專利名稱：帶負(fù)荷齒輪變速器的制作方法
這是關(guān)于不切斷負(fù)荷而能齒輪變速的發(fā)明，屬于機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域。
這是機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域人們一直追逐的目標(biāo)。能夠帶負(fù)荷變速的電力式的、液力式的以及摩擦式的無(wú)級(jí)變速的效率通常較低。而齒輪式變速雖然效率高，但用于帶負(fù)荷變速是困難的。本發(fā)明旨在造就一種齒輪變速器，它能夠不切斷負(fù)荷而在功率傳遞中自動(dòng)地或手動(dòng)地改變傳動(dòng)比。
基本的發(fā)明構(gòu)思是，所有的齒輪及齒輪付，都處于確定不變的嚙合狀態(tài)，在變換傳動(dòng)比時(shí)，不改變其嚙合狀態(tài)，即變速前與誰(shuí)嚙合的，變速后仍與誰(shuí)嚙合。這就是說(shuō)，變速器無(wú)論怎樣變速，每一個(gè)齒輪都確定不變地與原先與它相嚙合的齒輪嚙合。變速只是將動(dòng)力通入不同的齒輪。而現(xiàn)有的齒輪變速箱，一般都是通過(guò)改變某些齒輪的嚙合對(duì)象來(lái)變速的，齒輪因此在變速時(shí)有嚙入和嚙出，為避免牙齒碰撞，而不得不使用離合器、同步器，使機(jī)構(gòu)變得復(fù)雜，且難以做到帶負(fù)荷變速。本發(fā)明避免了變速時(shí)齒輪的交換，因此避免了齒輪的嚙入和嚙出，易于簡(jiǎn)單地做到帶負(fù)荷變速。
本發(fā)明的第一種實(shí)現(xiàn)形式，是針對(duì)行星式變速器的“制動(dòng)式變速”。行星式傳動(dòng)總有至少一個(gè)齒輪是相對(duì)于機(jī)殼不轉(zhuǎn)動(dòng)的，這里稱它為固定齒輪。使行星變速器有多個(gè)固定齒輪，每個(gè)固定齒輪都確定地與一個(gè)或幾個(gè)齒輪保持著嚙合，從而代表著變速器的一個(gè)相應(yīng)的傳動(dòng)比。在一般情形下，除一個(gè)固定齒輪外，其余固定齒輪都在相對(duì)機(jī)殼轉(zhuǎn)動(dòng)，于是唯一不轉(zhuǎn)動(dòng)的固定齒輪便傳遞功率，它所代表的傳動(dòng)比成為變速器此時(shí)的工作傳動(dòng)比。若釋開(kāi)這個(gè)固定齒輪，使之可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)制止另一個(gè)固定齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，則后一個(gè)固定齒輪進(jìn)入工作，變速器的傳動(dòng)比就轉(zhuǎn)換到后一個(gè)固定齒輪所代表的傳動(dòng)比上。這種變速是通過(guò)對(duì)某個(gè)齒輪的制動(dòng)進(jìn)行的，因此可以叫做“制動(dòng)式變速”。制動(dòng)可用制動(dòng)器或各種止動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)完成。當(dāng)所有固定齒輪均被釋開(kāi)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，變速器位于空檔。
制動(dòng)式變速的一個(gè)實(shí)施例見(jiàn)傳動(dòng)簡(jiǎn)1。輸入軸1上帶有偏心，兩端分別經(jīng)軸承2、3支承于殼體4和輸出軸5。輸出軸5經(jīng)軸承7、8支承于殼體4，其上同軸地固連著輸出齒輪6。輸入軸1的偏心段上，經(jīng)行星軸承9、10支承著11、12、13和14組成的四聯(lián)行星齒輪，其中行星齒輪14與輸出內(nèi)齒輪6保持嚙合，行星齒輪11、12、13分別與固定齒輪(內(nèi)齒輪)15、16、17保持嚙合。固定齒輪15、16、17都是可在殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的，它們的外頸面，裝有制動(dòng)器18、19、20，分別可制動(dòng)固定齒輪15、16、17，哪一個(gè)固定齒輪被制動(dòng)時(shí)，變速器就以哪個(gè)固定齒輪所代表的傳動(dòng)比工作。
