RU2816433C2

RU2816433C2 - Continiously variable gear-chain automatic transmission with rigid coupling

Info

Publication number: RU2816433C2
Application number: RU2022103813A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Горшков
Original assignee: Сергей Владимирович Горшков
Filing date: 2022-02-14
Publication date: 2024-03-29

Abstract

FIELD: invention relates to continuously variable transmissions.

SUBSTANCE: continuously variable gear-chain automatic transmission contains oppositely directed cones located on parallel shafts, held by chains. At the command of the centrifugal regulator, a rigid connection is ensured between the engine and the wheels.

EFFECT: increased reliability of the device.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к автомобильной технике и предназначено для бесступенчатого автоматического изменения тягового усилия и скорости вращения выходного вала в зависимости от дорожных условий и скорости автомобиля при жесткой связи входного и выходного валов.The invention relates to automotive technology and is intended for stepless automatic change of traction force and output shaft rotation speed depending on road conditions and vehicle speed with a rigid connection between the input and output shafts.

Известны автоматические коробки, работающие на принципе прижатия ведущих и ведомых фрикционов прямым давлением масла, но при падении давления коробки пробуксовывают, а при перегрузке фрикционы горят. В данном изобретении усилие жестко передается через шестерни, тяговые звездочки, цепи, а давление масла играет только вспомогательную роль. Чтобы лучше изучить устройство и работу коробки, все ее детали показаны на Рис. 1 в одной вертикальной продольной плоскости, но практическое объемное расположение узлов показано на Рис. 2 со снятой верхней крышкой.There are known automatic transmissions that operate on the principle of pressing the driving and driven clutches with direct oil pressure, but when the pressure drops, the boxes slip, and when overloaded, the clutches burn. In this invention, force is rigidly transmitted through gears, traction sprockets, chains, and oil pressure plays only an auxiliary role. To better understand the structure and operation of the box, all its parts are shown in Fig. 1 in one vertical longitudinal plane, but the practical volumetric arrangement of nodes is shown in Fig. 2 with the top cover removed.

