ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

Техническое решение относится к области машиностроения. Оно касается конструкции подшипникового узла коробок передач.
В коробках передач между их валами используются различные конструкции подшипниковых узлов. В заявке DE 19633279 А1 изображена конструкция подшипникового узла коробки передач, в котором тела качения упорных подшипников расположены между ступенью шлицевой втулки, надетой на входной вал, и упорной шайбой, посаженной на выходной вал. Торцевые поверхности упомянутых втулки и упорной шайбы выполняют роль колец упорного подшипника. Весь пакет деталей подшипникового узла размещается в ступичной части зубчатого колеса, расположенного между валами. Для фиксации всего узла в осевом направлении служит стопорное кольцо, установленное в зубчатом колесе. В другой заявке DE 102009054595 А1 показан подшипниковый узел, расположенный между основным и промежуточным валами коробки передач. В нем тела качения упорных подшипников установлены на основном валу между упорными шайбами, выполняющими роль боковых колец упорного подшипника. Функцию центрального кольца упорного подшипника выполняет шлицевая шайба, у которой шлицы выполнены по ее внешнему диаметру. В одну из боковых шайб упирается шлицевая втулка основного вала, на которую передается момент от промежуточного вала. Внешние шлицы указанной шлицевой втулки основного вала и внешние шлицы шлицевой шайбы зацеплены с внутренними шлицами надетой на них втулки, которая имеет зубчатый венец, входящий в зацепление с зубчатым венцом промежуточного вала. В осевом направлении узел фиксируется на основном валу с помощью гайки. Однако эти подшипниковые узлы являются весьма сложными.
Наиболее близким аналогом является подшипниковый узел, показанный в заявке DE 102004057124 А1, опубликованной 08.06.2006. В нем тела качения упорного подшипника устанавливаются на входном валу и располагаются между торцами втулки и упорной шайбы, надетыми на входной вал. Этот подшипниковый узел располагается в полой части выходного вала и фиксируется в осевом направлении стопорным кольцом. Выходной вал удерживается от перемещения в осевом направлении стопорным кольцом, установленным между втулкой, размещенной на входном валу, и выходным валом. Однако стопорное кольцо, установленное между втулкой, размещенной на входном валу, и выходным валом, существенно усложняет сборку коробки передач.
Задачей является упрощение подшипникового узла коробки передач с упорными подшипниками качения для повышения технологичности сборки коробки передач.
Решение задачи упрощения подшипникового узла и повышения удобства его сборки с коробкой передач обеспечено тем, что в подшипниковом узле коробки передач, содержащем пакет упорных подшипников качения, тела качения упорных подшипников расположены по разные стороны торцевой стенки стакана, окружающего внутренний и наружный валы коробки передач. Один из упорных подшипников расположен напротив торца ступеньки, сделанной на внутреннем валу, а другой упорный подшипник установлен между стаканом и упорной шайбой, зафиксированной на внутреннем валу в осевом направлении с помощью разрезного стопорного кольца, установленного в кольцевой канавке, сделанной на внутреннем валу. На конце наружного вала выполнен буртик со сделанными в нем сквозными и глухими продольными пазами, в глухих продольных пазах расположены зубья, сделанные внутри стакана. Стакан зафиксирован от осевых перемещений с помощью гайки, установленной на наружном валу.
Стакан, упорная шайба и упорные подшипники качения образуют простой и надежный подшипниковый узел, который от перемещений в осевом направлении относительно внутреннего вала ограничивается торцевой поверхностью внутреннего вала и стопорным кольцом, которое размещается в кольцевой проточке, выполненной на внутреннем валу. От осевых перемещений относительно наружного вала пакет упорных подшипников качения удерживается благодаря тому, что на наружном валу выполнена резьба, по которой завинчивается гайка, и сделан буртик. На задней торцевой поверхности буртика, обращенной к резьбе, выполнены чередующиеся продольные сквозные пазы и глухие продольные пазы, равномерно расположенные по окружности. На стакане, присоединяемом со стороны буртика, противоположной резьбе, выполнены ответные зубья, повторяющие форму и расположение продольных пазов на наружном валу. Причем форма сквозных продольных пазов на наружном валу такова, что позволяет зубьям стакана проходить через них в процессе сборки узла. Такая конструкция подшипникового узла обеспечивает возможность после его сборки обеспечить упор задней торцевой поверхности зубьев стакана в заднюю торцевую поверхность глухих продольных пазов, а также упор боковых поверхностей зубьев стакана в боковые поверхности глухих продольных пазов. Таким образом, разработанная конструкция подшипникового узла коробки передач дает возможность надежно и компактно разместить упорные подшипники качения между торцевыми поверхностями двух соосно расположенных валов. При этом соединение наружного вала и стакана выполнено без применения дополнительных деталей, что упрощает процесс сборки коробки передач.
