CN102518760A - 动轮式变速装置 - Google Patents

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Abstract

动轮式变速装置，设有可径向移动的可动轮系，与变速马达配合时有两段转速输出，当可动轮系向外移动、使两对齿轮脱开时，从输入轴输入的动力通过离合器和输出轴直接输出，此时没有齿轮啮合，没有齿轮噪声；当可动轮系向内移动、至使两对齿轮啮合时，离合器与输入轴脱开，从输入轴输入的动力、经过两级齿轮减速后再传至输出轴，由输出轴把动力输出，从而达到高速低噪、低速增扭和扩大变速范围的目的，结构独特，应用广泛。

Description

动轮式变速装置
技术领域
本发明涉及机械变速领域，尤其是动轮式变速装置。
背景技术
随着开关磁阻调速、变频调速和伺服调速等调速系统的迅速发展，一些传统的机械变速装置已被逐步淘汰，开关磁阻调速、变频调速和伺服调速等调速系统，通过对调速马达的控制，可以使马达输出高速度、宽调速范围和较大的有功功率，基本上满足了大多数机械设备的动力要求。然而，由于现有调速马达均存有低速状态下恒扭矩输出的弱点，对于既要高速度、宽调速范围，又要求低速状态下输出大扭矩的机器来说，仅靠调速马达就无能为力了，比如，大部分机床就属于这类机械。众所周知，如果采用调速马达和传统的机械变速装置相结合的方式，可以实现宽调速范围和低速状态下输出较大扭矩的要求，但是，在高速状态下齿轮的高分贝噪声又无法解决了，这就制约了像机床这类机械的健康发展，从而影响了整个制造业的现代化。
发明内容
为了解决一些机械同时需要高速度、宽调速范围和低速状态下输出大扭矩的问题，本发明提供一种动轮式变速装置，该装置设有可动轮系，当可动轮系向外移动、使两对齿轮脱开时，离合器与输入轴结合，从输入轴输入的动力、通过离合器传至输出轴，由输出轴把动力输出，此时没有齿轮啮合，没有齿轮噪声；当可动轮系向内移动、至使两对齿轮啮合时，离合器与输入轴脱开，从输入轴输入的动力、经过两级齿轮减速后再传至输出轴，由输出轴把动力输出，从而达到了高速低噪、低速增扭和扩大变速范围的目的。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：由一组齿轮、轴、轴承、输入轴、离合器和输出轴构成动轮式变速装置，该装置的输入轴通过轴承装在箱体上，输入轴的内端设有齿轮和端齿，输入轴的外端连接动力输入装置；离合器装在输出轴上，一齿轮也装在输出轴上，输出轴通过轴承装在箱体上，输出轴的外端连接动力输出装置，输入轴和输出轴同轴；一组齿轮和轴构成同轴轮系，该同轴轮系可以径向移动，亦称可动轮系；当可动轮系向外移动、使两对齿轮脱开时，离合器与输入轴结合，从输入轴输入的动力、通过离合器直接传至输出轴，由输出轴把动力输出；当可动轮系向内移动、至使两对齿轮啮合时，离合器与输入轴离开，从输入轴输入的动力、经过两级齿轮变速后再传至输出轴，由输出轴把动力输出。
本发明的有益效果是，动轮式变速装置与变速马达配合时，有两段转速输出，当可动轮系向外移动、使两对齿轮脱开时，从输入轴输入的动力通过离合器和输出轴直接输出，此时没有齿轮啮合，没有齿轮噪声；当可动轮系向内移动、至使两对齿轮啮合时，离合器与输入轴脱开，从输入轴输入的动力、经过两级齿轮减速速后再传至输出轴，由输出轴把动力输出，从而达到高速低噪、低速增扭和扩大变速范围的目的，结构独特，应用广泛。
附图说明
图1是动轮式变速装置高速状态结构示意图；
图2是动轮式变速装置低速状态结构示意图；
图3是图1的H-H剖视示意图；
图4是图2的K-K剖视示意图；
图5是图3的M-M剖视示意图；
图6是图3的N-N剖视示意图；
图7是图4的P-P剖视示意图；
图8是图4的Q-Q剖视示意图；
图9是图5的U-U剖视展开示意图；
图10是图7的V-V剖视展开示意图；
图11是本发明中传动齿轮的齿顶倒角示意图；
图12是图11的另一种形式；
图中1.箱体，2.齿轮轴，3.齿轮，4.换挡电机，5.换挡减速机，6.换挡齿轮，7.轴承，8.偏心套，9.输入轴，10.轴承，11.轴承，12.离合器，13.轴承，14.齿轮，15.轴承，16.输出轴，17.偏心套，18.轴，19.轴承，20.弹簧，21.钢球，22.拨销，23.凸轮，24.导杆。