本說(shuō)明書(shū)中，以Zx表示標(biāo)號(hào)為x的齒輪的齒數(shù)，例如齒輪6齒數(shù)即為Z6。由于
圖1屬于雙內(nèi)嚙合的行星機(jī)構(gòu)，它的傳動(dòng)比公式是眾知的。若固定齒輪15被制動(dòng)器18制動(dòng)不轉(zhuǎn)，而16、17是可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的，則輸入軸1與輸出軸5的轉(zhuǎn)速之比i15=11-Z15Z14Z11Z6]]>
若放松開(kāi)15，而令制動(dòng)器19將固定齒輪16制動(dòng)不轉(zhuǎn)，則變速器的工作速比就換為i16=11-Z16Z14Z12Z6]]>對(duì)于本實(shí)施例，齒數(shù)的稍許變化，會(huì)使變速器有很寬的變速范圍。但是很小的傳動(dòng)比則不易做到。
制動(dòng)式變速的另一個(gè)實(shí)施例見(jiàn)傳動(dòng)簡(jiǎn)2。這是工業(yè)產(chǎn)品中用得最廣的行星傳動(dòng)型式，在中國(guó)叫做NGW行星傳動(dòng)。輸入軸21經(jīng)軸承25、26支承在殼體42和輸出軸27上。輸入軸21上固裝著三聯(lián)太陽(yáng)齒輪22、23、24，它們分別與行星齒輪30、31、32保持嚙合，也分別與另一組齒輪33、34、35保持嚙合。30、31、32經(jīng)軸承套裝在行星軸28上，33、34、35則經(jīng)軸承套裝在行星軸29上，這兩組行星齒輪對(duì)稱分布，可繞各自的行星軸自轉(zhuǎn)，也可繞軸21公轉(zhuǎn)。行星齒輪30、33與固定齒輪36保持嚙合，行星齒輪34、31與固定齒輪37保持嚙合，行星齒輪32、35與固定齒輪38保持嚙合。固定齒輪36、37、38都是內(nèi)齒輪，可在殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，它們的外頸面裝有制動(dòng)器39、40、41。行星軸28、29固裝于輸出軸27上，成為轉(zhuǎn)臂。任一固定齒輪被其制動(dòng)器制動(dòng)不轉(zhuǎn)，變速器就以它所代表的速比工作。例如當(dāng)36被制動(dòng)器39制動(dòng)不轉(zhuǎn)，而37、38是可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的，則變速器的速比(輸入軸21與輸出軸27的轉(zhuǎn)速之比)為i36=1+ (Z36)/(Z22)松開(kāi)36，而將37制動(dòng)，變速器的速比就變換為
i37=1+ (Z37)/(Z23)依此類推，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)式變速。
看過(guò)這個(gè)實(shí)施例后，可以更明確地歸納“制動(dòng)式變速”的原理如下至少具有固定齒輪和行星齒輪的行星變速器，若設(shè)有K個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的固定齒輪，以及與每個(gè)固定齒輪確定地嚙合的K套行星齒輪，那么變速器就可以有K個(gè)速比。制止住某個(gè)固定齒輪的相對(duì)機(jī)殼的轉(zhuǎn)動(dòng)，變速器就以該個(gè)固定齒輪所形成的速比工作。制動(dòng)對(duì)象從一個(gè)固定齒輪換到另一個(gè)固定齒輪時(shí)，變速器的速比就隨之做相應(yīng)的變換。
