CN104989788A - 一种组合变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合变速器，包括输入小齿轮轴、输出大齿轮轴和位于所述输入小齿轮轴与所述输出大齿轮轴之间用于变速传动的至少一路变速轮；每路所述变速轮由至少一组同轴同向转动的大齿轮和小齿轮组合而成，所述小齿轮的直径小于所述大齿轮的直径；所述大齿轮与所述输入小齿轮轴啮合，所述小齿轮与所述输出大齿轮轴啮合；所述输入小齿轮轴、所述输出大齿轮轴以及所述变速轮均为外齿轮。本发明所提供的组合变速器均为外齿传动，可以提高寿命、降低噪声、节约成本、提高精度、节约能源，使用性能显著提高。另外，由于该组合变速器无需行星架，使得体积明显减小，并且增加了所述输入小齿轮轴与所述输出大齿轮轴之间的传动比，加工费用还很低。

Description

一种组合变速器

技术领域

本发明涉及变速设备领域，特别是涉及一种全新的组合变速器。

背景技术

现有技术中的行星减速器，包括行星架、太阳轮、过渡轮和内齿圈，太阳轮把电机的转动传递给过渡轮，过渡轮绕内齿圈自转带动行星架转动，进而完成减速过程。行星减速器，由于内齿圈上的轮齿为内齿，内齿的加工难度大、齿形和精度较差、加工费用高、噪音大、寿命短，导致现有的减速器的使用性能较差。另外，由于现有的减速器存在有行星架，使得减速器的体积较大，加工困难。

另外，现有技术中的非行星减速器通过多个齿轮逐级传递，模数和直径越传越大，占用较大的空间，笨重且传动比不高。

因此，如何提高减速器的传动比和效率的同时，减小体积和重量并且降低自身的制作成本，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种组合变速器，该组合变速器能够有效的降低自身的制作成本，使用性能明显提高，并且使用寿命有效延长，可做到重载、小型化且大减速比，明显节约能源。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种组合变速器，包括输入小齿轮轴、输出大齿轮轴和位于所述输入小齿轮轴与所述输出大齿轮轴之间用于变速传动的至少一路变速轮；每路所述变速轮由至少一组同轴同向转动的大齿轮和小齿轮组合而成，所述小齿轮的直径小于所述大齿轮的直径；所述大齿轮与所述输入小齿轮轴啮合，所述小齿轮与所述输出大齿轮轴啮合；所述输入小齿轮轴、所述输出大齿轮轴以及所述变速轮均为外齿轮。

优选的，每路所述变速轮均包括第一变速轮，所述第一变速轮包括同轴同向转动的一级变速大齿轮和二级变速小齿轮，所述一级变速大齿轮与所述输入小齿轮轴啮合，所述二级变速小齿轮与所述输出大齿轮轴啮合。

优选的，所述二级变速小齿轮与所述输出大齿轮轴之间还设有第二变速轮，所述第二变速轮包括同轴同向转动的二级变速大齿轮和三级变速小齿轮，所述二级变速大齿轮与所述二级变速小齿轮啮合，所述三级变速小齿轮与所述输出大齿轮轴啮合。

优选的，所述变速轮的传动路数为至少两路，每路所述变速轮靠近所述输入小齿轮轴的一侧的大齿轮与所述输入小齿轮轴啮合，每路所述变速轮靠近所述输出大齿轮轴一侧的小齿轮与所述输出大齿轮轴啮合。

优选的，还包括前盖、后盖和中箱，所述前盖与所述中箱靠近所述输入小齿轮轴的一端连接，所述后盖与所述中箱靠近所述输出大齿轮轴的一端连接。

优选的，所述中箱的个数为至少两个。

优选的，所述前盖与所述中箱之间以及所述后盖与所述中箱之间采用螺栓连接。

优选的，所述输入小齿轮轴与所述输出大齿轮轴为同心轴。

本发明所提供的组合变速器，包括输入小齿轮轴、输出大齿轮轴和位于所述输入小齿轮轴与所述输出大齿轮轴之间用于变速传动的至少一路变速轮；每路所述变速轮由至少一组同轴同向转动的大齿轮和小齿轮组合而成，所述小齿轮的直径小于所述大齿轮的直径；所述大齿轮与所述输入小齿轮轴啮合，所述小齿轮与所述输出大齿轮轴啮合；所述输入小齿轮轴、所述输出大齿轮轴以及所述变速轮均为外齿轮。该组合变速器中，通过所述输入小齿轮轴与所述输出大齿轮轴之间的输入与输出，使得所有的传动均为外齿传动，外齿传动可以有效的提高寿命、降低噪声、节约成本、提高精度，能够提高功率，节约能源，使得该组合变速器的使用性能显著提高。另外，由于该组合变速器无需行星架，使得体积明显减小，而且，外壳的形状设置更加灵活，使得该变速器的体积可以进一步缩小。

