CN106438950B - 一种多单元共线传动的变速器 - Google Patents

Abstract

本发明属于变速器技术领域，尤其涉及一种多单元共线传动的变速器，它包括输入轴、固定杆、施压弹簧、动力圆板、传动单元，其中输入轴安装在固定杆上，输入轴作为主动轴将能量传动到输入轴伸缩外壳上。传动单元中一个内环齿通过中间齿与滑齿啮合，切换滑环通过第一卡环和第二卡环带动传动轴沿着滑轴移动，当传动轴一端从内环齿支撑环中伸出时，前方的圆板将会带动传动轴转动，此时传动轴与前方圆板的转速相同；控制切换滑环使传动轴不伸出内环齿支撑环，此时前方的圆板将会与内环齿支撑环端面接触摩擦，进而驱动内环齿，内环齿驱动滑齿转动，滑齿带动传动轴转动，此时传动轴与前方圆板的转速发生了变化，实现了变速目的；具有较高的使用价值。

Description

一种多单元共线传动的变速器

所属技术领域

本发明属于变速器技术领域，尤其涉及一种多单元共线传动的变速器。

背景技术

火车的重量很大，行驶中的火车具有很大的动能，刹车时为了能够保证顺利刹停，火车刹车通过空气控制空气刹车机构对火车进行气刹，整个行驶的动能完全被浪费掉，关于刹车时火车动能的回收目前常采用的技术是通过发电机回收电能，可是火车动能之大，为了充分回收动能就需要很大程度通过变速箱提高发电机的输入转速，可能需要将火车转轴的转速提高10-20倍甚至更多，可是变速箱的传动比很大时要求整个机构非常大，加上润滑整个结构将会非常复杂，其成本将会很高，如果在每节车厢上安装，将是一笔不小的费用，所以发明一种小尺寸大传动比的变速器将是很有必要的。

本发明设计一种多单元共线传动的变速器解决如上问题。

发明内容

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种多单元共线传动的变速器，它是采用以下技术方案来实现的。

一种多单元共线传动的变速器，其特征在于：它包括输入轴、输入轴套、输入轴套支撑、固定杆、施压弹簧端盖、施压弹簧、固定头、动力圆板、传动单元、滑轴、控制弹簧、输出轴、输入轴伸缩外壳、第一导块、第一导槽、滑轴导轨、输出轴套、输出轴套支撑，其中输入轴套通过输入轴套支撑安装在固定杆上，输入轴安装在输入轴套中，施压弹簧端盖安装在输入轴上，两个第一导块对称地安装在输入轴一端的外缘面上；输入轴伸缩外壳内部对称的开有两个第一导槽，通过两个第一导槽与第一导块的配合安装在输入轴上，动力圆板安装在输入轴伸缩外壳一端，施压弹簧安装在输入轴和输入轴伸缩外壳上，且两端分别与施压弹簧端盖和动力圆板连接；滑轴上对称安装有两根滑轴导轨，滑轴两端分别通过一个固定头安装在固定杆两端，滑轴上依次等距地安装有四个传动单元，在滑轴上四个传动单元之间各安装有一个控制弹簧；输出轴套通过输出轴套支撑安装在固定杆上，输出轴安装在输出轴套中；动力圆板通过四个传动单元驱动输出轴转动。

