CN105221680A - 一种卡轮式手动变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卡轮式手动变速器，属于变速器领域，其包括变速器外壳，均设置在变速器外壳内的输入轴和输出轴，设置在变速器外壳外部、且一端伸入到变速器外壳中的换挡杆，以及均由一个主动环形锥齿轮和从动环形锥齿轮相互啮合构成、并且顺序拉直排列的一挡控制齿轮排、二挡控制齿轮排和三挡控制齿轮排；所述输入轴无接触贯穿所有的主动环形锥齿轮，并且该输入轴上设有卡轮装置；所述卡轮装置与一平推机构连接，该平推机构与换挡杆伸入变速器外壳内的一端连接；所述输出轴同时与所有的从动环形锥齿轮连接。本发明结构合理、设计巧妙，既简化了变速器的结构，降低了制造工艺的要求和维护的成本，而且还易于操作，因此，其适于推广应用。

Description

一种卡轮式手动变速器

技术领域

本发明涉及一种变速器，具体涉及的是一种卡轮式手动变速器。

背景技术

变速器是能固定或分挡改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置，又称变速箱，是汽车、电动车、摩托车等交通工具的主要零部件之一。

传统的变速器主要分为手动变速器和无极变速器（CTV）。然而，这两类变速器目前均存在着各自的缺陷，如下所述：

（1）手动变速器，结构复杂、操作要求高，较难掌握好换挡时机。例如，汽车在驾驶的过程中，如果油门和离合器配合不好的话，耗油较为严重，而且容易驾驶疲劳。同时，手动变速器在换挡、特别是换高速挡时，如果变速器和离合器配合不好的话，换挡杆处还会产生明显的“顿挫”感，原因在于快速跳挡时，挡位之间的齿轮比较大，齿轮之间较难快速吻合，所以会产生“顿挫”感。

（2）无极变速器，它是采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，在主、从动轮相配合的过程中，传动带容易损坏，无法承受较大的载荷，并且维护成本较高。

此外，目前市面上还出现一种双离合形式的变速器（简称“DCT”），它基于手动变速器而又不是自动变速器，除了拥有手动变速器的灵活性及自动变速器的舒适性外，还能提供无间断的动力输出。

然而，该种双离合变速器同样存在以下缺陷：

（1）成本高。由于双离合变速器的结构复杂，制造工艺要求的也比较高，所以成本比较高，因而目前配备双离合变速器的都是一些中、高档的车型。

（2）扭矩不够大。虽然在可以承受的扭矩上，双离合变速箱已经绝对能满足一般车辆的使用要求，但是在激烈的使用情况还是不够，如果是干式离合，则会产生太多的热量；而如果是湿式离合，则摩擦力不够。

（3）由于电控系统和液压系统的存在，双离合器变速箱的效率仍然不及传统手动变速箱，特别是用于传递大扭矩的湿式双离合器变速箱更是如此。

（4）双离合器变速箱相比传统手动变速箱更重，并且可靠性欠佳。

综上所述，针对现有变速器的问题，本领域技术人员有必要对其进行改进。

发明内容

针对上述技术不足，本发明提供了一种卡轮式手动变速器，具有结构简单、重量小、可靠性强、操作方便、油耗低、且维护成本低的特点。

为了实现上述目的，本发明基于一个总的发明构思下，采用了两种技术方案，分别如下：

方案一

一种卡轮式手动变速器，包括变速器外壳，均设置在该变速器外壳内的输入轴和输出轴，以及设置在变速器外壳外部、且一端伸入到变速器外壳中的换挡杆，还包括均由一个主动环形锥齿轮和从动环形锥齿轮相互啮合构成、并且顺序拉直排列的一挡控制齿轮排、二挡控制齿轮排和三挡控制齿轮排；所述输入轴无接触贯穿所有的主动环形锥齿轮，并且该输入轴上设有可顺着其平移并紧固主动环形锥齿轮、以使输入轴带动其中一个主动环形锥齿轮及与该主动环形锥齿轮啮合的从动环形锥齿轮一并转动的卡轮装置，该卡轮装置与一平推机构连接，且平推机构与换挡杆伸入变速器外壳内的一端连接、并可在换挡杆带动下推动卡轮装置平移；所述输出轴同时与所有的从动环形锥齿轮连接。

