CN102494084B - 同轴同柱面多级正反转变速方法及其装置 - Google Patents

同轴同柱面多级正反转变速方法及其装置 Download PDF

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Abstract

同轴同柱面多级正反转变速方法,包括一个具有两面侧齿轮的主动轮和与之同轴串联的多个具有两面侧齿轮的从动轮及均布在主动轮和从动轮之间和均布在每两个从动轮之间并分别与主动轮和从动轮侧齿轮相啮合的具有输入副齿轮和输出副齿轮的多级副齿轮组组成的多级齿轮啮合转动变速,其特征在于:主动轮的侧内齿轮或侧外齿轮与动力输入副齿轮相啮合将旋转动力传输到动力输入副齿轮,动力输入副齿轮通过连接轴将旋转动力传输到动力输出副齿轮,动力输出副齿轮与从动轮的侧内齿轮或侧外齿轮相啮合将旋转动力传输到从动轮;还提供了同轴同柱面多级正反转变速装置。

Description

同轴同柱面多级正反转变速方法及其装置
技术领域
 本发明涉及同轴同柱面多级正反转变速方法及其装置,适用于各种需要变速和调速的机构,如各种车辆的变速装置、车床的变速箱等,属于变速器技术和齿轮传动技术领域。
背景技术
 现代机械传动的变速装置,大多使用变速箱等在同一轴上安装不同大小直径的齿轮,以形成不同齿轮的外齿轮线速度不同来实现变速,这种结构占用空间大、且各外齿轮线速度不同的输出动力齿轮其直径大小不同,使与之啮合的齿轮离合机构也变得复杂,复杂的变速机构和复杂的离合机构不仅体积大、质量大、制作成本高,而且对于运动的车辆类其空间和重量给车辆消耗的能耗也大,因此如何减小变速机构的体积和重量,提高变速机构的效率,并使离合机构简化、高效、离合装置运动轨迹简单、方便,这是当今汽车工业发达时代的迫切需要!特别是如何能使自动档汽车的自动变速机构其变速系统变得更为简单、可靠、电路控制点少、液压控制传动少、体积小、重量轻、成本低廉且低能耗省油,这对自动档汽车工业的发展和普及极为重要!但在几乎所有汽车种类和各种变速装置领域均未找到、查到能满足上述要求的变速机构。
名词解释
1、侧内齿轮——齿轮在主动轮或从动轮的侧面的、与主动轮或从动轮成一体的、在主动轮或从动轮同一柱面的外齿轮的内圈、其齿轮轮齿平行于同一柱面的外齿轮轮齿的、且在此外齿轮的齿轮轮齿内侧的、与副齿轮相啮合的内齿轮为侧内齿轮。
2、侧外齿轮——齿轮在主动轮或从动轮的侧面的、与主动轮或从动轮成一体的、其齿轮轮齿平行于外齿轮轮齿的、比变速器主轴大的且包裹在变速器主轴上的、具有轴套形状的、与副齿轮相啮合的外齿轮为侧外齿轮。
3、动力输入侧——在同一轴上的且外齿轮在同一柱面上的其柱面外齿轮均能输出旋转动力的主动轮和从动轮,其各有一个动力输入侧和一个动力输出侧,动力输入侧有输入侧齿轮、动力输出侧有输出侧齿轮;从主动轮或从上一级从动轮通过副齿轮输入动力的一侧为动力输入侧,动力输入侧的侧齿轮,有齿轮轮齿平行于外齿轮轮齿的且在此外齿轮的齿轮齿内侧的侧内齿轮,其整个主动轮或从动轮的输入侧为一个横侧的“凵”字形;或有齿轮轮齿平行于外齿轮轮齿的比变速器主轴大的包裹在变速器主轴上的具有轴套形状的侧外齿轮,其整个主动轮或从动轮的动力输入侧为一个“E”字形。
4、动力输出侧——在同一轴上的且外齿轮在同一柱面上的其柱面外齿轮均能输出旋转动力的主动轮和从动轮,其各有一个动力输入侧和一个动力输出侧;从主动轮或从从动轮通过副齿轮输出给下一级从动轮动力的一侧为动力输出侧,动力输出侧的侧齿轮,有齿轮轮齿平行于外齿轮轮齿的且在此外齿轮的轮齿内侧的侧内齿轮,其整个主动轮或从动轮的输出侧为一个横侧的“凵”字形;或有齿轮轮齿平行于外齿轮轮齿的比变速器主轴大的包裹在变速器主轴上的具有轴套形状的侧外齿轮,其整个主动轮或从动轮的动力输出侧为一个“E”字形。
5、动力输入副齿轮——与动力输出侧的侧内齿轮或侧外齿轮相啮合的、能通过与其同轴的动力输出副齿轮将动力传输给下一级从动轮的、在主动轮与从动轮之间或在两从动轮之间的、与主动轮和从动轮不在同一个齿轮轴上即不在变速器主轴上的、但平行于主动轮和从动轮的变速器主轴的中间齿轮,动力输入副齿轮与动力输出副齿轮安装在同一个轴上,且具有相同的转动角速度,所有动力输入副齿轮只有外齿轮。