Устройство: В корпусе 1 на болтах установлены суппорты 2, 3, 4, 5. (Рис. 1, Рис. 2). В суппортах на опорно-роликовых подшипниках 6, 7, 8, 9 установлены ведущий конус 10 и ведомый конус 11. При износе подшипники 6, 7, 8, 9 поджимаются уменьшением количества прокладок 12, 13 под суппорты 2, 3. Все шариковые подшипники показаны в упрощенном виде без колец. Все прокладки и уплотнительные кольца показаны красным цветом и заштрихованы крест-накрест. В суппорте 2 установлен входной вал 14, который имеет внешние шлицы, имеет уплотнительное кольцо 15 чтобы масло из полости «А» не попало на диск сцепления. Вал 16 входит в вал 14 через роликовый подшипник 17. По внешним шлицам вала 16 смещается внутренними шлицами муфта 18. Вал 16 шестерней 19 входит в постоянное зацепление с шестерней 20 торцовой крышки 21 конуса 10. Шестерня 20 входит в постоянное зацепление с шестерней 22 блока шестерен заднего хода. В корпусах конусов 10,11 путем отливки с последующей обработкой выполнено по восемь радиально расположенных гидроцилиндров 23, 24 (Рис. 1, Рис. 2) закрытые резьбовыми пробками 25, 26 и в которых подвижно установлены поршни 27, 28 с пружинами 29, 30. Штоки 31, 32 охватывают уплотнительные кольца 33, 34. Штоки 31 через зашплинтованные пальцы 35 соединяются со штоками 36, которые на резьбе вворачиваются в ползуны 37. Штоки 32 через зашплинтованные пальцы 38 соединяются непосредственно с ползунами 39. (Рис. 1, Рис. 2, Рис. 3, Рис. 4) ползуны 37, 39 подвижно установлены в пазах 40 швеллеров 41, которые крепятся к боковой поверхности конусов сваркой. (Рис. 1, Рис. 2, Рис. 4) Ползуны 37, 39 могут быть установлены в пазах 42, сделанных отливкой с последующей обработкой (Рис. 3) ползуны 37, 39 радиально установлены под углами 45 градусов (Рис. 4). Устройство ползунов 37, 39 одинаково: в отверстия кронштейнов с внутренними шлицами устанавливаются внешними шлицами валы 43, которые шплинтуются через шайбу 44. На каждый из восьми валов конусов 10,11 устанавливается внутренними шлицами тяговая звездочка 45 и семь паразитных звездочек 46, которые свободно вращаются вокруг вала 43 в любую сторону (Рис. 1, Рис. 2, Рис. 3, Рис. 4). Штоки 36, 47 ползунов (Рис. 1) подвижно установлены во втулках 48, 49, которые жестко радиально установлены на подпружиненных стержнях 50, 51. Соединительные трубки 52, 53 проходят между втулками 48, 49 в промежутках 54, 55 (Рис. 1, Рис. 4). Усилие с ведущего конуса 10 на ведомый конус 11 передается через тяговые звездочки 45 восьмью цепями 56 (Рис. 2, Рис. 3, Рис. 4). Цепи работают в параллельных плоскостях, поперечных по отношению к осям вращения конусов. На Рис. 1 невозможно показать цепи без захламления чертежа, но цепи 56 показаны на Рис. 4, Рис. 2, Рис. 3. Конусы имеют продольные окна 57, 58 (Рис. 1, Рис. 2) для движения штоков 36, 47. Углы наклонов боковых поверхностей конусов 10, 11 к осям их вращения должны быть строго одинаковы. Оптимальный угол в 30 градусов, но он может меняться в зависимости от целей конструкции. Все поршни, их пружины, трубки по длине и сечению, каналы подвода масла для конусов 10,11 должны быть одинаковы для одновременного смещения ползунов. В суппортах 4, 5 подвижно установлены толкатели 59, 60, которые жестко связаны с коромыслом 61, на которое воздействует шток гидроцилиндра 62 (Рис. 1, Рис. 2). Другие концы толкателей 59, 60 через двусторонние упорные подшипники 63, 64 связаны со стержнями 50, 51. Торцовая заглушка 65 имеет кольцевую проточку 66 для распределения масла по гидроцилиндрам и защищенную от подтекания кольцевыми уплотнителями 67. Конус 11 имеет зубчатый венец 68, который входит в постоянное зацепление с шестерней 69 выходного вала 70. Шестерня 69 входит в постоянное зацепление с шестерней 71 вала 72 привода центробежного регулятора 73 и масляного насоса 74 (Рис. 1, Рис. 2). По Рис. 1 общее передаточное число коробки равно 5 при трогании с места, но оно может быть больше, если увеличить диаметр шестерни 69. Шестерня 69, 7f и фланец 75 выходного вала 70 устанавливаются на шлицы (Рис. 1, Рис. 2). Масляный насос 74 имеет маслозаборную трубку 76 и нагнетательную трубку 77. При достижении давления масла до предельно-допустимого шарик 78, сжимая пружину, отходит от гнезда и сообщает трубку 76 с трубкой 77. Насос работает в холостую. Вал 72 связан с валиком масляного насоса через шип-паз. В корпусе 79 золотникового распределителя подвижно установлен золотник 80, который через двусторонний подшипник 81 связан с муфтой 82 центробежного регулятора 73. Золотник 80 имеет кольцевой выступ «Г», кольцевую проточку «Д» и резьбой через пружину и шайбу 83 связан с гайкой 84 (Рис. 1, Рис. 2), которой можно регулировать момент подачи и слива масла, момент перехода из фазы разгона в равномерное движение. Полость «В» соединена с трубкой 85 слива. Подшипники 7, 9 и самый нагруженный подшипник 86 вала 70 смазываются через трубки 87, 88, 89 напора, которые подают масло к гидроцилиндрам 62, 23, 24 (Рис. 1, Рис. 2). Лопасти 90 крыльчатки конуса 11 набрасывают масло на потолочную наклонную плоскость 91 верхней крышки 92 и по ребру 93 оно стекает в полость «А», смазывая все шестерни и подшипники. Монтаж деталей суппорта 2 ведется через окно 94. Из полости «А» масло через отверстие 95 и окно 96 стекает в полость «Б», смазывая подшипник 8 (Рис. 1, Рис. 2).Design: In housing 1, calipers 2, 3, 4, 5 are installed on bolts (Fig. 1, Fig. 2). In the supports, a drive cone 10 and a driven cone 11 are installed on support roller bearings 6, 7, 8, 9. When worn, bearings 6, 7, 8, 9 are pressed by reducing the number of spacers 12, 13 under supports 2, 3. All ball bearings are shown in a simplified form without rings. All gaskets and o-rings are shown in red and cross-hatched. In caliper 2 there is an input shaft 14, which has external splines and has an o-ring 15 so that oil from cavity “A” does not get onto the clutch disc. Shaft 16 enters shaft 14 through roller bearing 17. Along the external splines of shaft 16, coupling 18 is displaced by internal splines. Shaft 16 of gear 19 is in constant mesh with gear 20 of the end cap 21 of cone 10. Gear 20 is in constant mesh with gear 22 of the gear block reverse. In the housings of the cones 10, 11, eight radially located hydraulic cylinders 23, 24 (Fig. 1, Fig. 2) are made by casting with subsequent processing, closed with threaded plugs 25, 26 and in which pistons 27, 28 with springs 29, 30 are movably installed. The rods 31, 32 cover the sealing rings 33, 34. The rods 31, through cotter pins 35, are connected to the rods 36, which are threaded into the sliders 37. The rods 32, through the cotter pins 38, are connected directly to the sliders 39. (Fig. 1, Fig. 2 , Fig. 3, Fig. 4) sliders 37, 39 are movably installed in grooves 40 of channels 41, which are attached to the side surface of the cones by welding. (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 4) Sliders 37, 39 can be installed in grooves 42 made by casting with subsequent processing (Fig. 3) sliders 37, 39 are radially installed at angles of 45 degrees (Fig. 4). The design of the sliders 37, 39 is the same: in the holes of the brackets with internal splines, shafts 43 are installed with external splines, which are cottered through a washer 44. On each of the eight shafts of the cones 10,11, a traction sprocket 45 and seven parasitic sprockets 46 are installed with internal splines, which rotate freely around shaft 43 in any direction (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4). The slider rods 36, 47 (Fig. 1) are movably mounted in bushings 48, 49, which are rigidly radially mounted on spring-loaded rods 50, 51. Connecting tubes 52, 53 pass between bushings 48, 49 in spaces 54, 55 (Fig. 1, Fig. 4). The force from the driving cone 10 to the driven cone 11 is transmitted through traction sprockets 45 by eight chains 56 (Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4). The chains operate in parallel planes transverse to the axes of rotation of the cones. In Fig. 1 it is impossible to show the circuits without cluttering the drawing, but circuits 56 are shown in Fig. 4, Fig. 2, Fig. 3. The cones have longitudinal windows 57, 58 (Fig. 1, Fig. 2) for the movement of rods 36, 47. The angles of inclination of the side surfaces of the cones 10, 11 to the axes of their rotation must be strictly the same. The optimal angle is 30 degrees, but it can vary depending on the design goals. All pistons, their springs, tubes in length and cross-section, oil supply channels for cones 10 and 11 must be identical for simultaneous displacement of the sliders. In the supports 4, 5, pushers 59, 60 are movably installed, which are rigidly connected to the rocker arm 61, which is acted upon by the hydraulic cylinder rod 62 (Fig. 1, Fig. 2). The other ends of the pushers 59, 60 are connected to the rods 50, 51 through double-sided thrust bearings 63, 64. The end plug 65 has an annular groove 66 for distributing oil among the hydraulic cylinders and is protected from leakage by ring seals 67. The cone 11 has a gear rim 68, which fits into constant mesh with gear 69 of the output shaft 70. Gear 69 is in constant mesh with gear 71 of the shaft 72 driving the centrifugal regulator 73 and the oil pump 74 (Fig. 1, Fig. 2). According to Fig. 1, the overall gear ratio of the box is 5 when starting, but it can be higher if the diameter of gear 69 is increased. Gear 69, 7f and flange 75 of output shaft 70 are mounted on splines (Fig. 1, Fig. 2). Oil pump 74 has an oil intake tube 76 and a discharge tube 77. When the oil pressure reaches the maximum permissible value, the ball 78, compressing the spring, moves away from the socket and communicates tube 76 with tube 77. The pump operates at idle. Shaft 72 is connected to the oil pump shaft through a tongue and groove. In the housing 79 of the spool valve, a spool 80 is movably installed, which is connected through a double-sided bearing 81 to the clutch 82 of the centrifugal regulator 73. The spool 80 has an annular protrusion “G”, an annular groove “D” and is threaded through a spring and washer 83 to a nut 84 (Fig. 1, Fig. 2), which can be used to regulate the moment of oil supply and drainage, the moment of transition from the acceleration phase to uniform movement. Cavity “B” is connected to drain tube 85. Bearings 7, 9 and the most loaded bearing 86 of shaft 70 are lubricated through pressure tubes 87, 88, 89, which supply oil to hydraulic cylinders 62, 23, 24 (Fig. 1, Fig. 2). The blades 90 of the impeller of the cone 11 throw oil onto the ceiling inclined plane 91 of the top cover 92 and it flows along the edge 93 into the cavity “A”, lubricating all the gears and bearings. Installation of caliper parts 2 is carried out through window 94. From cavity “A”, oil flows through hole 95 and window 96 into cavity “B”, lubricating bearing 8 (Fig. 1, Fig. 2).

