PL185555B1 - Układ napędowy z przekładnią pełzającą - Google Patents

Abstract

1. Uklad napedowy z przekladnia pel- zajaca do pojazdu zawierajacy wal wejscio- wy i wyjsciowy, skrzynke przekladniowa, w której to skrzynce naped jest odbierany z walu wejsciowego na wal wyjsciowy po- przez jedno z licznych wybranych przelozen, znamienny tym, ze zawiera ponadto plasko- centryczny uklad przekladniowy (P, 20) i sprzeglo (31) polaczone z walem wyjscio- wym (28) bezposrednio w pierwszym polo- zeniu oraz poprzez dajacy dodatkowy zakres przelozen plasko-centryczny uklad przekla- dniowy (P, 20) w drugim polozeniu. F I G. 3 PL PL PL

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest układ napędowy z przekładnią pełzającą do pojazdu, zwłaszcza ciągnika, który umożliwia wybór biegu zapewniającego utrzymywanie bardzo małych prędkości bez poślizgu sprzęgła. Na przykład, ciągnik rolniczy z taką skrzynią biegów może być używany do wprowadzania w ruch pługa, który musi być przesuwany z bardzo małą prędkością, na przykład poniżej 0,5 km na godzinę.

Znane są takie skrzynie biegów, które wykorzystują przekładnie redukcyjne na dwóch równoległych wałach, albo alternatywnie wielostopniowe przekładnie obiegowe. W każdym z przypadków, dla zapewnienia bardzo dużego współczynnika redukcji (na przykład 10-1) w układzie przekładni pełzającej, wymaganych jest wiele stopni, co prowadzi do dużej złożoności, wysokiego kosztu, dużych rozmiarów i małej wydajności.

Od pewnego czasu znany jest układ przekładniowy zwany płasko-centrycznym, używany w pewnych niesamochodowych rozwiązaniach, na przykład w obrabiarkach, w których wymagany jest wysoki stosunek redukcji. Takie układy przekładniowe zawierają cztery główne komponenty: zewnętrzny człon pierścieniowy; wewnętrzny człon pierścieniowy umieszczony w zewnętrznym członie pierścieniowym, przy tym oba te pierścienie mają odpowiadające sobie i współpracujące powierzchnie, takie jak uzębienie koła zębatego, a wewnętrzny człon pierścieniowy posiada szczeliny lub wgłębienia lub, alternatywnie, występy; człon reakcyjny, posiadający pewną ilość osiowo rozciągających się występów, które wchodzą w szczeliny lub wgłębienia w wewnętrznym członie pierścieniowym, albo, alternatywnie, pewną ilość szczelin lub wgłębień, w które wchodzą występy na wewnętrznym członie; mimośród umieszczony w wewnętrznym członie pierścieniowym, przy czym zapewnione jest łożysko pomiędzy mimośrodem i wewnętrznym obwodem wewnętrznego członu pierścieniowego.

185 555

Zewnętrzny środkowy pierścień jest typowo utrzymywany w sposób nieruchomy, a wał wejściowy jest połączony z mimośrodem, którego obrót powoduje, że wewnętrzny człon pierścieniowy oscyluje w zewnętrznym członie pierścieniowym. W trakcie oscylacji rozwija on prędkość obrotową znacznie niniejszą niż prędkość wejściowego wału. Obrót jest przenoszony przez występy do członu reakcyjnego, który znajduje się na wyjściu z układu przekładniowego. Szczeliny w wewnętrznym członie pierścieniowym są wystarczająco duże, a występy mają wystarczająco małą średnicę, by wewnętrzny człon mógł swobodnie oscylować, tak że każdy obrotowy ruch wokół osi układu jest przenoszony do członu reakcyjnego przez występy.

Płasko-centryczna przekładnia zazwyczaj charakteryzuje się przełożeniem rzędu 50:1 i bywa używana w statycznych instalacjach i urządzeniach, w których wymagana jest bardzo duża redukcja prędkości. Ten typ przekładni nie jest z reguły stosowany w pojazdach, a zwłaszcza w głównym układzie napędowym pojazdu. Generalnie, względnie mała wielkość redukcji wymagana przez napęd pojazdu nie jest odpowiednia dla przekładni płaskocentrycznych. Opisana powyżej typowa przekładnia płasko-centryczna posiada również tę wadę, że odwraca kierunek napędzania pomiędzy wejściem i wyjściem, przez co jest ona rzadziej stosowana w pojazdach, gdyż wymagałaby przekładni odwracającej, zmieniającej kierunek przenoszenia napędu z wyjścia przekładni płasko-centrycznej.

