Реверсивна коробка передач містить корпус, провідний, проміжний і ведений вали, на яких встановлені шестерні, що знаходяться в зачепленні один з одним. Шестерні, встановлені на відомому і проміжному валах, виконані у вигляді складових блоків шестерень, установлених з можливістю переміщення для зміни напрямку обертання веденого вала. Коробка передач містить також виконавчий механізм з пристроєм управління для забезпечення можливості зазначеного переміщення шестерень. Ведений блок шестерень містить дві конічні шестерні зі спіральними зубами і циліндричну частину. На поверхні циліндричної частини нарізані дві гвинтові западини, що переходять з левозаходной в правозаходную і з правозаходной в левозаходную, і є продовженням западин кожної з конічних шестерень. Проміжний блок шестерень містить дві конічні шестерні зі спіральними зубами, з'єднані своїми великими підставами, і сферичний сегмент, розташований на торці проміжного блоку шестерень. На сферичному сегменті нарізаний зуб петлеобразной форми, що є продовженням зубів однієї з конічних шестерень і виконаний з можливістю зачеплення з гвинтовими западинами веденого блоку шестерень. Технічний результат, який досягається при реалізації винаходу, полягає в зменшенні динамічних навантажень під час реверсування, підвищенні ефективності в роботі і довговічності коробки передач. 3 з. п. ф-ли, 10 іл.
Винахід відноситься до машинобудування, зокрема до транспортним.
Відома коробка передач [1], в якій включення задньої передачі здійснюється шляхом використання в конструкції коробки передач додаткової зубчастої пари, що забезпечує зміну напрямку обертання веденого вала.
Недоліком такої конструкції є: можливість включення задньої передачі тільки після повної зупинки веденого вала, викришування торців зубів і збільшення габаритів. Хоча в даний час коробки передач для зміни напрямку обертання веденого вала застосовуються широко, проте зменшення продуктивності транспортного засобу, невисока довговічність елементів коробки передач і збільшення габаритів і металоємності змушує вишукувати нові конструкції, позбавлені цих недоліків.
Відома також [2] коробка передач, в якій для зміни напрямку обертання веденого вала використовується гідроподжімние муфти, що дозволяють плавно зменшувати окружну швидкість веденого вала, а потім змінивши напрямок обертання збільшувати швидкість в зворотному напрямку. Такі коробки використовуються в конструкціях, суміщених з механізмом повороту гусеничного трактора. Хоча при використанні таких конструкцій поліпшується маневреність трактора, однак через наявність пар, що труться вони недовговічні. Крім того, в момент зміни напрямку обертання веденого вала виникає замкнутий силовий контур, який викликає значні втрати переданої потужності і підвищений знос деталей коробки передач.
Найбільш близьким за технічною сутністю і технічного результату є конструкція [3] коробки передач, в якій використаний планетарний редуктор, що дозволяє сателітам з внутрішнього зачеплення перейти до зовнішнього зачеплення і тим самим без додаткової зубчастої пари змінювати напрямок обертання веденого вала.
Недоліком такої конструкції є зміна положення веденого вала при зміні напрямку обертання, що вимагає використання додаткових пристроїв, що компенсують, наприклад, карданної передачі. Це значно ускладнює конструкцію коробки передач, збільшує габарити і металоємність. Крім того, час зміни передавального відношення мало, тому що відбувається за 10-20 o кута повороту ведучого валу. Це створить великі динамічні навантаження на валах і елементах перемикає пристрої.
Метою даного винаходу є зменшення динамічних навантажень, підвищення ефективності роботи і довговічності коробки передач при жорсткій кінематичного зв'язку між ведучим і веденим елементами.
