RU2561875C1 - Differential drive - Google Patents

Differential drive Download PDF

Info

Publication number
RU2561875C1
RU2561875C1 RU2014117248/11A RU2014117248A RU2561875C1 RU 2561875 C1 RU2561875 C1 RU 2561875C1 RU 2014117248/11 A RU2014117248/11 A RU 2014117248/11A RU 2014117248 A RU2014117248 A RU 2014117248A RU 2561875 C1 RU2561875 C1 RU 2561875C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drive
rotation
gear
output shaft
engine
Prior art date
Application number
RU2014117248/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Александрович Долматов
Original Assignee
Игорь Александрович Долматов
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 Игорь Александрович Долматов filed Critical Игорь Александрович Долматов
Priority to RU2014117248/11A priority Critical patent/RU2561875C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2561875C1 publication Critical patent/RU2561875C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Structure Of Transmissions (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: group of inventions relates to the differential drives, and can be used in all industries where there is need in stepless changed torques and speed of rotation of the output shafts. The differential drive contains two motors, drive control system, casing, installed in casing two pinions with outside teeth engaging with each other, central wheel with internal teeth, and pinion with outside teeth installed on the output shaft engaging with the outside teeth of the satellite gears installed using the axles on the pinion carrier connected with the first motor. As per the first option the central wheel with the internal teeth via the pinion with outside teeth connected with it, engages with the other pinion with outside teeth installed on the parallel shaft of the second motor. As per the second option the central wheel with the internal teeth is connected with the output shaft.
EFFECT: stepless change of the speed of rotation of the output shaft, and increased range of rotation frequency of the output shaft of the differential gear.
2 cl, 2 dwg

Description

Группа изобретений относится к машиностроению, а именно к приводам. Группа изобретений может найти применение во всех отраслях промышленности, где имеется потребность в получении бесступенчато измененяемых крутящих моментов и скоростей вращения выходных валов.The group of inventions relates to mechanical engineering, namely to drives. The group of inventions can find application in all industries where there is a need for continuously variable torques and rotational speeds of output shafts.

Известны приводы с бесступенчатым регулированием скорости вращения выходного вала, которые устанавливаются на некоторых модификациях легковых автомобилей, таких как: Toyota RAF4 [Сайт ООО «Тойота Мотор», www.toyota.ru], Nissan Qashgai [Сайт Автоцентр «Восток-авто», www.vvoctok.ru], Mitsubishi ASX [Сайт Автоцентр «Восток-авто», www.vvoctok.ru].Drives with stepless speed control of the output shaft are known, which are installed on some modifications of cars, such as: Toyota RAF4 [Website of Toyota Motor LLC, www.toyota.ru], Nissan Qashgai [Website Autocentre Vostok-avto, www .vvoctok.ru], Mitsubishi ASX [Vostok-Avto Autocentre website, www.vvoctok.ru].

Такие приводы содержат:Such drives contain:

- двигатель внутреннего сгорания;- internal combustion engine;

- вариатор - механизм с внешним управлением, который позволяет автоматически бесступенчато изменять передаточное число, выбирая наиболее оптимальное согласно внешней нагрузке и оборотам двигателя, тем самым давая возможность максимально эффективно использовать его мощность. Наибольшее распространение получили такие типы вариаторов, как клиноременные и тороидные вариаторы;- variator - an mechanism with external control that allows you to automatically steplessly change the gear ratio, choosing the most optimal according to the external load and engine speed, thereby making it possible to use its power as efficiently as possible. The most common types of variators are V-belt and toroidal variators;

- промежуточный механизм, передающий крутящий момент и соединяющий вариатор с двигателем. Наибольшее распространение получили такие механизмы, как гидротрансформаторы, центробежные автоматические сцепления, электромагнитные сцепления с электронным управлением, многодисковые мокрые сцепления с электронным управлением;- an intermediate mechanism transmitting torque and connecting the variator to the engine. The most widely used mechanisms are torque converters, centrifugal automatic couplings, electronically controlled electromagnetic clutches, electronically controlled multi-plate wet clutches;

- механизм, обеспечивающий реверсивное вращение выходного вала.- a mechanism for reversing the rotation of the output shaft.

Недостатком данных приводов является сложность конструкции, передача ограниченных крутящих моментов и ограниченный диапазон регулирования (у одноступенчатых вариаторов D=3…6), необходимость применения дополнительных реверсивных ступеней трансмиссии и промежуточных механизмов между двигателем и вариатором, что приводит к понижению КПД привода.The disadvantage of these drives is the design complexity, the transmission of limited torques and a limited control range (for single-stage variators D = 3 ... 6), the need for additional reverse transmission steps and intermediate mechanisms between the engine and the variator, which leads to a decrease in the drive efficiency.

Известен дифференциальный привод, содержащий корпус, два двигателя, две дифференциальные передачи, выполненные волновыми и соединенными между собой зубчатыми передачами. Жесткое колесо одной передачи связано с корпусом, а другой - с выходным валом [Патент РФ 2064105].A differential drive is known, comprising a housing, two engines, two differential gears made by wave and interconnected gears. The hard wheel of one gear is connected to the housing, and the other to the output shaft [RF Patent 2064105].

Недостатками данного привода являются ступенчатое изменение частоты вращения выходного вала, передача ограниченных крутящих моментов и невозможность изменения направления вращения выходного вала.The disadvantages of this drive are the stepwise change in the frequency of rotation of the output shaft, the transmission of limited torques and the inability to change the direction of rotation of the output shaft.

Известен дифференциальный привод, содержащий два приводных двигателя и одну волновую дифференциальную передачу. Волновая передача содержит генератор волн, гибкое и подвижное жесткое колеса и выходное звено [Патент РФ 2153108].A differential drive is known, comprising two drive motors and one wave differential transmission. The wave transmission contains a wave generator, flexible and movable hard wheels and an output link [RF Patent 2153108].

Недостатком данного привода также является ступенчатое изменение частоты вращения выходного вала, передача ограниченных крутящих моментов и невозможность изменения направления вращения выходного вала.The disadvantage of this drive is also a stepwise change in the frequency of rotation of the output shaft, the transmission of limited torques and the inability to change the direction of rotation of the output shaft.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является редуктор цилиндро-планетарный с приводом от двух двигателей [2, стр. 310-311]. Привод содержит цилиндрический редуктор со встроенной планетарной передачей и два приводных электродвигателя. Посредством поочередного включения двигателей или двух одновременно достигается получение четырех скоростей вращения выходного вала.Closest to the proposed invention is a cylinder-planetary gearbox driven by two engines [2, p. 310-311]. The drive contains a cylindrical gearbox with an integrated planetary gear and two drive motors. By turning on the engines one or two at a time, four speeds of rotation of the output shaft are obtained simultaneously.

Недостатком данного привода является ступенчатость изменения частоты вращения выходного вала с ограниченным диапазоном передаточных чисел и невозможность изменения направления вращения этого вала.The disadvantage of this drive is the stepwise change in the frequency of rotation of the output shaft with a limited range of gear ratios and the inability to change the direction of rotation of this shaft.

Данный механизм выбран в качестве прототипа.This mechanism is selected as a prototype.

Технический результат для группы изобретений - создание приводов нового типа, имеющих следующие рабочие характеристики:The technical result for the group of inventions is the creation of new type of drives having the following performance characteristics:

1. Бесступенчатое изменение скорости вращения выходного вала и крутящего момента на нем.1. Stepless change in the speed of rotation of the output shaft and torque on it.

2. Рабочий диапазон частоты вращения выходного вала - 0…8000 об/мин и более.2. The working range of the output shaft rotation frequency is 0 ... 8000 rpm and more.

3. КПД дифференциального механизма - 0,95…0,98.3. The efficiency of the differential mechanism is 0.95 ... 0.98.

4. Изменение направления вращения выходного вала без применения дополнительных ступеней зубчатой передачи дифференциального механизма.4. Changing the direction of rotation of the output shaft without the use of additional gear stages of the differential mechanism.

Сущность группы изобретений поясняется фигурами: на фиг. 1 изображена схема дифференциального привода 3D-9 с параллельным расположением асинхронных электродвигателей; на фиг. 2 изображена схема дифференциального привода 3D-3 с параллельным расположением асинхронных электродвигателей.The essence of the group of inventions is illustrated by the figures: in FIG. 1 shows a diagram of a 3D-9 differential drive with a parallel arrangement of induction motors; in FIG. 2 shows a diagram of a 3D-3 differential drive with a parallel arrangement of induction motors.