在一种优选实施方式中，所述变速轮的传动路数为至少两路，每路所述变速轮靠近所述输入小齿轮轴的一侧的大齿轮与所述输入小齿轮轴啮合，每路所述变速轮靠近所述输出大齿轮轴一侧的小齿轮与所述输出大齿轮轴啮合。多路传动可以使受力分解，轮齿的模数和轮轴的尺寸变小，充分利用空间，使得该变速器体积变小、重量变轻的同时保证了重载的特性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一路二级组合变速器的结构示意图；

图2为图1所示组合变速器的A-A刨面结构示意图；

图3为本发明所提供的一路三级组合变速器的结构示意图；

图4为图3所示组合变速器的A-A刨面结构示意图；

图5为本发明所提供的二路二级组合变速器的结构示意图；

图6为图5所示组合变速器的A-A刨面结构示意图；

图7为本发明所提供的二路三级组合变速器的结构示意图；

图8为图7所示组合变速器的A-A刨面结构示意图；

图9为本发明所提供的三路二级组合变速器的结构示意图；

图10为图9所示组合变速器的A-A刨面结构示意图；

图11为本发明所提供的三路三级组合变速器的结构示意图；

图12为图11所示组合变速器的A-A刨面结构示意图；

图13为本发明所提供的二重组合变速器一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种组合变速器，该组合变速器的制作成本显著降低，使用性能明显提高，可做到重载、小型化且大变速比，明显节约能源，使用寿命有效延长。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供的一路二级组合变速器的结构示意图，图2为图1所示组合变速器的A-A刨面结构示意图。

本实施例所提供的组合变速器，包括输入小齿轮轴101、输出大齿轮轴110和位于输入小齿轮轴101与输出大齿轮轴110之间用于变速传动的至少一路变速轮；每路变速轮由至少一组同轴同向转动的大齿轮和小齿轮组合而成，小齿轮的直径小于大齿轮的直径；靠近输入小齿轮101一端的大齿轮与输入小齿轮轴101啮合，靠近输出大齿轮轴110一端的小齿轮与输出大齿轮轴110啮合；输入小齿轮轴101、输出大齿轮轴110以及变速轮均为外齿轮。输入小齿轮轴101的齿轮直径小于输出大齿轮轴110的齿轮直径。

具体的，变速轮的大齿轮和小齿轮可以为一体加工而成，也可以为两个齿轮固定组合而成；输出大齿轮轴的大齿轮和输出轴，可以为一体加工而成，也可以为两个齿轮固定组合而成，每路传动中靠近输出大齿轮轴110的小齿轮轴，即可采用如附图所示的两端轴承支撑，又可采用悬臂支撑。

另外，变速轮的材质在不同的使用条件下可以不同，可以根据需要进行选择，例如用金属材质制作而成，如铁、铜和铝等金属，金属制成的齿以及变速轮强度高，使用寿命长，当然，也可以采用非金属材料制作，例如塑料材质，塑料制成的齿和变速轮的强度相对金属材质差，但是噪声可以明显降低，某些情况下，也可以采用合金材料制成。

该组合变速器中，通过输入小齿轮轴101与输出大齿轮轴110之间的输入与输出，使得所有的传动均为外齿传动，外齿传动可以有效的提高寿命、降低噪声、节约成本、提高精度，能够提高功率，节约能源，使得该组合变速器的使用性能显著提高。另外，由于该组合变速器无需行星架，使得体积明显减小，而且，外壳的形状设置更加灵活，使得变速器的体积可以进一步缩小。

另外，为了输入小齿轮轴101与输出大齿轮轴110的安装方便，输入小齿轮轴101与输出大齿轮轴110可以为同心轴。采用同心轴的输入和输出，可以使得该变速器的体积更小化，也便于多路传动，同时也可以降低加工难度和成本。当然，输入小齿轮轴101与输出大齿轮轴110不同心时也能做到以上传动，但加工难度和成本偏高，本实施例中所提供的输入小齿轮轴101与输出大齿轮轴110并不局限于为同心轴，适当偏离同样适用。

