CN102691756A - 滑动键锁齿轮变速器 - Google Patents

Abstract

一种滑动键锁齿轮变速器，由主减速机构、传动齿轮、动力输出轴、变速齿轮、调速环、换档装置等构成。离合器将动力输入动力输入轴，实现初级减速。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。变速时，通过档位拨叉拉动键锁滑动遮盖条，改变遮盖条上键锁窗口的位置来选择锁紧某一档位的变速齿轮，实现档位调整。倒档时，通过遮盖条来拖动与之相连的倒档齿轮，使其轴上的键插入倒档齿轮键槽内，并与倒档传动齿轮啮合，带动动力输出轴反转，实现倒档功能。本发明具有齿轮组件少、使用可靠、加工工艺简单、重量轻等优点；可广泛应用在载运工具领域。

Description

滑动键锁齿轮变速器

技术领域

本发明涉及一种车用齿轮变速器，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。简单、成本低、可靠性好的变速器相关的专利并不多见。

 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种滑动键锁齿轮变速器，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。

本发明滑动键锁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、变速齿轮、调速环、换档装置、变速器外壳构成。基本结构为：离合器与动力输入轴相连接，动力输入轴安装有主传动齿轮，该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。

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，通过档位拨叉拉动键锁滑动遮盖条，改变遮盖条上键锁窗口的位置来选择锁紧n个档位的变速齿轮，n是一、二、三、四、五、六、七、八当中的任意一个，实现档位调整；

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，降低了传动齿轮轴的转速，实现了初级减速。

变速齿轮的构成：在变速器齿轮箱内，传动齿轮轴用过齿轮固定键与八个挡位的传动齿轮连接固定，每一个传动齿轮之间设有齿轮隔离环。动力输出轴安装有八个挡变速齿轮，每一档传动齿轮与对应的变速齿轮啮合，每一个变速齿轮之间设有齿轮隔离环，变速齿轮可以在动力输出轴上自由转动，变速齿轮加工有齿轮锁紧槽，齿轮采用辐板结构。动力输出轴的动力输出轴端头与在调速环外罩活动连接，动力输出轴的一端安装有调速环，调速环具有轴承结构，动力输出轴可以在调速环内自由转动。

动力输出轴的结构：动力输出轴加工有键锁滑动遮盖条滑动燕尾槽，键锁滑动遮盖条插入至键锁滑动遮盖条滑动燕尾槽构成一个完整的轴，键锁滑动遮盖条上设有一个键锁窗口，键锁可以从该窗口弹出。

滑动键锁齿轮变速器的工作过程：经过初级减速，使得传动齿轮轴处于适当的转速范围。传动齿轮轴用过齿轮固定键与8个传动齿轮连接固定，每一个传动齿轮之间设有齿轮隔离环，使得传动齿轮间不发生干涉。在变速齿轮箱腔体内，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，每一个变速齿轮之间设有齿轮隔离环，使得变速齿轮间不发生干涉。变速齿轮可以在动力输出轴上自由转动。由于全部传动齿轮与对应的变速齿轮啮合，在键锁处于闭锁状态时，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。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，通过滑动键锁滑动遮盖条，改变遮盖条上键锁窗口的位置，来选择锁紧某一档位的变速齿轮，方便的实现档位调整。

调速机构工作原理：调速环内圈通过调速环内圈与键锁滑动遮盖条固定螺钉与键锁滑动遮盖条连接固定，调速换挡手柄转轴与调速换挡手柄支架铰接，调速换挡手柄下端为换挡拨叉，与调速环拨杆活动连接，调速环外罩设有调速环拨杆运动槽。在调整档位的过程中，这样的结构使得调速环拨杆能够拖动处于转动状态的键锁滑动遮盖条作轴向运动。当拨动调速换挡手柄时，换挡拨叉拨动调速环拨杆在调速环拨杆运动槽内前后运动，改变遮盖条上键锁窗口的位置，实现调速换档。

