CN110439974A - 一种简易变速箱 - Google Patents

Abstract

本发明属于变速箱技术领域，尤其涉及一种简易变速箱，它包括壳体、调节齿轮、输入轴、输出轴、传动齿轮、调节电机，本发明设计的变速箱，通过几个简单的齿轮传动就实现了变速功能，相比于传统的通过多组齿轮才可以实现变速的变速箱，该变速箱齿轮较少，成本较低；本发明设计的变速箱，在相邻的两个调节齿轮之间增加了一个同步轮，该同步轮的转速与下一个需要啮合的调节齿轮的转速在调节过程中基本相同，传动齿轮在小差别速度的状态下其上的齿牙就可以轻易地插入下一个调节齿轮的齿牙槽内，实现啮合，进而实现变速；提高了变速的可靠性。

Description

一种简易变速箱

技术领域

本发明属于变速箱技术领域，尤其涉及一种简易变速箱。

背景技术

对于汽车或者需要加变速箱的动力设备而言，内燃机或者电动机产生动力，经过一系列的动力传递，然后通过变速箱的变速处理，最后传到执行部件上；但是对于现有的变速箱而言，变速箱是由多组齿轮组成，通过齿轮之间的相互配合组成不同的档位，通过控制挡把来控制各个档位上的齿轮工作，实现变速；这种变速箱包括多组齿轮，成本较高，且可靠性较低，所以设计一种多档位的、齿轮较少的简易变速箱是非常有必要的。本发明设计一种简易变速箱解决如上问题。

发明内容

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种简易变速箱，它是采用以下技术方案来实现的。

一种简易变速箱，其特征在于：它包括壳体、调节齿轮、输入轴、输出轴、传动齿轮、调节电机、复位伸缩杆、固定轴、同步轮、方形块、摩擦斜面、固定块、导向杆、连接杆，其中壳体的一侧开有第二轴孔，壳体的另一侧开有第一轴孔，壳体开有第二轴孔一侧的内端面上开有第三轴孔；输出轴通过壳体上所开的第一轴孔安装在壳体上，且输出轴位于壳体内侧的一端嵌套于壳体上所开的第三轴孔内；传动齿轮通过导块与导槽的配合安装在输出轴上；调节电机安装在壳体内，且调节电机控制传动齿轮在输出轴上的移动；固定轴的两端分别通过一个第二支撑安装在壳体内；输入轴通过壳体上所开的第二轴孔安装在壳体上，且输入轴位于壳体内侧的一端与固定轴通过万向节连接；通过万向节可以保证输入轴和固定轴在改变传动方向的同时还可以传递动力；四个直径大小不同的调节齿轮从小到大依次均匀地安装在固定轴上，且四个调节齿轮均与传动齿轮配合；通过控制设计的四个直径大小不同的调节齿轮与传动齿轮的啮合关系可以控制输入轴和输出轴的传动比，即实现变速功能；同步轮的外圆面上具有对称的摩擦斜面，摩擦斜面的作用是可以保证传动齿轮的沿着输出轴横移的时候，传动齿轮上的齿牙可以通过同步轮上摩擦斜面挤压同步轮，使得同步轮沿着复位伸缩杆伸缩方向移动，传动齿轮越过对应的同步轮与下一个调节齿轮配合；三个同步轮均匀地安装在固定轴上，且三个同步轮分别一一对应地安装在四个调节齿轮之间的间隙中；三个同步轮与传动齿轮配合。

三个同步轮上所安装的结构完全相同，对于其中任意一个同步轮，固定环固定安装在固定轴上，固定环的外圆面上周向均匀地安装有两个连接杆；两个固定块周向均匀地安装在同步轮的端面上；方形块的中间具有圆形孔，方形块的四个侧面上分别安装有一个导向杆，固定块通过其上的圆形孔嵌套于固定轴上，且四个导向杆分别与两个固定块和两个连接杆一一对应滑动连接；复位伸缩杆内具有复位弹簧，复位伸缩杆的上端固定安装在壳体的上壁面上，复位伸缩杆的下端通过转动配合与同步轮连接；本发明中通过设计的方形块、固定块、导向杆和连接杆的配合，使得同步轮在向上移动或者向下移动偏离固定轴的轴线后，也可以将固定轴上的动力传递到同步轮上，且相互之间不会不会发生干涉。

作为本技术的进一步改进，螺杆的一端通过第三支撑安装在上述壳体内，螺杆的另一端与调节电机的输出轴通过联轴器连接；第一驱动环固定安装在传动齿轮的端面上，驱动板的一端具有螺纹孔，驱动板的另一端通过转动配合安装在第一驱动环上，且驱动板上的螺纹孔与螺杆之间通过螺纹配合连接。

