RU2031267C1 - Automatic variator - Google Patents
Automatic variator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2031267C1 RU2031267C1 SU5034925A RU2031267C1 RU 2031267 C1 RU2031267 C1 RU 2031267C1 SU 5034925 A SU5034925 A SU 5034925A RU 2031267 C1 RU2031267 C1 RU 2031267C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- driven
- additional
- carrier
- differential
- Prior art date
Links
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 45
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 45
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 39
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 239000010754 BS 2869 Class F Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008846 dynamic interplay Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к устройствам, передающим вращательное движение от ведущего вала к ведомому валу с возможностью вращения этих валов с разной частотой, зависящей от нагрузки на ведомом валу, и может быть использовано в машиностроении, транспортном машиностроении и станкостроении. The invention relates to mechanical engineering, and more particularly to devices transmitting rotational motion from the drive shaft to the driven shaft with the possibility of rotation of these shafts with different frequencies, depending on the load on the driven shaft, and can be used in mechanical engineering, transport engineering and machine tool industry.
Известна инерционная муфта, содержащая соосные ведущий и ведомый валы, на которых установлены соответственно ведущий и ведомый валы, на которых установлены соответственно ведущая и ведомая полумуфты, первая из которых состоит из водила, несущего по разную сторону от оси муфты планетарные конические зубчатые колеса, ведомая полумуфта выполнена в виде центрального конического зубчатого колеса, находящегося в зацеплении с планетарными колесами, каждое из которых несет по два инерционных груза, расположенных диаметрально противоположно друг другу. An inertial clutch is known, comprising coaxial drive and driven shafts, on which drive and driven shafts are mounted respectively, on which drive and driven coupling halves are mounted, the first of which consists of a carrier that carries planetary bevel gears on the opposite side of the coupling axis, driven coupling half made in the form of a central bevel gear meshing with planetary wheels, each of which carries two inertial loads located diametrically opposite pyr friend.
У этой инерционной муфты величина всей передаваемой мощности зависит только от интенсивности изменения момента количества движения инерционных грузов и в связи с этим требует применения массивных инерционных грузов, что вызывает при вращении значительные динамические нагрузки и характеризует относительно малую нагрузочную способность муфты в связи с большой удельной массой инерционных грузов на единицу передаваемой мощности. Передача всей мощности только за счет динамического взаимодействия инерционных грузов с полумуфтами уменьшает КПД при большой разнице в частотах вращения ведущей и ведомой полумуфт. For this inertial clutch, the magnitude of the total transmitted power depends only on the intensity of the change in the moment of momentum of inertial loads, and therefore requires the use of massive inertial loads, which causes significant dynamic loads during rotation and characterizes the relatively low load capacity of the clutch due to the large specific mass of inertial cargo per unit of transmitted power. The transfer of all power only due to the dynamic interaction of inertial loads with the coupling halves reduces the efficiency with a large difference in the rotational speeds of the drive and driven coupling halves.
Известна также инерционная муфта, содержащая ведущий, ведомый и промежуточный валы, кинематически связанные соответственно с ведущим и промежуточным валами посредством инерционных грузов, ведущую и ведомую полумуфты, и дифференциал, водило которого установлено на ведомом валу, а одно из центральных колес - на полом промежуточном валу (авт. св. N 1803632, кл. F 16 D 43/18, 1991). An inertial clutch is also known, comprising a drive shaft, a driven shaft and an intermediate shaft, kinematically connected respectively to the drive shaft and the intermediate shaft by means of inertia loads, a drive shaft and a driven coupling half, and a differential, the carrier of which is mounted on the driven shaft, and one of the central wheels is mounted on a hollow intermediate shaft (ed. St. N 1803632, class F 16 D 43/18, 1991).
У этой инерционной муфты около половины величины мощности передается за счет взаимодействия инерционных грузов с полумуфтами, что приводит к значительным динамическим нагрузкам, снижает нагрузочную способность, уменьшает КПД. At this inertial clutch, about half of the power is transmitted due to the interaction of inertial weights with half couplings, which leads to significant dynamic loads, reduces load capacity, and reduces efficiency.
Целью изобретения является повышение КПД и нагрузочной способности, уменьшение динамических нагрузок и улучшение за счет этого эксплуатационных характеристик. The aim of the invention is to increase efficiency and load capacity, reduce dynamic loads and improve due to this performance.
