CN102135161B - 电磁键锁动力输出轴齿轮变速器 - Google Patents

Abstract

电磁键锁动力输出轴齿轮变速器，由主减速机构、传动齿轮、调速齿轮、电磁键锁动力输出轴、电磁调速环、倒档装置、换档装置构成。传动齿轮轴上的全部传动齿轮与对应的变速齿轮啮合，在键锁处于非闭锁状态时，变速齿轮相对于动力输出轴自由转动，表现为空档状态。调速时，通过推动换档把手来改变档位，将正电通过调速环碳刷到导电金属环后，接通电磁键锁线圈电磁千斤顶线圈，磁力吸合，打开键锁来选择锁紧某一档位的变速齿轮，实现档位调整。倒档时，倒档键锁从键锁窗口中弹出，动力输出轴与倒档齿轮被锁紧，动力输出轴输出反扭矩，实现倒档功能。本发明具有换档轻松、齿轮组件少、使用可靠、重量轻等优点。可广泛应用在载运工具领域。

Description

电磁键锁动力输出轴齿轮变速器

技术领域

本发明涉及一种车用齿轮变速器，特别是电磁键锁动力输出轴齿轮变速器，属于载运工具领域。

背景技术

简单、便宜、可靠的变速器一直是变速器的研究方向，目前的变速器结构相对而言，过于复杂，使得变速器成本过高。如何解发明出最简单、最可靠的变速器装置是极其重要的课题。在专利“滑动键锁齿轮变速器”中，由于遮盖板的设计方案导致动力输出轴过长，此外换档过程中存在需要较大的力量，需要避免这些缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电磁键锁动力输出轴齿轮变速器，可以替代现有的有级变速器。具有：结构简单，成本极低，使用可靠；齿轮组件少，重量轻，体积小；换档轻松。

解决本发明的技术问题所采用的方案是：本发明电磁键锁动力输出轴齿轮变速器由主减速机构、传动齿轮、动力输出轴、变速齿轮、电磁调速环、换档装置、变速器外壳构成。结构为：离合器与主传动齿轮相连接，动力输入轴安装有主传动齿轮，主传动齿轮与主减速齿轮啮合，主减速齿轮通过齿轮固定键与传动齿轮轴连接固定，并设有主减速齿轮外罩。

初级减速：离合器与动力输入轴相连接，发动机通过离合器将动力输入动力输入轴，动力输入轴带动主传动齿轮转动，该齿轮与主减速齿轮啮合，而主减速齿轮通过齿轮固定键与传动齿轮轴连接固定，这样就实现了初级减速，使得传动齿轮轴处于适当的转速范围。为了保护主减速齿轮和倒档齿轮，并更好的固定传动齿轮轴和主传动齿轮，加设有主减速齿轮外罩。

变速齿轮的构成：变速齿轮及倒档齿轮与电磁键锁动力输出轴之间设有滚珠，变速齿轮在动力输出轴上相对转动，变速齿轮间的与电磁键锁动力输出轴相对运动由滑动摩擦变为滚动摩擦。由于全部传动齿轮与对应的变速齿轮啮合，在键锁处于非闭锁状态时，传动齿轮轴的转动带动所有变速齿轮以不同的转速转动，变速齿轮相对于电磁键锁动力输出轴自由转动，没有动力输出，表现为空档状态。为了减少齿轮箱的重量，齿轮均采用辐板齿轮结构。

动力输出轴的结构：电磁键锁动力输出轴装有8个变速齿轮，每一档传动齿轮与对应的变速齿轮啮合，构成一个独立的档位，变速齿轮存在相对运动，每一个变速齿轮之间设有齿轮隔离环，齿轮隔离环设有滚珠，使得传动齿轮间不发生干涉，齿轮间的相对运动由滑动摩擦变为滚动摩擦。

