RU2091637C1

RU2091637C1 - Automatic stepless transmission

Info

Publication number: RU2091637C1
Application number: RU95108407A
Authority: RU
Inventors: Н.В. Гулиа
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью Фирма "Маяк"
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 1997-09-27
Also published as: RU95108407A

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: control member of automatic stepless transmission includes cam mechanism, variable-speed drive and turning levers. The latter are coupled with pushers of cam mechanism and carrier of variable speed drive, are provided with counterweights and can be furnished with positive turning independent drive. Cam mechanism has cams with active and brake sections of profiled surfaces. These sections are profiled to suit operating conditions of engine. Cams of cam mechanism can be formed by set of profiled surfaces arranged axially both in steps and smoothly changing one into the other. EFFECT: enlarged operating capabilities. 7 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве автоматической бесступенчатой передачи автомобиля. The invention relates to mechanical engineering and can be used as an automatic continuously variable transmission of a car.

Известны многодисковые вариаторы с совмещенными по оси ступенями, ввиду чего пакеты промежуточных конических дисков под действием противоположно направленных радиальных сил, действующих на каждый диск, достаточно уравновешены в радиальном направлении и удобны для автоматического регулирования передаточного числа [1]
Известна автоматическая бесступенчатая передача автомобиля на основе ременного вариатора с регулировкой по частоте вращения и моменту на входном валу, связанном с двигателем [2]
Недостатками устройства-прототипа являются:
низкий КПД вариатора и большие погрешности, накладываемые им на управление;
малая точность регулировки по моменту, так как разрежение в карбюраторе, действующее на механизм изменения передаточного числа, лишь косвенно характеризует величину момента;
громоздкость системы управления и малая точность из-за больших потерь в ней.Known multi-variator variators with axially aligned steps, because of which the packages of intermediate conical disks under the action of oppositely directed radial forces acting on each disk are sufficiently balanced in the radial direction and are convenient for automatic gear ratio adjustment [1]
Known automatic stepless transmission of a car based on a belt variator with adjustable speed and torque on the input shaft associated with the engine [2]
The disadvantages of the prototype device are:
low efficiency of the variator and large errors imposed on it by the control;
low accuracy of torque adjustment, since the vacuum in the carburetor acting on the gear ratio change mechanism only indirectly characterizes the magnitude of the moment;
bulkiness of the control system and low accuracy due to large losses in it.

Изобретение устраняет эти недостатки. The invention eliminates these disadvantages.

Достигается это тем, что автоматическая бесступенчатая передача, содержащая ведущий вал, приводимый от двигателя, ведомый вал, предназначенный для соединения с трансмиссией машины, регуляторное звено, включающее кулачковый механизм, и вариатор, согласно изобретению, регуляторное звено включает поворотные рычаги, которые кинематически связаны с толкателями кулачкового механизма и водилом вариатора, несущего на оси промежуточные диски для введения в контакт с внешними и внутренними отбуртованными дисками вариатора, а кулачковый механизм имеет кулачки с активными и тормозными участками профильных поверхностей, первые из которых спрофилированы исходя из выбранных условий работы двигателя. This is achieved in that an automatic continuously variable transmission comprising a drive shaft driven by an engine, a driven shaft for connecting to a machine transmission, a control link including a cam mechanism, and a variator according to the invention, the control link includes pivoting levers that are kinematically connected with pushers of the cam mechanism and the carrier of the variator carrying intermediate disks on the axis for bringing into contact with the external and internal beaded disks of the variator, and the cam mechanism Зм has cams with active and brake sections of profile surfaces, the first of which are profiled based on the selected engine operating conditions.

Кроме того, тормозные участки профильных поверхностей кулачков спрофилированы исходя из условий торможения двигателем. In addition, the brake sections of the profile surfaces of the cams are profiled based on engine braking conditions.

Кроме того, поворотные рычаги несут противовесы, влияющие на величину и направление прижима толкателей к профильным поверхностям кулачков. In addition, the rotary levers carry counterweights, affecting the size and direction of the clamp pushers to the profile surfaces of the cams.

