RU2252351C1

RU2252351C1 - Self-adjustable infinitely variable transmission

Info

Publication number: RU2252351C1
Application number: RU2003133128/11A
Authority: RU
Inventors: С.И. Худорожков (RU) Худорожков С.И. (RU); С.И. Худорожков
Original assignee: Худорожков Сергей Иванович
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2005-05-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: transmission comprises driving and driven shafts, eccentric with groove disk mounted on the eccentric shaft, central gear wheel mounted on the driven shaft and arranged uniformly over the periphery of the gear wheel, which engages the central wheel and free running mechanisms axially aligned to the central wheel. The driving members of the mechanisms are connected with the groove disk. The driven members are connected with the gear wheels through torsion shafts for permitting rotation of the driven members of the free-running mechanisms with respect to the gear wheels within the limits of rotation of the driving members. The driving shaft is made separately from the eccentric shaft. The eccentric shaft has the opening through which the front end of the driving shaft passes to the inlet of the transmission. The driving shaft is provided with gearing clutch which has synchronizing device and provides its independent connection with the eccentric and driven shafts and their disconnection as well.

EFFECT: reduced friction losses.

1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в трансмиссиях транспортных и тяговых машин.The invention relates to mechanical engineering and can be used in transmissions of transport and traction machines.

Известна механическая саморегулируемая бесступенчатая передача (Благонравов А.А. Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа. - М.: Машиностроение, 1977 г., стр. 125, рис. 72, б), содержащая ведущий эксцентриковый и ведомый валы, эксцентрик (рабочий и уравновешивающий) с пазовым диском и центральное зубчатое колесо, установленные соответственно на ведущем и ведомом валах, размещенные равномерно по окружности механизмы свободного хода (МСХ), ведущие элементы которых связаны с пазовым диском, а ведомые выполнены в виде зубчатых колес, находящихся в зацеплении с центральным колесом.Known mechanical self-regulating continuously variable transmission (Blagonravov A.A. Mechanical non-friction type continuously variable transmission. - M.: Mechanical Engineering, 1977, p. 125, Fig. 72, b), containing the leading eccentric and driven shafts, an eccentric (working and balancing ) with a grooved disk and a central gear wheel mounted respectively on the driving and driven shafts, freewheeling mechanisms (MCX), evenly spaced around the circumference, the driving elements of which are connected to the grooved disk, and the driven ones are made in the form of gears, meshed with the central wheel.

Недостатком аналога является отсутствие “прямой” передачи, т.е. прямого соединения ведущего и ведомого валов, минуя промежуточные элементы, с целью снижения потерь на трение, повышения КПД и топливной экономичности транспортного средства.The disadvantage of the analogue is the lack of “direct” transmission, i.e. direct connection of the drive and driven shafts, bypassing the intermediate elements, in order to reduce friction losses, increase efficiency and fuel efficiency of the vehicle.

Известна механическая саморегулируемая бесступенчатая передача (Благонравов А.А., Худорожков С.И. Внешняя характеристика многопоточной бесступенчатой передачи с упругими звеньями./Труды XXII Российской школы “Наука и технология” - М.: РАН, 2002 г., стр. 118-125) с возможностью “ручного” переключения на режим прямой передачи с помощью зубчатой муфты (прототип).Known mechanical self-regulating stepless transmission (Blagonravov A.A., Khudorozhkov S.I. External characteristic of multithreaded continuously variable transmission with elastic links. / Proceedings of the XXII Russian school "Science and Technology" - M .: RAS, 2002, p. 118- 125) with the possibility of “manual” switching to direct transmission using a gear clutch (prototype).

