CN106499779B - 一种基于离心力的多层齿齿轮自动变速器 - Google Patents

Abstract

本发明属于变速器技术领域，尤其涉及一种基于离心力的多层齿齿轮自动变速器，它包括输出轴、复位弹簧、内齿环、内齿环轴套、中间齿轮、驱动齿轮、输入轴、顶槽、第一顶面、顶球、顶簧、顶斜面，其中输入轴带动驱动齿轮转动，驱动齿轮与中间齿轮啮合，中间齿轮上具有三种外齿圈，内齿环具有三种内齿圈，外齿圈与内齿圈形成三种传动比，内齿环带动输出轴转动，输出轴的转动会使顶球产生离心力，离心力会使顶球与内齿环轴套内的顶斜面接触，使内齿环在输出轴上移动，复位弹簧起到复位作用，当输出轴不旋转时，复位弹簧将内齿环复位。本发明在输出轴的转速发生变化后，通过机械结构实现输入轴与输出轴的自动变传动比功能，具有较强的实用性。

Description

一种基于离心力的多层齿齿轮自动变速器

技术领域

本发明属于变速器技术领域，尤其涉及一种基于离心力的多层齿齿轮自动变速器。

背景技术

目前很多动力行业均使用了变速器，自动变速器作为一种变速器中高技术的自动化技术也逐步普及，汽车作为其中使用自动变速器最多的机器设备，其自动变速器技术随着电子行业的发展已经非常先进，自动变速器相对于传动手动变速器，多了速度识别和变速控制，对于速度识别和控制往往使用了电子技术，使自动变速器具有了很多的电子部分，电子设备作为一种自动变化器变速的检测部分，其可靠性肯定不如机械识别变速可靠。本发明发明了利用机械结构感应而达到改变传动比的目的，不需要人工换挡变速。

本发明设计一种基于离心力的多层齿齿轮自动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，本发明公开一种基于离心力的多层齿齿轮自动变速器，它是采用以下技术方案来实现的。

一种基于离心力的多层齿齿轮自动变速器，其特征在于：它包括输出轴、弹簧固定环、复位弹簧、内齿环、内齿环轴套、中间齿轮、驱动齿轮、中间轴、输入轴、轴套弹簧卡环、轴套内导槽、第一顶槽、第一顶面、第二顶槽、第二顶面、第三顶槽、第三顶面、输出轴导条、第一顶球、第二顶球、第三顶球、顶簧、顶球支撑、顶球导环、顶球卡壳、顶球腔、顶球导腔、顶簧腔、顶球底腔、内齿环支撑、顶斜面，其中弹簧固定环安装在输出轴上，轴套弹簧卡环安装在内齿环轴套一端，内齿环通过内齿环支撑安装在内齿环轴套上，内齿环轴套嵌套在输出轴上；复位弹簧嵌套在输出轴上，且一端与弹簧固定环连接，另一端与轴套弹簧卡环连接；两个输出轴导条对称地安装在输出轴外缘面上，两个轴套内导槽对称地加工在内齿环轴套内缘面上，两个输出轴导条与两个轴套内导槽配合；输出轴上两两对称地开有6个空腔，两两组成一组，三组空腔之间并列分布，且六个空腔其腔体结构及腔中所安装的结构完全相同，第一顶球、第二顶球和第三顶球结构完全相同仅安装方位不同，对于靠近轴套弹簧卡环的空腔其腔体结构及所安装的结构为：从输出轴外缘面向轴线方向依次具有顶球腔、顶球导腔、顶簧腔，第一顶球安装在顶球卡壳中，顶球卡壳安装在顶球支撑上，顶球支撑安装在顶球导环上，顶球导环下侧安装有中空的顶球底腔，第一顶球、顶球卡壳、顶球支撑位于顶球腔中、顶球导环位于顶球导腔中、顶球底腔位于顶簧腔中，顶簧安装在顶球底腔内，顶簧一端连接顶球底腔顶部，另一端连接顶簧腔底部；对于远离轴套弹簧卡环的两组空腔中依次将第二顶球和第三顶球代替第一顶球，沿远离轴套弹簧卡环方向三组空腔中的顶簧弹性系数逐渐增大；内齿环轴套内部沿远离轴套弹簧卡环的方向依次开有两个第一顶槽、两个第一顶面、两个第二顶槽、两个第二顶面、两个第三顶槽、两个第三顶面，且两两对称分布；第一顶槽、第二顶槽、第三顶槽中均具有顶斜面；第一顶球与第一顶槽和第一顶面配合，第二顶球与第二顶槽和第二顶面配合，第三顶球与第三顶槽和第三顶面配合，两个第一顶球的对称面与两个第一顶槽的对称面重合，且与两个轴套内导槽的对称面垂直；内齿环与中间齿轮啮合，中间齿轮安装在中间轴上，安装在输入轴上的驱动齿轮与中间齿轮啮合。

