124298/28A
Authority: RU
Inventors: Н.В. Галышкин
Original assignee: Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2003-10-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering, in particular, friction rotational steplessly variable transmission drive construction. SUBSTANCE: variable-speed drive has face disks mounted on driving and driven shafts for engagement with friction rollers. Intermediate shaft is positioned between driving and driven shafts and provided with supports defining screw pairs with intermediate shaft ends. Differential carrier is positioned on intermediate shaft for rotation about its axis. Satellite gears are rigidly fixed on carrier for engagement with sun gears rigidly connected with friction rollers. EFFECT: increased efficiency, convenient operation due to automatic selection of optimal transmission ratio of variable-speed drive depending on loading. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к фрикционным передачам вращения с бесступенчатым изменением передаточного отношения. The invention relates to the field of engineering, in particular to friction gears of rotation with a stepless change in gear ratio.

Известен фрикционный механизм бесступенчатой передачи, содержащий лобовой диск, установленный на ведущем валу, ведомый вал и фрикционный ролик, соприкасающийся с лобовым диском (см. Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике: Справочное пособие: Кулачковые и фрикционные механизмы. Механизмы с гибкими звеньями. - М.: Главная редакция физико-математической литературы, 1981, т. 5. Изд. 3-е, переработанное, - с.313). Known friction mechanism of a continuously variable transmission containing a frontal disk mounted on the drive shaft, a driven shaft and a friction roller in contact with the frontal disk (see Artobolevsky II Mechanisms in modern technology: Reference manual: Cam and friction mechanisms. Mechanisms with flexible links . - M .: The main edition of the physics and mathematics literature, 1981, v. 5. 3rd edition, revised, - p.313).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является фрикционный планетарный вариатор, содержащий лобовой диск, установленный на ведущем валу, дифференциал, водило которого связано с ведомым валом и снабжено сателлитами, солнечные шестерни, жестко связанные с фрикционными роликами и взаимодействующие с сателлитами. Фрикционные ролики установлены в вариаторе с обеспечением возможности взаимодействия с лобовым диском (см. авторское свидетельство СССР 199612, кл. F 16 H 37/08, 1966 г.). Closest to the proposed invention in terms of technical nature and the achieved result (prototype) is a friction planetary variator containing a frontal disk mounted on the drive shaft, a differential, the carrier of which is connected to the driven shaft and equipped with satellites, sun gears rigidly connected to the friction rollers and interacting with satellites. Friction rollers are installed in the variator with the possibility of interaction with the frontal disk (see USSR author's certificate 199612, class F 16 H 37/08, 1966).

Общими недостатками фрикционного механизма бесступенчатой передачи и фрикционного планетарного вариатора являются пониженная эффективность работы и недостаточное удобство в эксплуатации вследствие необходимости использования дополнительного приспособления, принудительно изменяющего передаточное отношение в зависимости от условия работы, которое отсутствует в названных устройствах. Common disadvantages of the friction mechanism of a continuously variable transmission and friction planetary variator are reduced operating efficiency and lack of ease of use due to the need to use additional devices forcibly changing the gear ratio depending on the operating conditions that are absent in these devices.

Изобретением решается задача повышения эффективности работы и увеличения удобства эксплуатации вариатора. The invention solves the problem of increasing work efficiency and increasing the ease of use of the variator.

Для достижения названного технического результата вариатор, содержащий лобовой диск, установленный на ведущем валу, дифференциал, водило которого связано с сателлитами, ведомый вал, солнечные шестерни, жестко связанные с фрикционными роликами и взаимодействующие с сателлитами, при этом один из фрикционных роликов связан с лобовым диском, снабжен лобовым диском, установленным на ведомом валу, и промежуточным валом с опорами, образующими винтовые пары с его концами. При этом водило размещено на промежуточном валу с возможностью вращения вокруг своей оси, а сателлиты жестко зафиксированы на водиле. To achieve the technical result, a variator containing a frontal disk mounted on the drive shaft, a differential, the carrier of which is connected to the satellites, a driven shaft, sun gears rigidly connected to the friction rollers and interacting with the satellites, one of the friction rollers is connected to the frontal disk , equipped with a frontal disk mounted on the driven shaft, and an intermediate shaft with bearings that form screw pairs with its ends. In this case, the carrier is placed on the intermediate shaft with the possibility of rotation around its axis, and the satellites are rigidly fixed on the carrier.

Благодаря введению в вариатор лобового диска, установленного на ведомом валу, и промежуточного вала с опорами, образующими винтовые пары с его концами, при размещении водила на промежуточном валу с возможностью вращения вокруг оси и жесткой фиксации сателлитов на водиле обеспечивается возможность принудительного изменения передаточного отношения в зависимости от изменения крутящего момента на ведомом валу и, следовательно, автоматический подбор оптимального передаточного отношения в зависимости от нагрузки. При рассогласовании частот вращения ведомого и ведущего валов начинает вращаться водило совместно с промежуточным валом, смещая фрикционные ролики по лобовым дискам в сторону оптимального передаточного отношения. Это приводит к повышению эффективности работы и улучшению удобства эксплуатации вариатора. Thanks to the introduction of a frontal disk mounted on the driven shaft and an intermediate shaft with bearings forming helical pairs with its ends, when the carrier is placed on the intermediate shaft with the possibility of rotation around the axis and rigid fixation of the satellites on the carrier, it is possible to force change the gear ratio depending from changes in torque on the driven shaft and, therefore, automatic selection of the optimal gear ratio depending on the load. When the rotation frequencies of the driven and driving shafts are mismatched, the carrier starts to rotate together with the intermediate shaft, shifting the friction rollers along the frontal disks towards the optimal gear ratio. This leads to increased efficiency and improved ease of use of the variator.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема вариатора. The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the variator.

