CN103388660B - 一种机械变速*** - Google Patents

Abstract

本发明公开的机械变速***，包括输入轮、中心轴、行星齿轮机构、以及输出轮；所述齿圈与所述行星架轴向固定，所述中心轮一体成型于所述中心轴上；所述机械变速***还包括换挡装置。通过将齿圈、行星架进行轴向固定，保证二者之间连接的稳定性，避免由于换挡产生轴向窜动；通过设置换挡装置，根据不同的变速需要调整行星架、齿圈和所述输入轮、输出轮间的连接关系，输出不同的传动比，从而调节车轮或机床等设备的运行速度，采用该行星齿轮机构进行变速调节，稳定性较好，磨损及噪音均较小，使用寿命较长，无需消耗较多的作用力，工作效率较高，相对电机调速而言，使用寿命较长，维修成本较低。此外，还可进行倒档输出，使用范围较广。

Description

一种机械变速***

技术领域

本发明涉及一种传动***，具体涉及一种机械变速***。

背景技术

工业生产所采用的大多数机床，如：钻床、铣床、车床等，主要是采用更换皮带轮来进行变速，该方法费时费力操作不方便，且皮带轮易出现打滑现象，影响正常工作，工作效率较低。

还有就是采用电机与齿轮变速器的配合作用进行调节，但电机容易损坏，一旦设备上出现卡死等现象，易造成电机过载烧毁，降低电机的使用寿命，同时增加了生产及维修成本。

一般的非机动车主要是通过人为施加作用力使其运行，劳动量较大，而现有市场上出现的电动自行车可以根据需要进行实时调速，但其主要是通过调节电机的转动速度来实现车辆的运行调速，一但电机出现故障损坏，电动自行车则难以正常运行，影响日常生活的使用，而且，电机的更换及维修成本较高。

此外，一般的变速***不存在倒档进行反向输出的功能，存在输出方式的局限性。

因此，一种可实现车辆或机床等设备的实时调速，结构简单，操作方便，可有效降低劳动量，提高工作效率，使用寿命较长，且使用成本较低的变速***亟待出现。

发明内容

为解决传统的变速方式存在结构复杂、劳动量大、工作效率较低、使用寿命短、且更换维修等成本较高等问题，本发明公开了一种机械变速***，以达到有效实现车辆或机床等设备的实时调速，结构简单，操作方便，可有效降低劳动量，提高工作效率，保证***的使用寿命，降低使用成本较低的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种机械变速***，包括输入轮、中心轴、安装于所述中心轴上的行星齿轮机构、以及设置于所述行星齿轮机构输出端的输出轮；所述行星齿轮机构包括中心轮、行星轮、行星架与齿圈；所述齿圈与所述行星架轴向固定，所述中心轮一体成型于所述中心轴上；

所述机械变速***还包括通过切换所述行星架、齿圈和所述输入轮、输出轮间的连接关系，或调节所述中心轴与所述输入轮、行星架的连接关系调节输出转速的换挡装置。

优选的，所述中心轴包括固定连接的第一中心轴与第二中心轴，所述第一中心轴与所述第二中心轴可相对转动。

优选的，所述机械变速***还包括将所述齿圈与所述行星架轴向固定的定位机构，所述定位机构包括定位销，所述齿圈沿径向设置有安装所述定位销的销孔，所述行星架外侧设置有与所述销孔对应的凹槽。

优选的，所述输入轮输出端设置有输入轮外花键，所述齿圈输入端设置有与所述输入轮外花键相匹配的齿圈第一内花键；所述输出轮输入端设置有输出轮外花键，所述行星架的输出端设置有与所述输出轮外花键相匹配的行星架第一内花键。

优选的，所述行星架输入端设置有与所述输入轮外花键相匹配的行星架第二内花键。

优选的，所述齿圈的输出端设置有与所述输出轮外花键相匹配的齿圈第二内花键。

优选的，所述中心轮一体成型于所述第一中心轴上，所述输入轮的输出端设置有与所述中心轮相匹配的输入轮内花键；所述第二中心轴固定不动，所述第二中心轴输入端设置有轴外花键，所述行星架内侧设置有与所述轴外花键相匹配的行星架第三内花键。

