專利名稱：鋼球接合變速器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種定軸輪系有級變速器。它利用拔輪(或拔圈)鋼球組件作接合機構(gòu)，可以獲得多級輸出。
現(xiàn)有的各種齒輪有級變速器變換檔級普通采用滑移齒輪或接合機構(gòu)，這兩種變速形式均因結(jié)構(gòu)上的局限，易于導致構(gòu)件的損壞，且不易在不切斷動力源情況下進行變速操作；又因其操縱機構(gòu)的復雜，而不易設置較多的檔級，故影響了原動機功率的利用和工作機的效率。如在車用變速器中利用此述兩種變速形式時，在換檔過程中，必須使新檔位中待嚙合齒輪副輪齒(或接合套與齒輪上相應的內(nèi)外花鍵齒)的圓周速度相等即同步，方能平順地進入嚙合而完成掛檔動作。倘若強制掛檔，則會發(fā)生頂齒沖擊和噪音，甚至拆斷輪齒。可見準確地操作是不容易掌握的。不過，可以在原接合機構(gòu)的基礎上裝置不同形式的同步器，能不同程度地改善接合效果，但因機構(gòu)的進一步復雜化，則更不易設置較多的檔級。在機床變速器中多采用滑移齒輪變速形式，亦表現(xiàn)了操縱機構(gòu)的復雜和操作上的困難。車用變速器的內(nèi)容在人民交通出版社1972年9月出版、吉林工業(yè)大學汽車教研室主編的《汽車構(gòu)造》(下冊)第二篇中有詳細介紹；機床變速器的內(nèi)容在機械工業(yè)出版社1981年7月出版、大連工學院戴曙主編的《金屬切削機床設計》第二章第六章中有敘述。
本實用新型的目的是創(chuàng)造這樣一種接合機構(gòu)它利用鋼球作為完成接合動作的執(zhí)行元件，可以取得平順可靠的接合效果。同時，該機構(gòu)簡單耐用、易于操作，以使采用該機構(gòu)的變速器可以設置較多檔級，并可在連接動力源情況下進行變速操作。
為清楚地理解本實用新型的技術內(nèi)容，現(xiàn)根據(jù)
如下圖1是本實用新型第一實施例圖。(圖1a為主視圖，圖1b為A－A旋轉(zhuǎn)圖，圖1c為Ⅰ、Ⅱ放大圖。
圖2是第一實施例操縱機構(gòu)簡圖。
圖3是本實用新型第二實施例圖。
圖4是本實用新型第三實施例圖。
應該說明的是，本實用新型中的傳動副為一種凹輪傳動技術，凹輪傳動的技術內(nèi)容在《凹輪傳動》申請案(89202351.1)中介紹。同時，從本實用新型的構(gòu)成布局可以看出，完全適于采用齒輪副。
圖1、圖2所示的實施例適于汽車用，為七軸鋼球接合同步式，具有二十八個(4×7檔級)前進檔和七個倒車檔(不一定全用)。
圖1中1、殼體；2、前座盤；3、外掛檔導桿及回位彈簧(21)單元)；4、中間座盤；5、內(nèi)掛檔導桿(3單元)；6、傳動軸(3單元)；7、四檔傳動五輪(3單元)；8、四檔傳動二輪(3單元)；9、三檔傳動輪代四檔傳動頭輪(3單元)；10、二檔傳動輪(3單元)；11、一檔傳動輪(3單元)；12、倒檔傳動二輪(3單元)；13、倒檔第一傳動軸及傳動頭輪(3單元)14、主動軸；15、外掛檔壓盤傳動輪軸；16、四檔傳動四輪；17、四檔傳動三輪；18、三檔及四檔主動輪；19、二檔主動輪；20、一檔及倒檔主動輪；21、外掛檔壓盤導軌；22、定位桿；23、外掛檔撥圈(1～7級)；24、從動圈連從動軸；25、后座盤；26、從動內(nèi)輪(1～7級)；27、傳動塔輪(1～7級)；28、傳動輪球面凹；29、鋼球；30、撥輪；31、墊圈；32、彈性檔圈；33、從動內(nèi)輪球面凹；34、鋼球；35、撥圈。