上述传动单元包括切换滑环、内环齿转环、内环齿端面、内环齿、滑齿、第一卡环、第二卡环、往复弹簧、第二导块、传动轴、第二导槽、传动轴伸缩外壳、传动圆板、内环齿支撑、内环齿支撑环、中间齿、中间齿转环、中间齿支撑、中间齿转轴、切换支撑、切换卡环、滑环导槽，其中内环齿支撑环安装在内环齿侧面且内环齿支撑环与内环齿同心，内环齿支撑环安装在内环齿转环中，内环齿转环通过内环齿支撑安装在固定杆上；第一卡环和第二卡环依次安装在传动轴上，两个第二导块对称地安装在传动轴一端，滑齿安装在传动轴上，在传动轴的第一卡环和第二卡环之间安装有切换卡环，切换卡环通过切换支撑安装有切换滑环，切换滑环内部对称地开有两个滑环导槽，切换滑环通过两个滑环导槽与两个滑轴导轨的配合而安装在滑轴上，传动轴还穿过内环齿支撑环内孔，滑齿位于内环齿内部，传动轴伸缩外壳内部对称的开有两个第二导槽，通过两个第二导槽与第二导块的配合安装在传动轴上，传动圆板安装在传动轴伸缩外壳一端，往复弹簧安装在传动轴和传动轴伸缩外壳上，且两端分别与第二卡环和传动圆板连接；中间齿转轴安装在中间齿转环中，中间齿转环通过中间齿支撑安装在固定杆上，中间齿安装在中间齿转轴上，中间齿与内环齿内齿和滑齿均啮合。

上述动力圆板与其最近的传动单元的传动轴一端接触摩擦，两个传动单元之间，前一个传动单元的传动圆板与后一个传动单元的传动轴一端接触摩擦，最后一个传动单元传动圆板与输出轴一端接触摩擦，控制弹簧安装在相邻传动单元的切换滑环之间。

作为本技术的进一步改进，上述施压弹簧为压缩弹簧。

作为本技术的进一步改进，上述控制弹簧为压缩弹簧。

作为本技术的进一步改进，与输入轴最近的传动单元中的切换滑环上还安装有切换块。

作为本技术的进一步改进，上述输入轴伸缩外壳和传动轴伸缩外壳上均安装有限位环。

相对于传统的变速器技术，本发明中输入轴通过输入轴套安装在固定杆上，输入轴作为主动轴将能量传动到输入轴伸缩外壳上，一方面通过第一导块和第一导槽的配合输入轴伸缩外壳随着输入轴旋转，另一方面输入轴伸缩外壳可以在输入轴上沿着输入轴轴线移动，施压弹簧起到维持输入轴伸缩外壳相对于输入轴的相对位置的作用，另外起到在圆板与后部传动轴之间保持所需的预紧力的作用。传动单元中一个内环齿通过中间齿与滑齿啮合，切换滑环、切换支撑和切换卡环可以沿着滑轴移动，同时通过第一卡环和第二卡环带动传动轴沿着滑轴移动，当传动轴一端从内环齿支撑环中伸出时，前方的圆板将会通过摩擦带动传动轴转动，此时传动轴与前方圆板的转速相同，传动轴伸缩外壳同样是靠往复弹簧施压于传动轴，使其之间保持一定的压力；通过控制切换滑环的移动能够使传动轴不伸出内环齿支撑环，此时前方的圆板将会与内环齿支撑环端面接触摩擦，进而驱动内环齿，内环齿通过中间齿驱动滑齿转动，滑齿带动传动轴转动，但此时传动轴与前方圆板的转速发生了变化，传动轴的速度提高了，实现了变速目的；另外四个传动单元初始状态中传动轴伸出内环齿支撑环的长度是不一样的，目的是保证每个传动单元的传动的变化是依次变化。本发明中设计了四个传动单元，传动单元之间为串联关系，因此可以获得较高的传动比。每个传动单元之间均可以通过控制切换滑环控制两个相邻的传动单元之间的传动转速，进而达到累计变速和获得较高的传动比的目的。控制弹簧的作用在于能够控制四个传动单元的切换滑环之间的相互位置，当第一个切换滑环运动一定的幅度后，剩下的切换滑环会做出相应原先已经设置好的运动幅度，有了控制弹簧就能通过仅控制一个切换滑环的移动控制整个变速器的变速，所以在其中一个切换滑环上安装切换块，通过控制切换块来控制变速器。

