RU2523506C2 - Wide-range continuously variable-ratio drive (supervariator) - Google Patents
Wide-range continuously variable-ratio drive (supervariator) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2523506C2 RU2523506C2 RU2009138288/11D RU2009138288D RU2523506C2 RU 2523506 C2 RU2523506 C2 RU 2523506C2 RU 2009138288/11 D RU2009138288/11 D RU 2009138288/11D RU 2009138288 D RU2009138288 D RU 2009138288D RU 2523506 C2 RU2523506 C2 RU 2523506C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gear
- continuously variable
- differential
- variable transmission
- shaft
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 91
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims abstract description 51
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 48
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 10
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 10
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в транспортном машиностроении, в частности, в качестве бесступенчатой коробки передач автомобилей и других транспортных средств, а также бесступенчатой трансмиссии гибридных силовых агрегатов с маховичным накопителем энергии.The invention relates to the field of engineering and can be used in transport engineering, in particular, as a continuously variable gearbox of cars and other vehicles, as well as a continuously variable transmission of hybrid power units with a flywheel energy storage device.
Из уровня техники известны рассмотренные ниже широкодиапазонные бесступенчатые приводы с разделением потоков мощности в технической и патентной литературе кратко называемые супервариаторами.The prior art describes the wide-range stepless drives considered below with separation of power flows in the technical and patent literature, which are briefly called supervariators.
Известен широкодиапазонный бесступенчатый привод с вариатором, преимущественно симметричным по передаточному отношению - клиноременным или тороидальным, позволяющий использовать для расширения диапазона варьирования передаточного отношения обе фазы регулирования передаточного отношения. Одна фаза, например, уменьшающая передаточное отношение вариатора используется непосредственно, а вторая, увеличивающая его, используется с циркуляцией мощности в замкнутом режиме с дифференциальной конической зубчатой передачей, преобразующей увеличение передаточного отношения вариатора в дальнейшее уменьшение передаточного отношения всего привода. Таким образом, диапазон варьирования передаточного отношения привода существенно расширяется по сравнению с диапазоном варьирования передаточного отношения вариатора (см. Пронин Б.А., Ревков Г.А. «Вариаторы», М., Машиностроение, 1980, с.298, рис.184-185). Этому устройству-аналогу присущи недостатки, заключающиеся в том, что вариатор выполняется не по планетарной схеме, является симметричным по передаточному отношению, привод содержит большое число вспомогательных передач, в том числе и дифференциальную коническую зубчатую передачу, что усложняет привод и существенно снижает его КПД.A wide-range stepless drive with a variator is known, which is mainly symmetrical in gear ratio - V-belt or toroidal, allowing to use both phases of gear ratio regulation to expand the range of variation of the gear ratio. One phase, for example, reducing the gear ratio of the variator is used directly, and the second, increasing it, is used with closed-loop power circulation with a differential bevel gear, converting the increase in the gear ratio of the variator to a further reduction in the gear ratio of the entire drive. Thus, the range of variation of the gear ratio of the drive is significantly expanded compared with the range of variation of the gear ratio of the variator (see Pronin B.A., Revkov G.A. "Variables", M., Mechanical Engineering, 1980, p. 298, Fig. 184 -185). This analogue device has inherent disadvantages in that the variator is not in accordance with the planetary scheme, it is symmetrical in the gear ratio, the drive contains a large number of auxiliary gears, including a differential bevel gear, which complicates the drive and significantly reduces its efficiency.
