專利名稱：機(jī)械式自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械式自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)適用于機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域。
變速換檔裝置廣泛應(yīng)用于機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域，例如汽車(chē)拖拉機(jī)普遍采用的齒輪變速箱，油田修井作業(yè)時(shí)擰緊或卸下管線而使用的動(dòng)力鉗(也稱擰扣機(jī))中所采用的齒輪換擋裝置。這些變速裝置的特點(diǎn)是根據(jù)外界負(fù)荷的大小利用不同的嚙合齒輪對(duì)傳遞動(dòng)力以達(dá)到換檔變速和完成功率匹配的目的，而實(shí)現(xiàn)變速的方法均為手動(dòng)換檔變速。顯然，若能根據(jù)外界負(fù)荷的變化自動(dòng)選擇不同的嚙合齒輪對(duì)達(dá)到自動(dòng)換檔變速，對(duì)于提高作業(yè)效率，減少能耗，降低勞動(dòng)強(qiáng)度將大有裨益。但就目前現(xiàn)狀而言，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械式自動(dòng)變速的機(jī)構(gòu)所見(jiàn)極少，能夠付諸實(shí)踐的自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)則更為罕見(jiàn)。由姜校林發(fā)明的“帶有超越離合器的行星齒輪式兩檔自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)(專利號(hào)99202478． 1)”，雖然解決了機(jī)械式自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)這一問(wèn)題，但由于行星齒輪機(jī)構(gòu)制作加工麻煩，在現(xiàn)有的齒輪變速箱中應(yīng)用很少，且在低檔運(yùn)行時(shí)，動(dòng)力流同時(shí)經(jīng)高低檔元件傳遞到輸出軸上，導(dǎo)致傳動(dòng)效率的降低，因此限制了該專利的應(yīng)用范圍。
本實(shí)用新型的目的是提供一種新的易于在普通手動(dòng)換檔變速箱上推廣應(yīng)用的兩檔位的機(jī)械式自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，它能根據(jù)外界負(fù)荷的變化自動(dòng)改變動(dòng)力輸出軸的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到功率匹配的目的。若將兩個(gè)以上的該機(jī)構(gòu)進(jìn)行串聯(lián)組合，則可實(shí)現(xiàn)多檔位的自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)。
該機(jī)構(gòu)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)是①智能變速，提高了工作效率。②換檔及時(shí)準(zhǔn)確，節(jié)約能源。③自動(dòng)運(yùn)行，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。④實(shí)用性強(qiáng)，易于在普通變速箱上推廣應(yīng)用。⑤高、低速檔運(yùn)行時(shí)，動(dòng)力完全分離而不產(chǎn)生功率消耗。
