RU2276298C1 - Stepless transmission - Google Patents

Abstract

FIELD: transport engineering.

SUBSTANCE: invention can be used as gearbox in vehicles or as actuator in tank armament stabilizers. Proposed stepless transmission contains power differential 1, comparing differential 30, regulating differential 2, two self-braking mechanisms 3, 4 operating in release mode, two regulators, and mechanism 36 for equalizing speeds of rotation of central gears of regulating differential. Input of power differential 1 is connected with drive and with input of regulating differential 2. Central gears 17, 18 of power differential are rigidly connected with driven members 15, 16 of self-braking mechanisms and are connected with central gears of comparing differential 30 to provide rotation of the latter in opposite directions. Driving members 13, 14 of self-braking mechanisms are connected with central gears of regulating differential by mechanism 36 equalizing speeds of rotation and are rigidly connected with regulators.

EFFECT: enlarged range of change of gear ratio, improved dynamic characteristics of vehicle, its reliability and multipurposeness.

1 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может использоваться в качестве коробки передач на транспортных средствах или, например, в качестве исполнительного механизма в стабилизаторах танкового вооружения.The invention relates to transport engineering and can be used as a gearbox on vehicles or, for example, as an actuator in stabilizers of tank weapons.

Известно устройство с регулированием скорости вращения по SU №1208376 А1, 1986, содержащее дифференциальную планетарную передачу и средство управления передаточным числом, выполненное в виде фрикционной муфты с тормозом и механизмами свободного хода.A device with speed control according to SU No. 1208376 A1, 1986, comprising a differential planetary gear and a gear ratio control made in the form of a friction clutch with a brake and freewheels, is known.

Недостатками данного устройства являются низкая надежность и низкая экономичность.The disadvantages of this device are low reliability and low efficiency.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство бесступенчатого изменения скорости вращения по SU №1788365 А1, 1993, содержащее соосные входной, промежуточный и выходной валы и два блока, один из которых представляет собой дифференциальную планетарную передачу, а другой является средством регулирования скорости вращения. Ведущее звено дифференциальной планетарной передачи жестко соединено с входным валом и кинематически связано с промежуточным валом, а ведомое звено кинематически связано с промежуточным и выходным валами. Средство регулирования скорости кинематически связывает входной и промежуточный валы. Средство регулирования определяет скорость вращения промежуточного вала и выполнено в виде задающего фрикционного вариатора с диском, барабаном и роликом.The closest in technical essence to the proposed device is a stepless change of speed according to SU No. 1788365 A1, 1993, containing coaxial input, intermediate and output shafts and two blocks, one of which is a differential planetary gear, and the other is a means of controlling the speed of rotation. The leading link of the differential planetary gear is rigidly connected to the input shaft and kinematically connected to the intermediate shaft, and the driven link is kinematically connected to the intermediate and output shafts. The speed control means kinematically connects the input and intermediate shafts. The control means determines the speed of rotation of the intermediate shaft and is made in the form of a master friction variator with a disk, a drum and a roller.

Недостатком данного устройства является низкая надежность и узкий диапазон изменения передаточного отношения.The disadvantage of this device is the low reliability and a narrow range of gear ratios.

Задачей изобретения является расширение диапазона изменения передаточного отношения, улучшение динамических характеристик транспортного средства, повышение надежности и универсальности.The objective of the invention is to expand the range of the gear ratio, improve the dynamic characteristics of the vehicle, increase reliability and versatility.

Поставленная задача решается благодаря тому, что бесступенчатая передача, содержащая силовой дифференциал, самотормозящий механизм и регулятор, согласно изобретению содержит дифференциал сравнения, регулирующий дифференциал, два самотормозящих механизма, работающих в режиме оттормаживания, два регулятора, механизм выравнивания скоростей вращения центральных колес регулирующего дифференциала, при этом вход силового дифференциала соединен с приводом и входом регулирующего дифференциала, центральные колеса силового дифференциала жестко соединены с ведомыми звеньями самотормозящих механизмов и соединены с центральными колесами дифференциала сравнения таким образом, чтобы последние вращались в разные стороны, а ведущие звенья самотормозящих механизмов соединены с центральными колесами регулирующего дифференциала механизмом выравнивания скоростей вращения и жестко соединены с регуляторами.The problem is solved due to the fact that a continuously variable transmission containing a power differential, a self-braking mechanism and a regulator, according to the invention, contains a comparison differential, a regulating differential, two self-braking mechanisms operating in the braking mode, two regulators, a mechanism for aligning the rotation speeds of the central wheels of the regulating differential, the input of the power differential is connected to the drive and the input of the regulating differential, the central wheels of the power differential are They are firmly connected to the driven links of the self-braking mechanisms and connected to the central wheels of the comparison differential so that the latter rotate in different directions, and the leading links of the self-braking mechanisms are connected to the central wheels of the regulating differential by a mechanism for equalizing rotation speeds and are rigidly connected to the regulators.

