многоступенчатая реверсивная передача, переключаемая под нагрузкой

Формула изобретения

1. Многоступенчатая реверсивная передача (1), переключаемая под нагрузкой, с по меньшей мере одним входным валом (3, 7), промежуточными валами (16, 17, 18, 23, 24 и 25) и зубчатыми колесами (11, 13 и 14), образующими набор (12) ведущих колес, а также с установленными на промежуточных валах сцепными муфтами (19, 20, 21, 29, 31 и 41) для свободно посаженных на своих валах колес (13, 14, 15), которые можно для переключения ступеней передач и изменения направления соединять для передачи вращения с одним из промежуточных валов, а также с ведомой кинематической цепью (34), содержащей по меньшей мере одно неподвижно посаженное на валу зубчатое колесо (32), отличающаяся тем, что на каждом промежуточном валу (16, 17, 18, 23, 24 и 25) установлена одна единственная сцепная муфта (19, 20, 21, 29, 31 и 41), одно неподвижно посаженное на своем валу зубчатое колесо (11) и находящиеся с ним в постоянном зацеплении свободно посаженные на своих валах зубчатые колеса (13, 14), которые образуют набор (12) ведущих колес, а другое неподвижно посаженное на своем валу зубчатое колесо (9) образует со свободно посаженным на своем валу зубчатым колесом (15) ведущую кинематическую цепь, отъединенную от набора (12) приводных колес, причем оба неподвижно посаженных зубчатых колеса (11 и 9) закреплены на входном валу (7), неподвижно посаженное на промежуточном валу (25) зубчатое колесо 32 находится в постоянном зацеплении с двумя свободно посаженными на своих валах зубчатыми колесами (30, 40), образуя ведомую кинематическую цепь (34), а промежуточные валы (16, 17, 18, 23, 24 и 25) соединены друг с другом неподвижно посаженными зубчатыми колесами (26, 27, 36, 37, 38 и 39) и свободно посаженным на своем валу зубчатым колесом (28), образующими набор (35) распределительных колес.

2. Многоступенчатая реверсивная передача (1), переключаемая под нагрузкой, по п.1, отличающаяся тем, что свободно посаженному зубчатому колесу (15) соответствует сцепная муфта (21), применяемая в качестве муфты изменения направления и/или муфты переключения ступени передачи.

3. Многоступенчатая реверсивная передача (1), переключаемая под нагрузкой, по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что сцепная муфта (21) установлена на промежуточном валу (18) со свободно посаженным зубчатым колесом (15).

4. Многоступенчатая реверсивная передача (1), переключаемая под нагрузкой, по одному из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что на промежуточном валу (18) имеются два неподвижно посаженных зубчатых колеса (37 и 38) из набора (35) распределительных колес.

5. Многоступенчатая реверсивная передача (1), переключаемая под нагрузкой, по одному из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что неподвижно посаженные зубчатые колеса (11, 9) смонтированы на полом валу (7), расположенном соосно с входным валом (3).

6. Многоступенчатая реверсивная передача (1), переключаемая под нагрузкой, по одному из пп.1 - 5, отличающаяся тем, что соответствующая свободно посаженному колесу (15) сцепная муфта (21) служит для переключения четвертой ступени передачи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к переключаемой под нагрузкой многоступенчатой реверсивной передаче с входным валом, промежуточными валами и зубчатыми колесами, образующими набор ведущих колес, а также с установленными на промежуточных валах сцепными муфтами для свободно посаженных на своих валах колес, которые можно для переключения ступеней передач или направления соединять для передачи вращения с одним из промежуточных валов, а также с ведомой кинематической цепью, содержащей по меньшей мере одно неподвижно посаженное на валу колесо.

В применяемых в настоящее время строительных машинах находят применение передачи, которые можно разделить в основном на две группы. Для одной группы характерным является то, что перед переключаемой под нагрузкой передачей установлено гидростатическое приводное устройство. В таких передачах настройка частоты вращения и крутящего момента в этой предварительно установленной группе осуществляется при помощи гидравлических или электрогидравлических управляющих устройств.

