RU2677744C1 - БЕССТУПЕНЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА С ПЛАНЕТАРНЫМ МЕХАНИЗМОМ "a+h" - Google Patents
БЕССТУПЕНЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА С ПЛАНЕТАРНЫМ МЕХАНИЗМОМ "a+h" Download PDFInfo
- Publication number
- RU2677744C1 RU2677744C1 RU2017146940A RU2017146940A RU2677744C1 RU 2677744 C1 RU2677744 C1 RU 2677744C1 RU 2017146940 A RU2017146940 A RU 2017146940A RU 2017146940 A RU2017146940 A RU 2017146940A RU 2677744 C1 RU2677744 C1 RU 2677744C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gear
- wheel
- shaft
- carrier
- fixed
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H15/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members
- F16H15/48—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members with members having orbital motion
- F16H15/50—Gearings providing a continuous range of gear ratios
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к бесступенчатым передачам. Бесступенчатая передача содержит лобовой вариатор и планетарную передачу. В опорах корпуса (1) бесступенчатой передачи расположен входной вал (2), на котором закреплен зубчатый венец (3) и свободно установлена ведущая шестерня (4), на зубчатом венце (5) которой расположена муфта (6) для соединения с зубчатым венцом (3) ведущего вала (2), на котором закреплено ведущее большое фрикционное колесо (7). Малое ведомое фрикционное колесо (8) прижато к ведомому большому фрикционному колесу (7) и установлено на валу (10) привода солнечной шестерни (11()) планетарного механизма. Ведущая коническая шестерня (4) зацеплена с ведомым коническим колесом (13), которое закреплено на валу (14) привода ведущей цилиндрической шестерни (15), зацепленной с ведомым цилиндрическим колесом (16). Ведомое цилиндрическое колесо (16) закреплено на водиле (17 (р)), на осях (18) которого установлены сателлиты (19), зацепленные с солнечной шестерней (11 (а)) и эпициклическим колесом (20 (b)) планетарного механизма. Корпус (21) эпициклического колеса (20 (b)) закреплен на выходном валу (22), установленном перпендикулярно входному валу (2). На водиле (17 (h)) расположен зубчатый венец (23) с муфтой (24) блокировки планетарного механизма или остановки водила (17), рядом с зубчатым венцом (23) водила (17) на корпусе (1) закреплен зубчатый венец (25). Достигается расширение компоновочных и эксплуатационных возможностей НТС. 2 ил.
Description
Изобретение относится к трансмиссии НТС (наземных транспортных средств) и др.
Известны простые трехзвенные ПМ (планетарные механизмы), которые часто применяют как одноступенчатые колесные редукторы, когда одно звено остановлено, крутящий момент подается на солнечную шестерню, а снимается с другого звена, например - с водила (1. Автомобиль: Основы конструкции: Учебник для вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство» / Н.Н. Вишняков и др. М: Машиностроение, 1986. - 304 с. с. 158, рис. 123); как двухступенчатые редукторы (1. с. 123, рис. 95, б). Простые трехзвенные ПМ также находят применение в планетарных коробках передач, у которых крутящий момент поступает на солнечную шестерню, а снимается с эпициклического колеса (1. с. 122, рис. 94, г; с. 143, рис. 108).
Достоинствами планетарных КП (коробок передач) по сравнению с КП, имеющими неподвижные оси зубчатых колес являются возможность получения больших передаточных чисел при небольшом числе зубчатых колес, а также меньшие масса и габаритные размеры, но планетарные КП имеют более высокую стоимость (1. с. 123).
Простые трехзвенные ПМ могут обеспечить 7 передач в редукторных режимах и 3 передачи в суммирующих (интегральных) режимах, когда крутящий момент подается на два звена, а снимается с третьего. Использование ПМ в суммирующих режимах в сочетании с базовой ступенчатой КП позволяет существенно увеличить диапазон передаточных чисел полученного трансмиссионного агрегата по сравнению с базовой КП. Такое решение использовано в технических решениях для газоперекачивающих агрегатов по патентам RU (2: №2397344. Бюл. 23 от 20.08.2010. №2581269. Бюл. №11 от 20.04.2016. №2583476. Бюл. №13 от 10.05.2016. Авторы В.И. Некрасов и И.А. Иванов).