圖1所示的NN式傳動(dòng)，行星齒輪可以是多組均勻分布的，相應(yīng)地偏心軸(行星軸)也相應(yīng)有同樣多個(gè)。除NN和NGW外，中國(guó)機(jī)械工程界所稱的WW、N、NW、NGWN等等各式行星傳動(dòng)，都可利用上述原理做成制動(dòng)式帶負(fù)荷變速器。
制動(dòng)式變速器中，未被制動(dòng)的固定齒輪，比較輸入轉(zhuǎn)速，是轉(zhuǎn)動(dòng)得極慢的，因此相應(yīng)的制動(dòng)機(jī)構(gòu)很容易設(shè)計(jì)，利用公知技術(shù)可以不困難地做到。例如將圖1中固定齒輪15、16、17的外頸面也做成齒輪形，則可沿徑向移動(dòng)的止動(dòng)銷(xiāo)嵌入哪個(gè)固定齒輪的外頸面齒間，哪個(gè)固定齒輪就被制動(dòng)。
本發(fā)明的第二種實(shí)現(xiàn)形式，是主要用于定軸式變速器的離心摩擦接合式的變速。它的一個(gè)實(shí)施例見(jiàn)圖3。
輸入軸43經(jīng)軸承44、46支承在左機(jī)殼77和輸出軸47上。47則經(jīng)軸承45和支承59支承于右殼體78上，75、76是油封，47上固裝著輸出齒輪60。齒輪56支承于固裝在右殼體78上的支承57內(nèi)，齒輪54支承于齒輪56的凸緣和固裝在右殼體的支承55之內(nèi)。齒輪58支承于齒輪56的另一凸緣和固裝在右殼體的支承59之內(nèi)。齒輪54、56、58、60分別與齒輪64、65、66、67嚙合，后4個(gè)齒輪固裝于軸61上，軸61經(jīng)軸承62、63支承于左、右機(jī)殼上。C形鍵48的中段可滑移地臥在軸43的鍵槽內(nèi)，它的立起的右端被軸套49和檔板79握住，因而能撥動(dòng)軸套49與軸43一起轉(zhuǎn)動(dòng)，也能拉軸套49沿軸向滑移。軸套49上固裝有銷(xiāo)50和51，分別伸入離心塊52、53的內(nèi)孔內(nèi)，當(dāng)軸43經(jīng)鍵48、軸套49、銷(xiāo)50、51帶動(dòng)離心塊52、53旋轉(zhuǎn)時(shí)，離心力的作用使離心塊52、53的外頸圓柱面貼緊圖3中齒輪58的內(nèi)頸圓柱面，由摩擦力的作用而帶動(dòng)齒輪58旋轉(zhuǎn)。由于齒輪54、56、58和60的內(nèi)頸圓柱面是同軸、同內(nèi)徑并排列的，故C型鍵48可拉動(dòng)離心塊52、53沿軸向滑移，移至哪個(gè)齒輪的內(nèi)頸圓柱面，就由離心力產(chǎn)生的摩擦力帶動(dòng)哪個(gè)齒輪一起旋轉(zhuǎn)。移至齒輪54內(nèi)，54旋轉(zhuǎn)并經(jīng)齒輪64、軸61、齒輪67、齒輪60帶動(dòng)輸出軸旋轉(zhuǎn)，此時(shí)變速器的速比(輸入軸43與輸出軸47的轉(zhuǎn)速之比)等于i54= (Z64)/(Z54) · (Z60)/(Z67)離心塊移至齒輪56內(nèi)，則變速器的速比i56= (Z65)/(Z56) · (Z60)/(Z67)離心塊在齒輪58內(nèi)(圖3中位置)，速比為i58= (Z66)/(Z58) · (Z60)/(Z67)
離心塊在齒輪58內(nèi)(圖3中位置)，速比為離心塊移至齒輪60之內(nèi)，輸入軸經(jīng)離心塊的摩擦力直接帶動(dòng)輸出軸旋轉(zhuǎn)，變速器的速比i60＝1由于離心塊在齒輪內(nèi)頸面上平滑移動(dòng)，與齒輪的接合是靠摩擦力，因此變速器可以帶負(fù)荷平滑而方便地變速。
若與齒輪(例如54)并排地放一個(gè)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的滑環(huán)，則離心塊移至這個(gè)滑環(huán)之內(nèi)時(shí)，就帶動(dòng)滑環(huán)空轉(zhuǎn)，與其它齒輪脫離，相當(dāng)于變速器放在“空檔”?？蓞⒖紙D4中的92。