Зазначена мета досягається застосуванням шестерень, установлених на відомому і проміжному валах, виконаних у вигляді складових блоків шестерень і встановлених з можливістю переміщення для зміни напрямку обертання веденого вала. При цьому ведений блок шестерень, утворений блоком шестерень, встановлений на відомому валу, містить дві конічні шестерні зі спіральними зубами і циліндричну частину. Конічні шестерні веденого блоку шестерень встановлені вершинами конусів до центру блоку і з'єднані між собою циліндричної частиною, на поверхні якої нарізані дві западини, що переходять з левозаходной в правозаходную і з правозаходной в левозаходную і є продовженням западин кожної з конічних шестерень. Конічний блок шестерень утворений блоком шестерень, встановленим на проміжному валу містить дві конічні шестерні зі спіральними зубами, з'єднані своїми великими підставами і сферичний сегмент, розташований на торці проміжного блоку шестерень. При цьому ведений блок шестерень встановлено з можливістю осьового переміщення уздовж осі веденого вала, а проміжний вал встановлений з можливістю кутового відхилення разом з проміжним блоком шестерень під дією виконавчого механізму для забезпечення можливості перекочування сферичного сегмента по циліндричної частини веденого блоку шестерень і зачеплення кожної з шестерень веденого блоку шестерень з однією з конічних шестерень проміжного блоку шестерень. На поверхні сферичного сегмента нарізаний зуб петлеобразной форми, яка є продовженням двох зубів конічної шестерні проміжного блоку шестерень. Петлеподібний зуб проходить через вісь проміжного вала і виконаний з можливістю зачеплення з гвинтовими западинами веденого блоку шестерень при перекочування сферичного сегмента по циліндричної частини веденого блоку шестерень синхронно кутовому відхиленню проміжного вала. Інша шестерня знаходиться в постійному зачепленні з шестірнею, встановленої на ведучому валу. Виконавчий механізм має електродвигун і додатковий вал, на якому жорстко встановлений проміжний вал. Причому додатковий вал встановлений співвісно ведучому валу з можливістю кутового відхилення в площині, перпендикулярній осі ведучого вала і пов'язаний через черв'ячний редуктор з електродвигуном.
Синхронізація осьового зсуву веденого блоку шестерень і кутового відхилення проміжного вала здійснюється за допомогою важеля, розташованого на додатковому валу і шарнірно з'єднаного з кронштейном, пов'язаним веденим блоком шестерень. Включення і вимикання електродвигуна виконавчого механізму здійснюється за допомогою фотоелемента і фотодатчика, електрично пов'язані з електродвигуном. Для своєчасного вмикання і вимикання керуючих датчиків на ведучому валу встановлений диск зі щілинами, які виконані так, що початок і кінець кожної щілини при повороті ведучого, проміжного і веденого валів відповідають початку і кінця однієї з гвинтових западин веденого блоку шестерень.
Зменшення динамічних навантажень досягається обкативаніем сферичного сегмента з петлеподібним зубом по циліндричній поверхні веденого блоку шестерень з левозаходной гвинтовий западиною, що переходить в правозаходную дозволяє змінити положення проміжного блоку шестерень так, що конічна шестерня проміжного блоку шестерень, що знаходиться в зачепленні з правої конічної шестернею веденого блоку шестерень виходить із зачеплення і плавно переходить в зачепленні з лівої конічної шестернею веденого блоку шестерень при одночас Ємен обкатуванні по провідній шестірні.
Підвищення ефективності роботи досягається наявністю жорсткої кінематичного зв'язку між ведучим і веденим ланками і заміною тертя ковзання тертям кочення при обкатуванні сполучених елементів в момент зміни напрямку обертання.
Підвищення довговічності досягається зменшенням ковзання в сполучених парах при зміні передавального числа шляхом обкатування сполучених елементів один щодо одного з одночасним обертанням провідного і веденого блоків шестерень щодо своїх осей.
Суть винаходу пояснюється кресленнями: на фіг. 1 - вид коробки в плані; на фіг. 2 - поперечний розріз в середньому положенні в момент зміни напрямку обертання; на фіг. 3 - електрична схема управління; на фіг. 4 - схема розташування щілин; на фіг. 5 - схема розташування фотодатчиків; на фіг. 6 - розгортка веденого блоку шестерень; на фіг. 7 - форма перетину гвинтоподібної западини на циліндричній частині веденого блоку шестерень; на фіг. 8 - форма перетину петлеподібного зуба на поверхні торцевого сферичного сегмента; на фіг. 9 - вид з торця на проміжний блок шестерень; на фіг. 10 - вид збоку на проміжний блок шестерень.
