CN108953513B - 一种半无级梯进式变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械领域，具体涉及变速器。一种半无级梯进式变速器，包括一变速器，变速器包括一外壳，外壳内设有一动力输入轴、一动力输出轴、一传动轴、一固定滑动杆，动力输入轴上设有一主动轮，传动轴上设有一传动轮。本发明结构简单，结合了手动有级变速器和无级变速器的优点，同时具有了手动变速器高效率的动力传递和强大的扭矩承载能力，和无级变速器升降档时动力的连续性和平顺性，无需中断动力即可实现升降档的操作，提高了动力的实用效率，节省了燃料，可适配于任何大小的汽车。

Description

一种半无级梯进式变速器

技术领域

本发明涉及机械领域，具体地，涉及变速器。

背景技术

变速器是用来改变来自发动机的转速和转矩的机构，它能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比，又称变速箱。目前常用的汽车变速器有手动变速器MT、自动变速器AT、双离合变速器DCT的有级变速器，以及属于无级变速器的CVT。

有级变速器通过硬齿轮啮合传递动力，具有较高的传动效率，可承载较大的扭力，但在换挡过程中必须中断动力输入，会产生较大的动力损失；有级变速器中的手动变速器换挡操作比较费劲，尤其在走走停停的堵车路段，操作起来十分麻烦及辛苦；自动变速器的优点是操作十分简单，驾驶体验也比较舒适，缺点是结构比较复杂，配套的液力变矩器动力损失比较大，比较耗油；双离合变速器的优点是换挡速度快，在换挡过程中动力损失小，因此比较省油，缺点是结构比较复杂，可靠性稳定性欠佳。

目前汽车无级变速器的种类并不多，CVT是较为常见的一款无级变速器，其变速方式是在动力输入轴和输出轴上各设置有一对V形锥盘，两对锥盘之间以一条环形钢带或皮带相连，两对锥盘各自改变相对间距，挤压或松开传动带，使得传动带与锥盘中心之间的距离发生变化，从而实现无级变速。

目前的CVT技术虽然发展到了一定的高度，但无一例外的还是要用到传动带，钢带或皮带来进行动力传输，由于摩擦系数小，总是克服不了打滑和受到传动带强度的限制，所以这样的变速器不能用于较大动力扭矩的发动机车辆，只能用于一些小排量动力的小型汽车上，这也是现有CVT的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种半无级梯进式变速器，以解决上述至少一个技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种半无级梯进式变速器，包括一变速器，其特征在于，所述变速器包括一外壳，所述外壳内设有一动力输入轴、一动力输出轴、一传动轴、一固定滑动杆，所述动力输入轴上设有一主动轮，所述传动轴上设有一传动轮，所述传动轴设置在所述动力输入轴一侧，所述所述主动轮啮合连接所述传动轮；

所述变速器包括第一连接杆、第二连接杆、一弹簧伸缩杆，所述第一连接杆的一端部连接所述动力输入轴，所述第一连接杆的另一端部连接所述传动轴；

所述固定滑动杆设置在所述动力输入轴一侧，所述固定滑动杆上套设有一滑环，所述滑环滑动连接所述固定滑动杆，所述第二连接杆的一端部连接所述动力输入轴，所述第二连接杆的另一端部连接所述滑环；

所述弹簧伸缩杆的一侧部连接所述传动轴，所述弹簧伸缩杆的另一侧部连接所述滑环，所述滑环上设有一链条固定接头；

所述外壳内设有一牙盘、一滑轮，所述牙盘与所述滑轮通过一链条相连，所述链条固定接头固定在所述链条上，所述牙盘上安有一用于带动牙盘旋转的操作杆，所述操作杆的一端部伸出所述外壳外；

所述动力输出轴设置在所述传动轴一侧，所述动力输出轴上安有一可啮合连接所述传动轮的变速锥轮，所述变速锥轮包括一锥状体，所述锥状体的中心线与所述动力输出轴的中心线相重合，所述锥状体的上设有至少五个由小至大依次排布的齿轮，至少五个所述齿轮的中心均位于所述锥状体的中心线上。