Это достигается тем, что в автоматическом вариаторе, содержащем ведущий, ведомый и промежуточный полый валы, кинематически связанные соответственно с ведущим и промежуточным валами посредством инерционных грузов, ведущую и ведомую полумуфты и дифференциал, водило которого установлено на ведомом валу, а одно из центральных колес - на полом промежуточном валу, применяется дополнительный вал, который является входным валом вариатора, и второй дифференциал, водило которого установлено на дополнительном валу, одно из центральных колес - на ведущем валу, выполненном полым, а второе - на промежуточном валу, дополнительный, ведущий и промежуточный валы установлены коаксиально, а второе центральное колесо первого дифференциала установлено на дополнительном валу. This is achieved by the fact that in the automatic variator containing the driving, driven and intermediate hollow shafts kinematically connected respectively to the driving and intermediate shafts by means of inertial weights, the driving and driven half couplings and a differential, the carrier of which is mounted on the driven shaft, and one of the central wheels on the hollow intermediate shaft, an additional shaft is used, which is the input shaft of the variator, and a second differential, the carrier of which is mounted on the additional shaft, one of the central wheels is in traveling shaft made hollow, and the second on the intermediate shaft, the additional, drive and intermediate shafts are installed coaxially, and the second central wheel of the first differential is mounted on the additional shaft.
На фиг. 1 приведен автоматический вариатор, общий вид; на фиг. 2 - вторая проекция ведущей и ведомой полумуфт. In FIG. 1 shows an automatic variator, a general view; in FIG. 2 - the second projection of the leading and driven half coupling.
Автоматический вариатор содержит полый ведущий 1, ведомый 2 и полый промежуточный 3 валы, кинематически связанные соответственно с ведущим и промежуточным валами посредством инерционных грузов 4 ведущую 5 и ведомую 6 полумуфты, дифференциал, водило 7 которого установлено на ведомом валу 2, а одно из центральных колес 8 - на полом промежуточном валу 3. The automatic variator contains a hollow drive 1, driven 2 and a hollow intermediate 3 shafts kinematically connected respectively to the drive and intermediate shafts by means of
Ведущая и ведомая полумуфты могут иметь разное устройство, обеспечивающее коаксиальную установку полого ведущего 1 и полого промежуточного 3 валов, с выходом последнего по разную сторону в осевом направлении от этих полумуфт. В данном конкретном случае ведущая полумуфта содержит установленное на полом ведущем валу 1 водило 5 в виде радиальных стержней, на концах которых как на осях с возможностью свободного вращения размещены по разную сторону от оси полумуфты и вариатора планетарные конические зубчатые колеса 9, каждое из которых несет по два инерционных груза 4, закрепленных на этих планетарных колесах диаметрально противоположно друг другу. The leading and driven half-couplings can have a different device that provides coaxial installation of the hollow master 1 and hollow intermediate 3 shafts, with the output of the latter on the opposite side in the axial direction from these half-couplings. In this particular case, the drive coupling contains mounted on a hollow drive shaft 1
Ведомая полумуфта выполнена в виде установленного на полом промежуточном валу 3 ведомого центрального конического зубчатого колеса, находящегося в зацеплении с планетарными колесами 9. Входным валом вариатора является дополнительный вал 10, на котором установлено водило 11 второго дифференциала, одно из центральных колес 12 которого установлено на полом ведущем валу 1, а другое 13 - на полом промежуточном валу 3. Дополнительный 10, ведущий 1 и промежуточный 3 валы установлены коаксиально. Второе центральное колесо 14 первого дифференциала установлено на дополнительном валу 10. The driven coupling half is made in the form of a driven central bevel gear mounted on a hollow
Автоматический вариатор работает следующим образом. Automatic variator works as follows.