Коробка передач складається з ведучого 1; проміжного 2 і веденого 3 валів. На відомому валу встановлений ведений блок шестерень I з можливістю переміщення уздовж вала і складається з конічних шестерень 4 і 5 зі спіралевіднимі зубами, встановленими з вершинами до центру і циліндричної частини 6 з гвинтовими западинами 7 і 8, що переходять з правозаходной в левозаходную і з левозаходной в правозаходную для зміни напрямку обертання і є продовженням спіралеподібних западин зубів конічних шестерень. Проміжний блок шестерень II складається з двох конічних шестерень 9 і 10 з спіралевіднимі зубами з співпадаючими підставами, торцевого сферичного сегмента 11 з петлеподібним зубом 12, що є продовженням зуба конічної шестерні в що проходить через вісь проміжного вала.
Проміжний вал встановлений перпендикулярно і жорстко на додатковому валі управління III, який виконаний співвісно з провідним валом 1 і може гойдатися щодо своєї осі, утворюючи кулісні механізм. Разом з додатковим валом здійснює кутові відхилення і проміжний вал в площині, перпендикулярній осі веденого вала. Положення проміжного вала змінюється електродвигуном (умовно не показаний) через черв'ячний редуктор 13. На валу управління є важіль 14, який шарнірно з'єднаний кронштейном 15. Ведучий вал має конічну шестерню 16, що знаходиться в постійному зачепленні з шестірнею проміжного блоку шестерень і диск 17 з фотоелементами 18 і 19 для управління становищем проміжного блоку шестерень.
Диск має щілини 20 і 21, розташовані на різних рівнях і забезпечує разом з фотоелементами і кнопковими перемикачами 22 і 23 своєчасне включення і виключення електродвигуна ланцюга управління, а перемикач 24 дозволяє змінювати напрямок обертання ротора електродвигуна.
Коробка передач працює наступним чином. У вихідному положенні обертання з ведучого на ведений вал передається через дві пари конічних шестерень через конічну шестерню провідного блоку шестерень на проміжний блок шестерень і звідти на праву провідну шестерню. Початок і кінець щілин на диску підібрані таким чином, що вони відповідають початку і кінця гвинтовий левозаходной, що переходить в правозаходную кручені западину на циліндричній частині і гвинтовий правозаходной, що переходить в кручені левозаходную кручені западину по циліндричної частини провідного блоку шестерень. При натисканні на кнопку і підводі щілини до фотоелементу відбувається замикання ланцюга і включення електродвигуна. Електродвигун через черв'ячний редуктор поверне додатковий вал з встановленим на ньому проміжним валом і проміжним блоком шестерень. Початок петлеподібного зуба на сферичному сегменті потрапить на початок левозаходной гвинтовий западини на циліндричній частині, що переходить в правозаходную западину і обертання передається на провідну шестерню. Тертя ковзання на западині і петлеподібними зубі замінено тертям кочення, тому що сферичний сегмент обкатується по циліндричній поверхні веденого блоку шестерень. Одночасно під дією важеля кронштейн перемістить ведений блок шестерень в осьовому напрямку синхронно куту повороту додаткового вала. При подальшому повороті додаткового вала кутова швидкість веденого вала зменшується і вершина петлеподібного зуба потрапляє на криву переходу левозаходной гвинтовий западини в правозаходную і ведений вал зупиняється. Подальший поворот додаткового вала призводить до переходу петлеподібного зуба на правозаходную кручені западину і ведений вал починає обертатися у зворотному напрямку. Поворот додаткового вала відбувається до приходу в зачеплення шестерні проміжного вала з лівої шестернею провідного блоку шестерень. При кутовому зміні положення проміжного вала відбувається обкатування шестерні проміжного блоку по відомою шестерні. Для зворотного зміни напрямку обертання веденого вала перемикачем змінюємо полярність в ланцюзі електродвигуна. Тепер натисканням другий кнопки наводимо в дію інший фотоелемент і процес буде проходити в зворотному порядку.
Запропонована коробка передач дозволяє змінити напрямок обертання веденого вала при наявності жорсткого зв'язку між ведучим і веденим валами. Тертя ковзання змінюється тертям кочення. Застосування спиралевидной западини і петлеподібного зуба дозволяє зменшити динамічні навантаження в передачі, а заміна тертя ковзання тертям кочення підвищує довговічність передачі в цілому.