附图说明

图1是整体部件分布示意图。

图2是整体部件分布正视图。

图3是输入轴相关结构分部示意图。

图4是输出轴相关结构分部示意图。

图5是整个结构分部侧视图。

图6是传动单元结构剖视图。

图7是滑轴安装示意图。

图8是中间齿转环安装示意图。

图9是控制弹簧安装示意图。

图10是滑环导槽结构示意图。

图11是滑轴导轨安装示意图。

图12是输入轴结构示意图。

图13是输入轴伸缩外壳结构示意图。

图14是传动轴结构示意图。

图15是限位环结构示意图。

图16是内环齿结构示意图。

图中标号名称：1、输入轴，2、输入轴套，3、输入轴套支撑，4、固定杆，5、施压弹簧端盖，6、施压弹簧，7、固定头，8、动力圆板，9、传动单元，10、滑轴，11、控制弹簧，12、输出轴，14、限位环，15、输入轴伸缩外壳，17、切换支撑，18、内环齿，19、内环齿支撑，20、内环齿端面，21、切换块，22、切换滑环，23、内环齿转环，24、第二卡环，25、中间齿，26、中间齿转环，27、中间齿支撑，28、中间齿转轴，29、滑齿，30、第一卡环，31、切换卡环，32、往复弹簧，33、传动圆板，34、第一导块，35、第一导槽，36、第二导块，37、传动轴，38、第二导槽，39、传动轴伸缩外壳，40、滑环导槽，41、滑轴导轨，42、内环齿支撑环，43、输出轴套，44、输出轴套支撑。

具体实施方式

如图1、2、5所示，它包括输入轴1、输入轴套2、输入轴套支撑3、固定杆4、施压弹簧端盖5、施压弹簧6、固定头7、动力圆板8、传动单元9、滑轴10、控制弹簧11、输出轴12、输入轴伸缩外壳15、第一导块34、第一导槽35、滑轴导轨41、输出轴套43、输出轴套支撑44，其中如图3所示，输入轴套2通过输入轴套支撑3安装在固定杆4上，输入轴1安装在输入轴套2中，施压弹簧端盖5安装在输入轴1上，如图12所示，两个第一导块34对称地安装在输入轴1一端的外缘面上；如图14所示，输入轴伸缩外壳15内部对称的开有两个第一导槽35，如图6所示，通过两个第一导槽35与第一导块34的配合安装在输入轴1上，动力圆板8安装在输入轴伸缩外壳15一端，施压弹簧6安装在输入轴1和输入轴伸缩外壳15上，且两端分别与施压弹簧端盖5和动力圆板8连接；如图11所示，滑轴10上对称安装有两根滑轴导轨41，如图7所示，滑轴10两端分别通过一个固定头7安装在固定杆4两端，如图2所示，滑轴10上依次等距地安装有四个传动单元9，在滑轴10上四个传动单元9之间各安装有一个控制弹簧11；如图4所示，输出轴套43通过输出轴套支撑44安装在固定杆4上，输出轴12安装在输出轴套43中；动力圆板8通过四个传动单元9驱动输出轴12转动。

如图6所示，上述传动单元9包括切换滑环22、内环齿转环23、内环齿端面20、内环齿18、滑齿29、第一卡环30、第二卡环24、往复弹簧32、第二导块36、传动轴37、第二导槽38、传动轴伸缩外壳39、传动圆板33、内环齿支撑19、内环齿支撑环42、中间齿25、中间齿转环26、中间齿支撑27、中间齿转轴28、切换支撑17、切换卡环31、滑环导槽40，其中如图16所示，内环齿支撑环42安装在内环齿18侧面且内环齿支撑环42与内环齿18同心，内环齿支撑环42安装在内环齿转环23中，如图8、9所示，内环齿转环23通过内环齿支撑19安装在固定杆4上；如图14所示，第一卡环30和第二卡环24依次安装在传动轴37上，两个第二导块36对称地安装在传动轴37一端，如图6、4所示，滑齿29安装在传动轴37上，如图6所示，在传动轴37的第一卡环30和第二卡环24之间安装有切换卡环31，切换卡环31通过切换支撑17安装有切换滑环22，如图10所示，切换滑环22内部对称地开有两个滑环导槽40，切换滑环22通过两个滑环导槽40与两个滑轴导轨41的配合而安装在滑轴10上，传动轴37还穿过内环齿支撑环42内孔，滑齿29位于内环齿18内部，传动轴伸缩外壳39内部对称的开有两个第二导槽38，通过两个第二导槽38与第二导块36的配合安装在传动轴37上，传动圆板33安装在传动轴伸缩外壳39一端，往复弹簧32安装在传动轴37和传动轴伸缩外壳39上，且两端分别与第二卡环24和传动圆板33连接；如图4、6所示，中间齿转轴28安装在中间齿转环26中，中间齿转环26通过中间齿支撑27安装在固定杆4上，中间齿25安装在中间齿转轴28上，中间齿25与内环齿18内齿和滑齿29均啮合。