倒档功能：其原理是动力输出轴的另一端安装有倒档齿轮键和倒档齿轮，传动齿轮轴的另外一端安装固定有倒档动力输出齿轮，该齿轮与倒档传动齿轮啮合，倒档传动齿轮与倒档齿轮之间设有连通窗，在非倒档状态工作时，倒档齿轮与倒档传动齿轮不接触，但倒档齿轮在换档时会随滑动键锁滑动遮盖条做轴向运动。需要倒档时，倒档齿轮通过倒档齿轮与键锁滑动遮盖条固定螺钉与键锁滑动遮盖条连接固定，使得倒档齿轮随着键锁滑动遮盖条能在倒档齿轮移动腔内同步运动，为保护倒档齿轮，倒档齿轮外设有倒档齿轮外罩。拨动调速换挡手柄进入到最低速一挡位置后，在往后拉调速换挡手柄，滑动键锁滑动遮盖条进入空档之后最后进入到倒档位置，拖动与之相连的倒档传动齿轮，倒档齿轮键插入倒档齿轮键槽内，并与倒档齿轮可以啮合，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。

本发明的有益效果和显著进步是:实现了换档功能。具有：结构简单，成本更低，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为本发明调速环剖面图；

图3为本发明主截面图；

图4为本发明锁紧机构剖面图；

图5为本发明动力输出轴锁紧窗口开放状态俯视面图；

图6为本发明动力输出轴处于遮盖状态俯视面图；

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.动力输出轴端头，2.调速环外罩，3.调速环，4. 调速环拨杆，5. 调速环滚珠，6.调速环内圈，7. 键锁滑动遮盖条滑动燕尾槽，8. 调速环内圈与键锁滑动遮盖条固定螺钉，9. 调速环外圈，10. 调速环拨杆运动槽，11. 键锁滑动遮盖条，12. 变速器齿轮箱，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.变速齿轮箱腔体，22. 齿轮挡环，23.倒档齿轮键，24. 倒档齿轮，25.倒档齿轮与键锁滑动遮盖条固定螺钉，26. 倒档齿轮移动腔，27. 动力输出轴，28. 倒档齿轮外罩，29. 倒档齿轮键槽，30.连通窗，31. 倒档传动齿轮，32.倒档动力输出齿轮，33. 倒档传动齿轮外罩，34.齿轮固定键，35.八挡传动齿轮，36. 七档传动齿轮，37. 六档传动齿轮，38. 五档传动齿轮，39. 四档传动齿轮，40. 三档传动齿轮，41. 二档传动齿轮，42. 一档传动齿轮，43.主传动齿轮，44.动力输入轴，45.主减速齿轮，46.传动齿轮轴，47.主减速齿轮外罩，48.键锁窗口，49.键锁，50. 键锁弹簧，51.齿轮锁紧槽，52.辐板齿轮辐槽，53. 弹簧固定轴，54. 弹簧固定轴套，55.键锁安装孔槽，56.调速换挡手柄，57. 调速换挡手柄转轴，58. 调速换挡手柄支架，59. 换挡拨叉。

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键锁齿轮变速器，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。

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、换档装置、变速器外壳构成。其基本结构为：离合器与动力输入轴44相连接，动力输入轴安装有主传动齿轮43，该齿轮与主减速齿轮45啮合，主减速齿轮45通过齿轮固定键34与传动齿轮轴46连接固定，并设有主减速齿轮外罩47。在变速器齿轮箱12内，传动齿轮轴46用过齿轮固定键34与八挡传动齿轮35、七档传动齿轮36、六档传动齿轮37、五档传动齿轮38、四档传动齿轮39、三档传动齿轮40、二档传动齿轮41、一档传动齿轮42连接固定，每一个传动齿轮之间设有齿轮隔离环22。变速齿轮箱腔体21中，设有动力输出轴27，该轴安装有一挡变速齿轮13、二挡变速齿轮14、三挡变速齿轮15、四挡变速齿轮16、五挡变速齿轮17、六挡变速齿轮18、七挡变速齿轮19和八挡变速齿轮20，每一档传动齿轮与对应的变速齿轮啮合，每一个变速齿轮之间设有齿轮隔离环22，变速齿轮可以在动力输出轴27上自由转动，变速齿轮加工有齿轮锁紧槽51和齿轮辐板辐槽52。动力输出轴27的动力输出轴端头1与在调速环外罩2活动连接，调速环相对于动力输出轴可以自由转动，调速环外罩2设有调速环拨杆运动槽10。动力输出轴27的一端安装有调速环3，调速环由调速环内圈6和调速环外圈9组成，两层环之间有调速环滚珠5，具有轴承结构，调速环内圈6通过调速环内圈与键锁滑动遮盖条固定螺钉8与键锁滑动遮盖条连接固定，调速环外圈9焊接安装调速环拨杆4。换档装置设有调速换挡手柄56，通过调速换挡手柄转轴57与调速换挡手柄支架58铰接，调速换挡手柄56下端为换挡拨叉59，与调速环拨杆4活动连接。动力输出轴27加工有键锁滑动遮盖条滑动燕尾槽7，键锁滑动遮盖条11插入至键锁滑动遮盖条滑动燕尾槽7构成一个完整的轴，键锁滑动遮盖条11上设有一个键锁窗口48。键锁滑动遮盖条滑动燕尾槽7内加工键锁安装孔槽55，在空槽内安装键锁49，两对称键锁49分别固定连接弹簧固定轴53和弹簧固定轴套54，固定轴套上安放键锁弹簧50，构成键锁装置。动力输出轴27的另一端安装有倒档齿轮键23和倒档齿轮24，倒档齿轮24设有倒档齿轮键槽29，在未挂到当时处于分离态，倒档齿轮24通过倒档齿轮与键锁滑动遮盖条固定螺钉25与键锁滑动遮盖条11连接固定，使得倒档齿轮24随着键锁滑动遮盖条11能在倒档齿轮移动腔26内同步运动，倒档齿轮外设有倒档齿轮外罩28。传动齿轮轴46的另外一端安装固定有倒档动力输出齿轮32，该齿轮与倒档传动齿轮31啮合，倒档传动齿轮31与倒档齿轮24之间设有连通窗30，通过滑动键锁滑动遮盖条11，倒档传动齿轮31与倒档齿轮24可以啮合，倒档传动齿轮外设有倒档传动齿轮外罩33。