Передача содержит ведущий эксцентриковый и ведомый валы, установленный на ведущем валу эксцентрик (рабочий и уравновешивающий) с пазовым диском, паз которого взаимодействует с ведущими элементами МСХ, размещенных равномерно по окружности. Их ведомые элементы с помощью торсионных валов соединены с зубчатыми колесами, находящимися в зацеплении с центральным зубчатым колесом, установленным на ведомом валу. Между ведущим и ведомым валами установлена зубчатая муфта с возможностью включения “прямой” передачи, на которой не происходит трансформация момента и МСХ работают в режиме холостого хода.The transmission contains a drive eccentric and driven shafts mounted on the drive shaft by an eccentric (working and balancing) with a groove disk, the groove of which interacts with the leading elements of the Ministry of Agriculture, placed uniformly around the circumference. Their driven elements by means of torsion shafts are connected to gears that are meshed with a Central gear mounted on the driven shaft. A gear clutch is installed between the drive and driven shafts with the possibility of engaging a “direct” transmission, on which the moment does not transform, and the Ministry of Agriculture operates in idle mode.

Недостатком прототипа является то, что при работе на режиме “прямой” передачи, который составляет значительную долю общего времени работы транспортных средств, эксцентрик с пазовым диском и ведущие элементы МСХ продолжают совершать вращательные и колебательные движения. При этом ведущие элементы МСХ создают знакопеременную инерционную нагрузку на промежуточные элементы МСХ, вызывая дополнительные потери на трение в период холостого хода. Это, соответственно, вызывает дополнительный износ рабочих поверхностей, сокращая ресурс работы МСХ и передачи в целом.The disadvantage of the prototype is that when working in the “direct” transmission mode, which makes up a significant proportion of the total operating time of vehicles, the eccentric with the grooved disk and the driving elements of the Ministry of Agriculture continue to make rotational and oscillatory movements. In this case, the leading elements of the Ministry of Agriculture create an alternating inertial load on the intermediate elements of the Ministry of Agriculture, causing additional friction losses during idling. This, accordingly, causes additional wear of the working surfaces, reducing the service life of the Ministry of Agriculture and transmission in general.

Целью изобретения является устранение инерционной составляющей холостых потерь в МСХ на режиме “прямой” передачи. Этот технический результат позволит повысить ресурс МСХ, а значит и передачи в целом, а также уменьшить расход топлива транспортного средства при движении на “прямой” передаче.The aim of the invention is to eliminate the inertial component of idle losses in the Ministry of Agriculture in the mode of "direct" transmission. This technical result will increase the resource of the Ministry of Agriculture, and hence the transmission as a whole, as well as reduce fuel consumption of the vehicle when driving in a “direct” transmission.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в механической бесступенчатой передаче, содержащей ведущий и ведомый валы, ведущий вал, в отличие от прототипа, выполнен раздельно от эксцентрикового вала, а сам эксцентриковый вал выполнен проходным. На эксцентриковом валу установлен эксцентрик (рабочий и уравновешивающий) с пазовым диском, паз которого взаимодействует с ведущими элементами МСХ, размещенных равномерно по окружности. Их ведомые элементы с помощью торсионных валов соединены с зубчатыми колесами, находящимися в зацеплении с центральным зубчатым колесом, установленным на ведомом валу. Передний конец ведомого вала через отверстие в эксцентриковом валу выведен на вход передачи для осуществления прямого соединения с ведущим валом.The solution to this problem is achieved by the fact that in a mechanical continuously variable transmission containing drive and driven shafts, the drive shaft, unlike the prototype, is made separately from the eccentric shaft, and the eccentric shaft itself is made through. An eccentric (working and balancing) is installed on the eccentric shaft with a groove disk, the groove of which interacts with the leading elements of the Ministry of Agriculture, placed uniformly around the circumference. Their driven elements by means of torsion shafts are connected to gears that are meshed with a Central gear mounted on the driven shaft. The front end of the driven shaft through the hole in the eccentric shaft is output to the input of the transmission for direct connection with the drive shaft.