Układ napędowy z przekładnią pełzającą do pojazdu zawierający wał wejściowy i wyjściowy, skrzynkę przekładniową, w której to skrzynce napęd jest odbierany z wału wejściowego na wał wyjściowy poprzez jedno z licznych wybranych przełożeń i charakteryzuje się tym, że zawiera ponadto płasko-centryczny układ przekładniowy i sprzęgło połączone z wałem wyjściowym bezpośrednio w pierwszym położeniu oraz poprzez dający dodatkowy zakres przełożeń płasko-centryczny układ przekładniowy w drugim położeniu.

W płasko-centrycznym układzie przekładniowym wał wejściowy jest połączony z wałem wyjściowym przy zachowaniu kierunku przekazywania napędu z wału wejściowego do wyjściowego, przy czym wał wejściowy jest połączony z mimośrodem, natomiast wał wyjściowy jest połączony z pierścieniem zewnętrznym.

Płasko-centryczny układ przekładniowy zawiera wewnętrzny pierścień wyposażony w występy wystające osiowo z pierścienia, przy czym na występach jest osadzony pierścień usztywniający.

Korzystnie gdy płasko-centryczny układ przekładniowy zawiera człon reakcyjny wyposażony w występy, na których to występach jest osadzony pierścień wewnętrzny..

Płasko-centryczny układ przekładniowy ma przełożenia zawarte w zakresie od 5:1 do 35:1.

Celem niniejszego wynalazku jest zapewnienie skrzyni biegów z układem pełzającym, który jest prosty, zwarty, oraz tani, pozostając przy tym bardzo wydajnym.

Klasyczna skrzynka przekładniowa w, na przykład, ciągniku musi być uzupełniona o płasko-centryczny układ przekładniowy, który typowo powinien być rozłączony do momentu, aż nastąpi przejście do trybu pełzania, w którym płasko-centryczny układ przekładniowy może być uruchamiany za pomocą sprzęgła, sprzęgła kłowego lub odpowiedniego innego zespołu.

Wynalazek opiera się częściowo na rozwiązaniu polegającym na tym, że ponieważ płasko-centryczna przekładnia może, dla skrajnego przypadku, zapewniać przełożenie rzędu 10:1, może być ona zastosowana dla zapewniania szczególnie dużej redukcji, w porównaniu ze standardami, wymaganej dla trybu pełzania w czasie pracy ciągnika. W tym przypadku, własności płasko-centrycznej przekładni takie jak zwartość i akceptowany poziom wydajności, są dużymi zaletami. Zwartość przekładni płasko-centrycznej oznacza, że może być ona względnie łatwo stosowana w układach napędowych nie posiadających trybu pełzania, bez konieczności dokonywania żadnych zmian projektowych, lub przy dokonaniu niewielkich, w obudowie układu napędowego. Alternatywnie, może być ona zastąpiona przez typowy układ przekładni pełzającej, na przykład wieloobiegowej, dla zapewnienia mniejszej prędkości pełzania przy tej samej lub mniejszej przestrzeni, oraz przy tej samej lub większej wydajności.

Inną zaletą, którą przekładnia płasko-centryczna i wieloobiegowa przewyższają równoległą przekładnię, jest to, że wejście i wyjście są koncentryczne.

185 555

Wadą opisanej powyżej przekładni płasko-centrycznej jest fakt, że kierunek obrotu jest odwrócony pomiędzy wałem wejściowym i wyjściowym. W celu zastosowania przekładni płasko-centrycznej w pełzającym układzie napędowym, na przykład ciągnika, typowo konieczny jest dodatkowy krok odwracania kierunku. Jednakże, jeśli człon reakcyjny jest utrzymywany w sposób statyczny, a wyjście jest pobierane z zewnętrznego pierścienia, wówczas kierunek obrotu jest zachowany z wejścia do wyjścia. Tak więc korzystne jest, by w układzie napędowym pojazdu według wynalazku, kierunek napędu był zachowywany z wejścia na wyjście. Jednym ze sposobów osiągnięcia tego celu jest posiadanie wejścia płasko-centrycznej przekładni przy mimośrodzie, natomiast wyjścia - przy zewnętrznym pierścieniowym członie.