Известно также устройство «Бесступенчатая многодиапазонная передача с кинематической нейтралью», включающее вариатор, преимущественно торовый двухрядный, планетарные передачи, кинематически связанные с валом двигателя, входом и выходом вариатора и выходным валом передачи. Эта передача позволяет получить передний и задний ходы машины с небольшими скоростями с переходом через нейтраль без разрыва кинематической связи, а также движение машины вперед только на вариаторе и два диапазона с повышенными скоростями, использующие обе фазы регулирования передаточного отношения вариатора (см. US Patent №6045477, Apr.4, 2000, F16H 37/02, 475/207). Недостатком этого устройства, принятого за аналог, являются: 1) выполнение вариатора не по планетарной схеме, что существенно снижает КПД передачи на режимах минимальных передаточных отношений вариатора; 2) наличие большого числа вспомогательных зубчатых передач, КПД которых в замкнутой схеме входит в КПД вариатора и существенно снижает КПД всей передачи; 3) недостаточная универсальность устройства, не позволяющая без существенных изменений использование в нем вариаторов другого типа, например, планетарных; 4) наличие всего двух достаточно узких диапазонов работы передачи с высоким КПД, которых, согласно расчетам и практическим исследованиям авторов в этой сфере, недостаточно для весьма широкого диапазона передаточных отношений с высоким КПД, необходимого эффективному транспортному средству.Also known is a device "Stepless multi-range gear with kinematic neutral", comprising a variator, mainly torus two-row, planetary gears kinematically connected with the motor shaft, the input and output of the variator and the output shaft of the transmission. This transmission makes it possible to obtain forward and reverse gears of a machine with low speeds with a transition through the neutral without breaking the kinematic connection, as well as moving the machine forward only on the variator and two ranges with increased speeds using both phases of adjusting the gear ratio of the variator (see US Patent No. 6045477 , Apr.4, 2000, F16H 37/02, 475/207). The disadvantage of this device, taken as an analogue, are: 1) the variator is not in accordance with the planetary scheme, which significantly reduces the transmission efficiency at the minimum gear ratios of the variator; 2) the presence of a large number of auxiliary gears, the efficiency of which in a closed circuit is included in the efficiency of the variator and significantly reduces the efficiency of the entire transmission; 3) lack of versatility of the device, which does not allow the use of another type of CVT in it, for example, planetary, without significant changes; 4) the presence of only two rather narrow ranges of transmission work with high efficiency, which, according to the calculations and practical studies of the authors in this field, is not enough for a very wide range of gear ratios with high efficiency required by an efficient vehicle.
Известен также привод, содержащий варьируемое звено, включающее две обратимые электромашины, а также первичный источник вращения, в данном случае двигатель внутреннего сгорания с маховиком, валы которых кинематически соединены с элементами зубчатого дифференциального механизма с двумя степенями свободы. В частности, вал первичного источника вращения (первичный вал) соединен с водилом дифференциального механизма, вал одной из электромашин - с центральным внутренним (солнечным) колесом дифференциального механизма, а вал второй электромашины - с центральным внешним колесом (эпициклом) дифференциального механизма и с ним же соединен выходной (вторичный) вал привода. Это устройство, принятое за аналог, используется в гибридной трансмиссии автомобилей Toyota Prius и описано в Википедии на сайте http://en.wikipedia.org/wiki/Hybrid_Synergy_Drive.Also known is a drive containing a variable link including two reversible electric machines, as well as a primary source of rotation, in this case an internal combustion engine with a flywheel, the shafts of which are kinematically connected with elements of a gear differential mechanism with two degrees of freedom. In particular, the shaft of the primary source of rotation (input shaft) is connected to the carrier of the differential mechanism, the shaft of one of the electric machines to the central inner (solar) wheel of the differential mechanism, and the shaft of the second electric machine to the central external wheel (epicycle) of the differential mechanism and with it the output (secondary) drive shaft is connected. This device, taken as an analogue, is used in the hybrid drivetrain of Toyota Prius cars and is described on Wikipedia at http://en.wikipedia.org/wiki/Hybrid_Synergy_Drive.
Преимуществом этого привода, содержащего немеханическое варьируемое звено, включающее две обратимые машины (которые могут быть выполнены также в виде обратимых гидромашин, в общем случае - обратимых энергетических машин), состоит в том, что по сравнению с механическим варьирующим звеном (вариатором), через энергетические обратимые машины проходит лишь часть мощности от первичного вала (в частности, до 75% ее), а остальная часть идет на вторичный вал через зубчатые передачи дифференциального механизма с гораздо большим КПД. То есть разделение потока мощности происходит уже в самом варьирующем звене, что повышает КПД привода.The advantage of this drive, containing a non-mechanical variable link, including two reversible machines (which can also be made in the form of reversible hydraulic machines, in the general case, reversible energy machines), is that, compared to a mechanical varying link (variator), through energy a reversible machine passes only part of the power from the input shaft (in particular, up to 75% of it), and the rest goes to the secondary shaft through gears of a differential mechanism with much higher efficiency. That is, the separation of the power flow occurs already in the most variable link, which increases the efficiency of the drive.
Недостатком же устройства аналога является недостаточный ее КПД и высокая потребная мощность обратимых энергетических машин, так как через них проходит все-таки существенная мощность. Для гибридных же силовых агрегатов автомобилей КПД трансмиссии играет решающую роль, так как мощность дважды проходит через нее и значение КПД учитывается в квадрате, что существенно влияет на экономичность.The disadvantage of the analog device is its insufficient efficiency and the high required power of reversible energy machines, since significant power still passes through them. For hybrid powertrains of automobiles, transmission efficiency plays a decisive role, since the power passes through it twice and the efficiency value is taken into account in the square, which significantly affects the economy.