上述中间齿轮包括第一外齿、第一外缘、第二外齿、第二外缘、第三外齿、第三外缘，中间齿轮外缘面上依次具有第一外齿、第一外缘、第二外齿、第二外缘、第三外齿、第三外缘，且第一外齿、第二外齿、第三外齿直径依次增大，第二外缘、第一外缘、第三外缘长度依次增大。

上述内齿环包括第一内齿、第一内缘、第二内齿、第二内缘、第三内齿，内齿环内缘面上依次具有第一内齿、第一内缘、第二内齿、第二内缘、第三内齿，且第一内齿、第二内齿、第三内齿直径依次增大，第二内缘、第一内缘、第三内缘长度依次增大。

上述第一外齿与第一内齿啮合，第二外齿与第二内齿啮合，第三外齿与第三内齿啮合，第三外缘一端具有齿且驱动齿轮与第三外缘上的齿啮合。

作为本技术的进一步改进，上述复位弹簧为拉伸弹簧。

作为本技术的进一步改进，上述顶簧为压缩弹簧。

作为本技术的进一步改进，上述顶斜面与第一顶面的夹角为135度-150度。

作为本技术的进一步改进，上述输出轴、输入轴、中间轴均通过轴承固定在变速器壳体上。

作为本技术的进一步改进，上述第一内齿、第二内齿、第三内齿、第一外齿、第二外齿、第三外齿的齿宽均相同，第三内缘长度和第一外缘长度相同且等于齿宽的4倍，第一内缘长度等于齿宽的2倍，第二外缘长度等于齿宽的3倍，第二内缘长度等于齿宽长度。

相对于传统的变速器技术，本发明中输入轴与驱动齿轮固定连接，输入轴带动输入轴上的驱动齿轮转动，驱动齿轮与中间齿轮第三外缘面啮合，中间齿轮上具有三种直径不同的外齿圈，内齿环具有三种直径不同的内齿圈，中间齿轮的外齿圈与内齿环中的内齿圈形成三种传动比，内齿环轴套通过轴套内导槽与输出轴导条的配合带动输出轴转动，输出轴上具有6个空腔，且连同空腔中的结构两两对称分布，对称分布的设计能够保证输出轴转动的平稳性；输出轴的转动会使顶球产生离心力，离心力会使顶球与内齿环轴套内的顶斜面接触，使内齿环在输出轴上移动，为了在顶球与顶斜面接触时尽量减少摩擦损耗，将顶球设计安装在顶球卡壳上，能够保证顶球在顶球卡壳中自由转动，进而减少摩擦；离心力作用使内齿环轴套向一个方向移动，复位弹簧起到复位作用，当输出轴不旋转时，复位弹簧能够将内齿环轴套复位。

附图说明

图1是整体部件分布示意图。

图2是整体部件剖视图。

图3是整体部件中间截面示意图。

图4是内齿环及其轴套结构示意图。

图5是中间齿结构示意图。

图6是输出轴结构示意图。

图7是顶簧等结构安装示意图。

图8是顶球及相关结构示意图。

图9是输出轴上的腔体结构示意图。

图中标号名称：1、输出轴，2、弹簧固定环，3、复位弹簧，4、内齿环，5、内齿环轴套，6、中间齿轮，7、驱动齿轮，8、中间轴，9、输入轴，10、轴套弹簧卡环，11、第一外齿，12、第一外缘，13、第二外齿，14、第二外缘，15、第三外齿，16、第三外缘，17、第一内齿，18、第一内缘，19、第二内齿，20、第二内缘，21、第三内齿，22、轴套内导槽，23、第一顶槽，24、第一顶面，25、第二顶槽，26、第二顶面，27、第三顶槽，28、第三顶面，29、输出轴导条，30、第一顶球，31、第二顶球，32、第三顶球，33、顶簧，34、顶球支撑，35、顶球导环，36、顶球卡壳，37-1、顶球腔，37-2、顶球导腔，37-3、顶簧腔，38、顶球底腔，39、内齿环支撑，53、顶斜面，54、第三内缘。