作为本技术的进一步改进，上述驱动板与第一驱动环连接的一端通过第一轴承安装在第一驱动环上。

作为本技术的进一步改进，上述传动齿轮上的齿牙的两端均对称地具有两个第一斜面。

作为本技术的进一步改进，上述调节齿轮上的齿牙的两端均对称地具有两个第二斜面，第一斜面和第二斜面的作用是保证传动齿轮在与对应的调节齿轮进行啮合的时候可以轻易的啮合住，即使两者的齿牙具有小错位也可以通过斜面作用相互啮合，这里如传统汽车手动变速箱的相关特征。

作为本技术的进一步改进，三个上述同步轮的一端均安装有一个第二驱动环，三个复位伸缩杆的下端均通过一个第二轴承安装在对应的第二驱动环上。

作为本技术的进一步改进，上述复位伸缩杆包括伸缩内杆、连接环、滑块、伸缩外套，其中伸缩外套的上端固定安装在壳体的上，伸缩内杆的上端固定安装有滑块，伸缩内杆的上端通过滑块与伸缩外套内壁面的滑动配合安装在伸缩外套内，且复位弹簧的两端分别固定安装在滑块的上端面和伸缩外套的内端面上；伸缩内杆的下端固定安装有连接环，且连接环嵌套安装在对应的第二轴承连接；复位弹簧对对应的同步轮具有复位作用，且在传动齿轮和同步轮配合的过程中复位弹簧对同步轮提供一定的压力，使同步轮与传动齿轮之间具有一定的摩擦力，通过复位弹簧的弹力保证同步轮和传动齿轮之间能够更好的摩擦传动，防止同步轮和传动齿轮在刚开始接触时同步轮和传动齿轮之间的摩擦较差影响同步轮和传动齿轮之间的传动。

作为本技术的进一步改进，上述输入轴位于壳体内侧的一端通过第一支撑固定安装在壳体内。

作为本技术的进一步改进，上述复位弹簧为压缩弹簧。

作为本技术的进一步改进，三个上述复位伸缩杆的上端均通过焊接的方式固定安装在壳体内壁面上，或者通过螺栓固定。

相对于传统的变速箱技术，本发明设计的有益效果如下：

1、本发明设计的变速箱，通过几个简单的齿轮传动就实现了变速功能，相比于传统的通过多组齿轮才可以实现变速的变速箱，该变速箱齿轮较少，成本较低。

2、本发明设计的变速箱，在相邻的两个调节齿轮之间增加了一个同步轮，该同步轮的转速与下一个需要啮合的调节齿轮的转速在调节过程中基本相同，传动齿轮在小差别速度的状态下其上的齿牙就可以轻易地插入下一个调节齿轮的齿牙槽内，实现啮合，进而实现变速；提高了变速的可靠性。

3、本发明中的同步轮与汽车手动变速箱中的同步轮是不同的，汽车手动变速箱中的同步轮是在同轴的两个需要啮合的轮子之间发生同步作用，本发明是在不同轴的两个轮子之间建立同步关系，解决了不同于传统同步轮作用方式的问题。

