КОРОБКА ПЕРЕДАЧ МОТОРИЗИРОВАННОГО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ОРУДИЯ И МОТОРИЗИРОВАННОЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ОРУДИЕ С ТАКОЙ КОРОБКОЙ ПЕРЕДАЧ Российский патент 2020 года по МПК F16H59/02 F16H61/18 F16H35/10 

Область техники

Изобретение относится к коробкам передач механизированных или моторизированных сельскохозяйственных орудий, в частности, мотокультиваторов, а также к соответствующим моторизированным орудиям - моторным почвофрезам и мотокультиваторам с такими коробками передач.

Уровень техники

Коробка передач моторизированного сельскохозяйственного орудия предназначена для соединения двигателя с элементами привода этого орудия. К таким моторизированным сельскохозяйственным орудиям относятся, например, моторная почвофреза, мотокультиватор, мотокусторез или другое подобное орудие.

В современных сельскохозяйственных орудиях используются коробки передач с одной или несколькими передачами переднего хода. Обычно, переход от одной передачи к другой обеспечивается вручную посредством перемещения переключателя передач и изменения передаточного отношения коробки передач.

Некоторые коробки передач дополнительно имеют заднюю передачу, облегчающую маневрирование, например, около препятствий, таких как корень, камень и т.п., и сцепление для облегчения изменения скорости и перехода от переднего хода к заднему.

Такие коробки передач содержат:

- входной вал, приводимый во вращение двигателем;

- выходной вал, обеспечивающий приведения в движение приводные элементы орудия;

- переключатель передач, приспособленный для взаимодействия с зубчатым колесом, установленным на входном валу с возможностью перемещения, обеспечивая изменение передаточного отношения между входным и выходным валами коробки передач.

Такие коробки передач содержат большое количество сложных механических деталей, размещенных в алюминиевом корпусе, что делает их дорогими, тяжелыми и громоздкими.

Колеса и рабочие органы, приводимые в движение посредством такой коробки передач, часто сталкиваются с препятствиями, такими как корни, камни и т.п. на пути движения моторизированного орудия по обрабатываемой поверхности. Любое столкновение колес или рабочих органов с препятствием может помешать движению орудия вперед, при этом колеса или рабочие органы будут приводиться в движение коробкой передач. Достаточно часто такое столкновение приводит к поломке элементов орудия, особенно вала, на котором установлены колеса, или рабочих органов, или приводного колеса, или элемента коробки передач, например, выходного вала или зубчатого колеса. Для устранения таких поломок в некоторых коробках передач имеются ограничители крутящего момента.

В корпусах таких коробок передач находится масло для смазки всех элементов, расположенных в этих корпусах, прежде всего валов и зубчатых колес. Таким образом, желательно обеспечить оптимальную герметичность таких корпусов.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является устранение по меньшей мере некоторых из указанных недостатков известных коробок передач.

В частности, изобретение направлено на создание моторизированного сельскохозяйственного орудия с коробкой передач, не требующей сложного и частого обслуживания и имеющей оптимальную герметичность и увеличенный срок службы по сравнению с известными коробками передач;

Задачей изобретения является также разработка компактной коробки передач, более экономичной в производстве и обладающей меньшим весом по сравнению с известивши коробками передач.

Кроме того, еще одной задачей изобретения является создание коробки передач, имеющей защиту от поломки элементов орудия при столкновении его элементов с препятствием.

Поставленные задачи решаются в коробке передач моторизированного сельскохозяйственного орудия, соединяющей двигатель с элементами привода этого орудия и содержащей:

- входной вал, выполненный с возможностью вращения посредством указанного двигателя;

- выходной вал, выполненный с возможностью приведения в движение элементов привода указанного орудия,

- подвижное зубчатое колесо, установленное с возможностью перемещения по входному валу и расположения по меньшей мере в одном положения передачи;

- рычаг переключения передач, прикрепленный к проходящей внутрь коробки передач вилке, приспособленной для взаимодействия с подвижным зубчатым колесом для изменения при ее перемещении передаточного отношения между входным и выходным валами коробки передач.

Согласно изобретению указанная коробка передач дополнительно содержит зажим для неподвижного крепления рычага переключения передач к коробке передач, имеющий заданный предел прочности и выполненный с возможностью разрушения при приложении к рычагу усилия, превышающего заданный предел прочности.

