CN109083986A - 离心换挡变速机构 - Google Patents

Abstract

一种离心换挡变速机构，它包括齿轮传动机构、离心机构和棘轮机构，通过齿轮传动机构与变速机构配合，棘轮机构与变速机构和齿轮传动机构配合，通过在输入端的输入轴和输出端的输出轴之间设置离心机构，高速工况下离心机构连接输入轴和输出轴，低速工况下输出轴依次与变速机构、棘轮机构和输出端连接，变速机构与齿轮传动机构配合变速。本发明克服了原换挡机构采用变速机结构复杂，体积大，成本高的问题，具有结构简单，体积小，由输出端产生的离心力大小自动实现变速控制，成本低的特点。

Description

离心换挡变速机构

技术领域

本发明属于机械换挡变速技术领域，涉及一种离心换挡变速机构。

背景技术

换挡机构在工业中运用比较广泛，不同的换挡机构的应用场所不同。例如，涉及应用的风力发电机或洋流或潮汐发电机机组中，由于产生的风力风速、洋流的流速和潮汐的潮流不确定，使输入轴的扭矩和旋转速度发生改变，转速发生改变的输入轴将扭矩专递给输出轴，使发电机转子转动发生不断的改变，影响发电，使发电量不稳定，目前采用的方法是在输入轴和输出轴之间增设变速机，存在的问题：

增设变速机结构较为复杂，体积大；

变速机需要接入控制端，由控制***控制，增加了成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种离心换挡变速机构，结构简单，采用齿轮传动机构与变速机构和棘轮机构配合，在高速工况下，离心机构产生离心力与输入端的输入轴和输出端的输出轴连接传递力矩，低速工况下，输入轴与变速机构配合，变速机构与棘轮机构配合传递力矩，变速机构与齿轮传动机构配合变速，体积小，由输出端产生的离心力大小自动实现变速控制，成本低。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种离心换挡变速机构，它包括齿轮传动机构、离心机构和棘轮机构；所述齿轮传动机构的输入端和输出端与变速机构配合，棘轮机构与输出端配合，输入端和输出端相互配合之间设置活动连接的离心机构；所述输入端高速工况下通过离心机构连接输出端，低速工况下通过变速机构和棘轮机构连接输出端。

所述输入端包括与输入轴连接的输入齿轮；所述输出端包括与输出轴连接的输出齿轮；所述输入轴一端深入输出轴的腔体内，离心机构位于输入轴上的槽体内销轴连接与输出轴腔体内的锁止槽对应。

所述变速机构包括与变速轴连接的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮分别与输入端和输出端的输入齿轮和输出齿轮相互啮合。

所述离心机构包括与离心杆滑动配合的配重装置，离心杆的一端绕输入端的输入轴槽体内销体转动，另一端与输出端的输出轴腔体内的锁止槽对应。

所述离心杆为两端圆滑过渡的板状体，一端设有偏离板状体中心的长腰圆孔，位于长腰圆孔内设有滑槽与配重装置滑动配合。

所述配重装置包括与长腰圆配重块上侧面和下侧面槽体内弹簧连接的限位块，限位块与离心杆上的长腰圆孔滑动配合。

所述离心杆的长腰圆孔两侧设置锁紧螺钉与限位块抵触；所述离心杆的上侧面或下侧面设置顶出螺钉与限位块抵触；所述离心杆的下侧面设置复位弹簧与输入端的输入轴槽体连接。

所述棘轮机构包括位于棘轮壳内的轴承和内衬套，以及位于内衬套内的棘轮和与棘轮配合与棘轮壳连接的棘爪，棘爪连接的棘爪弹簧与棘轮壳连接；所述输出端的输出轴与棘轮机构的轴承配合，棘轮壳与输出端的输出齿轮配合。

如所述的离心换挡变速机构的换挡变速方法，其特征在于，它包括如下步骤：

S1，动力输出，输入端的输入轴旋转，离心机构连接输入端的输入轴和输出端的输出轴，输入轴带动输出轴旋转，此时，输入轴处于高速工况下，棘轮机构和变速机构不传递动力；

S2，换挡，输入端的输入轴旋转，离心机构脱离与输入端的输入轴和输出端的输出轴连接，输入齿轮与离心机构的第一齿轮啮合旋转带动变速轴旋转，变速轴旋转带动第二齿轮与棘轮壳配合的输出齿轮啮合旋转，棘爪与棘轮配合将力矩传递给输出端的输出轴，此时，输入轴处于低速工况；

