Бесступенчатая трансмиссия транспортного средства
Изобретение относится к машиностроению, главным образом транспортному, и в первую очередь к автоматостроению. Цель изобретения - расширение кинематического диапазона путем увеличения диапазона регулирования вращающего момента на колесе транспортного средства при одновременном обеспечении ему реверса. Трансмиссия содержит клиноременный вариатор и понижающий редуктор, снабженный дополнительными четырьмя шестернями 12, 14, 20, 21, валом 10, механизмом 11 переключения подвижных шестерен, механизмом нажатия на подвижный диск шкива 3 и механизмом нажатия на подвижные диски. Указанные элементы позволяют значительно увеличить диапазон вращающих моментов на колесе транспортного средства, запуск его двигателя с хода или буксировки, торможение двигателем, устранить перекос ремня при регулировании передаточного числа. 5 з.п. ф-лы, 17 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ÄÄSUÄÄ 1614944 (51) 5 В 60 К 17 08! «... ц,.",;) .ц
Н11:(!)рай j М„жлЧ4р
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
3 1 F, г1, А1 1 1. c -,, 2:
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4642984/31-11 (22) 26.01.89 (46) 23.12.90. Бюл. ¹ 47 (71) Московский автомеханический институт (72) М. С. Петров, H. П. Баловнев, А. С. Лукьянов и А. Б. Туравинов (53) 629.113-585.1 (088.8) (56) Патент Франции № 2457210, кл. В 62 М 9/06, F 16 Н 9/14, 1980. (54) БЕССТУПЕНЧАТАЯ ТРАНСМИССИЯ
ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к машиностроению, главным образом транспортному, и в первую очередь к автомотостроению. Цель изобретения — расширение кинематического диапазона путем увеличения диапазона регулирования вра1цакицсго момеili 1 на колесе транспортного средст«3;1 при о III<)временном обеспеченни ем; рс13ерса. Тра)гсмиссия содерж11г клинорсменный нариатор и понижающий редуктор, снабженный 1()полнительными четырьмя п)естернями 12, 14, 20, 21, валом О, механизмом l! переключения подвижны шестерен, ме анизм1)м нажатия на подвижный,1исh шкив» 3 и ме);анизмом нажатия на нодвижныс диски . Указанные ал3 ион 1 l,l поз во.151K)1 3II I) lllтельно увеличить диапазон вр;IIII.IIc)IIIII_#_ моментов ll; колесе 1ранспортного срежет)ш. запуск его двигателя с );о)151 или 63 ксировки, торможение двигателем, ус1ранпгь перекос рем ня и ри регул и рова н и и п«ре I;1точного числа. 5 з.il. ф-..)ы, 17 и,1.
A-5
14944
Изобретение относится к машиностроению, главным образом транспортному, в частности к автомотостроению, и может быть использовано при проектировании бесступенчатых трансмиссий для автомобилей, мотоциклов, мопедов и других транспортных средств.
Пель изобретения — расширение кинематического диапазона путем увеличения диан»зона регулирования вращающего мо( мента на колесе при одновременном обеспечении ему реверса.
На фиг. изображено транспортное ! средство с бесступенчатой трансмиссией; на фиг. 2 -- бесступенчатая трансмиссия с двигателем; на фиг. 3 — разрез А — А на фиг. 2; II» фиг. 4 — разрез Б — h на фиг. 2; на фиг. 5 — кинематическая схема понижающего редуктора трансмиссии в первом положении шестерен (малый крутящий момент); ll» фиг. 6 — — то же, во втором положении шестерен (большой крутящий моме и); на фиг. 7 — — то же, в третьем положс пии и естерен (з»дний ход); на фиг. 8— веду гний ш кив кл и норемен ного вариатора; и» фпг. 9 разрез В- В на фиг. 8; на фиг. 10 кинематическая схема центробс жного механизма ведущего шкива; на фиг. 1 — ведомый шкив клиноременнсго в»ри» гора; на фиг. 12 — — одна из подвижных ступиц ведомого шкива; на фиг. !3-р»эрез ! на фиг. !2; на фиг. !4 - развертк» повс.рхности а на фиг. 12; на фиг. 15 —— другая из подвижных ступиц ведомого IIJKI4в»; на фиг. 16 — — разрез Д вЂ” Jl, «a фиг. 15; на фиг. 17 -- развертка поверхности б на фиг. 15.
