CN219432394U - 一种主轴齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种主轴齿轮箱，包括：换挡组件和活塞组件；其中，换挡组件包括换挡轴和换挡油缸，换挡轴和换挡油缸在换挡轴的轴向方向上相互连接，且换挡油缸设置有容置腔；活塞组件包括在轴向方向上相互连接的活塞轴和活塞头，活塞头设置于容置腔内，并在换挡轴的轴向方向上相对容置腔往复移动；活塞轴设置于活塞头背离换挡轴的一侧并穿设容置腔。通过上述方式，能够提高换挡轴的移动负载，减少主轴齿轮箱所占空间，确保主轴齿轮箱运转过程中的稳定性。

Description

一种主轴齿轮箱

技术领域

本申请涉及机械设备领域，特别是涉及一种主轴齿轮箱。

背景技术

目前行业内主轴齿轮箱换挡机构主要有两种：换挡油缸机构以及机械活塞杆式换挡机构。换挡油缸通常包括液压油缸与换挡拨叉，通过液压油缸和换挡拨叉相互配合带动滑移齿轮运动进行换挡。机械活塞杆式换挡原理与换挡油缸机构的换挡原理类似。

但是，液压油缸的拨叉容易损坏，且传动负载低。而机械活塞杆式的换挡机构到位后固定困难，难以实现主轴齿轮箱运转过程中的稳定性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种主轴齿轮箱，能够提高换挡轴的移动负载，减少空间，确保主轴齿轮箱运转过程中的稳定性。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：一种主轴齿轮箱，包括：换挡组件和活塞组件；其中，所述换挡组件包括换挡轴和换挡油缸，所述换挡轴和所述换挡油缸在所述换挡轴的轴向方向上相互连接，且所述换挡油缸设置有容置腔；所述活塞组件包括在所述轴向方向上相互连接的活塞轴和活塞头，所述活塞头设置于所述容置腔内，并在所述轴向方向上相对所述容置腔往复移动；所述活塞轴设置于所述活塞头背离所述换挡轴的一侧穿设所述容置腔。

区别于现有技术的情况，本申请的有益效果是：该主轴齿轮箱包括：换挡组件和活塞组件；其中，换挡组件包括换挡轴和换挡油缸，换挡轴和换挡油缸在换挡轴的轴向方向上相互连接，且换挡油缸设置有容置腔；活塞组件包括在轴向方向上相互连接的活塞轴和活塞头，活塞头设置于容置腔内，并在所述轴向方向上相对所述容置腔往复移动；活塞轴设置于活塞头背离换挡轴的一侧并穿设容置腔。其中，将活塞头设置于换挡油缸的容置腔中，使主轴齿轮箱的结构更加地紧凑，减少了主轴齿轮箱的体积，节省了设备安放所占的空间。同时，将活塞组件与换挡组件相配合，利用与活塞组件相连的液压油路来控制换挡组件移动以输出不同的档位，提高了换挡轴的移动负载，提高了主轴齿轮箱运转的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请主轴齿轮箱一实施方式的结构示意图；

图2是图1中主轴齿轮箱A-A方向上的截面示意图；

图3是图2中换挡组件和活塞组件一实施方式的结构示意图；

图4是本申请主轴齿轮箱锁紧结构一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图1-图3，图1是本申请主轴齿轮箱一实施方式的结构示意图，图2是图1中主轴齿轮箱A-A方向上的截面示意图，图3是图2中换挡组件和活塞组件一实施方式的结构示意图，该主轴齿轮箱可以包括换挡组件1和活塞组件2。

其中，换挡组件1可以用于对档位进行变换。换挡组件1可以包括换挡轴11和换挡油缸12，换挡轴11和换挡油缸12在换挡轴11的轴向方向D1上相互连接，且换挡油缸12内部设置有容置腔121。