Рассмотренные конструкции реализуют ступенчатую трансформацию крутящего момента, что приводит к снижению эксплуатационных свойств НТС за счет разрыва потока мощности при переключении передач.
Известны бесступенчатые трансмиссии, содержащие фрикционный вариатор и планетарный механизм, работающий в суммирующем (интегральном) режиме.
Известны бесступенчатые фрикционные передачи - лобовые вариаторы, состоящие из двух прижатых друг к другу фрикционных колес, одно из них можно перемещать по шпонке вала. (1. с. 130, рис. 100, б).
Наиболее близкой к предлагаемому устройству является бесступенчатая трансмиссия (3. Патент №2166138; F16H 15/50). Бесступенчатая трансмиссия содержит корпус, первичный и вторичный параллельно расположенные валы, рычаг, механизм управления поворотом рычага, барабан с многодисковым фрикционным вариатором внутреннего контакта. В трансмиссию дополнительно введены выходной вал и планетарный сумматор. Солнечная шестерня планетарного сумматора установлена на выходном валу, расположенным соосно с первичным (входным) валом.
Этой бесступенчатой трансмиссии присущи недостатки: многодисковый фрикционный вариатор работает в режиме высоких нагрузок, так как через него на водило ПМ проходит основная часть крутящего момента. Нагрузки в ПМ распределяются пропорционально радиусам звеньев ПМ, при этом минимальная нагрузка должна приходить на солнечную шестерню (1. с. 123). В устройстве по патенту №2166138 солнечная шестерня ПМ закреплена на выходном валу и нагружена максимальным (суммарным) крутящим моментом. Многодисковый фрикционный вариатор имеет сложную конструкцию, он расположен в барабане 18, который кинематически связан с механизмом управления поворота рычага 19 (3. фиг. 2). ПМ используется только в суммирующем режиме, возможности ПМ значительно шире.
Задачей изобретения является расширение компоновочных и эксплуатационных характеристик НТС за счет упрощения конструкции бесступенчатого фрикционного вариатора, большей реализации возможностей ПМ при трансформации и передаче крутящего момента в редукторном и суммирующем режимах, как без разрыва потока мощности, так и при отключении вариатора.
Технический результат достигается за счет совершенствования технического решения по патентам №2166138; 2397344 и др. путем установки бесступенчатой фрикционной передачей - простого лобового вариатора, который передает только малую часть крутящего момента на солнечную шестерню, а основной поток мощности передается цилиндрической зубчатой передачей на водило ПМ.
Достижение технического результата обеспечивается тем, что бесступенчатая передача содержит фрикционный вариатор и простой трехзвенный планетарный механизм, состоящий из солнечной шестерни, эпициклического колеса и водила с сателлитами, при этом входной и выходной валы установлены перпендикулярно, на входном валу свободно установлена ведущая коническая шестерня и закреплено большое фрикционное колесо, малое фрикционное колесо установлено по шпонке вала привода солнечной шестерни, на этом валу закреплен зубчатый венец, рядом с ним расположены зубчатые венцы: один на корпусе бесступенчатой передачи, другой на водиле, на этом венце установлена муфта блокировки планетарного механизма или остановки водила, входной вал зубчатым венцом и муфтой, конической передачей и валом, на котором закреплена ведущая цилиндрическая шестерня, взаимодействует с ведомым цилиндрическим колесом и водилом, эпициклическое колесо установлено на выходном валу.
На фиг. 1 показана кинематическая схема бесступенчатой передачи с лобовым фрикционным вариатором и простым трехзвенным ПМ (планетарным механизмом) в режиме «а+h» с перпендикулярным расположением входного и выходного валов.
На фиг. 2 показаны кинематические характеристики бесступенчатой передачи.