具体的，每路变速轮的个数可以为一个，也可以为多个，以实现二级或者多级变速传动过程。

对于一路二级组合变速器，包括第一变速轮，第一变速轮包括同轴同向转动的一级变速大齿轮102和二级变速小齿轮103，一级变速大齿轮102与输入小齿轮轴101啮合，二级变速小齿轮103与输出大齿轮轴110啮合。

当输入小齿轮轴101与电机连接时，即该组合变速器作为减速器使用时，输入小齿轮轴101先将转动传递给一级变速大齿轮102，完成一级减速；一级变速大齿轮102带动二级变速小齿轮103转动，二级变速小齿轮103将转动传递给输出大齿轮轴110，完成二级减速；输出大齿轮轴110将减速后的转动输出至其他部件。

原理同上，当该组合变速器用于加速传动时，电机与输出大齿轮轴110连接，经过变速轮的加速后，由输入小齿轮轴101将转动输出，完成加速过程。

另外，该一路二级组合变速器还包括由前盖111、后盖112和中箱113构成的外壳，前盖111与中箱113靠近输入小齿轮轴101的一端连接，后盖112与中箱113靠近输出大齿轮轴110的一端连接。由于没有行星架的限制，中箱113的横截面形状可以自由选择，能够放入输入小齿轮轴101、输出大齿轮轴110以及一个变速轮即可，例如图1所示中箱113的横截面形状为椭圆形，中箱113的形状能够自由设置可以进一步减少外壳的体积。

前盖111与中箱113之间以及后盖112与中箱113之间均可以采用方便拆装的螺栓连接，当然，当变速结构比较简单时，例如，对于一路二级组合变速器而言，后盖112与中箱113可以为一体式结构。外壳与其他部件可以通过方便拆装并且连接牢固的法兰连接。

为了进一步提高传动比，二级变速小齿轮103与输出大齿轮轴110之间还设有第二变速轮，如图3和图4所示，图3为本发明所提供的一路三级组合变速器的结构示意图，图4为图3所示组合变速器的A-A刨面结构示意图。

第二变速轮包括同轴同向转动的二级变速大齿轮104和三级变速小齿轮105，二级变速大齿轮104与二级变速小齿轮103啮合，三级变速小齿轮105与输出大齿轮轴110啮合。

当输入小齿轮轴101与电机连接时，即该组合变速器作为减速器使用时，输入小齿轮轴101先将转动传递给一级变速大齿轮102，完成一级减速；一级变速大齿轮102带动二级变速小齿轮103转动，二级变速小齿轮103将转动传递给二级变速大齿轮104，完成二级减速；二级变速大齿轮104转动带动三级变速小齿轮105转动，三级变速小齿轮105将转动传递给输出大齿轮轴110，完成三级减速；输出大齿轮轴110将减速后的转动输出至其他部件。

原理同上，当输出大齿轮轴110与电机连接时，该组合变速器作为加速器使用。该一路三级组合变速器同样包括由前盖111、后盖112和中箱113构成的外壳，其中，中箱113的横截面形状根据变速轮个数的改变而随之改变。另外，由于变速级数较多，为了便于齿轮的拆装，前盖111与中箱113为分体式结构，并且采用螺栓连接，后盖112与中箱113之间同样采用螺栓连接。

如图5和图6所示，图5为本发明所提供的二路二级组合变速器的结构示意图，图6为图5所示组合变速器的A-A刨面结构示意图。

在另一种实施例中，变速轮的传动路数可以为至少两路，每路变速轮靠近输入小齿轮轴201的一侧的大齿轮均与输入小齿轮轴201啮合，每路变速轮靠近输出大齿轮轴210一侧的小齿轮分别与输出大齿轮轴210啮合。多路传动时，可以保证在该变速器体积较小时，传递较大的扭矩，多路传动可以使受力分解，轮齿的模数和轮轴的尺寸变小，充分利用空间，使得该变速器体积变小、重量变轻的同时保证了重载的特性。多路传动中的每路传动也可以包括二级或者二级以上变速。

二路二级组合变速器包括两路传动，每路传动中均包括第一变速轮，第一变速轮包括同轴同向转动的一级变速大齿轮202和二级变速小齿轮203，一级变速大齿轮202与输入小齿轮轴201啮合，二级变速小齿轮203与输出大齿轮轴210啮合。