Суппорты 2, 3 устанавливаются последними перед установкой крышки 92. Рычаг 97 шаровой частью устанавливается в сферическое углубление крышки 92 и вворачивается: резьбовым нижним концом в резьбовую втулку 98, которая через зашплинтованный палец соединяется с вилкой муфты 18. Сверху шаровая часть рычага 97 закрывается резьбовой корончатой гайкой 99 со сферой. Ползун 100 соединяется с рычагом 97 зашплинтованным пальцем и фиксирует подпружиненным шариком рычаг в трех положениях: «н» - нейтральное, когда вал 14 свободно вращается с коленвалом двигателя на холостых оборотах, «вп» -движение вперед, когда муфта 18 сдвинута по шлицам влево и соединяет вал 14 с валом 16, который через шестерни 19 и 20 передает усилие на конус 10, «зх» - задний ход, когда муфта 18 сдвинута до отказа влево, вал 14 разобщен с валом 16, а зубчатый венец 101 муфты 18 входит в зацепление с шестерней 102 и через шестерни 22 и 20 усилие передается на конус 10. Такое переключение удобно при движении вперед-назад для выезда из тяжелых дорожных условий. На Рис. 4 показано сколько звездочек тяговых взаимодействует с цепью при трогании с места, но все тяговые и паразитные звездочки находятся в разных параллельных плоскостях, которые поперечны осям вращения конусов, как показано на Рис. 3, где траектории движения ползунов по конусам показаны линиями 103.Calipers 2, 3 are installed last before installing the cover 92. The lever 97 is installed with the ball part in the spherical recess of the cover 92 and is screwed: with the threaded lower end into the threaded bushing 98, which is connected to the coupling fork 18 through a pinned pin. At the top, the ball part of the lever 97 is closed with a threaded crown nut 99 with sphere. The slider 100 is connected to the lever 97 with a pin and fixes the lever in three positions with a spring-loaded ball: “n” - neutral, when the shaft 14 rotates freely with the engine crankshaft at idle, “vp” - forward movement when the coupling 18 is shifted along the splines to the left and connects shaft 14 to shaft 16, which through gears 19 and 20 transmits force to cone 10, “zx” - reverse when clutch 18 is shifted all the way to the left, shaft 14 is disconnected from shaft 16, and the ring gear 101 of clutch 18 engages with gear 102 and through gears 22 and 20, the force is transmitted to cone 10. This switching is convenient when moving back and forth to get out of difficult road conditions. In Fig. Figure 4 shows how many traction sprockets interact with the chain when starting, but all traction and parasitic sprockets are located in different parallel planes, which are transverse to the axes of rotation of the cones, as shown in Fig. 3, where the trajectories of movement of the sliders along the cones are shown by lines 103.

