RU111223U1

RU111223U1 - VARIATOR PLANETARY

Info

Publication number: RU111223U1
Application number: RU2011114998/11U
Authority: RU
Inventors: Андрей Георгиевич Головинский
Original assignee: Андрей Георгиевич Головинский
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2011-12-10

Abstract

Полезная модель относится к механизмам зубчатых бесступенчатых передач и может быть использована в машиностроении, в частности для бесступенчатой трансмиссии транспортных средств.The utility model relates to gears of continuously variable gears and can be used in mechanical engineering, in particular for continuously variable transmission of vehicles.

Сущность полезной модели: Вариатор планетарный включает в себя корпус, размещенные в нем ведущий вал, планетарный ряд и механизм управления. Планетарный ряд включает ведущую шестерню, ведомую шестерню и водило с сателлитами. Сателлиты выполнены двухвенцовыми, при этом первый венец каждого сателлита связан с ведущей шестерней, а второй венец - с ведомой шестерней. Ведомая шестерня через ведомый вал жестко связана с рабочим органом устройства. Сателлиты установлены при помощи подшипников А, водило - на подшипнике Б. Тормозное приспособление жестко закреплено на корпусе и размещено на водиле.The essence of the utility model: The planetary variator includes a housing, a drive shaft placed in it, a planetary gear set and a control mechanism. The planetary gear set includes a pinion gear, a pinion gear and a carrier with satellites. The satellites are double-crowned, with the first crown of each satellite connected to the pinion gear, and the second crown to the driven gear. Driven gear through the driven shaft is rigidly connected with the working body of the device. Satellites are installed using bearings A, the carrier - on bearing B. The brake device is rigidly fixed to the housing and placed on the carrier.

Технический результат заключается в упрощении конструкции вариатора и снижении его габаритов, повышение надежности работы. 1 н.п. ф-лы, 1 ил. The technical result consists in simplifying the design of the variator and reducing its dimensions, increasing the reliability. 1 n.p. f-ly, 1 ill.

Description

В современном машиностроении, в частности в автомобилестроении, широко используются двигатели внутреннего сгорания, которые имеют очень узкий рабочий диапазон оборотов. Для того чтобы расширить этот диапазон, служит коробка переключения передач (КПП). Она предназначена для изменения передаточного соотношения между двигателем и рабочим органом устройства (РОУ). Например, в автомобиле, где РОУ являются колеса, изменение передаточного соотношения в КПП позволяет при различных скоростях движения двигателю работать в режиме, близком к оптимальному.In modern mechanical engineering, in particular in the automotive industry, internal combustion engines, which have a very narrow operating speed range, are widely used. In order to expand this range, serves as a gearbox (gearbox). It is designed to change the gear ratio between the engine and the working body of the device (ROW). For example, in a car where the ROW are wheels, changing the gear ratio in the gearbox allows the engine to work in a mode close to optimal at various speeds.

Наиболее распространенной среди КПП является механическая коробка переключения передач (МКПП). Главными недостатком МКПП является ступенчатость изменения передаточного соотношения между двигателем и РОУ. В результате во всем диапазоне возможных значений оборотов двигателя и РОУ можно получить лишь несколько вариантов их оптимальных соотношений. Во всех остальных случаях двигатель либо недогружен, и его мощность тратится впустую, либо перегружен, в результате чего бесполезно расходуются его ресурсы. Дополнительным недостатком МКПП является наличие сцепления.The most common among the gearbox is a mechanical gearbox (manual transmission). The main disadvantage of the manual transmission is the stepwise change in the gear ratio between the engine and the ROW. As a result, in the entire range of possible values of engine speed and ROW, you can get only a few options for their optimal ratios. In all other cases, the engine is either underloaded, and its power is wasted, or overloaded, as a result of which its resources are useless. An additional disadvantage of the manual transmission is the presence of a clutch.