Между стаканом и ступенькой, сделанной на внутреннем валу, установлена косозубая шестерня, зацепленная с косозубыми шестернями промежуточных валов коробки передач, в указанной косозубой шестерне сделаны гнезда, в которых установлены тела качения упорных подшипников, расположенных по разные стороны шестерни, тела качения упорного подшипника, расположенного между стаканом и упорной шайбой, размещены в гнезде, сделанном в стакане.
Между стаканом и гайкой на наружном валу сделан кольцевой выступ с наружными шлицами для возможности соединения с валом деталей коробки передач.
На фигуре 1 изображена кинематическая схема коробки передач, в которой расположен подшипниковый узел ее наружного и внутреннего первичных валов, обозначенный на фигуре буквой «А».
На фигуре 2 показан подшипниковый узел указанной коробки передач.
На фигуре 3 дан разрез по Б-Б подшипникового узла, показанного на фигуре 2.
Подшипниковый узел коробки передач, кинематическая схема которой представлена на фигуре 1, содержащей наружный первичный вал 1 и внутренний первичный вал 2, имеющие привод от сцеплений 3 и 4, содержит пакет упорных подшипников 5, 6 и 7 качения (фигура 2), расположенный на внутреннем валу 2 между сделанной на нем ступенькой 8 и упорной шайбой 9. Упорная шайба 9 зафиксирована на внутреннем валу 2 в осевом направлении с помощью разрезного стопорного кольца 10, установленного в кольцевой канавке, сделанной на внутреннем валу 2. Тела качения упорного подшипника 5 размещены напротив упорной шайбы 9 в гнезде, сделанном в кольцевой торцевой стенке стакана 11, окружающего внутренний вал 2 и наружный вал 1. Стакан 11 сделан с внутренними зубьями 12 (фигуры 2 и 3) для его зацепления с наружным валом 1. На конце наружного вала 1 расположен буртик 13 со сделанными в нем сквозными продольными пазами 14 и продольными глухими пазами 15 (фигура 3). В глухих пазах 15 расположены внутренние зубья 12, сделанные внутри стакана 11. Стакан 11 зафиксирован от осевых перемещений с помощью гайки 16, установленной на наружном валу 1 и имеющей с ним резьбовое соединение.
Между стаканом 11 и ступенькой 8, сделанной на внутреннем валу 2, установлена косозубая шестерня 17, зацепленная с косозубыми шестернями промежуточных валов коробки передач. В косозубой шестерне 17 сделаны гнезда, в которых установлены тела качения упорных подшипников 6 и 7, расположенных по разные стороны шестерни 17. Тела качения упорного подшипника 5, расположенного между стаканом 11 и упорной шайбой 9, размещены, как указано выше, в гнезде, сделанном в стакане 11.
