Коробка передач для изменения передаточного отношения без разрыва потока мощности

 

Использование в машиностроении: коробку передач можно использовать в трансмиссии транспортных средств, станков и различных передач в которых необходимо изменить режим работы механизма или машины под нагрузкой. Это достигается путем применения бочкообразных элементов, расположенных между коническими шестернями каждой ступени и нарезанными одной левозаходной впадины или зубьев на соответствующих, бочкообразных элементах ведущего, ведомого и промежуточного блоков шестерен, являющихся продолжением впадины или зуба конической шестерни. Обкатывание бочкообразных элементов друг относительно друга осуществляется одновременно с осевым перемещением ведущего и ведомого блоков противоположных направлениях и углового отклонения промежуточного блока шестерен. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к машиностроению и, в частности, к транспортным средствам.

Известно устройство (1) для изменения передаточного отношения, состоящее из муфты сцепления и многоступенчатой коробки передач, в которой переключение передач осуществляется остановкой трактора. Недостатками такого устройства для изменения передаточного отношения являются: уменьшение производительности агрегата из-за частых остановок на переключение передач; износ фрикционных дисков сцепления; перегрузка двигателя в момент разгона после каждого переключения передач.

Известно также (2) гидромеханическая коробка передач тракторов, в которых переключение передач в пределах заданного диапазона осуществляется без разрыва передаваемого потока мощности путем создания давления в полостях гидроподвижной муфты. Недостатком такой конструкции коробки передач является включение двух передач одновременно в момент переключения передач и создание замкнутого силового контура в пределах коробки передач, что приводит к уменьшению механического КПД трансмиссии и к повышению износа гидроподвижных муфт.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенной коробке передач является конструкция (3) в которой ведущий и ведомые шестерни соседних передач соединены коническими зубчатыми винтовыми дорожками разной заходности. Между ведущими и ведомыми элементами размещена промежуточная шестерня, имеющая возможность перемещаться вдоль косой направляющей. Причем косая направляющая имеет на концах изломы, оси которых параллельны ведущему и ведомому валам.

Недостатком такой конструкции является трудность обеспечения четкого переключения передач, т.к. для изменения передаточного отношения промежуточная шестерня должна в начале переместиться на ширину шестерни вместе с косой направляющей и только потом перемоститься по косой направляющей по зубчатым винтовым дорожкам до совмещения с шестернями следующей передачи. Следует отметить, что в такой конструкции коробки передач изменение передаточного отношения производит не более чем за четверть оборота быстроходного вала.

Малый промежуток времени изменения передаточного отношения вызывает большие динамические нагрузки при осевых перемещениях промежуточного вала. Кроме того, все шестерни выполняются прямозубыми, что снижает их долговечность, создает шум при работе и вызывает значительные динамические нагрузки на элементах передачи.

Целью настоящего изобретения является повышает надежности, эффективности работы и долговечности коробки передач без разрыва потока мощности.

Сущность изобретения заключается в том, что конические зубчатые колеса разных передач ведущего и ведомого валов соединены бочкообразными элементами с разными диаметрами оснований, нарезанными на выпуклой поверхности бочкообразных элементов по одной левозаходной и по одной правозаходной винтовых впадин, охватывающих по 180^o угла поворота ведущего и ведомого блоков шестерен с началом от одной точки, а конические шестерни разных передач промежуточного вала тоже соединены бочкообразными элементами с разными диаметрами оснований, нарезанными на них одной левозаходной и одной правозаходной винтовых зубьев, охватывающих 180^o угла поворота промежуточного блока шестерен с началом из одной точки. В момент изменения передаточного отношения разнозаходные винтовые зубья на бочкообразных элементах промежуточного блока шестерен контактирует соответствующими впадинами на бочкообразных элементам ведущего и ведомого блоков шестерен. Изменение передаточного отношения достигается плавным изменением угла наклона промежуточного вала при повороте его на 180^o с одновременным осевым перемещением ведущего и ведомого блоков шестерен навстречу друг к другу.

Причем, изменение угла наклонам промежуточного вала производится плавно и бочкообразные элементы промежуточного блока шестерен плавно обкатываются по бочкообразным элементам ведущего и ведомого блоков шестерен.

Повышение надежности, эффективности работы и долговечности коробки передач достигается применением спиралевидных зубьев на конических шестернях ведущего, промежуточного и ведомого звеньев. Кроме того, в момент изменения передаточного числа крутящий момент передается от правозаходной винтовой впадины ведущего элемента на винтовой правозаходной зуб промежуточного элемента, а оттуда через левозаходной винтовой зуб промежуточного элемента на ведомозаходную впадину ведомого элемента.

Левозаходные и правозаходные винтовые впадины на ведущем и ведомом бочкообразном элементах являются продолжением одной из впадин шестерен на соответствующих валах, а винтовые зубья на бочкообразном элементе промежуточного вала продолжением по одному зубу соответствующей заходности шестерен промежуточного вала. Причем для увеличения передаточного отношения используются правозаходные сопрягаемые винтовые элементы, а для уменьшения - левозаходные.

Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 принципиальная схема коробки-передач; на фиг. 2 схема механизма синхронизации углового поворота промежуточного и осевого перемещения ведущего и ведомого блоков шестерен; на фиг. 3 крепление промежуточного вала; на фиг.4 крепление ведущего и ведомого блоков шестерен на фиг.5 конструкция дисков; на фиг.6 - электрическая схема для фиксирования начала поворота промежуточного блока шестерен.