При вращении дополнительного вала 10, являющегося входным валом вариатора, и неподвижном ведомом вале 2, являющимся выходным валом вариатора, в связи с приложенной к нему нагрузкой или началом работы водило 7 первого дифференциала неподвижно, а второе центральное колесо 14 вращается вместе с дополнительным валом 10. При этом первое центральное колесо 8 первого дифференциала, промежуточный вал 3, ведомое центральное колесо 6 ведомой полумуфты и второе центральное колесо 13 второго дифференциала вращаются с одинаковой частотой с дополнительным валом 10, но в противоположную сторону. Водило 11 второго дифференциала вращается вместе с дополнительным валом 10. When the
Следовательно, водило 11 и второе центральное колесо 13 второго дифференциала в данном случае вращаются с одинаковой частотой, но в противоположных направлениях. Исходя из свойств дифференциала, при этом первое центральное колесо 12, ведущий вал 1 и ведущая полумуфта в составе водила 5 будут вращаться с утроенной частотой по сравнению с частотой вращения дополнительного вала в одном с ним направлении. Частота вращения водила 5 ведущей полумуфты относительно ведомого центрального колеса 6 ведомой полумуфты будет в четыре раза превышать частоту вращения дополнительного вала 10. Это обеспечивает передачу полумуфтами максимального по величине вращающего момента. Приложенные к центральным колесам дифференциала вращающие моменты будут всегда равны. Исходя из этого величина моментов на каждом из центральных колес 8 и 14 первого дифференциала будет равна половине величины момента на дополнительном валу 10 и одинакова с вращающим моментом на водиле 11 второго дифференциала (здесь и далее величины моментов указываются без учета потерь на трение). Therefore, the carrier 11 and the second central wheel 13 of the second differential in this case rotate with the same frequency, but in opposite directions. Based on the properties of the differential, the first central wheel 12, the drive shaft 1 and the drive coupling half in the
В свою очередь, величина момента на каждом из центральных колес 12 и 13 второго дифференциала будет равна половине момента на его водиле 11 или четверти величины вращающего момента, передаваемого дополнительным валом 10. Следовательно, при любом режиме работы полумуфты будут передавать вращающий момент, величина которого равна четверти величины вращающего момента, передаваемого дополнительным валом 10. In turn, the magnitude of the moment on each of the central wheels 12 and 13 of the second differential will be equal to half the moment on its carrier 11 or a quarter of the magnitude of the torque transmitted by the
На водиле 7 первого дифференциала и ведомом валу 2 величина момента будет равна сумме величин моментов на его центральных колесах 8 и 14 или равна моменту на дополнительном валу 10, являющимся входным валом вариатора. On the carrier 7 of the first differential and the driven shaft 2, the moment value will be equal to the sum of the moment values on its central wheels 8 and 14 or equal to the moment on the
Приняв величину вращающего момента, передаваемого дополнительным валом, за единицу можно показать, что на дополнительном валу 10, водиле 7 первого дифференциала и выходном валу 2 вращающий момент будет равен единице. На водиле 11 второго дифференциала, первом 8 и втором 14 центральных колесах первого дифференциала и промежуточном валу 3 величина момента равна 0,5, т. е. составляет сумму величин моментов на ведомом центральном колесе 6 ведомой полумуфты и втором центральном колесе 13 второго дифференциала. Taking the magnitude of the torque transmitted by the additional shaft as a unit, it can be shown that on the
На центральных колесах 12 и 13 второго дифференциала, ведущем валу 1 и ведомом центральном колесе 6 ведомой полумуфты вращающий момент будет равен 0,25, т. е. полумуфты будут передавать только четвертую часть величины вращающего момента, воздействующего на дополнительный вал 10. При условии применения двух водил 5 и соответственно двух планетарных колес 9 к каждому из них будет приложен момент, равный 0,125. При этом каждый из инерционных грузов 4 будет обеспечивать передачу вращающего момента, величина которого не будет превышать 1/16 от величины момента, передаваемого дополнительным валом 10, что позволяет соответственно уменьшить массу инерционных грузов. On the central wheels 12 and 13 of the second differential, the drive shaft 1 and the driven
При большем числе водил 5 ведущей полумуфты эти показатели дополнительно уменьшаются. Этим достигается одна из целей изобретения по уменьшению динамических нагрузок, поскольку с уменьшением массы грузов 4 на них при вращении соответственно будут действовать меньшие по величине центробежные силы. Одновременно достигается еще один положительный эффект - уменьшение установленной мощности полумуфт. With a larger number of drove 5 leading half-coupling, these figures are further reduced. This achieves one of the goals of the invention to reduce dynamic loads, since with a decrease in the mass of the
Динамические нагрузки у ведущей полумуфты уменьшаются также за счет применения двух инерционных грузов на каждом планетарном колесе, что позволяет обеспечить их балансировку относительно этого колеса. В свою очередь расположение двух сбалансированных планетарных колес по разную сторону от оси полумуфт и на равном расстоянии от нее обеспечивает полную балансировку всех вращающихся элементов вариатора относительно его оси. The dynamic loads of the leading coupling half are also reduced due to the use of two inertial weights on each planetary wheel, which allows them to be balanced relative to this wheel. In turn, the location of two balanced planetary wheels on different sides of the axis of the coupling halves and at an equal distance from it provides complete balancing of all rotating elements of the variator relative to its axis.