方案二

一种卡轮式手动变速器，包括变速器外壳，均设置在该变速器外壳内的输入轴和输出轴，以及设置在变速器外壳外部、且一端伸入到变速器外壳中的换挡杆，还包括均由一个主动环形锥齿轮和从动环形锥齿轮相互啮合构成、并且顺序拉直排列的一挡控制齿轮排、二挡控制齿轮排和三挡控制齿轮排；所述输入轴同时与所有的主动环形锥齿轮连接、并可同时带动主动环形锥齿轮和从动环形锥齿轮转动；所述输出轴无接触贯穿所有的从动环形锥齿轮，并且该输出轴上设有可顺着其平移并紧固从动环形锥齿轮、以使其中一个从动环形锥齿轮带动输出轴转动的卡轮装置；所述卡轮装置与一平推机构连接，该平推机构与换挡杆伸入变速器外壳内的一端连接、并可在换挡杆带动下推动卡轮装置平移。

上述方案一中，还包括倒车挡控制齿轮排，该倒车挡控制齿轮排包括由输入轴无接触贯穿的第一倒挡环形锥齿轮，与输出轴连接的第二倒挡环形锥齿轮，以及同时与第一倒挡环形锥齿轮和第二倒挡环形锥齿轮相啮合的惰轮。

上述方案二中，还包括倒车挡控制齿轮排，该倒车挡控制齿轮排包括与输入轴连接的第一倒挡环形锥齿轮，由输出轴无接触贯穿的第二倒挡环形锥齿轮，以及同时与第一倒挡环形锥齿轮和第二倒挡环形锥齿轮相啮合的惰轮。

上述方案一中，所述卡轮装置为内环设有卡槽的连接齿轮；所述输入轴外表面设有与卡槽相配合、以使连接齿轮随输入轴一同转动的同时能够平移的卡条；所述一挡控制齿轮排、二挡控制齿轮排、三挡控制齿轮排和倒车挡控制齿轮排各自的主动环形锥齿轮的内环上均设有可与连接齿轮的齿部啮合的内齿。

上述方案二中，所述卡轮装置为内环设有卡槽的连接齿轮；所述输出轴外表面设有与卡槽相配合、以使连接齿轮随输出轴一同转动的同时能够平移的卡条；所述一挡控制齿轮排、二挡控制齿轮排、三挡控制齿轮排和倒车挡控制齿轮排各自的从动环形锥齿轮的内环上均设有可与连接齿轮的齿部啮合的内齿。

上述方案一或方案二中，所述连接齿轮的齿部两侧均开设有第一倒角，所有的内齿各自的两侧均开设有与第一倒角互为补角的第二倒角。

上述方案一中，另一种卡轮装置的设计结构是，所述卡轮装置包括内置在输入轴中并可顺着其平移的移动杆，设置在该移动杆一端的推块，成排开设在输入轴上、并与第一倒挡环形锥齿轮和所有的主动环形锥齿轮一一位置对应的安装通槽，以及内置在每个安装通槽中、并且均可由推块从安装槽中推出至输入轴外的弹力杆，所述移动杆另一端与平推机构连接；所述第一倒挡环形锥齿轮和所有主动环形锥齿轮的内环上均设有用于弹力杆伸出时插入其中、使输入轴与相应环形锥齿轮连接的凹槽。

上述方案二中，另一种卡轮装置的设计结构是，所述卡轮装置包括内置在输出轴中并可顺着其平移的移动杆，设置在该移动杆一端的推块，成排开设在输出轴上、并与第二倒挡环形锥齿轮和所有的从动环形锥齿轮一一位置对应的安装通槽，以及内置在每个安装通槽中、并且均可由推块从安装槽中推出至输出轴外的弹力杆，所述移动杆另一端与平推机构连接；所述第二倒挡环形锥齿轮和所有从动环形锥齿轮的内环上均设有用于弹力杆伸出时插入其中、使输出轴与相应环形锥齿轮连接的凹槽。