具体实施方式
如图1、2所示，动轮式变速装置包括箱体1、齿轮轴2、齿轮3、轴承7、输入轴9、轴承10、轴承11、离合器12、轴承13、齿轮14、轴承15、输出轴16和轴承19，其特点是输入轴9通过轴承10和轴承11装在箱体1上，输入轴9的内端设有齿轮和端齿，输入轴9的外端连接动力输入装置；离合器12装在输出轴16上，齿轮14也装在输出轴16上，输出轴16通过轴承13和轴承15装在箱体1上，输出轴16的外端连接动力输出装置，输入轴9和输出轴16同轴；齿轮3固装在齿轮轴2上，齿轮轴2和齿轮3构成同轴轮系，并且齿轮轴2和齿轮3构成的同轴轮系可以径向移动，亦称可动轮系；当可动轮系向外移动、使齿轮轴2与齿轮14开脱开、齿轮3与输入轴9脱开时，离合器12受离合器系统的控制，离合器12与输入轴9结合，从输入轴9输入的动力，通过离合器12传至输出轴16，由输出轴16把动力输出，此时没有齿轮啮合，没有齿轮噪声；当可动轮系向内移动、至齿轮轴2与齿轮14啮合、齿轮3与输入轴9啮合时，离合器12受离合器系统的控制，离合器12与输入轴9脱开，从输入轴9输入的动力，经过齿轮3、齿轮轴2和齿轮14传至输出轴16，由输出轴16把动力输出，从而达到了降低速度、增加扭矩的目的，并且高速状态1:1输出，没有齿轮噪声。
如图1、2所示，齿轮轴2和齿轮3所构成的可动轮系，其特点是齿轮轴2的一端通过轴承7装在偏心套8中，齿轮轴2的另一端通过轴承19装在偏心套17中，偏心套8和偏心套17通过轴18固定连接在一起，并且偏心套8、偏心套17和轴18可以同时转动，当偏心套8、偏心套17和轴18同时转动时，齿轮轴2和齿轮3构成的可动轮系就会径向来回移动，使齿轮轴2与齿轮14、齿轮3与输入轴9啮合或脱开。
如图1、2所示，可动轮系中偏心套8的外圆是齿轮，偏心套8与换挡齿轮6啮合，换挡齿轮6是换挡减速机5的输出轴，换挡减速机5的另一端装有换挡电机4，当换挡电机4工作时、就会通过换挡减速机5、换挡齿轮6驱动偏心套8、偏心套17和轴18同时转动。
如图3、4、5、6、7、8、9、10所示，离合器系统包括输入轴9、离合器12、轴承13、齿轮14、输出轴16、弹簧20、钢球21、拨销22和凸轮23，其特点是输入轴9的端部设有端齿；输出轴16的内端设有空腔，输出轴16空腔的口部设有内齿，输出轴16空腔内含装着离合器12；离合器12的外端设有端齿，离合器12的端齿与输入轴9的端齿相配合；离合器12外端的周向设有外齿，离合器12的外齿与输出轴16的内齿相配合、形成轴向移动副；离合器12中间的周向固装着至少两个均匀分布的拨销22，拨销22从输出轴16的长孔中穿出，离合器12的内端装有弹簧20；输出轴16外面套装着齿轮14，齿轮14的裙部与输出轴16交错接合，齿轮14的腔内固装着凸轮23，凸轮23的凸部与拨销22结合，并控制拨销22；当可动轮系向外移动、使齿轮轴2与齿轮14脱开、齿轮3与输入轴9脱开时，离合器12在弹簧20的作用下与输入轴9结合，从而形成输入轴9到输出轴16的动力传递通道；当可动轮系向内移动、至齿轮轴2与齿轮14啮合、齿轮3与输入轴9啮合时，动力从输入轴9输入、经过齿轮3和齿轮轴2传至齿轮14，齿轮14通过其裙部驱动输出轴16，输出轴16开始旋转时较齿轮14滞后γ度转角，齿轮14与凸轮23一同旋转，凸轮23旋转的前γ度转角将驱动拨销22下移，拨销22带动离合器12同时下移，使离合器12与输入轴9脱开，从而形成输入轴9经过齿轮3、齿轮轴2和齿轮14到输出轴16的动力传递通道。
两钢球21对称装在输出轴16的两孔内，齿轮14裙部的周向对称位置分别开有三个槽，当齿轮14和输出轴16旋转时，钢球21在惯性力的作用下，被甩在齿轮14的槽内，死死地呆在齿轮14和输出轴16的骑缝上，使齿轮14和输出轴16不得再有相对运动，从而保证离合器12无论是闭合还是脱开状态都具有准确的位置。
如图11、12所示，输入轴9、齿轮3、齿轮轴2和齿轮14的齿顶均设有倒角，其中齿顶宽度为f，倒角长度为s，倒角角度为θ和λ，倒角留量为t；s＜f，0＜θ＜75°，0＜λ＜45°，t＞1。
如图3、4所示，输入轴9、离合器12和输出轴16的中心均有通孔，其特点是输入轴9、离合器12和输出轴16的通孔中装有导杆24。

