[发明专利]一种面齿轮多档变速装置

说明书

本发明公开了一种面齿轮多档变速装置，包括输入轴、离合器、传动轴、圆柱齿轮组、多个同步环、多个拨叉、面齿轮组和输出轴；动力从输入轴经过离合器传递到传动轴，再由传动轴带动同步环旋转，同步环通过卡止结构带动圆柱齿轮旋转，圆柱齿轮带动相啮合的面齿轮旋转，最终由输出轴输出动力；换挡时，所述离合器进行分离，断开动力源，拨动拨叉，使同步环与另一个圆柱齿轮卡止；换挡完成后，离合器闭合，接通动力源，重新向输出轴输出动力，由于圆柱齿轮与面齿轮的齿数比发生变化，输出的转速和扭矩同步发生变化。本发明装置结构尺寸小，重量轻。相比于传统圆柱齿轮变速器，采用面齿轮组可大大减小齿轮占用空间，体积和重量都有大幅度减小。

技术领域

本发明属于机械工程技术领域，具体涉及一种多档变速装置。

背景技术

机械传动是机械工程学科的核心技术之一，机械传动系统在工业领域应用极为广泛。随着工业技术的发展，各种各样的机械设备对变速装置要求越来越高，小至手表，大至工程机械都需要可靠性高，尺寸小，结构简单的变速装置。

目前，变速装置通常使用的是以圆柱齿轮传动技术为核心的变速原理，动力经过不同齿数比啮合的圆柱齿轮，实现转速扭矩的改变。利用这种变速原理可实现不同档位的变速，以适应不同的使用环境。例如汽车变速箱中使用的就是多组圆柱齿轮副实现多个档位的变速，不同档位对应不同的使用环境，比如低档位用于起步与爬坡等需要大扭矩的场合，高档位用于高速等需要高转速的场合。但是这种多档变速装置需要多个圆柱齿轮，结构很复杂，设计制造难度大，维护困难，加工成本高。

面齿轮传动技术是最近几年才兴起的一种传动形式，与其他传动形式不同的是，与面齿轮啮合的齿轮为标准渐开线圆柱齿轮。这种传动方式具有传动比大、结构简单、传递载荷大、重合度大、对圆柱齿轮轴向安装误差不敏感等优势。面齿轮传动技术最早主要用于电动工具，玩具中，近些年也用于直升机等中型机械上。但是，目前面齿轮传动技术只用于单级传动系统中，尚未见到采用多组面齿轮副传动的多档变速装置。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种面齿轮多档变速装置，包括输入轴、离合器、传动轴、圆柱齿轮组、多个同步环、多个拨叉、面齿轮组和输出轴；动力从输入轴经过离合器传递到传动轴，再由传动轴带动同步环旋转，同步环通过卡止结构带动圆柱齿轮旋转，圆柱齿轮带动相啮合的面齿轮旋转，最终由输出轴输出动力；换挡时，所述离合器进行分离，断开动力源，拨动拨叉，使同步环与另一个圆柱齿轮卡止；换挡完成后，离合器闭合，接通动力源，重新向输出轴输出动力，由于圆柱齿轮与面齿轮的齿数比发生变化，输出的转速和扭矩同步发生变化。本发明装置结构尺寸小，重量轻。相比于传统圆柱齿轮变速器，采用面齿轮组可大大减小齿轮占用空间，体积和重量都有大幅度减小。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种面齿轮多档变速装置，包括输入轴、离合器、传动轴、圆柱齿轮组、多个同步环、多个拨叉、面齿轮组和输出轴；

所述输入轴与离合器的一端连接，离合器的另一端与传动轴连接，动力源通过输入轴输入动力，再通过离合器传递到传动轴；所述离合器用于在多档变速装置换档时暂时断开动力；

所述圆柱齿轮组包括N个齿数各不相同的圆柱齿轮，均空套在传动轴上，且轴向位置固定；

当N为偶数时，所述同步环和拨叉的数量相等，均为N/2个；所述第一个同步环设置在第一个圆柱齿轮和第二个圆柱齿轮之间，第二个同步环设置在第三个圆柱齿轮和第四个圆柱齿轮之间，以此类推，第N/2个同步环设置在第N-1个圆柱齿轮和第N个圆柱齿轮之间；

当N为奇数时，所述同步环和拨叉的数量相等，均为(N+1)/2个；所述第一个同步环设置在第一个圆柱齿轮和第二个圆柱齿轮之间，第二个同步环设置在第三个圆柱齿轮和第四个圆柱齿轮之间，以此类推，，第(N-1)/2个同步环设置在第N-2个圆柱齿轮和第N-1个圆柱齿轮之间，最后第(N+1)/2个同步环设置在第N个圆柱齿轮旁边；