当输入小齿轮轴201与电机连接时，即该组合变速器作为减速器使用时，输入小齿轮轴201先将转动传递给两个一级变速大齿轮202，完成一级减速；两个一级变速大齿轮202分别带动与之相对应的两个二级变速小齿轮203转动，两个二级变速小齿轮203同时将转动传递给输出大齿轮轴210，完成二级减速；输出大齿轮轴210将减速后的转动输出至其他部件。

原理同上，当输出大齿轮轴210与电机连接时，该组合变速器作为加速器使用。由于所有参与传动的齿均为外齿，因此可以实现高精度、低成本、大功率、大传动比以及小体积、小重量等效果，并且能够明显节能。

该二路二级组合变速器同样包括由前盖211、后盖212和中箱213构成的外壳，后盖212与中箱213为一体式结构，前盖211与中箱213之间采用螺栓连接。

对于二路传动中，每路传动都可以包括三级变速过程，如图7和图8所示，图7为本发明所提供的二路三级组合变速器的结构示意图，图8为图7所示组合变速器的A-A刨面结构示意图。

二路三级组合变速器包括两路变速传动，每路变速传动均包括第一变速轮和第二变速轮，第一变速轮包括同轴同向转动的一级变速大齿轮202和二级变速小齿轮203，第二变速轮包括同轴同向转动的二级变速大齿轮204和三级变速小齿轮205。

当输入小齿轮轴201与电机连接时，即该组合变速器作为减速器使用时，输入小齿轮轴201先将转动传递给两个一级变速大齿轮202，完成一级减速；两个一级变速大齿轮202分别带动与之相对应的两个二级变速小齿轮203转动，两个二级变速小齿轮203将转动传递给两个二级变速大齿轮204，完成二级减速；两个二级变速大齿轮204分别带动与之对应的两个三级变速小齿轮205转动，两个三级变速小齿轮205同时将转动传递给输出大齿轮轴210，完成三级减速；输出大齿轮轴210将减速后的转动输出至其他部件。

原理同上，当输出大齿轮轴210与电机连接时，该组合变速器作为加速器使用。同样，该二路三级组合变速器同样包括由前盖211、后盖212和中箱213构成的外壳，由于该二路三级组合变速器的变速级数较多，为了实现变速轮的拆装，后盖212与中箱213均单独设置，并且采用螺栓连接，前盖211与中箱213之间也采用螺栓连接。

如图9和图10，图9为本发明所提供的三路二级组合变速器的结构示意图，图10为图9所示组合变速器的A-A刨面结构示意图。

三路二级组合变速器包括三路传动，每路传动中均包括第一变速轮，第一变速轮包括同轴同向转动的一级变速大齿轮302和二级变速小齿轮303，一级变速大齿轮302与输入小齿轮轴301啮合，二级变速小齿轮303与输出大齿轮轴310啮合。

当输入小齿轮轴301与电机连接时，即该组合变速器作为减速器使用时，输入小齿轮轴301先将转动传递给三个一级变速大齿轮302，完成一级减速；三个一级变速大齿轮302分别带动与之相对应的三个二级变速小齿轮303转动，三个二级变速小齿轮303同时将转动传递给输出大齿轮轴310，完成二级减速；输出大齿轮轴310将减速后的转动输出至其他部件。

原理同上，当输出大齿轮轴310与电机连接时，该组合变速器作为加速器使用。该三路二级组合变速器同样包括由前盖311、后盖312和中箱313构成的外壳，后盖312与中箱313为一体式结构，前盖311与中箱313之间采用螺栓连接。

如图11和图12所示，图11为本发明所提供的三路三级组合变速器的结构示意图，图12为图11所示组合变速器的A-A刨面结构示意图。

三路三级组合变速器包括三路变速传动，每路变速传动均包括第一变速轮和第二变速轮，第一变速轮包括同轴同向转动的一级变速大齿轮302和二级变速小齿轮303，第二变速轮包括同轴同向转动的二级变速大齿轮304和三级变速小齿轮305。

当输入小齿轮轴301与电机连接时，即该组合变速器作为减速器使用时，输入小齿轮轴301先将转动传递给三个一级变速大齿轮302，完成一级减速；三个一级变速大齿轮302分别带动与之相对应的三个二级变速小齿轮303转动，三个二级变速小齿轮303将转动传递给三个二级变速大齿轮304，完成二级减速；三个二级变速大齿轮304分别带动与之对应的三个三级变速小齿轮305转动，三个三级变速小齿轮305同时将转动传递给输出大齿轮轴310，完成三级减速；输出大齿轮轴310将减速后的转动输出至其他部件。