Другим видом коробок передач является вариаторная коробка переключения передач (ВКПП), плавно изменяющая передаточное соотношение оборотов двигателя и РОУ. В результате независимо от скорости и нагрузки на рабочий орган двигатель постоянно работает в оптимальных условиях (на оборотах максимальной мощности или экономичности - в зависимости от режима, заданного оператором), а плавное изменение передаточного соотношения позволяет не разрывать связь между двигателем и РОУ для уравнивания скоростей и не прерывать крутящий момент. Сцепление в ВКПП служит только для обеспечения работы двигателя при остановке РОУ. При наличии определенных недостатков, связанных с несовершенством устройств, недостаточной надежностью, преимущества вариаторов над классическими многоступенчатыми коробками очевидно. Например, благодаря оптимальному использованию возможностей двигателя и непрерывной передаче крутящего момента автомобили, оснащенные ВКПП, намного более динамичны и экономичны. Отмеченные выше недостатки ВКПП в последние годы довольно успешно устраняются.Another type of gearboxes is a variator gearbox (VKPP), which smoothly changes the gear ratio of engine speed and ROW. As a result, regardless of the speed and load on the working body, the engine is constantly operating under optimal conditions (at maximum power or economy, depending on the mode specified by the operator), and a smooth change in the gear ratio allows you to not break the connection between the engine and the ROW to equalize the speeds and Do not interrupt the torque. The clutch in the VKPP serves only to ensure engine operation when the DOC stops. In the presence of certain disadvantages associated with the imperfection of devices, insufficient reliability, the advantages of CVTs over classic multi-stage boxes are obvious. For example, due to the optimal use of engine capabilities and the continuous transmission of torque, vehicles equipped with a gearbox are much more dynamic and economical. The shortcomings noted above in the past few years have been quite successfully addressed in recent years.

Известен планетарный фрикционный вариатор (RU 2300677 МПК F16H 37/08, F16H 15/48), включающий первичный вал с установленным на нем солнечным колесом, входящим в зацепление с коронным колесом через сателлиты, вторичный вал, водило, фрикционные механизмы, в котором коронное колесо применено в качестве управляющего звена, с одной стороны связанное с корпусом вариатора, а с другой стороны - с первичным валом через фрикционные механизмы, и вторичный вал объединен с водилом с возможностью регулирования скорости и направления вращения коронного колеса посредством фрикционных механизмов и управляющего электродвигателя, соединенного с коронным колесом.Known planetary friction variator (RU 2300677 IPC F16H 37/08, F16H 15/48), comprising a primary shaft with a sun wheel mounted on it, engaged with the crown wheel through satellites, a secondary shaft, carrier, friction mechanisms, in which the crown wheel used as a control link, on the one hand connected with the variator housing, and on the other hand, with the primary shaft through friction mechanisms, and the secondary shaft is combined with the carrier with the ability to control the speed and direction of rotation of the crown wheel in the middle Twomey friction mechanisms and a control motor connected to the corona wheel.

Энергия приводного двигателя расходуется внутри самого устройства. Коэффициент полезного действия (КПД) устройства достигает максимального значения только на прямой передаче. При этом максимальное передаточное отношение устройства при максимальном КПД составит 1. В связи с этим необходимо использовать приводной двигатель с большой мощностью для преодоления максимального стартового нагрузочного момента на ведомом звене.The energy of the drive motor is consumed within the device itself. The efficiency (efficiency) of the device reaches its maximum value only in direct transmission. In this case, the maximum gear ratio of the device at maximum efficiency will be 1. In this regard, it is necessary to use a drive motor with high power to overcome the maximum starting load moment at the driven link.

Таким образом, недостатком известного устройства является малое значение его КПД.Thus, a disadvantage of the known device is the low value of its efficiency.

Известен вариатор Челнокова (RU 2108508 МПК F16H 47/04), содержащий корпус, входной и выходной валы, ведущее и ведомое колеса, водило и жидкость, при этом он снабжен герметичной камерой и блок-шестерней, установленной на водиле и находящейся в зацеплении с колесами, ведущее и ведомое колеса жестко закреплены на входном и выходном валах, жидкость заполняет герметичную камеру, пара сопряженных зубчатых колес заключена в герметичную камеру, зоны низкого и высокого давления камеры соединены перепускным каналом с установленным на нем управляемым дросселем, а ведущее колесо имеет меньшее чем у ведомого число зубьев.Known Chelnokov's variator (RU 2108508 IPC F16H 47/04), comprising a housing, input and output shafts, drive and driven wheels, carrier and fluid, while it is equipped with a sealed chamber and a block gear mounted on the carrier and meshed with wheels , the drive and driven wheels are rigidly fixed on the input and output shafts, the fluid fills the sealed chamber, a pair of mating gears is enclosed in a sealed chamber, the low and high pressure zones of the chamber are connected by a bypass channel with a controlled cross-link installed on it lem, and the drive wheel has a smaller number of teeth than the driven one.

