RU2063565C1

RU2063565C1 - Gear box

Info

Publication number: RU2063565C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Григорьев; В.С. Макаров
Original assignee: Макаров Вячеслав Степанович
Priority date: 1994-08-02
Filing date: 1994-08-02
Publication date: 1996-07-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: barrel-shaped members are interposed between conical gears of each stage, and respective barrel-shaped members of driving, driven and intermediate gear units are provided with teeth. The barrel-shaped members roll about each other simultaneously with axial movement of the driving and driven units in opposite directions and angular deviation of the intermediate gear unit. EFFECT: improved design. 3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и, в частности, к транспортным средствам. The invention relates to mechanical engineering and, in particular, to vehicles.

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. A device (1) is known for changing the gear ratio, consisting of a clutch and a multi-stage gearbox, in which gear shifting is performed by stopping the tractor. The disadvantages of such a device for changing the gear ratio are: a decrease in the performance of the unit due to frequent gearshift stops; wear of friction clutch discs; engine overload at the time of acceleration after each gear shift.

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. It is also known (2) the hydromechanical gearbox of tractors in which gear shifting within a given range is carried out without breaking the transmitted power flow by creating pressure in the cavities of the hydraulically movable coupling. The disadvantage of this design of the gearbox is the inclusion of two gears simultaneously at the time of gear shifting and the creation of a closed power circuit within the gearbox, which leads to a decrease in the mechanical efficiency of the transmission and to increased wear of the hydraulically movable couplings.

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. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed gearbox is the design (3) in which the drive and driven gears of adjacent gears are connected by bevel gear helical tracks of different presets. An intermediate gear is placed between the leading and driven elements, which can move along an oblique guide. Moreover, the oblique guide has kinks at the ends, the axes of which are parallel to the driving and driven shafts.

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. The disadvantage of this design is the difficulty of providing a clear gear shift, because To change the gear ratio, the intermediate gear should initially move to the width of the gear along with the oblique guide and only then be pitched along the oblique guide along the gear helical tracks until it is combined with the gears of the next gear. It should be noted that in this design of the gearbox, a change in the gear ratio produces no more than a quarter of a revolution of the high-speed shaft.

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. A short period of time the gear ratio changes causes large dynamic loads during axial movements of the intermediate shaft. In addition, all gears are spur, which reduces their durability, creates noise during operation and causes significant dynamic loads on the transmission elements.

Целью настоящего изобретения является повышает надежности, эффективности работы и долговечности коробки передач без разрыва потока мощности. The aim of the present invention is to increase the reliability, efficiency and durability of the gearbox without interrupting the flow of power.

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.The essence of the invention lies in the fact that the bevel gears of different gears of the driving and driven shafts are connected by barrel-shaped elements with different diameters of the bases, cut on the convex surface of the barrel-shaped elements along one left-hand and one right-hand screw cavities, covering 180 ^{° of the} angle of rotation of the leading and driven units gears starting from one point, and bevel gears of different gears of the intermediate shaft are also connected by barrel-shaped elements with different diameters of the bases, cut GOVERNMENTAL them levozahodnoy audio and audio pravozahodnoy helical teeth covering 180 ^o angle of rotation of the intermediate gear unit with the start of a single point. At the moment of changing the gear ratio, different helical teeth on the barrel-shaped elements of the intermediate gear block are in contact with the corresponding troughs on the barrel-shaped elements of the driving and driven gear blocks. The change in the gear ratio is achieved by smoothly changing the angle of inclination of the intermediate shaft when it is rotated 180 ^° with simultaneous axial movement of the drive and driven gear blocks towards each other.

Причем, изменение угла наклонам промежуточного вала производится плавно и бочкообразные элементы промежуточного блока шестерен плавно обкатываются по бочкообразным элементам ведущего и ведомого блоков шестерен. Moreover, the angle change to the slopes of the intermediate shaft is made smoothly and the barrel-shaped elements of the intermediate gear block smoothly run around the barrel-shaped elements of the driving and driven gear blocks.

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. Improving the reliability, efficiency and durability of the gearbox is achieved by the use of spiral teeth on the bevel gears of the driving, intermediate and driven links. In addition, at the moment the gear ratio is changed, the torque is transmitted from the lead screw cavity of the driving element to the screw screw of the intermediate element, and from there, through the left screw tooth of the intermediate element to the lead hole of the driven element.

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. Left-handed and right-handed helical troughs on the leading and driven barrel-shaped elements are a continuation of one of the troughs of the gears on the respective shafts, and helical teeth on the barrel-shaped element of the intermediate shaft continue one tooth each of the corresponding entry gears of the intermediate shaft. Moreover, to increase the gear ratio, right-handed mating screw elements are used, and to reduce the left-handed ones.

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. The invention is illustrated by drawings: in Fig.1 is a schematic diagram of a gearbox; in FIG. 2 is a diagram of the mechanism for synchronizing the angular rotation of the intermediate and axial movements of the driving and driven gear units; in FIG. 3 fastening of an intermediate shaft; in Fig.4 fastening of the leading and driven gear blocks in Fig.5 design of the disks; Fig.6 is an electrical diagram for fixing the start of rotation of the intermediate gear block.

