CN2278113Y - 一种自动变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动变速器,它是主动轴上由大到小和从动轴上从小到大的两级齿轮机构,它的特征是主动轴首级齿轮上装有磁铁环机构,从动轴末级齿轮上装有棘爪棘轮机构,主动轴向特定方向转动时,若负载力矩小于首级内外磁铁环之间所能承受的最大值,主动轴通过内外磁铁环的相互作用带动从动轴作高速运转,当负载力矩增大时,主动轴通过末级齿轮带动从动轴作低速运转,而首级内外磁铁环之间作相对转动,这样便实现了根据负载力矩大小自动换档。

Description

一种自动变速器

本实用新型涉及一种自动变速器。

现有的变速器，有的是手动换档多级齿轮变速箱，有的是离心式自动无级变速器，还有的是塔式链轮变速器，它们虽然解决了机械传动过程中的变速问题，但又存在着各自的缺点，如：多级手动齿轮变速箱操作繁琐，离心式自动无级变速器结构较复杂，且能量损失较大，塔式链轮变速器换档繁琐易出故障，都给实用带来不便。

本实用新型的目的在于提供一种自动变速器，它是在机械传动过程中，根据负载力矩的大小自动转换档位，且基本无能量损失。

本实用新型的目的是这样实现的，该自动变速器具有主动轴和主动轴上由大到小两级齿轮、从动轴和从动轴上由小到大两级齿轮，主动轴和从动轴上两级齿轮分别对应啮合在一起，其特殊之处在于：主动轴末级齿轮12与主动轴5为键连接，其首级齿轮1固定一磁铁环机构，内磁铁环10通过非磁性物质环11键连接在轴5上，外磁铁环4、9为一对对称的凹形磁铁环，二者N极与N极、S极与S极分别对准后用螺丝紧固在一起，然后通过轴承与轴5相连，内外磁铁环间有一层薄薄的气隙，外磁铁环外包一层软磁性材料外壳2、3，外磁铁环4、9、软磁性材料外壳2、3与齿轮1五者用螺丝紧固在一起，轴承侧面卡有挡圈6，从动轴首级齿轮7与从动轴8为键连接，末级齿轮13通过轴承与棘爪盘16相连，棘爪盘16与轴8为键连接，棘爪盘16上装有棘爪15，齿轮13上固定有棘轮14。

本实用新型由于在主动轴上装有磁铁环机构，在主动轴传送动力时，若负载力矩小于首级内外磁铁环之间所能承受的最大值时，主动轴5便带动内磁铁环10从而带动外磁铁环4和9、齿轮1转动，通过齿轮1与齿轮7的啮合传动带动从动轴8转动，由于首级齿轮1和齿轮7间变速比低，故轴8角速度高于齿轮13角速度，棘爪15在棘轮14上打滑，从动轴得到高转速，当负载力矩增大，超过首级内外磁铁环间所能承受的最大值时，首级内外磁铁环之间开始出现相对转动，而主动轴末级齿轮12带动齿轮13进一步带动轴8作低速运转，这样便实现了自动变速功能。

本实用新型具体结构由以下的实施实例及其附图给出。

图1是根据本实用新型提出的一种自动变速器的剖视图。

图2是根据本实用新型提出的一种自动变速器的另一种装配方法的剖视图。

图3是图1、图2中的A向、B向局部视图。

图4是图1、图2中内磁铁环的形状示意图。

图5是图1、图2中外磁铁环的形状示意图。

图4中17、18分别是内磁铁环的S极、N极，图5中19、20分别是外磁铁环的S极、N极。

下面结合附图详细说明依据本实用新型提出的一种变速器的细节及工作情况

该变速器的装配方法可以是如下顺序。

在主动轴5上从左端开始依次套上外壳3、轴承，轴承上连接好外磁铁环4，把非磁性物质环11和内磁铁环10固定在一起后再与轴5键连接在一起，套上外磁铁环9，外磁铁环9的S极、N极分别对准外磁铁环4的S极、N极后用螺丝将二者固定在一起，然后通过轴承与轴5相连，套上外壳2，套上齿轮1，将外磁铁环4、9和外壳3、2及齿轮1五者用螺丝紧固在一起，齿轮1可以用螺丝紧固在外壳2侧面如(图1)，也可以键连接在外壳2外圈如(图2)，卡上挡圈6，主动轴首级便装好，最后键连接上主动轴末级齿轮12；将从动轴首级齿轮7键连接在轴8上，棘爪盘16上装好棘爪15，齿轮13上固定好棘轮14，棘爪15的固定轴上绕有弹簧，以使棘爪15紧压在棘轮14的轮齿上，然后将齿轮13和棘爪盘16用轴承连接好，把棘爪盘16键连接在轴8上，从动轴末级便装好；将主动轴和从动轴两级齿轮对应啮合好，将主动轴和从动轴两端分别用轴承固定好，即形成一种两级自动变速器。