活塞组件2可以用于对换挡组件1进行控制，使换挡组件1在换挡轴11的轴向方向D1上进行往复移动，从而实现换挡。活塞组件2可以包括在换挡轴11的轴向方向D1上相互连接的活塞轴21和活塞头22，活塞头22可以设置于容置腔121内，并在换挡轴11的轴向方向上相对容置腔121往复移动；活塞轴21可以设置于活塞头22背离换挡轴11的一侧并穿设容置腔121。如图3所示，容置腔121可以包括上腔室1211和下腔室1212，当液压油流入容置腔121的上腔室1211并从流入容置腔121的下腔室1212时，上腔室1211的体积变大，下腔室1212的体积变小，换挡组件1可以沿其轴向方向D1向背离活塞组件2的一侧移动；而当液压油流入容置腔121的下腔室1212并流出容置腔121的上腔室1211时，上腔室1211的体积变小，下腔室1212的体积变大，换挡组件1可以沿其轴向方向D1朝向活塞组件2的一侧移动。

该主轴齿轮箱中的活塞头22设置于换挡油缸12的容置腔121中，使主轴齿轮箱的结构更加地紧凑，减少了主轴齿轮箱的体积，节省了设备安放所占的空间。同时，活塞组件2与换挡组件1配合，可以利用活塞组件2内部液压油路来控制换挡组件1在换挡轴11的轴向方向上往复移动以输出不同的档位，提高了换挡轴11的移动负载。

在一实施例中，在换挡轴11的径向方向D2上，活塞头22横截面的尺寸可以大于活塞轴21横截面的尺寸；在容置腔121远离换挡轴11一侧的内壁上可以设置有环形止挡件122，环形止挡件122内表面的直径可以小于活塞头22外表面的直径，环形止挡件122可以用于防止活塞头22从换挡油缸12内脱离，从而提高主轴齿轮箱运转过程中的稳定性。

在一应用场景中，请参考图1-图4，图4为本申请主轴齿轮箱锁紧结构一实施方式的结构示意图，在换挡油缸12的周向方向上，换挡油缸12的外表面上可以设置有至少两个凹槽G，且至少两个凹槽G可以沿换挡轴11的轴向方向D1间隔排布，例如请参考图3，可以包括上凹槽G1和下凹槽G2。同时，主轴齿轮箱还可以包括：锁紧结构3，锁紧结构3包括相互贴合的卡接件31和压紧机构32，压紧机构32可以用于将卡接件31压紧于凹槽G中以实现换挡组件1位置的锁定，压紧机构32可以位于与活塞组件2相邻的箱体6中。凹槽G内表面可以与卡接件31外表面的形状配合。当换挡组件1在其轴向D1方向上进行往复运动时，通过将卡接件31压紧于不同的凹槽G中，便可以实现换挡组件1在其轴向D1方向上位置的自锁，有利于提高主轴齿轮箱运转过程中的稳定性。

在一实施例中，卡接件31可以为滚球311，请参考图4，压紧机构32可以包括在前述径向方向D2上设置的过渡杆321和套设于过渡杆321面向换挡轴11一端的弹簧322；弹簧322面向换挡轴11的一侧与滚球311抵挡，并将滚球311压紧于凹槽G中，在该实施例中，凹槽G的内壁可以为与滚球311的外壁形状相配合的弧形。通过滚球311和凹槽G内空的摩擦力可以将换挡组件1锁紧，确保主轴齿轮箱运行过程中的稳定性，结构简单，限位可靠。在另外一实施例中，卡接件31也可以不为滚球形状，可以为圆柱等可以滚动的其他形状。