优选的，所述换挡装置包括支架、设置于所述支架上的推杆、以及用于限制所述推杆行程的限位机构。

优选的，所述支架上设置有通孔，所述限位机构包括设置于所述推杆上的限位凹槽、以及位于所述通孔内的卡位元件，所述限位凹槽至少为2个。

优选的，所述推杆包括分别与所述输入轮、输出轮、中心轴固定的第一推杆、第二推杆与第三推杆，所述推杆的前端还设置有拨叉。

本发明公开的机械变速***，通过将齿圈、行星架进行轴向固定，保证二者之间连接的稳定性，避免由于换挡产生轴向窜动；通过设置换挡装置，根据不同的变速需要调整行星架、齿圈和所述输入轮、输出轮间的连接关系，输出不同的传动比，从而调节车轮或机床等设备的运行速度，采用该行星齿轮机构进行变速调节，稳定性较好，磨损及噪音均较小，使用寿命较长，无需消耗较多的作用力，工作效率较高，相对电机调速而言，使用寿命较长，维修成本较低。此外，可通过调节中心轴与输入轮、行星架的连接关系进行倒档输出，使用范围较广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的输入轮的结构示意图；

图2为本发明公开的输出轮的结构示意图；

图3为本发明公开的齿圈的结构示意图；

图4为本发明公开的行星架的结构示意图；

图5为本发明公开的第一中心轴的结构示意图；

图6为本发明公开的第二中心轴的结构示意图；

图7为本发明公开的一种机械变速***空档的结构示意图；

图8为本发明公开的一种机械变速***慢档的结构示意图；

图9为本发明公开的一种机械变速***中档的结构示意图；

图10为本发明公开的一种机械变速***快档的结构示意图；

图11为本发明公开的一种机械变速***倒档的结构示意图。

图中的数字或字母所代表的相应部件的名称：

1、输入轮2、输出轮3、中心轴4、齿圈5、行星架6、中心轮7、行星轮8、支架；11、输入轮内花键12、输入轮外花键；21、输出轮外花键；31、第一中心轴32、第二中心轴33、卡槽34、连接件35、沟槽36、通孔37、第一外花键38、第二外花键39、内花键40、轴外花键；41、齿圈第一内花键42、齿圈第二内花键43、销孔；51、行星架第一内花键52、行星架第二内花键53、行星架第三内花键54、凹槽；81、第一推杆82、拨叉83、卡位元件84、限位凹槽85、凸沿86、第二推杆87、第三推杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种机械变速***，以达到有效实现车辆或机床等设备的实时调速，结构简单，操作方便，可有效降低劳动量，提高工作效率，保证***的使用寿命，降低使用成本较低的目的。

如图1-11所示，一种机械变速***，包括输入轮1、中心轴3、安装于中心轴3上的行星齿轮机构、以及设置于行星齿轮机构输出端的输出轮2；行星齿轮机构包括中心轮6、行星轮7、行星架5与齿圈4；齿圈4与行星架5轴向固定，同时齿圈4与行星架5仅可在同一位置进行圆周运动；中心轮6一体成型于中心轴3上；通过将齿圈、行星架进行轴向固定，保证二者之间连接的稳定性，避免由于换挡产生轴向窜动。

该机械变速***还包括通过切换行星架、齿圈和输入轮、输出轮间的连接关系，或调节中心轴与输入轮、行星架的连接关系调节输出转速的换挡装置。

通过设置换挡装置，根据不同的变速需要调整行星架、齿圈和输入轮、输出轮间的连接关系，输出不同的传动比，从而调节车轮或机床等设备的运行速度，采用该行星齿轮机构进行变速调节，稳定性较好，磨损及噪音均较小，使用寿命较长，无需消耗较多的作用力，工作效率较高，相对电机调速而言，使用寿命较长，维修成本较低。此外，可通过调节中心轴与输入轮、行星架的连接关系进行倒档输出，适用范围较广。

中心轴包括固定连接的第一中心轴31与第二中心轴32，第一中心轴31与第二中心轴32可相对转动。第一中心轴31与第二中心轴32可拆卸固定，拆装方便，同时便于***中其他设备的安装。

第一中心轴31一端设置有连接件34，连接件34上设置有沟槽35，第二中心轴32一端设置卡槽33，连接件34伸入卡槽33内，卡槽33上设置有通孔36，销轴穿过通孔36并***卡槽33内，将二者轴向固定，但第一中心轴可在卡槽内转动。除此固定方式外，还可采用卡接的方式等，具体不做限制。

第一中心轴31上还设置有第一外花键37，第二中心轴32上还设置有第二外花键38，***中设置有分别于第一外花键37与第二外花键38相匹配的内花键39，保证中心轴的固定不动。