Известен также широкодиапазонный бесступенчатый привод (супервариатор), содержащий корпус, в котором установлена бесступенчатая передача в виде фрикционного дискового планетарного вариатора с входным и выходным кинематическими звеньями-валами, управляющий механизм, кинематически связанный с вариатором и включающий согласующую и дифференциальную передачи, причем выходное кинематическое звено вариатора выполнено с возможностью его попеременного соединения с кинематическими звеньями управляющего механизма (см. патент РФ №2311575, F16H 37/02, 27.11.2007, «Широкодиапазонный бесступенчатый привод (супервариатор)», автор - Гулиа Н.В.). Последнее техническое решение принято за прототип, так как обладает максимальной совокупностью общих с изобретением признаков.Also known is a wide-range stepless drive (supervator), comprising a housing in which a stepless transmission in the form of a friction disk planetary variator with input and output kinematic links-shafts, a control mechanism kinematically connected to the variator and including matching and differential gears, and the output kinematic link is installed the variator is made with the possibility of its alternate connection with the kinematic links of the control mechanism (see RF patent No. 2311575, F16H 37 / 02, November 27, 2007, “Wide-range stepless drive (supervariator)”, author - Gulia N.V.). The last technical solution is taken as a prototype, as it has the maximum combination of features common with the invention.
Недостатком известного привода, принятого за прототип, является необходимость переключений кинематических связей как согласующей передачи с дифференциальной, так и дифференциальной передачи с входным и выходным валами всего привода, что усложняет конструкцию механизмов управления коробкой передач, а главное - конструкция рассчитана только на использование дискового планетарного вариатора, где входной вал проходит через весь вариатор по его оси вращения в ту же сторону, что и входное звено вариатора, что делает невозможным использовании вариатора других типов, например, немеханических варьирующих звеньев, включающих обратимые энергетические машины - электрические, гидравлические и другие, объединенные с дифференциальным механизмом для разделения потока мощности, а следовательно, повышения КПД варьирующего звена.A disadvantage of the known drive adopted as a prototype is the need to switch kinematic relationships of both matching gears with differential gears and differential gears with input and output shafts of the entire drive, which complicates the design of gearbox control mechanisms, and most importantly, the design is designed only for using a planetary variator where the input shaft passes through the entire variator along its axis of rotation in the same direction as the input link of the variator, which makes it impossible to use ii variator of other types, e.g., non-mechanical ranging units including reversible power machines - electrical, hydraulic and others, combined with the differential mechanism for power splitting the flow, and consequently enhance the efficiency varying unit.
Задачей изобретения является разработка устройства, где были бы устранены указанные недостатки, а именно была бы устранена необходимость переключений кинематических связей дифференциальной передачи с входным и выходным валами привода, а также чтобы устройство подходило под различные типы варьирующих звеньев - бесступенчатых обратимых передач, в том числе электрических и гидравлических обратимых машин, объединенных с дифференциальным механизмом.The objective of the invention is to develop a device where these drawbacks would be eliminated, namely, the need to switch the kinematic connections of the differential gear with the input and output shafts of the drive would be eliminated, as well as to make the device suitable for various types of varying links - continuously variable reversible gears, including electric and hydraulic reversible machines combined with a differential gear.
Указанная задача решается тем, что предложен широкодиапазонный бесступенчатый привод (супервариатор), включающий бесступенчатую передачу с входными и выходными кинематическими звеньями - валами, управляющий механизм супервариатора, кинематически связанный с упомянутыми звеньями и включающий дифференциальную и согласующую передачи, в котором, согласно изобретению, дифференциальная передача выполнена в виде двух дифференциальных механизмов, постоянно кинематически связанных с входными и периодически с выходными кинематическими звеньями бесступенчатой передачи, причем в первом из дифференциальных механизмов с входным звеном бесступенчатой передачи связано водило, а во втором дифференциальном механизме с упомянутым входным звеном бесступенчатой передачи связано внутреннее центральное зубчатое колесо, а выходное звено бесступенчатой передачи связано с возможностью передачи крутящего момента и осевого перемещения с двумя внешними центральными зубчатыми колесами, периодически попеременно входящими в зацепление с сателлитами обоих дифференциальных механизмов, при этом согласующая передача, выходной вал которой является выходным звеном всего супервариатора, выполнена с постоянной кинематической связью ее вала с внутренним центральным зубчатым колесом первого дифференциального механизма дифференциальной передачи и с водилом другого ее дифференциального механизма и с периодической кинематической связью с выходным звеном бесступенчатой передачи, а передаточные отношения зубчатых пар, образованных кинематической связью дифференциальной передачи и выходного звена бесступенчатой передачи с согласующей передачей выполнены такими, чтобы как при максимальном, так и при минимальном рабочих передаточных отношениях бесступенчатой передачи, движение зубьев зубчатых колес, кинематически связанных с валом согласующей передачи, и вступающих в периодическое одновременное соединение с этим валом, совпадало друг с другом по направлению и линейной скорости в зоне зацепления, при этом бесступенчатая передача включает две обратимые энергетические машины, объединенные дифференциальным механизмом бесступенчатой