调速机构工作原理：为了实现调速，必须在转动条件下，实现电磁键锁动力输出轴与某一档传动齿轮动态耦合锁紧，才能实现调速。在电磁键锁动力输出轴上设有九个键锁窗口。在调速的过程中，换档把手接有正电电源，换档把手本身就是一个档位开关。电磁键锁线圈电磁千斤顶线圈中，线圈的一端负极搭铁，通过推动换档把手来改变档位，将正电通过调速环碳刷到导电金属环后，经过导线同时接通开关电磁键锁线圈电磁千斤顶线圈，磁力吸合，电磁千斤顶线圈磁力吸合，使得键锁克服弹力使得电磁千斤顶回缩，打开键锁，是其处于自由态，与此同时，电磁键锁线圈产生的磁力克服弹力，键锁可以透过键锁窗口伸出到电磁键锁动力输出轴外进入到变速齿轮锁紧槽内，实现电磁键锁动力输出轴与相对应的减速齿轮锁紧，起到齿轮固定键的作用。这样就通过键锁滑动轴来改变键锁的位置，选择锁紧某一档位的变速齿轮，这样即可方便的实现档位调整。

换档装置：相对于机械换档装置电磁换档装置非常简单。蓄电池供电，换档把手沿档位滑动槽滑动，滑动到某一档位时，档位接通开关导通，档位指示灯被点亮，可以直观的看到单位工作是否正常。

倒档功能：在非倒档状态工作时，倒档齿轮空转。挂倒档时，通过换档把手接通电磁键锁线圈电磁千斤顶线圈，使得键锁从键锁窗口中弹出，动力输出轴与倒档齿轮被锁紧，倒档传动齿轮反转，带动动力输出轴反转，输出反力矩，实现倒档功能。 

本发明的有益效果是:实现了换档功能，具有换档轻松、结构简单、成本极低、使用可靠、齿轮组件少、加工工艺简单、重量轻、体积小的优点。

附图说明

图1为本发明主剖面示意图；

图2为本发明电磁调速环剖面图；

图3为本发明主截面图；

图4为本发明动力输出轴处于锁紧状态剖面图；

图5为本发明动力输出轴处于非锁紧状态剖面图；

图6为本发明动力输出轴处于闭锁及非闭锁状态俯视面图； 

图7动力输出轴横截面图；

图8拨叉式档位调节装置示意图；

图9电路控制原理图。

图1、2、3、4、5、6、7、8、9中：1. 电磁调速环外罩，2. 电磁调速环，3.电磁键锁供电线，4. 电磁调速环固定杆，5. 锥形轴向固定端，6.导电金属环，7. 绝缘隔离环，8. 调速环滚珠，9.调速环碳刷，10. 碳刷弹簧，11. 电磁键锁动力输出轴，12. 倒档齿轮箱，13.一档变速齿轮，14. 二档变速齿轮，15. 三档变速齿轮，16. 四档变速齿轮，17. 五档变速齿轮，18. 六档变速齿轮，19. 七档变速齿轮，20. 八档变速齿轮，21.变速齿轮箱，22. 齿轮档环，23.倒档键锁窗口，24. 倒档齿轮，25.动力输出轴键槽，26.齿轮固定键，27.八档传动齿轮，28.七档传动齿轮，29.六档传动齿轮，30.五档传动齿轮，31.四档传动齿轮，32.三档传动齿轮，33.二档传动齿轮，34.一档传动齿轮，35.主传动齿轮，36.动力输入轴，37.主减速齿轮，38.传动齿轮轴，39.主减速齿轮外罩，40.键锁窗口，41.电磁键锁，42.键锁弹簧，43.齿轮锁紧槽，44.电磁千斤顶弹簧，45. 电磁千斤顶，46. 千斤顶齿条，47. 电磁键锁线圈，48. 电磁千斤顶线圈，49. 滑动轴电磁键锁盖，50. 滑动轴电磁键锁盖固定螺丝，51.换档把手，52.档位滑动槽，53.档位指示灯，54.档位接通开关，55.蓄电池，56.弹簧固定栓，57.导电线。