Первый вариант выполнения дифференциального привода.The first embodiment of a differential drive.

Технический результат достигается тем, что дифференциальный привод, содержащий два двигателя, систему управления приводом, корпус, размещенные в нем две шестерни с внешними зубьями, входящие в зацепление друг с другом, центральные колесо с внутренними зубьями и шестерню с внешними зубьями, расположенную на приводном валу одного двигателя, входящие в зацепление с внешними зубьями сателлитов, установленных посредством осей на водиле, соединенном с выходным валом, согласно изобретению, центральное колесо с внутренними зубьями через шестерню с внешними зубьями, находящуюся в соединении с ним, входит в зацепление с другой шестерней с внешними зубьями, расположенной на параллельно расположенном валу второго двигателя.The technical result is achieved in that a differential drive containing two motors, a drive control system, a housing, two gears with external teeth placed therein, engaged with each other, a central wheel with internal teeth and a gear with external teeth located on the drive shaft one engine, engaging with the outer teeth of the satellites mounted by means of axles on a carrier connected to the output shaft, according to the invention, the Central wheel with internal teeth through a pole nude with external toothing, which is in connection with it, is engaged with another gear wheel with external teeth, arranged on a second shaft located parallel to the motor.

В качестве приводных двигателей в дифференциальном приводе 3D-9, кроме асинхронных электродвигателей и двигателей внутреннего сгорания, могут применяться гидромоторы, пневмомоторы и другие типы двигателей.As drive motors in the 3D-9 differential drive, in addition to asynchronous electric motors and internal combustion engines, hydraulic motors, pneumatic motors and other types of engines can be used.

Конструкция дифференциального привода 3D-9 с параллельно расположенными асинхронными электродвигателями поясняется кинематической схемой, представленной на фиг. 1.The design of the 3D-9 differential drive with parallel-mounted induction motors is illustrated by the kinematic circuit shown in FIG. one.

На схеме обозначено: 1 - ведущая центральная шестерня с внешними зубьями, 2 - сателлиты, 3 - ведущее центральное колесо с внутренними зубьями, 4 - первая шестерня с внешними зубьями, 5 - вторая шестерня с внешними зубьями, 8 - выходной вал привода, 9 - ведомое водило, 10 - ось сателлитов, 11 - корпус дифференциального механизма, 12 - соединительная муфта, 16 - электронный блок управления приводом, 17 - тахометр, 20 - второй асинхронный электродвигатель, 21 - первый асинхронный электродвигатель, 22 - частотный преобразователь второго двигателя, 23 - частотный преобразователь первого двигателя, 24 - ПИД-регулятор с потенциометром.The diagram shows: 1 - the leading central gear with external teeth, 2 - satellites, 3 - the leading central wheel with internal teeth, 4 - the first gear with external teeth, 5 - the second gear with external teeth, 8 - the output drive shaft, 9 - driven carrier, 10 - satellite axis, 11 - differential gear housing, 12 - coupling, 16 - electronic drive control unit, 17 - tachometer, 20 - second asynchronous electric motor, 21 - first asynchronous electric motor, 22 - frequency converter of the second motor, 23 - frequency conversion zovatel first motor, 24 - PID potentiometer.

Дифференциальный привод 3D-9 состоит из двух кинематически связанных приводных двигателей 20 и 21, закрепленных на корпусе дифференциального механизма 11. Приводной вал двигателя 20 соединен с шестерней 5, которая входит в зацепление с шестерней 4, находящейся на одной геометрической оси с центральным колесом с внутренними зубьями 3 и соединенной с ним. Приводной вал двигателя 21 соединен с центральной шестерней 1, которая через сателлиты 2 также входит в зацепление с центральным колесом 3 и взаимодействует с водилом 9. Водило 9, в свою очередь, через муфту 12 соединено с выходным валом 8. Двигатели также могут располагаться на одной геометрической оси, закрепленные на корпусе дифференциального механизма, или находиться в общем корпусе. При этом технический результат остается неизменным.The differential drive 3D-9 consists of two kinematically coupled drive motors 20 and 21, mounted on the housing of the differential mechanism 11. The drive shaft of the engine 20 is connected to the gear 5, which engages with the gear 4, located on the same geometric axis with the central wheel with internal teeth 3 and connected to it. The drive shaft of the engine 21 is connected to the central gear 1, which through the satellites 2 also engages with the central wheel 3 and interacts with the carrier 9. The carrier 9, in turn, is connected to the output shaft 8 through the coupling 12. Engines can also be located on one geometric axis, mounted on the housing of the differential mechanism, or located in a common housing. In this case, the technical result remains unchanged.

Дифференциальный привод 3D-9 работает следующим образом. Вращение вала двигателя 21, с заданной частотным преобразователем 23 скоростью, воспринимается шестерней 1, которая через сателлиты 2, взаимодействуя с центральным колесом с внутренними зубьями 3, вызывает направленное вращение водила 9. Одновременно однонаправленное вращение вала двигателя 20, с заданной частотным преобразователем 22 скоростью, через шестерни с внешними зубьями 5 и 4 вызывает противоположно направленное вращение центрального колеса с внутренними зубьями 3. Вращение центрального колеса 3 воспринимается сателлитами 2, которые, взаимодействуя с шестерней 1, вызывают направленное вращение водила 9, преобразуя скорости вращения и крутящие моменты валов двигателей 20 и 21 до необходимых значений на выходном валу 8. Направление вращения выходного вала 8 зависит от соотношения скоростей вращения валов двигателей 20 и 21. Управление дифференциальным приводом происходит одним из двух способов, показанных выше в описании работы дифференциального привода 3D-1 с асинхронными электродвигателями.The differential drive 3D-9 operates as follows. The rotation of the shaft of the engine 21, with the speed set by the frequency converter 23, is perceived by the gear 1, which through the satellites 2, interacting with the central wheel with internal teeth 3, causes the directional rotation of the carrier 9. At the same time, the unidirectional rotation of the shaft of the engine 20, with the speed set by the frequency converter 22 through gears with external teeth 5 and 4 causes an oppositely directed rotation of the central wheel with internal teeth 3. The rotation of the central wheel 3 is perceived by the satellites 2, which interacting with gear 1, cause directional rotation of carrier 9, converting the rotational speeds and torques of the motor shafts 20 and 21 to the required values on the output shaft 8. The direction of rotation of the output shaft 8 depends on the ratio of the rotational speeds of the motor shafts 20 and 21. Differential drive control occurs in one of two ways, shown above in the description of the operation of the 3D-1 differential drive with asynchronous motors.

Работа дифференциального привода 3D-9 с любыми типами двигателей включает в себя следующие режимы: пусковой, холостой, нейтральный, пониженного вращения, реверсивного вращения, остановочный. Пусковой, холостой и остановочный режимы относятся к вспомогательным режимам. Режимы нейтральный, пониженного вращения и реверсивного вращения относятся к эксплуатационным режимам работы привода.The operation of the 3D-9 differential drive with any type of engine includes the following modes: starting, idle, neutral, low rotation, reverse rotation, stop. Starting, idle and stop modes are related to auxiliary modes. Modes of neutral, low rotation and reverse rotation relate to the operating modes of the drive.