S3，变速，输入端的输入齿轮和变速机构的第一齿轮的齿数不同，输出端的输出齿轮与变速机构的第二齿轮的齿数不同，不同的传动比改变输出端输出轴的转速；

S4，调整配重，使用前，沿离心杆滑动配重装置，使其在高速工况下离心杆产生离心力连接输入轴和输出轴；

S5，更换配重，拧动离心杆上侧面或下侧面的顶出螺钉，使配重装置的限位块向下运动脱离离心杆的长腰圆孔的滑槽后，拔出配重块，即可整体更换配重装置，更换时，压紧配重装置上侧面和下侧面凸起的限位块，限位块压缩槽体内的弹簧向内缩进，逐步塞入离心杆的长腰圆孔，塞入后，弹簧伸展驱动限位块与长腰圆孔内的滑槽配合限位；

其中，S4需要在输入端和输出端组装前完成；

其中，S5可根据输出轴的转速进行调整，调整时，依次重复S4、S5。

一种离心换挡变速机构，它包括齿轮传动机构、离心机构和棘轮机构，通过齿轮传动机构与变速机构配合，棘轮机构与变速机构和齿轮传动机构配合，通过在输入端的输入轴和输出端的输出轴之间设置离心机构，高速工况下离心机构连接输入轴和输出轴，低速工况下输出轴依次与变速机构、棘轮机构和输出端连接，变速机构与齿轮传动机构配合变速。本发明克服了原换挡机构采用变速机结构复杂，体积大，成本高的问题，具有结构简单，体积小，由输出端产生的离心力大小自动实现变速控制，成本低的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的主视示意图。

图3为图2内部的结构示意图。

图4为图3的A处放大示意图。

图5为本发明离心机构的结构示意图。

图6为图5的主视示意图。

图7为图6内部的结构示意图。

图8为本发明离心杆的结构示意图。

图9为本发配重装置的结构示意图。

图10为图9内部的结构示意图。

图11为本发明棘轮机构的结构示意图。

图12为图11的主视示意图。

图13为图11内部的结构示意图。

图中：齿轮传动机构1，输入端11，输出端12，变速机构13，离心机构2，离心杆21，配重装置22，棘轮机构3，棘轮壳31，轴承32，内衬套33，棘轮34，棘爪35，棘爪弹簧36。

具体实施方式

如图1~图13中，一种离心换挡变速机构，它包括齿轮传动机构1、离心机构2和棘轮机构3；所述齿轮传动机构1的输入端11和输出端12与变速机构13配合，棘轮机构3与输出端12配合，输入端11和输出端12相互配合之间设置活动连接的离心机构2；所述输入端11高速工况下通过离心机构2连接输出端12，低速工况下通过变速机构13和棘轮机构3连接输出端12。结构简单，通过齿轮传动机构1与变速机构13配合，棘轮机构3与变速机构13和齿轮传动机构1配合，通过在输入端11的输入轴和输出端12的输出轴之间设置离心机构2，高速工况下离心机构2连接输入轴和输出轴，低速工况下输出轴依次与变速机构13、棘轮机构3和输出端12连接，变速机构13与齿轮传动机构1配合变速，体积小，由输出端产生的离心力大小自动实现变速控制，成本低。

优选的方案中，所述输入端11包括与输入轴连接的输入齿轮；所述输出端12包括与输出轴连接的输出齿轮；所述输入轴一端深入输出轴的腔体内，离心机构2位于输入轴上的槽体内销轴连接与输出轴腔体内的锁止槽对应。结构简单，安装时，先安装离心机构2到输入轴的槽体内，再将输入轴的一端***到输出轴的腔体内，此时，离心机构2位于输入轴的槽体内不与输出轴的锁止槽连接。

优选的方案中，所述变速机构13包括与变速轴连接的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮分别与输入端11和输出端12的输入齿轮和输出齿轮相互啮合。结构简单，使用过程，变速机构13的第一齿轮和第二齿轮始终与齿轮传动机构1的输入齿轮和输出齿轮相互啮合。