Кроме того, кулачки могут быть образованы набором последовательно установленных в осевом направлении дискретных профильных поверхностей, которые выполнены, исходя из различных условий эксплуатации машины, а кулачки и толкатели имеют возможность осевого перемещения друг относительно друга с фиксацией в рабочем положении. In addition, the cams can be formed by a set of sequentially installed in the axial direction of the discrete profile surfaces, which are made on the basis of different operating conditions of the machine, and the cams and pushers have the possibility of axial movement relative to each other with fixing in the working position.

Или кулачки могут быть образованы набором последовательно установленных в осевом направлении и плавно переходящих друг в друга профильных поверхностей, выполненных исходя из различных условий эксплуатации машины, и введены во взаимодействие с толкателями с возможностью их фиксации в любом положении по оси. Or the cams can be formed by a set of axially sequentially mounted axially and smoothly passing into each other profile surfaces, made on the basis of different operating conditions of the machine, and brought into interaction with the pushers with the possibility of their fixing in any position along the axis.

Кроме того, поворотные рычаги кинематически связаны с приводом их автономного принудительного поворота. In addition, the rotary levers are kinematically connected with the drive of their autonomous forced rotation.

Кроме того, ролики толкателей выполнены бочкообразной формы. In addition, the pusher rollers are barrel-shaped.

На фиг. 1 представлен поперечный разрез автоматической бесступенчатой передачи; на фиг. 2, 3 передача с кулачками с однопрофильной поверхностью в двух крайних положениях ролика толкателя. In FIG. 1 is a cross-sectional view of an automatic continuously variable transmission; in FIG. 2, 3 gear with cams with a single-profile surface in two extreme positions of the pusher roller.

Кулачковый диск 1 имеет на внешней или, как изображено на фиг. 1, внутренней цилиндрической поверхности ряд кулачков с профильными поверхностями, сопрягающимися с роликом толкателя 2 при действии момента, в прямом направлении (активный участок 3 профильной поверхности кулачка) и обратном, т. е. торможении двигателем (тормозной участок 4 профильной поверхности кулачка). Ролик толкателя 2 через механическую передачу, в данном случае рычаг 5, связан с поворотным рычагом (регуляторным звеном) 6 вариатора, на котором на подшипниках сидит ось с промежуточными дисками 7, соединяющими фрикционным контактом внешние 8 и внутренние 9 отбуртованные диски вариатора. Рычаги 5 и 6, жестко между собой соединенные, шарнирно опираются на водило 10, и несут противовесы 11, регулирующие силу прижима толкателей 2 к кулачкам. Так как ведущим (входным) звеном вариатора в данном случае (исполнении) является водило 10, то выходными звеньями могут быть как диски 8 так и 9. В данном случае выходным звеном являются внутренние диски 9, с соответствующим валом, а внешние 8 заторможены. Водило 10 может быть и выходным звеном, а входным, например, вал отбуртованных дисков 9. The cam disk 1 has an external or, as shown in FIG. 1, of the inner cylindrical surface, a series of cams with profile surfaces mating with the pusher roller 2 under the action of a moment, in the forward direction (active section 3 of the profile surface of the cam) and reverse, i.e. engine braking (brake section 4 of the profile surface of the cam). The roller of the pusher 2 through a mechanical transmission, in this case, the lever 5, is connected with the rotary lever (regulator link) 6 of the variator, on which the axis sits on the bearings with intermediate disks 7, connecting the external 8 and internal 9 flanged variator disks with a friction contact. The levers 5 and 6, rigidly connected to each other, pivotally rest on the carrier 10, and bear counterweights 11, which regulate the force of the pushers 2 against the cams. Since the leading (input) link of the variator in this case (execution) is carrier 10, the output links can be either disks 8 or 9. In this case, the output links are internal disks 9, with a corresponding shaft, and external 8 are inhibited. Drove 10 can be an output link, and an input, for example, a shaft of flange disks 9.