附图说明

图1是整体部件外观示意图。

图2是整体部件分布示意图。

图3是壳体结构示意图。

图4是调节齿轮和传动齿轮分布示意图。

图5是调节齿轮和传动齿轮安装示意图。

图6是传动齿轮安装示意图。

图7是驱动板安装示意图。

图8是传动齿轮结构示意图。

图9是调节齿轮和传动齿轮配合示意图。

图10是调节齿轮结构示意图。

图11是调节齿轮安装示意图。

图12是同步轮安装示意图。

图13是方形块分布示意图。

图14是复位伸缩杆安装示意图。

图15是伸缩内杆安装示意图。

图16是复位伸缩杆结构示意图。

图中标号名称：1、壳体；2、调节齿轮；3、输入轴；4、输出轴；5、传动齿轮；6、调节电机；7、第一轴孔；8、第二轴孔；9、第三轴孔；10、第一支撑；11、第二支撑；12、万向节；13、螺杆；14、第一驱动环；15、驱动板；16、螺纹孔；17、第一轴承；18、第一斜面；19、第二斜面；20、复位伸缩杆；21、固定轴；22、同步轮；23、方形块；24、摩擦斜面；25、固定块；26、导向杆；27、连接杆；28、伸缩内杆；29、第二轴承；30、第二驱动环；31、连接环；32、滑块；33、复位弹簧；34、伸缩外套；35、固定环；36、第三支撑。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例或者附图用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1、2所示，它包括壳体1、调节齿轮2、输入轴3、输出轴4、传动齿轮5、调节电机6、复位伸缩杆20、固定轴21、同步轮22、方形块23、摩擦斜面24、固定块25、导向杆26、连接杆27，其中如图3所示，壳体1的一侧开有第二轴孔8，壳体1的另一侧开有第一轴孔7，壳体1开有第二轴孔8一侧的内端面上开有第三轴孔9；如图2所示，输出轴4通过壳体1上所开的第一轴孔7安装在壳体1上，且输出轴4位于壳体1内侧的一端嵌套于壳体1上所开的第三轴孔9内；如图6所示，传动齿轮5通过导块与导槽的配合安装在输出轴4上；如图1所示，调节电机6安装在壳体1内，且调节电机6控制传动齿轮5在输出轴4上的移动；如图4、5所示，固定轴21的两端分别通过一个第二支撑11安装在壳体1内；输入轴3通过壳体1上所开的第二轴孔8安装在壳体1上，且输入轴3位于壳体1内侧的一端与固定轴21通过万向节12连接；通过万向节12可以保证输入轴3和固定轴21在改变传动方向的同时还可以传递动力；如图11、9所示，四个直径大小不同的调节齿轮2从小到大依次均匀地安装在固定轴21上，且四个调节齿轮2均与传动齿轮5配合；通过控制设计的四个直径大小不同的调节齿轮2与传动齿轮5的啮合关系可以控制输入轴3和输出轴4的传动比，即实现变速功能；如图13所示，同步轮22的外圆面上具有对称的摩擦斜面24，摩擦斜面24的作用是可以保证传动齿轮5的沿着输出轴4横移的时候，传动齿轮5上的齿牙可以通过同步轮22上摩擦斜面24挤压同步轮22，使得同步轮22沿着复位伸缩杆伸缩方向移动，传动齿轮5越过对应的同步轮22与下一个调节齿轮2配合；如图11、13所示，三个同步轮22均匀地安装在固定轴21上，且三个同步轮22分别一一对应地安装在四个调节齿轮2之间的间隙中；三个同步轮22与传动齿轮5配合。

如图11所示，三个同步轮22上所安装的结构完全相同，对于其中任意一个同步轮22，如图13、15所示，固定环35固定安装在固定轴21上，固定环35的外圆面上周向均匀地安装有两个连接杆27；两个固定块25周向均匀地安装在同步轮22的端面上；方形块23的中间具有圆形孔，方形块23的四个侧面上分别安装有一个导向杆26，固定块25通过其上的圆形孔嵌套于固定轴21上，且四个导向杆26分别与两个固定块25和两个连接杆27一一对应滑动连接；如图16所示，复位伸缩杆20内具有复位弹簧33，如图2所示，复位伸缩杆20的上端固定安装在壳体1的上壁面上，如图14、15所示，复位伸缩杆20的下端通过转动配合与同步轮连接；本发明中通过设计的方形块23、固定块25、导向杆26和连接杆27的配合，使得同步轮22在向上移动或者向下移动偏离固定轴21的轴线后，也可以将固定轴21上的动力传递到同步轮22上，且相互之间不会不会发生干涉。

如图5所示，螺杆13的一端通过第三支撑36安装在上述壳体1内，螺杆13的另一端与调节电机6的输出轴4通过联轴器连接；如图7所示，第一驱动环14固定安装在传动齿轮5的端面上，驱动板15的一端具有螺纹孔16，如图4所示，驱动板15的另一端通过转动配合安装在第一驱动环14上，且驱动板15上的螺纹孔16与螺杆13之间通过螺纹配合连接。

如图7所示，上述驱动板15与第一驱动环14连接的一端通过第一轴承17安装在第一驱动环14上。

如图8所示，上述传动齿轮5上的齿牙的两端均对称地具有两个第一斜面18。

如图10所示，上述调节齿轮2上的齿牙的两端均对称地具有两个第二斜面19。

第一斜面18和第二斜面19的作用是保证传动齿轮5在与对应的调节齿轮2进行啮合的时候可以轻易的啮合住，即使两者的齿牙具有小错位也可以通过斜面作用相互啮合，这里如传统汽车手动变速箱的相关特征。

如图15所示，三个上述同步轮22的一端均安装有一个第二驱动环30，如图12、15所示，三个复位伸缩杆20的下端均通过一个第二轴承29安装在对应的第二驱动环30上。

