CN106523606A - 一种基于涡卷弹簧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，尤其涉及一种基于涡卷弹簧的多层齿齿轮自动变速器，它包括输出轴、内齿环、中间齿轮、驱动齿轮、输入轴、涡卷弹簧、螺杆、顶块、滑块、离心球，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，输出轴腔中安装有涡卷弹簧、螺杆、滑块、顶块、离心球；其中涡卷弹簧能够恢复螺杆转动的角度；离心球在离心腔中沿离心力方向移动，带动螺杆旋转，同时滑块沿移动，使内齿环移动，改变了内齿环与中间齿的相对位置，改变了传动比，实现了自动变速，具有较好的实用性。

Description

一种基于涡卷弹簧的多层齿齿轮自动变速器

所属技术领域

本发明属于变速器技术领域，尤其涉及一种基于涡卷弹簧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涡卷弹簧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涡卷弹簧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。

一种基于涡卷弹簧的多层齿齿轮自动变速器，其特征在于：它包括输出轴、内齿环、内齿环轴套、中间齿轮、驱动齿轮、中间轴、输入轴、轴套内导槽、输出轴导条、内齿环支撑、涡卷弹簧、螺杆、顶块、滑块、离心球腔、顶块滑腔、涡卷弹簧腔、螺杆孔、滑块滑腔、滑块内螺纹孔、钢丝、离心球，其中输出轴偏向一端的内部开有圆柱形涡卷弹簧腔，涡卷弹簧腔一侧还开有螺杆孔，且螺杆孔、涡卷弹簧腔均与输出轴同心；螺杆孔外侧还开有两个分布在不同轴线位置上的离心球腔，离心球腔为螺旋形，且两个离心球腔围绕轴线成180度分布；输出轴上在螺杆孔一侧还开有滑块滑腔，滑块滑腔一端对称地开有两个顶块滑腔；涡卷弹簧腔、螺杆孔、滑块滑腔和顶块滑腔内部相通；输出轴外缘面上对称地安装有两个输出轴导条，且两个输出轴导条的对称面与两个顶块滑腔的对称面垂直分布；涡卷弹簧安装在涡卷弹簧腔中，螺杆通过轴承安装在螺杆孔中，涡卷弹簧的内端与螺杆一端的外缘面连接，外端与涡卷弹簧腔腔壁连接；顶块安装在滑块一端的上侧，滑块上开有滑块螺纹孔，滑块安装在滑块滑腔中，顶块安装在顶块滑腔中，螺杆与滑块螺纹孔配合；对于两个离心球腔其内部安装结构完全相同，对于其中任意一个，钢丝一端沿离心球腔的螺旋方向缠绕在螺杆上，另一端与位于离心球腔中的离心球连接；内齿环通过内齿环支撑安装在内齿环轴套上，内齿环轴套内部对称地开有两个轴套内导槽，内齿环轴套通过轴套内导槽和输出轴导条配合安装在输出轴上，且内齿环轴套一端与顶块侧面固定连接，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、第四外缘，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、第四外缘，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、第三内齿直径依次减小，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，上述顶块滑腔长度小于滑块长度。

作为本技术的进一步改进，上述内齿环轴套一端与顶块侧面通过螺栓连接。

作为本技术的进一步改进，上述内齿环支撑通过焊接安装在内齿环轴套上。

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，输出轴开有涡卷弹簧腔、螺杆孔、滑块滑腔、顶块滑腔、离心球腔，腔中依次安装有涡卷弹簧、螺杆、滑块、顶块、离心球；其中涡卷弹簧设计的目的在于输出轴不转动后，能够恢复螺杆转动的角度；离心球腔设计成两个其目的在于平衡输出轴；输出轴转动，离心球在离心腔中沿离心球腔通道向离心力方向移动，移动过程中，离心球通过钢丝带动螺杆旋转，螺杆带动涡卷弹簧扭转储能，同时与螺杆螺纹配合的滑块沿输出轴轴线移动，移动中带动顶块移动，顶块带动内齿环轴套移动，最终使内齿环横向移动，改变了内齿环与中间齿的相对位置，改变了传动比。另外离心球腔的螺旋设计目的在于离心球从靠近螺杆处离心运动到输出轴外缘面之间具有较长的通道，能够增加被拉动的螺杆转动的角度，实现控制内齿环的移动。