6、动力输出副齿轮——与动力输入侧的侧内齿轮或侧外齿轮相啮合的、能完全接收与其同轴的动力输入副齿轮的动力并传输给下一级从动轮的、在主动轮与从动轮之间或在两从动轮之间的、与主动轮和从动轮不在同一个齿轮轴上即不在变速器主轴上的、但平行于主动轮和从动轮的变速器主轴的中间齿轮,动力输入副齿轮与动力输出副齿轮安装在同一个轴上,且具有相同的转动角速度,所有动力输出副齿轮只有外齿轮。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够克服上述不足并能将所有根据需要输出不同速度的和根据需要具有不同正反转的所有输出动力的外齿轮面,设计在同一个主轴的同一个柱面上的同轴同柱面多级正反转变速方法,还提供了相应的装置。
本发明有多种同轴同柱面正反转的变速方法,下面详列其中最常用的两种设计计算变速比与变速正反转方法。
①、对于本发明的动力输出齿轮旋转方向与动力输入齿轮旋转方向一致即输出相对于输入为正转的变速方法符合以下规律(输入侧齿轮与输出侧齿轮均为侧内齿轮):
设定主动轮的动力输出侧内齿轮其齿中线圆的半径为R1,
设定一级从动轮的动力输入侧内齿轮其齿中线圆的半径为R2,
设定与主动轮相啮合的动力输出副齿轮其齿中线圆的半径为R3,
设定与一级从动轮相啮合的动力输入副齿轮其齿中线圆的半径为R4,
则:R1-R3=R2-R4
R2=R1-R3+R4
R1转动一圈的周长等于R3转动N圈的周长:2∏R1=2N∏R3
即R1=NR3
R2转动一圈的周长等于R4转动M圈的周长:2∏R2=2M∏R4=2∏(R1-R3+R4)
即MR4=R1-R3+R4
代入R1=NR3
MR4= NR3-R3+R4=(N-1)R3+R4
(M-1)/(N-1)=R3/R4
M=(NR3-R3+R4)/R4=(N-1)R3/R4+1
因为R1转动一圈R3转动N圈,R3转动一圈R4也转动一圈,R4转动一圈R2转动1/M圈,
所以:R1转动一圈R2转动圈数
即R2与R1的变速比(一级从动轮与主动轮的变速比)为:
N/M=N/[(N-1)R3/R4+1]
    =(R1/R3)/[(R1/R3-1)R3/R4+1]
由上可知:主动轮转动一圈,一级从动轮转动的圈数N/M与R1/R3和R3/R4有关,R1/R3越大、R3/R4越大,其主动轮转动一圈,一级从动轮转的圈数N/M就越小,即R1/R3越大、R3/R4越大,其主动轮与一级从动轮的变速比就越大,而且R3/R4对变速比的贡献较大。
②、对于本发明的输出齿轮旋转方向与输入齿轮旋转方向相反即输出相对于输入为反转的变速方法符合以下规律(输入侧齿轮为侧内齿轮、输出侧齿轮为侧外齿轮):
设定二级从动轮的动力输出侧内齿轮其齿中线圆的半径为R5,
设定三级从动轮的动力输入侧外齿轮其齿中线圆的半径为R6,
设定与二级从动轮相啮合的动力输出副齿轮其齿中线圆的半径为R7,
设定与三级从动轮相啮合的动力输入副齿轮其齿中线圆的半径为R8,
则:R5-R7=R6+R8
R6=R5-R7-R8
R5转动一圈的周长等于R7转动P圈的周长:2∏R5=2P∏R7
即R5=PR7
R6转动一圈的周长等于R8转动Q圈的周长:2∏R6=2Q∏R8=2∏(R5-R7-R8)
即QR8=R5-R7-R8
代入R5=PR7
QR8=PR7-R7-R8
(Q+1)/(P-1)=R7/R8
Q=(PR7-R7-R8)/R8=(P-1)R7/R8-1
因为R5转动一圈R7转动P圈,R7转动一圈R8也转动一圈,R8转动一圈R6转动1/Q圈,
所以:R5转动一圈R6转动圈数
即R6与R5的变速比(三级从动轮与二级从动轮的变速比)为:
P/Q=P/[(P-1)R7/R8-1]
    =(R5/R7)/[(R5/R7-1)R7/R8-1]
由上可知:二级从动轮转动一圈,三级从动轮转动的圈数P/Q与R5/R7和R7/R8有关,R5/R7越大、R7/R8越大,其二级从动轮转动一圈,三级从动轮转的圈数P/Q就越小,即R5/R7越大、R7/R8越大,其二级从动轮与三级从动轮的变速比就越大,而且R7/R8对变速比的贡献较大。
同轴同柱面多级正反转变速装置的变速方法,包括一个具有两面侧齿轮的主动轮和与之同轴串联的多个具有两面侧齿轮的从动轮及均布在主动轮和从动轮之间和均布在每两个从动轮之间并分别与主动轮和从动轮侧齿轮相啮合的具有输入副齿轮和输出副齿轮的多级副齿轮组,该方法的特征在于:
1、主动轮通过主动轮动力输出侧齿轮与均布在主动轮和从动轮之间的四组对称均布的副齿轮组的动力输入副齿轮相啮合,将旋转动力传输给动力输入副齿轮,然后动力输入副齿轮通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴将旋转动力传输给动力输出副齿轮,而后动力输出副齿轮又通过与从动轮动力输入侧齿轮相啮合将旋转动力传输给从动轮,由于主动轮动力输出侧齿轮半径、从动轮动力输入侧齿轮半径、动力输入副齿轮半径、动力输出副齿轮半径均不同,所以产生主动轮与从动轮的旋转速度不一样,形成一个变速比,主动轮和从动轮的变速比可以通过改变主动轮动力输出侧齿轮半径、从动轮动力输入侧齿轮半径、动力输入副齿轮半径、动力输出副齿轮半径来实现不同的变速比要求。
2、主动轮与从动轮由四组对称均布的副齿轮在他们之间啮合传输旋转动力并实现变速的方法有四种:
(A)主动轮动力输出侧齿轮为侧内齿轮,从动轮动力输入侧齿轮也为侧内齿轮,从动轮转动方向与主动轮转动方向一致,为变速正转;动力输入副齿轮与主动轮动力输出侧内齿轮啮合将主动轮的旋转动力传输到动力输入副齿轮,然后动力输入副齿轮又通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴将动力输入副齿轮的旋转动力传输到动力输出副齿轮,最后动力输出副齿轮又通过动力输出副齿轮与从动轮动力输入侧内齿轮啮合,将动力输出副齿轮的旋转动力传输到从动轮,并因主动轮动力输出侧内齿轮半径、从动轮动力输入侧内齿轮半径、动力输入副齿轮半径、动力输出副齿轮半径不同,从而使主动轮的旋转速度与从动轮的旋转速度不同,并可按主动轮与从动轮的变速比要求设计主动轮动力输出侧内齿轮半径、从动轮动力输入侧内齿轮半径、动力输入副齿轮半径和动力输出副齿轮半径。
(B)主动轮动力输出侧齿轮为侧外齿轮,从动轮动力输入侧齿轮也为侧外齿轮,从动轮转动方向与主动轮转动方向一致,为变速正转;因主动轮动力输出侧外齿轮半径、从动轮动力输入侧外齿轮半径、动力输入副齿轮半径、动力输出副齿轮半径不同,从而使主动轮的旋转速度与从动轮的旋转速度不同,并可按主动轮与从动轮的变速比要求设计主动轮动力输出侧外齿轮半径、从动轮动力输入侧外齿轮半径、动力输入副齿轮半径和动力输出副齿轮半径。
(C)主动轮动力输出侧齿轮为侧内齿轮、从动轮动力输入侧齿轮为侧外齿轮,或主动轮动力输出侧齿轮为侧外齿轮、从动轮动力输入侧齿轮为侧内齿轮,从动轮转动方向与主动轮转动方向相反,为变速反转;因主动轮动力输出侧齿轮半径、从动轮动力输入侧齿轮半径、动力输入副齿轮半径、动力输出副齿轮半径不同,从而使主动轮的旋转速度与从动轮的旋转速度不同,并可按主动轮与从动轮的变速比要求设计主动轮动力输出侧齿轮半径、从动轮动力输入侧齿轮半径、动力输入副齿轮半径和动力输出副齿轮半径。
(D)主动轮动力输出侧齿轮为侧内齿轮或侧外齿轮,从动轮动力输入侧齿轮为侧内齿轮或侧外齿轮,四组副齿轮各组齿轮由两个动力输入副齿轮A与B和两个动力输出副齿轮A与B组成,主动轮动力输出侧齿轮与动力输入副齿轮A啮合,将旋转动力传输到动力输入副齿轮A,然后动力输入副齿轮A与动力输入副齿轮B啮合,将旋转动力传输到动力输入副齿轮B,动力输入副齿轮B通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴将旋转动力传输到动力输出副齿轮B,动力输出副齿轮B又与从动轮动力输入侧齿轮啮合将旋转动力传输到从动轮;因主动轮动力输出侧齿轮半径、从动轮动力输入侧齿轮半径、动力输入副齿轮A的半径、动力输入副齿轮B的半径、动力输出副齿轮B的半径不同,从而使主动轮的旋转速度与从动轮的旋转速度不同,并可按主动轮与从动轮的变速比要求设计主动轮动力输出侧齿轮半径、从动轮动力输入侧齿轮半径、动力输入副齿轮A的半径、动力输入副齿轮B的半径、动力输出副齿轮B的半径;但其变速正反转有如下规律:
主动轮动力输出侧齿轮为侧内齿轮,从动轮动力输入侧齿轮为侧内齿轮,从动轮转动方向与主动轮转动方向相反,为变速反转。
主动轮动力输出侧齿轮为侧外齿轮,从动轮动力输入侧齿轮为侧外齿轮,从动轮转动方向与主动轮转动方向相反,为变速反转。