至少五个所述齿轮与所述锥状体采用一体化结构。即，所述锥状体的表面上设有至少五圈平行排布的轮齿。

所述主动轮包括一盘状体，所述盘状体的一侧面上设有圆柱状的第一齿柱，以所述第一齿柱作为所述主动轮的轮齿，所述传动轮的齿槽横截面呈“U”形；

至少五个所述齿轮的轮齿均采用圆柱状的第二齿柱，所述锥状体的表面上设有至少五个等间距排布的环状凹槽，所述第二齿柱设置在所述环状凹槽内，所述第二齿柱的端部固定在所述环状凹槽的侧壁上。

所述第一齿柱、所述第二齿柱的外侧均套设有一圆筒。

相邻两个环状凹槽之间的所述锥状体的表面上设有第一斜槽、第二斜槽，所述第一斜槽连通相邻两个环状凹槽，所述第一斜槽内设有至少三个等间距排布的第三齿柱；

所述第二斜槽连通相邻两个环状凹槽，所述第二斜槽内设有至少三个等间距排布的第四齿柱；

所述第一斜槽与所述第二斜槽的倾斜角度相反。

所述环状凹槽与所述第一斜槽之间形成一横截面呈三角形的凸起，所述环状凹槽与所述第二斜槽之间形成一横截面呈三角形的凸起；

所述传动轮的外侧部的横截面呈三角形。

所述动力输入轴的两侧均设有一条状凸起，所述主动轮的中部设有一用于穿过所述动力输入轴的通孔，所述通孔的内壁上设有两个与所述条状凸起相匹配的条状凹槽。

在使用时，动力由动力输入轴输入，带动主动轮转动，再通过传动轮的传递，带动变速锥轮转动，最后经动力输出轴将变速后的动力输出至车轮。操作本变速器时，转动操作杆带动牙盘旋转，牙盘绞动链条，进而拉动滑环，滑环在固定滑动杆上作前后移动，由于滑环、主动轮、传动轮是由第一连接杆、第二连接杆、弹簧伸缩杆作三角固定，成为一个稳固的统一架构，只要移动滑环就可以连带移动主动轮以及传动轮，所以由链条拉动的滑环在固定滑动杆上作前后移动时，同时也就带动了主动轮在动力输入轴上作相应的前后移动，进而带动传动轮在动力输出轴上的变速锥轮两端之间的各环状凹槽上作移动，并与环状凹槽内的第二齿柱啮合连接，变速锥轮上不同尺寸的齿轮代表了不同的档位，进而实现变速目的。

本发明结构简单，结合了手动有级变速器和无级变速器的优点，同时具有了手动变速器高效率的动力传递和强大的扭矩承载能力，和无级变速器升降档时动力的连续性和平顺性，无需中断动力即可实现升降档的操作，提高了动力的实用效率，节省了燃料，可适配于任何大小的汽车。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的变速锥轮处的部分结构示意图；

图3为本发明的变速锥轮处的部分结构截面示意图；

图4为本发明的传动轮处的部分结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。

如图1、图2、图3和图4所示，一种半无级梯进式变速器，包括一变速器，变速器包括一外壳15，外壳内设有一动力输入轴1、一动力输出轴9、一传动轴3、一固定滑动杆8，动力输入轴上设有一主动轮2，传动轴上设有一传动轮4，传动轴设置在动力输入轴一侧，主动轮啮合连接传动轮；变速器包括第一连接杆5、第二连接杆6、一弹簧伸缩杆7，第一连接杆的一端部连接动力输入轴，第一连接杆的另一端部连接传动轴；固定滑动杆设置在动力输入轴一侧，固定滑动杆上套设有一滑环，滑环滑动连接固定滑动杆，第二连接杆的一端部连接动力输入轴，第二连接杆的另一端部连接滑环；弹簧伸缩杆的一侧部连接传动轴，弹簧伸缩杆的另一侧部连接滑环，滑环上设有一链条固定接头；外壳内设有一牙盘11、一滑轮12，牙盘与滑轮通过一链条13相连，链条固定接头固定在链条上，牙盘上安有一用于带动牙盘旋转的操作杆14，操作杆的一端部伸出外壳外；动力输出轴设置在传动轴一侧，动力输出轴上安有一可啮合连接传动轮的变速锥轮10，变速锥轮包括一锥状体，锥状体的中心线与动力输出轴的中心线相重合，锥状体的上设有至少五个由小至大依次排布的齿轮，至少五个齿轮的中心均位于锥状体的中心线上。本发明结构简单，结合了手动有级变速器和无级变速器的优点，同时具有了手动变速器高效率的动力传递和强大的扭矩承载能力，和无级变速器升降档时动力的连续性和平顺性，无需中断动力即可实现升降档的操作，提高了动力的实用效率，节省了燃料，可适配于任何大小的汽车。