原理同上，当输出大齿轮轴310与电机连接时，该组合变速器作为加速器使用。同样，该三路三级组合变速器同样包括由前盖311、后盖312和中箱313构成的外壳，由于该三路三级组合变速器的变速级数较多，为了方便各个外齿轮的拆装，后盖312与中箱313均单独设置，并且采用螺栓连接，前盖311与中箱313之间也采用螺栓连接。

该组合变速器的使用不局限于电机与输入小齿轮轴301的直联，还可以通过皮带轮过渡联接，也可用伞齿轮过渡到输入小齿轮轴301的轴上，实现电机与输入小齿轮轴301的垂直联接传动。

这里需要说明的是，变速轮的个数可以根据需要以及空间允许程度进行选择，当需要较大的传动比时，变速轮的个数可以设置为三个或者四个或者更多个变速轮依次传动，并不局限于本实施例中所给出的个数；传动路数也是如此，并不局限于本实施例中所给出的个数。

本发明所提供的组合变速器可以根据受力和变速比及体积的要求综合选择输入小齿轮轴301到输出大齿轮轴310中间的传动路数及变速级数，单个变速器的变速比可以达到1:120。

进一步，该组合变速器还可以通过两个变速器组合成为二重组合变速器，如图13所示，图13为本发明所提供的二重组合变速器一种具体实施方式的结构示意图。

图13所示的二重组合变速器由一个三路二级组合变速器和一个三路三级组合变速器前后叠加而成，即一个变速器的输出轴为另一个变速器的输入轴。

该二重组合变速器包括一个输入小齿轮轴301，两个输出大齿轮轴310，其中右侧变速器位于中间位置的输出大齿轮轴310作为左侧变速器的输入轴，该二重组合变速器在保证重载和大变速比的同时又能做到小体积，二重组合变速器的变速比很容易实现1:10000以上。

当然，当变速级数较多时，为了各轮齿的拆装方便，中箱313的个数可以为至少两个，逐个安装，方便拆卸。

以上对本发明所提供的组合变速器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种组合变速器，其特征在于，包括输入小齿轮轴、输出大齿轮轴和位于所述输入小齿轮轴与所述输出大齿轮轴之间用于变速传动的至少一路变速轮；每路所述变速轮由至少一组同轴同向转动的大齿轮和小齿轮组合而成，所述小齿轮的直径小于所述大齿轮的直径；所述大齿轮与所述输入小齿轮轴啮合，所述小齿轮与所述输出大齿轮轴啮合；所述输入小齿轮轴、所述输出大齿轮轴以及所述变速轮均为外齿轮。

2.根据权利要求1所述的组合变速器，其特征在于，每路所述变速轮均包括第一变速轮，所述第一变速轮包括同轴同向转动的一级变速大齿轮和二级变速小齿轮，所述一级变速大齿轮与所述输入小齿轮轴啮合，所述二级变速小齿轮与所述输出大齿轮轴啮合。

3.根据权利要求2所述的组合变速器，其特征在于，所述二级变速小齿轮与所述输出大齿轮轴之间还设有第二变速轮，所述第二变速轮包括同轴同向转动的二级变速大齿轮和三级变速小齿轮，所述二级变速大齿轮与所述二级变速小齿轮啮合，所述三级变速小齿轮与所述输出大齿轮轴啮合。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的组合变速器，其特征在于，所述变速轮的传动路数为至少两路，每路所述变速轮靠近所述输入小齿轮轴的一侧的大齿轮与所述输入小齿轮轴啮合，每路所述变速轮靠近所述输出大齿轮轴一侧的小齿轮与所述输出大齿轮轴啮合。

5.根据权利要求1所述的组合变速器，其特征在于，还包括前盖、后盖和中箱，所述前盖与所述中箱靠近所述输入小齿轮轴的一端连接，所述后盖与所述中箱靠近所述输出大齿轮轴的一端连接。

6.根据权利要求5所述的组合变速器，其特征在于，所述中箱的个数为至少两个。

7.根据权利要求6所述的组合变速器，其特征在于，所述前盖与所述中箱之间以及所述后盖与所述中箱之间采用螺栓连接。

8.根据权利要求1所述的组合变速器，其特征在于，所述输入小齿轮轴与所述输出大齿轮轴为同心轴。