上述方案一或方案二中，所述平推机构包括一端与卡轮装置连接、并可推动其平移的连接杆，设置在该连接杆另一端的球形罩壳，以及内置在该球形罩壳中、且与换挡杆连接的球体。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明结构简单、设计合理，其通过改变换挡控制的方式，利用换挡杆、平推机构、卡轮装置和输入轴的配合，在不同挡位的控制下，由卡轮装置结合相应挡位的控制齿轮排，实现了输入、输出轴与某个挡位控制齿轮排三者的连接，从而将输入轴的动能经由挡位控制齿轮排的转速变换后传递至输出轴输出。如此一来，在不同挡位控制齿轮排的作用下，便可实现不同的转速效果，从而达到交通工具（例如汽车）挡位速度变化的目的。本发明不仅传动效率高，而且无需与离合器配合便可实现换挡，操作简单、控制方便、油耗低，并且在交通行驶的过程中，由于卡轮装置是在平推机构的控制下，顺序卡入到各个挡位控制齿轮排（主动环形锥齿轮或从动环形锥齿轮）中的，因此，在交通工具行驶并换挡的过程中，车速的变化相当平稳、连续，不会出现“顿挫”感。

（2）本发明中的卡轮装置可采用连接齿轮，并与输入轴或输出轴采用卡槽和卡条的方式配合，从而能够实现输入轴带动连接齿轮转动，然后依次带动主动环形锥齿轮、从动环形锥齿轮和输出轴转动；或者输入轴带动主动环形锥齿轮转动，然后依次带动从动环形锥齿轮、连接齿轮和输出轴转动，并且连接齿轮还能由平推机构带动作直线移动。这种设计方式不仅可以满足换挡要求，而且易于操作，大幅简化了变速器的结构。

（3）本发明中的卡轮装置还可以设置成移动杆+推块+安装槽+弹力杆的结构形式，在配合齿轮排上的凹槽后，利用平推机构推动移动杆及其上的推块移动，从而利用推块可以将与某个挡位的控制齿轮排对应的弹力杆从安装槽中推出输入轴或输出轴外，使弹力杆插入到凹槽中，实现输入轴或输出轴与该挡位控制齿轮排的连接，从而使输入轴与挡位控制齿轮排、输出轴三者之间形成联动，如此一来便同样可以满足换挡的要求。

（4）本发明在连接齿轮的齿部两侧和环形锥齿轮的内环开设有互补的倒角，如此一来，可避免由于输入轴的高速转动而导致卡轮装置上的齿部难以与内齿完全啮合的问题，进一步防止换挡时出现“顿挫”感，同时也避免了因啮合不到位而导致转速不够的问题。

（5）本发明通过球形罩壳与球体的配合，可方便换挡杆在移动至某个挡位标识时，通过球体推动连接杆移动，进而带动卡轮装置正好卡入到与该挡位相匹配的控制齿轮排中，使输入轴与挡位控制齿轮排和输出轴之间形成联动，然后实现与该挡位相应的车速控制，如此便可进一步提高换挡杆与交通工具速度的配合度。

（6）本发明体积小巧、重量小、制造工艺要求低、维护及批量化生产成本低，适合与发动机形成理想的匹配，因而也很好地降低了油耗和排放，并且可以满足低、中、高档车型的使用要求，适用范围广，因此其很好地突破了现有技术的束缚，提高了交通工具的经济性和实用性。

附图说明

图1为本发明-实施例1的主视图。

图2为本发明-实施例1的俯视图。

图3为一种卡轮装置与齿轮排的配合示意图。

图4为卡轮装置上的倒角的设置示意图。

图5为另一种卡轮装置与齿轮排的配合示意图。

图6为本发明-实施例2的结构示意图。

图7为本发明-实施例3的结构示意图。

图8为本发明-实施例4的结构示意图。

图9为本发明-实施例4中转换齿轮组的结构示意图。

其中，附图标记所对应的零部件名称为：

1-输入轴，2-输出轴，3-换挡杆，4-一挡控制齿轮排，5-二挡控制齿轮排，6-三挡控制齿轮排，7-卡轮装置，701-移动杆，702-推块，703-弹力杆，8-第一倒挡环形锥齿轮，9-第二倒挡环形锥齿轮，10-惰轮，11-定轮片，12-第一倒角，13-第二倒角，14-连接杆，15-球形罩壳，16-球体，17-凹槽，18-转换齿轮组。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例1

如图1、2所示，本发明提供了一种新型的手动变速器，其包括变速器外壳、输入轴1、输出轴2、换挡杆3、一挡控制齿轮排4、二挡控制齿轮排5、三挡控制齿轮排6、卡轮装置7以及平推机构。所述输入轴1、输出轴2一挡控制齿轮排4、二挡控制齿轮排5、三挡控制齿轮排6、卡轮装置7以及平推机构均设置于变速器外壳（附图未画出）内，所述换挡杆3位于变速器外壳外部，并且其一端伸入到变速器外壳内。