Скорость вращения выходного вала 8 в момент времени t на всех эксплуатационных режимах работы привода определяется по формуле:The rotation speed of the output shaft 8 at time t at all operating modes of the drive is determined by the formula:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где:

Figure 00000002
,
Figure 00000003
- скорости вращения приводных валов асинхронных электродвигателей 20 и 21 в момент времени t соответственно;Where:
Figure 00000002
,
Figure 00000003
- rotation speeds of the drive shafts of asynchronous electric motors 20 and 21 at time t, respectively;

Figure 00000004
- передаточное число планетарной передачи, выполненной по схеме 2К-Н с одновенцовыми сателлитами и невращающимся эпициклом [2, стр. 226, схема 1], которую образуют центральная шестерня 1, сателлиты 2, оси сателлитов 10, центральное колесо 3 и водило 9, которое определяется по формуле (1);
Figure 00000004
- the gear ratio of the planetary gear, made according to the 2K-N scheme with single-pinion satellites and a non-rotating epicycle [2, p. 226, scheme 1], which is formed by the central gear 1, satellites 2, the axis of the satellites 10, the central wheel 3 and drove 9, which determined by the formula (1);

Figure 00000005
- передаточное число планетарной передачи, выполненной по схеме 2К-Н с одновенцовыми сателлитами и невращающимся водилом [1, стр. 239], которую образуют центральная шестерня 1, сателлиты 2, оси сателлитов 10, центральное колесо 3 и водило 9, которое определяется по формуле (2);
Figure 00000005
- the gear ratio of the planetary gear, made according to the 2K-N scheme with single-pinion satellites and a non-rotating carrier [1, p. 239], which is formed by the central gear 1, satellites 2, axis of the satellites 10, the central wheel 3 and carrier 9, which is determined by the formula (2);

где: i45 - передаточное число цилиндрической передачи, которую образуют шестерни 4 и 5, которое определяется по формуле (3);where: i 45 is the gear ratio of the cylindrical gear, which is formed by gears 4 and 5, which is determined by the formula (3);

где: z3, z1, z4, z5 - число зубьев колеса 3, шестерней 1, 4 и 5 соответственно.where: z 3 , z 1 , z 4 , z 5 - the number of teeth of the wheel 3, gear 1, 4 and 5, respectively.

Цилиндрическая ступень привода, состоящая из шестерней 4 и 5, предназначена для выполнения условия разнонаправленности вращений шестерни 1 и колеса 3, которые кинематически связаны с параллельно расположенными двигателями 20 и 21. Поэтому принимается равенство числа зубьев шестерней 4 и 5 z4=z5, откуда передаточное число цилиндрической ступени становится равным i45=1 и в дальнейших формулах не рассматривается. Обязательным условием работы привода является неизменность направлений вращения валов двигателей 20 и 21 на всех режимах работы.The cylindrical stage of the drive, consisting of gears 4 and 5, is designed to fulfill the conditions of multidirectional rotations of gear 1 and wheel 3, which are kinematically connected with parallel motors 20 and 21. Therefore, the equality of the number of teeth of gears 4 and 5 z 4 = z 5 is accepted, whence the gear ratio of the cylindrical step becomes i 45 = 1 and is not considered in further formulas. A prerequisite for the operation of the drive is the constancy of the directions of rotation of the shafts of the engines 20 and 21 in all operating modes.

Пусковой режим: включение двигателей 20, 21 и выведение вращение их валов до скоростей холостого вращения. В пусковом режиме муфта 12 находится в разомкнутом состоянии. Приводной вал 8 отсоединен от водила 9 и не вращается.Starting mode: turning on the engines 20, 21 and removing the rotation of their shafts to idle speeds. In the starting mode, the clutch 12 is in the open state. The drive shaft 8 is disconnected from the carrier 9 and does not rotate.

Холостой режим: работа дифференциального привода, при которой приводные валы двигателей 20 и 21 вращаются с постоянными скоростями, обеспечивая устойчивую работу двигателей в режиме холостого вращения. Как и в пусковом режиме, водило 9 и приводной вал 8 рассоединены муфтой 12. Приводной вал 8 не вращается.Idle mode: differential drive operation, in which the drive shafts of the engines 20 and 21 rotate at constant speeds, ensuring stable operation of the engines in idle mode. As in the starting mode, the carrier 9 and the drive shaft 8 are disconnected by the clutch 12. The drive shaft 8 does not rotate.

Нейтральный режим: работа дифференциального привода, при которой выходной вал 8 не вращается и выполняется условие: отношение скоростей вращения валов 20 и 21 постоянно равно обратному значению передаточного числа планетарной передачи с невращающимся водилом 9, которую в вышеуказанный период времени образуют также шестерня 1, сателлиты 2, оси сателлитов 10 и центральное колесо 3:Neutral mode: the operation of the differential drive, in which the output shaft 8 does not rotate and the condition is met: the ratio of the speeds of rotation of the shafts 20 and 21 is constantly equal to the reciprocal of the gear ratio of the planetary gear with non-rotating carrier 9, which gear 1, satellites 2 also form in the above period of time , the axis of the satellites 10 and the central wheel 3:

Figure 00000006
.
Figure 00000006
.

Приводной вал 8 и водило 9 соединены муфтой 12 и не вращаются.The drive shaft 8 and the carrier 9 are connected by a clutch 12 and do not rotate.

Нейтральный режим работы дифференциального привода, при котором ведомый вал 8 не вращается, можно получать на всем диапазоне скоростей вращения вала двигателя 21 при условии соблюдения равенства отношений скоростей вращения приводных валов обратному значению передаточного числа

Figure 00000005
.The neutral mode of operation of the differential drive, in which the driven shaft 8 does not rotate, can be obtained over the entire range of shaft speeds of the motor 21, provided that the ratios of the speeds of rotation of the drive shafts are equal to the reciprocal of the gear ratio
Figure 00000005
.

Режим пониженного вращения: работа дифференциального привода, при которой выходной вал 8 получает вращение, не совпадающее с направлениями вращения приводных валов двигателей 20 и 21, а их отношение скоростей вращения находится в следующем диапазоне значений:Low rotation mode: the operation of the differential drive, in which the output shaft 8 receives a rotation that does not coincide with the directions of rotation of the drive shafts of the engines 20 and 21, and their ratio of rotation speeds is in the following range of values:

Figure 00000007
.
Figure 00000007
.

Работа дифференциального привода в режиме пониженного вращения включает в себя следующие подрежимы: разгон, вращение с постоянной скоростью, замедление.The operation of the differential drive in the mode of reduced rotation includes the following sub-modes: acceleration, rotation at a constant speed, deceleration.

Подрежим - разгон: работа дифференциального привода, при которой выходной вал 8 вращается с положительным ускорением и выполняются следующие условия:Submode - acceleration: the operation of the differential drive, in which the output shaft 8 rotates with positive acceleration and the following conditions are met:

1. Приводной вал двигателя 20 вращается с положительным ускорением, а приводной вал двигателя 21 находится в одном из скоростных режимов: вращается с положительным ускорением, вращается с постоянной скоростью, вращается с отрицательным ускорением.1. The drive shaft of the engine 20 rotates with positive acceleration, and the drive shaft of the engine 21 is in one of the speed modes: rotates with positive acceleration, rotates at a constant speed, rotates with negative acceleration.

2. Приводные валы двигателей 20 и 21 вращаются с отрицательными ускорениями.2. The drive shafts of the engines 20 and 21 rotate with negative accelerations.

3. Приводной вал двигателя 20 вращается с постоянной скоростью, а приводной вал двигателя 21 вращается с отрицательным ускорением.3. The drive shaft of the engine 20 rotates at a constant speed, and the drive shaft of the engine 21 rotates with negative acceleration.

Подрежим - вращение с постоянной скоростью: работа дифференциального привода, при которой скорость вращения выходного вала 8 является величиной постоянной

Figure 00000008
, и выполняются следующие условия:Submode - rotation at a constant speed: the operation of a differential drive, in which the rotation speed of the output shaft 8 is a constant value
Figure 00000008
, and the following conditions are true:

1. Скорости вращения приводных валов двигателей 20 и 21 являются значениями постоянными

Figure 00000009
,
Figure 00000010
.1. The speeds of rotation of the drive shafts of the engines 20 and 21 are constant values
Figure 00000009
,
Figure 00000010
.

2. Скорости вращения приводных валов двигателей 20 и 21 являются значениями переменными, которые находятся в следующей зависимости:2. The rotation speeds of the drive shafts of the engines 20 and 21 are variable values, which are in the following relationship:

Figure 00000011
Figure 00000011

и при этом выполняются следующие условия:and the following conditions are true:

2.1. Приводные валы двигателей 20 и 21 вращаются с положительными ускорениями;2.1. The drive shafts of the engines 20 and 21 rotate with positive accelerations;

2.2. Приводные валы двигателей 20 и 21 вращаются с отрицательными ускорениями.2.2. The drive shafts of the engines 20 and 21 rotate with negative accelerations.

Подрежим - замедление: работа дифференциального привода, при которой выходной вал 8 вращается с отрицательным ускорением, и выполняются следующие условия:Submode - deceleration: the operation of the differential drive, in which the output shaft 8 rotates with negative acceleration, and the following conditions are met:

1. Приводной вал двигателя 20 вращается с отрицательным ускорением, а приводной вал двигателя 21 находится в одном из скоростных режимов: вращается с положительным ускорением, вращается с постоянной скоростью, вращается с отрицательным ускорением.1. The drive shaft of the engine 20 rotates with negative acceleration, and the drive shaft of the engine 21 is in one of the speed modes: rotates with positive acceleration, rotates at a constant speed, rotates with negative acceleration.