Указанная совокупность признаков является новой, не известной из уровня техники и позволяет решить поставленную задачу, так как наличие регулирующего дифференциала позволяет синхронизировать скорости вращения ведущих звеньев самотормозящих механизмов со скоростью вращения ведомых звеньев самотормозящих механизмов. Самотормозящие механизмы работают в режиме оттормаживания, выполняя роль механических усилителей, когда ведущее звено убегает от набегающего на него ведомого звена, задавая скорость вращения последнего. Чем ближе самотормозящий механизм выполнен к границе самоторможения, тем меньшее усилие необходимо для управления усилителем и тем соответственно выше коэффициент усиления (Благонравов А.А. Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа. - М: Машиностроение, 1977, с.59). Регуляторы, создавая момент сопротивления, изменяют скорость вращения ведущего звена самотормозящего механизма. Силовой дифференциал распределяет обороты, подаваемые на него от привода, между центральными колесами дифференциала сравнения. Дифференциал сравнения, в зависимости от разности в скоростях вращения своих центральных колес, вращает выходную шестерню с той или иной скоростью. Чем больше разница в скоростях вращения центральных колес дифференциала сравнения, тем быстрее вращается выходная шестерня. Механизм выравнивания скоростей вращения центральных колес регулирующего дифференциала выравнивает скорости их вращения при нейтральном положении органа управления.The specified set of features is new, not known from the prior art and allows you to solve the problem, since the presence of a regulatory differential allows you to synchronize the speed of rotation of the leading links of the self-braking mechanisms with the speed of rotation of the driven links of the self-braking mechanisms. Self-braking mechanisms operate in the braking mode, acting as mechanical amplifiers, when the leading link escapes from the slave link running on it, setting the rotation speed of the latter. The closer the self-braking mechanism is made to the border of self-braking, the less effort is needed to control the amplifier and the correspondingly higher is the gain (Blagonravov A.A. Non-friction type mechanical continuously variable transmissions. - M: Mashinostroenie, 1977, p. 59). Regulators, creating a moment of resistance, change the speed of rotation of the leading link of the self-braking mechanism. The power differential distributes the revolutions supplied to it from the drive between the central wheels of the comparison differential. The comparison differential, depending on the difference in the rotational speeds of its central wheels, rotates the output gear with one speed or another. The larger the difference in the rotational speeds of the central wheels of the comparison differential, the faster the output gear rotates. The mechanism for aligning the rotational speeds of the central wheels of the steering differential equalizes their rotational speeds when the control is in a neutral position.

На чертеже представлена схема бесступенчатой передачи.The drawing shows a diagram of a continuously variable transmission.

Бесступенчатая передача состоит из:The continuously variable transmission consists of:

силового дифференциала 1 с центральными колесами 17, 18, сателлитами 24 и шестерни 22;power differential 1 with central wheels 17, 18, satellites 24 and gears 22;

регулирующего дифференциала 2 с центральными колесами 19, 20, сателлитами 25 и шестерни 23;steering differential 2 with central wheels 19, 20, satellites 25 and gears 23;

дифференциала сравнения 30 с центральными колесами 32, 33, сателлитами 35 и шестерни 34;comparison differential 30 with central wheels 32, 33, satellites 35 and gears 34;

самотормозящих механизмов 3 и 4, каждый из которых состоит из ведомых звеньев 15, 16 и ведущих звеньев 13, 14;self-locking mechanisms 3 and 4, each of which consists of driven links 15, 16 and leading links 13, 14;

двух регуляторов, каждый из которых состоит из шестеренного насоса 5, 6 и регулируемого дросселя 7, 8;two regulators, each of which consists of a gear pump 5, 6 and an adjustable throttle 7, 8;

шестерен 9, 10, 11, 12, 21, 26, 27, 28, 29, 31, 37, 38, 39, 40;gears 9, 10, 11, 12, 21, 26, 27, 28, 29, 31, 37, 38, 39, 40;

механизма выравнивания скоростей вращения центральных колес 36.the mechanism for aligning the rotation speeds of the Central wheels 36.