Зажим имеет такой размер и изготовлен так, что выполняет функцию предохранителя, предотвращающего внутренние повреждения коробки передач (прежде всего искривление вилки), что может потребовать дорогостоящего ремонта при неправильном использовании. Зажим выполнен с возможностью разрушения при приложении к рычагу переключателя передач чрезмерных усилий или воздействий. В случае разрушения указанный зажим может быть легко заменен специалистом по техническому обслуживанию.

Предпочтительно, корпус коробки передач выполнен из двух половин - нижней и верхней, обращенных друг к другу и ограничивающих полость для размещения валов, подвижного зубчатого колеса и вилки, причем указанные половины корпуса изготовлены из инжектированной пластмассы. Это позволяет снизить вес коробки передач и вес сельскохозяйственного орудия.

Предпочтительно, вилка неподвижно прикреплена к рычагу переключения передач посредством соединительного пальца, проходящего через отверстие в верхней половине корпуса и установленного через внутреннее пространство этого корпуса. Установка соединительного пальца изнутри корпуса обеспечивает более высокую степень герметичности, чем установка снаружи, снижая тем самым риск течи масла из корпуса коробки передач.

Предпочтительно, зажим установлен на упомянутой верхней половине корпуса с возможностью поворота.

Предпочтительно, соединительный палец входит в первое гнездо, выполненное в зажиме.

Предпочтительно, рычаг переключения передач установлен во втором гнезде, выполненном в зажиме.

Предпочтительно, зажим образован двумя собранными друг с другом половинами посредством неподвижного крепежа.

Предпочтительно, половина зажима выполнена с возможностью удержания поворотного элемента переключателя передач.

Предпочтительно, поворотный элемент переключения передач имеет зубья для взаимодействия с шаговым механизмом, установленным с возможностью поворота на верхней половине корпуса.

Изобретение также относится к моторизированному сельскохозяйственному орудию с указанной коробкой передач.

Предпочтительно моторизированное сельскохозяйственное орудие является мотокультиватором, или колесным кустоизмельчителем, или моторной почвофрезой, или микрокультиватором, или косилкой-измельчителем, или скрепером, или вычесывателем сухой травы, или разрыхлителем газонов.

Изобретение также относится к коробке передач и орудию с такой коробкой передач, которые включают в себя все или часть указанных особенностей.

Другие особенности и преимущества изобретения будут понятны из дальнейшего описания со ссылками на чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан фрагмент орудия согласно изобретению, включающий в себя коробку передач, переключатель передач, ремень сцепления, ведущий и приемный шкивы и кожух приводной цепи, вид в разобранном виде в три четверти;

на фиг. 2 - коробка передач в разобранном виде согласно одному из вариантов осуществления изобретения, вид в три четверти;

на фиг. 3 - то же, вид сверху в увеличенном масштабе;

на фиг. 4 - коробка передач по фиг. 3, вид разрез по вертикальной плоскости.

Осуществление изобретения

Коробка передач или коробка скоростей согласно изобретению предназначена для установки на моторизированном сельскохозяйственном орудии, например, мотокультиваторе.

В дальнейшем описании каждая деталь коробки передач описана согласно тому, как она расположена, когда входной и выходной валы коробки передач проходят параллельно земле, а переключатель передач расположен сверху, если не указано иное. Такое расположение показано на фиг. 2, где показана коробка передач в разобранном виде согласно одному из вариантов ее выполнения.

Как показано на фиг. 1, мотокультиватор, предпочтительно содержащий раму (не показана), удерживающую коробку передач 608, транспортировочное колесо и два землеобрабатывающих рабочих органа (не показаны), установленных рядом с рамой с возможностью вращения на поперечном валу, приводимом во вращение цепью (не показана), расположенной в кожухе 607. Обычно цепь приводится в движение осью шкива 600, который называется ведомым, расположенным за рамой и над ней. Сам ведомый шкив 600 приводится в движение двигателем, расположенным перед рамой, при этом выходной вал двигателя, удерживающий ведущий шкив 610, соединен с ведомым шкивом 600 посредством ремня 609. ведомый шкив 600 соединен с коробкой передач 608 и указанными рабочими органами.

На фиг. 2 показана коробка передач в разобранном виде.

