КОРОБКА ПЕРЕДАЧ ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННОГО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ОРУДИЯ И МЕХАНИЗИРОВАННОЕ ОРУДИЕ, СОДЕРЖАЩЕЕ ТАКУЮ КОРОБКУ ПЕРЕДАЧ
GEARBOX FOR MECHANICALLY OPERATED AGRICULTURAL IMPLEMENT AND MECHANICALLY OPERATED IMPLEMENT COMPRISING SUCH GEARBOX

1. Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к коробкам передач для моторизованных или механизированных сельскохозяйственных орудий, в частности, к коробкам передач сельскохозяйственных орудий и, в частности, к коробкам передач самоходных малых культиваторов.
Изобретение относится также к сельскохозяйственным орудиям и, в частности, к малым шаговым тракторам и к самоходным малым культиваторам, содержащим такие коробки передач.
2. Уровень техники
Коробка передач для механизированного сельскохозяйственного орудия предназначена для соединения приводных средств механизированного сельскохозяйственного орудия с приводными органами орудия. Такое сельскохозяйственное орудие является, например, самоходным малым культиватором, малым шаговым трактором, кусторезной машиной или любым эквивалентным орудием.
В наиболее усовершенствованных сельскохозяйственных орудиях применяют коробки передач с одной или несколькими передачами переднего хода. Переход от одной передачи к другой получают за счет действия, как правило, ручного действия на селектор передач, который при своем перемещении позволяет изменять передаточные отношения коробки передач.
Кроме того, некоторые коробки передач имеют задний ход для облегчения маневров, например, вблизи препятствия, такого как корень, камень и т.д., и механизм сцепления для облегчения изменения хода и перехода от переднего хода к заднему ходу.
Известно, что такие коробки передач содержат:
- входной вал, выполненный с возможностью своего приведения во вращение приводными средствами,
- выходной вал, выполненный с возможностью приведения во вращение приводных органов орудия,
- селектор передач, выполненный с возможностью взаимодействия со скользящей шестерней, установленной подвижно на входном валу и позволяющей за счет своего перемещения изменять передаточные отношения между входным валом и выходным валом.
Эти коробки передач содержат большое число сложных механических деталей и расположены в картере, изготовленном из алюминия, поэтому коробки являются дорогими, тяжелыми и громоздкими.
Кроме того, в картеры этих коробок передач заливают масло для обеспечения смазки всех находящихся в картере элементов, в частности, валов и шестерен. Герметичная пробка позволяет удерживать масло внутри картера и сливать его в случае необходимости.
Для обеспечения оптимальной герметичности этих картеров обычно при помощи клея соединяют образующие картер верхнюю и нижнюю половины картера, что делает демонтаж картера коробки передач трудоемким во время операций технического обслуживания или ремонта.
Кроме того, масляные пары могут стать причиной превышения давления в герметичном внутреннем пространстве картера.
Некоторыми коробками передач управляют при помощи приводных тросов, соединяющих селектор передач с ручкой управления, расположенной, например, на руле управления орудия, при этом приводной трос соединен с вилкой, которая напрямую действует на скользящую шестерню для ее перемещения вдоль входного вала. Верхний конец вилки проходит через верхнюю половину картера, чтобы вилку можно было перемещать.
Однако такое решение все же остается относительно сложным и дорогим.
Кроме того, такие коробки передач требуют регулярного технического обслуживания для регулировки и/или замены приводного троса.
Следовательно, существует потребность в оптимизации конструкции коробок передач для сельскохозяйственных орудий, в частности, коробок передач для самоходных малых культиваторов.
3. Задачи изобретения
Задачей изобретения является преодоление по меньшей мере некоторых недостатков известных коробок передач.
По меньшей мере в одном варианте осуществления изобретение призвано предложить компактную коробку передач, менее тяжелую, чем известные коробки, и экономичную в изготовлении.
По меньшей мере в одном варианте осуществления изобретение призвано также предложить коробку передач, которая содержит меньшее число механических элементов, что позволяет облегчить сборку различных элементов, входящих в состав сельскохозяйственного орудия, и является недорогой в изготовлении.
По меньшей мере в одном варианте осуществления изобретение призвано также предложить коробку передач по меньшей мере с одной передней передачей и с задней передачей, при этом переход от передней передачи к задней передаче может осуществляться быстро.
По меньшей мере в одном варианте осуществления изобретение призвано также предложить сельскохозяйственное орудие, оснащенное коробкой передач, техническое обслуживание которой является легким и не частым и которая имеет срок службы, превышающий срок службы известных коробок передач.