殼體1固裝于前座盤2和支承于從動軸24；在與伸出殼外軸件的連接部分設密封裝置(圖中未示)；殼體外設定位桿22，其與機架連接，功能是對機內(nèi)三個座盤定位。前座盤2、中間座盤4和后座盤25用三根長螺栓串聯(lián)(圖中未示)，為整機的固定部件。主動軸14位于整機中心，其前端與原動機連接，向后依次串聯(lián)三個座盤，后端支承從動軸，為整機的核心部件。傳動軸6并聯(lián)設置三單元。其前半部為空心軸，內(nèi)設內(nèi)掛檔鋼球接合機構(gòu)，外設傳動輪，各傳動輪與主動軸上的主動輪為常嚙合；其后半部為一～七級傳動塔輪27，分別與一～七級從動內(nèi)輪26常嚙合。從動內(nèi)輪的外圓設從動圈連從動軸24及外掛檔鋼球接合機構(gòu)。
通過以上敘述可以看出，該實施例作為一種定軸輪系，表面了這樣幾個特點一是總體布局中設三單元傳動組件，可以滿足低速大扭矩傳遞時對軸強度的要求，并且傳動軸的空心部分可以適應按裝內(nèi)掛檔鋼球接合機構(gòu)的需要；二是主動軸和從動軸的軸線重合，按裝時可將變速器整機支承于原動機和工作機之間；三是檔級數(shù)設置的多，這是由于鋼球接合機構(gòu)的特殊功能所完成的。
以下敘述鋼球接合機構(gòu)的構(gòu)成原理。參照圖1c中放大圖Ⅰ、Ⅱ，這是兩種構(gòu)成形式，是為適應第一實施例構(gòu)成布局的需要。實際應用中以內(nèi)掛檔式為廣泛。
Ⅰ中所示為內(nèi)掛檔式構(gòu)成簡圖。圖中可見，它的核心部件是鋼球29和中心設通孔的橢圓體拔輪30，拔輪30和內(nèi)掛檔導桿5作動配合按裝，并通過墊圈31和彈性檔圈32，將撥輪30約束在外掛檔導桿5上選定的軸向位置。對于拔輪30來說，內(nèi)掛檔導桿5只是通過軸向直線運動對其完成拉出或推進的動作，并不承擔其徑向載荷，即不承受彎矩，所以不作心軸定義。拔輪30上的徑向載荷來自鋼球29工作時形成的接合力，該力最終由傳動軸6的內(nèi)圓面承擔。好在接合機構(gòu)工作時，傳動軸6、鋼球29、拔輪30的圓周運動是同步進行的，三者之間不作相對運動。從整體上看，它們是圍繞著圓周為靜止狀態(tài)的內(nèi)掛檔導桿5在轉(zhuǎn)動。圖中可見鋼球29位于傳動軸6外圓面上所設的通孔內(nèi)，當其被拔輪30推出孔外至傳動輪內(nèi)圓面上所設的球面凹窩28內(nèi)時，便完成了該檔位傳動輪與傳動軸6的接合傳動。
上述機構(gòu)中，利用導桿對拔輪進行內(nèi)外移動，在應用中根據(jù)需要，可在此基礎上變成另一種方案，即將導桿改為螺桿，在拔輪內(nèi)設螺母，應用螺旋傳動原理對拔輪進行內(nèi)外移動(此方案為已有技術，不難實施，未予圖示)。