动力输入轴的一侧设有一空挡齿轮箱、一倒挡齿轮箱。空挡和倒挡齿轮箱的内部结构，因其内部结构简单通用，各厂家可根据实际需求自主选择何种结构模式，比如：行星齿轮组模式或者手动变速箱模式，该部分位列于低档运行的基础上的操作杆操作。

为了保证结构强度，至少五个齿轮与锥状体采用一体化结构。即，锥状体的表面上设有至少五圈平行排布的轮齿。主动轮包括一盘状体，盘状体的一侧面上设有圆柱状的第一齿柱19，以第一齿柱作为主动轮的轮齿，传动轮的齿槽20横截面呈“U”形；至少五个齿轮的轮齿均采用圆柱状的第二齿柱16，锥状体的表面上设有至少五个等间距排布的环状凹槽18，第二齿柱设置在环状凹槽内，第二齿柱的端部固定在环状凹槽的侧壁上。齿柱的作用等同于各种齿轮组中的轮齿，具有较佳的传动效果。为减少磨擦和便于维护，第一齿柱、第二齿柱的外侧均套设有一圆筒。

相邻两个环状凹槽之间的锥状体的表面上设有第一斜槽、第二斜槽，第一斜槽连通相邻两个环状凹槽，第一斜槽内设有至少三个等间距排布的第三齿柱17；第二斜槽连通相邻两个环状凹槽，第二斜槽内设有至少三个等间距排布的第四齿柱；第一斜槽与第二斜槽的倾斜角度相反。环状凹槽与第一斜槽之间形成一横截面呈三角形的凸起，环状凹槽与第二斜槽之间形成一横截面呈三角形的凸起，传动轮的外侧部的横截面呈三角形。第一斜槽、第二斜槽的作用是让传动轮从一个环状凹槽顺滑的进入到相邻的另一个环状凹槽，从而实现加减档。在每两个环状凹槽之间均设有角度相反的两个斜槽，一个用于升档时让传动轮经过，另一个用于降档时让传动轮经过。凸起顶部为尖状，其作用是便于将传动轮滑入两边的环状凹槽中，在环状凹槽与斜槽的连接处截面为三角形，其作用是在加减档操作时，可以准确的将运行到此处的传动轮分拨到所需要进入的环状凹槽内。

为了便于将主动轮固定到动力输入轴上，动力输入轴的两侧均设有一条状凸起，主动轮的中部设有一用于穿过动力输入轴的通孔，通孔的内壁上设有两个与条状凸起相匹配的条状凹槽。

为了便于制造，弹簧伸缩杆包括一套管、一弹簧、一圆杆，套管的一端部设有一端盖，套管的另一端部设有一开口，弹簧设置在套管内，圆杆的一侧部自开口处伸入到套管内，弹簧的一端部固定在端盖上，弹簧的另一端部固定在圆杆上，圆杆中部的直径小于开口的直径；靠近端盖的套管的一侧部固定在传动轴上，远离套管的圆杆的一侧部固定在滑环上。滑环采用一管状体，管状体的横截面呈圆环形，管状体的内径大于固定滑动杆的直径，进而滑环滑动连接固定滑动杆。为了便于固定，链条固定接头采用一块状体，块状体上设有两个嵌入槽，链条的端部可焊接或嵌入到嵌入槽内。