4. Раскрытие сущности изобретения
В связи с вышеизложенным, объектом изобретения является коробка передач для сельскохозяйственного орудия, предназначенная для соединения приводных средств с приводными органами орудия, при этом коробка передач содержит:
- входной вал, выполненный с возможностью своего приведения во вращение указанными приводными средствами,
- выходной вал, выполненный с возможностью приведения во вращение указанных приводных органов орудия,
- шестерню, называемую скользящей шестерней, установленную подвижно на входном валу и выполненную с возможностью занимать по меньшей мере одно положение переднего хода, в котором между входным валом и выходным валом устанавливается первое передаточное отношение, при этом валы вращаются в одном направлении вращения, и по меньшей мере одно положение заднего хода, в котором между входным валом и выходным валом устанавливается второе передаточное отношение, при этом валы вращаются в противоположных направлениях вращения,
- подвижную вилку, расположенную внутри коробки передач и выполненную с возможностью взаимодействовать с указанной скользящей шестерней и обеспечивать за счет ее перемещения изменение передаточного отношения между входным валом и выходным валом.
Согласно изобретению, коробка передач дополнительно содержит рычаг привода перемещения указанной вилки, выполненный в виде стержня, частично расположенного внутри коробки передач, при этом первый конец указанного рычага выполнен с возможностью соединения с приводным тросом таким образом, чтобы воздействие на приводной трос приводило к изменению передаточного отношения.
Изобретением предложен также самоходный малый культиватор, содержащий надежную и экономичную систему инверсии вращения рабочих орудий.
Коробкой передач управляют при помощи приводного троса, соединяющего ручку управления, расположенную, например, на руле управления орудия, с рычагом, соединенным с вилкой, которая напрямую действует на скользящую шестерню для ее перемещения вдоль входного вала.
Переход от передней передачи к задней передаче можно осуществлять быстро. Точно так же, когда коробка находится в положении заднего хода, пользователь может легко и быстро осуществлять переход в любое положение переднего хода.
Переключатель хода коробки передач согласно изобретению имеет небольшое число механических элементов, что обеспечивает очень легкую сборку различных составных элементов коробки передач и позволяет снизить расходы по изготовлению.
Согласно отличительному признаку изобретения, рычаг неподвижно установлен на указанной вилке, при этом узел рычага и вилки установлен подвижно с возможностью поворота вокруг вертикальной оси внутри коробки передач, при этом входной и выходной валы расположены горизонтально.
Согласно отличительному признаку изобретения, картер коробки передач выполнен из двух половин картера, называемых соответственно левой половиной картера и правой половиной картера, соединенных друг против друга по вертикальной плоскости соединения и образующих приемное гнездо для валов, скользящей шестерни, части рычага и вилки, при этом указанные половины картера выполнены из пластика посредством литья под давлением.
Согласно отличительному признаку изобретения, указанный первый конец указанного рычага проходит через боковое отверстие, выполненное в первой из указанных половин картера.
Согласно отличительному признаку изобретения, указанный второй конец указанного рычага проходит через боковое отверстие, выполненное во второй из указанных половин картера.
Согласно отличительному признаку изобретения, указанное отверстие или указанные отверстия рассчитаны по размерам таким образом, чтобы пропускать воздух между внутренним пространством и наружным пространством картера.
Согласно отличительному признаку изобретения, второй конец указанного рычага неподвижно соединен с наружной поверхностью одной из указанных половин картера посредством возвратной пружины.
Согласно отличительному признаку изобретения, обе половины картера соединены при помощи средств разъемного соединения, при этом каждая из указанных половин картера содержит уплотнительную прокладку на своей поверхности соединения с другой половиной картера.
Объектом изобретения является также сельскохозяйственное орудие, содержащее коробку передач согласно изобретению.
Согласно отличительному признаку изобретения, орудие содержит ручку управления и приводной трос, соединяющий указанную ручку управления с первым концом указанного рычага, таким образом, чтобы воздействие на ручку управления приводило к изменению передаточного отношения.
Предпочтительно сельскохозяйственное орудие согласно изобретению принадлежит к группе, в которую входят малые шаговые трактора, колесные кусторезы, самоходные малые культиваторы, миникультиваторы, косилки-плющилки, мотобороны, газонные аэраторы.
Объектами изобретения являются также коробка передач и орудие, оснащенное коробкой передач, характеризующиеся в комбинации всеми или частью вышеупомянутых или описанных ниже отличительных признаков.
