RU2400657C1

RU2400657C1 - Biplanet variator

Info

Publication number: RU2400657C1
Application number: RU2009130428/11A
Authority: RU
Inventors: Юрий Фёдорович Ващенко (RU); Юрий Фёдорович Ващенко
Original assignee: Юрий Фёдорович Ващенко
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2010-09-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: variator consists of case, driving shaft and of double epicycle (3). Receiving part of epicycle (3) consists of working circuit in from of epitrochoid (4) outlined with vertexes of three-angle rotor (5). There is coaxially installed crank (6) made off-centre relative to solar pinion (7) solid with it, axis of which coincides with centre of double epicycle (3). Radii of solar pinion (7) and crank (6) relate as 2:3. Concentricity is equal to half of radius of solar pinion (7). Side surface of three-angle rotor (5) has pin (8) matching with radial link (9) of driving carrier (10) coaxial with solar pinion (7). Second part of epicycle (3) corresponds to gear rim of internal engagement containing a group of satellites coupled with solar pinion (7) via the central gear and combined with a loading carrier.

EFFECT: simplification of design, increased reliability, service life and efficiency of variator.

2 dwg

Description

Известна пятиступенчатая коробка ZF 5HP-24, которая устанавливается на легковом автомобиле BMW седьмой серии предыдущего поколения и на Jaguar XJ, как "автомат", "великий и ужасный", как "государство в государстве" (см., например, журнал "Авторевю", №8 /264/, 2002, стр.56-57). Сложность данного "автомата" объясняется наличием таких вспомогательных устройств и агрегатов, как гидротрансформатор, гидромуфта, гидроблок управления, дополнительные планетарные ряды, устройства для блокировки элементов планетарной передачи между собой или на корпус, тормозные устройства.The five-speed gearbox ZF 5HP-24 is known, which is installed on a BMW passenger car of the seventh series of the previous generation and on the Jaguar XJ as an “automatic machine”, “great and terrible”, as a “state in a state” (see, for example, Avtorevyu magazine , No. 8/264 /, 2002, pp. 56-57). The complexity of this “machine” is explained by the presence of such auxiliary devices and assemblies as a torque converter, hydraulic clutch, control valve body, additional planetary gears, devices for locking planetary gear elements between themselves or to the body, and brake devices.

Задачей заявляемого технического решения является устранение перечисленных вспомогательных устройств с сохранением всех преимуществ "автомата" без малейшего ущерба для него.The objective of the proposed technical solution is to eliminate the listed auxiliary devices while maintaining all the advantages of the "machine" without the slightest damage to it.

Решение поставленной задачи достигается тем, что "корона" бипланетарного вариатора, включающего центральное колесо внутреннего зацепления, водило, сателлиты, центральную шестерню, представляет собой сдвоенный эпицикл, приемная часть которого содержит рабочий контур в виде эпитрохоиды, очерченной вершинами трехуглового ротора с расположенным в нем соосно кривошипом, выполненным эксцентрично по отношению к единому с ним солнечному шипу, ось которого совпадает с центром "короны", причем радиусы солнечного шипа и кривошипа соотносятся как 2:3, эксцентриситет составляет половину радиуса солнечного шипа, боковая поверхность трехуглового ротора содержит штифт для совмещения с радиальной кулисой ведущего водила, соосного с солнечным шипом, а вторая часть "короны" является зубчатым венцом внутреннего зацепления, содержащим группу сателлитов, связанных, посредством центральной шестерни, с солнечным шипом и объединенных нагрузочным водилом.The solution to this problem is achieved by the fact that the "crown" of the biplanetary variator, including the central wheel of internal gearing, carrier, satellites, and the central gear, is a double epicycle, the receiving part of which contains an operating circuit in the form of an epitrochoid, outlined by the vertices of a three-angle rotor with coaxially located in it a crank made eccentrically with respect to a single solar spike, the axis of which coincides with the center of the "crown", and the radii of the solar spike and crank correspond to 2: 3, the eccentricity is half the radius of the solar spike, the lateral surface of the three-angle rotor contains a pin for aligning with the radial link of the drive carrier, coaxial with the solar spike, and the second part of the “crown” is a gear ring of internal engagement containing a group of satellites connected by a central gears, with a sun spike and united by a load carrier.

Новизна изобретения состоит в том, что планетарный механизм в предлагаемом бипланетарном исполнении является вариатором, реализующим абсолютно все рабочие режимы прототипа без вспомогательных устройств и без разрыва потока мощности при их превращениях.The novelty of the invention lies in the fact that the planetary mechanism in the proposed biplanetary design is a variator that implements absolutely all the operating modes of the prototype without auxiliary devices and without breaking the power flow during their transformations.