机械变速***还包括将齿圈4、行星架5轴向固定的定位机构。定位机构包括定位销或钢珠（未示出），齿圈4沿径向设置有安装定位销或钢珠的销孔43，行星架外侧设置有与销孔43对应的凹槽54，该定位机构结构简单，便于安装拆卸。

中心轴固定不动，输入轮1输出端设置有输入轮外花键12，齿圈4输入端设置有与输入轮外花键12相匹配的齿圈第一内花键41；输出轮2输入端设置有输出轮外花键21，行星架5的输出端设置有与输出轮外花键21相匹配的行星架第一内花键51。输出轮可将动力通过齿圈、行星架传递给输出轮，输出轮将动力进行输出。

中心轴固定不动，输入轮1输出端设置有输入轮外花键12，行星架5输入端设置有与输入轮外花键12相匹配的行星架第二内花键52；输出轮2输入端设置有输出轮外花键21，行星架5的输出端设置有与输出轮外花键21相匹配的行星架第一内花键51。输出轮可将动力通过行星架直接传递给输出轮，输出轮将动力进行输出。

中心轴固定不动，输入轮1输出端设置有输入轮外花键12，行星架5输入端设置有与输入轮外花键12相匹配的行星架第二内花键52；输出轮2输入端设置有输出轮外花键21，齿圈4的输出端设置有与输出轮外花键21相匹配的齿圈第二内花键42。输出轮可将动力通过行星架、行星轮、齿圈传递给输出轮，输出轮将动力进行输出。

第二中心轴32固定不动，第一外花键37与内花键39脱离，中心轮6一体成型于第一中心轴31上，输入轮1的输出端设置有与中心轮6相匹配的输入轮内花键11；第二中心轴32输入端设置有轴外花键40，行星架5内侧设置有与轴外花键40相匹配的行星架第三内花键53，此时行星架5也固定不动，齿圈4的输出端设置有与输出轮外花键21相匹配的齿圈第二内花键42。由于第一中心轴31与第二中心轴32可相对转动，因此输入轮1可将转动作用力传递给中心轮6，由于中心轮6一体成型于第一中心轴31上，第一中心轴31与中心轮6同步运转，将作用力通过行星轮、齿圈传递给输出轮，输出轮将动力进行输出。

换挡装置包括支架8、设置于支架8上的推杆，以及用于限制推杆行程的限位机构。支架8上设置有通孔（未示出），限位机构包括设置于推杆上的限位凹槽84、以及位于通孔内的卡位元件83，限位凹槽84至少为2个。通过限位凹槽84与卡位元件83的相互配合作用，对推杆进行不同行程的限位，实现换挡移动，通过设置卡位元件使得操作人员可清楚的了解档位，以便操作。卡位元件83包括弹簧与钢珠。通过对弹簧的压缩以及复位实现卡位换挡的作用。其中卡位元件还可为直接在支架上设置的与限位凹槽相匹配的凸沿，凸沿的边缘为弧形，便于限位凹槽的卡接与脱离，便于换挡操作。

推杆包括分别与输入轮1、输出轮2、中心轴3固定的第一推杆81、第二推杆86与第三推杆87，推杆的前端还设置有拨叉82。输入轮1、输出轮2与中心轴3上均设置有与拨叉82相匹配的凸沿85，使得推杆与输入轮1、输出轮2与中心轴3分别纵向上固定，可随推杆的移动而移动，且拨叉为扇形结构，与输入轮、输出轮与中心轴的圆周方向上不存在干涉，不会影响输入轮、输出轮与中心轴的圆周转动，保证输入轮、输出轮与中心轴的正常运行。除此之外，还可在输入轮、输出轮与中心轴外侧设置凹槽（未示出），拨叉伸入凹槽内进行定位，具体方式不做限制。

此外，输入轮输入端与输出轮的输出端均设置有外花键，便于与电机与负载连接将动力输出。

实施例1

第一推杆限位凹槽为3个，第二推杆限位凹槽均为2个，具体工作原理如下：

第一外花键37与第二外花键38分别与内花键39啮合，中心轴固定不动。

空档，卡位元件与第一推杆81与中间限位凹槽卡接，卡位元件与第二推杆后一限位凹槽卡接，输入轮外花键12位于齿圈第一内花键41与行星架第二内花键52之间，输出轮外花键21与行星架第一内花键51啮合，此时处于不工作状态；