Работа: При трогании с места, благодаря малому диаметру шестерни 71, масляный насос 74 и центробежный регулятор 73 резко набирают обороты. Грузы регулятора расходятся и смещают муфту 82 с золотником 80 влево. Кольцевой выступ «Г» золотника закрывает полость «В» слива, а кольцевая проточка «Д» соединяет трубку 77 с трубкой 87. Масло, увеличивая давление, по трубкам 87, 88, 89 проходит к гидроцилиндрам 23, 24, 62 и смещает их поршни, которые через штоки 31, 32 смещают ползуны 37, 39, которые одновременно в конусе 10 переходят на больший диаметр, а в конусе 11 на меньший диаметр. Начинается фаза разгона. Штоки 36 выдвигаются из втулок 48, а штоки 47 вдвигаются во втулки 49. Стержни 50, 51 смещаются влево. В конце фазы разгона автомобиль переходит к равномерному движению с одной скоростью. Золотник 80 смещается вправо, кольцевой выступ «Г» перекрывает трубку 87 и ползуны находятся на прежних диаметрах за счет остаточного давления масла в цилиндрах. Если увеличить обороты двигателя, коробка опять начнет работать в режиме разгона. При снижении скорости автомобиля золотник 80 уйдет вправо, трубка 87 через полость «В» соединится с трубкой 85 слива. Поршни под действием пружин 29, 30 вытеснят масло в поддон, а детали коробки придут в исходное положение. Работа гидроцилиндра 62 носит сопровождающий характер, а основную силовую работу делают гидроцилиндры конусов.Operation: When starting off, thanks to the small diameter of gear 71, the oil pump 74 and centrifugal regulator 73 sharply gain momentum. The regulator weights diverge and shift coupling 82 with spool 80 to the left. The annular protrusion “G” of the spool closes the cavity “B” of the drain, and the annular groove “D” connects tube 77 with tube 87. Oil, increasing pressure, passes through tubes 87, 88, 89 to hydraulic cylinders 23, 24, 62 and displaces their pistons , which, through the rods 31, 32, displace the sliders 37, 39, which simultaneously move to a larger diameter in cone 10, and to a smaller diameter in cone 11. The acceleration phase begins. Rods 36 extend from bushings 48, and rods 47 slide into bushings 49. Rods 50, 51 are shifted to the left. At the end of the acceleration phase, the car begins to move uniformly at one speed. The spool 80 moves to the right, the annular protrusion “G” overlaps the tube 87 and the sliders are at the same diameters due to the residual oil pressure in the cylinders. If you increase the engine speed, the transmission will again begin to operate in acceleration mode. When the vehicle speed decreases, spool 80 will move to the right, tube 87 will connect to drain tube 85 through cavity “B”. The pistons, under the action of springs 29, 30, will force the oil into the pan, and the box parts will return to their original position. The work of the hydraulic cylinder 62 is of an accompanying nature, and the main power work is done by the hydraulic cylinders of the cones.