передачи с входными и выходными кинематическими звеньями - валами, как бесступенчатой передачи, так и всего супервариатора, причем входное кинематическое звено бесступенчатой передачи является входным валом всего супервариатора, а вал одной из обратимых энергетических машин бесступенчатой передачи кинематически связан с одним из звеньев ее дифференциального механизма, с другим его звеном связано входное кинематическое звено бесступенчатой передачи - входной вал супервариатора, а с выходным звеном бесступенчатой передачи связан как вал другой обратимой энергетической машины, так и кинематически связанные с возможностью передачи крутящего момента и осевого перемещения внешние центральные зубчатые колеса дифференциальных механизмов дифференциальной передачи.This problem is solved by the fact that a wide-range stepless drive (supervator) is proposed, including a continuously variable transmission with input and output kinematic links — shafts, a control mechanism of the supervariator kinematically connected with the mentioned links and including differential and matching gears, in which, according to the invention, differential gear made in the form of two differential mechanisms that are constantly kinematically connected with input and periodically with output kinematic links infinitely variable transmission, moreover, in the first of the differential mechanisms, a carrier was connected to the stepless transmission input link, and in the second differential mechanism, the inner central gear wheel is connected to the mentioned stepless transmission input link, and the output stepless transmission link is connected with the possibility of transmitting torque and axial movement with two external central gears, periodically alternately engaging with the satellites of both differential mechanisms, wherein the matching gear, the output shaft of which is the output link of the entire supervariator, is made with a constant kinematic connection of its shaft with the internal central gear of the first differential gear of the differential transmission and with a carrier of its other differential gear and with periodic kinematic communication with the output link of the continuously variable transmission, and gear ratios of gear pairs formed by the kinematic connection of differential gear and the output link of a continuously variable transmission with matching gear are made so that at both maximum and minimum working gear ratios of a continuously variable transmission, the movement of the teeth of the gears kinematically connected with the shaft of the matching gear and coming into periodic simultaneous connection with this shaft coincides with each other in the direction and linear speed in the engagement zone, while the continuously variable transmission includes two reversible energy machines, combined by a differential mechanism of continuously variable transmission with input output kinematic links — shafts of both a continuously variable transmission and the entire supervator, the input kinematic link of a continuously variable transmission being the input shaft of the entire supervator, and the shaft of one of the reversible energy transmission machines of a continuously variable transmission is kinematically connected with one of the links of its differential mechanism, with its other link the input kinematic link of the continuously variable transmission is connected - the input shaft of the supervariator, and is connected to the output link of the continuously variable transmission as a shaft of another reversible energy machine, and kinematically associated with the possibility of transmitting torque and axial movement of the external Central gears of differential mechanisms of differential transmission.
Другим отличием устройства является то, что между ближайшим в осевом направлении к согласующей передаче внешним центральным зубчатым колесом, связанным с возможностью передачи крутящего момента и осевого перемещения с выходным звеном бесступенчатой передачи и зубчатым колесом, кинематически связанным с валом согласующей передачи и ближайшим в осевом направлении к согласующей передаче, размещены сателлиты дополнительной планетарной передачи, посаженные как с возможностью свободного вращения, так и стопорения на водиле, которое само выполнено как с возможностью свободного вращения вокруг своей оси, так и фиксации на неподвижном звене привода.Another feature of the device is that between the axial outer gear closest to the matching gear associated with the possibility of transmitting torque and axial movement with the output link of the continuously variable transmission and the gear kinematically connected to the matching gear shaft and axially closest to matching gear, the satellites of the additional planetary gear are placed, set both with the possibility of free rotation and locking on the carrier, which itself made with the possibility of free rotation around its axis, and fixation on a fixed link of the drive.
Следующим отличием устройства является то, что обратимые энергетические машины бесступенчатой передачи выполнены в виде обратимых электромашин.The next difference between the device is that the reversible power transmission machines of the continuously variable transmission are made in the form of reversible electric machines.
Следующим отличием устройства является то, что обратимые энергетические машины бесступенчатой передачи выполнены в виде обратимых гидромашин.The next difference between the device is that the reversible power transmission machines of a continuously variable transmission are made in the form of reversible hydraulic machines.
Следующим отличием устройства является то, что валы двух обратимых энергетических машин выполнены кинематически связанными с соответствующими звеньями дифференциального механизма бесступенчатой передачи с помощью зубчатых передач.The next difference between the device is that the shafts of two reversible energy machines are kinematically connected with the corresponding links of the differential mechanism of a continuously variable transmission using gears.