所述一挡控制齿轮排4、二挡控制齿轮排5、三挡控制齿轮排6均由一个主动环形锥齿轮和从动环形锥齿轮相互啮合构成，并且一挡控制齿轮排4、二挡控制齿轮排5、三挡控制齿轮排6依次顺序拉直排列。所述输入轴1无接触贯穿所有主动环形锥齿轮，而所述输出轴2则与所有的从动环形锥齿轮连接。一挡控制齿轮排4、二挡控制齿轮排5、三挡控制齿轮排6分别用于控制交通工具1～3挡的变速（亦可根据不同类型的交通工具设置成拥有1～4、1～5、1～6甚至1～7挡的变速器），本实施例中，所述的一挡控制齿轮排4至三挡控制齿轮排6中的主动环形锥齿轮依次增大，形成一个“梯形”，而一挡控制齿轮排4至三挡控制齿轮排6中的从动环形锥齿轮则依次减小，形成一个相反方向的“梯形”。

另外，在本实施例中，为实现所有齿轮排的悬空定位，所述一挡控制齿轮排4、二挡控制齿轮排5、三挡控制齿轮排6均各自连接有一个定轮片11，然后所有的定轮片11均固定在变速器外壳的内壁上。

所述卡轮装置7用于实现输入轴与某个主动环形锥齿轮的连接。具体地说，卡轮装置7为内环设有卡槽的连接齿轮，其与输入轴的连接方式是：输入轴1外表面均设有与卡槽相配合的卡条；与所有齿轮排的连接方式则是：一挡控制齿轮排4、二挡控制齿轮排5、三挡控制齿轮排6各自的主动环形锥齿轮的内环上均设有可与连接齿轮的齿部啮合的内齿，如图3所示。

所述平推机构与换挡杆3配合，用于实现卡轮装置在输入轴上的移动，本实施例中的平推机构包括一端与卡轮装置连接的连接杆14，设置在该连接杆14另一端的球形罩壳15，以及内置在该球形罩壳15中、且与换挡杆3连接的球体16。本实施例中的连接杆14可采用常规的限位连接方式与卡轮装置连接，使得卡轮装置转动时，连接杆14既不与卡轮装置一同转动，然后在换挡杆3带动球体16推动连接杆14的情况下，又可以推动卡轮装置顺着输入轴1平移（卡槽顺着卡条平移），并卡入到相应的齿轮排中，实现该齿轮排与输入、输出轴一起转动，如此一来，便可实现交通工具1～3挡的变速。

此外，本实施例还设置了用于实现倒车的挡位，其具体的设置方式是：在变速器外壳内设置倒车挡控制齿轮排，该倒车挡控制齿轮排包括由输入轴1无接触贯穿的第一倒挡环形锥齿轮8，与输出轴2连接的第二倒挡环形锥齿轮9，以及同时与第一倒挡环形锥齿轮8和第二倒挡环形锥齿轮9相啮合的惰轮10。

本实施例的主要工作原理如下：

以汽车为例，初始时，换挡杆3位于1挡与停车挡之间的空挡位置。当启动汽车时，在发动机作用下，输入轴1转动而输出轴2不转动，换挡时，按照换挡杆3上的挡位标识，将其移动至“1”（即1挡）的位置，实现挂挡，在换挡杆3移动的过程中，其会带动球体16转动，而由于球体16被限制在球形罩壳15中，因而球体16的转动便会使球形罩壳15推动连接杆14，从而带动输入轴1上的连接齿轮作直线移动，并卡入到一挡控制齿轮排4上的主动环形锥齿轮中，使输入轴1与一挡控制齿轮排4中的主动环形锥齿轮连接，然后带动该主动环形锥齿轮一同转动。一挡的主动环形锥齿轮转动的同时，带动与其啮合的从动环形锥齿轮转动，而由于主动环形锥齿轮比从动环形锥齿轮小，小齿轮带动大齿轮转动，因而从动环形锥齿轮的转速小于主动环形锥齿轮的转速。再由于从动环形锥齿轮与输出轴1连接，因而从动环形锥齿轮转动的同时会带动输出轴2转动，进而带动与输出轴2连接的轮毂转动，使汽车以1挡的速度行进。

需要说明的是，虽然输出轴2转动会带动所有的从动环形锥齿轮转动，进而带动其他挡位控制齿轮排上的主动环形锥齿轮一并转动，但由于此时只有一挡控制齿轮排4中的主动环形锥齿轮与输入轴1连接，所以其他挡位控制齿轮排上的主动环形锥齿轮此时仅是空转的状态，因此并不会干扰到汽车以1挡的速度行进。