Транспортное средство 1 содержит бесступенчатую трансмиссию 2, которая включает клиноременный вари»тор, состоящий из ведущего 3 и ведомого 4 регулируемых шкивов, и понижающий редуктор, установленный в корпусе 5 и жестко соединенный с двигателем 6. Понижающий редуктор (фиг. 3 и 2) содержит входной 7, промежуточный 8, выходной 9 и дополнительный 10 валы, а также механизм переключения подвижных шестерен 11. На входном валу 7 установлены шкив 4, блок шестерен 12 на подшипнике !3 скольжения, подвижная и» шлицах шестерня 14.
Блок шестерен !2 и шестерня !4 имеют на торцах для соединения друг с другом кулачка 15. На промежуточном валу 8 жестко закреплена шестерня 16, находящ»яся в зацеплении с одной из шестерен блока !2. На выходном валу 9 закреплена через дифференциал 17 шестерня 18, находящаяся в зацеплении с шестерней 19, выполненной вместе с валом 8. На дополнительном валу 10 на шлицах установлена неподвижная шестерня 20 и подвижная шестерня 21, которая имеет возмож иост ь зацепления с одной из шестерен 12 блока и с шестерней 16 по отдельности.
Э
4
Механизм переключения шестерен 1! соединен с подвижными шестернями 14 и 19.
Ведущий шкив 3 (фиг. 3) состоит из подвижного 22 и неподвижного 23 дисков.
С дисков 22 через ступицу 24 жестко соединены упорное кольцо 25, шайба 26 и фланец 27 с роликом 28 на оси 29, а с диском
23, закрепленным через чашку 30 на неподвижной ступице 31, шарнирно связан центробежный груз 32 в виде сегмента кольца с пружиной 33 кручения. Параллельно торцу кольца 25 в корпусе 5 (фиг. 2—
4) на подшипниках 34 скольжения установлен вал 35. Один конец вала 35 жестко соединен с подшипником 36 качения, ось которого эксцентрична оси вала, а другой конец — с рычагом 37, приводимым в движение с помощью тросика 38 и рукоятки 39 привода сцепления.
Ведомый шкив 4 (фиг. 11 — 17) состоит из подвижных дисков 40 и 41, закрепленных, соответственно, на подвижных ступицах 42 и 43. Ступицы 42 и 43 расположены концентрично по отношению к неподвижной ступице 44 и соединены одна с другой с помощью роликов 45 и 46 на пальце 47 и винтовых пазов 48 и 49. Каждый из винтовых пазов 48 и 49 выполнен в виде двух соединенных витков с разными направлениями и углами уи у, уз, у4 наклона витков. Между кожухом 50, жестко закрепленным на ступице 42, и ступицей 44 установлена пружина 5! кручения.
Бесступенчатая трансмиссия работает следующим образом.
Трансмиссия 2 (фиг. 1) установлена в задней части транспортного средства 1 для привода его колес. Вра|цающий момент от двигатепя 6 (фиг. 2, 3) передается ведущему шкиву 3, а затем через клиновой ремень (не показан) на ведомый шкив 4 клиноременного вариатора. С ведомого шкива 4 вращающий момент через понижающий редуктор подводится к задним приводным колесам транспортного средства 1.
Эксплуатация транспортного средства характеризуется различными условиями нагружения. Например, грузовой мотороллер повышенной грузоподъемности, для которого может быть разработана данная трансмиссия, при собственном весе около 390 кг должен обеспечить перевозку груза «есом до
500 кг как на усовершенствованной, так и на проселочной дорогах. Следовательно, от грансмисси таких транспортных средств требуется большой диапазон регулирования вращающий моментов на колесе. Бесступенчатое регулирование позволяет обеспечить минимальные расходы топлива. Кроме того, для транспортного средства, с целью увеличения маневренности, необходимо предусмотреть возмож ность движения задним ходом.
Потребность в небольших вращающих моментах на колесе обеспечивается диапа1614944
10 зоном передаточных чисел вариатора и минимальным передаточным числом редуктора, которое образуется следующим об.разом (фиг. 5). Врашаюгций момент с ведомого шкива 4 через шлицы вала 7 передается на шестерню 14, а затем через кулачки 15 на малую шестерню блока. 2.
С последней момент передается на шестерню 16 и далее с шестерни 19 на шестерню 18 через дифференциал 17 к приводíblм валам 9 колес, т. е. Mèнимальное передаточное число образуется двумя парами шестерен 12 — 16 и 19 — 18.