滑动键锁齿轮变速器的具体的工作过程：离合器与动力输入轴44相连接，发动机通过离合器将动力输入动力输入轴44，动力输入轴带动主传动齿轮43转动，该齿轮与主减速齿轮45啮合，而主减速齿轮45通过齿轮固定键34与传动齿轮轴46连接固定，这样就实现了初级减速，使得传动齿轮轴46处于适当的转速范围。为了保护主减速齿轮，并更好的固定传动齿轮轴46和动力输入轴44，加设有主减速齿轮外罩47。

在变速器齿轮箱12内，传动齿轮轴46用过齿轮固定键34与8个传动齿轮连接固定，每一个传动齿轮之间设有齿轮隔离环22，使得传动齿轮间不发生干涉。在变速齿轮箱腔体21内，动力输出轴27装有8个变速齿轮20，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，每一个变速齿轮之间设有齿轮隔离环22，使得变速齿轮间不发生干涉。变速齿轮可以在动力输出轴27上自由转动。由于全部传动齿轮与对应的变速齿轮啮合，在键锁处于闭锁状态时，传动齿轮轴46的转动带动所有变速齿轮以不同的转速转动，变速齿轮相对于动力输出轴27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，实现动力输出轴27与某一档传动齿轮动态耦合锁紧，才能实现调速。为了实现这一功能，需要在变速齿轮加工有齿轮锁紧槽51，并安装键锁装置。为了安装键锁，在键锁滑动遮盖条滑动燕尾槽7内加工键锁安装孔槽55，在空槽内安装键锁49，两对称键锁49分别固定连接弹簧固定轴53和弹簧固定轴套54，固定轴套上安放键锁弹簧50，构成键锁装置。在动力输出轴27加工有键锁滑动遮盖条滑动燕尾槽7，键锁滑动遮盖条11插入至键锁滑动遮盖条滑动燕尾槽7构成一个完整的轴，变速齿轮可以自由转动。在键锁滑动遮盖条11上设有一个键锁窗口48，键锁49可以透过键锁窗口48伸出到动力输出轴27外进入到变速齿轮锁紧槽51内，实现动力输出轴27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遮盖条，改变遮盖条上键锁窗口48的位置，来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。在调整档位的过程中，一方面键锁滑动遮盖条11嵌入到动力输出轴27内会随之转动，另一方面键锁滑动遮盖条11又要能自由地在键锁滑动遮盖条滑动燕尾槽7内滑动，这一功能是通过调速环3来实现的。在动力输出轴27的一端安装有调速环3，调速环由调速环内圈6和调速环外圈9组成，两层环之间有调速环滚珠5，具有轴承结构，调速环内圈6通过调速环内圈与键锁滑动遮盖条固定螺钉8与键锁滑动遮盖条连接固定，调速环外圈9焊接安装调速环拨杆4。动力输出轴27的动力输出轴端头1与在调速环外罩2活动连接，轴可以自由转动，调速环外罩2设有调速环拨杆运动槽10。这样的结构使得调速环拨杆4能够拖动处于转动状态的键锁滑动遮盖条11作轴向运动。具体的换档是通过拨动调速换挡手柄56来实现调速。调速换挡手柄转轴57与调速换挡手柄支架58铰接，调速换挡手柄56下端为换挡拨叉59，与调速环拨杆4活动连接。当拨动调速换挡手柄56时，换挡拨叉59拨动调速环拨杆4在调速环拨杆运动槽10内前后运动，改变遮盖条上键锁窗口48的位置，实现调速换档。