主动轮动力输出侧齿轮为侧内齿轮,从动轮动力输入侧齿轮为侧外齿轮,从动轮转动方向与主动轮转动方向一致,为变速正转。
主动轮动力输出侧齿轮为侧外齿轮,从动轮动力输入侧齿轮为侧内齿轮,从动轮转动方向与主动轮转动方向一致,为变速正转。
3、主动轮和所有从动轮都固定于同一个变速器主轴的轴承上,并且都有一个与变速器主轴同轴心的而且在同一个柱面上的动力输出外齿轮,与此外齿轮面相平行的侧内齿轮面和侧外齿轮面也都与变速器主轴同轴心,且侧内齿轮和侧外齿轮的轮齿面也都与在同一柱面上的动力输出外齿轮的轮齿面相平行,主动轮和所有从动轮在同一柱面上的动力输出外齿轮通过径向支承盘与固定于同一个变速器主轴上的轴承相连,并且主动轮和所有从动轮包括主动轮和从动轮上的外齿轮、侧内齿轮和侧外齿轮都能自由地绕不转动的变速器主轴旋转。
4、所有副齿轮安装在主动轮与一级从动轮之间和其他两从动轮之间,并且副齿轮的轮轴与变速器主轴平行但不与变速器主轴心重合,每级副齿轮由四组完全相同的副齿轮组成,每组副齿轮都有一个动力输入副齿轮和一个动力输出副齿轮组成;所有副齿轮都通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴连接,并通过轴承固定在副齿轮双支架盘上,副齿轮双支架盘由副齿轮双支架盘固定夹和副齿轮双支架盘固定螺丝,通过变速器主轴键槽固定在不转动的变速器主轴上,副齿轮双支架盘由双层的中间具有较大间隙的能给副齿轮有更好的支承固定和平衡作用的双圆盘组成。 
5、主动轮可与多个从动轮同轴串联实现同轴同柱面的多级正反转变速,从动轮的两侧都有侧齿轮即从动轮一侧为动力输入侧齿轮、另一侧为动力输出侧齿轮,主动轮动力输出侧齿轮与一级动力输入副齿轮相啮合,将旋转动力传输给一级动力输入副齿轮,然后一级动力输入副齿轮通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴将旋转动力传输到一级动力输出副齿轮,一级动力输出副齿轮又与一级从动轮动力输入侧齿轮啮合,将旋转动力传输到一级从动轮,一级从动轮的外齿轮可以将旋转动力在与主动轮同轴同柱面位置的从动轮外齿轮输出;同时,一级从动轮的动力输出侧齿轮又与二级动力输入副齿轮啮合,将旋转动力传输到二级动力输入副齿轮,二级动力输入副齿轮通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴将旋转动力传输到二级动力输出副齿轮,二级动力输出副齿轮与二级从动轮动力输入侧齿轮啮合,将旋转动力传输到二级从动轮,二级从动轮的外齿轮可以将旋转动力在与主动轮同轴同柱面位置的从动轮外齿轮输出;同样,二级从动轮的旋转动力可以通过三级副齿轮传输到三级从动轮,三级从动轮的外齿轮可以将旋转动力在与主动轮同轴同柱面位置的从动轮外齿轮输出;以此类推,主动轮的旋转动力可以通过多级副齿轮和多级从动轮传输到各级从动轮,使各级从动轮的旋转速度不同并在与主动轮同轴同柱面位置的从动轮外齿轮输出。
6、相应地,本发明根据以上所述任一方法还提供了相应的同轴同柱面多级正反转变速的装置,包括主动轮、多个从动轮和均布在主动轮与一级从动轮之间及均布在各级从动轮之间的多组副齿轮,主动轮动力输出侧的侧内齿轮与一级动力输入副齿轮啮合,将主动轮的旋转动力传输到一级动力输入副齿轮,然后一级动力输入副齿轮通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴将旋转动力同角速度地传输到一级动力输出副齿轮,一级动力输出副齿轮又通过与一级从动轮动力输入侧的侧内齿轮啮合,将旋转动力传输到一级从动轮;一方面一级从动轮可以将旋转动力从与主动轮同轴同柱面位置的一级从动轮的外齿轮输出,一级从动轮的外齿轮输出的旋转方向与主动轮相同,为正转;另一方面一级从动轮的输出侧的侧外齿轮又与二级动力输入副齿轮啮合,将旋转动力传输到二级动力输入副齿轮,二级动力输入副齿轮通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴将旋转动力同角速度地传输到二级动力输出副齿轮,二级动力输出副齿轮又与二级从动轮动力输入侧的侧外齿轮相啮合,从而将旋转动力传输到