Следующим отличием устройства является то, что ротор одной обратимой энергетической машины кинематически связан с центральным внутренним зубчатым колесом дифференциального механизма бесступенчатой передачи, а ротор другой - с водилом этого механизма, а центральное внешнее зубчатое колесо дифференциального механизма бесступенчатой передачи соединено с входным валом супервариатора и бесступенчатой передачи.Another feature of the device is that the rotor of one reversible energy machine is kinematically connected to the central internal gear of the differential gear of the continuously variable transmission, and the rotor of the other is connected to the carrier of this mechanism, and the central external gear of the differential of the continuously variable transmission is connected to the input shaft of the supervator and continuously variable transmission .
Благодаря вышеперечисленным отличиям достигается технический результат, заключающийся в упрощении управления супервариатором, а также повышении КПД супервариатора и уменьшении установочной мощности обратимых энергетических машин, а следовательно, их массы и массы устройств управления.Due to the above differences, a technical result is achieved, which consists in simplifying the control of the supervator, as well as increasing the efficiency of the supervator and reducing the installation capacity of reversible energy machines, and therefore their mass and mass of control devices.
Техническое решение - устройство представлено на схемах фиг.1 - фиг.5, где изображены кинематические схемы устройств в их продольном разрезе.Technical solution - the device is presented in the diagrams of figure 1 - figure 5, which shows the kinematic diagrams of the devices in their longitudinal section.
На фиг.1 представлена принципиальная схема привода на нейтральной передаче.Figure 1 presents a schematic diagram of a drive in neutral gear.
На фиг.2 изображена схема привода в режиме простой бесступенчатой передачи («прямой» режим), при отключенной дифференциальной передаче.Figure 2 shows a diagram of a drive in a simple continuously variable transmission mode ("direct" mode), with the differential gear disabled.
На фиг.3 изображена схема привода при включенном первом дифференциальном механизме («обратный» режим супервариатора).Figure 3 shows the drive circuit when the first differential mechanism is switched on ("reverse" mode of the supervator).
На фиг.4 изображена схема привода при включении второго дифференциального механизма («прямой» режим супервариатора).Figure 4 shows the drive circuit when you turn on the second differential mechanism ("direct" mode of the supervariator).
На фиг.5 изображена схема привода в режиме реверса.Figure 5 shows a diagram of the drive in reverse mode.
Устройство (см. фиг.1) состоит из бесступенчатой передачи 1 (обведено штриховой линией), входного звена - вала 2 бесступенчатой передачи 1 и всего привода супервариатора, и дифференциальной передачи 3 (обведено штриховой линией), соединенной своими звеньями с согласующей передачей 4 (обведено штриховой линией). Дифференциальная передача 3 состоит из первого дифференциального механизма 5 (обведен штриховой линией) и второго дифференциального механизма 6 (обведен штриховой линией. Бесступенчатая передача 1 включает с себя две обратимые энергетические машины 7 и 8 (например, обратимые электро - или гидромашины), соостветственно кинематически соединенные, например, зубчатыми колесами 9-10 с водилом 11, и зубчатыми колесами 12-13 с внутренним центральным зубчатым колесом 14 дифференциального механизма бесступенчатой передачи 1, внешнее центральное зубчатое колесо 15 которого соединено с входным звеном 2 бесступенчатой передачи 1, а следовательно, всего привода - супервариатора. Следует отметить, что отмеченное выше соединение обратимых энергетических машин 7 и 8 со звеньями дифференциального механизма бесступенчатой передачи 1 и ее входным звеном 2, является лишь одним из примеров выполнения бесступенчатой передачи 1. В общем случае вал одной из обратимых энергетических машин бесступенчатой передачи 1 кинематически связан с одним из звеньев ее дифференциального механизма, а с другим его звеном связано ее входное кинематическое звено 2, а с ее выходным звеном связан как вал другой обратимой энергетической машины, так и, кинематически связанные с возможностью передачи крутящего момента и осевого перемещения, внешние центральные зубчатые колеса дифференциальных механизмов 5 и 6 дифференциальной передачи 3. Это достигается, например, путем размещения на выходном кинематическом звене бесступенчатой передачи 1 - водиле 11, с которым соединено, например, с помощью внутренних шлицев 16 на внутренней цилиндрической поверхности водила 11 и внешних шлицев 17 на подвижном блоке 18 центральных внешних