在一实施例中，例如，请参考图3，活塞组件2内部可以设置有沿换挡轴11的轴向方向D1并排设置的第一油路L1和第二油路L2。其中，第一油路L1的顶端可以在活塞轴21靠近活塞头22的一侧弯折并贯穿活塞轴21，以使第一油路L1连通至容置腔121。第二油路L2可以贯穿活塞轴21和活塞头22且第二油路L2的顶端贯穿活塞头22以使第二油路L2连通至容置腔121。第一油路L1和第二油路L2的底端可以穿设活塞轴21，以使外部油路可以与第一油路L1和第二油路L2连通。通过改变液压油在第一油路L1和第二油路L2内的流动方向，即可实现换挡组件1在前述第一方向D1上相对活塞组件2进行往复运动，从而输出不同的档位。例如，请参考图3，当液压油从第一油路L1流入容置腔121的上腔室1211，并从第二油路L2流入容置腔121的下腔室1212时，上腔室1211的体积变大，下腔室1212的体积变小，换挡组件1可以沿其轴向方向D1向背离活塞组件2的一侧移动；而当液压油从第二油路L2流入容置腔121的下腔室1212，并从第一油路L1流出容置腔121的上腔室1211时，上腔室1211的体积变小，下腔室1212的体积变大，换挡组件1可以沿其轴向方向D1朝向活塞组件2的一侧移动。一方面，采用油压的方式对换挡组件1进行控制可以提高换挡组件1的移动负载。另一方面，将第一油路L1和第二油路L2设置于活塞组件2内部可以避免油路在主轴齿轮箱使用过程中受到碰撞而被损伤，提高了主轴齿轮箱运转的稳定性和可靠性。

在一应用场景中，请参考图2，换挡轴11外表面可以套设有至少两个换挡齿轮13，不同换挡齿轮13的半径可以不同；换挡轴11可以通过轴承(例如圆锥滚子轴承)连接，换挡轴11可以带动换挡齿轮13在换挡轴11的轴向D1上移动，同时换挡轴11也可以带动换挡齿轮13在换挡轴11的周向上转动。该主轴齿轮箱还可以包括：输出轴51以及套设于输出轴51外表面的输出轴齿轮52，输出轴51在第一方向D1的两端可以通过轴承(例如角接触球轴承等)与箱体6连接。在一实施例中，输出轴齿轮52可以为至少两个半径不同的齿轮，换挡轴11可以带动不同换挡齿轮13与不同的输出轴齿轮52啮合从而输出不同的转速，实现换挡。在另一个实施例中，输出轴齿轮52可以为一个在方向D1上半径有变化的锥形齿轮，换挡轴11可以带动不同换挡齿轮13与输出轴齿轮52半径不同的不同位置进行啮合而输出不同的转速，实现换挡。该方法可以通过活塞组件2与换挡组件1的配合直接控制换挡齿轮13进行换挡动作，不必使用换挡拨片进行换挡，换挡效率高，主轴齿轮箱在运转过程中不易卡死，运转稳定性高。

在一实施例中，输出轴齿轮52的数量可以与换挡齿轮13的数量相同，例如，可以同时为2个、3个等。不同输出轴齿轮52的半径可以不同，且每一个输出轴齿轮52可以与不同换挡齿轮13啮合。通过对相互啮合的输出轴齿轮52以及换挡齿轮13的半径进行设计，可以实现输出轴齿轮有多种角速度输出，从而实现换挡。该方法中输出轴齿轮52和换挡齿轮13一一配合，结构简单，换挡精度高。

在一实施例中，该主轴齿轮箱还可以包括：输入轴41以及套设于输入轴41外表面的输入轴齿轮42，输入轴齿轮42与换挡齿轮13中尺寸较大的一个啮合。输入轴41一端可以连接有主轴电机43以获得动能，输入轴41远离主轴电机43的两端可以通过轴承(例如深沟球轴承、角接触球轴承等)与箱体6连接。如此，即使换挡组件1在方向D1上往复运动，也能够保证其与输入轴齿轮42的正常啮合，保证主轴电机43的动力能够顺利传递给换挡组件1，从而使主轴齿轮箱运转稳定。

在一应用场景中，凹槽G的数量可以与换挡齿轮13的数量相同，且每个凹槽G可以与不同的换挡齿轮13相对应；当压紧机构32压紧卡接件31于不同的凹槽G中时，与凹槽G相对应的换挡齿轮13可以与不同的输出轴齿轮52啮合。如此，便可以建立起凹槽G与换挡档位之间的一一对应关系，进一步提高了换挡的精确度以及稳定性。