　　具体实施方式

下面结合附图1、2、3、4、5、6、7、8、9和实施例对本发明作进一步说明。

本发明所要解决的技术问题是提供一种电磁键锁动力输出轴齿轮变速器，可以替代现有的有级变速器。具有：结构简单，成本低，使用可靠；齿轮组件少，重量轻，体积小。

本发明电磁键锁动力输出轴齿轮变速器采用的实施方案是：变速器由主减速机构、传动齿轮、动力输出轴、变速齿轮、电磁调速环、滑动开关换档装置、变速器外壳构成。其基本结构为：离合器与主传动齿轮36相连接，动力输入轴安装有主传动齿轮35，该齿轮与主减速齿轮37啮合，主减速齿轮37通过齿轮固定键26与传动齿轮轴38连接固定，并设有主减速齿轮外罩39。在变速器齿轮箱12内，传动齿轮轴38用过齿轮固定键26与八档传动齿轮27、七档传动齿轮28、六档传动齿轮29、五档传动齿轮30、四档传动齿轮31、三档传动齿轮32、二档传动齿轮33、一档传动齿轮34连接固定，每一个传动齿轮之间设有齿轮隔离环22，该齿轮隔离环设有滚珠，滚珠在齿轮隔离环滚珠槽内运动。变速齿轮箱腔体21中，设有电磁键锁动力输出轴11，该轴动力输出端设有键槽25，并安装有一档变速齿轮13、二档变速齿轮14、三档变速齿轮15、四档变速齿轮16、五档变速齿轮17、六档变速齿轮18、七档变速齿轮19和八档变速齿轮20，每一档传动齿轮与对应的变速齿轮啮合，每一个传动齿轮之间设有齿轮隔离环22，该齿轮隔离环设有滚珠，滚珠在齿轮隔离环滚珠槽内运动。变速齿轮处于未锁紧状态时，可以在电磁键锁动力输出轴11上自由转动，变速齿轮加工有齿轮锁紧槽43。电磁键锁动力输出轴11的一端安装有电磁调速环2，电磁调速环相对于动力输出轴可以自由转动，并设有调速环外罩1，电磁调速环2设有电磁调速环固定杆4，与调速环外罩1固定为一体，调速环外罩1内设有锥形轴向固定端5，防止电磁键锁动力输出轴11作轴向运动。电磁调速环2根据档位数确定相同数量的调速环碳刷9及碳刷弹簧10，调速环内电磁键锁动力输出轴11之间有调速环滚珠8，具有轴承结构，调速环碳刷9对应位置的电磁键锁动力输出轴11上设有导电金属环6，导电金属环之间为绝缘隔离环7，导电金属环6连接有导电线57，导电线57穿过电磁键锁动力输出轴11内的线孔与电磁键锁线圈47电磁千斤顶线圈48并接。电磁键锁动力输出轴11加工有锁孔槽46用于安装键锁装置，锁孔槽的一端构成键锁窗口40，键锁窗口40与传动齿轮位置对应。键锁41通过键锁弹簧42连接固定于弹簧固定栓56上，弹簧固定栓55上安装电磁键锁线圈47，键锁41的侧壁通过电磁千斤顶弹簧44安装电磁千斤顶45，电磁千斤顶弹簧44内设有电磁千斤顶线圈48。电磁键锁动力输出轴11的一端安装有倒档键锁窗口23和倒档齿轮24，倒档齿轮24设有齿轮锁紧槽43。倒档齿轮外有主减速齿轮外罩39。动力输入轴36固定安装主传动齿轮35该齿轮与主减速齿轮37啮合，该齿轮与倒档齿轮24啮合，在没有挂倒档时，倒档齿轮24处于空转状态。挂倒档时，通过滑动档位接通倒档开关，键锁41从键锁窗口40中弹出，动力输出轴25与倒档齿轮24被锁紧，动力输出轴25输出反扭矩。倒档传动齿轮外设有主减速齿轮外罩39。电磁换档装置由蓄电池55供电，换档把手51沿档位滑动槽52滑动，滑动到某一档位时，档位接通开关54导通，档位指示灯53被点亮，可以直观的看到单位工作是否正常。