Профильных поверхностей на кулачковом диске 1 может быть несколько, например, две 12 и 13, как изображено на фиг. 1. Выбраны они из различных условий; например, один участок (активный) профильной поверхности 12 спрофилирован из условий максимальной экономичности двигателя, а другой участок (тормозной) из условий минимального износа шин и двигателя. Другая профильная поверхность 13, может быть спрофилирована из условий "спортивного режима", максимальной интенсивности разгона и торможения без заноса. Таких кулачковых поверхностей может быть много, с плавным переходом от одной к другой. Кулачковый диск 1 имеет возможность осевого перемещения с фиксацией так, чтобы толкатель 2 опирался или на одну, или на другую профильную поверхность. Перевод диска 1 осуществляется на нейтрали (без момента) в передаче, т.е. при ролике толкателя 2 находящемся в максимально отдаленном от оси положении, где впадины профильных поверхностей кулачков совпадают и имеют радиус, близкий к радиусу ролика 2; ролик 2 при этом имеет бочкообразную поверхность для легкого перевода с одной профильной поверхности на другую. Кулачковый диск 1 соединен телескопическим соединением с ведущим или ведомым валом 14 передачи (фиг. 1), т.е. с тем валом машины, который кинематически сопрягается с водилом 10. Стрелками показано перемещение диска 1 при переключениях с одной поверхности (сплошная линия) на другую (штриховая линия). Гребни профильных поверхностей кулачков не позволяют толкателям 2 перескакивать через них, так как ход толкателей ограничен величиной, меньше гребней профильных поверхностей кулачков. Рычаги 5 и 6 могут иметь и автоматический привод их поворота, а, стало быть, и принудительного изменения передаточного отношения вариатора, например, тяги 15. There can be several profile surfaces on the cam disk 1, for example, two 12 and 13, as shown in FIG. 1. They are selected from various conditions; for example, one section (active) of the profile surface 12 is profiled from the conditions of maximum engine economy, and another section (brake) from the conditions of minimal wear of tires and the engine. Another profile surface 13, can be profiled from the conditions of the "sports mode", the maximum intensity of acceleration and braking without skidding. There can be many such cam surfaces, with a smooth transition from one to another. The cam disk 1 has the possibility of axial movement with fixation so that the pusher 2 rests on either one or another profile surface. Disk 1 is transferred in neutral (without moment) in the transmission, i.e. when the roller of the pusher 2 is located as far as possible from the axis, where the troughs of the profile surfaces of the cams coincide and have a radius close to the radius of the roller 2; In this case, the roller 2 has a barrel-shaped surface for easy transfer from one profile surface to another. The cam disk 1 is connected by a telescopic connection to the drive or driven transmission shaft 14 (FIG. 1), i.e. with the shaft of the machine, which kinematically mates with the carrier 10. The arrows indicate the movement of the disk 1 when switching from one surface (solid line) to another (dashed line). The ridges of the profile surfaces of the cams do not allow the pushers 2 to jump over them, since the stroke of the followers is limited in size, less than the ridges of the profile surfaces of the cams. Levers 5 and 6 can have an automatic drive for their rotation, and, therefore, and forced changes in the gear ratio of the variator, for example, traction 15.

Работа устройства происходит следующим образом. The operation of the device is as follows.