在一实施例中，请参考图2-图4，换挡齿轮13可以包括换挡上齿轮131和换挡下齿轮132，换挡上齿轮131的尺寸可以大于换挡下齿轮132的尺寸；换挡上齿轮131可以与输入轴齿轮42啮合。输出轴齿轮52包括输出轴上齿轮521和输出轴下齿轮522，输出轴上齿轮521的半径小于输出轴下齿轮522的半径。输出轴上齿轮521可以与换挡上齿轮131啮合，输出轴下齿轮522可以与换挡下齿轮132啮合。凹槽G可以有两个，可以包括上凹槽G1以及下凹槽G2，输出轴下齿轮522与换挡下齿轮132之间的距离可以与上凹槽G1以及下凹槽G2之间的距离配合。该实施例中主轴齿轮箱的运转过程可以如下所述：

主轴电机43向输入轴41输入动能，使输入轴41绕其轴向转动，同时带动输入轴齿轮42绕输入轴41的轴向转动；输入轴齿轮42与换挡上齿轮131啮合，从而带动换挡上齿轮131以及输入轴41围绕输入轴41的轴向转动；通过与换挡油缸12的容置腔121连通的油路控制容置腔121的上腔室1211和下腔室1212的体积，从而使得换挡组件1带动换挡上齿轮131和换挡下齿轮132在第一方向D1上往复运动；当换挡上齿轮131位于如图2所示的位置时，压紧机构32压紧卡接件31于下凹槽G2中，换挡上齿轮131与输出轴上齿轮521啮合并带动输出轴上齿轮521和输出轴51围绕输出轴51的轴向转动，从而输出第一档位；当液压油从容置腔121的上腔室1211流出，并进入容置腔121的下腔室1212中时，换挡组件1向靠近活塞组件2的方向移动，直至压紧机构32压紧卡接件31于上凹槽G1中，换挡下齿轮132与输出轴下齿轮522啮合，带动输出轴下齿轮522和输出轴51围绕输出轴51的轴向转动，从而输出第二档位。如此，便实现了档位的高效精确转换。

该实施例将活塞头设置于换挡油缸12的容置腔121中，使主轴齿轮箱的结构更加的紧凑，减少了主轴齿轮箱的体积，节省了设备安放所占的空间。同时，将活塞组件2与换挡组件1相配合，利用活塞组件2内部液压油路来控制换挡组件1移动以输出不同的档位，提高了换挡轴11的移动负载。此外，通过压紧机构32、卡接件31以及凹槽G以及换挡组件1之间的相互配合可以实现换挡组件1的自锁，提高主轴齿轮箱运转的稳定性。输入轴齿轮42、换挡齿轮13以及输出轴齿轮52之间的配合方式简单，换挡可靠性高，且装配容易。

当然，在其他的实施例中，换挡齿轮13和输出轴齿轮52可以不为2个，也可以为3个、4个、5个等，可以根据主轴齿轮箱的实际用途以及档位的设置来进行设计。

由上可知，本实用新型的一种主轴齿轮箱，包括：换挡组件和活塞组件；其中，换挡组件包括换挡轴和换挡油缸，换挡轴和换挡油缸在换挡轴的轴向方向上相互连接，且换挡油缸设置有容置腔；活塞组件包括在轴向方向上相互连接的活塞轴和活塞头，活塞头设置于容置腔内，并在换挡轴的轴向方向上相对容置腔往复移动；活塞轴设置于活塞头背离换挡轴的一侧并穿设容置腔。通过上述技术方案，将活塞头设置于换挡油缸的容置腔中，使主轴齿轮箱的结构更加地紧凑，减少了主轴齿轮箱的体积，节省了设备安放所占的空间。同时，将活塞组件与换挡组件相配合，利用与活塞组件连通的液压油路来控制换挡组件移动实现换挡，提高了换挡轴的移动负载，提高了主轴齿轮箱运转的稳定性。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种主轴齿轮箱，其特征在于，包括：换挡组件和活塞组件；

其中，所述换挡组件包括换挡轴和换挡油缸，所述换挡轴和所述换挡油缸在所述换挡轴的轴向方向上相互连接，且所述换挡油缸设置有容置腔；

所述活塞组件包括在所述轴向方向上相互连接的活塞轴和活塞头，所述活塞头设置于所述容置腔内，并在所述轴向方向上相对所述容置腔往复移动；所述活塞轴设置于所述活塞头背离所述换挡轴的一侧并穿设所述容置腔。