Claims

A continuously variable gear-chain automatic transmission with a rigid coupling, comprising a housing, driving and driven cones with an opposite slope of the side surface, along which the sliders move, characterized in that

the housing contains supports on which the drive cone and driven cones are mounted,

an input shaft is installed in the drive cone support, which is connected to the drive cone through a coupling, gear transmission, and end cap of the cone,

in the body of the drive cone there are radially located hydraulic cylinders, in which pistons with springs are movably installed, the rods of which are connected to rods, which on one side are screwed into the sliders of the drive cone, and on the other - movably installed in bushings that are rigidly radially mounted on spring-loaded rods,

in the body of the driven cone there are radially located hydraulic cylinders in which pistons with springs are movably installed, the rods of which are connected directly to the sliders of the driven cone, the slider rods are movably installed in bushings that are rigidly radially mounted on spring-loaded rods,

each slider contains a traction sprocket and parasitic sprockets, the force from the drive cone to the driven cone is transmitted through the traction sprockets by chains,

pushers are also movably installed in the calipers, which are rigidly connected to the rocker arm, on which the hydraulic cylinder rod acts, the other ends of the pushers are connected to bushings with spring-loaded rods,

the driven cone has a toothed ring, which is in constant mesh with the output shaft gear,

The output shaft gear is in constant mesh with the drive shaft gear of the centrifugal regulator and the oil pump, which supplies oil to the hydraulic cylinders of the cones by adjusting the centrifugal regulator.