如图16所示，上述复位伸缩杆20包括伸缩内杆28、连接环31、滑块32、伸缩外套34，其中伸缩外套34的上端固定安装在壳体1的上，伸缩内杆28的上端固定安装有滑块32，伸缩内杆28的上端通过滑块32与伸缩外套34内壁面的滑动配合安装在伸缩外套34内，且复位弹簧33的两端分别固定安装在滑块32的上端面和伸缩外套34的内端面上；伸缩内杆28的下端固定安装有连接环31，且连接环31嵌套安装在对应的第二轴承29连接；复位弹簧33对对应的同步轮22具有复位作用，且在传动齿轮5和同步轮22配合的过程中复位弹簧33对同步轮22提供一定的压力，使同步轮22与传动齿轮5之间具有一定的摩擦力；通过复位弹簧33的弹力保证同步轮22和传动齿轮5之间能够更好的摩擦传动，防止同步轮22和传动齿轮5在刚开始接触时同步轮22和传动齿轮5之间的摩擦较差，影响同步轮22和传动齿轮5之间的传动。设计的同步轮具有斜面，且在接触摩擦过程中同步轮被传动齿轮顶起，这样的设计为了较好的产生可靠的摩擦力。

上述输入轴3位于壳体1内侧的一端通过第一支撑10固定安装在壳体1内。

上述复位弹簧33为压缩弹簧。

三个上述复位伸缩杆20的上端均通过焊接的方式固定安装在壳体1内壁面上，或者通过螺栓固定。

具体工作流程：当使用本发明设计的变速箱时，在发动机产生动力，经过一系列的动力传递，传输到输入轴3上时，输入轴3转动，输入轴3转动通过万向节12带动固定轴21转动，固定轴21转动带动安装在其上的四个调节齿轮2和三个同步轮22转动，当控制调节电机6工作，使得调节电机6带动螺杆13转动，由于驱动板15的一端通过螺纹配合与螺杆13连接，驱动板15的另一端通过第一驱动环14与传动齿轮5连接，且螺杆13和安装传动齿轮5的输出轴4不共轴，所以螺杆13转动就会驱动驱动板15沿着输出轴4的轴线进行横移，驱动板15移动通过第一轴承17带动第一驱动环14横移，第一驱动环14横移带动传动齿轮5移动，当传动齿轮5在移动过程中与四个调节齿轮2啮合后，与传动齿轮5啮合的调节齿轮2转动就会驱动传动齿轮5转动，传动齿轮5转动带动输出轴4转动，通过输出轴4转动将动力传输出去；当需要更换档位时，控制调节电机6工作，使得调节电机6带动螺杆13转动，使得螺杆13控制驱动板15移动，驱动板15移动带动第一驱动环14移动，第一驱动环14带动传动齿轮5移动，在传动齿轮5移动过程中，当传动齿轮5与靠近其移动方向上的同步轮22接触后，该同步轮22就会通过摩擦驱动传动齿轮5，但是如果此时传动齿轮5还未与原先啮合的调节齿轮2脱开之前，该同步轮22与传动齿轮5之间为滑动摩擦；当传动齿轮5在移动过程中与原先啮合的调节齿轮2完全脱开后，原先啮合的调节齿轮2就失去了对传动齿轮5的驱动，此时传动齿轮5通过与其正处于摩擦配合的同步轮22驱动转动，如果传动齿轮5继续沿着输出轴4的轴线移动，当传动齿轮5在移动过程中与下一个调节齿轮2快要接触啮合时，此时传动齿轮5的转动通过与其处于摩擦配合的同步轮22驱动其转动，因为该同步轮22靠近下一个调节齿轮2，所以该同步轮22的转速与下一个调节齿轮2的转速转速差别很小，此时继续驱动传动齿轮5转动，传动齿轮5在小差别速度的状态下其上的齿牙就会轻易地插入下一个调节齿轮2的齿牙槽内，实现啮合，进而实现变速；通过设计的同步轮22可以保证传动齿轮5在与下一个调节齿轮2啮合的时候，两者可以轻易地进行啮合；上述过程中，同步轮通过其外圆面与传动齿轮的齿顶摩擦，通过摩擦实现传动齿轮的速度提升或者下降，在变速过程中可以增加离合器控制传动齿轮输出轴与负载的离合，保证在传动齿轮与同步轮摩擦接触过程中传动齿轮在没有负载情况下能够轻易在转速上被同步。