Потребность в больших вращающих моментах на колесе обеспечивается диапазоном переда точ ных ч и сел ва ри а тор а и максимальным передаточным числом редуктора, которое образуется следую<цим образом (фиг. 6). Подвижная шестерня 14 перемещается вправо, отсоединяясь от блока 12, и входит в зацепление с шестерней 20 вала 10.
В этом случае вращающий момент передается от шестерни 14 к шестерне 20 и далее от шестерни 21 к большой шестерне 12 блока, затем через пары шестерен
12 — 16 и 19 — 18 через дифференциал 17 на приводныс валы 9 колес, т. е. максимальное передаточное число редуктора образуется четырьмя парами шестерен 14 — 18, 21- 12, !2-16 и !9-- !8.
Задний ход (фиг. 7) образуется в положении максимального передаточного числа редуктора и ри перемещении шестерни 21 влево до зацепления с шестерней 16, т. е. передаточное отношение заднего хода образуется тремя парами шестерен: 14 — 18, 21 — 16 и 19 — 18.
Таким образом, за счет наличия только одного дополнительного вала и четырех шестерен устройство обеспечивает транспортному средству значительный диапазон регулирования вращающего момента при одновременном обеспечении движения задним ходом. Кроме того, следует отметить, что доllîëíèòåëьные шестерни 2! и 14 получаются одинаковыми и малых размеров.
В предложенном устройстве функции автоматического < Jfcflлецпя выполняют ведугций шкив 3 и клиновой ремень. При невращающемся двигателе 6 диск 22 шкива 3 находится в крайнем правом положении, обеспечивая небольшой зазор между клиновым ремнем и диском 22, т. е. силовая связь между колесами транспортного средства и двигателем 6 отс утствует. С целью увеличения надеж ности за счет обеспечения запуска двигателя 6 с хода или буксировки транспортного средства рычаг 37 вала 35 (фиг. 2 — 4) приводится в движение от рукоятки 39 привода сцепления при помощи тросика 38. При этом вал 35 поворачивается, и подшипник 36 качения, ось которого эксцентрична оси вала, взаимодействует с упорным кольцом 25 подвижного диска 22 шкива 3. Диск 22 сме15
Г гцается влево i меньшая зазор дo нхля и прижимает клиновой ремень к неподвижному диску 23, в результате чего обеспечивается силовая связь между колесами транспортного средства и двигателем 6.
При регулировя)<ии врящяюгцего момента опорные повер.(ности ступицы 24 подвижного диска 22 расположены всегд;I с двуx сторон от ступицы це>го диска 23.
Такое расположение позволяет уменьшить силы трения между опорными поверхностями стх ниц 24 и 3! .
В зависимости oт интенсивно Tli ><еобходимого транспортному средсгву разгона (например, служебного или максимального) Водитель увеличивает частоту вращения двигател я 6 до значения, с оот ветс твуюп<егo мощности трогания. Зятем нажатием рукоятки 39 приводя сцсfl lcfflf>J (фнг. 2) с Iioмощью тросика 38, рыча< li 37 и IIO; 22 в осевом направлении влево (фиг. 8). При этом шайба 26, прсодо,)свая сolipoTинлениP ог цепTробсжны си,1 грузя 32 и пружины 33, новорачинясT груз 32 llo часовой стрелке и (мс<ця T ег<> центр ма<с влево от линии, перпендикулярной <>си вр;1щения шкива 3 Jl пробно 1я<цси <срез <>сf> груза 32.. 1альHE JI<пий поворот груля 32 по часовой стре,)кс пронсходпт под .I< li<, вием собственной и IITpoocæfIoJI силы, к< т()рая сама пре0долсвя<т у«илия пружи <ы,Ц. После выборки зазоров (меж (у ремнем JI; Таким образом, прсдложеи<ое устройство позволяет обеспечить разгон Tpанспорт>н>го средства и пяча i() рсгу,llipoBHIIHH передаточного числя трянсми cHH на требуемых (зада вя(1ы х ) з и<1 1(ни я х .(10IU IfocT JI 1вигятсля 6. ГIрофиль цс>ггробсжного грхзя 32 до imcff обеспечить при р(улировянии (зр(»цак)ц(его Mo÷åffòà необходимый закон изменения осевой силы от fl<рсм(щения х подвижного диска 22, ГI роектпр<>ванне профи, я производится II;IJI60лсе достуfffff f t графо»l;1литическим ciiocобом < по,)едук)<цсй корректировкой при пспыт;>пнях в()риатора. 