Недостатком вариатора является отсутствие центровки относительно оси вращения, приводящая к возникновению биений, особенно на больших оборотах. Наличие герметичной камеры служит источником поломок устройства при возникновении протечек, а также существенно усложняет само устройство и процедуры его обслуживания. Кроме того, максимальное передаточное отношение устройства равно 1, что требует использование приводного двигателя с большой мощностью для преодоления максимального стартового нагрузочного момента на ведомом валу. Это также понижает КПД устройства.The disadvantage of the variator is the lack of alignment relative to the axis of rotation, leading to the occurrence of beats, especially at high speeds. The presence of a sealed chamber serves as a source of device breakdowns in the event of leaks, and also significantly complicates the device itself and its maintenance procedures. In addition, the maximum gear ratio of the device is 1, which requires the use of a drive motor with high power to overcome the maximum starting load moment on the driven shaft. It also lowers the efficiency of the device.

Известен вариатор планетарный (RU 2374528 МПК F16H 47/08), выбранный в качестве прототипа, содержащий корпус, размещенные в нем ведущий вал и ведомую шестерню, механизм управления и два планетарных ряда, отличающийся тем, что он снабжен управляющим звеном, первый и второй планетарные ряды размещены последовательно, каждый из которых включает центральную и коронную шестерни и водило с сателлитами, ведущий вал жестко связан с коронной шестерней первого планетарного ряда и выполнен сквозным с возможностью установки приводного двигателя на любой его конец, а механизм управления размещен на ведущем валу, неподвижно закреплен на корпусе, содержит контролирующий и исполнительный органы, выполнен гидравлическим и имеет возможность изменения общего передаточного числа вариатора в независимости от оборотов приводного двигателя.Known planetary variator (RU 2374528 IPC F16H 47/08), selected as a prototype, comprising a housing, a drive shaft and a driven gear placed therein, a control mechanism and two planetary gears, characterized in that it is equipped with a control link, the first and second planetary the rows are arranged sequentially, each of which includes the central and crown gears and the carrier with the satellites, the drive shaft is rigidly connected to the crown gear of the first planetary gear set and is made through with the possibility of installing a drive motor on any of its the end, and the control mechanism is located on the drive shaft, fixedly mounted on the housing, contains control and executive bodies, is made hydraulic and has the ability to change the total gear ratio of the variator regardless of the speed of the drive motor.

Недостатком устройства является сложность конструкции, содержащей два связанных планетарных ряда, результатом чего являются большие габариты устройства, недостаточно надежная работа, дополнительные сложности в его обслуживании и управлении.The disadvantage of this device is the complexity of the structure containing two connected planetary gears, which results in large dimensions of the device, insufficiently reliable operation, additional difficulties in its maintenance and management.

Задача полезной модели - совершенствование конструкции планетарного вариатора.The objective of the utility model is to improve the design of the planetary variator.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в упрощении конструкции вариатора и снижении его габаритов, повышение надежности работы.The technical result of the proposed utility model is to simplify the design of the variator and reduce its dimensions, increasing the reliability.

Указанный технический результат достигается тем, что в вариаторе планетарном, содержащем корпус, размещенные в нем ведущий вал, планетарный ряд, включающий ведущую шестерню, ведомую шестерню и водило с сателлитами, и механизм управления, неподвижно закрепленный на корпусе, сателлиты выполнены двухвенцовыми, при этом первый венец каждого сателлита связан с ведущей шестерней, второй венец - с ведомой, а механизм управления размещен на водиле.The specified technical result is achieved by the fact that in a planetary variator comprising a housing, a drive shaft placed therein, a planetary gear set including a drive gear, a driven gear and a carrier with satellites, and a control mechanism fixedly mounted on the housing, the satellites are double-walled, while the first the crown of each satellite is connected to the pinion gear, the second crown to the driven gear, and the control mechanism is located on the carrier.

Устройство поясняется чертежом, на фиг. изображена общая кинематическая схема вариатора планетарного.The device is illustrated in the drawing, in FIG. The general kinematic diagram of the planetary variator is shown.

Вариатор планетарный включает в себя корпус (на фиг. не показан), размещенные в нем ведущий вал 1, планетарный ряд I и механизм управления, например тормозное приспособление 2. Планетарный ряд I включает ведущую шестерню 3, ведомую шестерню 4 и водило 5 с сателлитами 6. Сателлиты 6 выполнены двухвенцовыми, при этом первый венец 7 каждого сателлита 6 связан с ведущей шестерней 2, а второй венец 8 - с ведомой шестерней 3. Ведомая шестерня 3 через ведомый вал 9 жестко связана с рабочим органом устройства, например с колесами 10. Сателлиты 6 установлены при помощи подшипников А, водило 5 - на подшипнике Б. Тормозное приспособление жестко закреплено на корпусе, размещено на водиле 5. В качестве тормозного приспособления возможно применения любого из известных тормозных приспособлений, применяемых в вариаторах, например ленточный тормоз одностороннего действия.The planetary variator includes a housing (not shown in FIG.), A drive shaft 1 placed therein, a planetary gear I and a control mechanism, for example a brake device 2. The planetary gear I includes a drive gear 3, a driven gear 4 and a carrier 5 with satellites 6 Satellites 6 are double-crowned, with the first crown 7 of each satellite 6 connected to the drive gear 2, and the second crown 8 to the driven gear 3. The driven gear 3 through the driven shaft 9 is rigidly connected to the working body of the device, for example, to the wheels 10. Satellites 6 installed at A power bearings, the carrier 5 - a bearing B. The braking device is rigidly fixed to the housing, taken on the carrier 5. As the braking device may use any of the known braking devices used in the variators, for example a band brake unilateral action.