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.The gearbox contains a housing 1, a leading 2, an intermediate 3 and a driven 4 shafts with bevel gears of different diameters 5,6,7, 8,9 and 10 with spiral teeth mounted on the respective shafts in pairs with vertices in opposite directions. Between each pair of gears installed barrel-shaped elements 11,12 and 13 with different diameters of the bases. Two helical depressions 14,15,16 and 17 of different orientation are cut into barrel-shaped elements of the driving and driven gear blocks with a start from a single point and a girth angle of 180 ^° , rolling tooth cavities, and two spiral-shaped teeth are cut into a barrel-shaped element of the intermediate gear block 18 and 19 different makings with a start from a single point with a girth angle of 180 ^o , turning into spiral gear teeth. An intermediate block of gears is mounted on the axis of the bearings, which, in turn, is rigidly fixed to the crosspiece 20. The crosspiece has a swing axis 21 and two fingers 22 and 23, which are included in the grooves of the brackets 24 and 25. The brackets are rigidly connected to the driving and driven gear blocks.

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. Disks 26 and 27 with a groove 28 are rigidly mounted on the driving and driven shafts for fixing the simultaneity of the supply of helical troughs to the beginnings of helical teeth of different orientation.

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). Disks with a photocell 29 and a lamp 30 are a sensor for fixing the simultaneous supply of helical teeth and helical troughs to the interface points of the driving and driven gear units with the intermediate gear unit or the actuator sensor of the device for changing the angle of the intermediate shaft (not shown conditionally).

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. Disks on the driving and driven shafts with photosensors are installed to enable the actuator for turning the cross. To increase the gear ratio, the actuator rotates the crosspiece clockwise, and to decrease it counterclockwise.

Предложенное устройство работает следующим образом. При включенной передаче крутящий момент от ведущего к ведомому валу передается через соответствующие шестерни ведущего, промежуточного и ведомого блоков. The proposed device operates as follows. When the transmission is engaged, the torque from the master to the driven shaft is transmitted through the corresponding gears of the driving, intermediate and driven units.

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. With the simultaneous combination of the beginning of the helical depressions of the opposite direction on the leading and driven gear blocks with the beginning of the helical teeth of the opposite direction on the intermediate block of gears, the light from the lamps gets light from the photocells through the grooves on the disks and the current goes through the photosensor circuit, which includes an actuator for rotating the cross. The crosspiece will rotate until the disk closes the hole of the photocell.

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.To change the gear ratio, the axis of the intermediate shaft with the crosspiece is tilted either clockwise or counterclockwise, and under the action of the transmitted moment from the actuator, the barrel-shaped elements of the driving, intermediate and driven gear blocks are rolled relative to each other and simultaneously the fingers of the crosspiece move the brackets in opposite directions. In turn, the brackets move the driving and driven gear blocks by an appropriate amount in the axial direction. In this case, the torque is transmitted from the left-hand helical cavity of the driving unit to the left-hand helical tooth of the intermediate unit, and from there through the right-hand helical tooth of the same unit to the right-hand side. the running cavity of the driven gear unit. For half a revolution of the drive shaft, the axial movement of the drive and driven gear unit is completed. For half a revolution of the drive shaft, the axial movement of the drive and driven gear units is completed and their barrel-shaped elements are run in relative to the barrel-shaped element of the intermediate gear unit. Thus, due to the use of helical teeth in bevel pairs, smooth and quiet operation is ensured, and the tooth cavity of the leading and driven gear units and the helical tooth of the intermediate gear unit on barrel-shaped elements continue to smoothly change the gear ratio in the gearbox. Moreover, at the time of changing the gear ratio in each gear pair there is one cavity with a girth angle of 180 ^o and one tooth with the same angle of girth.

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. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 The proposed gearbox will allow changing the gear ratio without breaking the transmitted power flow and the use of helical teeth and helical depressions in gear pairs reduces dynamic loads and increases the service life of the gearbox. YYY2 YYY4

Claims

1. A gearbox for changing the gear ratio without breaking the power flow, comprising a housing, drive, intermediate and driven shafts with gears of different diameters mounted on them, characterized in that it is equipped with gears mounted rigidly connected to the longitudinal and driven shafts of the drive shaft, rigidly connected with the last barrel-shaped elements with different diameters of the bases, the said gears are made bevel with spiral teeth, the intermediate shaft is mounted for rotation relative to a fixed axis perpendicular to the plane passing through the axis of the shafts, and on the surface of the barrel-shaped elements mounted on the drive and driven shafts, two helical depressions of different orientation are made with a start at one point and a girth angle of 180 °, each of which is a continuation of one of the depressions the teeth of the corresponding gear, and on the surface of the barrel-shaped element mounted on the intermediate shaft, two helical teeth of different orientation are made with the beginning at one point and a girth angle of 180 °, each of the cat Orykh is an extension of one of the teeth of the corresponding gear.

2. The gearbox according to claim 1, characterized in that the intermediate shaft is mounted on a cross, swinging relative to a fixed axis, perpendicular to a plane passing through the axis of the shafts.

3. The gearbox according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the driving and driven shafts have photosensors made in the form of disks with a groove and photocells connected in series in the electrical circuit of the actuator.