Преобладающая часть применяемых передач принадлежит к другой группе переключаемых под нагрузкой передач с предвключенным гидродинамическим преобразователем крутящего момента. С помощью этого приводного устройства можно достигать бесступенчатого и автоматического повышения крутящего момента при возрастающем рабочем сопротивлении транспортного средства, например строительной машины. При этом можно создать в передаче приводные моменты, которые соответствуют примерно утроенному значению крутящего момента на двигателе. Это важно потому, что в отличие от легковых автомобилей работа производится передачей или преобразователем. Например, в погрузчике на пневмоколесном ходу ковш погружают в забираемую почву. Взятый материал открывают и поднимают. Для погрузки транспортное средство реверсируют, ковш поднимают выше и разгружают. Преобразование крутящего момента оказывается большим преимуществом именно при малых скоростях и больших различиях в частоте вращения между ведущим и ведомым звеном.

Преобразователь может быть дополнен соединительной муфтой. Посредством этой муфты можно в зоне повышенных частот вращения в пределах одной ступени передачи достигать значительной экономии расхода энергии.

Силовой поток в отдельных ступенях передач создается путем комбинации гидравлически переключаемых муфт. Эти муфты помимо всего прочего должны переключаться для реверсирования под нагрузкой и поэтому забирают много энергии. Конструкция корпуса и расположение валов передачи должны быть приспособлены к конкретному применению. Типичными случаями применения реверсивной передачи являются думпторы, погрузчики на пневмоколесном ходу, экскаваторы и автопогрузчики, но также и транспортные средства, которые используются на дорогах, например крановые автомобили. В зависимости от типа транспортного средства требуется определенное осевое смещение между входным и выходным валом передачи. Большие осевые расстояния нужно предусматривать, например, тогда, если необходимо поддерживать малый угол прогиба карданных валов. В этом случае реверсивная передача выполняет дополнительную функцию в качестве распределительной передачи.

В автопогрузчиках реверсивная передача имеет только выходной вал. Пространственные условия заставляют применять малое межосевое расстояние.

В большинстве случаев требуется по меньшей мере один вспомогательный привод, зависящий от частоты вращения двигателя, например, для гидравлики рабочей машины. В линии к вспомогательному приводу предусматривается еще насос смазочного средства и переключения, который тоже приводится во вращение в зависимости от частоты вращения двигателя.

В зависимости от конструкции транспортного средства задачи, которые должна выполнять реверсивная передача, являются весьма различными. Из патента DE-A 1129838 известна реверсивная передача, отличающаяся малыми осевыми габаритами. На приводном валу неподвижно посажено зубчатое колесо, находящееся в постоянном защеплении с колесами, неподвижно посаженными на реверсивном и промежуточном валу. Все свободно посаженные на своих валах колеса находятся на одной стороне передачи, зацепляясь постоянно друг с другом. Между свободно и неподвижно посаженными на валах колесами установлена соответственно фрикционная муфта. В этой известной реверсивной передаче конструкция фрикционных муфт, в частности расположение пакетов пластин, установка свободно посаженных колес на вспомогательных валах, а также монтаж промежуточных валов на стороне свободно посаженных колес, получается сравнительно сложной и дорогостоящей.

Из патента DE-A 2535700 известна реверсивная передача, в которой фрикционные муфты выполнены двухдисковыми. В этой передаче можно осуществить сравнительно высокое число степеней, но в осевом направлении требуется большой габарит, поскольку на одном промежуточном валу надо поместить по четыре зубчатых колеса и одну двухдисковую муфту.

В основу настоящего изобретения положена задача создать переключаемую под нагрузкой реверсивную передачу, которая при меньшем осевом габарите допускает различные варианты передаточных отношений и передач, возможного числа ступеней и необходимых межосевых расстояний.

Положенная в основу изобретения задача решается тем, что: на каждом промежуточном валу установлена одна единственная сцепная муфта; одно неподвижно посаженное на своем валу зубчатое колесо и находящиеся с ним в постоянном зацеплении свободно посаженные на своих валах колеса образуют набор ведущих колес, а другое неподвижно посаженное на своем валу колесо образует со свободно посаженным на своем валу колесом ведущую кинематическую цепь, отъединенную от набора ведущих колес; посаженное неподвижно на вспомогательном валу колесо находится в постоянном зацеплении с двумя свободно посаженными на своих валах колесами, образуя ведомую кинематическую цепь; промежуточные валы соединены друг с другом посредством посаженных колес и свободно посаженным на своем валу колесом, которые образуют набор распределительных колес.