Вариатор планетарный работает следующим образом.The planetary variator operates as follows.

Крутящий момент двигателя через ведущую шестерню 2 ведущего вала 1 передается на первые венцы 7 сателлитов 6 и далее, через их вторые венцы 8 - на ведомую шестерню 3 и ведомый вал 9. В случае если тормозное приспособление 4 не формирует тормозное усилие на водиле 5, этот крутящий момент приводит во вращение водило 5, при этом ведомый вал 9 остается неподвижным, колеса 10 не вращаются, автомобиль стоит на месте. Возникновение тормозного усилия на водиле 5 со стороны тормозного приспособления 4 и его постепенное, плавное увеличение будет приводить к перераспределению крутящего момента с водила 5 на ведомый вал 9, началу и плавному ускорению вращения ведомого вала 9 и жестко связанных с ним колес 10. При полной остановке водила 5 при помощи тормозного приспособления 4 весь крутящий момент будет перераспределен на ведомый вал 9, скорость вращения колес будет максимальной.The engine torque is transmitted through the drive gear 2 of the drive shaft 1 to the first crowns 7 of the satellites 6 and further, through their second crowns 8 - to the driven gear 3 and the driven shaft 9. If the brake device 4 does not generate braking force on the carrier 5, this the torque drives the carrier 5, while the driven shaft 9 remains stationary, the wheels 10 do not rotate, the car stands still. The occurrence of braking force on the carrier 5 from the side of the brake device 4 and its gradual, gradual increase will lead to a redistribution of torque from the carrier 5 to the driven shaft 9, the beginning and smooth acceleration of the rotation of the driven shaft 9 and the wheels 10 rigidly connected to it. drove 5 with the help of a brake device 4 all the torque will be redistributed to the driven shaft 9, the speed of rotation of the wheels will be maximum.

Таким образом, по сравнению с прототипами заявляемый вариатор планетарный имеет более простую конструкцию, главным образом из-за наличия только одного планетарного ряда, меньшие габариты, а, следовательно, он более надежен в работе. Кроме того, устройство обеспечивает возможность плавного изменения передаточного числа при сохранении принципа зацепления вращающихся частей при передаче крутящего момента и не требует использования сцепления или гидромуфты даже для обеспечения работы двигателя при остановке рабочего органа.Thus, compared with the prototypes of the inventive planetary variator has a simpler design, mainly due to the presence of only one planetary gear set, smaller dimensions, and, therefore, it is more reliable in operation. In addition, the device provides the ability to smoothly change the gear ratio while maintaining the principle of engagement of the rotating parts when transmitting torque and does not require the use of a clutch or fluid coupling, even to ensure engine operation when the working body stops.

При помощи заданного ряда тормозных усилий предлагаемый планетарный вариатор может имитировать переключение передач так, как это реализовано в АКПП типа «tip-tronic».Using a given set of braking forces, the proposed planetary variator can simulate a gear shift as is implemented in tip-tronic automatic transmission.

Заявленное устройство может быть использовано не только с двигателями внутреннего сгорания, но и с другими типами двигателей с целью изменения динамики разгона и торможения рабочего органа, а также для обеспечения оптимальных условий эксплуатации двигателя, например, с целью повышения его экономичности или удельной мощности.The claimed device can be used not only with internal combustion engines, but also with other types of engines in order to change the dynamics of acceleration and braking of the working body, as well as to ensure optimal operating conditions of the engine, for example, in order to increase its economy or specific power.

Claims

A planetary variator comprising a housing, a drive shaft placed therein, a planetary gear set including a pinion gear, a pinion gear and a carrier with satellites, and a control mechanism fixedly mounted on the housing, characterized in that the satellites are double-crowned, with the first crown of each satellite being connected with the pinion gear, the second crown - with the follower, and the control mechanism is placed on the carrier.