而在需要换到其他挡位时（例如2挡），同样按照上述方式，将换挡杆3移动至“2”的位置，在此过程中，换挡杆3同样经由球体16带动连接杆14移动，并将卡轮装置从一挡控制齿轮排4直线推入二挡控制齿轮排5中，实现输入轴与输出轴和二挡控制齿轮排三者的连接，由于二挡控制齿轮排5中的主动环形锥齿轮与从动环形锥齿轮大小相同，转速不变，因此，在经由齿轮传递后，输入轴1便可将转动力传输至输出轴2输出，使汽车以2挡的速度行进。其他挡位的换挡过程以此类推。

同理，需要倒车时，将换挡杆3由空挡移动至“R”的位置，在此过程中，换挡杆3经由球体16带动连接杆14移动，然后将卡轮装置卡入倒车挡控制齿轮排中，使输入轴1与倒车挡控制齿轮排中的第一倒挡环形锥齿轮8连接。输入轴带动第一倒挡环形锥齿轮8一同转动，第一倒挡环形锥齿轮8转动的同时，带动与其啮合的惰轮10转动，然后惰轮10再带动第二倒挡环形锥齿轮9转动。由于惰轮10的存在，因而第二倒挡环形锥齿轮9的转动方向与其他从动环形锥齿轮的转动方向相反，因此，其会带动输出轴2及与该输出轴2连接的轮毂做反方向的转动，进而实现汽车的倒车。

在上述卡轮装置卡进控制齿轮排的过程中，由于卡轮装置是随着输入轴一起转动的，因此，为使卡轮装置上的外齿与主动环形锥齿轮上的内齿相互啮合，本实施例中，卡轮装置7的齿部两侧均开设有第一倒角12，而无论是主动环形锥齿轮还是第一倒挡环形锥齿轮8，所有的内齿各自的两侧均开设有与第一倒角12互为补角的第二倒角13。如此设置，依靠倒角的配合，便可很好地确保齿与齿之间的啮合，如图4所示。

本实施例亦可采用另外一种结构方式实现挡位的变化，具体地说，是采用了另一种结构的卡轮装置。

如图5所示，所述的卡轮装置包括内置在输入轴1中并可顺着其平移的移动杆701，设置在该移动杆701一端的推块702，成排开设在输入轴1上（一侧或两侧）、并与第一倒挡环形锥齿轮8和所有的主动环形锥齿轮一一位置对应的安装通槽，以及内置在每个安装通槽中、并且均可由推块从安装槽中推出至输入轴外的弹力杆703，所述移动杆701另一端与平推机构连接；所述第一倒挡环形锥齿轮8和所有主动环形锥齿轮的内环上均设有用于弹力杆伸出时插入其中、使输入轴与相应环形锥齿轮连接的凹槽17。

按照图5所示的卡轮装置的结构，当启动汽车时，在发动机作用下，输入轴1转动而输出轴2不转动，按照换挡杆3上的挡位标识，将其移动至“1”的位置，在此过程中，换挡杆3带动球体16转动。球体16经由球形罩壳15推动连接杆14，带动移动杆701及其一端的推块702一同在输入轴1内作直线运动，推块702移动的同时，将与一挡控制齿轮排4中的主动环形锥齿轮对应的弹力杆703从安装槽中推出输入轴1外，并插入该主动环形锥齿轮内环上的凹槽17中，实现输入轴1与该主动环形锥齿轮的连接。弹力杆插入凹槽后，便与上述方式一样，在经由齿轮转速的变化后，输入轴1便可将转动力传输至输出轴2输出，使汽车以1挡的速度行进。

而在换挡（例如2挡）时，同样按照上述方式，将换挡杆3移动至“2”的位置，在此过程中，换挡杆3经由球体16带动连接杆14移动，推动移动杆701及其一端的推块702一同作直线运动。在推块702移动并离开弹力杆703的瞬间，由于失去作用力，因而与一挡控制齿轮排4连接的弹力杆703在自身弹力作用下脱离凹槽17，并重新缩回至安装槽内，此时的输入轴1便不再与一挡控制齿轮排4连接。