Ⅱ中所示為外掛檔式構(gòu)成簡圖。圖中可見，它的核心部件是鋼球34和環(huán)形拔圈35，拔圈35的內(nèi)圓面上設有環(huán)形槽，槽面為半圓形，為非工作狀態(tài)鋼球34作滾道。拔輪35和外掛檔導桿3一端的凹口作動配合按裝，并由此凹口約束其軸向位置。外掛檔導桿3的功能和內(nèi)掛檔式中的內(nèi)掛檔導桿5的功能相同，亦是通過軸向直線運動完成對拔圈35的拉出或推進。拔圈35上的徑向載荷來自鋼球34工作時形成的接合力，該力由拔圈35自身承擔。接合機構(gòu)工作時，從動圈24、鋼球34、拔圈35的圓周運動是同步進行，三者之間不作相對運動。從整體上看，它們是在靜止狀態(tài)的外掛檔導桿3一端的凹口內(nèi)轉(zhuǎn)動。圖中可見鋼球34位于從動圈24外圓面上所設的通孔內(nèi)，當其被拔圈35推出孔外至從動內(nèi)輪26外圓面上所設的球面凹窩33內(nèi)時，便完成了該級位從動內(nèi)輪26與從動圈24的接合傳動。
以上敘述表明，由于拔輪(或拔圈)和鋼球接觸及鋼球和球面凹窩接觸時的圓滑性，決定了有效進行隨機操作即在連接動力源情況下進行變速操作的可行性。同時可以看到，當鋼球在拔輪(或拔圈)的作用下趨向與球面凹窩接合時，對傳動輪的內(nèi)圓面(或從動內(nèi)輪的外圓面)施加的壓力，可以使傳動輪和傳動軸(或從動內(nèi)輪和從動圈)的圓周速度趨向一致，即可實現(xiàn)同步器的效果。
以下簡述變速器的操縱機構(gòu)，參見圖2，這里包括兩種構(gòu)成形式，以分別實行對內(nèi)掛檔式和外掛檔式的操縱。
圖2中1、殼體；2、前座盤；3、外掛檔導桿及回位彈簧(21單元)；36、內(nèi)掛檔操縱桿；37、操縱桿支架；5、內(nèi)掛檔導桿(3單元)；38、內(nèi)掛檔撥盤；14、主動軸；39、外掛桿操縱桿及轉(zhuǎn)套；40、外掛檔壓盤傳動頭輪及輪軸；41、外掛檔壓盤正向傳動二輪及輪軸；42、外掛檔壓盤反向傳動三輪及輪軸；43、外掛檔壓盤反向傳動二輪及輪軸；44、外掛檔壓盤帶從動內(nèi)輪；21、壓盤導軌；45、外掛檔壓輪及輪桿(3單元)。
內(nèi)掛檔操作機構(gòu)中操作操縱桿4，即可通過拔盤7將導桿6往復撥動，便可以完成換檔動作。
外掛檔操作機構(gòu)中根據(jù)增速和減速的需要，按一～七級和七～一級兩個順序進行。
一～七級為進級增速。推進操縱桿39，使傳動二輪41靠緊傳動頭輪40及從動內(nèi)輪44，此時，傳動頭輪40便從主動軸14得到摩擦傳動轉(zhuǎn)矩，以帶動從動內(nèi)輪44作正向轉(zhuǎn)動，再通過與其相連的外掛檔壓輪45，依次驅(qū)動外掛檔導桿3作軸向直線運動，并通過與其相連的拔圈35完成進級增速動作。摘檔動作由回位彈簧3完成。
七～一級為退級減速。拉出操縱桿39，使傳動三輪42靠緊傳動二輪43及從動內(nèi)輪44，即通過四級傳動使從動內(nèi)輪44作反向轉(zhuǎn)動，完成退級減速動作。
以下簡述第一實施例的變速過程。
一檔×七級的變速是這樣進行的一檔主動輪20傳動一檔傳動輪11，并通過鋼球接合帶動傳動軸6，傳動軸6與傳動塔輪27相連，傳動塔輪27傳動從動內(nèi)輪26，再通過鋼球接合使各級從動內(nèi)輪26依次帶動從動圈24轉(zhuǎn)動，即可得到七級轉(zhuǎn)速。
二檔×七級和三檔×七級的變速過程與一檔×七級相同。四檔×七級中和三檔共用同一個主動輪18，經(jīng)過三級傳動后再通過鋼球接合帶動傳動軸6，以下變速過程亦與一檔×七級相同。倒檔×七級的變速過程是經(jīng)過兩級傳動后再通過鋼球接合帶動傳動軸6，以下變速過程亦與一檔×七級相同，只是轉(zhuǎn)動方向相反。