5. Краткое описание чертежей
Другие задачи, отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве неограничивающего примера со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:
на фиг. 1 изображена часть орудия согласно варианту осуществления изобретения с показом картера системы привода рабочих орудий, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;
на фиг. 2 изображена часть орудия согласно варианту осуществления изобретения, где показаны коробка передач согласно варианту осуществления изобретения, селектор передач коробки передач, ремень сцепления, а также ведущий и ведомый шкивы, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;
на фиг. 3 показана коробка передач согласно варианту осуществления изобретения, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;
на фиг. 4 изображены приводной трос, ручка управления и элементы коробки передач, показанной на фиг. 3, при этом картер не показан;
на фиг. 5 показана коробка передач, изображенная на фиг. 3, вид в разрезе по вертикальной плоскости;
на фиг. 6А и 6В представлен монтаж коробки передач, изображенной на фиг. 3 (с половинами картера или без одной из половин картера), на внутренней крышке самоходного малого культиватора;
на фиг. 7 изображена половина картера с показом паза, предназначенного для установки тороидальной уплотнительной прокладки между двумя половинами картера, и зубцов блокировки прокладки в пазу, вид спереди.
6. Осуществление изобретения
Коробка передач или трансмиссионная коробка согласно изобретению предназначена для установки на сельскохозяйственном орудии, таком как самоходный малый культиватор.
В дальнейшем тексте подробного описания, представленного со ссылками на фигуры, если только не будет указано иное, каждая деталь коробки передач будет описана в положении, которое она занимает, когда входной и выходной валы коробки передач расположены параллельно земле.
Это расположение показано, в частности, на фиг. 3, где представлен вид в перспективе и в разборе коробки передач самоходного малого культиватора согласно варианту осуществления изобретения.
Как показано на фиг. 1 и 2, самоходный малый культиватор предпочтительно содержит раму (не показана), на которой установлены коробка 608 передач согласно изобретению, транспортировочное колесо и два почвообрабатывающих орудия (не показаны), установленные на раме с возможностью вращения вокруг поперечного вала 605, вращаемого цепью 606, расположенной в картере, две боковые стенки которого обозначены на фиг. 1 позицией 607.
Классически цепь 606 приводится во вращение осью шкива 600, называемого ведомым шкивом, находящегося сзади рамы и над этой рамой. Ведомый шкив 600, в свою очередь, приводится во вращение тепловым двигателем, находящимся на передней части рамы, при этом на выходном валу двигателя установлен ведущий шкив 610, который связан с ведомым шкивом 600 через ремень 609 сцепления. Ведомый шкив 600 связан с коробкой 608 передач и с рабочими орудиями. Выходной вал 23 коробки 608 передач показан на фиг.1.
Как показано на фиг. 3, коробка 608 передач содержит картер, состоящий из двух половин картера, а именно из левой половины 10 картера и правой половины 9 картера.
Таким образом, боковые половины 9, 10 картера соединены по вертикальной плоскости соединения в отличие от картеров известных коробок передач, которые содержат верхнюю половину картера и нижнюю половину картера, соединенные по горизонтальной плоскости соединения.
Обе половины 9, 10 картера выполнены из пластика (такого как полиамид или полиамид, усиленный стекловолокнами) посредством литья под давлением, а не из алюминия, как в известных решениях.
Следовательно, картер коробки 608 передач является легким, недорогим в изготовлении и в то же время достаточно прочным, чтобы поддерживать валы и средства зацепления.
Предпочтительно половины 9, 10 картера соединены друг с другом при помощи винтов 14, которые завинчивают непосредственно в пластик половин картера.
Внутри картера находятся входной вал 21 в верхней части и выходной вал 23 в нижней части (фиг. 4-6В).
Согласно представленному на фигурах варианту осуществления, входной вал 21 и выходной вал 23 являются параллельными и расположены в горизонтальной плоскости.
Кроме того, в этом варианте осуществления коробка 608 передач имеет переднюю передачу и заднюю передачу.
Входной вал 21 установлен каждым из своих концов в подшипнике 18, 19 качения. На этом входном валу 21 установлены скользящая шестерня 11 и шестерня 3 свободного хода.
Выходной вал 23 установлен каждым из своих концов в подшипнике 18, 19 качения. На выходном валу 23 установлены шестерня 90 переднего хода и шестерня 100 заднего хода, которые имеют разные диаметры и разделены распоркой 8.
Следует отметить, что шестерни коробки 608 передач предпочтительно выполнены посредством спекания стального порошка и, следовательно, являются экономичными в изготовлении.
Во время работы входной вал 21 приводится во вращение приводным двигателем самоходного малого культиватора и вращает выходной вал 23 через цепь 20.