По данным патентной и научно-технической информации заявленная конструкция не обнаружена, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого решения.According to patent and scientific and technical information, the claimed design is not found, which allows us to judge the inventive step of the proposed solution.

Промышленная применимость обусловлена существенным упрощением, повышением надежности, долговечности и экономичности прототипа.Industrial applicability is due to significant simplification, increased reliability, durability and economy of the prototype.

На чертежах представлена принципиальная схема бипланетарного вариатора, который устроен следующим образом.The drawings show a schematic diagram of a biplanetary variator, which is arranged as follows.

В корпусе 1, посредством ведущего вала 2, установлен бипланетарный вариатор, "корона" которого представляет собой сдвоенный эпицикл 3. Приемная часть эпицикла 3 содержит рабочий контур в виде эпитрохоиды 4, очерченной вершинами трехуглового ротора 5 (Фиг.1). В нем соосно расположен кривошип 6, выполненный эксцентрично по отношение к единому с ним солнечному шипу 7, ось которого совпадает с центром "короны". Радиусы солнечного шипа 7 и кривошипа 6 соотносятся как 2:3. Эксцентриситет равен половине радиуса солнечного шипа 7. Боковая поверхность трехуглового ротора 5 содержит штифт 8, с которым совмещается радиальная кулиса 9 ведущего водила 10, соосного с солнечным шипом 7. Вторая часть "короны" является зубчатым венцом внутреннего зацепления 11, содержащим группу сателлитов 12 (Фиг.2), связанных, посредством центральной шестерни 13, с солнечным шипом 7 и объединенных нагрузочным водилом 14. Подвижные соединения ротора 5 с эпициклом 3 и кривошипом 6 могут быть выполнены посредством шариков или роликов, исключающих трение скольжения в бипланетарном вариаторе вообще.In the housing 1, by means of the drive shaft 2, a biplanetary variator is installed, the “crown” of which is a double epicycle 3. The receiving part of the epicycle 3 contains a working circuit in the form of an epitrochoid 4, outlined by the vertices of a three-angle rotor 5 (Figure 1). A crank 6 is arranged coaxially therein, made eccentrically with respect to a single sun spike 7, the axis of which coincides with the center of the “crown”. The radii of the sun spike 7 and crank 6 are correlated as 2: 3. The eccentricity is equal to half the radius of the solar spike 7. The lateral surface of the three-angle rotor 5 contains a pin 8, with which a radial link 9 of the drive carrier 10 is aligned, coaxial with the sun spike 7. The second part of the “crown” is a ring gear 11 of the internal gear 11 containing a group of satellites 12 ( Figure 2), connected, through the central gear 13, with the sun spike 7 and connected by the load carrier 14. The movable connections of the rotor 5 with the epicycle 3 and crank 6 can be made by means of balls or rollers, excluding sliding friction in general biplanetarnom variator.