如图2所示，上述动力圆板8与其最近的传动单元9的传动轴37一端接触摩擦，两个传动单元9之间，前一个传动单元9的传动圆板33与后一个传动单元9的传动轴37一端接触摩擦，最后一个传动单元9传动圆板33与输出轴12一端接触摩擦，控制弹簧11安装在相邻传动单元9的切换滑环22之间。

上述施压弹簧6为压缩弹簧。

上述控制弹簧11为压缩弹簧。

与输入轴1最近的传动单元9中的切换滑环22上还安装有切换块21。

如图6、15所示，上述输入轴伸缩外壳15和传动轴伸缩外壳39上均安装有限位环14。

综上所述，本发明中输入轴1通过输入轴套2安装在固定杆4上，输入轴1作为主动轴将能量传动到输入轴伸缩外壳15上，一方面通过第一导块34和第一导槽35的配合输入轴伸缩外壳15随着输入轴1旋转，另一方面输入轴伸缩外壳15可以在输入轴1上沿着输入轴1轴线移动，施压弹簧6起到维持输入轴伸缩外壳15相对于输入轴1的相对位置的作用，另外起到在圆板与后部传动轴37之间保持所需的预紧力的作用。传动单元9中一个内环齿18通过中间齿25与滑齿29啮合，切换滑环22、切换支撑17和切换卡环31可以沿着滑轴10移动，同时通过第一卡环30和第二卡环24带动传动轴37沿着滑轴10移动，当传动轴37一端从内环齿支撑环42中伸出时，前方的圆板将会通过摩擦带动传动轴37转动，此时传动轴37与前方圆板的转速相同，传动轴伸缩外壳39同样是靠往复弹簧32施压于传动轴37，使其之间保持一定的压力；通过控制切换滑环22的移动能够使传动轴37不伸出内环齿支撑环42，此时前方的圆板将会与内环齿支撑环42端面接触摩擦，进而驱动内环齿18，内环齿18通过中间齿25驱动滑齿29转动，滑齿29带动传动轴37转动，但此时传动轴37与前方圆板的转速发生了变化，传动轴37的速度提高了，实现了变速目的；另外四个传动单元9初始状态中传动轴37伸出内环齿支撑环42的长度是不一样的，目的是保证每个传动单元9的传动的变化是依次变化。本发明中设计了四个传动单元9，传动单元9之间为串联关系，因此可以获得较高的传动比。每个传动单元9之间均可以通过控制切换滑环22控制两个相邻的传动单元9之间的传动转速，进而达到累计变速和获得较高的传动比的目的。控制弹簧11的作用在于能够控制四个传动单元9的切换滑环22之间的相互位置，当第一个切换滑环22运动一定的幅度后，剩下的切换滑环22会做出相应原先已经设置好的运动幅度，有了控制弹簧11就能通过仅控制一个切换滑环22的移动控制整个变速器的变速，所以在其中一个切换滑环22上安装切换块21，通过控制切换块21来控制变速器。

具体实施方式如下：起初四个传动轴37均伸出内环齿支撑环42外，且分别与前方的圆板接触，此时输入轴1通过四个传动轴37传动后驱动输出轴12转动，输出轴12与输入轴1的转速相同；调节切换块21，首先第一个传动单元9中的传动轴37被完全拉进内环齿18中，输入轴1与内环齿支撑环42接触摩擦，内环齿18经过中间齿25驱动滑齿29转动，进而带动传动轴37转动，实现了一级增速，之后继续调节切换块21，第二个传动单元9中的传动轴37会完全拉进内环齿18中，输入轴1与内环齿支撑环42接触摩擦，实现二级增速，在移动过程中滑齿29的宽度很宽使其不会脱离中间齿25，之后继续移动切换块21实现三级、四级增速。因为增速为四个传动单元9串联获得，具有较高的传动比范围，具有较高的使用价值。

