CN102141119B - 滑动轴滚轮键锁多级倒档齿轮变速器 - Google Patents
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Abstract
一种滑动轴滚轮键锁多级倒档齿轮变速器，本发明由主减速机构、传动齿轮轴、传动齿轮、变速齿轮、齿轮隔离环、动力输出轴、滚轮键锁装置、调速环、档位状态确定装置、档位调速装置构成。该发明设有档位状态和档位装置。动力输入至动力输入轴后，确定其档位状态后，进行初级减速。传动齿轮轴上的全部传动齿轮与所对应的变速齿轮啮合。滚轮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，为空档状态。调速时，通过档位拨叉拉动键锁滑动轴，改变键锁位置来选择锁紧某一档位的变速齿轮，实现变速。倒档时，通过档位拨叉拉动键锁滑动轴改变档位状态，倒档齿轮被锁紧，输出反扭矩，并实现多级倒档功能。可广泛应用于属载运工具领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种车用齿轮变速器，特别是滑动轴键锁多级倒档齿轮变速器，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”“滑动轴键锁齿轮变速器”中，采用的是滑动结构，为滑动摩擦。相对于滚动摩擦而言，摩擦力较大，此外，倒档档位过少，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滑动轴滚轮键锁多级倒档齿轮变速器，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；摩擦力小；倒档档位多；齿轮组件少，重量轻，体积小。
本发明滑动轴滚轮键锁多级倒档齿轮变速器的解决技术问题所采用的方案是：本发明由主减速机构、传动齿轮、动力输出轴、滚轮键锁装置、变速齿轮、调速环、档位调速装置、档位状态确定装置、变速器外壳构成。
基本结构：发动机通过离合器将动力输入动力输入轴，两个主传动齿轮分别与主减速齿轮和倒档齿轮啮合，主减速齿轮和倒档齿轮又同时与两个主变速齿轮啮合。
初级减速：发动机通过离合器将动力输入动力输入轴，两个主传动齿轮分别与主减速齿轮和倒档齿轮啮合，主减速齿轮和倒档齿轮又同时与两个主变速齿轮啮合，根据档位状态确定装置确定其档位，实现前进档和倒档的初级减速，使得传动齿轮轴处于适当的转速范围。
传动齿轮的构成：传动齿轮轴通过齿轮固定键与8个传动齿轮连接固定，传动齿轮与传动齿轮轴同步运动，每一个传动齿轮之间设有齿轮隔离环，使得传动齿轮间存在一个合理的间隙。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。变速齿轮及倒档齿轮与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，传动齿轮轴的转动齿轮带动所有变速齿轮以不同的转速转动，变速齿轮相对于动力输出轴自由转动，没有动力输出，表现为空档状态。
齿轮变速器的工作过程：当动力输出轴与某一档传动齿轮动态耦合锁紧，便实现调速。所有变速齿轮均加工有齿轮锁紧槽，在动力输出轴内键锁滑动轴末端安装键锁装置。键锁滑动轴插入至键锁轴滑动空腔内，构成一个完整的轴，并可以自由作轴向运动。在动力输出轴上设有八个键锁窗口，滚珠键锁可以透过键锁窗口伸出到动力输出轴外进入到变速齿轮锁紧槽内，实现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。在调速的过程中，通过改变档位来拖动键锁滑动轴来改变滚珠键锁的位置，选择锁紧某一档位的变速齿轮，这样便方便的实现档位调整。
档位状态的确定：其工作原理同上，采用滚轮键锁选择锁紧倒档齿轮或主减速齿轮。锁紧倒档齿轮则输出反向扭矩，为倒档状态；锁紧主减速齿轮则输出正向扭矩，为前进档状态。
滚轮键锁装置：在键锁滑动轴移动时，滚轮键锁摆动臂铰接滚珠键锁，滚轮键锁摆动臂和键锁滑动轴支承端焊接有弹簧固定柱，滚珠键锁可以上下自由弹性摆动，保证了滚珠键锁在遇到键锁窗口时弹出，反之则收回。