為達(dá)此目的，本技術(shù)方案是在普通的同軸線式齒輪減速器上進(jìn)行的改進(jìn)，采用了扭矩限制器(類(lèi)同于安全聯(lián)軸器)和超越離合器兩個(gè)機(jī)構(gòu)，將二者進(jìn)行了結(jié)合。扭矩限制器的作用是當(dāng)外界負(fù)荷處在扭矩限制器工作扭矩的范圍內(nèi)時(shí)，由動(dòng)力輸入軸傳遞的扭矩經(jīng)扭矩限制器傳遞到動(dòng)力輸出軸上，實(shí)現(xiàn)小負(fù)荷高轉(zhuǎn)速輸出。當(dāng)外界負(fù)荷超出扭矩限制器工作扭矩范圍而處在大負(fù)荷時(shí)，扭矩限制器打滑，此時(shí)動(dòng)力輸入軸的動(dòng)力經(jīng)超越離合器星輪帶動(dòng)超離合器外圈，經(jīng)減速齒輪對(duì)傳遞到動(dòng)力輸出軸上，實(shí)現(xiàn)大負(fù)荷低轉(zhuǎn)速輸出。超越離合器的作用是當(dāng)外界處在小負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，超越離合器自動(dòng)脫開(kāi)，即超越離合器的星輪與其外圈分開(kāi)而不傳遞動(dòng)力。當(dāng)外界處在大負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，超越離合器接合，動(dòng)力輸入軸的動(dòng)力經(jīng)超越離合器的星輪帶動(dòng)超越離合器的外圈實(shí)現(xiàn)大扭矩低轉(zhuǎn)速輸出。因此對(duì)于超越離合器和扭矩限制器而言，二者是根據(jù)外界負(fù)荷的變化交替運(yùn)行輪流工作而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔變速的。由于普通扭矩限制器(一般主要由主動(dòng)盤(pán)、從動(dòng)盤(pán)、傳動(dòng)銷(xiāo)及測(cè)力彈簧等組成)在大扭矩打滑時(shí)仍然消耗一部分能量，故本發(fā)明特在輸出軸上加裝上傳動(dòng)螺旋爪，將傳動(dòng)螺旋爪的被動(dòng)部分與扭矩限制器中的傳動(dòng)銷(xiāo)軸向剛性聯(lián)接，將測(cè)力彈簧壓緊在被動(dòng)螺旋爪上，在大扭矩時(shí)被動(dòng)螺旋爪在主動(dòng)螺旋爪的驅(qū)動(dòng)下克服測(cè)力彈簧的預(yù)緊力做軸向移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)傳動(dòng)銷(xiāo)脫離扭矩限制器中的主動(dòng)盤(pán)，使高速檔傳遞的動(dòng)力得以切斷，動(dòng)力只從低速檔傳出。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。


圖1為本實(shí)用新型總成剖面圖；圖2為
圖1的A-A剖面圖；圖3為
圖1的B-B剖面圖；圖4為輸出齒輪右視圖；圖5為輸出齒輪主視圖；圖6為
圖1C向視圖(去掉其它件，僅對(duì)被動(dòng)螺旋爪所做的向視圖)。圖7為被動(dòng)螺旋爪受力分析圖。
圖中1，輸入軸；2，襯套(滑動(dòng)軸承)；3，輸入齒輪；4，超越離合器外圈；5，滾柱；6，星輪；7，傳動(dòng)銷(xiāo)；8，被動(dòng)螺旋爪；9，輸出軸；10，測(cè)力彈簧；11輸出齒輪；12，聯(lián)二齒輪；13，中間軸；14，殼體；15，螺母；16，環(huán)形槽孔；17，主動(dòng)螺旋爪；18，圓柱孔；19，橢圓孔；20，正壓力N；21，圓周力F；22測(cè)力彈簧作用力P；23，止推銅墊(止推軸承)。
下面介紹本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)。
見(jiàn)
圖1，圖中輸入軸1與超越離合器的星輪6做成一體，輸入軸1左端通過(guò)滾珠軸承支撐在殼體14上，另一端通過(guò)襯套2(注意所有的襯套2均是外圈為靜配合，內(nèi)圈為動(dòng)配合)支撐在輸出齒輪11左端的內(nèi)孔中，該內(nèi)孔裝有止推銅墊23，起到止推軸承的作用，使星輪6與輸出齒輪11相互壓緊時(shí)二者能相互轉(zhuǎn)動(dòng)。輸入齒輪3與超越離合器外圈4做成一體，其內(nèi)孔通過(guò)襯套2支撐在輸入軸1上，在星輪6與超越離合器外圈4之間裝有滾柱5，輸入齒輪3與聯(lián)二齒輪12的大齒輪嚙合，聯(lián)二齒輪12通過(guò)兩個(gè)襯套2裝在中間軸13上，聯(lián)二齒輪12的小齒輪與輸出齒輪11相嚙合，輸出齒輪11軸向上開(kāi)有5個(gè)圓柱孔18，其右端做成螺旋面形狀的主動(dòng)螺旋爪17，主動(dòng)螺旋爪17與具有相應(yīng)形狀的被動(dòng)螺旋爪8相咬合。