Коробка 608 передач имеет корпус, выполненный из двух половин - верхней половины 10 и нижней половины 9, внутри которых размещен входной вал 21 и выходной вал 23, промежуточный вал 22 и вал 24 заднего хода. В показанном на чертежах варианте выполнения входной вал 21 и выходной вал 23 соосны.

В этом варианте выполнения коробка передач 608 имеет две передачи переднего хода и одну передачу заднего хода, при этом передача заднего хода находится между двумя передачами переднего хода.

Один конец входного вала 21 удерживается подшипником 19, а другой конец - зубчатым колесом 16 и удерживающим его подшипником 18. Зубчатое колесо 16 имеет полый вал, в который вставлен выходной вал 23. На выходном валу 23 расположено уплотнительное кольцо 5. Зубчатое колесо 16 имеет отверстие, диаметр которого совпадает с диаметром отверстия во выходном валу 23. Это отверстие предназначено для приема штифта 25, образующего механический предохранитель. Штифт 25 имеет прочность заданного значения, так что он разрушается, если крутящий момент, передаваемый от входного вала на выходной вал, превышает это заданное значение.

Коробка передач 608 также содержит промежуточный или вспомогательный вал 22, удерживаемый подшипниками 39, установленными в полукруглых полостях стенок половин корпуса. На промежуточном валу 22 установлены две разделенные проставкой 20 шестерни 14 и 15, называемые далее «наружным зубчатым колесом 15» и «внутренним зубчатым колесом 14».

Внутреннее зубчатое колесо 14 приспособлено для взаимодействия с подвижным зубчатым колесом 12 входного вала 21, а наружное зубчатое колесо 15 - с зубчатым колесом 16, в которое вставлен выходной вал 23.

Коробка передач 608 также содержит вал 24 заднего хода. Этот вал 24 имеет ведущее зубчатое колесо 13, выполненное с возможностью взаимодействия с подвижным зубчатым колесом 12, когда последнее находится в положении заднего хода, и ведомое зубчатое колесо 13, которое приспособлено для приведения в действие проксимальной шестерни 14 промежуточного вала 22. В показанном на чертежах варианте выполнения коробки передач ведущее и ведомое зубчатые колеса соединены друг с другом. В другом варианте выполнения они могут быть разделены проставкой.

Входной вал 21, выходной вал 9, промежуточный вал 22 и вал 24 заднего хода параллельны друг другу.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения изменение передаточного отношения осуществляется посредством рычага 614 переключателя (или рычага переключения передач или переключателя передач), расположенного над коробкой передач 608. Рычаг 614 переключения передач закреплен на вилке 1 переключателя, которая непосредственно воздействует на подвижное зубчатое колесо 12, сдвигая его вдоль входного вала 21. Вилка 1 удерживается в нужном положении посредством направляющей кронштейна 11, установленного на внутреннем ее конце.

Верхний конец вилки 1 размещен в соединительном пальце 8, проходящем через отверстие 40, выполненное в верхней половине 10 корпуса так, что пользователь может управлять упомянутой вилкой 1 посредством перемещения рычага 614 переключения передач. Эта особенность более подробно описана далее.

Каждое положение рычага 614 переключения передач соответствует заданному передаточному отношению между входным валом 21 и выходным валом 23. Каждая передача соответствует заданному угловому положению рычага 614 переключения передач. Переход от одной передачи к другой осуществляется посредством перемещения рычага 614 переключения передач, который приводит в действие вилку 1 для перемещения подвижного зубчатого колеса 12 в положение, определяющее передаточное отношение между входным валом 21 и выходным валом 23.

Коробка 608 передач выполнена так, что подвижное зубчатое колесо 12 может занимать три определенных положения вдоль входного вала 24: первое положение переднего хода, в котором обеспечивается первое передаточное отношение между входным 21 и выходным 23 валами, при этом эти валы вращаются в одном направлении; второе положение переднего хода, в котором обеспечивается второе передаточное отношение между входным 21 и выходным 23 валом, при этом эти валы вращаются в одном направлении; и положение заднего хода, в котором обеспечивается третье передаточное отношение между входным 21 и выходным 23 валами, при этом эти валы вращаются в противоположных направлениях.

Кроме того, коробка передач 608 выполнена так, что положение заднего хода находится между двумя положениями переднего хода.