W zastosowaniach układów napędowych w pojazdach, szczególnie pożądaną ich cechą jest zwartość. Konieczne jest również w tych zastosowaniach, jak opisano powyżej, by stosować mniejszy limit zakresu przełożeń, który jest możliwy dla pojedynczej przekładni płasko-centrycznej. Oba te czynniki powodują wywieranie znacznych nacisków na występy na wewnętrznym pierścieniu lub na człon reakcyjny. Z tego powodu, korzystne jest zamontowanie pierścienia usztywniającego na oddalonych występach, tak by rozłożyć obciążenie pomiędzy wszystkie występy, zamiast skupiania go na jednym występie.

Korzystne przełożenia płasko-centrycznego układu przekładniowego w układzie napędowym pojazdu według niniejszego wynalazku są z przedziału 5:1 do 35:1.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w korzystnym przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat głównych elementów układu napędowego ciągnika; fig. 2 - schematyczny rysunek zestawieniowy płasko-centrycznego układu przekładniowego w układzie napędowym według wynalazku; fig. 3 - widok przekroju bocznego części układu napędowego ciągnika według wynalazku.

Nawiązując do fig. 1, układ napędowy ciągnika zawiera koła W, silnik E, sprzęgło C, oraz, zgodnie z wynalazkiem, skrzynkę przekładniową G z płasko-centrycznym przekładniowym układem pełzającym P.

Płasko-centryczny układ przekładniowy jest zasadniczo podobny do układu pokazanego na fig. 2. Fig. 2 przedstawia cztery podstawowe elementy płasko-centrycznego układu przekładniowego, a mianowicie mimośród 2, wewnętrzny pierścień 3, reakcyjny człon 9 i zewnętrzny pierścień 11. Typowym wejściem jest mimośród 2, tak jak w przypadku opisywanego tutaj szczególnego układu. Mimośród 7 utrzymuje łożysko 4, które opiera się o powierzchnię oporową 5 na wewnętrznym pierścieniu 3. Gdy mimośród 2 obraca się w wewnętrznym pierścieniu 3, ruch oscylacyjny jest wymuszany na wewnętrznym pierścieniu 3.

Wewnętrzny pierścień 3 jest umieszczony w zewnętrznym pierścieniu 11, a uzębienie zewnętrznego koła zębatego 7 na wewnętrznym pierścieniu 3 zazębia się w jednym miejscu o uzębienie koła zębatego 12 zewnętrznego pierścienia 11. Miejsce, w którym d?^^ uzębienia 7 i 12 zazębiają się, przesuwa się wokół wewnętrznego pierścienia 3, który wykonuje ruch oscylacyjny, a współpraca dwóch uzębień kół zębatych powoduje obrót wewnętrznego pierścienia 3 z dużo mniejszą prędkością niż wejściowego wału 1 i mimośrodu 2. W alternatywnych rozwiązaniach może występować współpraca cierna pomiędzy pierścieniami wewnętrznym i zewnętrznym, albo na wewnętrznym pierścieniu może występować cykloidalna powierzchnia, a na zewnętrznym pierścieniu mogą występować wałki, dzięki czemu powstaje typowa współpraca toczna pomiędzy pierścieniami wewnętrznym i zewnętrznym.

Wewnętrzny pierścień 3 zwykle posiada wgłębienia lub, w omawianym przypadku, otwory 6. W te otwory luźno wchodzą występy 8 na przykład kołki wystające z członu reakcyjnego 9, mającego postać zwykłej tarczy. Ten człon powinien być normalnie zamontowany na łożyskach, tak by obracał się wokół tej samej osi co wejściowy wał 1. Ruch obrotowy wewnętrznego pierścienia 3 jest przenoszony do członu reakcyjnego 3, lecz ruch oscylacyjny nie jest wymuszany, ponieważ otwory 6 w wewnętrznym pierścieniu po prostu poruszają się wraz z kołkami. Wyjściem jest wał wyjściowy 10 połączony z członem reakcyjnym 9.

W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 3, płasko-centryczny układ przekładniowy, oznaczony ogólnie jako 20, jest wbudowany w układ napędowy ciągnika rolniczego. Fig. 3 pokazuje tylną część układu napędowego. Pełzający układ napędowy 20 jest umiesz185 555 czony przy skrajnych, tylnych, końcowych, sąsiadujących ze sobą kołach zębatych 22, 23, będących odpowiednio, kołami zębatymi biegu średniego i niskiego.