Джерела інформації: 1. Гуревич А.М. і ін. Конструкція тракторів і автомобілів. - М. Агропромиздат, 1989, с.135-141.
2. Скотников В. А. Трактори і автомобілі. -М. Агропромиздат, 1985, с. 295-298.
3. Крайнєв А.Ф. Словник-довідник по механізмам. -М. Машинобудування, 1987, с.373.
1. Реверсивна коробка передач, яка містить корпус, провідний, проміжний і ведений вали, на яких встановлені шестерні, що знаходяться в зачепленні один з одним, при цьому зазначені шестерні щонайменше на одному валу коробки передач встановлені з можливістю переміщення для зміни напрямку обертання веденого вала , коробка передач містить також виконавчий механізм з пристроєм управління для забезпечення можливості зазначеного переміщення шестерень коробки передач, яка відрізняється тим, що шестерні, встановлені на веденому і проміжному валах, виконані у вигляді складових блоків шестерень, установлених з можливістю згаданого переміщення для зміни напрямку обертання веденого вала, при цьому ведений блок шестерень, утворений блоком шестерень, встановленому на відомому валу, містить дві конічні шестерні зі спіральними зубами і циліндричну частину, причому конічні шестерні встановлені вершинами конусів до центру блоку і з'єднані між собою згаданої циліндричної частиною, на поверхні якої нарізані дві гвинтові западини, переходящ е з левозаходной в правозаходную з правозаходной в левозаходную і є продовженням западин кожної з конічних шестерень, при цьому проміжний блок шестерень, утворений блоком шестерень, встановленим на проміжному валу, містить дві конічні шестерні зі спіральними зубами, з'єднані своїми великими підставами і сферичний сегмент, розташований на торці проміжного блоку шестерень, причому ведений блок шестерень встановлено з можливістю осьового зсуву вздовж веденого вала, а проміжний вал встановлений з в зможності кутового відхилення разом з проміжним блоком шестерень під дією згаданого виконавчого механізму для забезпечення можливості перекочування сферичного сегмента по циліндричної частини веденого блоку шестерень і зачеплення кожної з шестерень веденого блоку шестерень з однією з конічних шестерень проміжного блоку шестерень, при цьому на поверхні сферичного сегмента нарізаний зуб петлеобразной форми, що є продовженням двох зубів зазначеної конічної шестерні проміжного блоку шестерень, при ем згаданий зуб проходить через вісь проміжного вала і виконана з можливістю зачеплення зі згаданими гвинтовими западинами веденого блоку шестерень при перекочування сферичного сегмента по циліндричної частини веденого блоку шестерень, при цьому осьовий зсув веденого блоку шестерень синхронізовано з кутовим відхиленням проміжного вала, а друга шестерня проміжного блоку шестерень знаходиться в постійному зачепленні з шестірнею, встановленої на відомому валу.
2. Коробка передач по п.1, що відрізняється тим, що виконавчий механізм містить електродвигун і додатковий вал, на якому жорстко встановлений проміжний вал, при цьому додатковий вал встановлений співвісно з провідним валом з можливістю кутового відхилення в площині, перпендикулярній осі ведучого вала, і пов'язаний через черв'ячний редуктор зі згаданим електродвигуном.
3. Коробка передач по п.2, що відрізняється тим, що синхронізація осьового зсуву веденого блоку шестерень і кутового відхилення проміжного вала здійснюється за допомогою важеля, розташованого на додатковому валу і шарнірно з'єднаного з кронштейном, пов'язаним з веденим блоком шестерень.
4. Коробка передач по п.2 або 3, яка відрізняється тим, що пристрій управління, котре обмежує включення і виключення електродвигуна виконавчого механізму, містить фотоелемент і фотодатчик, електрично пов'язані зі згаданим електродвигуном, і диск з щілинами, встановлений на ведучому валу, при цьому зазначені щілини виконані такими, що початок і кінець кожної щілини при повороті веденого, проміжного і ведучого валів відповідають початку і кінця однієї з гвинтових западин веденого блоку шестерень.