Коробка 608 передач выполнена таким образом, что скользящая шестерня 11 может занимать два разных положения вдоль входного вала 21: положение переднего хода, в котором между входным валом 21 и выходным валом 23 устанавливается первое передаточное отношение, при этом валы 21, 23 вращаются в одном направлении вращения, и положение заднего хода, в котором между входным валом 21 и выходным валом 23 устанавливается второе передаточное отношение, при этом валы 21, 23 вращаются в противоположных направлениях вращения.
Шестерня 90 переднего хода взаимодействует с шестерней 3 свободного хода через цепь 20 в положении переднего хода (вид в разрезе на фиг. 5), а шестерня 100 заднего хода выполнена с возможностью взаимодействия со скользящей шестерней 11, когда последняя находится в положении заднего хода.
Таким образом, предпочтительно шестерни, необходимые для работы на заднем ходу, данном случае скользящая шестерня 11 и шестерня 100 заднего хода работают (или являются «активными»), только когда выбран задний ход.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, изменение передаточного отношения осуществляют при помощи приводного троса С, связанного с ручкой Р управления, находящейся, например, на руле управления орудия (фиг. 4).
Приводной трос С соединен с приводным рычагом 5, неподвижно соединенным с вилкой 4, которая действует напрямую на скользящую шестерню 11 для ее перемещения вдоль входного вала 21 между положением, в котором она взаимодействует с шестерней 100 заднего хода (в положении заднего хода), и положением, в котором она не взаимодействует ни с одной шестерней выходного вала 23 (в положении переднего хода, показанном на фиг.5).
Рычаг 5 выполнен в виде стержня, центральный участок которого является цилиндрическим и неподвижно установлен на вилке 4, при этом весь узел установлен подвижно с возможностью поворота внутри картера таким образом, чтобы действие пользователя на ручку Р управления приводило к повороту рычага 5 и вилки 4, и, следовательно, к перемещению скользящей шестерни 11 и к ее зацеплению с шестерней 100 заднего хода.
Следует отметить, что рычаг 5, выполненный в виде стержня, расположен в плоскости, поперечной относительно вертикальной плоскости соединения двух половин 9, 10 картера коробки 608 передач.
Более того, рычаг 5 расположен в плоскости, параллельной относительно осей входного 21 и выходного 23 валов.
Когда пользователь отпускает ручку Р управления, скользящая шестерня 11 перестает взаимодействовать с шестерней 100 заднего хода.
Верхний конец вилки 4 содержит выступ 41, который установлен в отверстии или щели 51 рычага 5 (фиг. 4). Последний установлен за счет простой силы тяжести сверху вилки 4 и расположен с двух сторон от выступа 41. Ось вращения рычага 5 и вилки 4 является вертикальной и ортогональной к осям входного 21 и выходного 23 валов.
Сначала на верхний и нижний выступы 41 вилки 4 сажают распорки 7. Эти распорки выполнены в виде колец, имеющих щель для прохождения выступов 41 вилки 4.
Рычаг 5 частично расположен внутри картера и установлен с возможностью поворота внутри этого картера.
Центральный цилиндрический участок рычага 5 и нижняя распорка 7 установлены в полуцилиндрических гнездах 22, выполненных в стенках половин 9, 10 картера.
Концы рычага 5 проходят в боковом направлении через отверстие 17, выполненное в половинах 9, 10 картера (фиг. 6А и 6В), таким образом, что пользователь может действовать на рычаг 5 и, следовательно, на приводную вилку 1, перемещая ручку Р управления.
Эти отверстия 17 для прохождения концов рычага не требуют присутствия прокладки и обеспечивают сообщение с открытым воздухом для внутреннего пространства картера.
Таким образом, герметичность картера не является полной в отличие от известных решений, в которых необходимо обеспечивать полную герметичность, чтобы избегать утечек масла, и в которых существовал риск превышения давления.
Переход от переднего хода к заднему ходу получают путем перемещения ручки Р управления, которая заставляет поворачиваться рычаг 5 через приводной трос С, затем вилку 4 таким образом, чтобы поместить скользящую шестерню 11 в положение, определяющее передаточное отношение между входным валом 21 и выходным валом 23.
Первый конец рычага 5 соединен с приводным тросом С через пружину 68.
Второй конец рычага 5, противоположный первому концу, соединен с возвратной пружиной 6А для обеспечения возврата вилки 4 (и, следовательно, рычага 5) в первоначальное положение, то есть в положение переднего хода, при этом возвратная пружина 6А соединена с наружной поверхностью картера и, в частности, половины 9 картера.
На своих концах рычаг 5 имеет сквозные отверстия, позволяющие закрепить пружины 6А, 6В.