二级从动轮;一方面二级从动轮可以将旋转动力从与主动轮同轴同柱面位置的二级从动轮的外齿轮输出,二级从动轮的外齿轮输出的旋转方向与一级从动轮的旋转方向相同,也与主动轮旋转方向相同,为正转;另一方面二级从动轮输出侧的侧内齿轮又与三级动力输入副齿轮相啮合,将旋转动力传输到三级动力输入副齿轮,三级动力输入副齿轮通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴将旋转动力同角速度地传输到三级动力输出副齿轮,三级动力输出副齿轮又与三级从动轮动力输入侧的侧外齿轮相啮合,从而将旋转动力传输到三级从动轮;一方面三级从动轮可以将旋转动力从与主动轮同轴同柱面位置的三级从动轮的外齿轮输出,三级从动轮的外齿轮输出的旋转方向与二级从动轮的旋转方向相反,也与主动轮旋转方向相反,为反转;另一方面三级从动轮输出侧的侧内齿轮又与四级动力输入副齿轮A相啮合,将旋转动力传输到四级动力输入副齿轮A,四级动力输入副齿轮A又与四级动力输入副齿轮B相啮合,将旋转动力传输到四级动力输入副齿轮B,四级动力输入副齿轮B通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴将旋转动力同角速度地传输到四级动力输出副齿轮B,四级动力输出副齿轮B又与四级从动轮动力输入侧的侧内齿轮相啮合,从而将旋转动力传输到四级从动轮;一方面四级从动轮可以将旋转动力从与主动轮同轴同柱面位置的四级从动轮的外齿轮输出,四级从动轮的外齿轮输出的旋转方向与三级从动轮的旋转方向相反,但与主动轮旋转方向相同,相对于主动轮为正转;同时,四级从动轮输出侧的侧齿轮还可以将旋转动力输出给下一级的副齿和从动轮,以形成更多级的同轴同柱面多级正反转变速装置。
7、副齿轮靠近主齿轮端可以设计成球面形齿轮,主动轮和从动轮的侧内齿轮或侧外齿轮与径向支承盘的连接处也可以设计成与副齿轮球面齿轮相匹配的内球面形齿轮,从而使侧内齿轮或侧外齿轮与副齿轮之间连接传动效果更佳。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、所有主动轮和从动轮串联在同一个变速器主轴上,而且其变速输出齿轮在同一个柱面上,而现有的变速箱或变速器都是由大小不同的齿轮安装于同一个主轴上,其动力输出齿轮组不在同一个柱面上,所以变档调速机构比较复杂。
2、不同的从动轮其变速输出速度可以通过主动轮和从动轮的侧齿轮及他们之间的副齿轮的半径不同按要求设计实现,并且可以实现从主动轮往各从动轮顺次的从动轮其在同一个柱面上的动力输出外齿轮的线速度和角速度逐级降低,最后一级从动轮为低速反转的倒档输出。
3、在同一柱面上的旋转动力输出齿轮,可以实现接收输出旋转动力的齿轮做一维线性移动与之啮合,这给实现更为简单的自动变速系统提供了技术基础。
4、本发明结构简单、操作方便、性能可靠、占用体积小、总体重量轻、制造成本低、变速调节齿轮组可以只沿滑杆做一维运动、无电路控制点和液压控制点的特点,将来可能成为现代自动档汽车工业的首选。
附图说明
图1是本发明实施例的轴向剖面结构示意图;
图2是图1所示实施例中A-A剖面示意图;
图3是图1所示实施例中B-B剖面示意图;
图4是图1所示实施例中C-C剖面示意图;
图5是图1所示实施例中D-D剖面示意图;
图6是图1所示实施例中E-E剖面示意图。
图1-6中:1、主动轮   2、一级从动轮   3、二级从动轮   4、三级从动轮   5、四级从动轮   6、一级动力输入副齿轮   7、一级动力输出副齿轮   8、二级动力输入副齿轮   9、二级动力输出副齿轮   10、三级动力输入副齿轮   11、三级动力输出副齿轮   12、四级动力输入副齿轮A   13、四级动力输入副齿轮B   14、四级动力输出副齿轮A   15、四级动力输出副齿轮B   16、变速器主轴   17、轴承   18、副齿轮双支架盘固定螺丝   19、副齿轮双支架盘固定夹   20、径向支承盘   21、主动轮或从动轮的同柱面外齿轮   22、动力输入副齿轮和动力输出副齿轮连接轴   23、主动轮动力输出侧的侧内齿轮   24、一级动力输入副齿轮的外齿轮   25、一级动力输出副齿轮的外齿轮   26、一级从动轮动力输入侧的侧内齿轮   