C型鍵的左端立起并被軸套70、檔環(huán)71握住，軸承72內(nèi)圈裝于軸套70上，外圈裝于軸套73內(nèi)，并被70、71、73軸向固定。軸套73的一個(gè)立臂固裝在變速桿74的右端，變速桿74經(jīng)左機(jī)殼77伸出連接變速控制機(jī)構(gòu)(略)，因此，變速桿沿軸向左拉或右推時(shí)，就經(jīng)73、72、70、48、49、50、51帶動(dòng)離心塊52、53軸向滑移，進(jìn)行變速換檔。
彈簧68、69意在減輕起動(dòng)沖擊，或增加一點(diǎn)正壓力給離心塊。對(duì)于車(chē)輛變速器，這樣的彈簧可很弱或不要，則發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)離心塊無(wú)法建立正壓力(離心力)，變速器自動(dòng)處于空檔狀態(tài)，而發(fā)動(dòng)機(jī)升速就會(huì)使車(chē)輛柔和地起步。圖3這種離心摩擦接合式的變速器，由于齒輪間是外嚙合，離心機(jī)構(gòu)需要較大的徑向尺寸，因而變速器的徑向尺寸會(huì)比較大。當(dāng)然，可以使用多個(gè)52、53那樣的離心塊，均勻分布，造成較大的摩擦正壓力，不過(guò)重量也會(huì)增加。
在圖3中，支承55、57及59都是固裝于機(jī)殼78內(nèi)的軸承座，這些軸承座內(nèi)可套裝相應(yīng)的滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承，再經(jīng)這些軸承去支承相應(yīng)的齒輪54、56、58、60，不過(guò)，這些眾知的技術(shù)細(xì)節(jié)，圖3中未予畫(huà)出。
離心摩擦接合式變速的另一個(gè)實(shí)施例，是內(nèi)嚙合齒轉(zhuǎn)變速，它的徑向尺寸會(huì)比外嚙合式的小。原理請(qǐng)參見(jiàn)圖4、圖5和圖6。
圖4中，齒輪83、85是塔形齒輪，都是由一個(gè)內(nèi)齒輪和一個(gè)直徑較小的外齒輪同軸地一體相連構(gòu)成的。86、87、88則都是中間齒環(huán)，它們的環(huán)的外頸面上有一個(gè)外齒輪，內(nèi)圓柱面上則有一個(gè)內(nèi)齒輪。塔形齒輪與中間齒環(huán)的內(nèi)、外嚙合，是本型變速器的一個(gè)特點(diǎn)。外齒環(huán)84經(jīng)環(huán)形支承96a支承于殼體96，84與中間齒環(huán)86的內(nèi)齒輪嚙合;中間齒環(huán)86經(jīng)半環(huán)形支承89支承于殼體96，86的外齒輪與塔形齒輪83的內(nèi)齒輪嚙合;塔形齒輪83支承于殼體，它的外齒輪與中間齒環(huán)87的內(nèi)齒輪嚙合;中間齒環(huán)87經(jīng)半環(huán)形支承90支承于殼體，它的外齒輪與塔形齒輪85的內(nèi)齒輪嚙合;塔形齒輪85支承于殼體，它的外齒輪與中間齒環(huán)88的內(nèi)齒輪嚙合;中間齒環(huán)88經(jīng)半環(huán)形支承91支承于殼體，它的外齒輪與輸出軸連內(nèi)齒輪82相嚙合。帶有內(nèi)齒輪的輸出軸82左邊直接支承于殼體，右邊則經(jīng)軸承95a支承于殼體。95b是油封。
上面提到的半環(huán)形支承89、90、91的結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步以它們左側(cè)視圖來(lái)表明。圖5是圖4中91的左視圖，半環(huán)的內(nèi)半徑部分支承著中間齒環(huán)88外齒輪兩旁的雙肩部位，半環(huán)的外半徑部分則支承于殼體，91a剖視出固裝于殼體用的螺孔。91b則是滑動(dòng)軸瓦，使支承與中間齒環(huán)間的摩擦系數(shù)降低。P+是變速器正轉(zhuǎn)時(shí)的齒輪嚙合力的指向，P-是反轉(zhuǎn)時(shí)的指向，由于這些指向都在半環(huán)弧度內(nèi)，故半環(huán)支承在帶負(fù)荷工作時(shí)具有與傳統(tǒng)的環(huán)形支承(如軸承)同樣的穩(wěn)定性。