而推块702继续移动，并将与二挡控制齿轮排5中的主动环形锥齿轮对应的弹力杆703推出至输入轴1外，直至插入该主动环形锥齿轮内环上的凹槽17中，实现输入轴1与该主动环形锥齿轮的连接。然后同样在经由齿轮传递转速后，输入轴1便可将转动力传输至输出轴2输出，使汽车以2挡的速度行进。其他挡位的换挡过程以此类推。

实施例2

如图6所示，与实施例1的不同点在于，本实施例将输入轴1与所有的主动环形锥齿轮连接，而将输出轴2无接触贯穿所有的从动环形锥齿轮，并依靠卡轮装置实现输出轴2与某个挡位控制齿轮排上的从动环形锥齿轮连接。本实施例其他设计均与实施例1相同，而本实施例的工作原理为：

当卡轮装置为连接齿轮时

以汽车为例，初始时，换挡杆3位于1挡与停车挡之间的空挡位置。当启动汽车时，在发动机作用下，输入轴1转动，并带动所有的主动环形锥齿轮转动和从动环形锥齿轮一并转动，而输出轴2由于此时与从动环形锥齿轮无接触，因而输出轴2不转动。换挡时，按照换挡杆3上的挡位标识，将其移动至“1”（即1挡）的位置，实现挂挡，与实施例1一样，在换挡杆3移动的过程中，其会带动球体16转动，然后使球形罩壳15推动连接杆14，从而带动输出轴2上的连接齿轮作直线移动，并卡入到一挡控制齿轮排4上的从动环形锥齿轮中，使输出轴2与一挡控制齿轮排4中的从动环形锥齿轮连接，进而带动与输出轴2连接的轮毂转动，使汽车以1挡的速度行进。其他挡位的换挡过程以此类推。

同理，需要倒车时，将换挡杆3由空挡移动至“R”的位置，在此过程中，与实施例1一样，换挡杆3经由球体16带动连接杆14移动，然后将卡轮装置卡入倒车挡控制齿轮排中，使输出轴2与倒车挡控制齿轮排中的第二倒挡环形锥齿轮9连接，如此便与实施例1一样，实现了汽车的倒车。

当卡轮装置为另一种结构设计时

汽车启动时，在发动机作用下，输入轴1转动而输出轴2不转动，按照换挡杆3上的挡位标识，将其移动至“1”的位置，在此过程中，换挡杆3带动球体16转动。球体16经由球形罩壳15推动连接杆14，带动移动杆701及其一端的推块702一同在输出轴2内作直线运动，推块702移动的同时，将与一挡控制齿轮排4中的从动环形锥齿轮对应的弹力杆703从安装槽中推出输出轴2外，并插入该从动环形锥齿轮内环上的凹槽17中，实现输出轴2与该从动环形锥齿轮的连接。弹力杆插入凹槽后，便与上述方式一样，在经由齿轮转速的变化后，输入轴1便可将转动力传输至输出轴2输出，使汽车以1挡的速度行进。

而在换挡（例如2挡）时，同样按照上述方式，将换挡杆3移动至“2”的位置，在此过程中，换挡杆3经由球体16带动连接杆14移动，推动移动杆701及其一端的推块702一同作直线运动。在推块702移动并离开弹力杆703的瞬间，由于失去作用力，因而与一挡控制齿轮排4连接的弹力杆703在自身弹力作用下脱离凹槽17，并重新缩回至安装槽内，此时的输出轴2便不再与一挡控制齿轮排4连接。

而推块702继续移动，并将与二挡控制齿轮排5中的从动环形锥齿轮对应的弹力杆703推出至输出轴2外，直至插入该从动环形锥齿轮内环上的凹槽17中，实现输出轴2与该从动环形锥齿轮的连接。然后同样在经由齿轮传递转速后，输入轴1便可将转动力传输至输出轴2输出，使汽车以2挡的速度行进。其他挡位的换挡过程以此类推。

实施例3

如图7所示，与上述实施例1、2的不同点在于，本实施例将输入轴1无接触贯穿所有的主动环形锥齿轮，同时将输出轴2无接触贯穿所有的从动环形锥齿轮，并设置了两个卡轮装置，一个卡轮装置用于实现输入轴1与某个挡位控制齿轮排上的主动环形锥齿轮连接，另一个卡轮装置则用于实现输出轴2与某个挡位控制齿轮排上的从动环形锥齿轮连接。本实施例的工作原理为上述实施例1、2工作原理的结合，本领域技术人员在理解上述实施例1、2各自的原理后，可以毫无疑义地推导出本实施例的工作原理，因此本实施例不再对其工作原理做详细说明。