Известно, что передача вращающего момента и мощности с использованием зубчатых колес производится с высокими показателями КПД. В то же время, при равенстве абсолютных величин вращающего момента на ведущей и ведомой полумуфтах, они передают мощность при КПД, величина которого находится в обратной зависимости от частоты вращения ведущей полумуфты относительно ведомой полумуфты. It is known that the transmission of torque and power using gears is made with high efficiency. At the same time, when the absolute values of the torque on the leading and driven half couplings are equal, they transmit power at an efficiency, the value of which is inversely dependent on the speed of the leading half coupling relative to the driven half clutch.
В предложенном автоматическом вариаторе 3/4 величины вращающего момента передается через зубчатые колеса, минуя полумфты. С учетом частоты вращения каждого из валов и величины передаваемого им момента, по нему передается соответствующая часть общей мощности, в том числе значительная ее часть, минуя полумуфты, что обеспечивает повышение КПД. In the proposed automatic variator, 3/4 of the magnitude of the torque is transmitted through the gears, bypassing the coupling halves. Taking into account the rotational speed of each of the shafts and the magnitude of the moment transmitted by it, the corresponding part of the total power is transmitted through it, including a significant part of it, bypassing the coupling halves, which ensures an increase in efficiency.
Величина вращающего момента, передаваемого через полумуфты, зависит от относительной частоты вращения ведущей полумуфты и ведомой полумуфты. При заторможенном ведомом вале 2 или при малой частоте его вращения полумуфты вращаются относительно друг другу с повышенной частотой, в том числе превышающей частоту вращения дополнительного вала. Это обеспечивает повышение нагрузочной способности полумуфт и вариатора в целом. The magnitude of the torque transmitted through the coupling halves depends on the relative speed of the driving coupling half and the driven coupling half. When the driven shaft 2 is braked or at a low frequency of rotation, the coupling halves rotate relative to each other with an increased frequency, including exceeding the frequency of rotation of the additional shaft. This provides increased load capacity of the coupling halves and the variator as a whole.
При вращении ведомого вала 2 под воздействием передаваемого на него вращающего момента происходит уменьшение частоты вращения полумуфт относительно друг друга с соответствующим уменьшением величины передаваемого вариатором вращающего момента. При этом частота вращения ведомого вала 2 находится в обратной зависимости от нагрузки на нем и эти изменения происходят бесступенчато, т.е. обеспечивается плавное изменение передаточного отношения. When the driven shaft 2 rotates under the influence of the torque transmitted to it, the rotation speed of the coupling halves decreases relative to each other with a corresponding decrease in the torque transmitted by the variator. The speed of the driven shaft 2 is inversely dependent on the load on it and these changes occur steplessly, i.e. provides a smooth change in gear ratio.