而變速器在無(wú)負(fù)荷空轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪的重力指向垂直向下，指向半環(huán)中部，因而同樣具有穩(wěn)定性。就是說(shuō)，這種半環(huán)形支承，對(duì)于支承力指向在半環(huán)范圍內(nèi)的工作狀況，都是有效的。半環(huán)形支承可以使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，裝配容易，節(jié)省有效空間，特別對(duì)于內(nèi)嚙合齒輪的支承具有意義。
圖4機(jī)構(gòu)的變速原理，與圖3機(jī)構(gòu)是相同的。假想線輪廓94表示圖3中的離心塊52，假想線輪廓93則表示圖3中的離心機(jī)構(gòu)軸套49。圖4機(jī)構(gòu)中同樣有著圖3中48、49、50、51、52、53、68、69、79、70、71、72、73、74等構(gòu)成的離心機(jī)構(gòu)，同樣可以有均勻分布的多個(gè)離心塊，83、84、85、82齒輪的內(nèi)頸圓柱面同樣是同直徑，同軸線并排排列的，離心塊從82內(nèi)頸圓柱面起依次向左移動(dòng)到85、83、84內(nèi)時(shí)，變速器的速比(輸入軸80與輸出軸82的轉(zhuǎn)速之比)梯次加大，塔形齒輪-中間齒環(huán)組對(duì)而成的減速級(jí)數(shù)越多，變速器具有的速比檔數(shù)越多，最大速比(本例中為離心塊在84內(nèi)時(shí))也越大，因?yàn)檫@種內(nèi)嚙合離心摩擦接合變速器的最大速比是各檔速比的乘積。由于齒輪的前后兩級(jí)齒輪嚙合的齒寬在軸向上相重疊，因此允許在一定軸向長(zhǎng)度內(nèi)，變速器的減速級(jí)數(shù)-速比的檔數(shù)較多。
對(duì)于圖3、圖4所示的離心摩擦接合式變速，為增加摩擦力以產(chǎn)生足夠的傳遞扭矩，離心塊52、53、94等應(yīng)具一定質(zhì)量，可用金屬材料，而離心塊頂部的摩擦表面，則可附著一層高摩擦系數(shù)的非金屬材料。
圖4中順便說(shuō)明了前面提到的空檔的設(shè)置?；h(huán)92套在84內(nèi)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)離心塊移到92之內(nèi)，帶動(dòng)92空轉(zhuǎn)，動(dòng)力無(wú)法輸出，變速器置于空檔?？諜n位置通常應(yīng)與最大速比檔位相鄰，以符合帶負(fù)荷(如車(chē)輛)起步時(shí)變速器比由大到小連續(xù)變換的需要。
輸入軸80的右端經(jīng)軸承81支承于輸出軸82，它的左端，整個(gè)變速器的左端，包括離心塊軸向移動(dòng)的控制機(jī)構(gòu)等等，都已在圖3作了說(shuō)明，對(duì)圖4機(jī)構(gòu)也是原理相同的，因而略去不畫(huà)。
傳動(dòng)簡(jiǎn)6對(duì)圖4傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作了一目了然的說(shuō)明。左邊塔形齒輪的外齒輪83與中間齒環(huán)86a的內(nèi)齒輪嚙合，86a的外齒輪則與中間塔形齒輪的內(nèi)齒輪85a嚙合，中間塔形齒輪的外齒輪85b則與中間齒環(huán)88a的內(nèi)齒輪嚙合，88a的外齒輪與輸出齒輪(輸出軸)82a相嚙合，中間齒環(huán)內(nèi)、外齒輪的齒寬在軸向上重疊，可使機(jī)構(gòu)的軸向尺寸較小。97是輸入諏及齒輪，與左邊塔形齒輪的內(nèi)齒輪83a相嚙合。各塔形齒輪支承于機(jī)殼，各中間齒環(huán)經(jīng)圖5及圖4所示的89、90、91那樣的半環(huán)形支承支承于機(jī)殼(圖6中略去不畫(huà))。圖6除了配合圖4說(shuō)明這種傳動(dòng)的基本型式，這樣構(gòu)成的內(nèi)嚙合齒輪減速器，尺寸較小而允許較大輸出轉(zhuǎn)矩，內(nèi)齒輪通常不需齒表面熱處理，成本較低，與外嚙合定軸齒輪減速器比較，有一定優(yōu)勢(shì)。此時(shí)各齒輪內(nèi)頸圓柱面不必是同內(nèi)徑的。