Предложенное решение дает целый ряд преимуществ. Во-первых, для каждого промежуточного вала предусмотрена одна единственная сцепная муфта. Благодаря этому даже при шестиступенчатой реверсивной передаче получается короткая в осевом направлении конструкция. Вследствие малой длины промежуточные валы имеют малый прогиб. Их можно без проблем монтировать в корпусе передачи с обеих сторон в подшипниках качения. Применяемые свободно посаженные на валах зубчатые колеса имеют соответственно единственное зубчатое зацепление; они не используются в качестве промежуточных колес. Благодаря постоянным межосевым расстояниям передаточное отношение набора ведущих колес не может измениться между муфтами прямого и обратного хода. Для того, чтобы тем не менее создать возможность осуществления различных передаточных отношений при помощи других муфт, переключающих направление и/или ступень передачи, предусмотрено еще одно неподвижно посаженное на входном валу зубчатое колесо. Это неподвижно посаженное колесо находится в постоянном зацеплении со свободно посаженным колесом, которому соответствует упомянутая сцепная муфта. Тем самым устраняется влияние числа зубьев входного зубчатого колеса в наборе приводных колес, благодаря чему можно получить различные передаточные отношения.

Целесообразные конструктивные исполнения указаны в отличительных пунктах 2-5 формулы изобретения.

Другие существенные для изобретения признаки, а также возникающие из них преимущества можно уяснить из прилагаемого ниже описания нескольких примеров выполнения переключаемой под нагрузкой реверсивной передачи.

На чертеже показана кинематическая схема переключаемой под нагрузкой реверсивной передачи 1. Речь идет о реверсивной передаче с максимум шестью ступенями прямого хода и тремя обратного. Схематически показанный двигатель 2 приводит во вращение входной вал 3 реверсивной передачи. Входной вал 3 соединен для передачи вращения с насосным колесом 4 гидродинамического преобразователя 5 крутящего момента. Турбинное колесо 6 гидродинамического преобразователя крутящего момента передает приводную мощность на полый вал 7, расположенный соосно с входным валом 3.

Гидродинамический преобразователь 5 крутящего момента снабжен направляющим колесом 3, которое опирается благодаря муфте свободного хода.

На полом валу 7 установлено неподвижное зубчатое колесо 11, которое, служит входным колесом набора 12 ведущих колес. В этот набор 12 входят свободно посаженные колеса 13 и 14. Неподвижное колесо 11 находится со свободно посаженными колесами 13 и 14 в постоянном зацеплении. Колеса 13 и 14 установлены в подшипниках на соответствующем промежуточном валу 16 и 17.

Свободно посаженному колесу 13 соответствует сцепная муфта 19, а свободно посаженному колесу 14 - сцепная муфта 20.

На полом валу 7 установлено еще одно неподвижное колесо 9, находящееся в постоянном зацеплении со свободно посаженным колесом 15.

Колесо 15 установлено в опорах на промежуточном валу 18. Ему соответствует сцепная муфта 21.

Обоими неподвижно посаженными на валу колесами 11 и 9 образована помимо набора 12 ведущих колес независимая ведущая цепь - кинематическая передача, состоящая из неподвижно установленного колеса 9 и свободно посаженного колеса 15. При постоянных межосевых расстояниях передаточное отношение в пределах набора 12 ведущих колес между сцепной муфтой 19 и сцепной муфтой 20 изменить нельзя. Независимая ведущая кинематическая цепь открывает возможность создавать на сцепной муфте 21 различные передаточные отношения, которые не зависят от передаточного отношения набора 12 ведущих колес. Благодаря этому на привод сцепной муфты 20 не влияет число зубьев неподвижно посаженного колеса 11 в наборе 12 ведущих колес.

При включенной сцепной муфте 19 свободно посаженное колесо 13 соединено для передачи вращения с промежуточным валом 16. Свободно посаженное колесо 14 соединяется с промежуточным валом 17, когда включена сцепная муфта 20. При включении сцепной муфты 21 создается соединение между свободно посаженным колесом 15 и промежуточным валом 18. Сцепные муфты 19, 20 и 21 позволяют реверсировать направление вращения выходного вала 22 реверсивной передачи 1. Поэтому сцепные муфты 19, 20 и 21 можно назвать также муфтами изменения направления.

Кроме промежуточных валов 16, 17 и 18, а также выходного вала 22 реверсивная передача имеет еще промежуточные валы 23, 24 и 25.