调速机构工作原理：一方面键锁滑动轴插入到动力输出轴内会随之转动，另一方面键锁滑动轴又能自由地在键锁轴滑动空腔内滑动，这一功能是通过调速环来实现的。在键锁滑动轴的一端安装有调速环，调速环安装调速环拨杆，能够拖动处于转动状态的键锁滑动轴作轴向运动。具体的换档是通过拨动调速换档手柄来实现调速。调速换挡手柄转轴与调速换档手柄支架铰接，调速换档手柄下端为换档拨叉，与调速环拨杆活动连接。当拨动调速换档手柄时，换档拨叉拨动调速环拨杆在调速环拨杆运动槽内前后运动，改变键锁滑动轴上滚珠键锁的位置，实现调速换档。
倒档功能：在非倒档状态工作时，倒档齿轮空转。挂倒档时，通过拨动档位控制装置的调速环拨杆拉动键锁滑动轴，使得滚珠键锁从键锁窗口中弹出，动力输出轴与倒档齿轮被锁紧，带动动力输出轴反转，输出反力矩，出于倒档状态。在此状态下，拨动档位调速装置的调速环拨杆，实现倒档调速，同样具有八个倒档档位。
本发明的有益效果是:实现了换档功能，具有结构简单、成本极低、使用可靠、齿轮组件少、多级倒档档位、摩擦力小、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1、2、3、4、5、6、7、8中：1. 档位调速装置，2.档位状态确定装置，3.调速环，4. 调速环拨杆，5. 调速环滚珠，6.调速环内圈，7. 键锁轴滑动空腔，8. 调速环内圈与键锁滑动轴固定螺钉，9. 调速环外圈，10. 调速环拨杆运动槽，11. 键锁滑动轴，12. 倒档齿轮箱，13.一挡变速齿轮，14. 二挡变速齿轮，15. 三挡变速齿轮，16. 四挡变速齿轮，17. 五挡变速齿轮，18. 六挡变速齿轮，19. 七挡变速齿轮，20. 八挡变速齿轮，21.变速齿轮箱，22. 齿轮挡环，23.倒档键锁窗口，24. 倒档齿轮，25.动力输出轴，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.倒档传动齿轮，40.键锁窗口，41.滚轮键锁，42.键锁弹簧，43.齿轮锁紧槽，44. 滚轮键锁摆动臂，45.弹簧固定柱，46.滚珠，47.调速换档手柄，48.调速换挡手柄转轴，49.调速换挡手柄支架，50.换挡拨叉，51.前进档键锁窗口，52.主传动齿轮。
具体实施方式
下面结合附图1、2、3、4、5、6、7、8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滑动轴滚轮键锁多级倒档齿轮变速器，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；多级倒档调速等优点。
采用本发明的实施方案是：变速器由主减速机构、传动齿轮、动力输出轴、变速齿轮、调速环、档位调速装置、档位状态确定装置、变速器外壳等构成。
基本结构：发动机通过离合器将动力输入动力输入轴36，两个主传动齿轮35分别与主减速齿轮37和倒档齿轮24啮合，主减速齿轮37和倒档齿轮24又同时与两个主变速齿轮啮合，根据档位状态确定装置2确定其档位，实现前进档和倒档的初级减速，使得传动齿轮轴38处于适当的转速范围。
传动齿轮的构成：传动齿轮轴38通过齿轮固定键26与8个传动齿轮连接固定，传动齿轮与传动齿轮轴38同步运动，每一个传动齿轮之间设有齿轮隔离环22，使得传动齿轮间存在一个合理的间隙。动力输出轴25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46，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动力输出轴25之间设有滚珠46，变速齿轮在动力输出轴25上相对转动，变速齿轮间的与动力输出轴25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的转动齿轮带动所有变速齿轮以不同的转速转动，变速齿轮相对于动力输出轴25自由转动，没有动力输出，表现为空档状态。