На чертеже дополнительно обозначены круговыми стрелками направления вращения ведущего и ведомого валов, а горизонтальными стрелками направления перемещений промежуточного вала. The drawing is additionally indicated by the circular arrows of the direction of rotation of the drive and driven shafts, and by the horizontal arrows of the direction of movement of the intermediate shaft.

Вариатор содержит лобовой диск 1, установленный на ведущем валу 2, лобовой диск 3, установленный на ведомом валу 4, промежуточный вал 5, размещенный между валами 2 и 4. Опорами 6 промежуточного вала 5 образованы винтовые пары с концами этого вала. Вариатор также содержит дифференциал, водило 7 которого размещено на промежуточном валу 5 с возможностью вращения вокруг своей оси и связано с сателлитами 8, 9. Сателлиты 8, 9 зафиксированы жестко на водиле 7 и имеют возможность взаимодействия с солнечными шестернями 10 и 11, жестко соединенными с фрикционными роликами 12, 13 соответственно. Фрикционный ролик 12 связан с лобовым диском 1, а фрикционный ролик 13 - с лобовым диском 3. The variator contains a frontal disk 1 mounted on the drive shaft 2, a frontal disk 3 mounted on the driven shaft 4, an intermediate shaft 5, located between the shafts 2 and 4. Supports 6 of the intermediate shaft 5 are formed of screw pairs with the ends of this shaft. The variator also contains a differential, the carrier 7 of which is mounted on the intermediate shaft 5 with the possibility of rotation around its axis and is connected with the satellites 8, 9. The satellites 8, 9 are fixed rigidly on the carrier 7 and have the ability to interact with sun gears 10 and 11, rigidly connected to friction rollers 12, 13, respectively. The friction roller 12 is connected to the frontal disk 1, and the friction roller 13 is connected to the frontal disk 3.

Соотношение между числом зубьев в дифференциале определяется по следующей зависимости:

,
где η - кпд вариатора в процессе его работы при изменении передаточного отношения, более точно может быть подобран экспериментально;
z₈ - число зубьев сателлита 8;
z₉ - число зубьев сателлита 9;
z₁₀ - число зубьев солнечной шестерни 10;
z₁₁ - число зубьев солнечной шестерни 11.The ratio between the number of teeth in the differential is determined by the following relationship:

,
where η is the efficiency of the variator during its operation when the gear ratio changes, it can more accurately be selected experimentally;
z ₈ is the number of teeth of the satellite 8;
z ₉ is the number of teeth of the satellite 9;
z ₁₀ - the number of teeth of the sun gear 10;
z ₁₁ - the number of teeth of the sun gear 11.

Вариатор работает следующим образом. При оптимальном передаточном отношении промежуточный вал 5 не вращается вокруг собственной оси и не перемещается вдоль нее, мощность от ведущего вала передается ведомому валу 4 вариатора. Если момент на ведомом валу 4 больше номинального при данном передаточном отношении, то происходит торможение лобового диска 2 и, как следствие, рассогласование угловых скоростей ведущего 2 и ведомого 4 валов в свою очередь приводит к вращению водила 7 совместно с промежуточным валом 5. Вал 5, вращаясь, перемещается относительно опор 6, изменяя передаточное отношение вариатора в целом, достигая оптимального передаточного отношения для данного режима работы вариатора. Если момент на ведомом валу 4 уменьшается, то скорость ведомого лобового диска 3 возрастает, начинает вращаться водило 7 совместно с промежуточным валом 5 в противоположном направлении. Вал 5, вращаясь, перемещается относительно опор 6, изменяя передаточное отношение вариатора в целом, приближая его к оптимальному для данного режима работы. The variator works as follows. With an optimal gear ratio, the intermediate shaft 5 does not rotate around its own axis and does not move along it, power from the drive shaft is transmitted to the driven shaft 4 of the variator. If the torque on the driven shaft 4 is greater than the nominal one at a given gear ratio, then the frontal disk 2 is braked and, as a result, the mismatch of the angular speeds of the driving 2 and driven 4 shafts in turn leads to the rotation of the carrier 7 together with the intermediate shaft 5. Shaft 5, rotating, it moves relative to the bearings 6, changing the gear ratio of the variator as a whole, achieving the optimal gear ratio for a given mode of operation of the variator. If the moment on the driven shaft 4 decreases, then the speed of the driven frontal disk 3 increases, the carrier 7 begins to rotate together with the intermediate shaft 5 in the opposite direction. The shaft 5, rotating, moves relative to the bearings 6, changing the gear ratio of the variator as a whole, bringing it closer to the optimal for this mode of operation.

Таким образом, использование предлагаемого вариатора позволяет по сравнению с вариатором, выбранным в качестве прототипа, повысить эффективность работы и увеличить удобство эксплуатации путем обеспечения автоматического подбора оптимального передаточного отношения в зависимости от нагрузки. Thus, the use of the proposed variator allows, in comparison with the variator selected as a prototype, to increase work efficiency and increase ease of use by providing automatic selection of the optimal gear ratio depending on the load.

Claims

A variator comprising a frontal disk mounted on the drive shaft, a differential, the carrier of which is connected to the satellites, a driven shaft, sun gears rigidly connected to the friction rollers and interacting with the satellites, while one willow of the friction rollers is connected to the frontal disk, characterized in that it is equipped with a frontal disk mounted on the driven shaft and connected with the second friction roller, and an intermediate shaft with bearings forming screw pairs with its ends, while the carrier is placed on the intermediate shaft with possible Stu's rotation around its axis, and the satellites are rigidly fixed on the carrier.