Claims (5)

1.一种多单元共线传动的变速器，其特征在于：它包括输入轴、输入轴套、输入轴套支撑、固定杆、施压弹簧端盖、施压弹簧、固定头、动力圆板、传动单元、滑轴、控制弹簧、输出轴、输入轴伸缩外壳、第一导块、第一导槽、滑轴导轨、输出轴套、输出轴套支撑，其中输入轴套通过输入轴套支撑安装在固定杆上，输入轴安装在输入轴套中，施压弹簧端盖安装在输入轴上，两个第一导块对称地安装在输入轴一端的外缘面上；输入轴伸缩外壳内部对称的开有两个第一导槽，通过两个第一导槽与第一导块的配合安装在输入轴上，动力圆板安装在输入轴伸缩外壳一端，施压弹簧安装在输入轴和输入轴伸缩外壳上，且两端分别与施压弹簧端盖和动力圆板连接；滑轴上对称安装有两根滑轴导轨，滑轴两端分别通过一个固定头安装在固定杆两端，滑轴上依次等距地安装有四个传动单元，在滑轴上四个传动单元之间各安装有一个控制弹簧；输出轴套通过输出轴套支撑安装在固定杆上，输出轴安装在输出轴套中；动力圆板通过四个传动单元驱动输出轴转动；

上述传动单元包括切换滑环、内环齿转环、内环齿端面、内环齿、滑齿、第一卡环、第二卡环、往复弹簧、第二导块、传动轴、第二导槽、传动轴伸缩外壳、传动圆板、内环齿支撑、内环齿支撑环、中间齿、中间齿转环、中间齿支撑、中间齿转轴、切换支撑、切换卡环、滑环导槽，其中内环齿支撑环安装在内环齿侧面且内环齿支撑环与内环齿同心，内环齿支撑环安装在内环齿转环中，内环齿转环通过内环齿支撑安装在固定杆上；第一卡环和第二卡环依次安装在传动轴上，两个第二导块对称地安装在传动轴一端，滑齿安装在传动轴上，在传动轴的第一卡环和第二卡环之间安装有切换卡环，切换卡环通过切换支撑安装有切换滑环，切换滑环内部对称地开有两个滑环导槽，切换滑环通过两个滑环导槽与两个滑轴导轨的配合而安装在滑轴上，传动轴还穿过内环齿支撑环内孔，滑齿位于内环齿内部，传动轴伸缩外壳内部对称的开有两个第二导槽，通过两个第二导槽与第二导块的配合安装在传动轴上，传动圆板安装在传动轴伸缩外壳一端，往复弹簧安装在传动轴和传动轴伸缩外壳上，且两端分别与第二卡环和传动圆板连接；中间齿转轴安装在中间齿转环中，中间齿转环通过中间齿支撑安装在固定杆上，中间齿安装在中间齿转轴上，中间齿与内环齿内齿和滑齿均啮合；

上述动力圆板与其最近的传动单元的传动轴一端接触摩擦，两个传动单元之间，前一个传动单元的传动圆板与后一个传动单元的传动轴一端接触摩擦，最后一个传动单元传动圆板与输出轴一端接触摩擦，控制弹簧安装在相邻传动单元的切换滑环之间。

2.根据权利要求1所述的一种多单元共线传动的变速器，其特征在于：上述施压弹簧为压缩弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种多单元共线传动的变速器，其特征在于：上述控制弹簧为压缩弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种多单元共线传动的变速器，其特征在于：与输入轴最近的传动单元中的切换滑环上还安装有切换块。

5.根据权利要求1所述的一种多单元共线传动的变速器，其特征在于：上述输入轴伸缩外壳和传动轴伸缩外壳上均安装有限位环。

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