В опорах корпуса 1 бесступенчатой передачи (фиг. 1) расположен входной вал 2, на котором закреплен зубчатый венец 3 и свободно установлена ведущая коническая шестерня 4, на зубчатом венце 5 которой расположена муфта 6 для соединения с зубчатым венцом 3 ведущего вала 2, на котором закреплено ведущее большое фрикционное колесо 7. Малое ведомое фрикционное колесо 8, которое прижато к ведомому большому фрикционному колесу 7, подвижно установлено на шпонке 9 вала 10 привода солнечной шестерни 11(a) ПМ, на этом валу закреплен зубчатый венец 12. Ведущая коническая шестерня 4 зацеплена с ведомым коническим колесом 13, которое закреплено на валу 14 привода ведущей цилиндрической шестерни 15, зацепленной с ведомым цилиндрическим колесом 16. Ведомое цилиндрическое колесо 16 закреплено на водиле 17 (р), на осях 18 которого установлены сателлиты 19, зацепленные с солнечной шестерней 11 (а) и эпициклическим колесом 20 (b) ПМ. Корпус 21 эпициклического колеса 20 (b) закреплен на выходном валу 22, установленном перпендикулярно входному валу 2. На водиле 17 (h) расположен зубчатый венец 23 с муфтой 24 блокировки ПМ или остановки водила 17, рядом с зубчатым венцом 23 водила 17 на корпусе 1 закреплен зубчатый венец 25.
Простой ПМ, состоящий из трех звеньев: солнечной шестерни (а), эпициклического колеса (b) и водила (h) с сателлитами, характеризуется внутренним параметром К=Zb/Za=1,5-5, который равен отношению чисел зубьев Zb эпициклического колеса и Za солнечной шестерни.
Суммирующие возможности ПМ для нашего случая описываются зависимостью:
nb = Ubh a nh + Uba h na = nh (K+1) / K-na / К;
где na, nh, nb - частота вращения солнечной шестерни, водила и эпициклического колеса в об/мин.
Работа редуктора осуществляется следующим образом. ПМ может работать в нескольких режимах. Начнем с простого режима.
Редукторный режим Uab h = - К
Верхний индекс «h» указывает на остановленное звено ПМ, индексы внизу - на звенья входа «а» и выхода «и» крутящего момента. Знак «минус» впереди внутреннего параметра «К» обозначает изменение направления вращения выходного звена по сравнению с входом. Если принять К = 4,0; то частота вращения ведомого вала 22 будет в 4 раза меньше частоты вращения солнечной шестерни 11, которая определяется частотой вращения входного вала 2 и передаточным числом вариатора 7-8, ведомый вал 22 будет вращаться в направлении противоположном вращению солнечной шестерни 11.
На фиг. 1 привод на водило 17 (h) от входного вала 2 отключен муфтой 6 (см. вид слева), водило 17 (h) остановлено муфтой 24 (см. верхнее положение), замкнувшей зубчатые венцы 25 корпуса 1 и 23 водила 17 (h). Крутящий момент поступает на солнечную шестерню 11 (а) от входного вала 2 на большое фрикционное колесо 7, затем на малое фрикционное колесо 8, по шпонке 9 на вал 10, на солнечную шестерню 11 (а) и сателлиты 19. Если колесо 8 будет находиться в крайнем левом положении, то вариатор работает в ускоряющем режиме - Uvar < 1,0. В положении, приведенном на фиг. 1, вариатор работает в замедляющем режиме - усилие передается с малого диаметра на большой диаметр. Если Uvar = 2,0; то передаточное число устройства составит U D = Uvar Uab h = 2х (-4) = -8,0; оно отмечено т. D на нижней прямой 1 фиг. 2. При дальнейшем перемещении колеса 8 и пересечении центра вращения колеса 7 произойдет изменение направления вращения вала 10, солнечной шестерни 11 и далее до выходного вала 22.
Суммирующий режим работы ПМ
nb = Ubh a nh + Uba h na = nh (K+1) / K-na / К;
В отличие от предыдущего режима крутящий момент на ПМ передается двумя путями: к солнечной шестерне 11 как описано ранее, основной поток усилия поступает зубчатыми передачами 4-13 и 15-16 на водило 17.