该变速器还设有倒档功能。其原理是动力输出轴27的另一端安装有倒档齿轮键23和倒档齿轮24，传动齿轮轴46的另外一端安装固定有倒档动力输出齿轮32，该齿轮与倒档传动齿轮31啮合，倒档传动齿轮31与倒档齿轮24之间设有连通窗30，在非倒档状态工作时，倒档齿轮24与倒档传动齿轮31不接触，但倒档齿轮24在换档时会随滑动键锁滑动遮盖条11做轴向运动。需要倒档时，倒档齿轮24通过倒档齿轮与键锁滑动遮盖条固定螺钉25与键锁滑动遮盖条11连接固定，使得倒档齿轮24随着键锁滑动遮盖条11能在倒档齿轮移动腔26内同步运动，为保护倒档齿轮24，倒档齿轮外设有倒档齿轮外罩28。拨动调速换挡手柄56进入到最低速一挡位置后，在往后拉调速换挡手柄，滑动键锁滑动遮盖条11进入空档之后最后进入到倒档位置，拖动与之相连的倒档传动齿轮31，倒档齿轮键23插入倒档齿轮键槽29内，并与倒档齿轮24可以啮合，倒档传动齿轮31反转，带动动力输出轴27反转，输出反力矩，实现倒档功能。

Claims (10)

1.一种滑动键锁齿轮变速器，由主减速机构、传动齿轮、变速齿轮、动力输出轴、调速环、换档装置、倒档装置构成；其特征在于：

结构为：离合器与动力输入轴[44]相连接，动力输入轴安装有主传动齿轮[43]，主传动齿轮[43]与主减速齿轮[45]啮合，主减速齿轮[45]通过齿轮固定键[34]与传动齿轮轴[46]连接固定，并设有主减速齿轮外罩[47]；

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，通过档位拨叉拉动键锁滑动遮盖条，改变遮盖条上键锁窗口的位置来选择锁紧n个档位的变速齿轮，n是一、二、三、四、五、六、七、八当中的任意一个，实现档位调整；

键锁[49]透过键锁窗口[48]伸出到动力输出轴[27]外进入到变速齿轮锁紧槽[51]内，实现动力输出轴[27]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，通过滑动键锁滑动遮盖条[11]，改变遮盖条上键锁窗口[48]的位置，来选择锁紧某一档位的变速齿轮； 

倒档时，通过遮盖条来拖动与之相连的倒档齿轮，使其轴上的键插入倒档齿轮键槽内，并与倒档传动齿轮啮合，带动动力输出轴反转，动力输出轴[27]的动力输出轴端[1]与在调速环外罩[2]活动连接，轴可以自由转动，调速环外罩[2]设置有调速环拨杆运动槽[10]；

调速环拨杆[4]拖动处于转动状态的键锁滑动遮盖条[11]作轴向运动；

调速换挡手柄转轴[57]与调速换挡手柄支架[58]铰接，调速换挡手柄[56]下端为换挡拨叉[59]，与调速环拨杆[4]活动连接。

2.根据权利要求1所述的滑动键锁齿轮变速器，其特征在于：所述的由主减速机构由离合器、动力输入轴[44]、主传动齿轮[43]、主减速齿轮[45]、齿轮固定键[34]、传动齿轮轴[46]、主减速齿轮外罩[47]组成，离合器与动力输入轴 [44]相连接，动力输入轴安装有主传动齿轮[43]，该齿轮与主减速齿轮[45]啮合，主减速齿轮[45]通过齿轮固定键[34]与传动齿轮轴[46]连接固定，并设置有主减速齿轮外罩[47]。