优选的方案中，所述离心机构2包括与离心杆21滑动配合的配重装置22，离心杆21的一端绕输入端11的输入轴槽体内销体转动，另一端与输出端12的输出轴腔体内的锁止槽对应。结构简单，安装时，离心杆21的一端与输入轴的槽体轴销连接，另一端处于活动状态，在输入轴高速旋转时产生离心力与输出轴上的锁止槽卡合连接，使输入轴的扭矩传递给输出轴。

优选的方案中，所述离心杆21为两端圆滑过渡的板状体，一端设有偏离板状体中心的长腰圆孔，位于长腰圆孔内设有滑槽与配重装置22滑动配合。结构简单，使用时，离心杆21远离轴销连接端的配重装置22增大了离心杆21的重量，产生的离心力更大；可滑动的配重装置22便于调整离心力，以满足不同转速的输出轴配重，调整方便，适应性好，通用性好。

优选的方案中，所述配重装置22包括与长腰圆配重块上侧面和下侧面槽体内弹簧连接的限位块，限位块与离心杆21上的长腰圆孔滑动配合。结构简单，配重调整时，长腰圆配重块沿离心杆21的长腰圆孔滑动，上下侧面的限位块与长腰圆孔的槽体内，弹簧向两侧伸展使限位块与槽体配合限位，防止脱出。

优选的方案中，所述离心杆21的长腰圆孔两侧设置锁紧螺钉与限位块抵触；所述离心杆21的上侧面或下侧面设置顶出螺钉与限位块抵触；所述离心杆21的下侧面设置复位弹簧与输入端11的输入轴槽体连接。结构简单，配重块调整后，离心杆21长腰圆孔两侧的锁紧螺钉与限位块抵触紧固，配重块处于固定状态；配重块更换时，旋转离心杆21上侧面或下侧面的顶出螺钉，使限位块与长腰圆配重块内部的弹簧抵触缩进到槽体内，向外即可拔出配重装置22，更换方便快捷；当输入轴从高速工况下降到低速工况时，位于离心杆21下侧面的复位弹簧回缩，拉动离心杆21进入到输入端11的输入轴槽体内，使输入轴与输出轴自动解除连接。

优选的方案中，所述棘轮机构3包括位于棘轮壳31内的轴承32和内衬套33，以及位于内衬套33内的棘轮34和与棘轮34配合与棘轮壳31连接的棘爪35，棘爪35连接的棘爪弹簧36与棘轮壳31连接；所述输出端12的输出轴与棘轮机构3的轴承32配合，棘轮壳31与输出端12的输出齿轮配合。结构简单，安装时，棘轮机构3的轴承32与输出轴的轴颈配合，棘轮34与轴端配合，平键限位；输入端11的输入轴与输出端12的输出轴连接旋转时，棘爪35与棘轮34处于分离状态，棘轮机构3不动作；输入端11与变速机构13连接旋转时，第二齿轮与输出端12的输出齿轮配合旋转，输出齿轮带动棘轮壳31旋转，棘轮壳31驱动棘爪35与棘轮34配合，棘轮34带动输出轴旋转；当变速机构13脱离与输入端11连接时，棘爪弹簧36拉动棘爪35与棘轮34分开。

优选的方案中，如所述的离心换挡变速机构的换挡变速方法，其特征在于，它包括如下步骤：

S1，动力输出，输入端11的输入轴旋转，离心机构2连接输入端11的输入轴和输出端12的输出轴，输入轴带动输出轴旋转，此时，输入轴处于高速工况下，棘轮机构3和变速机构13不传递动力；

S2，换挡，输入端11的输入轴旋转，离心机构2脱离与输入端11的输入轴和输出端12的输出轴连接，输入齿轮与离心机构2的第一齿轮啮合旋转带动变速轴旋转，变速轴旋转带动第二齿轮与棘轮壳31配合的输出齿轮啮合旋转，棘爪35与棘轮34配合将力矩传递给输出端12的输出轴，此时，输入轴处于低速工况；

S3，变速，输入端11的输入齿轮和变速机构13的第一齿轮的齿数不同，输出端12的输出齿轮与变速机构13的第二齿轮的齿数不同，不同的传动比改变输出端12输出轴的转速；