При работе машины вместе с валом 14 вращается кулачковый диск 1 кулачкового механизма, выставленный в положение, когда ролик толкателя 2 находится на соответствующей профильной поверхности 12 или 13 кулачкового диска 1. Ролик толкателя 2, прижатый к внутренней профильной поверхности кулачка центробежными силами, стремится занять наиболее удаленное от центра вращения положение, и увлекаемый активным участком 3 профильной поверхности кулачка, приводит во вращение рычаги 5 и 6, водило 10 и промежуточные диски 7. Когда на выходное звено вариатора, например, диск 9 не действует момент сопротивления, активный участок 3 профильной поверхности кулачка практически не давит на ролик толкателя 2 и он находится во впадине кулачка. При этом диски 7 максимально приближены к внешним отбуртованным неподвижным дискам 8 (фиг. 2), передаточное отношение от вала 14 до вала дисков 9 минимально (для реальных случаев 0,2-0,3) и диски 9 вращаются с максимальной частотой. When the machine is operating together with the shaft 14, the cam disk 1 of the cam mechanism rotates, set to the position where the pusher roller 2 is located on the corresponding profile surface 12 or 13 of the cam disk 1. The pusher roller 2, pressed against the inner profile surface of the cam by centrifugal forces, tends to occupy the most the position remote from the center of rotation, and carried away by the active section 3 of the cam profile surface, drives levers 5 and 6, carrier 10 and intermediate disks 7. When the variator output link, For example, the disk 9 does not have a resistance moment, the active section 3 of the cam profile surface practically does not press on the pusher roller 2 and it is located in the cavity of the cam. In this case, the disks 7 are as close as possible to the external beaded stationary disks 8 (Fig. 2), the gear ratio from the shaft 14 to the shaft of the disks 9 is minimal (for real cases, 0.2-0.3) and the disks 9 rotate with a maximum frequency.

При нагружении выходного звена моментом сопротивления активный участок 3 профильной поверхности кулачка давит на ролик толкателя 2, и последний перемещается к центру вращения, перемещая диски 7 к внутренним отбуртованным дискам 9; в конечном положении (фиг. 3) передаточное отношение максимально (для реальных случаев 0,8-0,9) и диски 9 вращаются с минимальной частотой. When the output link is loaded with a moment of resistance, the active section 3 of the cam profile surface presses on the pusher roller 2, and the latter moves to the center of rotation, moving disks 7 to the inner beaded disks 9; in the final position (Fig. 3) the gear ratio is maximum (0.8-0.9 for real cases) and the disks 9 rotate with a minimum frequency.

Если ведущим являются другие звенья вариатора, например, вал дисков 9, то кулачковый механизм связывает ведомое звено-водило 10, с выходным валом 14, либо с другим валом, кинематически сопрягающемся с водилом, передаточные отношения вариатора при этом иные. If the drive are other links of the variator, for example, the disk shaft 9, then the cam mechanism connects the driven link carrier 10, with the output shaft 14, or with another shaft kinematically mating with the carrier, the transmission ratios of the variator are different.

Профиль активного участка профильной поверхности кулачка может быть выбран по материалам, изложенным в [2]
При перемене направления момента торможении двигателем, ролик толкателя 2 прижимается к тормозному участку профильной поверхности кулачка, который профилируется, исходя из требуемой интенсивности торможения; при пологих кулачках передаточное число быстро растет и торможение двигателем интенсивное; при крутых кулачках торможение менее интенсивно, так как момент торможения двигателем известен, то профилирование кулачка по той же методике. Если профильные поверхности кулачков переходят друг в друга плавно, то получается одна объемная профильная поверхность, осевое перемещение которой (с фиксацией в нужном положении) приводит к плавному переходу режимов от одного к другому. Выбором массы противовесов 11 меняется центробежный прижим роликов толкателя 2 к профильным поверхностям кулачков, таким образом подбором неуравновешенной массы на роликах толкателей и профилей кулачков достигается автоматическое согласование передаточного числа вариатора с перемещением педали акселератора в данных дорожных условиях, а также выбор режима торможения двигателем.The profile of the active section of the profile surface of the cam can be selected according to the materials set forth in [2]
When changing the direction of the engine braking moment, the pusher roller 2 is pressed against the brake section of the cam profile surface, which is profiled based on the required braking intensity; with gentle cams, the gear ratio is growing rapidly and the engine braking is intense; with steep cams, the braking is less intense, since the moment of braking by the engine is known, then the cam is profiled by the same method. If the profile surfaces of the cams pass smoothly into each other, then one volume profile surface is obtained, the axial movement of which (with fixing in the desired position) leads to a smooth transition of modes from one to another. The choice of the mass of the counterweights 11 changes the centrifugal clamp of the pusher rollers 2 to the profile surfaces of the cams, thus the selection of the unbalanced mass on the pusher rollers and cam profiles automatically matches the gear ratio of the variator with the accelerator pedal moving under the given road conditions, as well as the choice of engine braking mode.