综上所述：本发明设计的变速箱，通过几个简单的齿轮传动就实现了变速功能，相比于传统的通过多组齿轮才可以实现变速的变速箱，该变速箱齿轮较少，成本较低；本发明设计的变速箱，在相邻的两个调节齿轮2之间增加了一个同步轮22，该同步轮22的转速与下一个需要啮合的调节齿轮2的转速在调节过程中基本相同，传动齿轮5在小差别速度的状态下其上的齿牙就可以轻易地插入下一个调节齿轮2的齿牙槽内，实现啮合，进而实现变速；提高了变速的可靠性；本发明中的同步轮与汽车手动变速箱中的同步轮是不同的，汽车手动变速箱中的同步轮是在同轴的两个需要啮合的轮子之间发生同步作用，本发明是在不同轴的两个轮子之间建立同步关系，解决了不同于传统同步轮作用方式的问题。

Claims (10)

1.一种简易变速箱，其特征在于：它包括壳体、调节齿轮、输入轴、输出轴、传动齿轮、调节电机、复位伸缩杆、固定轴、同步轮、方形块、摩擦斜面、固定块、导向杆、连接杆，其中壳体的一侧开有第二轴孔，壳体的另一侧开有第一轴孔，壳体开有第二轴孔一侧的内端面上开有第三轴孔；输出轴通过壳体上所开的第一轴孔安装在壳体上，且输出轴位于壳体内侧的一端嵌套于壳体上所开的第三轴孔内；传动齿轮通过导块与导槽的配合安装在输出轴上；调节电机安装在壳体内，且调节电机控制传动齿轮在输出轴上的移动；固定轴的两端分别通过一个第二支撑安装在壳体内；输入轴通过壳体上所开的第二轴孔安装在壳体上，且输入轴位于壳体内侧的一端与固定轴通过万向节连接；四个直径大小不同的调节齿轮从小到大依次均匀地安装在固定轴上，且四个调节齿轮均与传动齿轮配合；同步轮的外圆面上具有对称的摩擦斜面，三个同步轮均匀地安装在固定轴上，且三个同步轮分别一一对应地安装在四个调节齿轮之间的间隙中；三个同步轮与传动齿轮配合；

三个同步轮上所安装的结构完全相同，对于其中任意一个同步轮，固定环固定安装在固定轴上，固定环的外圆面上周向均匀地安装有两个连接杆；两个固定块周向均匀地安装在同步轮的端面上；方形块的中间具有圆形孔，方形块的四个侧面上分别安装有一个导向杆，固定块通过其上的圆形孔嵌套于固定轴上，且四个导向杆分别与两个固定块和两个连接杆一一对应滑动连接；复位伸缩杆内具有复位弹簧，复位伸缩杆的上端固定安装在壳体的上壁面上，复位伸缩杆的下端通过转动配合与同步轮连接。

2.根据权利要求1所述的一种简易变速箱，其特征在于：螺杆的一端通过第三支撑安装在上述壳体内，螺杆的另一端与调节电机的输出轴通过联轴器连接；第一驱动环固定安装在传动齿轮的端面上，驱动板的一端具有螺纹孔，驱动板的另一端通过转动配合安装在第一驱动环上，且驱动板上的螺纹孔与螺杆之间通过螺纹配合连接。

3.根据权利要求2所述的一种简易变速箱，其特征在于：上述驱动板与第一驱动环连接的一端通过第一轴承安装在第一驱动环上。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的一种简易变速箱，其特征在于：上述传动齿轮上的齿牙的两端均对称地具有两个第一斜面。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的一种简易变速箱，其特征在于：上述调节齿轮上的齿牙的两端均对称地具有两个第二斜面。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的一种简易变速箱，其特征在于：三个上述同步轮的一端均安装有一个第二驱动环，三个复位伸缩杆的下端均通过一个第二轴承安装在对应的第二驱动环上。

7.根据权利要求1或权利要求2所述的一种简易变速箱，其特征在于：上述复位伸缩杆包括伸缩内杆、连接环、滑块、伸缩外套，其中伸缩外套的上端固定安装在壳体的上，伸缩内杆的上端固定安装有滑块，伸缩内杆的上端通过滑块与伸缩外套内壁面的滑动配合安装在伸缩外套内，且复位弹簧的两端分别固定安装在滑块的上端面和伸缩外套的内端面上；伸缩内杆的下端固定安装有连接环，且连接环嵌套安装在对应的第二轴承连接。

8.根据权利要求1或权利要求2所述的一种简易变速箱，其特征在于：上述输入轴位于壳体内侧的一端通过第一支撑固定安装在壳体内。

9.根据权利要求1或权利要求2所述的一种简易变速箱，其特征在于：上述复位弹簧为压缩弹簧。

10.根据权利要求1或权利要求2所述的一种简易变速箱，其特征在于：三个上述复位伸缩杆的上端均通过焊接的方式固定安装在壳体内壁面上或者通过螺栓固定。