实施例4

如图8、9所示，与实施例1的不同点仅在于，本实施例中，三挡控制齿轮排6中的主动环形锥齿轮和从动环形锥齿轮之间通过转换齿轮组18连接，该转换齿轮组18由同轴的两个锥齿轮构成，其中一个齿轮与主动环形锥齿轮啮合，另一个齿轮与从动环形锥齿轮啮合。转换齿轮组18用于将主动环形锥齿轮的转速经变速后传递到从动环形锥齿轮上，并且从动环形锥齿轮的转向与其他挡位的从动环形锥齿轮转向相同。利用转换齿轮组18的转速变化，可以在不影响三挡挡位转速的同时，有效缩小主动环形锥齿轮和从动环形锥齿轮的体积，进而进一步缩小变速器的整体体积。本实施例亦可增加其他高挡位控制齿轮排（如4挡、5挡等），并且每个高挡控制齿轮排的主动环形锥齿轮与从动环形锥齿轮之间同样可以通过转换齿轮组连接。本实施例的工作方式根据卡轮装置的设置情况，分别与实施例1、2、3相同，在此同样不做详细说明。

上述便为本发明的结构设计及其工作原理的内容，而需要说明的是，在上述基础上，本发明的结构设计方式亦可进行一些扩展和变换。例如，可将本发明由两轴设计成三轴的结构（输入轴、中间轴和输出轴，并在中间轴上设置多个转换齿轮组，一部分转换齿轮与主动环形锥齿轮啮合，另一部分转换齿轮与从动环形锥齿轮啮合），不仅能提高汽车的行驶动力，而且可以缩小变速器的整体体积；或者，本发明可改用电动或电磁的方式控制卡轮装置的移动，换挡时，依靠换挡杆触碰相应挡位的开关，即可控制卡轮装置移动并卡入到相应挡位的齿轮排中，然后使汽车以该挡位的速度行进或倒车。

本发明通过对现有变速器结构的改进，相比传统的手动变速器来说，其不仅消除了换挡时所产生的“顿挫”感，而且无需与离合器配合来进行换挡变速，因而提高了舒适性和操作体验效果，并且还减少了油耗；而相比无极变速器或双离合变速器来说，其简化了结构，降低了制造工艺的要求和维护的成本，并且更加经济实用。因此，相比现有技术来说，本发明技术进步十分明显，其具有突出的实质性特点和显著的进步。

上述实施例仅为本发明较佳的几种实现方式，不应当用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的主体设计思想和精神下对本发明技术方案作出的改动或润色，或进行等同置换，其解决的技术问题实质上仍与本发明一致的，均应当在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卡轮式手动变速器，包括变速器外壳，均设置在该变速器外壳内的输入轴（1）和输出轴（2），以及设置在变速器外壳外部、且一端伸入到变速器外壳中的换挡杆（3），其特征在于，还包括均由一个主动环形锥齿轮和从动环形锥齿轮相互啮合构成、并且顺序拉直排列的一挡控制齿轮排（4）、二挡控制齿轮排（5）和三挡控制齿轮排（6）；所述输入轴（1）无接触贯穿所有的主动环形锥齿轮，并且该输入轴（1）上设有可顺着其平移并紧固主动环形锥齿轮、以使输入轴带动其中一个主动环形锥齿轮及与该主动环形锥齿轮啮合的从动环形锥齿轮一并转动的卡轮装置（7），该卡轮装置（7）与一平推机构连接，且平推机构与换挡杆（3）伸入变速器外壳内的一端连接、并可在换挡杆带动下推动卡轮装置平移；所述输出轴（2）同时与所有的从动环形锥齿轮连接。

2.一种卡轮式手动变速器，包括变速器外壳，均设置在该变速器外壳内的输入轴（1）和输出轴（2），以及设置在变速器外壳外部、且一端伸入到变速器外壳中的换挡杆（3），其特征在于，还包括均由一个主动环形锥齿轮和从动环形锥齿轮相互啮合构成、并且顺序拉直排列的一挡控制齿轮排（4）、二挡控制齿轮排（5）和三挡控制齿轮排（6）；所述输入轴（1）同时与所有的主动环形锥齿轮连接、并可同时带动主动环形锥齿轮和从动环形锥齿轮转动；所述输出轴（2）无接触贯穿所有的从动环形锥齿轮，并且该输出轴（2）上设有可顺着其平移并紧固从动环形锥齿轮、以使其中一个从动环形锥齿轮带动输出轴转动的卡轮装置（7）；所述卡轮装置（7）与一平推机构连接，该平推机构与换挡杆（3）伸入变速器外壳内的一端连接、并可在换挡杆带动下推动卡轮装置平移。