本說(shuō)明書(shū)中提到之各處支承，雖然圖面上示出直接支承，但都可使用滾動(dòng)軸承(除半環(huán)形支承外)、滾動(dòng)體、滑動(dòng)軸承，來(lái)支承。貼靠于殼體內(nèi)的支承，由于尺寸較大，有可能允許使用低摩擦系數(shù)的工程塑料制成的滑動(dòng)軸承、襯套。
本發(fā)明構(gòu)思是變速時(shí)不改變齒輪的嚙合對(duì)象齒輪，只是把動(dòng)力通入相應(yīng)的齒輪，變速時(shí)是改變動(dòng)力通入的對(duì)象，使被通入動(dòng)力的齒輪，成為相應(yīng)速比的主動(dòng)齒輪，或傳遞反作用力的固定齒輪。前述諸實(shí)施例，是表述了通入動(dòng)力的不同方法。圖1、圖2的制動(dòng)式變速，是以制動(dòng)方式將動(dòng)力通入相應(yīng)齒輪;圖3、圖4的離心摩擦接合式變速，是以離心力產(chǎn)生摩擦的方式將動(dòng)力通入相應(yīng)的齒輪，例如圖7、圖8所示的以摩擦圓錐面通入動(dòng)力的方式，是本發(fā)明的第三種實(shí)現(xiàn)形式。
示意7中，外齒輪100和102都與內(nèi)齒輪103嚙合。外齒輪99、101分別與外齒輪100、102同軸，又都與外齒輪98嚙合。98則與內(nèi)齒輪103同軸。齒輪99與100之間、101與102之間、98與103之間裝有同軸的摩擦圓錐面，如圖8所示。帶有外圓錐面的齒輪102經(jīng)鍵108固裝于軸107。軸107上經(jīng)滑鍵104裝有滑動(dòng)軸套105，105上可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝有齒輪101，齒輪101一體相連有內(nèi)圓錐面，并可隨105一起在滑鍵104導(dǎo)向下沿軸向滑移。若101沿箭頭方向向右滑移，其內(nèi)錐面與102的外錐面接合，依靠?jī)?nèi)、外錐面間的摩擦力，齒輪101、102將接合在一起轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力即傳過(guò)去。若101向左移，則內(nèi)、外錐面脫離，兩個(gè)齒輪分開(kāi)，動(dòng)力傳遞被切斷。保持摩擦錐面的接合以傳遞足夠的扭矩，需要一定的軸向推緊力，這可用彈簧或其它方式做到，屬于先有技術(shù)，這里不敘述。為了增加這一軸向推緊力，可將齒輪設(shè)計(jì)成螺旋齒輪，使之在傳動(dòng)嚙合時(shí)產(chǎn)生軸向力，并設(shè)計(jì)成這個(gè)軸向力的方向是推緊摩擦錐面的，如圖8中箭頭方向。圖7中，若以98為輸入齒輪，103為輸出齒輪，3個(gè)摩擦錐面都分開(kāi)時(shí)，動(dòng)力無(wú)法傳遞，變速器處于空檔;僅101與102間之錐面接合時(shí)，變速器的速比(98與103的轉(zhuǎn)速之比)為i= (Z101)/(Z98) · (Z103)/(Z102)若僅99與100間之錐面接合，則速比為i= (Z99)/(Z98) · (Z103)/(Z100)
若僅98與103間之錐面接合，速比為i＝1。若同時(shí)有2個(gè)或更多錐面結(jié)合，則變速器處于制動(dòng)狀態(tài)，成為制動(dòng)器。由于可以在不同的軸向位置上安排齒輪，因此不同速比的齒輪可以放在不同的軸向?qū)用嫔?，使變速器可以有許多速比檔數(shù)。這種摩擦錐面接合式的變速器可以有多種型式和結(jié)構(gòu)，共同的基本特征是變速不依靠改變齒輪的嚙合對(duì)象齒輪，而依靠控制齒輪間摩擦錐面的接合和分開(kāi)。