Кроме того, в отличие от известного решения, зубчатая муфта оборудована синхронизирующим устройством и расположена на входном валу, обеспечивая его независимое соединение (рассоединение) с эксцентриковым валом (бесступенчатая передача) и с ведомым валом (“прямая” передача), а также их отключение (“нейтральная” передача).In addition, unlike the known solution, the gear clutch is equipped with a synchronizing device and is located on the input shaft, providing its independent connection (disconnection) with the eccentric shaft (stepless transmission) and with the driven shaft (“direct” transmission), as well as their disconnection ( “Neutral” gear).

На режиме “прямой” передачи эксцентриковый вал с эксцентриком и пазовым диском не вращается и, соответственно, ведущие элементы МСХ не совершают колебательных движений. Это приводит к тому, что в МСХ не возникают дополнительные инерционные составляющие потерь на трение в режиме холостого хода.In the “direct” transmission mode, the eccentric shaft with the eccentric and the groove disk does not rotate and, accordingly, the leading elements of the Ministry of Agriculture do not oscillate. This leads to the fact that in the Ministry of Agriculture there are no additional inertial components of friction losses in idle mode.

Изобретение поясняется чертежом. На чертеже показана кинематическая схема механической саморегулируемой бесступенчатой передачи.The invention is illustrated in the drawing. The drawing shows a kinematic diagram of a mechanical self-regulating continuously variable transmission.

Механическая бесступенчатая передача содержит ведущий 1, ведомый 2 и полый эксцентриковый 3 валы, установленный на эксцентриковом валу эксцентрик 4 (рабочий и уравновешивающий) 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, установленном на ведомом валу 2, передний конец которого через полый эксцентриковый вал 3 выведен на вход передачи. Между ведущим валом 1 и валами 2 и 3 установлена зубчатая муфта 12с синхронизирующим устройством.The mechanical continuously variable transmission contains a leading 1, driven 2 and a hollow eccentric 3 shafts mounted on an eccentric shaft eccentric 4 (working and balancing) with a groove disk 5, the groove of which interacts with the leading elements 6 of the free-wheeling mechanism (MCX) 7, placed uniformly around the circumference . Their driven elements 8 by means of torsion shafts 9 are connected to gears 10, which are meshed with a central gear 11 mounted on the driven shaft 2, the front end of which through the hollow eccentric shaft 3 is output to the input of the transmission. Between the drive shaft 1 and the shafts 2 and 3, a gear clutch 12c is installed with a synchronizing device.

Механическая бесступенчатая передача работает следующим образом. При подключении муфтой 12 ведущего вала 1 к эксцентриковому валу 3 (бесступенчатая передача):Mechanical continuously variable transmission operates as follows. When connecting the coupling 12 of the drive shaft 1 to the eccentric shaft 3 (continuously variable transmission):

- 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 закрутки торсионных валов 9. За один оборот ведущего вала угол закрутки каждого торсионного вала со сдвигом по фазе изменяется от нуля до максимального значения и снова до нуля. Динамическое равновесие момента центробежной силы относительно оси внутреннего эксцентрика 3 и моментов сил, действующих на пазовый диск 5 со стороны ведущих элементов 6 МСХ, устанавливается при величине эксцентриситета пазового диска 5, составляющего определенную долю от максимального. Величина этой доли зависит от выбора конструктивных параметров при динамическом расчете передачи;- when the drive shaft 1 is rotated and the driven shaft 2 is stopped, when the gear ratio is zero, the forces acting on the groove disk from the side of the driving elements 6 of the Ministry of Agriculture 7 prevent the rotation of the external eccentric 4 and the increase in the overall eccentricity of the grooved disk 5. The magnitudes of these forces depend on the angles twist of the torsion shafts 9. For one revolution of the drive shaft, the twist angle of each torsion shaft with a phase shift changes from zero to the maximum value and again to zero. Dynamic equilibrium of the moment of centrifugal force relative 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 of the Ministry of Agriculture is established with the magnitude of the eccentricity of the groove disk 5, which is a certain fraction of the maximum. The magnitude of this fraction depends on the choice of design parameters in the dynamic calculation of transmission;

- при увеличении передаточного отношения в связи с уменьшением момента сопротивления на ведомом валу уменьшается максимальный угол закрутки торсионных валов 9. 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. При этом уменьшается загрузка двигателя.- 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 9 decreases. In this case, the forces acting from the leading elements 6 of the Ministry of Agriculture on the groove disk 5 decrease, its eccentricity increases. The range of oscillations of the leading elements of the 6 Ministry of Agriculture is also increasing. This reduces the engine load.