На фиг. 1 крутящий момент от входного вала 2 по зубчатому венцу 3 и муфте 6 поступает на зубчатый венец 5 и ведущую коническую шестерню 4, далее на ведомое коническое колесо 13, вал 14, ведущую цилиндрическую шестерню 15, ведомое цилиндрическое колесо 16, водило 17 (h), оси 18 и сателлиты 19. Также крутящий момент от входного вала 2 поступает на большое фрикционное колесо 7, затем на малое фрикционное колесо 8, по шпонке 9 на вал 10, солнечную шестерню 11 (а) и сателлиты 19, далее на эпициклическое колесо 20 (b) и выходной вал 22. Частота вращения водила nh = nвx / Uцил = 1000/4 = 250 об/мин; nh (K + 1) / К = 250 (5/4) = 312,5 об/мин. Если малое фрикционное колесо 8 находится в крайнем правом положении, то вариатор работает в ускоряющем режиме, при отношении диаметров колес 10 и 9 равном 5, Uvar = 0,2; частота вращения солнечной шестерни na = nвx / Uvar = 1000/0,2 = 5000 об/мин; na / К = 5000/4 = 1250 об/мин. При этих условиях частота вращения эпициклического колеса 20 (b) и выходного вала 22 nb = nh (К+1) / К-na / К = 312,5-1250 = -937,5 об/мин; UJ = 1000 / (-937,5) = -1,067; этот результат отмечен т. J на нижней левой кривой 4 фиг. 2.
Аварийный режим - выход вариатора из строя
Выводим малое фрикционное колесо 8 из контакта с большим фрикционным колесом 7, блокируем ПМ муфтой 24, замыкая зубчатые венцы 23 и 25. Работают только коническое 4-13, вал 14 и цилиндрическое зацепление 15-16 с Uцил = 4,0.
Редукторный режим целесообразно использовать только при малой нагрузке, например при порожнем НТС, так как весь крутящий момент реализуется фрикционным контактом колес 7 и 8. Суммирующий режим используем для груженого НТС. Работа устройства с изменением направления вращения водила 17 в режиме nb = - nh (К+1) / K - na / K не целесообразна - пологая линия 5 над осью абсцисс фиг. 2.
Обозначения:
1 - корпус бесступенчатой передачи;
2 - входной вал;
3 - зубчатый венец, закрепленный на валу 2;
4 - ведущая коническая шестерня;
5 - зубчатый венец шестерни 4;
6 - муфта соединения зубчатого венца 3 входного вала 2 с ведущей конической шестерней 4;
7 - большое фрикционное колесо;
8 - малое фрикционное колесо;
9 - шпонка;
10 - вал привода солнечной шестерни 11 (a) от малого фрикционного колеса;
11 (а) - солнечная шестерня ПМ;
12 - зубчатый венец вала 10 привода солнечной шестерни 11 (a);
13 - ведомое коническое колесо;
14 - вал привода ведущей цилиндрической шестерни 15;
15 - ведущая цилиндрическая шестерня;
16 - ведомое цилиндрическое колесо;
17 (h) - водило;
18 - оси сателлитов;
19 - сателлиты;
20 (в) - эпициклическое колесо ПМ;
21 - корпус эпициклического колеса 20;
22 - выходной вал;
23 - зубчатый венец водила 17 (/г);
24 - муфта блокировки ПМ или остановки водила 17;
25 - зубчатый венец корпуса 1.