Две половины 9 и 10 корпуса соединены между собой винтами 27. Эти половины 9 и 10 корпуса выполнены из инжектированной пластмассы (такой как полиамид, армированный стекловолокном), а не из алюминия, как обычно. Таким образом, корпус такой коробки передач 608 получается легким и недорогим в изготовлении, но достаточно прочным для поддержания валов и элементов передачи.

После сборки корпус о может заправляться маслом для смазки всех установленных в нем деталей, в частности, валов и зубчатых колес. Уплотнительная пробка 6 закупоривает масло внутри корпуса и позволяет сливать его при необходимости.

На фиг. 4 показана коробка передач в разрезе по вертикальной плоскости. На фигуре показано положение рычага 614 переключения передач в зажиме 612 и крепление соединительного пальца 8 вилки 1 к рычагу 614 переключения передач.

Верхняя половина 10 корпуса имеет отверстие 40 для размещения в нем верхнего конца вилки 1, с надетым на него соединительным пальцем 8, и крепления ее к рычагу 614 переключения передач посредством зажима (образованного посредством соединения двух половин 612 и 613 зажима), установленного с возможностью поворота на верхней половине 10 корпуса.

Предпочтительно соединительный или связывающий палец 8 для соединения вилки 1 с рычагом 614 переключения передач устанавливается изнутри корпуса. В корпуса таких коробок передач заливают масло для обеспечения смазки всех деталей, находящихся в корпусе, прежде всего валов и зубчатых колес.

Обычно такой соединительный палец 8 устанавливают снаружи. Такой монтаж чреват течью масла, что нежелательно.

Установка соединительного пальца 8 изнутри, а не снаружи корпуса обеспечивает более высокую степень герметичности. Герметичность обеспечивается уплотнением 4.

Рычаг 614 переключения передач имеет наконечник 616 на одном конце, а другим своим концом установлен в гнезде, выполненном в месте соединения двух половин 612 и 613 зажима.

Верхний конец соединительного пальца 8 выступает из отверстия 40 и находится в гнезде, выполненном в месте соединения двух половин 612, 613 зажима, собранных посредством свинчивания (в этом примере посредством трех винтов 620).

Таким образом, верхний конец пальца 8 вилки 1 проходит через верхнюю половину 10 корпуса, так что вилкой 1 можно управлять посредством рычага 614 переключения передач.

Половина 612 зажима, во-первых, взаимодействует с другой половиной 613 зажима, а во-вторых, образует переключатель передач, имеющий зубья или V-образные выступы, взаимодействующие с элементом шагового механизма.

В дополнение к своим двум функциям, половина 612 зажима переключателя имеет два боковых упора для уменьшения риска возникновения неисправности (прежде всего нежелательного изгиба головки вилки 1) при неправильном использовании.

В частности, на виде сверху на фиг. 3 показана метка 618, обеспечивающая индикацию выбранной передачи и расположенная сверху коробки 608 передач, и поворотный элемент 617 переключателя передач, прикрепленный к половине 612 зажима переключателя. Поворотный элемент 617 переключателя имеет зубья для взаимодействия с фиксатором или шаговым механизмом 619, установленным с возможностью поворота над коробкой передач 608 (посредством показанных на фиг. 2 винта 28 и шайбы 26). Шаговый механизм 619 удерживается в нужном положении пружиной 6193 (шаговый механизм 619 представляет собой подпружиненный стопор). Поворотный элемент 617 переключателя передач имеет отметки выбранной передачи (в данном случае отметки «1», «N», «R», «N», «2»).

Пружина 6193 прикреплена одним концом к верхней половине 10 корпуса, а другим - к шаговому механизму 619, который привинчен к верхней половине 10 корпуса винтом 28.

Когда посредством воздействия на рычаг 614 переключения передач (который обеспечивает поворот зажима 612, 613) выбрана вторая передача (отметка «2»), зуб 6171 упирается в образующую упор поверхность 6191 шагового механизма 619. Когда выбрана первая передача (отметка «1»), зуб 6172 упирается в образующую упор поверхность 6192 шагового механизма 619.

Зажим 612, 613 имеет такие размеры и выполнен так, что дополнительно к своей основной функции крепления рычага 614 переключения передач на корпусе коробки передач 608 он может выполнять функцию предохранителя для предотвращения внутреннего повреждения коробки передач 608 (прежде всего искривления вилки 1), что может потребовать дорогостоящего ремонта в случае неправильного использования. Соединение между половинами 612, 613 зажима выполнено с возможностью разрушения при приложении к рычагу 614 переключения передач чрезмерных усилий. Указанные половины 612, 613 зажимов при их поломке могут быть легко заменены специалистом по техническому обслуживанию.