W tym konkretnym układzie napędowym, właściwość pełzania jest możliwa tylko w połączeniu przekładni z kołami zębatymi biegu średniego lub niskiego 22, 23, w związku z czym działanie przekładni w połączeniu z kołami biegu wysokiego nie zostanie tutaj opisane.

W zakresie biegu średniego i niskiego napęd jest przekazywany z wału 24, który utrzymuje koła zębate 25, 26, stale zazębione z kołami zębatymi biegu średniego i niskiego, odpowiednio 22 i 23. Napęd jest otrzymany z wału wyjściowego 28.

Synchronizator 27 łączy koło zębate niskiego biegu 23 lub koło zębate średniego biegu 22 z pośrednim wałem 29 umieszczonym współosiowo wokół wału wyjściowego 28. Sprzęgło kłowe 31 zawiera człon złączony z wałem wyjściowym 28 i mogący osiowo przesuwać się pomiędzy pierwszym położeniem, w którym łączy pośredni wał 29 z wałem wyjściowym 28, oraz drugim położeniem, w którym wyjściowy wał 28 jest połączony z wyjściem płasko-centrycznego układu przekładniowego 20.

Płasko-centryczny układ przekładniowy 20 zawiera wejściowy mimośród 32 sprzężony z pośrednim wałem 29. Mimośród 32 obraca się wewnątrz wewnętrznego członu pierścieniowego 33, a wałki łożyskowe 30 pracują pomiędzy mimośrodem 32 i wewnętrzną powierzchnią oporową wewnętrznego pierścienia 33 (patrz odpowiednie części 2, 3,4 i 5 pokazane na fig. 2). Uzębienie 34 jest uformowane na zewnętrznym obwodzie wewnętrznego pierścienia 33. Uzupełniające uzębienie 35 jest uformowane po wewnętrznej stronie zewnętrznego członu pierścieniowego 36. Te dwa uzębienia 34 i 35 zazębiają się ze sobą w jednym punkcie w danym momencie ruchu oscylacyjnego wewnętrznego pierścienia 33. Na fig. 3 ten punkt jest pokazany w górnej części układu przekładniowego 20.

Wewnętrzny pierścień 33 posiada osiem otworów 37 wydrążonych w równomiernych odstępach pierścieniowych. W każdym z tych otworów znajduje się kołek 38. Każdy kołek 38 wystaje z otworu 37 na lewą stronę korpusu wewnętrznego pierścienia 33 na fig. 3, a wystająca część każdego kołka 38 utrzymuje łożysko wałeczkowe 39. Przy końcu wystającej części każdego kołka 38 znajduje się część o zmniejszonej średnicy 40, przy czym pierścień usztywniający 41 jest wpasowany na kołkach 38 w miejscach o zmniejszonej średnicy 40 poprzez otwory w pierścieniu 41.

Na obudowie układu napędowego 43 zamocowany jest sztywno człon reakcyjny 44, zawierający człon 45 z otworem środkowym o kształcie kubka, przez który przechodzą wały 28 i 29. Człon 45 posiada pierścieniowe wgłębieme 42 po prawee strome patrząc na fig. 3, w którym znajdują się końcowe części kołków 38 napierających na pierścień usztywniający 41. Po prawej stronie (na fig. 3) członu 45, tworząc część członu reakcyjnego 44, zamontowany jest człon tarczowy 46, posiadający osiem otworów 47 rozstawionych w równych promieniowych odstępach. W każdym otworze 47 znajduje się odpowiadający mu kołek 38 utrzymujący łożysko 39. Wewnętrzna powierzchnia każdego otworu 47 w członie tarczowym 46 stanowi powierzchnię oporową. Dwa kołki ustalające 48, umieszczone pod kątem 180° zapobiegają względnemu obrotowi pomiędzy tarczą 45 i drugim członem tarczowym 46.

Zewnętrzny pierścień 36 pracuje na wewnętrznej powierzchni oporowej 49 członu 45.