在被動(dòng)螺旋爪8的右面裝有具有一定數(shù)值預(yù)緊力的測(cè)力彈簧10，測(cè)力彈簧10的另一端頂在向心推力球軸承上，輸出軸9右端通過(guò)向心推力球軸承支撐在殼體14上，其左端上的花鍵與被動(dòng)螺旋爪8的內(nèi)孔花鍵相配合，傳動(dòng)銷(xiāo)7從被動(dòng)螺旋爪8的橢圓孔19中伸出，經(jīng)輸出齒輪11上的圓柱孔18，頂在星輪6的環(huán)形槽孔16內(nèi)，因傳動(dòng)銷(xiāo)7有一個(gè)凸肩及螺母15，故被動(dòng)螺旋爪8軸向左右移動(dòng)時(shí)均能帶動(dòng)傳動(dòng)銷(xiāo)7移動(dòng)，但傳動(dòng)銷(xiāo)7在輸出齒輪11驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，因被動(dòng)螺旋爪8上的橢圓孔19的存在，可使傳動(dòng)銷(xiāo)7與被動(dòng)螺旋爪8有一個(gè)相對(duì)的角位移。
由以上構(gòu)造知，本實(shí)用新型中的超越離合器主要由星輪6(主動(dòng)部分)、滾柱5、超越離合器外圈4(從動(dòng)部分)組成，扭矩限制器則由星輪6(主動(dòng)部分)，傳動(dòng)銷(xiāo)7，測(cè)力彈簧10，以及輸出齒輪11，被動(dòng)螺旋爪8，輸出軸9(該三者為扭矩限制器的從動(dòng)部分)構(gòu)成。
下面來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型的工作原理。
首先作出被動(dòng)螺旋爪8的爪部受力分析圖。設(shè)20為主動(dòng)螺旋爪17作用在被動(dòng)螺旋爪8上的法向正壓力N，21為外界載荷作用下產(chǎn)生的圓周力F，22為測(cè)力彈簧10的作用力P，a為螺旋角，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)此處忽略摩擦力的影響，設(shè)在三力的作用下，被動(dòng)螺旋爪8處于平衡狀態(tài)，則P=N．COSa，F(xiàn)=N．Sina，故P=F／tga由于a為定值，故F值(外界載荷)越高，P值越大，當(dāng)F增大到足以克服測(cè)力彈簧10的預(yù)緊力時(shí)，被動(dòng)螺旋爪8即可右移。
現(xiàn)在來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型的工作過(guò)程。
首先動(dòng)力經(jīng)輸入軸1帶動(dòng)星輪6順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(從輸入端看，下同)當(dāng)輸出端為小負(fù)荷時(shí)，動(dòng)力經(jīng)星輪6、傳動(dòng)銷(xiāo)7，帶動(dòng)輸出齒輪11，經(jīng)主動(dòng)螺旋爪17、被動(dòng)螺旋爪8，再經(jīng)花鍵聯(lián)接帶動(dòng)輸出軸9輸出。因動(dòng)力未經(jīng)減速齒輪對(duì)減速，故此時(shí)為小負(fù)荷高轉(zhuǎn)速輸出，此時(shí)動(dòng)力的傳遞路線為
這里，動(dòng)力傳遞的另一路經(jīng)輸出齒輪11、聯(lián)二齒輪12、輸入齒輪3、超越離合器外圈4，因超越離合器外圈4以順時(shí)針?lè)较蚋哂谛禽?的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，故此時(shí)超越離合器脫開(kāi)而不產(chǎn)生干涉。
當(dāng)外界為大負(fù)荷時(shí)，由于在主動(dòng)螺旋爪17和被動(dòng)螺旋爪8的螺旋面之間產(chǎn)生的軸向推力超過(guò)測(cè)力彈簧10的預(yù)緊力時(shí)，被動(dòng)螺旋爪8將軸向帶動(dòng)傳動(dòng)銷(xiāo)7從星輪6的環(huán)形槽孔16中抽出，此時(shí)因星輪6的繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力便經(jīng)滾柱5、超越離合器外圈4、輸入齒輪3，經(jīng)聯(lián)二齒輪12減速后從動(dòng)力輸出軸9低速輸出，此時(shí)動(dòng)力的傳遞路線為 因動(dòng)力的傳遞路線經(jīng)過(guò)聯(lián)二齒輪12對(duì)應(yīng)的兩對(duì)齒輪對(duì)降速，因此在大負(fù)荷狀態(tài)下動(dòng)力是低速輸出的，這樣就完成了根據(jù)外界負(fù)荷的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)動(dòng)力輸出軸9的轉(zhuǎn)速的目的。