电磁键锁动力输出轴齿轮变速器的具体的工作过程：离合器与动力输入轴36相连接，发动机通过离合器将动力输入动力输入轴36，动力输入轴带动主传动齿轮35转动，该齿轮与主减速齿轮37啮合，而主减速齿轮37通过齿轮固定键26与传动齿轮轴38连接固定，这样就实现了初级减速，使得传动齿轮轴38处于适当的转速范围。为了保护主减速齿轮和倒档齿轮，并更好的固定传动齿轮轴38和主传动齿轮36，加设有主减速齿轮外罩39。

电磁键锁动力输出轴11装有8个变速齿轮，每一档传动齿轮与对应的变速齿轮啮合，构成一个独立的档位，变速齿轮存在相对运动，每一个变速齿轮之间设有齿轮隔离环22，齿轮隔离环设有滚珠，使得传动齿轮间不发生干涉，齿轮间的相对运动由滑动摩擦变为滚动摩擦。变速齿轮及倒档齿轮与电磁键锁动力输出轴11之间设有滚珠，变速齿轮在动力输出轴25上相对转动，变速齿轮间的与电磁键锁动力输出轴11相对运动由滑动摩擦变为滚动摩擦。由于全部传动齿轮与对应的变速齿轮啮合，在键锁处于非闭锁状态时，传动齿轮轴38的转动带动所有变速齿轮以不同的转速转动，变速齿轮相对于电磁键锁动力输出轴11自由转动，没有动力输出，表现为空档状态。为了减少齿轮箱的重量，齿轮均采用辐板齿轮结构。

为了实现调速，必须在转动条件下，实现电磁键锁动力输出轴11与某一档传动齿轮动态耦合锁紧，才能实现调速。在电磁键锁动力输出轴11上设有九个键锁窗口40。在调速的过程中，换档把手接有正电电源，换档把手本身就是一个档位开关。电磁键锁线圈47电磁千斤顶线圈48中，线圈的一端负极搭铁，通过推动换档把手51来改变档位，将正电通过调速环碳刷9到导电金属环6后，经过导电线57同时接通开关54电磁键锁线圈47电磁千斤顶线圈48，磁力吸合，电磁千斤顶线圈48磁力吸合，使得键锁41克服弹力使得电磁千斤顶45回缩，打开键锁41，是其处于自由态，与此同时，电磁键锁线圈47产生的磁力克服弹力，键锁41可以透过键锁窗口40伸出到电磁键锁动力输出轴11外进入到变速齿轮锁紧槽43内，实现电磁键锁动力输出轴11与相对应的减速齿轮锁紧，起到齿轮固定键的作用。这样就通过接通不同档位的电磁阀来改变键锁41的位置选择锁紧某一档位的变速齿轮，这样即可方便的实现档位调整。

相对于机械换档装置电磁换档装置非常简单。蓄电池55供电，换档把手51沿档位滑动槽52滑动，滑动到某一档位时，档位接通开关54导通，档位指示灯53被点亮，可以直观的看到单位工作是否正常。 

该变速器还设有倒档功能。其原理与上一致。在非倒档状态工作时，倒档齿轮空转。挂倒档时，通过换档把手51接通电磁键锁线圈47电磁千斤顶线圈48，使得键锁41从键锁窗口40中弹出，动力输出轴25与倒档齿轮24被锁紧，倒档传动齿轮31反转，带动动力输出轴25反转，输出反力矩，实现倒档功能。

Claims (2)