Работает бипланетарный вариатор следующим образом. При вращении водила 10 в указанном направлении (Фиг.1) ротор 5 приходит во вращательно-переносное (планетарное) движение. Поворачиваясь на 60 градусов, левая вершина ротора 5 набегает на верхнюю ветвь эпитрохоиды 4, одновременно осаживая центр кривошипа 6 (ротора 5) вниз по дуге в 180 градусов, опирающейся на диаметр окружности, равный двум эксцентриситетам. Правая же вершина ротора 5, оказавшись в нижнем положении, симметричном исходному верхнему относительно горизонтальной оси вариатора, в свою очередь, при дальнейшем повороте ротора 5 на 60 градусов, набегает на нижнюю ветвь эпитрохоиды 4, тем самым вытесняя центр кривошипа 6 вверх, завершая полный его и солнечного шипа 7 оборот. Следовательно, повороту ротора 5 на 120 градусов соответствует один оборот солнечного шипа 7 (центральной шестерни 13), а одному обороту ротора 5 соответствуют три оборота солнечного шипа 7 (центральной шестерни 13). Bсе сказанное справедливо при неподвижном эпицикле 3. Однако, при условии неизменной частоты вращения ротора 5, нагрузочное водило 14, в зависимости от внешнего сопротивления, меняет свои обороты. Значительная нагрузка и замедленное вращение нагрузочного водила 14 (Фиг.2) влечет за собой увеличение встречной, по отношений к ротору 5, частоты вращения эпицикла 3. А так как частота вращения кривошипа 6 (солнечного шина 7) зависит от относительной скорости вращения эпицикла 3 и ротора 5, то малейшее замедление вращения нагрузочного водила 14 мгновенно сопровождается увеличением частоты вращения центральной шестерни 13. При снижении сопротивления нагрузочное водило 14 набирает обороты, одновременно эпицикл 3 свои встречные ротору обороты теряет, вплоть до остановки. При дальнейшем уменьшении нагрузочного сопротивления эпициклу 3 легче вращаться вместе с ротором 5, чем преодолевать сопротивление встречного ему вращения. Это - прямая, или близкая к ней, передача. Итак, при изменении внешнего сопротивления нагрузочное водило 14 изменяет свои обороты, эпицикл вращается быстрее или медленнее, что приводит, соответственно, к увеличению или уменьшению оборотов солнечного шипа 7 (центральной шестерни 13), т.е. к поддержанию баланса между сопротивлением и необходимым крутящим моментом, в чем и проявляется его трансформация. При набегании вершин ротора 5 на суживающиеся ветви эпицикла 3 проявляется эффект клина, когда радиальное усилие на кривошип 6 превосходит усилие вращения водила 10 в 4-5 раз, что способствует увеличение крутящего момента. Таким образом, решается вопрос значительного упрощения, повышения надежности, долговечности и экономичности "автомата".The biplanetary variator operates as follows. When the carrier 10 rotates in the indicated direction (FIG. 1), the rotor 5 comes into rotationally-portable (planetary) movement. Rotating 60 degrees, the left vertex of the rotor 5 runs onto the upper branch of the epitrochoid 4, while upsetting the center of the crank 6 (rotor 5) down a 180-degree arc based on a circle diameter equal to two eccentricities. The right vertex of the rotor 5, being in the lower position, symmetrical to the initial upper relative to the horizontal axis of the variator, in turn, with a further rotation of the rotor 5 by 60 degrees, runs onto the lower branch of the epitrochoid 4, thereby displacing the center of the crank 6 up, completing its full and solar spike 7 revolution. Consequently, a rotation of the rotor 5 by 120 degrees corresponds to one revolution of the sun spike 7 (central gear 13), and one revolution of the rotor 5 corresponds to three turns of the sun spike 7 (central gear 13). All of the above is true with a stationary epicycle 3. However, provided that the rotor 5 rotates at a constant speed, the load carrier 14, depending on the external resistance, changes its speed. A significant load and slow rotation of the load carrier 14 (Figure 2) entails an increase in the counter, in relation to the rotor 5, rotation frequency of the epicycle 3. And since the rotation speed of the crank 6 (solar bus 7) depends on the relative rotation speed of the epicycle 3 and of the rotor 5, then the slightest deceleration of the rotation of the load carrier 14 is instantly accompanied by an increase in the frequency of rotation of the central gear 13. When the resistance decreases, the load carrier 14 gains speed, at the same time the epicycle 3 rotates ya, up to a stop. With a further decrease in load resistance, the epicycle 3 is easier to rotate with the rotor 5 than to overcome the resistance of the rotation it encounters. This is a direct, or close to it, transmission. So, when the external resistance changes, the load carrier 14 changes its speed, the epicycle rotates faster or slower, which leads, respectively, to an increase or decrease in the speed of the sun spike 7 (central gear 13), i.e. to maintain a balance between resistance and the necessary torque, in which its transformation is manifested. When the vertices of the rotor 5 run on the tapering branches of the epicycle 3, a wedge effect is manifested when the radial force on the crank 6 exceeds the rotation force of the carrier 10 by 4-5 times, which contributes to an increase in torque. Thus, the issue of significant simplification, improving the reliability, durability and economy of the “machine” is solved.

Для реализации изобретения необходимы следующие технологии и оборудование: литейное производство корпусных заготовок, штамповочное оборудование. Станки: вертикально- и горизонтально-фрезерные с ЧПУ, токарные, сверлильные, зубонарезные, шлифовальные.To implement the invention, the following technologies and equipment are necessary: foundry production of body blanks, stamping equipment. Machines: vertically and horizontally milling with CNC, turning, drilling, gear-cutting, grinding.

Claims

The biplanetary variator, including the central wheel of internal gearing - the “crown”, carrier, satellites, central gear, characterized in that the “crown” is a double epicycle, the receiving part of which contains an operating circuit in the form of an epitrochoid, outlined by the vertices of a three-angle rotor with it located coaxially with a crank made eccentrically with respect to a single solar tenon, whose axis coincides with the center of the “crown”, and the radii of the solar tenon and crank are correlated as 2: 3, the eccentricity with it makes half the radius of the sun spike, the lateral surface of the three-angle rotor contains a pin for aligning with the radial link of the drive carrier, coaxial with the sun spike, and the second part of the “crown” is a gear ring of internal engagement containing a group of satellites connected by a central gear with the sun spike and combined load carrier.