本發(fā)明所敘述的變速器都可以方便地設(shè)置倒檔(輸入與輸出反向旋轉(zhuǎn))，這屬于先有技術(shù)。值得一提的是，圖1、圖2所述的制動(dòng)式變速器，容易取得倒檔，例如對(duì)于圖1的結(jié)構(gòu)，令固定齒輪的齒數(shù)少于輸出齒輪6的齒數(shù)，即構(gòu)成倒檔。
本發(fā)明易于構(gòu)成自動(dòng)變速器。變速桿(如圖3中的74)可被某機(jī)構(gòu)自動(dòng)地控制，例如輸出軸是經(jīng)螺旋齒輪付嚙合輸出的，若這螺旋齒輪付的嚙合力的軸向分力經(jīng)某機(jī)構(gòu)推動(dòng)變速桿(74)，例如軸向力大時(shí)推(拉)變速桿(74)向左，變換至較大傳動(dòng)比，軸向力較小時(shí)則(因彈簧力)而推變速桿(74)向右，變換至較小傳動(dòng)比，則變速器的速比自動(dòng)保持與輸出扭矩(負(fù)荷)大小成正比，形成輸入扭矩恒定的恒功率自動(dòng)變速器。構(gòu)成自動(dòng)變速器的方法有多種，基本可用先有技術(shù)配合本發(fā)明提供的便利予以解決，這里不敘述。
本發(fā)明的原理可使齒輪變速器容易地帶負(fù)荷變速，不會(huì)出現(xiàn)換檔時(shí)的輪齒碰撞。由于是齒輪傳動(dòng)，效率較高?？梢栽谳^小體積內(nèi)擁有較多變速檔位，且易自動(dòng)變速，構(gòu)成高效率的“準(zhǔn)無(wú)級(jí)齒輪變速器”，適用于車(chē)輛、工程機(jī)械及工業(yè)設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種使齒輪變速可以帶負(fù)荷變速的方法，其特征是，變速器中的所有的齒輪和齒輪付，在變速時(shí)，都處于確定不變的嚙合狀態(tài)，即每一個(gè)齒輪在變速前與哪個(gè)齒輪嚙合，在變速后仍與原先那個(gè)齒輪嚙合，變速只是將動(dòng)力通入構(gòu)成某一傳動(dòng)比的相應(yīng)的齒輪，當(dāng)動(dòng)力通入不同的這樣的齒輪時(shí)，變速器即具有不同的速比。
2.一種可帶負(fù)荷變速的齒輪變速器，至少具有輸入軸，不同的齒輪付，輸出軸和機(jī)殼，其特征是，所有的齒輪和齒輪付，在變速時(shí)都處于確定不變的嚙合狀態(tài)，即每個(gè)齒輪在變速前與哪個(gè)齒輪嚙合，在變速后仍與原先那個(gè)齒輪嚙合，不同的齒輪付構(gòu)成變速器的不同的傳動(dòng)比，變速只是將動(dòng)力通入構(gòu)成某一傳動(dòng)比的相應(yīng)的齒輪，使被通入動(dòng)力的齒輪，成為相應(yīng)速比的作用力的主動(dòng)齒輪，或成為從機(jī)殼傳遞反作用力的固定齒輪，當(dāng)動(dòng)力或機(jī)殼的反作用力通入不同的這樣的齒輪時(shí)，變速器即具有不同的速比。
3.權(quán)利要求2所述的變速器，其特征是，它是一種行星變速器，至少具有輸入軸、輸出軸，行星軸或偏心軸，不少于2個(gè)行星齒輪和不少于2個(gè)固定齒輪，并且具有制動(dòng)機(jī)構(gòu)，每個(gè)固定齒輪都與相應(yīng)的行星齒輪構(gòu)成變速器的一個(gè)速比，這些固定齒輪都是可相對(duì)于機(jī)殼轉(zhuǎn)動(dòng)的，若某個(gè)固定齒輪被制動(dòng)器或其它止動(dòng)機(jī)構(gòu)制動(dòng)而相對(duì)于機(jī)殼不轉(zhuǎn)動(dòng)從而能夠從機(jī)殼傳遞反作用力，而其它固定齒輪是轉(zhuǎn)動(dòng)的，變速器就以被制動(dòng)的固定齒輪所構(gòu)成的速比工作，制動(dòng)不同的固定齒輪變速器就改換成不同的速比。