具体实施方式

如图1、2、3所示，它包括输出轴、弹簧固定环、复位弹簧、内齿环、内齿环轴套、中间齿轮、驱动齿轮、中间轴、输入轴、轴套弹簧卡环、轴套内导槽、第一顶槽、第一顶面、第二顶槽、第二顶面、第三顶槽、第三顶面、输出轴导条、第一顶球、第二顶球、第三顶球、顶簧、顶球支撑、顶球导环、顶球卡壳、顶球腔、顶球导腔、顶簧腔、顶球底腔、内齿环支撑、顶斜面，其中如图6所示，弹簧固定环安装在输出轴上，如图4所示，轴套弹簧卡环安装在内齿环轴套一端，如图4所示，内齿环通过内齿环支撑安装在内齿环轴套上，如图2所示，内齿环轴套嵌套在输出轴上；如图2所示，复位弹簧嵌套在输出轴上，且一端与弹簧固定环连接，另一端与轴套弹簧卡环连接；如图6所示，两个输出轴导条对称地安装在输出轴外缘面上，如图4所示，两个轴套内导槽对称地加工在内齿环轴套内缘面上，两个输出轴导条与两个轴套内导槽配合；如图9所示，输出轴上两两对称地开有6个空腔，两两组成一组，三组空腔之间并列分布，且六个空腔其腔体结构及腔中所安装的结构完全相同，第一顶球、第二顶球和第三顶球结构完全相同仅安装方位不同，如图7、8所示，对于靠近轴套弹簧卡环的空腔其腔体结构及所安装的结构为：从输出轴外缘面向轴线方向依次具有顶球腔、顶球导腔、顶簧腔，第一顶球安装在顶球卡壳中，顶球卡壳安装在顶球支撑上，顶球支撑安装在顶球导环上，顶球导环下侧安装有中空的顶球底腔，第一顶球、顶球卡壳、顶球支撑位于顶球腔中、顶球导环位于顶球导腔中、顶球底腔位于顶簧腔中，顶簧安装在顶球底腔内，顶簧一端连接顶球底腔顶部，另一端连接顶簧腔底部；对于远离轴套弹簧卡环的两组空腔中依次将第二顶球和第三顶球代替第一顶球，沿远离轴套弹簧卡环方向三组空腔中的顶簧弹性系数逐渐增大，这样的设计为了使三个顶球作用相应的顶斜面时所对应的输出轴的转速不一样；如图4所示，内齿环轴套内部沿远离轴套弹簧卡环的方向依次开有两个第一顶槽、两个第一顶面、两个第二顶槽、两个第二顶面、两个第三顶槽、两个第三顶面，且两两对称分布；第一顶槽、第二顶槽、第三顶槽中均具有顶斜面；第一顶球与第一顶槽和第一顶面配合，第二顶球与第二顶槽和第二顶面配合，第三顶球与第三顶槽和第三顶面配合，两个第一顶球的对称面与两个第一顶槽的对称面重合，且与两个轴套内导槽的对称面垂直；内齿环与中间齿轮啮合，中间齿轮安装在中间轴上，安装在输入轴上的驱动齿轮与中间齿轮啮合。

如图2、5所示，上述中间齿轮包括第一外齿、第一外缘、第二外齿、第二外缘、第三外齿、第三外缘，中间齿轮外缘面上依次具有第一外齿、第一外缘、第二外齿、第二外缘、第三外齿、第三外缘，且第一外齿、第二外齿、第三外齿直径依次增大，第二外缘、第一外缘、第三外缘长度依次增大。

如图2所示，内齿环包括第一内齿、第一内缘、第二内齿、第二内缘、第三内齿，内齿环内缘面上依次具有第一内齿、第一内缘、第二内齿、第二内缘、第三内齿，且第一内齿、第二内齿、第三内齿直径依次增大，第二内缘、第一内缘、第三内缘长度依次增大。