При сборке коробки передач упорный подшипник 7 устанавливается на внутренний вал 2 до упора в плоскую торцевую стенку его ступеньки 8. Затем устанавливается шестерня 17 и размещается упорный подшипник 6. Далее на внутренний вал 2 надевается стакан 11 до упора в упорный подшипник 6. После этого на внутренний вал 2 надевается следующий упорный подшипник 5, в который в свою очередь упирается упорная шайба 9. Таким образом формируется пакет упорных подшипников качения, который от перемещений в осевом направлении относительно внутреннего вала 2 фиксируется стопорным кольцом 10, которое размещается в кольцевой канавке (проточке), выполненной на внутреннем валу 2. При образовании этого подшипникового узла коробки передач жесткое соединение наружного вала 1 и стакана 11 обеспечено тем, что на наружном валу 1 выполнена резьба, по которой завинчивается гайка 16, и сделан буртик 13. На задней торцевой поверхности буртика 13, обращенной к резьбе, выполнены чередующиеся сквозные продольные пазы 14 и глухие продольные пазы 15, равномерно расположенные по окружности (фигура 3). На стакане 11, присоединяемом с задней стороны буртика 13, противоположной резьбе, выполнены ответные зубья 12, повторяющие форму и расположение глухих продольных пазов 15 на наружном валу 1. Причем форма сквозных продольных пазов 14 на наружном валу 1 такова, что позволяет зубьям 12 стакана 11 проходить через них в процессе сборки узла. При этом на валу 1 может быть выполнена канавка 18 для выхода зубьев 12 из буртика 13. В процессе сборки подшипникового узла зубья 12 стакана 11 проходят через продольные сквозные пазы 14 наружного вала 1. В тот момент, когда зубья 12 полностью войдут в канавку 18, осуществляется поворот всего наружного вала 1 до совмещения зубьев 12 с продольными глухими пазами 15. Затем выполняется взаимное осевое перемещение наружного первичного вала 1 и стакана 11 для того, чтобы зубья 12 вошли в продольные глухие пазы 15 до упора так, чтобы боковые и задняя торцевая поверхности зубьев 12 упирались в боковые и заднюю торцевую поверхности глухих продольных пазов 15. Между гайкой 16 и стаканом 11 на наружном валу 1 могут располагаться другие детали, такие как кольцо подшипника, ступица шестерни, ступица зубчатой муфты. Для этого между стаканом 11 и гайкой 16 на наружном валу 1 сделан кольцевой выступ с наружными шлицами для соединения с валом деталей коробки передач. На фигуре 2 эти детали условно изображены в виде втулки 19, надетой на специально выполненный под нее шлицевый участок наружного вала 1, расположенный между резьбой и буртиком 13. При этом втулка 19 запирает зубья 12 в глухих продольных пазах 15, а в осевом направлении вся конструкция фиксируется гайкой 16. Кроме того, в показанной коробке передач включение одной из передач реализуется через шестерню 17, выступающую в роли кольца упорных подшипников 6 и 7 пакета упорных подшипников качения. Соединение шестерни 17 поочередно с наружным валом 1 и внутренним валом 2 происходит с помощью зубчатых муфт 20.
Подшипниковый узел коробки передач работает следующим образом. Во время работы коробки передач в косозубых зацеплениях зубчатых передач возникают осевые силы, которые воспринимаются упорными подшипниками качения, размещенными в подшипниковом узле коробки передач. Через упорные подшипники качения упомянутые осевые силы передаются на стакан 11, наружный первичный вал 1 и внутренний первичный вал 2. При различных режимах работы коробки передач упомянутые осевые силы могут вызывать как «сжимание», так и «растаскивание» наружного первичного вала 1, внутреннего первичного вала 2 и стакана 11 относительно друг друга. В том случае, когда осевые силы начнут «растаскивать» валы и стакан, будет происходить упор задней торцевой поверхности зубьев 12 в заднюю торцевую поверхность продольных глухих пазов 15. В случае же, когда осевые силы начнут «сжимать» валы, будет происходить упор передней торцевой поверхности зубьев 12 в заднюю торцевую поверхность гайки 16 либо втулки 19. Наличие стопорного кольца 10 не позволяет всему пакету упорных подшипников качения разойтись в осевом направлении. В то же время упор боковых поверхностей зубьев 12 в боковые поверхности продольных глухих пазов 15 позволяет передавать крутящий момент между наружным первичным валом 1 и стаканом 11.
Таким образом, в созданном подшипниковом узле коробки передач упорные подшипники качения, стакан и упорная шайба образуют компактный пакет, который от перемещений в осевом направлении относительно внутреннего первичного вала ограничивается торцевой поверхностью внутреннего первичного вала и стопорным кольцом, которое размещается в кольцевой проточке, выполненной на внутреннем первичном валу. От осевых перемещений относительно наружного первичного вала пакет упорных подшипников качения удерживается благодаря тому, что на наружном первичном валу выполнена резьба, по которой завинчивается гайка, и сделан буртик, на задней торцевой поверхности которого, обращенной к резьбе, выполнены чередующиеся продольные сквозные и глухие пазы, равномерно расположенные по окружности. На стакане, присоединяемом к наружному валу со стороны буртика, противоположной резьбе, выполнены ответные зубья, повторяющие форму и расположение глухих продольных пазов, сделанных на наружном первичном валу.
Эта конструкция подшипникового узла коробки передач позволяет компактно разместить упорные подшипники качения между торцевыми поверхностями двух соосно расположенных валов, а само соединение наружного первичного вала и стакана выполнено без применения дополнительных деталей, что упрощает процесс сборки коробки передач.