Claims (7)

1.动轮式变速装置包括箱体1、齿轮轴2、齿轮3、轴承7、输入轴9、轴承10、轴承11、离合器12、轴承13、齿轮14、轴承15、输出轴16和轴承19，其特征在于输入轴9通过轴承10和轴承11装在箱体1上，输入轴9的内端设有齿轮和端齿，输入轴9的外端连接动力输入装置；离合器12装在输出轴16上，齿轮14也装在输出轴16上，输出轴16通过轴承13和轴承15装在箱体1上，输出轴16的外端连接动力输出装置，输入轴9和输出轴16同轴；齿轮3固装在齿轮轴2上，齿轮轴2和齿轮3构成同轴轮系，并且齿轮轴2和齿轮3构成的同轴轮系可以径向移动，亦称可动轮系。
2.根椐权利要求1所述的动轮式变速装置，由齿轮轴2和齿轮3所构成的可动轮系，其特征在于齿轮轴2的一端通过轴承7装在偏心套8中，齿轮轴2的另一端通过轴承19装在偏心套17中，偏心套8和偏心套17通过轴18固定连接在一起，并且偏心套8、偏心套17和轴18可以同时转动。
3.根椐权利要求1和2所述的动轮式变速装置，其特征在于可动轮系中偏心套8的外圆是齿轮，偏心套8与换挡齿轮6啮合，换挡齿轮6是换挡减速机5的输出轴，换挡减速机5的另一端装有换挡电机4。
4.根椐权利要求1所述的动轮式变速装置，其离合器系统包括输入轴9、离合器12、轴承13、齿轮14、输出轴16、弹簧20、钢球21、拨销22和凸轮23，其特征在于输入轴9的端部设有端齿；输出轴16的内端设有空腔，输出轴16空腔的口部设有内齿，输出轴16空腔内含装着离合器12；离合器12的外端设有端齿，离合器12的端齿与输入轴9的端齿相配合；离合器12外端的周向设有外齿，离合器12的外齿与输出轴16的内齿相配合、形成轴向移动副；离合器12中间的周向固装着至少两个均匀分布的拨销22，拨销22从输出轴16的长孔中穿出，离合器12的内端装有弹簧20；输出轴16外面套装着齿轮14，齿轮14的裙部与输出轴16交错接合，齿轮14的腔内固装着凸轮23，凸轮23的凸部与拨销22结合，并控制拨销22。
5.根椐权利要求1和4所述的动轮式变速装置，其特征在于所设的两钢球21对称装在输出轴16的两孔内，齿轮14裙部的周向对称位置分别开有三个槽。
6.根椐权利要求1所述的动轮式变速装置，其特征在于输入轴9、齿轮3、齿轮轴2和齿轮14的齿顶均设有倒角，其中齿顶宽度为f，倒角长度为s，倒角角度为θ和λ，倒角留量为t；s＜f，0＜θ＜75°，0＜λ＜45°，t＞1。
7.根椐权利要求1所述的动轮式变速装置，输入轴9、离合器12和输出轴16的中心均有通孔，其特征在于输入轴9、离合器12和输出轴16的通孔中装有导杆24。
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