3.根据权利要求1所述的滑动键锁齿轮变速器，其特征在于：所述的传动齿轮由变速器齿轮箱[12]、传动齿轮轴[46]、过齿轮固定键[34]、n个档位的传动齿轮、齿轮隔离环[22] 组成，在变速器齿轮箱[12]内，传动齿轮轴[46]用过齿轮固定键[34]与n个档位的传动齿轮连接固定，n是一、二、三、四、五、六、七、八当中的任意一个档位，每一个传动齿轮之间设置有齿轮隔离环[22]，齿轮具有辐板结构。

4.根据权利要求1所述的滑动键锁齿轮变速器，其特征在于：所述的变速齿轮是指，在动力输出轴[27]上安装有n个变速齿轮，n是一、二、三、四、五、六、七、八当中的任意一个档位，每一档传动齿轮与对应的变速齿轮啮合，每一个变速齿轮之间设置有齿轮隔离环[22]，变速齿轮可以在动力输出轴[27]上自由转动，变速齿轮加工有齿轮锁紧槽[51]，齿轮具有辐板结构。

5.根据权利要求4所述的滑动键锁齿轮变速器，其特征在于：所述的动力输出轴[27]加工有键锁滑动遮盖条滑动燕尾槽[7]，键锁滑动遮盖条[11]插入至键锁滑动遮盖条滑动燕尾槽[7]构成一个完整的轴，键锁滑动遮盖条[11]上设置有一个键锁窗口[48]，动力输出轴[27]上的键锁滑动遮盖条滑动燕尾槽[7]内加工键锁安装孔槽[55]，在空槽内安装键锁[49]，动力输出轴[27]的另一端安装有倒档齿轮键[23]和倒档齿轮[24]。

6.根据权利要求5所述的滑动键锁齿轮变速器，其特征在于：所述的键锁[49]是指，两对称键锁[49]分别固定连接弹簧固定轴[53]和弹簧固定轴套[54]，固定轴套上安放键锁弹簧[50]，构成键锁装置，倒档齿轮外设置有倒档齿轮外罩[28]。

7.根据权利要求5所述的滑动键锁齿轮变速器，其特征在于：所述的倒档齿轮[24] 是指，在倒档齿轮[24]设置有倒档齿轮键槽[29]，在未挂到时处于分离态，倒档齿轮[24]通过倒档齿轮与键锁滑动遮盖条固定螺钉[25]与键锁滑动遮盖条[11]连接固定，使得倒档齿轮[24]随着键锁滑动遮盖条[11]能在倒档齿轮移动腔[26]内同步运动。

8.根据权利要求1所述的滑动键锁齿轮变速器，其特征在于：所述的调速环[3] 是指，在动力输出轴[27]的一端安装有调速环[3]，调速环由调速环内圈[6]和调速环外圈[9]组成，两层环之间有调速环滚珠[5]，具有轴承结构，调速环内圈[6]通过调速环内圈与键锁滑动遮盖条固定螺钉[8]与键锁滑动遮盖条连接固定，调速环外圈[9]焊接安装调速环拨杆[4]，调速环相对于动力输出轴可以自由转动，调速环外罩[2]设置有调速环拨杆运动槽[10]。

9.根据权利要求1所述的滑动键锁齿轮变速器，其特征在于：所述的换档装置是指，换档装置设置有调速换挡手柄[56]，通过调速换挡手柄转轴[57]与调速换挡手柄支架[58]铰接，调速换挡手柄[56]下端为换挡拨叉[59]，与调速环拨杆[4]活动连接，当拨动调速换挡手柄[56]时，换挡拨叉[59]拨动调速环拨杆[4]在调速环拨杆运动槽[10]内前后运动，改变遮盖条上键锁窗口[48]的位置，实现调速换档。

10.根据权利要求1所述的滑动键锁齿轮变速器，倒档装置，其特征在于：所述的倒档装置是指，传动齿轮轴[46]的另外一端安装固定有倒档动力输出齿轮[32]，倒档动力输出齿轮[32]与倒档传动齿轮[31]啮合，倒档传动齿轮[31]与倒档齿轮[24]之间设置有连通窗[30]，通过滑动键锁滑动遮盖条[11]，倒档传动齿轮[31]与倒档齿轮[24]啮合，倒档传动齿轮外设置有倒档传动齿轮外罩[33]。

Images