在使用时，动力由动力输入轴输入，带动主动轮转动，再通过传动轮的传递，带动变速锥轮转动，最后经动力输出轴将变速后的动力输出至车轮。操作本变速器时，转动操作杆带动牙盘旋转，牙盘绞动链条，进而拉动滑环，滑环在固定滑动杆上作前后移动，由于滑环、主动轮、传动轮是由第一连接杆、第二连接杆、弹簧伸缩杆作三角固定，成为一个稳固的统一架构，只要移动滑环就可以连带移动主动轮以及传动轮，所以由链条拉动的滑环在固定滑动杆上作前后移动时，同时也就带动了主动轮在动力输入轴上作相应的前后移动，进而带动传动轮在动力输出轴上的变速锥轮两端之间的各环状凹槽上作移动，并与环状凹槽内的第二齿柱啮合连接，变速锥轮上不同尺寸的齿轮代表了不同的档位，进而实现变速目的。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种半无级梯进式变速器，包括一变速器，其特征在于，所述变速器包括一外壳，所述外壳内设有一动力输入轴、一动力输出轴、一传动轴、一固定滑动杆，所述动力输入轴上设有一主动轮，所述传动轴上设有一传动轮，所述传动轴设置在所述动力输入轴一侧，所述主动轮啮合连接所述传动轮；

所述变速器包括第一连接杆、第二连接杆、一弹簧伸缩杆，所述第一连接杆的一端部连接所述动力输入轴，所述第一连接杆的另一端部连接所述传动轴；

所述固定滑动杆设置在所述动力输入轴一侧，所述固定滑动杆上套设有一滑环，所述滑环滑动连接所述固定滑动杆，所述第二连接杆的一端部连接所述动力输入轴，所述第二连接杆的另一端部连接所述滑环；

所述弹簧伸缩杆的一侧部连接所述传动轴，所述弹簧伸缩杆的另一侧部连接所述滑环，所述滑环上设有一链条固定接头；

所述外壳内设有一牙盘、一滑轮，所述牙盘与所述滑轮通过一链条相连，所述链条固定接头固定在所述链条上，所述牙盘上安有一用于带动牙盘旋转的操作杆，所述操作杆的一端部伸出所述外壳外；

所述动力输出轴设置在所述传动轴一侧，所述动力输出轴上安有一可啮合连接所述传动轮的变速锥轮，所述变速锥轮包括一锥状体，所述锥状体的中心线与所述动力输出轴的中心线相重合，所述锥状体的上设有至少五个由小至大依次排布的齿轮，至少五个所述齿轮的中心均位于所述锥状体的中心线上。

2.如权利要求1所述的一种半无级梯进式变速器，其特征在于，至少五个所述齿轮与所述锥状体采用一体化结构。

3.如权利要求1所述的一种半无级梯进式变速器，其特征在于，所述主动轮包括一盘状体，所述盘状体的一侧面上设有圆柱状的第一齿柱，以所述第一齿柱作为所述主动轮的轮齿，所述传动轮的齿槽横截面呈“U”形；

至少五个所述齿轮的轮齿均采用圆柱状的第二齿柱，所述锥状体的表面上设有至少五个等间距排布的环状凹槽，所述第二齿柱设置在所述环状凹槽内，所述第二齿柱的端部固定在所述环状凹槽的侧壁上。

4.如权利要求3所述的一种半无级梯进式变速器，其特征在于，所述第一齿柱、所述第二齿柱的外侧均套设有一圆筒。

5.如权利要求3所述的一种半无级梯进式变速器，其特征在于，相邻两个环状凹槽之间的所述锥状体的表面上设有第一斜槽、第二斜槽，所述第一斜槽连通相邻两个环状凹槽，所述第一斜槽内设有至少三个等间距排布的第三齿柱；

所述第二斜槽连通相邻两个环状凹槽，所述第二斜槽内设有至少三个等间距排布的第四齿柱；

所述第一斜槽与所述第二斜槽的倾斜角度相反。

6.如权利要求5所述的一种半无级梯进式变速器，其特征在于，所述环状凹槽与所述第一斜槽之间形成一横截面呈三角形的凸起，所述环状凹槽与所述第二斜槽之间形成一横截面呈三角形的凸起；

所述传动轮的外侧部的横截面呈三角形。

7.如权利要求1所述的一种半无级梯进式变速器，其特征在于，所述动力输入轴的两侧均设有一条状凸起，所述主动轮的中部设有一用于穿过所述动力输入轴的通孔，所述通孔的内壁上设有两个与所述条状凸起相匹配的条状凹槽。

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