2.根据权利要求1所述的主轴齿轮箱，其特征在于，

在所述换挡轴的径向方向上，所述活塞头横截面的尺寸大于所述活塞轴横截面的尺寸；

在所述容置腔远离所述换挡轴一侧的内壁上设置有环形止挡件，所述环形止挡件内表面的直径小于所述活塞头外表面的直径，所述环形止挡件用于防止所述活塞头从所述换挡油缸内脱离。

3.根据权利要求1所述的主轴齿轮箱，其特征在于，在所述换挡油缸的周向方向上，所述换挡油缸的外表面上设置有至少两个凹槽，且至少两个凹槽沿所述换挡轴的轴向方向间隔排布；

所述主轴齿轮箱还包括：锁紧结构，所述锁紧结构包括相互贴合的卡接件和压紧机构，所述压紧机构用于将所述卡接件压紧于所述凹槽中，以实现换挡组件位置的锁定；

所述凹槽内表面与所述卡接件外表面的形状配合。

4.根据权利要求3所述的主轴齿轮箱，其特征在于，所述卡接件为滚球；所述压紧机构包括在换挡轴径向方向上设置的过渡杆和套设于所述过渡杆面向所述换挡轴一端的弹簧；所述弹簧面向所述换挡轴的一侧与所述滚球抵挡，并将所述滚球压紧于所述凹槽中。

5.根据权利要求1所述的主轴齿轮箱，其特征在于，所述活塞组件内部设置有沿所述轴向方向并排设置的第一油路和第二油路；

所述第一油路的顶端在所述活塞轴靠近所述活塞头的一侧弯折并贯穿所述活塞轴，以使所述第一油路连通至所述容置腔；

所述第二油路贯穿所述活塞轴和活塞头且所述第二油路的顶端贯穿所述活塞头以使所述第二油路连通至所述容置腔；

所述第一油路和所述第二油路的底端穿设所述活塞轴。

6.根据权利要求3所述的主轴齿轮箱，其特征在于，所述换挡轴外表面套设有至少两个换挡齿轮，不同所述换挡齿轮的半径不同；所述换挡轴带动所述换挡齿轮在所述换挡轴的轴向上移动。

7.根据权利要求6所述的主轴齿轮箱，其特征在于，还包括：输出轴以及套设于所述输出轴外表面的输出轴齿轮；

所述输出轴齿轮的数量与所述换挡齿轮的数量相同；

不同所述输出轴齿轮的半径不同，且每一个输出轴齿轮与不同所述换挡齿轮啮合。

8.根据权利要求7所述的主轴齿轮箱，其特征在于，还包括：

输入轴以及套设于输入轴外表面的输入轴齿轮，所述输入轴齿轮与所述换挡齿轮中尺寸较大的一个啮合。

9.根据权利要求8所述的主轴齿轮箱，其特征在于，所述凹槽的数量与所述换挡齿轮的数量相同，且每个所述凹槽与不同的所述换挡齿轮相对应；当所述压紧机构压紧所述卡接件于不同的所述凹槽中时，与所述凹槽相对应的所述换挡齿轮与不同的所述输出轴齿轮啮合。

10.根据权利要求9所述的主轴齿轮箱，其特征在于，所述换挡齿轮包括换挡上齿轮和换挡下齿轮，所述换挡上齿轮的尺寸大于所述换挡下齿轮的尺寸；

所述换挡上齿轮与所述输入轴齿轮啮合；

所述输出轴齿轮包括输出轴上齿轮和输出轴下齿轮，所述输出轴上齿轮的半径小于所述输出轴下齿轮的半径；

所述输出轴上齿轮与所述换挡上齿轮啮合，所述输出轴下齿轮与所述换挡下齿轮啮合；

所述凹槽有两个，所述输出轴下齿轮与所述换挡下齿轮之间的距离与两个所述凹槽之间的距离配合。