慢档，向左移动第一推杆81，卡位元件与第一推杆81上后一限位凹槽卡接，第二推杆不变，输入轮外花键12与齿圈第一内花键41相啮合，输出轮外花键21与行星架第一内花键51啮合，外部作用力带动输入轮1运转，输入轮1将转动通过齿圈4-行星架5-输出轮2依次传递，将转动经输出轮进行输出带动车轮或机床等设备运转。

中档，在慢档的基础上，向右移动第一推杆81，卡位元件与第一推杆81与前一限位凹槽卡接，输入轮外花键12与行星架第二内花键52相啮合，输出轮外花键21与行星架第一内花键51啮合，外部作用力带动输入轮1运转，输入轮1将转动直接通过行星架5传递给输出轮2，将转动经输出轮进行输出带动车轮或机床等设备运转。

快档，在中档的基础上，向右移动第二推杆86，卡位元件与第二推杆86与前一限位凹槽卡接，输入轮外花键12与行星架第二内花键52相啮合，输出轮外花键21与齿圈第二内花键42啮合，外部作用力带动输入轮1运转，输入轮1将转动通过行星架5-齿圈4-输出轮2依次传递，将转动经输出轮进行输出带动车轮或机床等设备运转。

该实施例实现了三个档位的更换，便于车辆或机床等设备运行时的即时变速，无需消耗较多的作用力，降低了劳动量。

实施例2

其余与实施例1相同，不同之处在于，该***还包括第三推杆，第三推杆限位凹槽为2个，具体工作原理如下：

第一外花键37与第二外花键38分别于内花键39啮合，中心轴固定不动。

空档，卡位元件与第一推杆81与中间限位凹槽卡接，卡位元件与第二推杆后一限位凹槽卡接，卡位元件与第三推杆的前一限位凹槽卡接，输入轮外花键12位于齿圈第一内花键41与行星架第二内花键52之间，输出轮外花键21与行星架第一内花键51啮合，此时处于不工作状态；

慢档，向左移动第一推杆81，卡位元件与第一推杆81与后一限位凹槽卡接，第二推杆与第三推杆不变，输入轮外花键12与齿圈第一内花键41相啮合，输出轮外花键21与行星架第一内花键51啮合，外部作用力带动输入轮1运转，输入轮1将转动通过齿圈4-行星架5-输出轮2依次传递，将转动经输出轮进行输出带动车轮或机床等设备运转。

中档，在慢档的基础上，向右移动第一推杆81，卡位元件与第一推杆81与前一限位凹槽卡接，输入轮外花键12与行星架第二内花键52相啮合，输出轮外花键21与行星架第一内花键51啮合，外部作用力带动输入轮1运转，输入轮1将转动直接通过行星架5传递给输出轮2，将转动经输出轮进行输出带动车轮或机床等设备运转。

快档，在中档的基础上，向右移动第二推杆86，卡位元件与第二推杆86与前一限位凹槽卡接，输入轮外花键12与行星架第二内花键52相啮合，输出轮外花键21与齿圈第二内花键42啮合，外部作用力带动输入轮1运转，输入轮1将转动通过行星架5-齿圈4-输出轮2依次传递，将转动经输出轮进行输出带动车轮或机床等设备运转。

倒档，在快档的基础上，向左推动第三推杆87，卡位元件与第三推杆的后一限位凹槽卡接，第一中心轴上的第一外花键37与内花键39脱离，第二中心轴上的第二外花键38与内花键39继续啮合，第二中心轴上的轴外花键40与行星架第三内花键53啮合，行星架与第二中心轴均固定不动；在第三推杆带动中心轴移动的同时，输入轮内花键11与中心轮6啮合并随中心轴一起移动，此时卡位元件与第一推杆的中间一个限位凹槽卡接，输出轮外花键21与齿圈第二内花键42啮合，外部作用力带动输入轮1运转，输入轮1将转动通过中心轮6-行星轮7-齿圈4-输出轮2依次传递，将转动经输出轮进行输出带动车轮或机床等设备运转。

或是在空挡的基础上，移动第二推杆带动输出轮向右移动，使得输出轮外花键21与齿圈第二内花键42啮合；同时移动第三推杆带动中心轴向左移动，第一中心轴上的第一外花键37与内花键39脱离，第二中心轴上的第二外花键38与内花键39继续啮合，第二中心轴上的轴外花键40与行星架第三内花键53啮合，输入轮内花键11与中心轮6啮合，这时输入轮直接驱动中心轮转动，行星架通过第二中心轴被固定不动，输入轮1将转动通过中心轮6-行星轮7-齿圈4-输出轮2依次传递，齿圈反向带动输出轮输出，实现倒档。将转动经输出轮进行输出带动车轮或机床等设备运转。