W tym przykładzie wykonania wynalazku, wyjście jest pobierane z zewnętrznego członu pierścieniowego 36. Jak pokazano na fig. 3, sprzęgło kłowe 31 może ślizgać się tak by połączyć wał wyjściowy 28 albo z pośrednim wałem 29, albo zewnętrznym członem pierścieniowym 36. Człon reakcyjny 44, zawierający człon 45 i człon tarczowy 46, jest sztywno zamontowany do obudowy układu napędowego 43. Takie rozwiązanie różni się od klasycznych rozwiązań, w których wyjście jest pobierane z członu reakcyjnego (tak jak w układzie pokazanym na fig. 2). W efekcie kierunek napędzania jest zachowywany z wejścia na wyjście.

Inną różnicą, w porównaniu z płasko-centryczną przekładnią pokazaną na fig. 2 jest to, że kołki 38 są zamontowane na wewnętrznym członie pierścieniowym 33 zamiast na członie reakcyjnym 44. Stwierdzono, że umożliwia to wykonanie płasko-centrycznego układu przekładniowego jako bardziej zwartej jednostki dla danego przełożenia.

Pierścień usztywniający 41 został użyty z powodu bardzo dużych i nierównomiernie rozłożonych nacisków wywieranych na kołki 38. W tym zastosowaniu, przełożenie ma wartość z doi6

185 555 nej części zakresu wartości przełożeń, które mogą być zapewniane przez układ płaskocentryczny, w związku z czym naciski na kołki 38 są bardzo duże. Ponadto, w danym momencie tylko jeden z kołków 38 przenosiłby całe obciążenie. Dlatego potrzebne jest stosowanie pierścienia usztywniającego 41, który rozprowadza naciski pomiędzy wszystkie kołki 38.

Duże naciski na kołki 38 sprawiają, że pożądane są łożyska 39 w celu unikania nadmiernego zużycia i zapobiegania zatarciu płasko-centrycznego układu przekładniowego.

W czasie pracy, tryb pełzania mógłby być uruchamiany w czasie, gdy ciągnik się nie porusza. Jak opisano powyżej, tryb pełzania jest dostępny jedynie przy połączeniu z kołami średniego i niskiego biegu. Sterowanie pełzające w kabinie ciągnika polegałoby na spowodowaniu ruchu sprzęgła kłowego 31 z pozycji po prawej stronie do tej pokazanej na fig. 3 (łączenia wałów 28 i 29) do pozycji po lewej stronie do tej pokazanej na fig. 3, w której zewnętrzny pierścień 37 jest połączony z wałem wyjściowym 28.

Tryb pełzania powinien być stosowany w czasie pracy z takimi urządzeniami jak pług, który może poruszać się tylko z bardzo małą prędkością. Typowa prędkość pełzania wynosi około 0,5 km na godzinę lub mniej. W tym przykładzie możliwe jest ograniczenie prędkości do 0,2 km na godzinę, a przekładnia pełzająca zapewnia dodatkowe przełożenie 10:1 w stosunku do przełożenia zapewnianego przez pozostałą część układu napędowego.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ napędowy z przekładnią pełzającą do pojazdu zawierający wał wejściowy i wyjściowy, skrzynkę przekładniową, w której to skrzynce napęd jest odbierany z wału wejściowego na wał wyjściowy poprzez jedno z licznych wybranych przełożeń, znamienny tym, że zawiera ponadto płasko-centryczny układ przekładniowy (P, 20) i sprzęgło (31) połączone z wałem wyjściowym (28) bezpośrednio w pierwszym położeniu oraz poprzez dający dodatkowy zakres przełożeń płasko-centryczny układ przekładniowy (P, 20) w drugim położeniu.
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że w płasko-centrycznym układzie przekładniowym (P) wał wejściowy (1) jest połączony z wałem wyjściowym (10) przy zachowaniu kierunku przekazywania napędu z wału wejściowego (1) do wyjściowego (10).
3. 3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że w płasko-centrycznym układzie przekładniowym (P) wał wejściowy (1) jest połączony z mimośrodem (2), natomiast wał wyjściowy (10) jest połączony z pierścieniem zewnętrznym (11).
4. 4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że płasko-centryczny układ przekładniowy (20) zawiera wewnętrzny pierścień (33) wyposażony w występy wystające osiowo z pierścienia (33), przy czym na występach jest osadzony pierścień usztywniający (41).
5. 5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że płasko-centryczny układ przekładniowy (P) zawiera człon reakcyjny (9) wyposażony w występy (8), na których to występach (8) jest osadzony pierścień wewnętrzny (3).
6. 6. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że płasko-centryczny układ przekładniowy (P,20) ma przełożenia zawarte w zakresie od 5:1 do 3 5:1.