2. Приводные валы двигателей 20 и 21 вращаются с положительными ускорениями.2. The drive shafts of the engines 20 and 21 rotate with positive accelerations.

3. Приводной вал двигателя 20 вращается с постоянной скоростью, а приводной вал двигателя 21 вращается с положительным ускорением.3. The drive shaft of the engine 20 rotates at a constant speed, and the drive shaft of the engine 21 rotates with positive acceleration.

Режим реверсивного вращения: работа дифференциального привода, при которой выходной вал 8 получает вращение, совпадающее с направлениями вращения приводных валов двигателей 20 и 21 а их отношение находится в следующем диапазоне значений:Reverse rotation mode: the operation of the differential drive, in which the output shaft 8 receives a rotation that coincides with the directions of rotation of the drive shafts of the engines 20 and 21 and their ratio is in the following range of values:

Figure 00000012
.
Figure 00000012
.

Работа дифференциального привода в режиме реверсивного вращения включает в себя следующие подрежимы: разгон, вращение с постоянной скоростью, замедление.The operation of the differential drive in reverse rotation mode includes the following sub-modes: acceleration, rotation at a constant speed, deceleration.

Подрежим - разгон: работа дифференциального привода, при которой выходной вал 8 вращается с положительным ускорением, и выполняются следующие условия:Submode - acceleration: the operation of the differential drive, in which the output shaft 8 rotates with positive acceleration, and the following conditions are met:

1. Приводной вал двигателя 21 вращается с положительным ускорением, а приводной вал двигателя 20 находится в одном из скоростных режимов: вращается с положительным ускорением, вращается с постоянной скоростью, вращается с отрицательным ускорением.1. The drive shaft of the engine 21 rotates with positive acceleration, and the drive shaft of the engine 20 is in one of the speed modes: rotates with positive acceleration, rotates at a constant speed, rotates with negative acceleration.

2. Приводной вал двигателя 20 вращается с отрицательным ускорением, а приводной вал двигателя 21 находится в одном из скоростных режимов: вращается с постоянной скоростью, вращается с отрицательным ускорением.2. The drive shaft of the engine 20 rotates with negative acceleration, and the drive shaft of the engine 21 is in one of the speed modes: rotates at a constant speed, rotates with negative acceleration.

Подрежим - вращение с постоянной скоростью: работа дифференциального привода, при которой скорость вращения выходного вала 8 является величиной постоянной

Figure 00000013
, и выполняются следующие условия:Submode - rotation at a constant speed: the operation of a differential drive, in which the rotation speed of the output shaft 8 is a constant value
Figure 00000013
, and the following conditions are true:

1. Скорости вращения приводных валов двигателей 20 и 21 являются значениями постоянными

Figure 00000014
,
Figure 00000015
.1. The speeds of rotation of the drive shafts of the engines 20 and 21 are constant values
Figure 00000014
,
Figure 00000015
.

2. Скорости вращения приводных валов двигателей 20 и 21 являются значениями переменными, которые находятся в следующей зависимости, определяющейся по формуле (7), и при этом выполняются следующие условия:2. The rotation speeds of the drive shafts of the engines 20 and 21 are variable values, which are in the following dependence, determined by the formula (7), and the following conditions are met:

2.1. Приводные валы двигателей 20 и 21 вращаются с положительными ускорениями;2.1. The drive shafts of the engines 20 and 21 rotate with positive accelerations;

2.2. Приводные валы двигателей 20 и 21 вращаются с отрицательными ускорениями.2.2. The drive shafts of the engines 20 and 21 rotate with negative accelerations.

Подрежим - замедление: работа дифференциального привода, при которой выходной вал 8 вращается с отрицательным ускорением, и выполняются следующие условия:Submode - deceleration: the operation of the differential drive, in which the output shaft 8 rotates with negative acceleration, and the following conditions are met:

1. Приводной вал двигателя 21 вращается с отрицательным ускорением, а приводной вал двигателя 20 находится в одном из скоростных режимов: вращается с постоянной скоростью, вращается с отрицательным ускорением, вращается с положительным ускорением.1. The drive shaft of the engine 21 rotates with negative acceleration, and the drive shaft of the engine 20 is in one of the speed modes: rotates at a constant speed, rotates with negative acceleration, rotates with positive acceleration.

2. Приводной вал двигателя 20 вращается с положительным ускорением, а приводной вал двигателя 21 вращается с постоянной скоростью.2. The drive shaft of the engine 20 rotates with positive acceleration, and the drive shaft of the engine 21 rotates at a constant speed.

Остановочный режим: выключение двигателей 20, 21 и выведение вращений их валов в заданный отрезок времени до полного останова. В остановочном режиме муфта 12 находится в разъединенном состоянии. Приводной вал 8 отсоединен от водила 9 и не имеет вращения.Stop mode: turning off the engines 20, 21 and removing the rotations of their shafts in a given period of time until a complete stop. In stop mode, clutch 12 is in a disconnected state. The drive shaft 8 is disconnected from the carrier 9 and has no rotation.

Крутящий момент на выходном валу 8 дифференциального привода 3D-9 в момент времени t на всех эксплуатационных режимах работы привода определяется по формуле:The torque on the output shaft 8 of the 3D-9 differential drive at time t at all operating modes of the drive is determined by the formula:

Figure 00000016
,
Figure 00000016
,

где:

Figure 00000017
- крутящий момент на приводном валу асинхронного электродвигателя 20 в момент времени t с учетом КПД двигателя;Where:
Figure 00000017
- torque on the drive shaft of the induction motor 20 at time t taking into account the efficiency of the engine;

Figure 00000018
- крутящий момент на приводном валу асинхронного электродвигателя 21 в момент времени t с учетом КПД двигателя;
Figure 00000018
- torque on the drive shaft of the induction motor 21 at time t taking into account the efficiency of the engine;

Figure 00000019
- передаточное число привода в момент времени t:
Figure 00000019
- gear ratio of the drive at time t:

Figure 00000020
,
Figure 00000020
,

η - КПД привода:η - drive efficiency:

η=η1η2,η = η 1 η 2 ,

где: η1 - КПД планетарной передачи, выполненной по схеме 2К-Н [2, стр. 226, схема 1], которую образуют центральная шестерня 1, сателлиты 2, оси сателлитов 10, центральное колесо 3 и водило 9:where: η 1 - the efficiency of the planetary gear, made according to the scheme 2K-N [2, p. 226, scheme 1], which is formed by the central gear 1, satellites 2, the axis of the satellites 10, the central wheel 3 and carrier 9:

Figure 00000021
,
Figure 00000021
,

η2 - КПД цилиндрической ступени, которую образуют шестерни 4 и 5:η 2 - the efficiency of the cylindrical stage, which is formed by gears 4 and 5:

η2=1-ψ,η 2 = 1-ψ,

где: ψ - коэффициент потерь простой передачи, равный 0,015…0,04.where: ψ - loss coefficient of simple transmission, equal to 0.015 ... 0.04.

Таким образом, посредством дифференциального механизма, содержащего подобранные определенным образом центральные колесо и шестерню, сателлиты и зубчатые шестерни, трансформирующего переменные крутящие моменты и управляемые скорости вращения валов приводных двигателей любого типа, достигается получение дифференциального привода нового типа, имеющего следующие характеристики:Thus, by means of a differential mechanism containing a central wheel and gear selected in a certain way, gears and gears transforming variable torques and controlled rotation speeds of the shafts of any type of drive motors, a new type of differential drive is obtained having the following characteristics:

1. Бесступенчатое изменение скорости вращения выходного вала и крутящего момента на нем.1. Stepless change in the speed of rotation of the output shaft and torque on it.

2. Рабочий диапазон частоты вращения выходного вала - 0…8000 об/мин и более.2. The working range of the output shaft rotation frequency is 0 ... 8000 rpm and more.

3. КПД дифференциального механизма 0,95…0,98.3. The efficiency of the differential mechanism is 0.95 ... 0.98.

4. Изменение направления вращения выходного вала без применения дополнительных ступеней зубчатой передачи дифференциального механизма.4. Changing the direction of rotation of the output shaft without the use of additional gear stages of the differential mechanism.