考虑到内外磁铁环与轴承、轴之间的相对运动，及主动轴两级齿轮间转速的不同，主动轴5、主动轴5上各轴承最好为非磁性材料制成，以减小能量损失；而外壳2、外壳3应为软磁性材料制成，以最大限度减小漏磁。

该变速器的主动轴5向图1中所示方向转动时，主动轴上首级内磁铁环10和末级齿轮12均向此向转动，通过内外磁铁环的相互作用，主动轴上两级齿轮1、12均产生与轴5转动方向相同的力矩，这些力矩通过啮合传动作用到对应的从动轴两级齿轮上，当从动轴负载力矩小于主动轴首级内外磁铁环间所能承受的最大值时，主动轴首级内磁铁环10便带动外磁铁环4和9运转，进而通过外壳2、齿轮1、齿轮7带动从动轴8运转，主动轴末级齿轮虽然也带动对应的从动轴末级齿轮运转，但由于从动轴末级齿轮13角速度小于从动轴首级齿轮7的角速度，故从动轴末级棘爪15在棘轮14上打滑，从动轴8得到高转速。

随着负载力矩的增大，主动轴首级内外磁铁环间开始出现相对转动，主动轴通过末级齿轮12直接带动从动轴末级齿轮13运转，通过棘轮14和棘爪15的相互作用进而带动轴8运转，设主动轴首级内外磁铁环间最大承受力矩为M，主动轴首级齿轮1半径为R，末级齿轮12半径为r，从动轴首级齿轮7半径为q，末级齿轮13半径为Q，从动轴负载力矩为L，主动轴输入力矩为X，则首级内外磁铁环的作用力在半周内负作用于主动轴，正作用于负载，此时，末级主动轴齿轮应产生的力矩为(这里假设内外磁铁环整个周期作用力大小不变)：

K＝(L-M*q/R)*r/Q这时，主动轴输入力矩应为：

X＝K+M＝(L-M*q/R)*r/Q+M

 ＝(r/Q)*L+M*(1-rq/RQ)首级内外磁铁环的作用力在另一半周内正作用于主动轴，负作用于负载，此时末级主动轴齿轮应产生的力矩为：

K＝(L+M*q/R)*r/Q这时，主动轴输入力矩为：

X＝K-M＝(r/Q)*L-M*(1-rq/RQ)故整个周期内主动轴输入力矩平均值为：

X＝(r/Q)*L从上式可以看到主动轴首级内外磁铁环相互转动时，主动轴输入力矩正好等于负载作用在主动轴末级齿轮12上的力矩，若内外磁铁环均用硬磁性材料制成，主动轴和主动轴上轴承不被磁化时，相对转动的磁铁环并不消耗能量，所以主动轴末级齿轮传送力矩时，相当于主动轴首级齿轮“消失”了，此时从动轴得到低转速、大力矩。当负载力矩一旦减小至主动轴首级磁铁环间所能承受的最大值以内，内磁铁环立即带动外磁铁环进而带动从动轴作高速运转。

本自动变速器适用于各种需要变速的机械装置中。

Claims (1)

1，一种自动变速器，它具有主动轴、主动轴上由大到小两级齿轮、从动轴、从动轴上由小到大两级齿轮，主动轴和从动轴上两级齿轮分别对应啮合在一起，其特征在于：主动轴末级齿轮(12)与主动轴(5)为键连接，首级齿轮(1)上固定一磁铁环机构，内磁铁环(10)通过软磁材料环(11)键连接在轴(5)上，外磁铁环(4)、(9)为一对对称的凹形磁铁环，二者N极与N极、S极与S极分别对准后用螺丝紧固在一起，内外磁铁环之间有一层薄薄的气隙，外磁铁环外包一层软磁材料外壳(2)、(3)，外磁铁环(4)、(9)、软磁材料外壳(2)、(3)与齿轮(1)五者用螺丝紧固在一起，然后通过轴承与轴(5)相连，轴承侧面卡有挡圈(6)，从动轴首级齿轮(7)与从动轴(8)为键连接，末级齿轮(13)通过轴承与棘爪盘(16)相连，棘爪盘(16)与轴(8)为键连接，棘爪盘(16)上装有棘爪(15)，齿轮(13)上固定有棘轮(14)。

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