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是内齿环结构示意图。

图4是中间齿结构示意图。

图5是输出轴结构示意图。

图6是输出轴内腔结构示意图。

图7是顶块安装示意图。

图8是涡卷弹簧与螺杆连接示意图。

图9是离心球安装示意图。

图中标号名称：1、输出轴，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，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，29、输出轴导条，39、内齿环支撑，40、涡卷弹簧，41、螺杆，42、顶块，43、滑块，44、第四外缘，45、离心球腔，46、顶块滑腔，47、涡卷弹簧腔，48、螺杆孔，49、滑块滑腔，50、滑块内螺纹孔，51、钢丝，52、离心球，54、第三内缘。

具体实施方式

如图1、2所示，它包括输出轴、内齿环、内齿环轴套、中间齿轮、驱动齿轮、中间轴、输入轴、轴套内导槽、输出轴导条、内齿环支撑、涡卷弹簧、螺杆、顶块、滑块、离心球腔、顶块滑腔、涡卷弹簧腔、螺杆孔、滑块滑腔、滑块内螺纹孔、钢丝、离心球，其中如图5、6所示，输出轴偏向一端的内部开有圆柱形涡卷弹簧腔，涡卷弹簧腔一侧还开有螺杆孔，且螺杆孔、涡卷弹簧腔均与输出轴同心；螺杆孔外侧还开有两个分布在不同轴线位置上的离心球腔，如图9所示，离心球腔为螺旋形，且两个离心球腔围绕轴线成180度分布；如图6所示，输出轴上在螺杆孔一侧还开有滑块滑腔，滑块滑腔一端对称地开有两个顶块滑腔；涡卷弹簧腔、螺杆孔、滑块滑腔和顶块滑腔内部相通；输出轴外缘面上对称地安装有两个输出轴导条，且两个输出轴导条的对称面与两个顶块滑腔的对称面垂直分布；如图2、5所示，涡卷弹簧安装在涡卷弹簧腔中，螺杆通过轴承安装在螺杆孔中，如图5、8所示，涡卷弹簧的内端与螺杆一端的外缘面连接，外端与涡卷弹簧腔腔壁连接；如图7所示，顶块安装在滑块一端的上侧，滑块上开有滑块螺纹孔，滑块安装在滑块滑腔中，顶块安装在顶块滑腔中，螺杆与滑块螺纹孔配合；对于两个离心球腔其内部安装结构完全相同，对于其中任意一个，如图9所示，钢丝一端沿离心球腔的螺旋方向缠绕在螺杆上，另一端与位于离心球腔中的离心球连接；内齿环通过内齿环支撑安装在内齿环轴套上，内齿环轴套内部对称地开有两个轴套内导槽，内齿环轴套通过轴套内导槽和输出轴导条配合安装在输出轴上，且内齿环轴套一端与顶块侧面固定连接，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4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、第四外缘，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、第四外缘，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，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、第三内齿直径依次减小，第二内缘、第一内缘、第三内缘长度依次增大。