该实施例实现了四个档位的更换，便于车辆或机床等设备运行时的即时变速，无需消耗较多的作用力，降低了劳动量。

以上实施例提到的花键端部均存在倒角，便于花键的切入连接，且中心轴的两端均可进行输出。输入轮与输出轮的动力输入与输出可以互换。

中心轴、输入轮、输出轮、齿圈以及行星架之间除采用花键固定连接外，还可采用齿轮连接等，具体连接方式不做限制。

本发明公开的机械变速***，通过将齿圈、行星架进行轴向固定，保证二者之间连接的稳定性，避免由于换挡产生轴向窜动；通过设置换挡装置，根据不同的变速需要调整行星架、齿圈和所述输入轮、输出轮间的连接关系，输出不同的传动比，从而调节车轮或机床等设备的运行速度，采用该行星齿轮机构进行变速调节，稳定性较好，磨损及噪音均较小，使用寿命较长，无需消耗较多的作用力，工作效率较高，相对电机调速而言，使用寿命较长，维修成本较低。此外，可通过调节中心轴与输入轮、行星架的连接关系进行倒档输出，使用范围较广。

以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种机械变速***，包括输入轮、中心轴、安装于所述中心轴上的行星齿轮机构、以及设置于所述行星齿轮机构输出端的输出轮；所述行星齿轮机构包括中心轮、行星轮、行星架与齿圈；其特征在于，所述齿圈与所述行星架轴向固定，所述中心轮一体成型于所述中心轴上；

所述机械变速***还包括通过切换所述行星架、齿圈和所述输入轮、输出轮间的连接关系，或调节所述中心轴与所述输入轮、行星架的连接关系调节输出转速的换挡装置；

所述中心轴包括固定连接的第一中心轴与第二中心轴，所述第一中心轴与所述第二中心轴可相对转动，所述第一中心轴的一端设置有连接件，所述连接件上设置有沟槽，所述第二中心轴的一端设置卡槽，所述连接件伸入所述卡槽内，所述卡槽上设置有通孔，销轴穿过所述通孔并***所述卡槽内，将二者轴向固定，所述第一中心轴可在所述卡槽内转动。

2.根据权利要求1所述的机械变速***，其特征在于，所述机械变速***还包括将所述齿圈与所述行星架轴向固定的定位机构，所述定位机构包括定位销，所述齿圈沿径向设置有安装所述定位销的销孔，所述行星架外侧设置有与所述销孔对应的凹槽。

3.根据权利要求1或2所述的机械变速***，其特征在于，所述输入轮输出端设置有输入轮外花键，所述齿圈输入端设置有与所述输入轮外花键相匹配的齿圈第一内花键；所述输出轮输入端设置有输出轮外花键，所述行星架的输出端设置有与所述输出轮外花键相匹配的行星架第一内花键。

4.根据权利要求3所述的机械变速***，其特征在于，所述行星架输入端设置有与所述输入轮外花键相匹配的行星架第二内花键。

5.根据权利要求4所述的机械变速***，其特征在于，所述齿圈的输出端设置有与所述输出轮外花键相匹配的齿圈第二内花键。

6.根据权利要求5所述的机械变速***，其特征在于，所述中心轮一体成型于所述第一中心轴上，所述输入轮的输出端设置有与所述中心轮相匹配的输入轮内花键；所述第二中心轴固定不动，所述第二中心轴输入端设置有轴外花键，所述行星架内侧设置有与所述轴外花键相匹配的行星架第三内花键。

7.根据权利要求6所述的机械变速***，其特征在于，所述换挡装置包括支架、设置于所述支架上的推杆、以及用于限制所述推杆行程的限位机构。

8.根据权利要求7所述的机械变速***，其特征在于，所述支架上设置有通孔，所述限位机构包括设置于所述推杆上的限位凹槽、以及位于所述通孔内的卡位元件，所述限位凹槽至少为2个。

9.根据权利要求8所述的机械变速***，其特征在于，所述推杆包括分别与所述输入轮、输出轮、中心轴固定的第一推杆、第二推杆与第三推杆，所述推杆的前端还设置有拨叉。