3(1;<11ча эта многовариантна, так кяк прп с решении используют(я Ilppcменцыс парамегры.. яряктсрпзуfolf!il(. кяк геометрию цсп)робеж ного механизм;1 B целом, так и геометрию различных его»лементов. например центробежных грузов 32. При таком многообразии пер("«(1" 1ых решений задачя занимает значите,» пос количс< TBo вре1614944 7 мени и нередко дает кривую слишком, сложной конфигурации. В предложенном устройстве сокращено число переменных факторов за счет выполнения груза 32 в . виде сегмента кольца. Известно, что сила между двумя взаимодействук>шими пластинами, выполненными в виде кругов, направлена по прямой, соединяющей центры этих кругов. Выполнение груза 32 в виде сегмента кольца с заданными радиусами Т и К (фиг. 10) дает возможность аналитически выразить в зависимости от перемещения Х изменение угла р„и расстояние К«» от центра масс груза до оси вращейия шкива. Из треугольника АВС (фиг. 10) можно записать IABI = — !BCI +IACI" — 2IACI IBCIcos(y„+P, где IABI=T; IHCI= — R+r. IACI=, Х + t,"; tg7» =— И Из уравнения (1) можно выразить угол 11 в зависимости от перемегцения Х подвижного диска 22 25 (3 = а r ccos (-- — — — — — — ) — а r erg — (2) x + 8® 7 +Я+4 х 2<я )ux» e* Из условия равновесия груза 32 можно записать В„=Е„ . С„+Г1» (3) где 1, — — центробежная сила груза 32; 1 — сила между роликом 28 и грузом 32 П„-- момент сопротивления пружины 33; В„ и С„ — плечи сил Fö и 1; относительно оси 29. Осевая сила центробежного механизма равна 1Ä =F osI:„=(13»M - и — -П„) — —.д" (4) Параметры, входящие в уравнение (4), можно выразить слелующим образом (фиг. ! О): М.=S h. р а> — скорость вращения шкива 3, р — — плотность материала rруза 32, Z — исло рузов); В„==rn cos(cp„— a); C„(X+(tgP„) sinj3„; <, = (R+2) ма, Т лКсР, =л — arcsin — — — — — —.-, а=-arccos — — —" —; Т 8 оп Я) m== /Т +а — 2Tacos ; S= 560 80 RzÄ â€” — Кв — m. sin („— а) .. помощью указанных зависимостей была составлена программа на -38M, которая позволяет достаточно быстро выбрать параметры центробежного механизма (R, Т, r, Р, R, t, 0), обеспечивающие необходимый закон изменения осевой силы F от перемещения Х диска 22. Осевая сила и осевое перемещение на ведомом шкиве реализуется с помощью винтового паза 48 с углом налона уп выполненного в подвижной ступице 42 диска 40, и пальца 47 с роликом 46, запрессованного в неподвижной ступице 44. С целью исключения взаимного проворота дисков 40 и 41 относительно друг друга применены три направляющих пальца 52. Выполненный в ступице 43 диска 41 винтовой паз 49 с углом наклона у, отличным от 90, обеспечивает возможность поворота диска 41 совместно с диском 40 и необходимую компенсацию перекоса ремня в процессе регулирования передаточного числа, которая возникает из-за не равного перемещения подвижного диска 22 на шкиве 3 и перемещения подвижного диска 40 на. шкиве 4. Винтовое нажимное устройство ведомого шкива 4 является устройством двухстороннего действия, т. е. в ступицах 42 и 43, кроме указанных винтовых пазов, выполнены винтовые пазы противоположного направления с углами наклона витков уа и у4. Это обеспечивает регулирование передаточного числа при реверсировании потока мощности, т. е. при передаче вращающего момента от колеса транспортного средства 1 к двигателю 6, а следовательно, обеспечивает возможность торможения двигателем 6. формула изобретения 1. Бесступенчатая трансмиссия транспортного средства, содержащая соединенный с картером двигателя корпус и расположенные в нем клиноременный вариатор, состоягций из установленного на коленчатом валу двигателя ведущего регулируемого посредством центробежных грузов по частоте вращения шкива, ступица подвижного диска когорого расположена с одной стороны от ступицы неподвижного диска, и из ведомого, регулируемого по вращаюгцему моменту шкива, включающего первый и второй конусные диски, жестко соединенные соответственно с неподвижной и подвижной в осевом направлении ступицами, палец с роликом, закрепленный в неподвижной ступице, и винтовой паз выполненный в подвижной ступице для взаимодействия с роликом, и