S4，调整配重，使用前，沿离心杆21滑动配重装置22，使其在高速工况下离心杆21产生离心力连接输入轴和输出轴；

S5，更换配重，拧动离心杆21上侧面或下侧面的顶出螺钉，使配重装置22的限位块向下运动脱离离心杆21的长腰圆孔的滑槽后，拔出配重块，即可整体更换配重装置22，更换时，压紧配重装置22上侧面和下侧面凸起的限位块，限位块压缩槽体内的弹簧向内缩进，逐步塞入离心杆21的长腰圆孔，塞入后，弹簧伸展驱动限位块与长腰圆孔内的滑槽配合限位；

其中，S4需要在输入端11和输出端12组装前完成；

其中，S5可根据输出轴的转速进行调整，调整时，依次重复S4、S5。该方法简单适用，利用输入轴高速旋转使离心机构2产生离心力与输出轴连接或分离，实现自动变速控制，成本低。

如上所述的离心换挡变速机构，安装使用时，齿轮传动机构1与变速机构13配合，棘轮机构3与变速机构13和齿轮传动机构1配合，在输入端11的输入轴和输出端12的输出轴之间设置离心机构2，高速工况下离心机构2连接输入轴和输出轴，低速工况下输出轴依次与变速机构13、棘轮机构3和输出端12连接，变速机构13与齿轮传动机构1配合变速，体积小，由输出端产生的离心力大小自动实现变速控制，成本低。

安装时，先安装离心机构2到输入轴的槽体内，再将输入轴的一端***到输出轴的腔体内，此时，离心机构2位于输入轴的槽体内不与输出轴的锁止槽连接。

使用过程，变速机构13的第一齿轮和第二齿轮始终与齿轮传动机构1的输入齿轮和输出齿轮相互啮合。

安装时，离心杆21的一端与输入轴的槽体轴销连接，另一端处于活动状态，在输入轴高速旋转时产生离心力与输出轴上的锁止槽卡合连接，使输入轴的扭矩传递给输出轴。

使用时，离心杆21远离轴销连接端的配重装置22增大了离心杆21的重量，产生的离心力更大；可滑动的配重装置22便于调整离心力，以满足不同转速的输出轴配重，调整方便，适应性好，通用性好。

配重调整时，长腰圆配重块沿离心杆21的长腰圆孔滑动，上下侧面的限位块与长腰圆孔的槽体内，弹簧向两侧伸展使限位块与槽体配合限位，防止脱出。

配重块调整后，离心杆21长腰圆孔两侧的锁紧螺钉与限位块抵触紧固，配重块处于固定状态；配重块更换时，旋转离心杆21上侧面或下侧面的顶出螺钉，使限位块与长腰圆配重块内部的弹簧抵触缩进到槽体内，向外即可拔出配重装置22，更换方便快捷；当输入轴从高速工况下降到低速工况时，位于离心杆21下侧面的复位弹簧回缩，拉动离心杆21进入到输入端11的输入轴槽体内，使输入轴与输出轴自动解除连接。

安装时，棘轮机构3的轴承32与输出轴的轴颈配合，棘轮34与轴端配合，平键限位；输入端11的输入轴与输出端12的输出轴连接旋转时，棘爪35与棘轮34处于分离状态，棘轮机构3不动作；输入端11与变速机构13连接旋转时，第二齿轮与输出端12的输出齿轮配合旋转，输出齿轮带动棘轮壳31旋转，棘轮壳31驱动棘爪35与棘轮34配合，棘轮34带动输出轴旋转；当变速机构13脱离与输入端11连接时，棘爪弹簧36拉动棘爪35与棘轮34分开。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种离心换挡变速机构，其特征是：它包括齿轮传动机构（1）、离心机构（2）和棘轮机构（3）；所述齿轮传动机构（1）的输入端（11）和输出端（12）与变速机构（13）配合，棘轮机构（3）与输出端（12）配合，输入端（11）和输出端（12）相互配合之间设置活动连接的离心机构（2）；所述输入端（11）高速工况下通过离心机构（2）连接输出端（12），低速工况下通过变速机构（13）和棘轮机构（3）连接输出端（12）。