зубчатых колес 19 и 20 дифференциальных механизмов 5 и 6. При передвижении подвижного блока 18 по шлицам 16, он может входить в попеременное зацепление как с сателлитами 21 и 22 дифференциальных механизмов 5 и 6, так и с сателлитами 23 дополнительной планетарной передачи 24 (обведена штриховой линией), водило 25 которой выполнено с возможностью блокировки как с сателлитами 23, так и с неподвижным звеном, например, корпусом 26. Кроме того, водило 25 выполнено с возможностью периодического свободного вращения вокруг своей центральной оси на опорах 27. Это достигается благодаря размещенному на водиле 25 с возможностью осевого перемещения блоку 28 на шлицах 29 полумуфты включения 30 и 31 на обоих его торцах. Полумуфты 30 при перемещении блока 28 влево соединяются с рядом зубьев полумуфты 32 на сателлитах 23, и при этом блокируется вся дополнительная планетарная передача 24, вращаясь с водилом 25 и сателлитами 23 как одно целое. При перемещении блока 28 вправо полумуфты 31 соединяются с полумуфтами 33 на неподвижном звене, например, корпусе 26; при этом дополнительная планетарная передача 24 играет роль реверса. При среднем положении блока 28 дополнительная планетарная передача 24 вращается свободно и играет роль нейтрали. Осевое перемещение блоков 18 и 28 осуществляется любыми типами механизмов и сервоприводов, применяемых, например, в механических коробках передач автомобилей; на фигурах они не представлены, так как принципиального значения не имеют.The device (see Fig. 1) consists of a continuously variable transmission 1 (circled by a dashed line), an input link — a
Внутреннее центральное зубчатое колесо 34 дифференциального механизма 5 кинематически соединено с выходным валом 35 согласующей передачи 4 зубчатой парой 36, а водило 37 дифференциального механизма 6 кинематически соединено с валом 35 зубчатой парой 38. Внутреннее центральное колесо 39 дополнительной планетарной передачи 24 кинематически соединено с валом 35 зубчатой парой 40. Внешнее центральное зубчатое колесо 15 дифференциального механизма бесступенчатой передачи 1, соединенное с валом 2, соединено с валом 41 дифференциального механизма 5, а то, в свою очередь, кинематически соединено с внутренним центральным зубчатым колесом 42 дифференциального механизма 6. Вал 2 может быть выполнен с выходом по обе стороны корпуса 26, а вал 35 является выходным валом всего привода - супервариатора.The inner
Работа предложенной передачи рассматривается на примере управления с ее помощью скоростью движения городского автомобиля (например, городского автобуса) с двигателем внутреннего сгорания, коленчатый вал которого соединяется со входным валом 2 супервариатора. Движение начинается при максимальном передаточном отношении бесступенчатой передачи 1. Для получения минимальной скорости автомобиля с выходным валом 35 супервариатора соединяется через зубчатую пару 40, внутреннее центральное зубчатое колесо 39 и заблокированную дополнительную планетарную передачу 24 (см. фиг.2), подвижный блок 18, соединенные с возможностью передачи крутящего момента и осевого перемещения с помощью шлицев 16 с водилом 11, являющимся выходным кинематическим звеном бесступенчатой передачи 1. При этом вал 2 вращается с частотой вращения, соответствующей номинальному режиму работы двигателя внутреннего сгорания (например, режиму минимального расхода топлива), а частота вращения обратимых энергетических машин с помощью системы управления ими подбирается такой, чтобы передаточное отношение бесступенчатой передачи 1 было максимальным. Такие режимы работы бесступенчатой передачи 1, состоящей из двух обратимых энергетических машин, например, электромашин, соединенных с помощью дифференциальной передачи с входным валом 2 и выходным звеном 11 бесступенчатой передачи 1, отработаны и хорошо известны, например, из гибридной трансмиссии автомобиля Toyota Prius, описанной, например, в цитированной выше ссылке на Векипедию. Автомобиль трогается с места на минимальной скорости и при понижении оператором (водителем) передаточного отношения бесступенчатой передачи 1 упомянутой системой управления, разгоняется до скорости, соответствующей минимальному передаточному отношению бесступенчатой передачи 1. Для реально подобранных параметров привода это минимальное передаточное отношение бесступенчатой передачи 1 около 1,3, максимальное - свыше 10-ти.The work of the proposed transmission is considered by the example of controlling with its help the speed of a city car (for example, a city bus) with an internal combustion engine, the crankshaft of which is connected to the