4.權(quán)利要求2所述的變速器，其特征是，它是一種定軸傳動(dòng)的齒輪變速器，具有摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以將動(dòng)力通入某個(gè)齒輪成為主動(dòng)齒輪，變速器即以該主動(dòng)齒輪所構(gòu)成的速比工作，摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將動(dòng)力通入不同的齒輪，變速器就改換成相應(yīng)的不同速比。
5.權(quán)利要求4所述的變速器，其特征是，它的摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，是由與動(dòng)力輸入軸一起旋轉(zhuǎn)的軸套、銷(xiāo)、離心塊組成的離心摩擦機(jī)構(gòu)，這個(gè)機(jī)構(gòu)可沿軸向滑動(dòng)，從而使離心塊與不同的同軸線齒輪的內(nèi)頸圓柱面相接合，使被接合的齒輪得到動(dòng)力輸入軸傳來(lái)的動(dòng)力，成為主動(dòng)齒輪，變速器即以該主動(dòng)齒輪所構(gòu)成的速比工作，離心塊在離心力作為正壓力產(chǎn)生的摩擦力作用下將動(dòng)力輸入不同的主動(dòng)齒輪，使變速器相應(yīng)改換成不同的速比。
6.權(quán)利要求5所述的變速器，其特征是，構(gòu)成不同速比的齒輪付是外嚙合齒輪付。
7.權(quán)利要求5所述的變速器，其特征是，構(gòu)成不同速比的齒輪付是內(nèi)嚙合齒輪付，由塔形齒輪和中間齒環(huán)及可以有的半環(huán)形支承構(gòu)成內(nèi)嚙合齒輪付的梯次嚙合，離心塊與哪級(jí)塔形齒輪的內(nèi)頸圓柱面接合，變速器即以該塔形齒輪為主動(dòng)齒輪構(gòu)成的速比工作，最大速比是各級(jí)速比的乘積。
8.權(quán)利要求4所述的變速器，其特征是，摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由內(nèi)、外圓錐面構(gòu)成的多個(gè)摩擦錐面，每個(gè)摩擦錐面與相應(yīng)齒輪構(gòu)成變速器的一個(gè)速比，哪個(gè)摩擦錐面接合(其它摩擦錐面分開(kāi))，與其同軸的齒輪即成為主動(dòng)齒輪，變速器即以該摩擦錐面及其主動(dòng)齒輪構(gòu)成之速比工作。
9.權(quán)利要求2所述的變速器，其特征是，因具有特定設(shè)計(jì)齒數(shù)的齒輪配合而具有倒檔，因所有固定齒輪都被釋開(kāi)轉(zhuǎn)動(dòng)，或具有可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的滑環(huán)而具有變速器的空檔。
10.一種齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是，由塔形齒輪、中間齒環(huán)及可以有的半環(huán)形支承構(gòu)成內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)級(jí)，多級(jí)這樣的內(nèi)嚙合傳動(dòng)的總傳動(dòng)比是各級(jí)傳動(dòng)比的乘積。
全文摘要
一種帶負(fù)荷齒輪變速器，為了避免變速時(shí)的齒輪輪齒碰撞，而使用根本避免齒輪交換的方法，變速時(shí)每一齒輪的嚙合對(duì)象齒輪是不變的，變速只是通過(guò)將動(dòng)力通入不同的齒輪來(lái)完成，通入動(dòng)力的方法對(duì)行星齒輪變速器而言是制動(dòng)式的，對(duì)定軸齒輪變速器而言是摩擦接合式的，因而變速器不僅具有齒輪傳動(dòng)的高效率，也易于帶負(fù)荷變速。
文檔編號(hào)F16H3/74GK1110770SQ93119669
公開(kāi)日1995年10月25日 申請(qǐng)日期1993年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月30日
發(fā)明者鄭悅 申請(qǐng)人:李蘊(yùn)藻, 鄭悅