Claims (1)
- Бесступенчатая передача, содержащая фрикционный вариатор и простой трехзвенный планетарный механизм, состоящий из солнечной шестерни, эпициклического колеса и водила с сателлитами, отличающаяся тем, что входной и выходной валы установлены перпендикулярно, на входном валу свободно установлена ведущая коническая шестерня и закреплено большое фрикционное колесо, малое фрикционное колесо установлено по шпонке вала привода солнечной шестерни, на этом валу закреплен зубчатый венец, рядом с ним расположены зубчатые венцы: один на корпусе бесступенчатой передачи, другой на водиле, на этом венце установлена муфта блокировки планетарного механизма или остановки водила, входной вал зубчатым венцом и муфтой, конической передачей и валом, на котором закреплена ведущая цилиндрическая шестерня, взаимодействует с ведомым цилиндрическим колесом и водилом, эпициклическое колесо установлено на выходном валу.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017146940A RU2677744C1 (ru) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | БЕССТУПЕНЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА С ПЛАНЕТАРНЫМ МЕХАНИЗМОМ "a+h" |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017146940A RU2677744C1 (ru) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | БЕССТУПЕНЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА С ПЛАНЕТАРНЫМ МЕХАНИЗМОМ "a+h" |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2677744C1 true RU2677744C1 (ru) | 2019-01-21 |
Family
ID=65085088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017146940A RU2677744C1 (ru) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | БЕССТУПЕНЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА С ПЛАНЕТАРНЫМ МЕХАНИЗМОМ "a+h" |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2677744C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114576344A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-06-03 | 机械科学研究总院青岛分院有限公司 | 一种垂直式输入输出行星传动装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1067723A (en) * | 1976-01-22 | 1979-12-11 | Peter A. Galbraith | Infinitely variable speed drive mechanism |
SU1352121A1 (ru) * | 1986-03-24 | 1987-11-15 | Киевское высшее танковое инженерное училище | Фрикционный планетарный вариатор |
RU2138710C1 (ru) * | 1998-06-16 | 1999-09-27 | Гулиа Нурбей Владимирович | Автоматическая бесступенчатая передача |
RU2166138C2 (ru) * | 1999-06-01 | 2001-04-27 | Военный автомобильный институт | Бесступенчатая трансмиссия |
US8911320B2 (en) * | 2009-08-28 | 2014-12-16 | Makita Corporation | Power tool |
-
2017
- 2017-12-28 RU RU2017146940A patent/RU2677744C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1067723A (en) * | 1976-01-22 | 1979-12-11 | Peter A. Galbraith | Infinitely variable speed drive mechanism |
SU1352121A1 (ru) * | 1986-03-24 | 1987-11-15 | Киевское высшее танковое инженерное училище | Фрикционный планетарный вариатор |
RU2138710C1 (ru) * | 1998-06-16 | 1999-09-27 | Гулиа Нурбей Владимирович | Автоматическая бесступенчатая передача |
RU2166138C2 (ru) * | 1999-06-01 | 2001-04-27 | Военный автомобильный институт | Бесступенчатая трансмиссия |
US8911320B2 (en) * | 2009-08-28 | 2014-12-16 | Makita Corporation | Power tool |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114576344A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-06-03 | 机械科学研究总院青岛分院有限公司 | 一种垂直式输入输出行星传动装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8888646B2 (en) | Two-mode continuously variable transmission | |
US10030751B2 (en) | Infinite variable transmission with planetary gear set | |
EP3004686B1 (en) | 3-mode front wheel drive and rear wheel drive continuously variable planetary transmission | |
US8142323B2 (en) | Continuously variable transmission | |
US2164504A (en) | Variable speed transmission | |
CN101617146B (zh) | 无级变速传动装置 | |
US4056986A (en) | Torque converters | |
RU2398991C2 (ru) | Приводной механизм для бесступенчатой коробки передач | |
US7238135B2 (en) | Three-mode continuously variable transmission with a direct low mode and two split path high modes | |
US4334440A (en) | Automatic transmission | |
EP3161347A1 (en) | 4-mode powersplit transmission based on continuously variable planetary technology | |
WO2014179719A1 (en) | 4-mode rear wheel drive continuously variable planetary transmission | |
US6517461B2 (en) | Infinitely variable transmission | |
CN104110475A (zh) | 扭矩分配无级变速器 | |
RU2677744C1 (ru) | БЕССТУПЕНЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА С ПЛАНЕТАРНЫМ МЕХАНИЗМОМ "a+h" | |
US3789697A (en) | Torque converters | |
US4080847A (en) | Speed responsive planetary transmission | |
CN110005767A (zh) | 机械不间断动力的有级变速器 | |
RU2460919C2 (ru) | Многодиапазонная бесступенчатая трансмиссия (варианты) | |
RU2677813C1 (ru) | БЕССТУПЕНЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА С ПЛАНЕТАРНЫМ МЕХАНИЗМОМ "a+b" | |
RU2656941C2 (ru) | Бесступенчатая передача с планетарным механизмом с выходом на водило | |
RU2659368C2 (ru) | Бесступенчатая передача с планетарным механизмом с выходом на эпициклическое колесо | |
US6422966B1 (en) | Toroidal transmission with a starting clutch | |
US4532828A (en) | Kinematic mechanism | |
US4014222A (en) | Variable speed and direction transmission prime mover system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191229 |