Следует заметить, что осевое перемещение кулачкового диска 1 с набором профильных поверхностей может производиться как вручную, например, при перемене дорожных условий, так и автоматически, исходя, например, из момента сопротивления на выходном звене. Так же, вручную или автоматически, например, при помощи тяг 15 может производиться принудительное изменение передаточного числа вариатора поворотом рычагов 5 и 6. It should be noted that the axial movement of the cam disk 1 with a set of profile surfaces can be done either manually, for example, when changing road conditions, or automatically, based, for example, from the moment of resistance at the output link. Also, manually or automatically, for example, using rods 15 can be forced change of the gear ratio of the variator by turning the levers 5 and 6.

Claims

1. Автоматическая бесступенчатая передача, содержащая ведущий вал, приводимый от двигателя, ведомый вал, предназначенный для соединения с трансмиссией машины, регуляторное звено, включающее кулачковый механизм, и вариатор, отличающаяся тем, что регуляторное звено включает поворотные рычаги, которые кинематически связаны с толкателями кулачкового механизма и водилом вариатора, несущего на оси промежуточные диски для введения в контакт с внешними и внутренними отбуртованными дисками вариатора, а кулачковый механизм имеет кулачки с активными и тормозными участками профильных поверхностей, первые из которых спрофилированы, исходя из выбранных условий работы двигателя. 1. An automatic continuously variable transmission comprising a drive shaft driven by an engine, a driven shaft for connecting to a machine transmission, a control link including a cam mechanism, and a variator, characterized in that the control link includes pivoting levers that are kinematically connected to cam followers the mechanism and the carrier of the variator, bearing intermediate disks on the axis for bringing into contact with the external and internal beaded disks of the variator, and the cam mechanism has cams with acti GOVERNMENTAL and braking portions profiled surfaces, the first of which is profiled, based on selected engine operating conditions.

2. Передача по п.1, отличающаяся тем, что тормозные участки профильных поверхностей кулачков спрофилированы исходя из условий торможения двигателем. 2. The transmission according to claim 1, characterized in that the brake sections of the profile surfaces of the cams are profiled based on engine braking conditions.

3. Передача по п.1, отличающаяся тем, что поворотные рычаги несут противовесы, влияющие на величину и направление прижима толкателей к профильным поверхностям кулачков. 3. The transmission according to claim 1, characterized in that the rotary levers carry counterweights, affecting the size and direction of the clamp pushers to the profile surfaces of the cams.

4. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что кулачки образованы набором последовательно установленных в осевом направлении дискретных профильных поверхностей, выполненных исходя из различных условий эксплуатации машины, а кулачки и толкатели имеют возможность осевого перемещения друг относительно друга с фиксацией в рабочем положении. 4. The transmission according to claim 1, characterized in that the cams are formed by a set of discrete profile surfaces sequentially installed in the axial direction, made on the basis of different operating conditions of the machine, and the cams and pushers have the possibility of axial movement relative to each other with fixation in the working position.

5. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что кулачки образованы набором последовательно установленных в осевом направлении и плавно переходящих друг в друга профильных поверхностей, выполненных исходя из различных условий эксплуатации машины, и введены во взаимодействие с толкателями с возможностью их фиксации в любом положении по оси. 5. The transmission according to p. 1, characterized in that the cams are formed by a set of axially sequentially installed and smoothly turning into each other profile surfaces, made on the basis of different operating conditions of the machine, and are put into interaction with the pushers with the possibility of fixing them in any position along the axis.

6. Передача по п.1, отличающаяся тем, что поворотные рычаги кинематически связаны с приводом их автономного принудительного поворота. 6. The transmission according to claim 1, characterized in that the rotary levers are kinematically connected with the drive of their autonomous forced rotation.

7. Передача по п.1, отличающаяся тем, что ролики толкателей выполнены бочкообразной формы. 7. The transmission according to claim 1, characterized in that the pusher rollers are barrel-shaped.