27、一级从动轮动力输出侧的侧外齿轮   28、二级动力输入副齿轮的外齿轮   29、二级动力输出副齿轮的外齿轮   30、二级从动轮动力输入侧的侧外齿轮   31、二级从动轮动力输出侧的侧内齿轮   32、三级动力输入副齿轮的外齿轮   33、三级动力输出副齿轮的外齿轮   34、三级从动轮动力输入侧的侧外齿轮   35、三级从动轮动力输出侧的侧内齿轮   36、四级动力输入副齿轮A的外齿轮   37、四级动力输入副齿轮B的外齿轮   38、四级动力输出副齿轮A的外齿轮   39、四级从动轮动力输入侧的侧内齿轮   40、四级动力输出副齿轮B的外齿轮   41、副齿轮双支架盘   42、变速器主轴键槽   43、四级动力输入和动力输出副齿轮A的连轴   44、四级动力输入和动力输出副齿轮B的连轴
具体实施方式
在图1—6所示的实施例中:同轴同柱面多级正反转变速装置,包括主动轮1、多个从动轮和均布在主动轮1与一级从动轮2之间及均布在各级从动轮之间的多个副齿轮,主动轮动力输出侧的侧内齿轮23与一级动力输入副齿轮6啮合,将主动轮1的旋转动力传输到一级动力输入副齿轮6,然后一级动力输入副齿轮6通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴22将旋转动力同角速度地传输到一级动力输出副齿轮7,一级动力输出副齿轮7又通过与一级从动轮动力输入侧的侧内齿轮26啮合,将旋转动力传输到一级从动轮2;一方面一级从动轮2可以将旋转动力从与主动轮1同轴同柱面位置的一级从动轮2的外齿轮输出,一级从动轮2的外齿轮输出的旋转方向与主动轮1相同,为正转;另一方面一级从动轮动力输出侧的侧外齿轮27又与二级动力输入副齿轮8啮合,将旋转动力传输到二级动力输入副齿轮8,二级动力输入副齿轮8通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴22将旋转动力同角速度地传输到二级动力输出副齿轮9,二级动力输出副齿轮9又与二级从动轮动力输入侧的侧外齿轮30相啮合,从而将旋转动力传输到二级从动轮3;一方面二级从动轮3可以将旋转动力从与主动轮1同轴同柱面位置的二级从动轮3的外齿轮输出,二级从动轮3的外齿轮输出的旋转方向与一级从动轮2的旋转方向相同,也与主动轮1旋转方向相同,为正转;另一方面二级从动轮动力输出侧的侧内齿轮31又与三级动力输入副齿轮10相啮合,将旋转动力传输到三级动力输入副齿轮10,三级动力输入副齿轮10通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴22将旋转动力同角速度地传输到三级动力输出副齿轮11,三级动力输出副齿轮11又与三级从动轮动力输入侧的侧外齿轮34相啮合,从而将旋转动力传输到三级从动轮4;一方面三级从动轮4可以将旋转动力从与主动轮1同轴同柱面位置的三级从动轮4的外齿轮输出,三级从动轮4的外齿轮输出的旋转方向与二级从动轮3的旋转方向相反,也与主动轮1旋转方向相反,为反转;另一方面三级从动轮动力输出侧的侧内齿轮35又与四级动力输入副齿轮A12相啮合,将旋转动力传输到四级动力输入副齿轮A12,四级动力输入副齿轮A12又与四级动力输入副齿轮B13相啮合,将旋转动力传输到四级动力输入副齿轮B13,四级动力输入副齿轮B13通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴22将旋转动力同角速度地传输到四级动力输出副齿轮B15,四级动力输出副齿轮B15又与四级从动轮动力输入侧的侧内齿轮39相啮合,从而将旋转动力传输到四级从动轮5;一方面四级从动轮5可以将旋转动力从与主动轮1同轴同柱面位置的四级从动轮5的外齿轮输出,四级从动轮5的外齿轮输出的旋转方向与三级从动轮4的旋转方向相反,但与主动轮1旋转方向相同,相对于主动轮1为正转;同时,四级从动轮5动力输出侧的侧齿轮还可以将旋转动力输出给下一级的副齿轮和从动轮,以形成更多级的同轴同柱面多级正反转变速装置。

Claims (7)