Таким образом, изобретением предложен самоходный малый культиватор с надежным и экономичным переключателем направления вращения рабочих орудий.
В каждой из половин картера выполнены упоры 12, позволяющие блокировать вращение вилки 4 и, следовательно, поступательное перемещение скользящей шестерни 11. Носик 42 вилки выполнен с возможностью входить в контакт с этими упорами 12 вилки. Это позволяет избегать нежелательных пластических деформаций или вдавливания половин картера под действием ударов и избегать износа вилки 4.
Конструкция, в частности, внутренняя форма картера позволяет применять слой смазки вокруг цепи и шестерен, а также между этими шестернями и внутренними стенками картера (в отличие от классических коробок передач, в которых применяют масло внутри картера, что требует его опорожнения в случае необходимости).
С учетом уменьшенного внутреннего пространства картера зазор между внутренними стенками картера и цепью и шестернями является минимальным. Выбросы смазки, когда цепь перемещается при вращении, направляются внутренними стенками картера в сторону цепи. Следовательно, потребность в смазке снижается.
Пробка 15, расположенная в заливном отверстии 16, выполненном на правой половине 9 картера на фиг. 3 между проходными отверстиями входного и выходного валов, позволяет в первую очередь смазывать цепь 20.
Предпочтительно герметичность картера и, в частности, соединения между половинами 9 и 10 картера, обеспечивается за счет применения тороидальных прокладок 13 U-образной формы, которые расположены на внутренних поверхностях половин 9 и 10 картера, при этом основание U находится в нижней части половин 9 и 10 картера.
В частности, тороидальная прокладка 13 установлена в пазу 131 U-образной формы, выполненном на внутренней поверхности соединения половины 10 картера. Сторона прижатия левой половины 9 картера является идеально плоской и гладкой для обеспечения сжатия тороидальной прокладки 13 во время соединения половин 9 и 10 картера при помощи винтов.
Цилиндрическая тороидальная прокладка 13 выполнена из материала, например, типа нитрила, или из любого другого соответствующего материала.
Удержание прокладки 13 в соответствующем пазу 131 можно обеспечивать при помощи одного или нескольких блокировочных зубцов 1321.
Согласно частному варианту осуществления, представленному на фиг. 7, в пазу 131 U-образной формы половины 10 картера выполнены пять наборов 132 из трех блокировочных зубцов 1321.
Это решение обеспечения герметичности является предпочтительным, поскольку позволяет легко установить прокладку, легко произвести демонтаж картера коробки передач во время операций технического обслуживания или ремонта во время срока службы изделия, не снижая при этом уровня герметичности.
Действительно, герметичность половин картера коробок передач сельскохозяйственных орудий обычно обеспечивают при помощи клеевого шва, что имеет различные недостатки (очистка или травление поверхности перед склеиванием, сложный демонтаж с риском повреждения внутренних деталей или половин картера).
Вентиляция обеспечивается при помощи отверстия 17 для прохождения рычага 5, выполненного в каждой из половин 9, 10 картера. Поскольку проходное отверстие 17 выполнено в верхней части половин картера, смазка не может выйти из картера.
Кроме того, на выходном валу 23 и на входном валу 21 не применяют прокладку типа “SPI” или прокладку вращающегося вала, что уменьшает сложность и стоимость коробки передач согласно изобретению.
В конечном итоге техническое обслуживание коробки передач согласно изобретению облегчается, в частности, за счет:
- выбранного решения обеспечения герметичности при помощи тороидальной прокладки, при этом картеры выполняют без «склеивания», как в большинстве коробок передач выпускаемых устройств;
- отсутствия необходимости регулировать приводной трос;
- применяемой смазки и способа смазки (смазка является очень щелочной и более простой в применении, чем масло).
На фиг. 5 представлен вид в разрезе по вертикальной плоскости коробки 608 передач с показом расположения вилки 4 на скользящей шестерне 11.
На фиг. 6А и 6В показан монтаж коробки 608 передач при помощи винтов (с половинами картера и без половины 10 картера) непосредственно на внутренней крышке 609 самоходного малого культиватора, на которую затем устанавливают защитный колпак (не показан).
Изобретение не ограничивается только описанным вариантом осуществления.
Описанный в настоящей заявке самоходный малый культиватор можно применять с коробкой передач другого типа, отличного от коробки передач, показанной на прилагаемых фигурах.
В частности, коробка передач в соответствии с изобретением может иметь другую внутреннюю архитектуру.
Например, входной и выходной валы могут быть коаксиальными, и коробка передач может иметь другое число передач, в частности, две или больше двух передних передач.