[发明专利]一种齿轮多级变速方法和装置

说明书

本发明涉及一种齿轮多级变速方法和装置。

纵观现有的各种齿轮变速方法和装置，一般采用齿轮沿其轴方向移动，实现齿轮的轴向啮合和分离来达到不同变比速度的齿轮变速。采用该方法的装置一般设有一拔叉机构或拔叉环机构来轴向拔动齿轮，并同时设有一同步转动机构来确保齿轮的轴向啮合。如目前船舶、车辆等交通运输机械上的变速换挡装置均采用这种方法，设有这类机构。上述方法和装置虽有传动可靠，变速稳定，传动输出效率高等优点，但亦存在构造复杂，操作不便，体积大，质量重，成本高等不足之处。

本发明的目的在于提供一种齿轮在其径向方向上移动而使其在径向方向上顺齿轮转动方向啮合和分离的多级变速方法和采用这种方法的该类装置。使其适用于船舶、车辆等交通运输机械中。

本发明的目的是这样实现的：一个固定的壳体，一个内齿轮定位在壳体中，并仅能转动，内齿轮中心有一同心的轴，下文分别简称同心内齿轮、同心轴。同心轴上固定有一组不同直径的齿轮。下文简称同心轴齿轮。同心内齿轮和同心轴齿轮下文简称同心齿轮。同心轴齿轮组轴向厚度与同心内齿轮轴向厚度相等。同心轴齿轮与同心内齿轮之间，对应各不同直径的同心轴齿轮各有一组或二组以上主要由二个或二个以上齿轮构造的传递机构。它包括一个定位在壳体上相应位置，且仅可在其上限位转动的基座，一个由二个或二个以上齿轮互相啮合，并由其各自在基座上固定的轴定位，且仅可绕各自的轴转动的齿轮及其轴构成齿轮组合体。齿轮组合体中分别可与同心内齿轮和同心轴齿轮啮合分离的齿轮，下文简称离合齿轮。有一个对基座施加一个使其离合齿轮啮合的力矩和力矩装置，下文简称啮合力矩和啮合力矩装置。上述传递机构下文简称齿轮传递机构。同心齿轮和齿轮的传递机构之间，有一套筒。套筒上有一逆转装置。对应各齿轮传递机构，该套筒上有在其轴向方向上是排列，圆周上是交错或错开分布的一系列径向缺口和径向通孔作为对应各离合齿轮与同心齿轮啮合的通道，下文简称变速套。

同心齿轮逆转，带动其啮合的离合齿轮逆转，通过与其作用的逆转装置，带动变速套同步逆转。同心齿轮和变速套上缺口或通孔共同作用，使原啮合的齿轮传递机构分离，在其齿轮径向方向上沿其齿轮转动方向该机构中原通过变速套上缺口或通孔的离合齿轮压紧在变速套上滚动。直到变速套上相应的缺口和通孔转到所选择的齿轮传递机构位置，相应的离合齿轮通过套上对应的缺口或通孔通道在啮合力矩作用下，与其对应的同心齿轮同时触压和初步啮合。顺转同心齿轮带动离合齿轮在径向方向上沿其转动方向进一步可靠啮合。至此，完成一次换挡。依此，依次使所选择的齿轮传递机构与同心齿轮啮合、分离，得到选择的同心内齿轮和同心轴齿轮之间不同的速度变比，达到同心变速和实现循环换挡。完成一次循环换挡，同心齿轮变速套的逆转角度选定为15°-360°。

同心齿轮顺转，变速套受其作用力很小，压在其套上的离合齿轮对其施加一个与上述作用力相抵消的静摩擦力，变速套不转动。

同样，采用本方法还可以设计出其它类似的装置。

综上所述本发明采用了同心齿轮逆转、变速套逆转、齿轮传递机构径向移动、离合齿轮径向沿其滚动方向啮合和分离等主要技术措施。故不需拔叉、拔叉环、轴向移动齿轮、同步转动齿轮等技术措施，因而有操作简单、灵便、换挡平稳。变速可靠等优点，故采用本方法的多级变速装置具有结构紧凑、设计合理、性能可靠、体积小、质量轻、效率高成本低等优点，适用于船舶、车辆等交通运输机械。

下面结合附图1和一种实施例对本发明进行详细说明：

附图1为采用本发明的一种二级变速装置主要结构，示意图：

1.  壳体

2.  同心内齿轮

3.  变速套

4.  缺口

5.7.  齿轮传递机构

6.  弹性爪

8.  通孔

9.10.  同心齿轮

11.  同心轴

参见附图1，本发明是通过定位在壳体[1]中，且仅可转动的同心内齿轮[2]通过其内齿对弹性爪[6]的作用带动变速套[3]一同逆转。同心内齿轮[2]和变速套[3]上的缺口[4]共同作用使齿轮传递机构[5]与同心内齿轮[2]，同心轴齿轮[10]一同分离，齿转传递机构[5]压入变速套[3]内侧，其原与同心内齿轮[2]啮合的离合齿轮压紧在变速套[3]上滚动。变速套[3]上的通孔[8]转动到齿轮传递机构[7]位置。齿轮传递机构[7]上的离合齿轮通过通孔[8]与同心内齿轮[2]啮合，另一离合齿轮与同心轴齿轮[9]同时啮合。同心内齿轮[2]顺转，使齿轮传递机构[7]上两离合齿轮进一步啮合。至此完成一次换挡。同样，变速套[3]上缺口[4]再次移到齿轮传递机构[5]位置，同心内齿轮[2]顺转使齿轮传递机[5]上离合齿轮再次啮合。至此，完成一次循环换挡。同心内齿轮[2]顺转，逆转装弹性爪[6]受力很小，齿轮传递机构[7]紧压在变速套[2]上产生一个与之抵消的静摩擦力，变速套[3]不转动，该二级变速装置中，壳体[1]为一圆盘，同心内齿轮[2]定位在圆盘内侧仅可转动。变速套[3]是一套筒，套筒外侧装有一弹性爪[6]，它与同心内齿轮[2]上的内齿触压。套筒上有缺口[4]，通孔[8]，缺口[4]，通孔[8]在套筒轴向方向上排列，在圆周上是错开分布的，亦可以交错分布，且缺口[4]，通孔[8]方向与套筒径向方向一致。齿轮传递机构[5]，[7]由一个基座和一个由二个齿轮构成的齿轮组合体及一个图中未画出的啮合力矩装置构成。其中，基座定位在壳体[1]的一侧面上，且仅可限位转动。基座上两个齿轮互相啮合，并仅可绕各自固定在基座上的轴转动。啮合力矩装置为公知的普通技术措施，故仅只提出。同心轴齿轮[9]，[10]固定在轴[11]上，轴[11]与同心内齿轮[2]同心。[11]上，轴[11]与同心内齿轮[2]同心。