На промежуточном валу 16 кроме свободно посаженного колеса 13 установлено неподвижно посаженное колесо 26. Оно находится в постоянном зацеплении с колесом 27, неподвижно посаженным на промежуточном валу 24. Неподвижно посаженное колесо 27 может выполнять роль промежуточного колеса. На промежуточном валу 25 свободно посажено колесо 28, находящееся в зацеплении с колесом 27, неподвижно посаженным на промежуточном валу 24. Свободно посаженному колесу 28 соответствует сцепная муфта 29, при помощи которой свободно посаженное колесо 28 может быть соединено с промежуточным валом 25 для передачи вращения.

На промежуточном валу 24 в опорах установлено с возможностью вращения свободно посаженное колесо 30. Свободно посаженное колесо 30 можно посредством другой сцепной муфты 31 соединить с неподвижно посаженным колесом 27 для передачи вращения. При включении сцепной муфты 31 приводимая мощность передается через свободно посаженное колесо 30 на колесо 32, неподвижно посаженное на промежуточный вал 25.

На выходном валу 22 реверсивной передачи установлено неподвижное колесо 33, которое находится в постоянном зацеплении с колесом 32, неподвижно посаженным на промежуточном валу 25. Свободно посаженное колесо 30 и неподвижно посаженные колеса 32 и 33 образуют ведомую кинематическую цепь 34.

Неподвижно посаженные колеса 26, 27 и свободно посаженное колесо 28 относятся к набору 35 распределительных колес, в который входят другое колесо 36, неподвижно посаженное на промежуточном валу 17, два колеса 37 и 38, неподвижно посаженных на промежуточном валу 18 и колесо 39, неподвижно посаженное на промежуточном валу 23.

На промежуточном валу 23 находится свободно посаженное колесо 40, которое посредством сцепной муфты 41 можно соединить с промежуточным валом 23 для передачи вращения. Свободно посаженное колесо 40 находится в постоянном зацеплении с неподвижно посаженным колесом 32, что показано линией 42. Следовательно, свободно посаженное колесо 40 принадлежит ведомой кинематической цепи 34.

Неподвижно посаженное колесо 27 находится в зацеплении с неподвижно посаженным колесом 37 набора 35 распределительных колес, как показано 43. Свободно посаженное на промежуточном валу 18 колесо 15 зацепляется с неподвижно посаженным колесом 9, как показано линией 10.

Сцепные муфты 41, 31 и 29 служат, наряду с ранее упомянутыми муфтами изменения направления, для переключения ступеней передач и называются муфтами переключения ступеней передачи. На каждой ступени передач включена одна муфта изменения направления и одна муфта переключения ступени.

Из описанной структуры реверсивной передачи 1 следует, что на промежуточных валах 16 и 17 соответственно имеются свободно посаженные колеса 13 и 14 из набора 12 ведущих колес и по одному посаженному колесу 26 и 36 из набора 35 распределительных колес.

Сцепная муфта 21 является как муфтой направления, так и муфтой переключения ступени передачи. На промежуточном валу 18 кроме свободно посаженного колеса 15 смонтированы неподвижно посаженные колеса 37 и 38 из набора распределительных колес. Частота вращения и направления вращения всех зубчатых колес из набора 35 распределительных колес определяются при включении одной из муфт 19, 20 и 21 изменения направления.

На промежуточных валах 23, 24 и 25, несущих сцепные муфты 41, 31 и 29 (муфты переключения ступеней), находятся по одному неподвижно посаженному колесу 39, 27 и свободно посаженное коле со 28 из набора 35 распределительных колес, а также соответственно свободно посаженное колесо 40, 30 и неподвижно посаженное колесо 32 ведомой кинематической цепи 34. Если реверсивная передача 1 выполнена по четырехступенчатому варианту, то имеют место следующие условия:

Ступень - Включенные муфты

1 - 19 и 41

2 - 19 и 31

3 - 19 и 29

4 - 21 и 29

1R - 20 и 41

2R - 20 и 31

3R - 20 и 29

Для шестиступенчатого варианта, при котором применяются сцепные муфты 19 и 21 в виде так называемых делительных муфт, имеют место следующие условия:

Ступень - Включенные муфты

1 - 19 и 41

2 - 21 и 41

3 - 19 и 31

4 - 21 и 31

5 - 19 и 29

6 - 21 и 29

1R - 20 и 41

2R - 20 и 31

3R - 20 и 29е