1.同轴同柱面多级正反转变速装置的变速方法,该同轴同柱面多级正反转变速装置包括一个具有两面侧齿轮的主动轮(1)和与之同轴串联的多个具有两面侧齿轮的从动轮及均布在主动轮(1)和从动轮之间和均布在每两个从动轮之间并分别与主动轮(1)和从动轮侧齿轮相啮合的具有输入副齿轮和输出副齿轮的多级副齿轮组,该方法的特征在于:主动轮(1)通过主动轮(1)动力输出侧齿轮与均布在主动轮(1)和从动轮之间的四组对称均布的副齿轮组的动力输入副齿轮相啮合,将旋转动力传输给动力输入副齿轮,然后动力输入副齿轮通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴(22)将旋转动力传输给动力输出副齿轮,而后动力输出副齿轮又通过与从动轮动力输入侧齿轮相啮合将旋转动力传输给从动轮,由于主动轮(1)动力输出侧齿轮半径、从动轮动力输入侧齿轮半径、动力输入副齿轮半径、动力输出副齿轮半径均不同,所以产生主动轮(1)与从动轮的旋转速度不一样,形成一个变速比,主动轮(1)和从动轮的变速比可以通过改变主动轮(1)动力输出侧齿轮半径、从动轮动力输入侧齿轮半径、动力输入副齿轮半径、动力输出副齿轮半径来实现不同的变速比要求;从动轮与从动轮的动力传输变速方法和主动轮与从动轮的动力传输变速方法一样。
2.如权利要求1所述的同轴同柱面多级正反转变速装置的变速方法,其特征在于:主动轮(1)与从动轮由四组对称均布的副齿轮在他们之间啮合传输旋转动力并实现变速的方法有四种:
(A)主动轮(1)动力输出侧齿轮为侧内齿轮,从动轮动力输入侧齿轮也为侧内齿轮,从动轮转动方向与主动轮(1)转动方向一致,为变速正转;
(B)主动轮(1)动力输出侧齿轮为侧外齿轮,从动轮动力输入侧齿轮也为侧外齿轮,从动轮转动方向与主动轮(1)转动方向一致,为变速正转;
(C)主动轮(1)动力输出侧齿轮为侧内齿轮、从动轮动力输入侧齿轮为侧外齿轮,或主动轮(1)动力输出侧齿轮为侧外齿轮、从动轮动力输入侧齿轮为侧内齿轮,从动轮转动方向与主动轮(1)转动方向相反,为变速反转;
(D)主动轮(1)动力输出侧齿轮为侧内齿轮或侧外齿轮,从动轮动力输入侧齿轮为侧内齿轮或侧外齿轮,四组副齿轮各组齿轮由两个动力输入副齿轮A与B和两个动力输出副齿轮A与B组成,主动轮(1)动力输出侧齿轮与动力输入副齿轮A啮合,将旋转动力传输到动力输入副齿轮A,然后动力输入副齿轮A与动力输入副齿轮B啮合,将旋转动力传输到动力输入副齿轮B,动力输入副齿轮B通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴(22)将旋转动力传输到动力输出副齿轮B,动力输出副齿轮B又与从动轮动力输入侧齿轮啮合将旋转动力传输到从动轮。
3.如权利要求1所述的同轴同柱面多级正反转变速装置的变速方法,其特征在于:主动轮(1)和所有从动轮都固定于同一个变速器主轴(16)的轴承(17)上,并且都有一个与变速器主轴(16)同轴心的而且在同一个柱面上的动力输出外齿轮,与此外齿轮面相平行的侧内齿轮面和侧外齿轮面也都与变速器主轴(16)同轴心,且侧内齿轮和侧外齿轮的轮齿面也都与在同一柱面上的动力输出外齿轮的轮齿面相平行,主动轮(1)和所有从动轮在同一柱面上的动力输出外齿轮通过径向支承盘(20)与固定于同一个变速器主轴(16)上的轴承(17)相连,并且主动轮(1)和所有从动轮包括主动轮(1)和从动轮上的外齿轮、侧内齿轮和侧外齿轮都能自由地绕不转动的变速器主轴(16)旋转。
4.如权利要求1所述的同轴同柱面多级正反转变速装置的变速方法,其特征在于:所有副齿轮组都安装在主动轮(1)与一级从动轮(2)之间和其他两从动轮之间,并且副齿轮的轮轴与变速器主轴(16)平行但不与变速器主轴(16)的轴心重合,每级副齿轮由四组完全相同的副齿轮组成,每组副齿轮都有一个动力输入副齿轮和一个动力输出副齿轮组成;所有副齿轮都通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴(22)连接,并通过轴承固定在副齿轮双支架盘(41)上,副齿轮双支架盘(41)由副齿轮双支架盘固定夹(19)和副齿轮双支架盘固定螺丝(18),通过变速器主轴键槽(42)固定在不转动的变速器主轴(16)上,副齿轮双支架盘(41)由双层的中间具有较大间隙的能给副齿轮有更好的支承固定和平衡作用的双圆盘组成。 