Из сказанного следует, что регулирующим звеном в вариаторе является ведущая и ведомая полумуфты, которые передают вращающий момент за счет изменения момента количества движения инерционных грузов 4, что достигается путем их принудительного вращения одновременно вокруг оси вариатора и на осях своих водил 5 вместе с планетарными колесами 9. Согласно закону сохранения момент количества движения может быть изменен только под действием внешних сил. При этом его увеличение требует затрат энергии, а поэтому может произойти только при взаимодействии с дополнительным (входным) валом 10 и за счет передаваемой по нему мощности. Уменьшение момента количества движения происходит за счет силового противодействия со стороны ведомого (выходного) вала 2. Этим обеспечивается передача вращающего момента и мощности в одном направлении от ведущей полумуфты к ведомой полумуфте, а следовательно, от дополнительного вала 10 к ведомому валу 2 вариатора. При вращении инерционных грузов момент количества движения изменяется за счет циклического изменения расстояния инерционных грузов в пределах от минимального R1 (см. фиг. 1) до максимального R2 (см. фиг. 2), и наоборот. Это обуславливает работоспособность автоматического вариатора.From the foregoing it follows that the regulating link in the variator is the leading and driven half-couplings, which transmit torque by changing the moment of momentum of the
Помимо указанных причин изменение момента количества движения происходит также в связи с вращением планетарных колес 9 и закрепленных на них инерционных грузов 4 одновременно вокруг двух осей - оси вариатора и оси водила 5, которые перпендикулярны относительно друг друга. При этом планетарные колеса и грузы совершают совместное вращательное движение относительно точки пересечения этих осей. Известно, что момент количества движения тела относительно точки является векторной величиной и проявляется с соблюдением фундаментального физического закона сохранения, согласно которому момент количества движения может быть изменен только под действием внешних сил. Вектор момента количества движения направлен вдоль оси вращения тел. В связи с этим при повороте водила с вращающимся на нем планетарным колесом вокруг оси на 180о направление вектора момента количества движения относительно точки пересечения осей вариатора и водила изменится на противоположное, что равнозначно изменению его величины в два раза. Проявление закона сохранения обусловит при этом передачу соответствующего по величине вращающего момента на ведомую полумуфту, которая обеспечивает принудительное вращение планетарных колес вокруг осей водила. Равнозначным этому объяснению является действие гироскопических сил, препятствующих повороту вращающихся планетарных колес 9 с грузами вокруг оси вариатора, что согласно третьему закону классической механики (равенство и противоположная направленность действия и противодействия) и создает реактивный момент, передаваемый на ведомое центральное колесо ведомой полумуфты.In addition to these reasons, the change in the angular momentum also occurs in connection with the rotation of the
Приведенные в качестве примера полумуфты передают вращающий момент также и при отсутствии инерционных грузов 4 только за счет изменения момента количества движения вращающихся планетарных колес 9, которые с целью повышения нагрузочной способности выполняются массивными. Это уменьшает размер механики и упрощает его устройство. The half-couplings given as an example transmit torque also in the absence of
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5034925 RU2031267C1 (en) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Automatic variator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5034925 RU2031267C1 (en) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Automatic variator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2031267C1 true RU2031267C1 (en) | 1995-03-20 |
Family
ID=21600636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5034925 RU2031267C1 (en) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Automatic variator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2031267C1 (en) |
-
1992
- 1992-03-31 RU SU5034925 patent/RU2031267C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 1555565, кл. F 16D 43/14, 1988. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2109188C1 (en) | Automatic stepless mechanical transmission | |
| RU2031267C1 (en) | Automatic variator | |
| RU94001621A (en) | AUTOMATIC VARIATOR TRANSMISSION | |
| RU2174202C2 (en) | Automatic stepless gearing | |
| RU2063569C1 (en) | Automatic infinitely variable gear box | |
| RU2063568C1 (en) | Automatic infinitely variable gear box | |
| RU94011268A (en) | AUTOMATIC VARIATOR TRANSMISSION | |
| RU2063567C1 (en) | Automatic infinitely variable gear box | |
| RU2171932C2 (en) | Automatic infinitely variable mechanical transmission | |
| RU2172877C2 (en) | Automatic infinitely variable mechanical transmission | |
| RU2047017C1 (en) | Inertia clutch | |
| RU2171933C2 (en) | Automatic infintely variable meachanicval transmission | |
| RU2247274C2 (en) | Automatic infinitely variable transmission | |
| RU2063566C1 (en) | Automatic transmission | |
| RU2053421C1 (en) | Inertia clutch | |
| RU2171931C2 (en) | Sutomatic infinitely variabe mechanical transmission | |
| RU2065102C1 (en) | Automatic infinitely-variable transmission | |
| RU2174203C2 (en) | Automatic stepless gearing | |
| RU2174200C2 (en) | Automatic stepless gearing | |
| RU2174201C2 (en) | Automatic stepless gearing | |
| RU2044201C1 (en) | Automatic transmission | |
| RU2185553C2 (en) | Automatic stepless mechanical transmission | |
| RU2020336C1 (en) | Automatic variable-speed drive | |
| RU2174204C2 (en) | Automatic stepless gearing | |
| RU2047026C1 (en) | Automatic variator |