2.根据权利要求1所述的离心换挡变速机构，其特征是：所述输入端（11）包括与输入轴连接的输入齿轮；所述输出端（12）包括与输出轴连接的输出齿轮；所述输入轴一端深入输出轴的腔体内，离心机构（2）位于输入轴上的槽体内销轴连接与输出轴腔体内的锁止槽对应。

3.根据权利要求2所述的离心换挡变速机构，其特征是：所述变速机构（13）包括与变速轴连接的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮分别与输入端（11）和输出端（12）的输入齿轮和输出齿轮相互啮合。

4.根据权利要求2所述的离心换挡变速机构，其特征是：所述离心机构（2）包括与离心杆（21）滑动配合的配重装置（22），离心杆（21）的一端绕输入端（11）的输入轴槽体内销体转动，另一端与输出端（12）的输出轴腔体内的锁止槽对应。

5.根据权利要求4所述的离心换挡变速机构，其特征是：所述离心杆（21）为两端圆滑过渡的板状体，一端设有偏离板状体中心的长腰圆孔，位于长腰圆孔内设有滑槽与配重装置（22）滑动配合。

6.根据权利要求5所述的离心换挡变速机构，其特征是：所述配重装置（22）包括与长腰圆配重块上侧面和下侧面槽体内弹簧连接的限位块，限位块与离心杆（21）上的长腰圆孔滑动配合。

7.根据权利要求6所述的离心换挡变速机构，其特征是：所述离心杆（21）的长腰圆孔两侧设置锁紧螺钉与限位块抵触；所述离心杆（21）的上侧面或下侧面设置顶出螺钉与限位块抵触；所述离心杆（21）的下侧面设置复位弹簧与输入端（11）的输入轴槽体连接。

8.根据权利要求2所述的离心换挡变速机构，其特征是：所述棘轮机构（3）包括位于棘轮壳（31）内的轴承（32）和内衬套（33），以及位于内衬套（33）内的棘轮（34）和与棘轮（34）配合与棘轮壳（31）连接的棘爪（35），棘爪（35）连接的棘爪弹簧（36）与棘轮壳（31）连接；所述输出端（12）的输出轴与棘轮机构（3）的轴承（32）配合，棘轮壳（31）与输出端（12）的输出齿轮配合。

9.根据权利要求1~8任一项所述的离心换挡变速机构的换挡变速方法，其特征在于，它包括如下步骤：

S1，动力输出，输入端（11）的输入轴旋转，离心机构（2）连接输入端（11）的输入轴和输出端（12）的输出轴，输入轴带动输出轴旋转，此时，输入轴处于高速工况下，棘轮机构（3）和变速机构（13）不传递动力；

S2，换挡，输入端（11）的输入轴旋转，离心机构（2）脱离与输入端（11）的输入轴和输出端（12）的输出轴连接，输入齿轮与离心机构（2）的第一齿轮啮合旋转带动变速轴旋转，变速轴旋转带动第二齿轮与棘轮壳（31）配合的输出齿轮啮合旋转，棘爪（35）与棘轮（34）配合将力矩传递给输出端（12）的输出轴，此时，输入轴处于低速工况；

S3，变速，输入端（11）的输入齿轮和变速机构（13）的第一齿轮的齿数不同，输出端（12）的输出齿轮与变速机构（13）的第二齿轮的齿数不同，不同的传动比改变输出端（12）输出轴的转速；

S4，调整配重，使用前，沿离心杆（21）滑动配重装置（22），使其在高速工况下离心杆（21）产生离心力连接输入轴和输出轴；

S5，更换配重，拧动离心杆（21）上侧面或下侧面的顶出螺钉，使配重装置（22）的限位块向下运动脱离离心杆（21）的长腰圆孔的滑槽后，拔出配重块，即可整体更换配重装置（22），更换时，压紧配重装置（22）上侧面和下侧面凸起的限位块，限位块压缩槽体内的弹簧向内缩进，逐步塞入离心杆（21）的长腰圆孔，塞入后，弹簧伸展驱动限位块与长腰圆孔内的滑槽配合限位；

其中，S4需要在输入端（11）和输出端（12）组装前完成；

其中，S5可根据输出轴的转速进行调整，调整时，依次重复S4、S5。