С увеличением передаточного отношения более 0.7...0.8 для обеспечения более полного использования мощности двигателя необходимо с помощью зубчатой муфты 12 включить “прямую” передачу - соединить валы 1 и 2. Выравнивание скоростей валов 1 и 2 обеспечивается с помощью снижения частоты вращения двигателя и синхронизирующего устройства муфты 12. При включении “прямой” передачи все МСХ 7 работают в режиме свободного хода, при этом их ведущие элементы 6 (вместе с элементами 3, 4, 5) прекращают движение, и, тем самым, не создают дополнительную инерционную составляющую сил трения в МСХ.With an increase in the gear ratio of more than 0.7 ... 0.8, to ensure a more complete use of engine power, it is necessary to use “gear” 12 to engage “direct” gear - to connect shafts 1 and 2. Alignment of the speeds of shafts 1 and 2 is achieved by reducing the engine speed and synchronizing clutch devices 12. When the “direct” transmission is turned on, all MCX 7 operate in freewheeling mode, while their driving elements 6 (together with elements 3, 4, 5) stop moving, and thus do not create additional inertia component of the friction forces in the MAU.

Разгрузка зубчатой муфты 12 для свободного ее выключения с режима “прямой” передачи и перехода на “нейтральную” осуществляется с помощью уменьшения подачи топлива в двигателе. Для перехода на режим бесступенчатой передачи с помощью муфты 12 осуществляется соединение вала 1 с валом 3. При этом за счет синхронизирующего устройства муфты 12 первоначально происходит раскрутка деталей 3, 4 и 5 из неподвижного состояния до скорости входного вала 1, а затем - включение бесступенчатой передачи.The gear clutch 12 is unloaded to turn it off freely from the “direct” transmission mode and switch to the “neutral” mode by reducing the fuel supply in the engine. To switch to a continuously variable transmission mode using a clutch 12, the shaft 1 is connected to the shaft 3. In this case, due to the synchronizing device of the clutch 12, the parts 3, 4 and 5 are initially unwound from the stationary state to the input shaft 1 speed, and then the gear is switched on continuously .

Таким образом, задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, решена: по сравнению с прототипом на “прямой” передаче устраняются колебания ведущих элементов МСХ и, тем самым, ликвидируется инерционная составляющая холостых потерь в МСХ в период холостого хода (до 50% от общих холостых потерь в МСХ).Thus, the problem to which the claimed invention is directed is solved: in comparison with the prototype, the “direct” transmission eliminates fluctuations in the leading elements of the Ministry of Agriculture and thereby eliminates the inertial component of idle losses in the Ministry of Agriculture during the idle period (up to 50% of the total idle losses in the Ministry of Agriculture).

Claims

A mechanical continuously variable transmission comprising drive and driven shafts mounted on an eccentric shaft; an eccentric with a grooved disk; a central gear mounted on the driven shaft; the leading elements of which are connected to the grooved disk, and the driven elements are connected to the gears by torsion shafts with the possibility of rotation of the driven elements of the freewheeling mechanisms o relative to the gears within the rotation of the driving elements connected to the groove disk, characterized in that the drive shaft is made separately from the eccentric shaft, and the latter is made through, through the hole in which the front end of the driven shaft is output to the gear input, and the gear clutch is equipped with a synchronizing device and mounted on the drive shaft, providing its independent connection with the eccentric and driven shafts, as well as their disconnection.