Для дальнейшего увеличения скорости автомобиля, при минимальном передаточном отношении бесступенчатой передачи 1 неподвижный блок 18 перемещается влево в положение, представленное на фиг.3. Следует отметить, что внешнее центральное зубчатое колесо 20 этого блока, перемещаясь в положение по фиг.3, не выходит полностью из зацепления с сателлитами 23 заблокированной дополнительной планетарной передачи 24, входят в зацепление с сателлитами 21 дифференциального механизма 5. Такое положение элементов привода обеспечивает неразрывность потока мощности от вала 2 к валу 35; при таком положении элементов привода мощность фактически не проходит через обратимые энергетические машины 7 и 8, и это положение соответствует максимальному КПД привода при неизменном передаточном отношении. При передаточном отношении бесступенчатой передачи 1, равном 1,3 и реальных параметрах привода, например, для городского автомобиля, минимальная скорость машины составит около 2,5 км/ч, что обеспечивает получение даже «ползучих» скоростей движения, необходимых, например, в «пробках». Скорость автомобиля при первом переключении подвижного блока 18 составит около 20 км/ч.To further increase the speed of the car, with a minimum gear ratio of continuously
Для дальнейшего повышения скорости автомобиля подвижный блок 18, продолжая движение влево, размыкает связь зубчатых колес 20 и сателлитов 23, полностью вводит в зацепление внешнее центральное колесо 19 с сателлитами 21 дифференциального механизма 5, после чего оператор начинает изменять передаточное отношение бесступенчатой передачи 1 в сторону его увеличения. Но благодаря особенностям дифференциальных передач, известных из прототипа и описанных в нем, общее передаточное отношение привода - супервариатора начинает снова уменьшаться. При максимальном передаточном отношении бесступенчатой передачи 1, передаточное отношение супервариатора уменьшится примерно в 1,8 раз, а скорость автомобиля, при неизменной частоте вращения вала 2, достигнет около 36 км/ч. Такой режим работы супервариатора, когда с повышением передаточного отношения бесступенчатой передачи 1 его передаточное отношение уменьшается, называется «обратным».To further increase the speed of the car, the moving
Для дальнейшего повышения скорости автомобиля подвижный блок 18 снова продвигается влево, замыкая своими зубчатыми колесами 19 и 20 соответственно сателлиты 21 и 22, не прерывая потока мощности. Это второе положение супервариатора, когда мощность фактически не проходит через обратимые энергетические машины 7 и 8. При дальнейшем продвижении блока 18 влево, зубчатое колесо 19 размыкается с сателлитами 21, и зубчатые колеса 20 переходят целиком в зацепление с сателлитами 22 дифференциального механизма 6. После этого оператор снова начинает уменьшение передаточного отношения бесступенчатой передачи 1, что на сей раз, благодаря особенностям дифференциального механизма 6, вызывает также уменьшение передаточного отношения всего супервариатора. Такой режим его работы называется «прямым», и при этом передаточное отношение супервариатора уменьшается примерно в 2 раза (см. фиг.4).To further increase the speed of the car, the
Следует отметить, что диапазон изменения передаточных отношений супервариатора при «прямом» и «обратном» режимах примерно в 4 раза меньше, чем бесступенчатой передачи 1 (соответственно 7,7 и 1,8…2), что обеспечивает повышение КПД всего привода - супервариатора до 0,93…0,97, по сравнению с КПД бесступенчатой передачи - 0,8…0,9. При этом через обратимые энергетические машины проходит всего около 15% энергии, проходящей через супервариатор от вала 2 до вала 35. Это обеспечивает не только высокую экономичность супервариатора, но и малые габаритно-массовые показатели обратимых энергетических машин 7 и 8.It should be noted that the range of variation of the gear ratios of the supervariator under the “forward” and “reverse” modes is approximately 4 times less than the stepless transmission 1 (7.7 and 1.8 ... 2, respectively), which ensures an increase in the efficiency of the entire drive - supervator to 0.93 ... 0.97, compared with the continuously variable transmission efficiency - 0.8 ... 0.9. At the same time, only about 15% of the energy passing through the supervator from
Скорость автомобиля на «прямом» режиме работы супервариатора повысится примерно до 72 км/ч, что достаточно для регулярной работы в городе. Для дальнейшего повышения скорости автомобиля, например, при загородном движении или на перегонах, можно перевести двигатель внутреннего сгорания на режим более высоких частот вращения, менее экономичных, но необходимых для достижения высших скоростей.The speed of the car in the “direct” mode of operation of the supervator will increase to about 72 km / h, which is enough for regular work in the city. To further increase the speed of the car, for example, during out-of-town traffic or on stages, it is possible to transfer the internal combustion engine to higher speeds, less economical, but necessary to achieve higher speeds.