對各檔級速比的得出可參見圖1a(主視圖)，圖中各凹輪的圓側(cè)面上那些小的圓圈即為凹窩標記，小圓圈旁邊的數(shù)字表示該凹輪所具凹窩的個數(shù)。依此可以算出各輪副及各檔級的比值，當主動軸14的轉(zhuǎn)速設定后，便可將比值換算為速比。
以下敘述第二實施例的構(gòu)成原理(參照圖3)。
該實施例是在第一實施例的基礎上，保留圖1a中所示的左半部分，而將其右半部分作一些改動。為簡化圖示，圖中只出示了改動后的右半部分。和圖1a比較可見圖3中沒有設從動內(nèi)輪26和從動圈24，傳動塔輪27在此分為獨立的單輪為傳動輪48；在主動軸14右端設內(nèi)套，動配合按裝從動軸46，從動軸46上固定從動塔輪47，在傳動軸6內(nèi)裝有內(nèi)掛檔鋼球接合機構(gòu)。和第一實施例比較，所設檔級數(shù)相等，只是數(shù)比有些變化。第二實施例的變速過程和第一實施例的變速過程基本相同，在此不予贅述。
以下敘述第三實施例的構(gòu)成原理(參照圖4)。
該實施例為四軸五級至多級式，適于機床中變速用。圖中可見從動軸46動配合套裝于主動軸14的右端；若干傳動輪動配合按裝于傳動軸6和主動軸14。從主動輪49開始逐級減速，再由裝于從動軸6內(nèi)的內(nèi)掛檔鋼球接合機構(gòu)選擇檔級以帶動傳動軸6，最后由總傳動輪52傳動從動輪50并帶動從動軸46作輸出。
本實用新型與現(xiàn)有的齒輪有級變速器相比，其突出優(yōu)點表現(xiàn)在一是其接合機構(gòu)的構(gòu)造簡單，易于制造；工作平順可靠，構(gòu)件不易損壞；二是該變速器檔級數(shù)多，并可在不切斷動力源情況下進行操作，又因為操作簡單，而易于實現(xiàn)自動變速。
權利要求1.一種定軸輪系有級變速器，其特征在于a、在傳動輪7、8、9、10、11、12、48的內(nèi)圓面和從動內(nèi)輪26的外圓面上設有球面凹窩28、33，b、在傳動軸6和從動圈24的外圓面上設有通孔，孔內(nèi)按置鋼球29、34，c、在傳動軸6的空心內(nèi)設有拔輪30組件Ⅰ，在從動圈24的外圓面上設有拔圈35組件Ⅱ。
2.根據(jù)權利要求1的變速器，其特征是拔輪30為橢圓體，可在傳動軸6的空心內(nèi)作軸向移動和隨其轉(zhuǎn)動。
3.根據(jù)權利要求1的變速器，其特征是拔圈35的內(nèi)圓面上設有環(huán)形槽，槽面為半圓形，可在從動圈24的外圓面作軸向移動和隨其轉(zhuǎn)動。
專利摘要本實用新型“鋼球接合變速器”，涉及一種定軸輪系有級變速器，該變速器中設置一種鋼球接合機構(gòu)，用作變換檔級。因為鋼球接合機構(gòu)的特殊功能，使該變速器可以根據(jù)需要設置若干變速檔級，以有效地滿足工作機的需要。該變速器可以在不切斷動力源情況下進行變速操作，以提高工作效率。鋼球接合機構(gòu)的構(gòu)造簡單，易于制造；工作平順可靠，構(gòu)件不易損壞；兼有同步器的作用，易于實現(xiàn)自動變速。本實用新型可廣泛用于汽車、機床等機構(gòu)傳動領域。
文檔編號F16H15/48GK2051317SQ8920235
公開日1990年1月17日 申請日期1989年3月2日 優(yōu)先權日1989年3月2日
發(fā)明者姜中璋 申請人:姜中璋