Коробка передач содержит корпус 1, ведущий 2, промежуточный 3 и ведомый 4 валы с коническими шестернями разного диаметра 5,6,7, 8,9 и 10 со спиралевидными зубьями, установленными на соответствующих валах попарно с вершинами в разные стороны. Между каждой парой шестерен установлены бочкообразные элементы 11,12 и 13 с разными диаметрами оснований. На бочкообразных элементах ведущего и ведомого блоков шестерен нарезаны по две винтообразные впадины 14,15,16 и 17 разной заходности с началом из одной точки и углом обхвата 180^o, переходящих впадины зубьев, а на бочкообразном элементе промежуточного блока шестерен нарезаны два винтообразных зуба 18 и 19 разной заходности с началом из одной точки с углом обхвата 180^o, переходящие в спиралевидные зубья шестерен. Промежуточный блок шестерен установлен на оси подшипниках, которая в свою очередь жестко закреплена на крестовине 20. Крестовина имеет ось качания 21 и два пальца 22 и 23, входящие в пазы кронштейнов 24 и 25. Кронштейны жестко соединены с ведущим и ведомым блоками шестерен.

На ведущем и ведомом валах жестко установлены диски 26 и 27 с пазом 28 для фиксирования одновременности подвода начал винтовых впадин к началам винтообразных зубьев разной заходности.

Диски с фотоэлементом 29 и лампой 30 являются датчиком для фиксирования одновременности подвода начал винтообразных зубьев и начал винтообразных впадин к точкам сопряжения ведущего и ведомого блоков шестерен с промежуточным блоком шестерен или же датчиком исполнительного механизма устройства для изменения угла наклона промежуточного вала (условно не показано).

Диски на ведущем и ведомом валах с фотодатчиками установлены для включения исполнительного механизма поворота крестовины. Для увеличения передаточного числа исполнительный механизм осуществляет поворот крестовины по часовой стрелке, а для уменьшения против часовой стрелки.

Предложенное устройство работает следующим образом. При включенной передаче крутящий момент от ведущего к ведомому валу передается через соответствующие шестерни ведущего, промежуточного и ведомого блоков.

При одновременном совмещении начал винтообразных впадин разноименной заходности на ведущем и ведомом блоках шестерен с началом винтообразных зубьев разноименной заходности на промежуточном блоке шестерен на фотоэлементы попадает свет от ламп через пазы на дисках и ток пойдет через цепь фотодатчика, который включает исполнительный механизм поворота крестовины. Поворот крестовины будет до тех пор, пока диск не закроет отверстие фотоэлемента.

Для изменения передаточного отношения ось промежуточного вала с крестовиной наклоняются либо по, либо против часовой стрелки и под действием передаваемого момента от исполнительного механизма бочкообразные элементы ведущего, промежуточного и ведомого блоков шестерен обкатываются друг относительно друга и одновременно пальцы крестовины перемещают кронштейны в противоположных направлениях. В свою очередь кронштейны перемещают на соответствующую величину в осевом направлении ведущий и ведомый блоки шестерен. При этом крутящий момент передается от левозаходной винтовой впадины ведущего блоков на левозаходный винтовой зуб промежуточного блока, оттуда через правозаходной винтовой зуб того же блока на правоза. ходную впадину ведомого блока шестерен. За половину оборота ведущего вала завершается осевое перемещение ведущего и ведомого блока шестерен. За половину оборота ведущего вала завершается осевое перемещение ведущего и ведомого блоков шестерен и обкатывание их бочкообразных элементов относительно бочкообразного элемента промежуточного блока шестерен. Таким образом, из-за применения винтообразных зубьев в конических парах обеспечивается плавность и бесшумность работы и продолжение впадины зубьев ведущего и ведомого блоков шестерен и винтообразного зуба промежуточного блока шестерен на бочкообразных элементах позволяют плавно изменять передаточное отношение в коробке передач. Причем, в момент изменения передаточного отношения в каждой зубчатой паре работает одна впадина с углом обхвата 180^o и один зуб с тем же углом обхвата.

Предложенная коробка передач позволит изменять передаточное отношение без разрыва передаваемого потока мощности и использование винтообразных зубьев и винтообразных впадин в зубчатых парах уменьшает динамические нагрузки, увеличивает срок службы коробки передач.

Формула изобретения

1. Коробка передач для изменения передаточного отношения без разрыва потока мощности, содержащая корпус, ведущий, промежуточный и ведомый валы с установленными на них шестернями разного диаметра, отличающаяся тем, что она снабжена установленными с возможностью продольного перемещения на ведущем и ведомом валах шестернями, жестко соединенными с последними бочкообразными элементами с разными диаметрами оснований, упомянутые шестерни выполнены коническими со спиралевидными зубьями, промежуточный вал установлен с возможностью поворота относительно неподвижной оси, перпендикулярной плоскости, проходящей через оси валов, причем на поверхности бочкообразных элементов, установленных на ведущем и ведомом валах, выполнены две винтовые впадины разной заходности с началом в одной точке и углом обхвата 180°, каждая из которых является продолжением одной из впадин зубьев соответствующей шестерни, а на поверхности бочкообразного элемента, установленного на промежуточном валу, выполнены два винтовых зуба разной заходности с началом в одной точке и углом обхвата 180°, каждая из которых является продолжением одного из зубьев соответствующей шестерни.

2. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что промежуточный вал смонтирован на крестовине, качающейся относительно неподвижной оси, перпендикулярной плоскости, проходящей через оси валов.

3. Коробка передач по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что ведущий и ведомый валы имеют фотодатчики, выполненные в виде дисков с пазом и фотоэлементами, включенными последовательно в электрическую цепь исполнительного механизма.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6