5.如权利要求1所述的同轴同柱面多级正反转变速装置的变速方法,其特征在于:主动轮(1)可与多个从动轮同轴串联实现同轴同柱面的多级正反转变速,从动轮的两侧都有侧齿轮即从动轮一侧为动力输入侧齿轮、另一侧为动力输出侧齿轮,主动轮(1)的旋转动力可以通过多级副齿轮和多级从动轮传输到各级从动轮,使各级从动轮的旋转速度不同并在与主动轮(1)同轴同柱面位置的从动轮外齿轮输出。
6.如权利要求1所述的同轴同柱面多级正反转变速装置的变速方法,其特征在于:副齿轮靠近主动轮或从动轮端设计成球面形齿轮,主动轮(1)和从动轮的侧内齿轮或侧外齿轮与径向支承盘(20)的连接处设计成与副齿轮球面齿轮相匹配的内球面形齿轮,从而使侧内齿轮或侧外齿轮与副齿轮之间连接传动效果更佳。
7.应用上述权利要求1—6中任一方法的同轴同柱面多级正反转变速装置,包括主动轮(1)、多个从动轮和均布在主动轮(1)与一级从动轮(2)之间及均布在各级从动轮之间的多组副齿轮,主动轮动力输出侧的侧内齿轮(23)与一级动力输入副齿轮(6)啮合,将主动轮(1)的旋转动力传输到一级动力输入副齿轮(6),然后一级动力输入副齿轮(6)通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴(22)将旋转动力同角速度地传输到一级动力输出副齿轮(7),一级动力输出副齿轮(7)又通过与一级从动轮动力输入侧的侧内齿轮(26)啮合,将旋转动力传输到一级从动轮(2);一方面一级从动轮(2)可以将旋转动力从与主动轮(1)同轴同柱面位置的一级从动轮(2)的外齿轮输出,一级从动轮(2)的外齿轮输出的旋转方向与主动轮(1)相同,为正转;另一方面一级从动轮动力输出侧的侧外齿轮(27)又与二级动力输入副齿轮(8)啮合,将旋转动力传输到二级动力输入副齿轮(8),二级动力输入副齿轮(8)通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴(22)将旋转动力同角速度地传输到二级动力输出副齿轮(9),二级动力输出副齿轮(9)又与二级从动轮动力输入侧的侧外齿轮(30)相啮合,从而将旋转动力传输到二级从动轮(3);一方面二级从动轮(3)可以将旋转动力从与主动轮(1)同轴同柱面位置的二级从动轮(3)的外齿轮输出,二级从动轮(3)的外齿轮输出的旋转方向与一级从动轮(2)的旋转方向相同,也与主动轮(1)旋转方向相同,为正转;另一方面二级从动轮动力输出侧的侧内齿轮(31)又与三级动力输入副齿轮(10)相啮合,将旋转动力传输到三级动力输入副齿轮(10),三级动力输入副齿轮(10)通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴(22)将旋转动力同角速度地传输到三级动力输出副齿轮(11),三级动力输出副齿轮(11)又与三级从动轮动力输入侧的侧外齿轮(34)相啮合,从而将旋转动力传输到三级从动轮(4);一方面三级从动轮(4)可以将旋转动力从与主动轮(1)同轴同柱面位置的三级从动轮(4)的外齿轮输出,三级从动轮(4)的外齿轮输出的旋转方向与二级从动轮(3)的旋转方向相反,也与主动轮(1)旋转方向相反,为反转;另一方面三级从动轮动力输出侧的侧内齿轮(35)又与四级动力输入副齿轮A(12)相啮合,将旋转动力传输到四级动力输入副齿轮A(12),四级动力输入副齿轮A(12)又与四级动力输入副齿轮B(13)相啮合,将旋转动力传输到四级动力输入副齿轮B(13),四级动力输入副齿轮B(13)通过动力输入副齿轮与动力输出副齿轮连接轴(22)将旋转动力同角速度地传输到四级动力输出副齿轮B(15),四级动力输出副齿轮B(15)又与四级从动轮动力输入侧的侧内齿轮(39)相啮合,从而将旋转动力传输到四级从动轮(5);一方面四级从动轮(5)可以将旋转动力从与主动轮(1)同轴同柱面位置的四级从动轮(5)的外齿轮输出,四级从动轮(5)的外齿轮输出的旋转方向与三级从动轮(4)的旋转方向相反,但与主动轮(1)旋转方向相同,相对于主动轮(1)为正转;同样,四级从动轮(5)动力输出侧的侧齿轮还可以将旋转动力输出给下一级的副齿轮和从动轮,以形成更多级的同轴同柱面多级正反转变速装置。
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