Бесступенчатая передача работает следующим образом.Stepless transmission works as follows.

Шестерня 21 вращается с постоянной скоростью от двигателя, например двигателя внутреннего сгорания, а дроссели 8, 7 полностью открыты. При этом по силовой кинематической цепи 21-22-24-18-26-28-32-35 вращение передается на сателлит 35 дифференциала 30. По другой силовой кинематической цепи 21-24-17-27-29-31-33-35 вращение передается на тот же сателлит 35, при этом вращение центральных колес 32 и 33 происходит с одинаковой скоростью и в противоположных направлениях, в результате шестерня 34 остается неподвижной. Одновременно с этим по регулирующей кинематической цепи 21-23-25-20-12-10-14 вращение передается на ведущее звено 14 самотормозящего механизма 4, а поскольку звено 14 соединено с шестеренным насосом 6, то и на него, а через шестерни 38, 40 - на механизм выравнивания скоростей 36. По другой регулирующей кинематической цепи 21-23-25-19-11-9-3 вращение передается на ведущее звено 13 самотормозящего механизма 3 и соответственно на шестеренный насос 5, а через шестерни 37, 39 на механизм выравнивания скоростей 36. Таким образом, бесступенчатая передача находится в равновесии, ведущие звенья 14, 13 самотормозящих механизмов 4 и 3 работают в режиме оттормаживания и успевают убегать от ведомых звеньев 16, 15. Центральные колеса всех дифференциалов вращаются с равными попарно скоростями, при этом 32 и 33 вращаются в разных направлениях и шестерня 34 неподвижна. При уменьшении проходного сечения дросселя 8 снижаются обороты шестеренного насоса 6, а также центрального колеса 20 дифференциала 2 и ведущего звена 14 самотормозящего механизма 4. В результате этого также снижаются обороты ведомого звена 16 самотормозящего механизма 4, центрального колеса 18 дифференциала 1 и центрального колеса 32 дифференциала 30. Одновременно с этим во всех дифференциалах происходит перераспределение оборотов между центральными колесами и скорости вращения шестерен 19, 17, 33 пропорционально увеличиваются. В результате центральное колесо 33 вращается с большими оборотами, чем центральное колесо 32 и шестерня 34 начинают вращаться. При полном перекрытии дросселя 8 шестеренный насос 6 останавливается, в результате центральное колесо 32 также полностью останавливается, а центральное колесо 33 получает удвоенные обороты по сравнению с оборотами при нейтральном положении органов управления, и шестерня 34 вращается с максимально возможной скоростью. При перекрытии дросселя 7 соответственно уменьшается скорость вращения центрального колеса 33, а центрального колеса 32 увеличивается и шестерня 34 начинает вращаться в противоположную сторону. Таким образом происходит реверсирование выходной шестерни 34.Gear 21 rotates at a constant speed from an engine, such as an internal combustion engine, and throttles 8, 7 are fully open. At the same time, the rotation is transmitted to the satellite 35 of the differential 30 through the power kinematic chain 21-22-24-18-18-26-28-32-35. On the other kinematic chain 21-24-17-27-29-31-33-35 the rotation transmitted to the same satellite 35, while the rotation of the central wheels 32 and 33 occurs at the same speed and in opposite directions, as a result of the gear 34 remains stationary. At the same time, through the regulating kinematic chain 21-23-25-20-12-12-10-14, the rotation is transmitted to the leading link 14 of the self-braking mechanism 4, and since link 14 is connected to the gear pump 6, then to it, and through gears 38, 40 - to the mechanism for balancing speeds 36. According to another kinematic control chain 21-23-25-19-11-11-9-3, the rotation is transmitted to the driving link 13 of the self-braking mechanism 3 and, accordingly, to the gear pump 5, and through gears 37, 39 to the mechanism speed equalization 36. Thus, the continuously variable transmission is in equilibrium and the driving links 14, 13 of the self-braking mechanisms 4 and 3 operate in the brake mode and have time to run away from the driven links 16, 15. The central wheels of all differentials rotate at equal pairwise speeds, while 32 and 33 rotate in different directions and the gear 34 is stationary. When reducing the flow cross section of the throttle 8, the speed of the gear pump 6, as well as the central wheel 20 of the differential 2 and the drive link 14 of the self-braking mechanism 4 are reduced. As a result, the speed of the driven link 16 of the self-braking mechanism 4, the central wheel 18 of the differential 1 and the central wheel 32 of the differential are also reduced 30. At the same time, in all differentials, the redistribution of revolutions between the central wheels and the speed of rotation of the gears 19, 17, 33 increase proportionally. As a result, the central wheel 33 rotates at higher speeds than the central wheel 32 and the gear 34 begin to rotate. When the throttle 8 is completely blocked, the gear pump 6 stops, as a result, the central wheel 32 also completely stops, and the central wheel 33 receives twice the speed compared to the revolutions at the neutral position of the controls, and the gear 34 rotates at the highest possible speed. When the throttle 7 is blocked, the rotation speed of the central wheel 33 decreases, and the central wheel 32 increases and the gear 34 starts to rotate in the opposite direction. Thus, the output gear 34 is reversed.