понижающий редуктор, выполненный из входного вала, на котором расположен ведомый шкив и жестко закреплена ведущая шестерня, промежуточного вала с закрепленными на нем двумя шестернями и выходного вала, на котором жестко закреплены ведомая шестерня и приводное колесо, отличающаяся тем, что, с целью расширения кинематического диапазона путем увеличения диапазона регулирования вращающего момента на колесе транспортного средства при одновременном обеспечении ему реверса, по1614944 9 нижающий релуктор снабжен лополн,;тельными четырьмя шестернями, валом и механизмом переключения подвижных шестерен, причем две дополнительные шестерни ðàñHîложены 1«а шлицах дополнительного вала, 5 одна из которых неподвижна, а другая подвижна в осевом напавлении, остальные лополнительн, шестерни имеют на торцах друг пр .тив друга кулачки и расположены н3 входном валу, причем первая из них выполнена за одно целое с ве- 10 ду(цей 1(.стерней и установлена неподвижно В осевом направлении на подшипнике скольж(.ния, а вторая установлена на шлицах подвижно в осевом напавлении, дополнительный вал расположен с возможностью 15 занпления его неподвижной и подвижнои герней соответственно с подвижной и неl.(: !вижчой шестернями входного и промежут >«Hor(валов по отдельности. 2 Трансмиссия по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции 2р и повышения надежности в процессе запуска двигателя с хода или буксировки транспортного средства, подвижный диск ведущего шкива снабжен упорным кольцом, а в корпусе трансмиссии на опорах скольжения параллельно торцу кольца установ25 лен вал, причем один конец вала жестко связан с подшипником качения, ось которого эксцентрична оси вала, а другой конец вала жестко связан с рычагом, соединенным с приводом управления сцепления транспортного средства. 3. Трансмиссия по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения сил трения. и увел !«.ния долговечности подвижного диска ведущего шкива, ступица !юл:llжноro диска расположена концентрично к ступице неподвижного диска. 1С 4. Транс ми«(ия >ю H. 1, от.>ичаюи>ая(я тем, что, с целью повышения надежи(>сти и >т«М УПРг Щ«НИЯ НаПРЗВЛЯЮЩСГО ПРОФИЛЯ Для центр(б>«жного груза, шкив снабжен осью, за;р«пленной на Hc Hoëi«H>híoì ди(к P 1 Il О 1 > i l ы м I> 0.1 и h О 1, (В Я 3 а и н hi х« (. 110 д В 11 жHhlì л >(hом, пружиной кручения, располож«нной на оси, а центробежный I I>ó(выполнен в виде ку!ачка, имеющего форму сегме!«га кольца, один кон«ц к(>z(>I>(>i (Hl;II>н ирнО установлен íà î H и (вяз il«с и ружинои кручения. 5. Трансмиссия по пп. I, 2, 4, (>1.1ичающаяся тем, что, с целью ра«0111!>(HHH диапазона мощности, используемой и р,: трогании транспортното средства, ведущий lllhH H снабжен ц«айбой, жестко закрепленной I«; подвижном диске, 3 свободный к(>н ll !1(нгробежного груза упирается в н«!«йб так. что центр масс груз УПОМЯ !«\ ТОИ Л ИНИРИ II 1«ЕПО ТВИ Ж НЫ М ДИСКОМ 6. Трансмиссия по и. 1, отличающая(» тем, что, с целью повышения падеж>юсти путем устранения перекоса ремня !!ри регулировании и обеспечения торможения двигателем, ведомый !Нкив «набже!«ДополнительНоН подвижной ступицей, соединенной с H(рвым конусным л,иском и расположеннои концентрично межл подвижной и неподвижной ступицами. Дополнительными Винтовыми пазами с разными направлениями и углами наклоны витков, лна из кот(>рых выполнены в Дополнит«льной и (> IIIH н пОдВиж ной ступи пах, 3 т акж«10110. I Hlil (. .I ьным роликом на колы!«Взя нзаим(>л«й(т ! «ИЯ С ЛОПО, 11«ИТ((;! ЬН Ы <1И 11333 М И. 1614944 1614944 10 21 15 20 78 Фиг. б 70 21! 6!4944 75 20 19 19 1614944 В 30 29 28 1614944 В-В Фиг.9 1614944 1614944 Фиг. 1б Xgg /7/о2Й/Ы Хпс лей ы Й г.77 Соста витель С. Белоусько Реда ктор В. Дa н ко Техред А. Кравчук Корректор М. Пожо Заказ 3949 Тираж 422 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета но изобретсниям и открытиям при ГКНТ CCCP 113035, Москва. Ж вЂ” 35, Рву шская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