上述第一外齿与第一内齿啮合，第二外齿与第二内齿啮合，第三外齿与第三内齿啮合，第三外缘一端具有齿且驱动齿轮与第三外缘上的齿啮合。

上述复位弹簧为拉伸弹簧。

上述顶簧为压缩弹簧。

上述顶斜面与第一顶面的夹角为135度-150度。该角度顶球与顶斜面接触的摩擦力最小，在一定的径向距离运动下，能够产生较长的轴线方向位移，并且能够产生较合适的轴线分力。

上述输出轴、输入轴、中间轴均通过轴承固定在变速器壳体上。

如图3所示，上述第一内齿、第二内齿、第三内齿、第一外齿、第二外齿、第三外齿的齿宽均相同，第三内缘长度和第一外缘长度相同且等于齿宽的4倍，第一内缘长度等于齿宽的2倍，第二外缘长度等于齿宽的3倍，第二内缘长度等于齿宽长度。

综上所述，本发明中输入轴与驱动齿轮固定连接，输入轴带动输入轴上的驱动齿轮转动，驱动齿轮与中间齿轮第三外缘面啮合，中间齿轮上具有三种直径不同的外齿圈，内齿环具有三种直径不同的内齿圈，中间齿轮的外齿圈与内齿环中的内齿圈形成三种传动比，内齿环轴套通过轴套内导槽与输出轴导条的配合带动输出轴转动，输出轴上具有6个空腔，且连同空腔中的结构两两对称分布，对称分布的设计能够保证输出轴转动的平稳性；输出轴的转动会使顶球产生离心力，离心力会使顶球与内齿环轴套内的顶斜面接触，使内齿环在输出轴上移动，为了在顶球与顶斜面接触时尽量减少摩擦损耗，将顶球设计安装在顶球卡壳上，能够保证顶球在顶球卡壳中自由转动，进而减少摩擦；离心力作用使内齿环轴套向一个方向移动，复位弹簧起到复位作用，当输出轴不旋转时，复位弹簧能够将内齿环轴套复位。

具体实施方式如下：起初驱动齿轮与中间齿轮的第三外缘上的齿啮合，内齿环中的第一内齿与中间齿轮的第一外齿啮合，此时第二内齿与第二外齿距离一个齿宽，第三内齿与第三外齿距离三个齿宽，六个顶球均在顶簧作用下处于输出轴的外缘面内，同时第一顶球处于第一顶面和第一顶槽的顶斜面交界处，第二顶球处于第二顶面上且距离第二顶槽的顶斜面一个齿宽，第三顶球处于第三顶面上且距离第三顶槽的顶斜面三个齿宽；当输入轴开始转动时，驱动轮通过中间齿轮与内齿环内齿啮合而带动内齿环轴套转动，内齿环轴套通过导条与导槽的配合带动输出轴转动，输出轴转动过程中，输出轴中的顶球、顶球卡壳、顶球支撑、顶球导环、顶球底腔组成的整体开始围绕输出轴轴线旋转，旋转产生离心力，该整体结构会沿离心力方向移动，顶球在离心力作用下从空腔中向外滑出，顶球导环将在顶球导腔中滑动，保证了顶球往复运动不会冲出输出轴的顶球腔，同时顶簧拉伸；输出轴的旋转速度越大，顶球离开顶球腔幅度越大，顶球从顶球腔中出来必然会与内齿环轴套上的顶槽和顶面发生作用，首先，当输入轴达到一定的转速时，输出轴转速也达到一定的转速，第一顶球对第一顶槽处的顶斜面施加一定的压力，顶斜面将得到沿输出轴轴线方向的分力，促使内齿环轴套沿轴线移动，那么内齿环上的第一内齿与中间齿上的第一外齿脱离，第二内齿与第二外齿啮合，传动比发生改变，之后，输入轴转速继续提高，第二内齿将与第二外齿脱离，第三内齿将与第三外齿啮合，实现传动比的自动变速功能，本发明在输出轴的转速发生变化后，通过机械结构实现输入轴与输出轴的自动变传动比功能，具有较强的实用性。

Claims (6)