Таким образом, использование данного изобретения позволяет бесступенчато изменять скорость в широких пределах при постоянных и оптимальных оборотах приводного двигателя, позволяя ему работать в режиме максимального крутящего момента с наименьшим удельным потреблением топлива. Данный режим позволяет максимально улучшить динамические характеристики транспортного средства. Предлагаемая бесступенчатая передача реализует функцию стояночного тормоза, поскольку содержит самотормозящие механизмы. При положении органа управления, соответствующего нулевой скорости вращения выходной шестерни, транспортное средство может стоять на склоне, не скатываясь. При необходимости тронуться в гору достаточно задать выходной шестерне необходимую скорость вращения и начнется движение без малейшего скатывания назад. Поскольку предлагаемая бесступенчатая передача имеет бесконечно широкий диапазон изменения передаточного отношения, то она позволяет задать выходной шестерне бесконечно малую скорость вращения.Thus, the use of this invention allows steplessly varying speed over a wide range at constant and optimal revolutions of the drive motor, allowing it to operate at maximum torque with the lowest specific fuel consumption. This mode allows you to maximize the dynamic characteristics of the vehicle. The proposed continuously variable transmission implements the function of the parking brake, since it contains self-braking mechanisms. With the position of the control corresponding to the zero speed of rotation of the output gear, the vehicle can stand on a slope without slipping. If it is necessary to move uphill, it is enough to set the output gear to the necessary speed of rotation and movement will begin without the slightest rolling back. Since the proposed continuously variable transmission has an infinitely wide range of gear ratios, it allows you to set the output gear to an infinitely low rotation speed.

Claims (1)

Бесступенчатая передача, содержащая силовой дифференциал, самотормозящий механизм и регулятор, отличающаяся тем, что содержит дифференциал сравнения, регулирующий дифференциал, два самотормозящих механизма, работающих в режиме оттормаживания, два регулятора, механизм выравнивания скоростей вращения центральных колес регулирующего дифференциала, при этом вход силового дифференциала соединен с приводом и входом регулирующего дифференциала, центральные колеса силового дифференциала жестко соединены с ведомыми звеньями самотормозящих механизмов и соединены с центральными колесами дифференциала сравнения таким образом, чтобы последние вращались в разные стороны, а ведущие звенья самотормозящих механизмов соединены с центральными колесами регулирующего дифференциала, механизмом выравнивания скоростей вращения и жестко соединены с регуляторами.A continuously variable transmission containing a power differential, a self-braking mechanism and a regulator, characterized in that it contains a comparison differential, a regulating differential, two self-braking mechanisms operating in the brake mode, two regulators, a mechanism for aligning the rotation speeds of the central wheels of the regulating differential, while the input of the power differential is connected with the drive and the input of the control differential, the central wheels of the power differential are rigidly connected to the driven links their mechanisms and are connected to the central wheels of the comparison differential in such a way that the latter rotate in different directions, and the leading links of the self-braking mechanisms are connected to the central wheels of the regulatory differential, the mechanism for equalizing rotational speeds and rigidly connected to the regulators.