1.一种电磁键锁动力输出轴齿轮变速器，变速器由主减速机构、传动齿轮、变速齿轮、键锁动力输出轴、电磁调速环、电磁键锁装置、倒档装置、换档装置构成，其特征在于：所述的键锁动力输出轴是电磁键锁动力输出轴（11）；所述变速器的结构为：汽车上的离合器与动力输入轴（36）相连接，将发动机扭矩输入动力输入轴（36）,动力输入轴（36）安装有主传动齿轮（35），主传动齿轮（35）与主减速齿轮（37）啮合，主减速齿轮（37）又与倒档齿轮（24）啮合，主减速齿轮（37）通过齿轮固定键（26）与传动齿轮轴（38）连接固定构成一体，在变速器齿轮箱（12）内，传动齿轮轴（38）用齿轮固定键（26）与八档传动齿轮（27）、七档传动齿轮（28）、六档传动齿轮（29）、五档传动齿轮（30）、四档传动齿轮（31）、三档传动齿轮（32）、二档传动齿轮（33）、一档传动齿轮（34）连接固定，每个档位传动齿轮均与对应的档位变速齿轮啮合, 各档变速齿轮安装在电磁键锁动力输出轴（11）上，当变速齿轮处于未锁紧状态时，可以在电磁键锁动力输出轴（11）上自由转动，变速齿轮加工有齿轮锁紧槽（43），倒档齿轮（24）、主减速齿轮（37）、传动齿轮轴（38）外侧设有主减速齿轮外罩（39）；所述的电磁键锁动力输出轴（11）的一端安装有电磁调速环（2），电磁调速环相对于动力输出轴可以自由转动，并设有调速环外罩（1），电磁调速环（2）设有电磁调速环固定杆（4），与调速环外罩（1）固定为一体，调速环外罩（1）内设有锥形轴向固定端（5），防止电磁键锁动力输出轴（11）作轴向运动；所述的电磁调速环（2）根据档位数确定相同数量的调速环碳刷（9）及碳刷弹簧（10），调速环与电磁键锁动力输出轴（11）之间有调速环滚珠（8），调速环碳刷（9）对应位置的电磁键锁动力输出轴（11）上设有导电金属环（6），导电金属环之间为绝缘隔离环（7），导电金属环（6）连接有导电线（57）；所述的导电线（57）穿过电磁键锁动力输出轴（11）内的线孔与电磁键锁线圈（47）及电磁千斤顶线圈（48）并接；所述的电磁键锁装置，电磁键锁动力输出轴（11）加工有锁孔槽用于安装键锁装置，锁孔槽的一端构成键锁窗口（40），键锁窗口（40）与变速齿轮位置对应；键锁（41）通过键锁弹簧（42）连接固定于弹簧固定栓（56）上，弹簧固定栓（56）上安装电磁键锁线圈（47），键锁（41）的侧壁通过电磁千斤顶弹簧（44）安装电磁千斤顶（45），电磁千斤顶弹簧（44）内设有电磁千斤顶线圈（48）；所述的倒档装置，电磁键锁动力输出轴（11）的一端安装有倒档键锁窗口（23）和倒档齿轮（24），倒档齿轮（24）设有齿轮锁紧槽（43），倒档齿轮外有主减速齿轮外罩（39），主传动齿轮（35）与倒档齿轮（24）啮合，在没有挂倒档时，倒档齿轮（24）处于空转状态；挂倒档时，通过滑动档位接通倒档开关，键锁（41）从键锁窗口（40）中弹出，动力输出轴（25）与倒档齿轮（24）被锁紧，动力输出轴（25）输出反扭矩。

2.根据权利要求1所述的电磁键锁动力输出轴齿轮变速器，其特征在于：所述的换档装置由蓄电池（55）供电，换档把手（51）沿档位滑动槽（52）滑动，滑动到某一档位时，档位接通开关（54）导通，档位指示灯（53）被点亮。

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