Второй вариант выполнения дифференциального привода.The second embodiment of a differential drive.

Технический результат достигается тем, что дифференциальный привод, содержащий два двигателя, систему управления приводом, корпус, размещенные в нем две шестерни с внешними зубьями, входящие в зацепление друг с другом, центральные колесо с внутренними зубьями и шестерню с внешними зубьями, расположенную на валу первого двигателя, входящие в зацепление с внешними зубьями сателлитов, установленными посредством осей на водиле, которое через шестерню с внешними зубьями, находящуюся в соединении с ним, входит в зацепление с другой шестерней с внешними зубьями, расположенной на параллельно расположенном валу второго двигателя, согласно изобретению, центральное колесо с внутренними зубьями соединено с выходным валом.The technical result is achieved in that a differential drive containing two motors, a drive control system, a housing, two gears with external teeth placed therein, engaged with each other, a central wheel with internal teeth and a gear with external teeth located on the shaft of the first the engine engaged with the outer teeth of the satellites mounted by means of axles on the carrier, which through the gear with external teeth, which is in connection with it, engages with the other gear external teeth disposed on a second shaft located parallel to the motor according to the invention, the central wheel with internal teeth is connected to the output shaft.

В качестве приводных двигателей в дифференциальном приводе 3D-3, кроме асинхронных электродвигателей и двигателей внутреннего сгорания, могут применяться гидромоторы, пневмомоторы и другие типы двигателей.In addition to induction motors and internal combustion engines, hydraulic motors, pneumatic motors, and other types of motors can be used as drive motors in the 3D-3 differential drive.

Конструкция дифференциального привода 3D-3 с параллельным расположением двигателей поясняется кинематической схемой, представленной фиг. 9.The design of the 3D-3 differential drive with a parallel arrangement of engines is illustrated by the kinematic diagram shown in FIG. 9.

На схеме обозначено: 1 - ведущая центральная шестерня с внешними зубьями, 2 - сателлиты, 3 - ведомое центральное колесо с внутренними зубьями, 4 - первая шестерня с внешними зубьями, 5 - вторая шестерня с внешними зубьями, 8 - выходной вал привода, 9 - ведущее водило, 10 - ось сателлитов, 11 - корпус дифференциального механизма, 12 - соединительная муфта, 16 - электронный блок управления приводом, 17 - тахометр, 20 - второй асинхронный двигатель, 21 - первый асинхронный двигатель, 22 - частотный преобразователь второго двигателя, 23 - частотный преобразователь первого двигателя, 24 - ПИД-регулятор с потенциометром.The diagram shows: 1 - the leading central gear with external teeth, 2 - satellites, 3 - the driven central wheel with internal teeth, 4 - the first gear with external teeth, 5 - the second gear with external teeth, 8 - output drive shaft, 9 - leading carrier, 10 - satellite axis, 11 - differential gear housing, 12 - coupling, 16 - electronic drive control unit, 17 - tachometer, 20 - second asynchronous motor, 21 - first asynchronous motor, 22 - frequency converter of the second motor, 23 - frequency converter first engine, 24 - PID controller with potentiometer.

Дифференциальный привод 3D-3 состоит из двух кинематически связанных приводных асинхронных электродвигателей 20 и 21, закрепленных на корпусе 11. Приводной вал двигателя 20 соединен с шестерней 5, которая входит в зацепление с шестерней 4, находящейся на одной геометрической оси с водилом 9 и соединенной с ним. Приводной вал двигателя 21 соединен с центральной шестерней 1, которая через сателлиты 2, взаимодействуя с водилом 9, входит в зацепление с центральным колесом 3. Центральное колесо 3, в свою очередь, через муфту 12 соединено с выходным валом 8. Двигатели также могут располагаться на одной геометрической оси, закрепленные на корпусе дифференциального механизма, или находиться в общем корпусе. При этом технический результат остается неизменным.The 3D-3 differential drive consists of two kinematically connected asynchronous electric motors 20 and 21, mounted on the housing 11. The drive shaft of the engine 20 is connected to the gear 5, which engages with the gear 4 located on the same geometric axis with the carrier 9 and connected to him. The drive shaft of the engine 21 is connected to the Central gear 1, which through the satellites 2, interacting with the carrier 9, engages with the Central wheel 3. The Central wheel 3, in turn, through the clutch 12 is connected to the output shaft 8. Engines can also be located on one geometric axis, mounted on the housing of the differential mechanism, or located in a common housing. In this case, the technical result remains unchanged.

Дифференциальный привод 3D-3 работает следующим образом. Вращение вала двигателя 21, с заданной частотным преобразователем 23 скоростью, воспринимается шестерней 1, которая через сателлиты 2, взаимодействуя с водилом 9, вызывает направленное вращение центрального колеса с внутренними зубьями 3. Одновременно противоположно направленное вращение вала двигателя 20, с заданной частотным преобразователем 22 скоростью, через шестерни с внешними зубьями 5 и 4 вызывает однонаправленное вращение водила 9. Вращение водила 9 воспринимается сателлитами 2, которые, взаимодействуя с шестерней 1, вызывают однонаправленное вращение центрального колеса 3, преобразуя скорости вращения и крутящие моменты валов двигателей 20 и 21 до необходимых значений на выходном валу 8.The differential drive 3D-3 operates as follows. The rotation of the motor shaft 21, with the speed set by the frequency converter 23, is perceived by the gear 1, which, through the satellites 2, interacting with the carrier 9, causes the directional rotation of the central wheel with internal teeth 3. At the same time, the opposite directional rotation of the motor shaft 20, with the speed set by the frequency converter 22 through the gears with external teeth 5 and 4 causes the unidirectional rotation of the carrier 9. The rotation of the carrier 9 is perceived by the satellites 2, which, interacting with the gear 1, cause unidirectional the rotation of the central wheel 3, converting the rotational speeds and torques of the shafts of the engines 20 and 21 to the required values on the output shaft 8.

Работа дифференциального привода 3D-3 с асинхронными электродвигателями включает в себя следующие режимы: пусковой, холостой, нейтральный, пониженного вращения, прямого вращения, повышенного вращения, реверсивного вращения, остановочный. Пусковой, холостой и остановочный режимы относятся к вспомогательным режимам. Режимы нейтральный, пониженного вращения, прямого вращения, повышенного вращения и реверсивного вращения относятся к эксплуатационным режимам работы привода.The operation of the 3D-3 differential drive with asynchronous electric motors includes the following modes: starting, idle, neutral, reduced rotation, direct rotation, increased rotation, reverse rotation, stop. Starting, idle and stop modes are related to auxiliary modes. Modes of neutral, reduced rotation, forward rotation, increased rotation and reverse rotation relate to the operating modes of the drive.

Скорость вращения выходного вала 8 в момент времени t на всех эксплуатационных режимах работы привода определяется по формуле:The rotation speed of the output shaft 8 at time t at all operating modes of the drive is determined by the formula:

Figure 00000022
,
Figure 00000022
,

где:

Figure 00000002
,
Figure 00000003
- скорости вращения приводных валов асинхронных электродвигателей 20 и 21 в момент времени t;Where:
Figure 00000002
,
Figure 00000003
- rotational speeds of the drive shafts of induction motors 20 and 21 at time t;

Figure 00000004
- передаточное число планетарной передачи, выполненной по схеме 2К-Н с одновенцовыми сателлитами и невращающимся эпициклом, которую образуют центральная шестерня 1, сателлиты 2, оси сателлитов 10, центральное колесо 3 и водило 9, определяется по формуле (1);
Figure 00000004
- the gear ratio of the planetary gear, made according to the 2K-N scheme with single-pinion satellites and a non-rotating epicycle, which is formed by the central gear 1, satellites 2, axis of the satellites 10, the central wheel 3 and carrier 9, is determined by the formula (1);

Figure 00000005
- передаточное число планетарной передачи, выполненной по схеме 2К-Н с одновенцовыми сателлитами и невращающимся водилом [1, стр. 239], которую образуют центральная шестерня 1, сателлиты 2, оси сателлитов 10, центральное колесо 3 и водило 9, определяется по формуле (2);
Figure 00000005
- the gear ratio of the planetary gear, made according to the 2K-N scheme with identical gear satellites and a non-rotating carrier [1, p. 239], which is formed by the central gear 1, satellites 2, axis of the satellites 10, the central wheel 3 and carrier 9, is determined by the formula ( 2);

i45 - передаточное число цилиндрической передачи, которую образуют шестерни 4 и 5, определяется по формуле (3);i 45 - the gear ratio of the cylindrical gear, which form the gears 4 and 5, is determined by the formula (3);

где: z3, z1, z4, z5 - число зубьев колеса 3, шестерней 1, 4 и 5 соответственно.where: z 3 , z 1 , z 4 , z 5 - the number of teeth of the wheel 3, gear 1, 4 and 5, respectively.