如图2所示，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。

如图5所示，上述顶块滑腔长度小于滑块长度。

上述内齿环轴套一端与顶块侧面通过螺栓连接。

上述内齿环支撑通过焊接安装在内齿环轴套上。

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2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，输出轴开有涡卷弹簧腔、螺杆孔、滑块滑腔、顶块滑腔、离心球腔，腔中依次安装有涡卷弹簧、螺杆、滑块、顶块、离心球；其中涡卷弹簧设计的目的在于输出轴不转动后，能够恢复螺杆转动的角度；离心球腔设计成两个其目的在于平衡输出轴；输出轴转动，离心球在离心腔中沿离心球腔通道向离心力方向移动，移动过程中，离心球通过钢丝带动螺杆旋转，螺杆带动涡卷弹簧扭转储能，同时与螺杆螺纹配合的滑块沿输出轴轴线移动，移动中带动顶块移动，顶块带动内齿环轴套移动，最终使内齿环横向移动，改变了内齿环与中间齿的相对位置，改变了传动比。另外离心球腔的螺旋设计目的在于离心球从靠近螺杆处离心运动到输出轴外缘面之间具有较长的通道，能够增加被拉动的螺杆转动的角度，实现控制内齿环的移动。

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，滑块处于滑块滑腔的一端，涡卷弹簧基本处于未压缩状态；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，离心球在离心腔中沿离心球腔通道向离心力方向移动，移动过程中，离心球通过钢丝带动螺杆旋转，螺杆带动涡卷弹簧扭转储能，同时与螺杆螺纹配合的滑块沿输出轴轴线移动；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，离心球移动一定的位置，钢丝拉动螺杆运动一定的角度，螺杆使滑块移动一定的位移，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、输出轴转速继续提高，滑块继续移动，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)

1.一种基于涡卷弹簧的多层齿齿轮自动变速器，其特征在于：它包括输出轴、内齿环、内齿环轴套、中间齿轮、驱动齿轮、中间轴、输入轴、轴套内导槽、输出轴导条、内齿环支撑、涡卷弹簧、螺杆、顶块、滑块、离心球腔、顶块滑腔、涡卷弹簧腔、螺杆孔、滑块滑腔、滑块内螺纹孔、钢丝、离心球，其中输出轴偏向一端的内部开有圆柱形涡卷弹簧腔，涡卷弹簧腔一侧还开有螺杆孔，且螺杆孔、涡卷弹簧腔均与输出轴同心；螺杆孔外侧还开有两个分布在不同轴线位置上的离心球腔，离心球腔为螺旋形，且两个离心球腔围绕轴线成180度分布；输出轴上在螺杆孔一侧还开有滑块滑腔，滑块滑腔一端对称地开有两个顶块滑腔；涡卷弹簧腔、螺杆孔、滑块滑腔和顶块滑腔内部相通；输出轴外缘面上对称地安装有两个输出轴导条，且两个输出轴导条的对称面与两个顶块滑腔的对称面垂直分布；涡卷弹簧安装在涡卷弹簧腔中，螺杆通过轴承安装在螺杆孔中，涡卷弹簧的内端与螺杆一端的外缘面连接，外端与涡卷弹簧腔腔壁连接；顶块安装在滑块一端的上侧，滑块上开有滑块螺纹孔，滑块安装在滑块滑腔中，顶块安装在顶块滑腔中，螺杆与滑块螺纹孔配合；对于两个离心球腔其内部安装结构完全相同，对于其中任意一个，钢丝一端沿离心球腔的螺旋方向缠绕在螺杆上，另一端与位于离心球腔中的离心球连接；内齿环通过内齿环支撑安装在内齿环轴套上，内齿环轴套内部对称地开有两个轴套内导槽，内齿环轴套通过轴套内导槽和输出轴导条配合安装在输出轴上，且内齿环轴套一端与顶块侧面固定连接，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、第四外缘，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、第四外缘，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、第三内齿直径依次减小，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所述的一种基于涡卷弹簧的多层齿齿轮自动变速器，其特征在于：上述顶块滑腔长度小于滑块长度。

3.根据权利要求1所述的一种基于涡卷弹簧的多层齿齿轮自动变速器，其特征在于：上述内齿环轴套一端与顶块侧面通过螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于涡卷弹簧的多层齿齿轮自动变速器，其特征在于：上述内齿环支撑通过焊接安装在内齿环轴套上。

5.根据权利要求1所述的一种基于涡卷弹簧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所述的一种基于涡卷弹簧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。