齿轮变速器：所有变速齿轮均加工有齿轮锁紧槽43，在动力输出轴25内键锁滑动轴11末端安装键锁装置。键锁滑动轴11插入至键锁轴滑动空腔7内，构成一个完整的轴，并可以自由作轴向运动。在动力输出轴25上设有八个键锁窗口40，滚珠键锁41可以透过键锁窗口40伸出到动力输出轴25外进入到变速齿轮锁紧槽43内，实现动力输出轴25与相对应的减速齿轮锁紧，起到齿轮固定键的作用。在调速的过程中，通过改变档位来拖动键锁滑动轴11来改变滚珠键锁41的位置，选择锁紧某一档位的变速齿轮，这样便方便的实现档位调整。
传动齿轮轴：在传动齿轮轴38的一端安装档位状态确定装置，该轴设有两个键锁窗口，分别是前进档键锁窗口51和倒档键锁窗口23。键锁滑动轴11插入至传动齿轮轴38的滑动空腔内，可以自由作轴向运动，键锁滑动轴11末端安装键锁装置。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46，滚珠在齿轮隔离环滚珠槽内运动。
档位状态的确定装置：其结构与档位调速装置一致。拨动其档位拨叉改变滚轮键锁位置，选择锁紧倒档齿轮24或主减速齿轮37。
滚轮键锁装置：在键锁滑动轴11移动时，滚轮键锁摆动臂44铰接滚珠键锁41，滚轮键锁摆动臂44和键锁滑动轴11支承端焊接有弹簧固定柱45，滚珠键锁41可以上下自由弹性摆动，保证了滚珠键锁41在遇到键锁窗口40时弹出，反之则收回。
滑动轴滚轮键锁多级倒档齿轮变速器的具体的工作过程：发动机通过离合器将动力输入动力输入轴36，该轴上的两个主传动齿轮35分别与主减速齿轮37和倒档齿轮24啮合，主减速齿轮37和倒档齿轮24又同时与两个主变速齿轮啮合，根据档位状态确定装置2确定其档位，实现前进档和倒档的初级减速，使得传动齿轮轴38处于适当的转速范围。
传动齿轮的工作过程：传动齿轮轴38通过齿轮固定键26固定安装有8个传动齿轮，每一个传动齿轮之间设有齿轮隔离环22，使得传动齿轮间存在一个合理的间隙。动力输出轴25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，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46，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动力输出轴25之间设有滚珠46，变速齿轮在动力输出轴25上相对转动，变速齿轮间的与动力输出轴25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的转动齿轮带动所有变速齿轮以不同的转速转动，变速齿轮相对于动力输出轴25自由转动，没有动力输出，表现为空档状态。
齿轮变速器的工作过程：当动力输出轴25与某一档传动齿轮动态耦合锁紧，便实现调速。所有变速齿轮均加工有齿轮锁紧槽43，在动力输出轴25内键锁滑动轴11末端安装键锁装置。键锁滑动轴11插入至键锁轴滑动空腔7内，构成一个完整的轴，并可以自由作轴向运动。在动力输出轴25上设有八个键锁窗口40，滚珠键锁41可以透过键锁窗口40伸出到动力输出轴25外进入到变速齿轮锁紧槽43内，实现动力输出轴25与相对应的减速齿轮锁紧，起到齿轮固定键的作用。在调速的过程中，通过改变档位来拖动键锁滑动轴11来改变滚珠键锁41的位置，选择锁紧某一档位的变速齿轮，这样便方便的实现档位调整。
档位状态的确定：其工作原理同上，采用滚轮键锁选择锁紧倒档齿轮24或主减速齿轮37。锁紧倒档齿轮24则输出反向扭矩，为倒档状态；锁紧主减速齿轮37则输出正向扭矩，为前进档状态。
滚轮键锁装置工作过程：在键锁滑动轴11移动时，滚轮键锁摆动臂44铰接滚珠键锁41，滚轮键锁摆动臂44和键锁滑动轴11支承端焊接有弹簧固定柱45，滚珠键锁41可以上下自由弹性摆动，保证了滚珠键锁41在遇到键锁窗口40时弹出，反之则收回。