Цилиндрическая ступень привода, состоящая из шестерней 4 и 5, предназначена для выполнения условия однонаправленности вращений водила 9 и шестерни 1, которые кинематически связаны с параллельно расположенными двигателями 20 и 21. Поэтому знаки разной направленности вращения валов этих двигателей в дальнейших формулах не учитываются. Также принимается равенство числа зубьев шестерней 4,5 z4=z5, откуда передаточное число цилиндрической ступени становится равным i45=1 и в дальнейших формулах не рассматривается. Обязательным условием работы привода является неизменность направлений вращения валов двигателей 20 и 21 на всех режимах работы.The cylindrical stage of the drive, consisting of gears 4 and 5, is designed to fulfill the conditions of unidirectional rotation of the carrier 9 and gear 1, which are kinematically connected with parallel engines 20 and 21. Therefore, signs of different directions of rotation of the shafts of these engines are not taken into account in further formulas. Also accepted is the equality of the number of gear teeth 4.5 z 4 = z 5 , whence the gear ratio of the cylindrical gear becomes i 45 = 1 and is not considered in further formulas. A prerequisite for the operation of the drive is the constancy of the directions of rotation of the shafts of the engines 20 and 21 in all operating modes.

Пусковой режим: включение двигателей 20, 21 и выведение вращение их валов до скоростей холостого вращения. В пусковом режиме муфта 12 находится в разомкнутом состоянии. Приводной вал 8 отсоединен от центрального колеса 3 и не вращается.Starting mode: turning on the engines 20, 21 and removing the rotation of their shafts to idle speeds. In the starting mode, the clutch 12 is in the open state. The drive shaft 8 is disconnected from the central wheel 3 and does not rotate.

Холостой режим: работа дифференциального привода, при которой приводные валы двигателей 20 и 21 вращаются с постоянными скоростями, обеспечивая устойчивую работу двигателей в режиме холостого вращения. Как и в пусковом режиме, центральное колесо 3 и приводной вал 8 рассоединены муфтой 12. Приводной вал 8 не вращается.Idle mode: differential drive operation, in which the drive shafts of the engines 20 and 21 rotate at constant speeds, ensuring stable operation of the engines in idle mode. As in the starting mode, the central wheel 3 and the drive shaft 8 are disconnected by the clutch 12. The drive shaft 8 does not rotate.

Нейтральный режим - работа дифференциального привода, при которой выходной вал 8 не вращается и выполняется условие: отношение скоростей вращения валов двигателей 20 и 21 постоянно равно обратному значению передаточного числа планетарной передачи с невращающимся центральным колесом 3, которую в вышеуказанный период времени образуют также шестерня 1, сателлиты 2, оси сателлитов 10 и водило 9:The neutral mode is the operation of the differential drive, in which the output shaft 8 does not rotate and the condition is met: the ratio of the rotational speeds of the shafts of the engines 20 and 21 is constantly equal to the reciprocal of the planetary gear ratio with the non-rotating central wheel 3, which gear 1 also forms in the above period of time, satellites 2, axis of satellites 10 and carrier 9:

Figure 00000023
.
Figure 00000023
.

Приводной вал 8 и центральное колесо 3 соединены муфтой 12 и не вращаются.The drive shaft 8 and the Central wheel 3 are connected by a clutch 12 and do not rotate.

Нейтральный режим работы дифференциального привода, при которой ведомый вал 8 не вращается, можно получать на всем диапазоне скоростей вращения вала двигателя 21 при условии соблюдения равенства отношений скоростей вращения приводных валов обратному значению передаточного числа

Figure 00000004
.The neutral mode of operation of the differential drive, in which the driven shaft 8 does not rotate, can be obtained over the entire range of shaft speeds of the motor 21, provided that the ratios of the speeds of rotation of the drive shafts are equal to the reciprocal of the gear ratio
Figure 00000004
.

Режим пониженного вращения: работа дифференциального привода, при которой выходной вал 8 получает вращение, совпадающее с направлением вращения приводного вала двигателя 21, при этом приводные валы двигателей 20 и 21 вращаются с неравными скоростями

Figure 00000024
, а их отношение находится в следующем диапазоне значений:Low rotation mode: the operation of the differential drive, in which the output shaft 8 receives a rotation that coincides with the direction of rotation of the drive shaft of the engine 21, while the drive shafts of the engines 20 and 21 rotate with unequal speeds
Figure 00000024
, and their ratio is in the following range of values:

Figure 00000025
.
Figure 00000025
.

Работа дифференциального привода в режиме пониженного вращения включает в себя следующие подрежимы: разгон, вращение с постоянной скоростью, замедление.The operation of the differential drive in the mode of reduced rotation includes the following sub-modes: acceleration, rotation at a constant speed, deceleration.

Подрежим - разгон: работа дифференциального привода, при которой выходной вал 8 вращается с положительным ускорением, и выполняются следующие условия:Submode - acceleration: the operation of the differential drive, in which the output shaft 8 rotates with positive acceleration, and the following conditions are met:

1. Приводной вал двигателя 20 вращается с положительным ускорением, а приводной вал двигателя 21 находится в одном из скоростных режимов: вращается с положительным ускорением, вращается с постоянной скоростью, вращается с отрицательным ускорением.1. The drive shaft of the engine 20 rotates with positive acceleration, and the drive shaft of the engine 21 is in one of the speed modes: rotates with positive acceleration, rotates at a constant speed, rotates with negative acceleration.

2. Приводной вал двигателя 21 вращается с отрицательным ускорением, а приводной вал двигателя 20 находится в одном из скоростных режимов: вращается с отрицательным ускорением, вращается с постоянной скоростью.2. The drive shaft of the engine 21 rotates with negative acceleration, and the drive shaft of the engine 20 is in one of the speed modes: rotates with negative acceleration, rotates at a constant speed.

Подрежим - вращение с постоянной скоростью: работа дифференциального привода, при которой скорость вращения выходного вала 8 является величиной постоянной

Figure 00000013
, и выполняются следующие условия:Submode - rotation at a constant speed: the operation of a differential drive, in which the rotation speed of the output shaft 8 is a constant value
Figure 00000013
, and the following conditions are true:

1. Скорости вращения приводных валов двигателей 20 и 21 являются значениями постоянными

Figure 00000026
,
Figure 00000027
.1. The speeds of rotation of the drive shafts of the engines 20 and 21 are constant values
Figure 00000026
,
Figure 00000027
.

2. Скорости вращения приводных валов двигателей 20 и 21 являются значениями переменными, которые находятся в следующей зависимости:2. The rotation speeds of the drive shafts of the engines 20 and 21 are variable values, which are in the following relationship:

Figure 00000028
Figure 00000028

и при этом выполняются следующие условия:and the following conditions are true:

2.1. Приводные валы двигателей 20 и 21 вращаются с положительными ускорениями;2.1. The drive shafts of the engines 20 and 21 rotate with positive accelerations;

2.2. Приводные валы двигателей 20 и 21 вращаются с отрицательными ускорениями.2.2. The drive shafts of the engines 20 and 21 rotate with negative accelerations.

Подрежим - замедление: работа дифференциального привода, при которой выходной вал 8 вращается с отрицательным ускорением, и выполняются следующие условия:Submode - deceleration: the operation of the differential drive, in which the output shaft 8 rotates with negative acceleration, and the following conditions are met:

1. Приводной вал двигателя 20 вращается с отрицательным ускорением, а приводной вал двигателя 21 находится в одном из скоростных режимов: вращается с постоянной скоростью, вращается с отрицательным ускорением, вращается с положительным ускорением.1. The drive shaft of the engine 20 rotates with negative acceleration, and the drive shaft of the engine 21 is in one of the speed modes: rotates at a constant speed, rotates with negative acceleration, rotates with positive acceleration.