3.根据权利要求1所述的一种卡轮式手动变速器，其特征在于，还包括倒车挡控制齿轮排，该倒车挡控制齿轮排包括由输入轴（1）无接触贯穿的第一倒挡环形锥齿轮（8），与输出轴（2）连接的第二倒挡环形锥齿轮（9），以及同时与第一倒挡环形锥齿轮（8）和第二倒挡环形锥齿轮（9）相啮合的惰轮（10）。

4.根据权利要求2所述的一种卡轮式手动变速器，其特征在于，还包括倒车挡控制齿轮排，该倒车挡控制齿轮排包括与输入轴（1）连接的第一倒挡环形锥齿轮（8），由输出轴（2）无接触贯穿的第二倒挡环形锥齿轮（9），以及同时与第一倒挡环形锥齿轮（8）和第二倒挡环形锥齿轮（9）相啮合的惰轮（10）。

5.根据权利要求3所述的一种卡轮式手动变速器，其特征在于，所述卡轮装置（7）为内环设有卡槽的连接齿轮；所述输入轴（1）外表面设有与卡槽相配合、以使连接齿轮随输入轴一同转动的同时能够平移的卡条；所述一挡控制齿轮排（4）、二挡控制齿轮排（5）、三挡控制齿轮排（6）和倒车挡控制齿轮排各自的主动环形锥齿轮的内环上均设有可与连接齿轮的齿部啮合的内齿。

6.根据权利要求4所述的一种卡轮式手动变速器，其特征在于，所述卡轮装置（7）为内环设有卡槽的连接齿轮；所述输出轴（2）外表面设有与卡槽相配合、以使连接齿轮随输出轴一同转动的同时能够平移的卡条；所述一挡控制齿轮排（4）、二挡控制齿轮排（5）、三挡控制齿轮排（6）和倒车挡控制齿轮排各自的从动环形锥齿轮的内环上均设有可与连接齿轮的齿部啮合的内齿。

7.根据权利要求5或6所述的一种卡轮式手动变速器，其特征在于，所述连接齿轮的齿部两侧均开设有第一倒角（12），所有的内齿各自的两侧均开设有与第一倒角互为补角的第二倒角（13）。

8.根据权利要求3所述的一种卡轮式手动变速器，其特征在于，所述卡轮装置（7）包括内置在输入轴（1）中并可顺着其平移的移动杆（701），设置在该移动杆（701）一端的推块（702），成排开设在输入轴（1）上、并与第一倒挡环形锥齿轮（8）和所有的主动环形锥齿轮一一位置对应的安装通槽，以及内置在每个安装通槽中、并且均可由推块从安装槽中推出至输入轴外的弹力杆（703），所述移动杆（701）另一端与平推机构连接；所述第一倒挡环形锥齿轮（8）和所有主动环形锥齿轮的内环上均设有用于弹力杆伸出时插入其中、使输入轴与相应环形锥齿轮连接的凹槽（18）。

9.根据权利要求3所述的一种卡轮式手动变速器，其特征在于，所述卡轮装置（7）包括内置在输出轴（2）中并可顺着其平移的移动杆（701），设置在该移动杆（701）一端的推块（702），成排开设在输出轴（2）上、并与第二倒挡环形锥齿轮（9）和所有的从动环形锥齿轮一一位置对应的安装通槽，以及内置在每个安装通槽中、并且均可由推块从安装槽中推出至输出轴外的弹力杆（703），所述移动杆（703）另一端与平推机构连接；所述第二倒挡环形锥齿轮（9）和所有从动环形锥齿轮的内环上均设有用于弹力杆伸出时插入其中、使输出轴与相应环形锥齿轮连接的凹槽（18）。

10.根据权利要求5、6、8或9所述的一种卡轮式手动变速器，其特征在于，所述平推机构包括一端与卡轮装置连接、并可推动其平移的连接杆（14），设置在该连接杆（14）另一端的球形罩壳（15），以及内置在该球形罩壳（15）中、且与换挡杆（3）连接的球体（16）。