Задний ход (реверс) автомобиля обеспечивается переводом блока 28 водила 25 вправо, сперва в нейтральное положение, когда вся силовая цепь разомкнута, благодаря разомкнутому положению полумуфт 30 и 31 с соответствующими полумуфтами 32 и 33, а затем в правое положение (см. фиг.5), когда полумуфты 31 замкнуты с неподвижными полумуфтами 33, расположенными, например, на корпусе 26. Водило 25 при этом остановлено и дополнительная планетарная передача 24 играет роль реверса, вращая зубчатую пару 40, а следовательно и вал 35 в противоположную сторону. Включение полумуфт 30-32 и 31-33 из нейтрального положения (см. фиг.1), производится при остановленной машине (автомобиле), что облегчает эту операцию.Reverse (reverse) of the car is ensured by transferring
Следует отметить, что описанное устройство наиболее эффективно при малом числе «прямых» и «обратных» режимов, в данном случае по одному. Большее число режимов требует большего числа переключений дифференциальных механизмов, что усложняет привод.It should be noted that the described device is most effective with a small number of “direct” and “reverse” modes, in this case one at a time. More modes require more switching of differential mechanisms, which complicates the drive.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009138288/11A RU2428608C2 (en) | 2009-10-19 | 2009-10-19 | Wide-range continuously rated drive (super variator) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2523506C2 true RU2523506C2 (en) | 2014-07-20 |
Family
ID=44733256
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009138288/11A RU2428608C2 (en) | 2009-10-19 | 2009-10-19 | Wide-range continuously rated drive (super variator) |
| RU2009138288/11D RU2523506C2 (en) | 2009-10-19 | 2009-10-19 | Wide-range continuously variable-ratio drive (supervariator) |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009138288/11A RU2428608C2 (en) | 2009-10-19 | 2009-10-19 | Wide-range continuously rated drive (super variator) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (2) | RU2428608C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2694687C2 (en) * | 2017-04-14 | 2019-07-16 | Бернард Контролс | Planetary gear, mainly for servo motor system and servo motor system, using said planetary gear |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2484333C1 (en) * | 2011-12-07 | 2013-06-10 | Закрытое Акционерное Общество "Комбарко" | Multirange continuously variable transmission (versions) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006300268A (en) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Komatsu Ltd | Working vehicle |
| RU2311575C2 (en) * | 2003-07-08 | 2007-11-27 | Нурбей Владимирович Гулиа | Wide-range stepless drive (super variable-speed drive) |
-
2009
- 2009-10-19 RU RU2009138288/11A patent/RU2428608C2/en not_active IP Right Cessation
- 2009-10-19 RU RU2009138288/11D patent/RU2523506C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2311575C2 (en) * | 2003-07-08 | 2007-11-27 | Нурбей Владимирович Гулиа | Wide-range stepless drive (super variable-speed drive) |
| JP2006300268A (en) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Komatsu Ltd | Working vehicle |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2694687C2 (en) * | 2017-04-14 | 2019-07-16 | Бернард Контролс | Planetary gear, mainly for servo motor system and servo motor system, using said planetary gear |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009138288A (en) | 2011-05-20 |
| RU2428608C2 (en) | 2011-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2532312C2 (en) | Power-distributed hydraulic transmission | |
| CN1146695C (en) | Friction driving device | |
| KR101847312B1 (en) | Automatic transmission | |
| CN106715175B (en) | Hybrid powertrain and method for controlling the same | |
| EP1884685B1 (en) | Transmission apparatus | |
| US6811508B2 (en) | Hybrid transmission, particularly for motor vehicles | |
| RU2410250C2 (en) | Hybrid driving device and method of its control | |
| EP2762747B1 (en) | Electric vehicle drive unit | |
| US8287415B2 (en) | Transmission unit, particularly multi-range transmission | |
| US8574110B2 (en) | Transmission producing stepless variable speed ratios | |
| RU2523507C2 (en) | Wide-range continuously variable-ratio drive (supervariator) | |
| RU2460919C2 (en) | Multirange stepless transmission (versions) | |
| RU2523506C2 (en) | Wide-range continuously variable-ratio drive (supervariator) | |
| RU2410587C2 (en) | Gear box | |
| RU2484333C1 (en) | Multirange continuously variable transmission (versions) | |
| WO2012105867A2 (en) | Hybrid vehicle powertrain (variants) | |
| RU2460921C1 (en) | Stepless gearbox (versions) | |
| RU2523508C2 (en) | Wide-range continuously variable-ratio drive (supervariator) | |
| RU2483940C1 (en) | Hybride powertrain (versions) | |
| RU2460918C2 (en) | Multirange stepless transmission (versions) | |
| KR101584014B1 (en) | Powertrain for hybrid vehicle | |
| CN113864408B (en) | Device for controlling power transmission by adopting planetary gear and clutch | |
| RU2003501C1 (en) | Design of gearbox of vehicle | |
| RU2606652C1 (en) | Vehicle with combined power plant transmission gearbox connective and transforming device | |
| RU2607150C1 (en) | Hybrid power plant with controlled reversible electrical machine kinematic circuit and device for its implementation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121020 |