Вал-шестерня Советский патент 1982 года по МПК F16C1/10 

(54) ВАЛ-ШЕСТЕРНЯ

1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в коробках передач для транспортных средств.

Известен вал-шестерня конической или гипоидной передачи, содержащий зубчатый венец опорную шейку со стороны внутреннего торца зубчатого венца и опорную шейку со стороны внешнего торца венца 1.

Расстояние между опорами-подшипниками выбирается из расчета уменьшения длины вала, что позволяет уменьшить габариты редуктора.

Недостатком известной конструкции является ее невысокая погрузочная способность, поскольку опорная шейка подшипника со сторойы внутреннего торца выполнена с малым диаметром, так как при нарезании зубьев резцовая головка прорезает на шейке продольные спиральные канавки и при эксплуатации подшипник, сидяший на такой шейке, разбалтывается, разрушается, что ведет к поломкам передачи и редуктора. Малый диаметр этой шейки не позволяет установить подшипник с высокой работоспособностью, что снижает нагрузочную способность редуктора. Это заставляет увеличивать подшипниковые узлы со стороны внешнего торца вал-шестерни, что увеличивает габариты редуктора.

Цель изобретения - уменьшение габаритов и повышение погрузочной способности вала шестерни.

5Эта цель достигается за счет того, что

в вале-шестерне конической или гипоидной передачи, содержащем зубчатый венец, опорную шейку со стороны внешнего торца венца и опорную шейку со стороны внутренне)0 го торца венца, шейка со стороны внутреннего торца выполнена с продольными спиральными канавками с углом конусности впадин, равной углу конусности впадин венца, а шейка вала снабжена установленной на этой шейке пластмассовой втулкой, без15 зазорно сопряженной с поверхностью шейки, при этом диаметр пластмассовой втулки превышает диаметр шейки.

На фиг. 1 представлен вал шестерня гипоидной передачи- на фиг. 2 - разрез А-А

20 на фиг. 1.

Вал-шестерня конической или гипоидной передачи содержит венец 1 с зубьями, имеющими ненулевой yгoл Sf кoнycнocти впадин и вал 2 с двусторонним расположением опорных шеек для подшипников 3 по отношению к венцу. На опорной шейке со стороны внутреннего торца выполнены продольные спиральные канавки 4, длина канавок составляет (0,2-l,5)dn вдоль оси вал-шестерни, где dn- номинальный диаметр опорной шейки. Канавки 4 заполнены пластмассой и имеют тот же конусный угол впадин Ь, что и впадины зубчатого венца, число их равно числу зубьев шестерни.

В каждом сечении опорной шейки диаметр ее превышает мaкcимaJ ьный диаметр металлической части сечения d (фиг. 2, на которой тонкими линиями показано внутреннее кольцо подшипника 3) на 0,1 - 10мм.

Расстояние а между осью вал-шестерни и осью 6 ведомого колеса 7 показано на фиг. 1.

Кольцо 5 напрессовано на основание и шейку вала-шестерни и служит для облегчения заливки полимера и ограничения его рабочих деформаций в сторону зубчатого венца. В случае, когда конструктивно допускается уменьшение диаметра, или I dn, кольцо 5 отсутствует.

При изготовлении вал-шестерни спиральные канавки 4 нарезают заодно с зубьями венца 1 тем же инструментом, т. е. канавки 4 являются продолжением впадин зубчатого венца, зубчатый венец удлинен и удлиненная часть венца по диаметру выступов dn является цилиндрической. Внутреннее кольцо подшипника 4 после запрессовки на вал-шестерню, покрытую слоем пластмассы, заполняюшим и канавки 2, надежно фиксировано на шейке, подшипник не разбалтывается и его внутреннее кольцо не изнашивается. Увеличенный диаметр шейки и применение подшипника повышенной работоспособности способствуют радиальной разгрузке других подшипников узла. Диа.метр опорной шейки превышает максимальный диаметр металлической части сечения на 0,1 -10 мм и выбран из выражения:

.-fcrVr,i,,2S)r,.j:b.jtga,. (0,,0)Цу1

где dji - диаметр опорной шейки; г. ,Г. -внутренний радиус впадин ведущей и ведомой шестерни; 5 - угол конуса впадин; . - межосевое расстояние; Cj -расстояние от опорного торца ведуш,ей шестерни до оси-ведомой;

bi -ширина зубчатого венца вала - шестерни;

L -длина части опорной шейки, где нарезаны спиральные канавки, Е 0,2-1,5 dn

Верхняя граница диапазона dn и нjiжняя - I относится к меньшим значениям Ищ Sf, и большим Ь; нижняя - наоборот.

Верхняя граница превышения диаметра опорной шейки - максимального диаметра металлической части сечения - относится к передачам большего габарита, нижняя - меньшего.

Для обеспечения стабильности работы конструкции в течение срока эксплуатации и при широком диапазоне условий термосилового нагружения пластмасса должна иметь следующие характеристики.

Нагрузочная способность вала-шестерни превышает погрузочную способность известной шестерни примерно на 20%.

Формула изобретения

Вал-шестерня конической или гипоидной передачи, содержащий зубчатый венец, опорную шейку со стороны внутреннего торца зубчатого венца и опорную шейку со стороны внешнего торца венца, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и повышения нагрузочной способности, щейка со стороны внутреннего торца выполнена с продольными спиральными канавками с углом конусности впадин, равным углу конусности венца, а шейка вала снабжена установленной на этой шейке пластмассовой втулкой, беззазорно сопряженной с поверхностью шейки, при этом диаметр пластмассовой втулки превышает диаметр шейки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Проектирование конических и гипоидных передач. Инструкционные материалы фирмы Гинесон (США), М., 1963, с. 94 (прототип).