2. Приводной вал двигателя 21 вращается с положительным ускорением, а приводной вал двигателя 20 вращается с постоянной скоростью.2. The drive shaft of the engine 21 rotates with positive acceleration, and the drive shaft of the engine 20 rotates at a constant speed.

Режим прямого вращения: работа дифференциального привода, при которой выходной вал 8 получает вращение, совпадающее с направлением вращения приводного вала двигателя 21, при этом приводные валы двигателей 20 и 21 постоянно вращаются с равными скоростями

Figure 00000029
, а их отношение в любой момент времени равно 1.Direct rotation mode: the operation of the differential drive, in which the output shaft 8 receives a rotation that coincides with the direction of rotation of the drive shaft of the engine 21, while the drive shafts of the engines 20 and 21 are constantly rotating at equal speeds
Figure 00000029
, and their ratio at any time is 1.

Выход работы дифференциального привода в режим прямого вращения может осуществляться с любого подрежима (разгона, вращения с постоянной скоростью, замедления) режима пониженного вращения.The output of the differential drive to the direct rotation mode can be carried out from any submode (acceleration, rotation at a constant speed, deceleration) of the reduced rotation mode.

Работа дифференциального привода в режиме прямого вращения включает в себя следующие подрежимы: разгон, вращение с постоянной скоростью, замедление.The operation of the differential drive in direct rotation includes the following sub-modes: acceleration, rotation at a constant speed, deceleration.

Подрежим - разгон: работа дифференциального привода, при которой все валы 8, 20 и 21 вращаются с равными положительными ускорениями.Submode - acceleration: the operation of the differential drive, in which all the shafts 8, 20 and 21 rotate with equal positive accelerations.

Подрежим - вращение с постоянной скоростью: работа дифференциального привода, при которой скорости вращений всех валов являются величинами равными и постоянными

Figure 00000030
.Submode - constant speed rotation: differential drive operation in which the rotation speeds of all shafts are equal and constant
Figure 00000030
.

Подрежим - замедление: работа дифференциального привода, при которой все валы 8, 20 и 21 вращаются с равными отрицательными ускорениями.Submode - Slowdown: differential drive operation in which all shafts 8, 20 and 21 rotate with equal negative accelerations.

Рабочий диапазон скоростей вращения выходного вала 8 в подрежимах разгон, вращение с постоянной скоростью и замедление находится в интервале значений:The operating speed range of the output shaft 8 in the sub-modes acceleration, rotation at a constant speed and deceleration is in the range of values

Figure 00000031
,
Figure 00000031
,

где: n7Axв - скорость вращения приводного вала двигателя 21 в режиме холостого вращения;where: n 7Axв - rotation speed of the drive shaft of the engine 21 in idle rotation;

n7Amax - максимальная скорость вращения приводного вала двигателя 21.n 7Amax - maximum rotation speed of the drive shaft of the engine 21.

Режим повышенного вращения: работа дифференциального привода, при которой выходной вал 8 получает вращение, совпадающее с направлением вращения приводного вала двигателя 21, при этом приводные валы двигателей 20 и 21 вращаются с неравными скоростями

Figure 00000032
, а их отношение в любой момент времени принимает значения больше 1:Increased rotation mode: the operation of the differential drive, in which the output shaft 8 receives a rotation that coincides with the direction of rotation of the drive shaft of the engine 21, while the drive shafts of the engines 20 and 21 rotate with unequal speeds
Figure 00000032
, and their ratio at any time takes values greater than 1:

Figure 00000033
.
Figure 00000033
.

Работа дифференциального привода в режиме повышенного вращения включает в себя следующие подрежимы: разгон, вращение с постоянной скоростью, замедление.The operation of the differential drive in the increased rotation mode includes the following sub-modes: acceleration, rotation at a constant speed, deceleration.

Подрежим - разгон: работа дифференциального привода, при которой выходной вал 8 вращается с положительным ускорением, и выполняются следующие условия:Submode - acceleration: the operation of the differential drive, in which the output shaft 8 rotates with positive acceleration, and the following conditions are met:

1. Приводной вал двигателя 20 вращается с положительным ускорением, а приводной вал двигателя 21 находится в одном из скоростных режимов: вращается с положительным ускорением, вращается с постоянной скоростью, вращается с отрицательным ускорением.1. The drive shaft of the engine 20 rotates with positive acceleration, and the drive shaft of the engine 21 is in one of the speed modes: rotates with positive acceleration, rotates at a constant speed, rotates with negative acceleration.

2. Приводной вал двигателя 21 вращается с отрицательным ускорением, а приводной вал двигателя 20 находится в одном из скоростных режимов: вращается с отрицательным ускорением, вращается с постоянной скоростью.2. The drive shaft of the engine 21 rotates with negative acceleration, and the drive shaft of the engine 20 is in one of the speed modes: rotates with negative acceleration, rotates at a constant speed.

Подрежим - вращение с постоянной скоростью: работа дифференциального привода, при которой скорость вращения выходного вала 8 является величиной постоянной

Figure 00000013
, и выполняются следующие условия:Submode - rotation at a constant speed: the operation of a differential drive, in which the rotation speed of the output shaft 8 is a constant value
Figure 00000013
, and the following conditions are true:

1. Скорости вращения приводных валов двигателей 20 и 21 являются значениями постоянными

Figure 00000014
,
Figure 00000015
.1. The speeds of rotation of the drive shafts of the engines 20 and 21 are constant values
Figure 00000014
,
Figure 00000015
.

2. Скорости вращения приводных валов двигателей 20 и 21 являются значениями переменными, которые находятся в следующей зависимости, определяющейся по формуле (8), и при этом выполняются следующие условия:2. The rotation speeds of the drive shafts of the engines 20 and 21 are variable values, which are in the following dependence, determined by the formula (8), and the following conditions are met:

2.1. Приводные валы двигателей 20 и 21 вращаются с положительными ускорениями;2.1. The drive shafts of the engines 20 and 21 rotate with positive accelerations;

2.2. Приводные валы двигателей 20 и 21 вращаются с отрицательными ускорениями.2.2. The drive shafts of the engines 20 and 21 rotate with negative accelerations.

Подрежим - замедление: работа дифференциального привода, при которой выходной вал 8 вращается с отрицательным ускорением, и выполняются следующие условия:Submode - deceleration: the operation of the differential drive, in which the output shaft 8 rotates with negative acceleration, and the following conditions are met:

1. Приводной вал двигателя 20 вращается с отрицательным ускорением, а приводной вал двигателя 21 находится в одном из скоростных режимов: вращается с постоянной скоростью, вращается с отрицательным ускорением, вращается с положительным ускорением.1. The drive shaft of the engine 20 rotates with negative acceleration, and the drive shaft of the engine 21 is in one of the speed modes: rotates at a constant speed, rotates with negative acceleration, rotates with positive acceleration.

2. Приводной вал двигателя 21 вращается с положительным ускорением, а приводной вал двигателя 20 вращается с постоянной скоростью.2. The drive shaft of the engine 21 rotates with positive acceleration, and the drive shaft of the engine 20 rotates at a constant speed.

Остановочный режим: выключение двигателей 20, 21 и выведение вращений их валов в заданный отрезок времени до полного останова. В остановочном режиме муфта 12 находится в разъединенном состоянии. Приводной вал 8 отсоединен от водила 9 и не вращается.Stop mode: turning off the engines 20, 21 and removing the rotations of their shafts in a given period of time until a complete stop. In stop mode, clutch 12 is in a disconnected state. The drive shaft 8 is disconnected from the carrier 9 and does not rotate.