這里應(yīng)注意①，主動(dòng)螺旋爪17與被動(dòng)螺旋爪8上的螺旋面的軸向長(zhǎng)度應(yīng)大于傳動(dòng)銷(xiāo)7伸入到星輪6上的環(huán)形槽孔16內(nèi)的長(zhǎng)度，以保證主、被螺旋面始終處在咬合狀態(tài)而不脫離。②，在大負(fù)荷，被動(dòng)螺旋爪8沿軸向右移時(shí)，主動(dòng)螺旋爪17與被動(dòng)螺旋爪8之間有一個(gè)相對(duì)的轉(zhuǎn)角，但由于被動(dòng)螺旋爪8上的橢圓孔19的存在，使得傳動(dòng)銷(xiāo)7在輸出齒輪11的作用下沿著橢圓孔19周向轉(zhuǎn)動(dòng)不受限制。
以上是小負(fù)荷變?yōu)榇筘?fù)荷的工作過(guò)程，從大負(fù)荷變?yōu)樾∝?fù)荷的過(guò)程類(lèi)似，不再贅述。
權(quán)利要求1，機(jī)械式自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，是在同軸線式齒輪減速機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)，使原來(lái)的定比減速機(jī)構(gòu)成為能根據(jù)外界負(fù)荷的變化自動(dòng)改變傳動(dòng)比的變速機(jī)構(gòu)，其特征在于在同軸線式齒輪減速機(jī)構(gòu)的輸入軸〔1〕與輸入齒輪〔3〕的動(dòng)力傳遞之間加裝上超越離合器，超越離合器的主動(dòng)部分由輸入軸〔1〕驅(qū)動(dòng)，從動(dòng)部分與輸入齒輪〔3〕做成一體，在輸入軸〔1〕與輸出軸〔9〕之間采用扭矩限制器聯(lián)接，扭矩限制器的主動(dòng)部分用輸入軸〔1〕驅(qū)動(dòng)，其從動(dòng)部分在圓周方向上與輸出軸〔9〕剛性聯(lián)接。
2，根據(jù)權(quán)力要求1所述的機(jī)械式自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，其特征在于在輸出軸〔9〕中間加裝有主、被動(dòng)螺旋爪〔7〕和〔8〕，動(dòng)力由此而輸出，扭矩限制器上的傳動(dòng)銷(xiāo)〔7〕的軸向驅(qū)動(dòng)是通過(guò)裝在輸出軸〔9〕上的被動(dòng)螺旋爪〔8〕的軸向移動(dòng)，帶動(dòng)與之軸向固聯(lián)的傳動(dòng)銷(xiāo)〔7〕而完成的，被動(dòng)螺旋爪〔8〕的左端與輸出齒輪〔11〕做成一體的主動(dòng)螺旋爪〔17〕相咬合，其右端頂?shù)教自谳敵鲚S〔9〕上的測(cè)力彈簧〔10〕上，被動(dòng)螺旋爪〔8〕的內(nèi)孔采用了花鍵與輸出軸〔9〕聯(lián)接。
3，根據(jù)權(quán)力要求1所述的機(jī)械式自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，其特征在于被動(dòng)螺旋爪〔8〕上開(kāi)有能讓傳動(dòng)銷(xiāo)〔7〕作自由周向轉(zhuǎn)動(dòng)用的橢圓形孔〔19〕。
專利摘要一種用于機(jī)械傳動(dòng)的自動(dòng)換檔變速機(jī)構(gòu),是在同軸線式齒輪減速器的基礎(chǔ)上,在輸入軸①與輸入齒輪⑤之間加裝上超越離合器(主要由星輪②、滾柱③、外圈④組成),在動(dòng)力輸入軸①與輸出軸⑥之間加裝上扭矩限制器(主要由傳動(dòng)銷(xiāo)⑦、測(cè)力彈簧⑧、星輪②、輸出軸⑥組成)。當(dāng)外界為大負(fù)荷時(shí),動(dòng)力經(jīng)超越離合器、聯(lián)二齒輪⑨到輸出軸⑥低轉(zhuǎn)速輸出;當(dāng)外界為小負(fù)荷時(shí),動(dòng)力直接經(jīng)扭矩限制器到動(dòng)力輸出軸⑥上高轉(zhuǎn)速輸出。
文檔編號(hào)B60K17/08GK2425808SQ0021509
公開(kāi)日2001年4月4日 申請(qǐng)日期2000年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月12日
發(fā)明者姜校林, 單鳳賢, 姜杉 申請(qǐng)人:姜校林