调速机构工作原理：一方面键锁滑动轴11插入到动力输出轴25内会随之转动，另一方面键锁滑动轴11又能自由地在键锁轴滑动空腔7内滑动，这一功能是通过调速环3来实现的。在键锁滑动轴11的一端安装有调速环3，调速环安装调速环拨杆4，能够拖动处于转动状态的键锁滑动轴11作轴向运动。具体的换档是通过拨动调速换档手柄47来实现调速。调速换挡手柄转轴57与调速换档手柄支架49铰接，调速换档手柄47下端为换档拨叉49，与调速环拨杆4活动连接。当拨动调速换档手柄47时，换档拨叉49拨动调速环拨杆4在调速环拨杆运动槽10内前后运动，改变键锁滑动轴11上滚珠键锁41的位置，实现调速换档。
倒档功能：在非倒档状态工作时，倒档齿轮24空转。挂倒档时，通过拨动档位控制装置的调速环拨杆拉动键锁滑动轴，使得滚珠键锁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，带动动力输出轴25反转，输出反力矩，出于倒档状态。在此状态下，拨动档位调速装置1的调速环拨杆4，实现倒档调速，同样具有八个倒档档位。
Claims (8)
1.一种滑动轴滚轮键锁多级倒档齿轮变速器，变速器包括主减速机构、传动齿轮轴、传动齿轮、变速齿轮、齿轮隔离环、动力输出轴，滚轮键锁装置、调速环、档位状态确定装置、档位调速装置构成，其特征在于：所述的滚轮键锁装置，键锁滑动轴末端通过滚轮键锁摆动臂[44]铰接滚轮键锁[41]，滚轮键锁[41]可以上下自由摆动；滚轮键锁摆动臂[44]和键锁滑动轴支承端焊接有弹簧固定柱[45]，滚轮键锁摆动臂[44]与键锁滑动轴支承端之间设有键锁弹簧[42]，键锁弹簧固定在弹簧固定柱[45]上，滚轮键锁[41]在遇到键锁窗口[40]时弹出，反之则收回；
基本结构：发动机通过离合器将动力输入动力输入轴[36]，两个主传动齿轮[35]分别与主减速齿轮[37]和倒档齿轮[24]啮合，主减速齿轮[37]和倒档齿轮[24]又同时与两个主变速齿轮啮合。
2.根据权利要求1所述的滑动轴滚轮键锁多级倒档齿轮变速器，其特征在于：所述的主减速机构指，动力输入轴[36]设有两个主传动齿轮[35]，分别与主减速齿轮[37]和倒档齿轮[24]啮合，主减速齿轮[37]和倒档齿轮[24]又同时与两个主变速齿轮啮合。
3.根据权利要求1所述的滑动轴滚轮键锁多级倒档齿轮变速器，其特征在于：所述的齿轮隔离环，每一个传动齿轮和变速齿轮之间设有齿轮隔离环[22]，该齿轮隔离环设有滚珠[46]，滚珠在齿轮隔离环滚珠槽内运动。
4.根据权利要求2所述的滑动轴滚轮键锁多级倒档齿轮变速器，其特征在于：所述的主减速齿轮[37]及倒档齿轮[24]、所有变速齿轮与对应轴之间设有滚珠[46]。
5.根据权利要求1所述的滑动轴滚轮键锁多级倒档齿轮变速器，其特征在于：所述的键锁滑动轴，键锁滑动轴分为长键锁滑动轴和短键锁滑动轴，其中，长键锁滑动轴插入至键锁轴滑动空腔[7]内，可以自由作轴向运动，长键锁滑动轴末端安装键锁装置；短键锁滑动轴插入至传动齿轮轴[38]的滑动空腔内，可以自由作轴向运动，短键锁滑动轴末端安装键锁装置。
6.根据权利要求1所述的滑动轴滚轮键锁多级倒档齿轮变速器，其特征在于：所述的动力输出轴，在动力输出轴[25]上设有八个键锁窗口[40]，滚轮键锁[41]可以透过键锁窗口[40]伸出到动力输出轴[25]外进入到变速齿轮锁紧槽[43]内，实现动力输出轴[25]与相对应的变速齿轮锁紧。
7.根据权利要求1所述的滑动轴滚轮键锁多级倒档齿轮变速器，其特征在于：所述的传动齿轮轴，在传动齿轮轴[38]的一端安装档位状态确定装置，传动齿轮轴设有两个键锁窗口，分别是前进档键锁窗口[51]和倒档键锁窗口[23]。
8.根据权利要求5所述的滑动轴滚轮键锁多级倒档齿轮变速器，其特征在于：所述的档位状态确定装置：短键锁滑动轴端头安装调速环，拨动其档位拨叉[4]改变滚轮键锁位置，选择锁紧倒档齿轮[24]或主减速齿轮[37]。
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| CN102141119A (zh) | 2011-08-03 |
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