Крутящий момент на выходном валу 8 дифференциального привода 3D-3 в момент времени t на всех эксплуатационных режимах работы привода определяется по формуле:The torque on the output shaft 8 of the 3D-3 differential drive at time t at all operating conditions of the drive is determined by the formula:

Figure 00000034
,
Figure 00000034
,

где:

Figure 00000035
- крутящий момент на приводном валу асинхронного электродвигателя 20 в момент времени t с учетом КПД двигателя;Where:
Figure 00000035
- torque on the drive shaft of the induction motor 20 at time t taking into account the efficiency of the engine;

Figure 00000036
- крутящий момент на приводном валу асинхронного электродвигателя 21 в момент времени t с учетом КПД двигателя;
Figure 00000036
- torque on the drive shaft of the induction motor 21 at time t taking into account the efficiency of the engine;

Figure 00000037
- передаточное число привода в момент времени t:
Figure 00000037
- gear ratio of the drive at time t:

Figure 00000038
,
Figure 00000038
,

η - КПД привода:η - drive efficiency:

η=η1η2,η = η 1 η 2 ,

где: η1 - КПД планетарной передачи, выполненной по схеме 2К-Н, которую образуют центральная шестерня 1, сателлиты 2, оси сателлитов 10, центральное колесо 3 и водило 9:where: η 1 - the efficiency of the planetary gear, made according to the scheme 2K-N, which is formed by the central gear 1, satellites 2, the axis of the satellites 10, the central wheel 3 and carrier 9:

Figure 00000039
,
Figure 00000039
,

η2 - КПД цилиндрической ступени, которую образуют шестерни 4 и 5:η 2 - the efficiency of the cylindrical stage, which is formed by gears 4 and 5:

η2=1-ψ,η 2 = 1-ψ,

где: ψ - коэффициент потерь простой передачи, равный 0,015…0,04.where: ψ - loss coefficient of simple transmission, equal to 0.015 ... 0.04.

Таким образом, посредством дифференциального механизма, содержащего подобранные определенным образом центральные колесо и шестерню, сателлиты и зубчатые шестерни, трансформирующего переменные крутящие моменты и управляемые скорости вращения валов приводных двигателей любого типа, достигается получение дифференциального привода нового типа, имеющего следующие характеристики:Thus, by means of a differential mechanism containing a central wheel and gear selected in a certain way, gears and gears transforming variable torques and controlled rotation speeds of the shafts of any type of drive motors, a new type of differential drive is obtained having the following characteristics:

1. Бесступенчатое изменение скорости вращения выходного вала и крутящего момента на нем.1. Stepless change in the speed of rotation of the output shaft and torque on it.

2. Рабочий диапазон частоты вращения выходного вала - 0…8000 об/мин и более.2. The working range of the output shaft rotation frequency is 0 ... 8000 rpm and more.

3. КПД дифференциального механизма 0,95…0,98.3. The efficiency of the differential mechanism is 0.95 ... 0.98.

4. Изменение направления вращения выходного вала без применения дополнительных ступеней зубчатой передачи дифференциального механизма.4. Changing the direction of rotation of the output shaft without the use of additional gear stages of the differential mechanism.

Источники информацииInformation sources

1. Гузенков П.Г. Детали машин. Учебник для вузов. М. «Высш. школа», 1975. - 464 с., с ил.1. Guzenkov P.G. Machine parts. Textbook for high schools. M. "Higher. school ", 1975. - 464 p., with ill.

2. Анфимов М.И. Редукторы. Конструкции и расчет: Альбом. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1993. - 464 с.: ил.2. Anfimov M.I. Gearboxes. Designs and calculation: Album. - 4th ed., Revised. and add. - M.: Mechanical Engineering, 1993 .-- 464 p.: Ill.

Claims (2)

1. Дифференциальный привод, содержащий два двигателя, систему управления приводом, корпус, размещенные в нем две шестерни с внешними зубьями, входящие в зацепление друг с другом, центральные колесо с внутренними зубьями и шестерню с внешними зубьями, расположенную на приводном валу одного двигателя, входящие в зацепление с внешними зубьями сателлитов, установленных посредством осей на водиле, соединенном с выходным валом, отличающийся тем, что центральное колесо с внутренними зубьями через шестерню с внешними зубьями, находящуюся в соединении с ним, входит в зацепление с другой шестерней с внешними зубьями, расположенной на параллельно расположенном валу второго двигателя.1. A differential drive comprising two engines, a drive control system, a housing, two gears with external teeth placed therein, engaged with each other, a central wheel with internal teeth and a gear with external teeth located on a drive shaft of one engine, comprising in engagement with the external teeth of the satellites mounted by means of axles on a carrier connected to the output shaft, characterized in that the central wheel with internal teeth through a gear with external teeth in communication In this case, it engages with another gear with external teeth located on a parallel shaft of the second engine. 2. Дифференциальный привод, содержащий два двигателя, систему управления приводом, корпус, размещенные в нем две шестерни с внешними зубьями, входящие в зацепление друг с другом, центральные колесо с внутренними зубьями и шестерню с внешними зубьями, расположенную на валу первого двигателя, входящие в зацепление с внешними зубьями сателлитов, установленными посредством осей на водиле, которое через шестерню с внешними зубьями, находящуюся в соединении с ним, входит в зацепление с другой шестерней с внешними зубьями, расположенной на параллельно расположенном валу второго двигателя, отличающийся тем, что центральное колесо с внутренними зубьями соединено с выходным валом. 2. A differential drive containing two engines, a drive control system, a housing, two gears with external teeth placed therein, engaged with each other, a central wheel with internal teeth and a gear with external teeth located on the shaft of the first engine, included in meshing with the outer teeth of the satellites mounted by means of axles on the carrier, which, through the gear with external teeth, which is in connection with it, engages with another gear with external teeth located on the parallel a separately located shaft of the second engine, characterized in that the central wheel with internal teeth is connected to the output shaft.
RU2014117248/11A 2014-04-28 2014-04-28 Differential drive RU2561875C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014117248/11A RU2561875C1 (en) 2014-04-28 2014-04-28 Differential drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014117248/11A RU2561875C1 (en) 2014-04-28 2014-04-28 Differential drive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2561875C1 true RU2561875C1 (en) 2015-09-10

Family

ID=54073424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014117248/11A RU2561875C1 (en) 2014-04-28 2014-04-28 Differential drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2561875C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU185163U1 (en) * 2018-09-28 2018-11-22 Андрей Валерьянович Дудьев Group twin-motor differential drive

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1987007348A1 (en) * 1986-05-29 1987-12-03 Slim Borgudd Differential gear
RU2064105C1 (en) * 1992-07-14 1996-07-20 Научно-производственное предприятие "АВВИ" Differential drive
RU95100547A (en) * 1995-01-12 1996-10-27 Е.П. Абрамцев Differential drive
RU2153108C1 (en) * 1999-03-24 2000-07-20 Марийский государственный технический университет Differential drive
RU2162973C2 (en) * 1999-03-01 2001-02-10 Марийский государственный технический университет Differential drive

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1987007348A1 (en) * 1986-05-29 1987-12-03 Slim Borgudd Differential gear
RU2064105C1 (en) * 1992-07-14 1996-07-20 Научно-производственное предприятие "АВВИ" Differential drive
RU95100547A (en) * 1995-01-12 1996-10-27 Е.П. Абрамцев Differential drive
RU2162973C2 (en) * 1999-03-01 2001-02-10 Марийский государственный технический университет Differential drive
RU2153108C1 (en) * 1999-03-24 2000-07-20 Марийский государственный технический университет Differential drive

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU185163U1 (en) * 2018-09-28 2018-11-22 Андрей Валерьянович Дудьев Group twin-motor differential drive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7455608B2 (en) Four branch differential transmission systems
US9017208B2 (en) Infinitely variable motion control (IVMC) for generators, transmissions and pumps/compressors
US6945894B2 (en) Two range electrically variable power transmission
US10408309B2 (en) Transmission and drivetrain for a motor vehicle
JP2001173734A (en) Vehicular automatic transmission
US3982448A (en) Input-split hydromechanical transmission
CN105142950A (en) Motor-gearing unit and wheel hub drive with motor-gearing unit of said type
CN102338208A (en) Transmission producing continuously speed ratios
US8574110B2 (en) Transmission producing stepless variable speed ratios
CN104110475A (en) Torque split continually variable transmission
JP5327761B2 (en) Transmission system
CN109249797B (en) Wide node drive system
RU2561875C1 (en) Differential drive
RU2719741C1 (en) Hydromechanical transmission
RU2688110C1 (en) Hybrid vehicle transmission
US8556758B1 (en) Hybrid powertrain
US10655718B2 (en) Power transmission system of vehicle
RU2600176C1 (en) Differential drive
US8920276B2 (en) Controller for varying gear ratios in transmission system
RU2651388C1 (en) Transmission for hybrid vehicle
GB2491400A (en) Electromechanical driveline
US10221927B2 (en) Continuously variable transmission with overdrive
EP0040904A2 (en) Planetary gear assembly and application thereof
GB2550934A (en) Gear train for a vehicle
US9303733B2 (en) Three variable and four variable transgear assemblies

Legal Events

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

Effective date: 20180429