1.一种基于离心力的多层齿齿轮自动变速器，其特征在于：它包括输出轴、弹簧固定环、复位弹簧、内齿环、内齿环轴套、中间齿轮、驱动齿轮、中间轴、输入轴、轴套弹簧卡环、轴套内导槽、第一顶槽、第一顶面、第二顶槽、第二顶面、第三顶槽、第三顶面、输出轴导条、第一顶球、第二顶球、第三顶球、顶簧、顶球支撑、顶球导环、顶球卡壳、顶球腔、顶球导腔、顶簧腔、顶球底腔、内齿环支撑、顶斜面，其中弹簧固定环安装在输出轴上，轴套弹簧卡环安装在内齿环轴套一端，内齿环通过内齿环支撑安装在内齿环轴套上，内齿环轴套嵌套在输出轴上；复位弹簧嵌套在输出轴上，且一端与弹簧固定环连接，另一端与轴套弹簧卡环连接；两个输出轴导条对称地安装在输出轴外缘面上，两个轴套内导槽对称地加工在内齿环轴套内缘面上，两个输出轴导条与两个轴套内导槽配合；输出轴上两两对称地开有6个空腔，两两组成一组，三组空腔之间并列分布，且六个空腔其腔体结构及腔中所安装的结构完全相同，第一顶球、第二顶球和第三顶球结构完全相同仅安装方位不同，对于靠近轴套弹簧卡环的空腔其腔体结构及所安装的结构为：从输出轴外缘面向轴线方向依次具有顶球腔、顶球导腔、顶簧腔，第一顶球安装在顶球卡壳中，顶球卡壳安装在顶球支撑上，顶球支撑安装在顶球导环上，顶球导环下侧安装有中空的顶球底腔，第一顶球、顶球卡壳、顶球支撑位于顶球腔中、顶球导环位于顶球导腔中、顶球底腔位于顶簧腔中，顶簧安装在顶球底腔内，顶簧一端连接顶球底腔顶部，另一端连接顶簧腔底部；对于远离轴套弹簧卡环的两组空腔中依次将第二顶球和第三顶球代替第一顶球，沿远离轴套弹簧卡环方向三组空腔中的顶簧弹性系数逐渐增大；内齿环轴套内部沿远离轴套弹簧卡环的方向依次开有两个第一顶槽、两个第一顶面、两个第二顶槽、两个第二顶面、两个第三顶槽、两个第三顶面，且两两对称分布；第一顶槽、第二顶槽、第三顶槽中均具有顶斜面；第一顶球与第一顶槽和第一顶面配合，第二顶球与第二顶槽和第二顶面配合，第三顶球与第三顶槽和第三顶面配合，两个第一顶球的对称面与两个第一顶槽的对称面重合，且与两个轴套内导槽的对称面垂直；内齿环与中间齿轮啮合，中间齿轮安装在中间轴上，安装在输入轴上的驱动齿轮与中间齿轮啮合；

上述中间齿轮包括第一外齿、第一外缘、第二外齿、第二外缘、第三外齿、第三外缘，中间齿轮外缘面上依次具有第一外齿、第一外缘、第二外齿、第二外缘、第三外齿、第三外缘，且第一外齿、第二外齿、第三外齿直径依次增大，第二外缘、第一外缘、第三外缘长度依次增大；

上述内齿环包括第一内齿、第一内缘、第二内齿、第二内缘、第三内齿，内齿环内缘面上依次具有第一内齿、第一内缘、第二内齿、第二内缘、第三内齿，且第一内齿、第二内齿、第三内齿直径依次增大，第二内缘、第一内缘、第三内缘长度依次增大；

上述第一外齿与第一内齿啮合，第二外齿与第二内齿啮合，第三外齿与第三内齿啮合，第三外缘一端具有齿且驱动齿轮与第三外缘上的齿啮合。

2.根据权利要求1所述的一种基于离心力的多层齿齿轮自动变速器，其特征在于：上述复位弹簧为拉伸弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种基于离心力的多层齿齿轮自动变速器，其特征在于：上述顶簧为压缩弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种基于离心力的多层齿齿轮自动变速器，其特征在于：上述顶斜面与第一顶面的夹角为135度-150度。

5.根据权利要求1所述的一种基于离心力的多层齿齿轮自动变速器，其特征在于：上述输出轴、输入轴、中间轴均通过轴承固定在变速器壳体上。

6.根据权利要求1所述的一种基于离心力的多层齿齿轮自动变速器，其特征在于：上述第一内齿、第二内齿、第三内齿、第一外齿、第二外齿、第三外齿的齿宽均相同，第三内缘长度和第一外缘长度相同且等于齿宽的4倍，第一内缘长度等于齿宽的2倍，第二外缘长度等于齿宽的3倍，第二内缘长度等于齿宽长度。