Изобретение не ограничивается описанным выше вариантом его осуществления.

Мотокультиватор может иметь коробку передач, отличающуюся от представленной на фиг. 1-4.

В частности, коробка передач согласно изобретению может иметь различное внутреннее устройство, например, входной и выходной валы могут быть соосными, а коробка передач может иметь различное количество передач, в частности, более двух передач переднего хода.

Кроме того, может быть использован трос управления, обеспечивающий поворот переключателя передач в первом направлении, и второй трос управления, обеспечивающий поворот переключателя передач в противоположном направлении.

Изобретение относится к предохранителю коробки передач (608) сельскохозяйственного орудия. Коробка передач (608) содержит рычаг (614) переключения передач, неподвижно прикрепленный к вилке (1), входящей в коробку (608) передач и приспособленной для взаимодействия с указанным подвижным зубчатым колесом (12). Коробка (608) передач содержит зажим (612, 613) для неподвижного крепления рычага (614) переключения передач к коробке (608) передач, имеющий заданный предел прочности и выполненный с возможностью разрушения при приложении к рычагу (614) усилия, превышающего заданную величину. Достигается повышение надежности коробки передач. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Коробка (608) передач моторизированного сельскохозяйственного орудия для соединения двигателя с элементами привода этого орудия, содержащая:

входной вал (21), выполненный с возможностью вращения посредством указанного двигателя;

выходной вал (23), выполненный с возможностью приведения в движение элементов привода указанного орудия;

подвижное зубчатое колесо (12), установленное с возможностью перемещения по входному валу (21) и расположения по меньшей мере в одном положения передачи;

рычаг (614) переключения передач, неподвижно прикрепленный к проходящей внутрь коробки передач (608) вилке (1), приспособленной для взаимодействия с подвижным зубчатым колесом (12) для изменения при ее перемещении передаточного отношения между входным и выходным валами (21, 23) коробки передач,

отличающаяся тем, что коробка передач (608) дополнительно содержит зажим (612, 613) для неподвижного крепления рычага (614) переключения передач к коробке передач (608), имеющий заданный предел прочности и выполненный с возможностью разрушения при приложении к рычагу (614) усилия, превышающего заданный предел прочности.

2. Коробка передач по п. 1, отличающаяся тем, что корпус коробки передач (608) выполнен из двух половин – нижней (9) и верхней (10), обращенных друг к другу и ограничивающих полость для размещения валов (21, 23), подвижного зубчатого колеса (12) и вилки (1), причем указанные половины (9, 10) корпуса изготовлены из инжектированной пластмассы.

3. Коробка передач по п. 2, отличающаяся тем, что вилка (1) неподвижно прикреплена к рычагу (614) переключения передач посредством соединительного пальца (8), проходящего через отверстие (40) в верхней половине (10) корпуса и установленного через внутреннее пространство этого корпуса.

4. Коробка передач по п. 3, отличающаяся тем, что зажим (612, 613) установлен на верхней половине (10) корпуса с возможностью поворота.

5. Коробка передач по любому из пп. 3 или 4, отличающаяся тем, что соединительный палец (8) входит в первое гнездо, выполненное в зажиме (612, 613).

6. Коробка передач по любому из пп. 1–5, отличающаяся тем, что рычаг (614) переключения передач установлен во втором гнезде, выполненном в зажиме (612, 613).

7. Коробка передач по любому из пп. 1–6, отличающаяся тем, что зажим образован двумя собранными друг с другом половинами (612, 613) посредством неподвижного крепежа (620).

8. Коробка передач по п. 7, отличающаяся тем, что половина (612) зажима выполнена с возможностью удержания поворотного элемента (617) переключателя передач.

9. Коробка передач по п. 8, отличающаяся тем, что поворотный элемент (617) переключателя передач имеет зубья (6171) для взаимодействия с шаговым механизмом (619), установленным с возможностью поворота на верхней половине (10) корпуса.

10. Моторизированное сельскохозяйственное орудие, содержащее коробку передач (608) по любому из пп. 1–9.