CN109210177B - 变速箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变速箱，包括变速箱箱体，变速箱箱体内部穿设有动力输入轴、中间轴和动力输出轴，中间轴上的齿轮分别与动力输入轴和动力输出轴上的齿轮啮合；中间轴上设有第一螺线管和第二螺线管，在第一螺线管与中间轴小齿轮之间、第二螺线管与中间轴大齿轮之间各设置有一个同步器；变速箱箱体、动力输入轴、中间轴、动力输出轴和所有齿轮都为非铁磁材料制成，同步器为永久磁铁制成，由第一螺线管和第二螺线管控制同步器在中间轴上移动；变速箱箱体外部设置有控制第一螺线管和第二螺线管的电流大小及方向的开关电路。本发明的变速箱，解决了目前变速箱机械结构复杂，摩擦力大，易损坏、不耐用的问题，能延长各零部件的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制动技术领域，更具体地说，本发明涉及一种汽车变速箱。
背景技术
目前，汽车用发动机的转矩变化范围较小，无法应对汽车在实际行驶中遇到的复杂的道路情况，所以增大汽车的牵引力和行驶速度势在必行。
变速箱的产生很好的解决了上面说到的问题，变速箱通过改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，来达到适应经常变化的行驶条件。同时，发动机在有利的工况下工作，功率较高而并且使油耗降低。而且，变速箱能在发动机旋转方向不变的情况下，使汽车倒退行驶，利用空挡可以中断动力传递，便于变速器换挡或进行动力输出。
传统的变速箱是由变速传动机构和操纵机构组成，需要时，还可以加装动力输出器。在分类上有两种方式：按传动比变化方式和按操纵方式的不同来分。目前的变速***主要有：机械传动、液力传动和静液压传动。变换档位有人力换挡和动力换挡，结构有定轴式和行星式。
随着现代科技的发展，变速箱也有了升级，从最初的手动变速箱，到现在的无极变速箱，从无同步器到有同步器，操控越来越方便。手动变速箱主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩；而自动变速箱AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵***组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。手动变速器的工作原理，就是通过拨动变速杆，切换中间轴轴上的齿轮，通过大小不同的齿轮组合与动力输出轴结合，从而改变驱动轮的转矩和转速。但是使用变速杆切换档位，机械结构复杂，操作步骤繁琐，需要频繁的拨动操作杆实现换挡。
在实际运用中，变速箱经常由于不正当的加施操作，而受到不同程度的损坏。不同种类的变速箱维修难度也不一样，大多数情况是要更换变速箱才能解决问题，这就造成了很大程度的资源浪费，成本也较高，车主负担也较重。因此，一种新型的、不易损坏的、维修成本低的变速箱，成为了未来发展的新方向。
发明内容
本发明的一个目的就是提供一种变速箱，解决目前变速箱机械结构复杂，摩擦力大，易损坏、不耐用的问题。
本发明的变速箱不但结构比机械式简单，而且使齿轮与齿轮之间、齿轮与同步器之间的摩擦损耗减小，不容易损坏，延长各零部件的使用寿命。
为了实现本发明的这些目的和其他优点，
一种变速箱，包括变速箱箱体，变速箱箱体内部穿设有动力输入轴、中间轴和动力输出轴，中间轴上的齿轮分别与动力输入轴的齿轮和动力输出轴的高档位齿轮和低档位齿轮啮合，在所述中间轴上设有第一螺线管和第二螺线管，在第一螺线管与中间轴小齿轮之间、第二螺线管与中间轴大齿轮之间各设置有一个同步器；
所述变速箱箱体、动力输入轴、中间轴、动力输出轴和所有齿轮都为非铁磁材料制成，同步器为永久磁铁制成，由第一螺线管和第二螺线管控制同步器在中间轴上移动，在所述变速箱箱体外部设置有控制第一螺线管和第二螺线管的电流大小及方向的开关电路。
优选的是，所述变速箱箱体包括前盖、后盖和左右开口的外壳，前盖设置在动力输入轴一侧，后盖设置在动力输出轴一侧。
优选的是，所述第一螺线管和第二螺线管由外置电磁铁代替，同步器设置在动力输出轴上，在高档位齿轮和低档位齿轮之间，所述外置电磁磁铁包括第一电磁铁、第二电磁铁和第三电磁铁，分别设置在变速箱箱体外部，第一电磁铁和第二电磁铁分别位于变速箱箱体两侧，固定在前盖和后盖上，分别靠近动力输入轴和动力输出轴，第三电磁铁固定在变速箱箱体的左右开口的外壳上，具***于动力输出轴的低档位齿轮和高档位齿轮的中间位置的区域。
优选的是，所述外置电磁铁通过开关控制电流大小以及电流流入的方向，进而控制各个电磁铁的磁性大小和方向。
优选的是，当需要变速箱处于低挡位状态时，通过开关控制电流流入的方向，使后盖上的第二电磁铁对同步器产生吸引力，前盖上的第一电磁铁对同步器产生排斥力，变速箱箱体外壳的第三电磁铁不输入电流，同步器往低档位齿轮移动并与低档位齿轮接合；当需要变速箱处于高挡位状态时，通过开关控制电流流入的方向，使后盖上的第二电磁铁对同步器产生排斥力，前盖上的第一电磁铁对同步器产生吸引力，位于外壳的第三电磁铁不输入电流，同步器往高档位齿轮移动并与高档位齿轮接合；当需要变速箱处于空挡状态时，通过开关控制电流流入的方向，使变速箱箱体前盖上的第一电磁铁和后盖上的第二电磁铁对同步器都产生排斥力，变速箱箱体外壳的第三电磁铁对同步器产生吸引力，同步器停在高档位齿轮与低档位齿轮中间。
优选的是，所述低档位为低档位齿轮与中间轴小齿轮啮合，传动比小于1。
优选的是，所述高档位为高档位齿轮与中间轴大齿轮啮合，传动比大于1。
优选的是，所述前盖和后盖上放置电磁铁处各设置有一个凹槽，变速箱箱体外壳放置电磁铁处同样设置有一个凹槽，凹槽底部离最近的齿轮位置保持3-5cm的距离，电磁铁均放置在凹槽内，凹槽的形状与电磁铁的形状一致，凹槽深度等于电磁铁的厚度。
优选的是，所述变速箱箱体中间轴的上方，在动力输入轴和动力输出轴的中间不连接处，设置一个凹槽在动力输入轴和动力输出轴两端之间，将变速箱前盖上的第一电磁铁设置在该凹槽处，凹槽外边缘离最近的的齿轮位置均保持3-5cm的距离。
本发明至少包括以下有益效果：本发明结构简单，易于实现，通过螺线管控制同步器的移动，实现换挡，省去了换挡叉的机械步骤，降低了机械式的摩擦损耗；同时，外置开关电路，代替了现有技术的换挡操作杆，操作更加简单方便，减少了过程中的机械反应时间，换挡更加迅速；螺线管内置，充分利用了变速箱形体内部空间，并且节省了变速箱外部空间；变速箱箱体、动力输入轴、中间轴、动力输出轴和所有齿轮都为非铁磁材料制成，规避了引用螺线管所产生的磁性的影响；变速箱箱体外的外置电磁铁代替螺线管，便于拆卸维修，避免了故障维修时的变速箱箱体的拆卸，节省了使用后保养的时间和精力；外置电磁铁磁力的大小和方向可控制，操作简单，换挡速度也更快，降低故障成本；变速箱箱体外壳以及前盖后盖设置凹槽，电磁铁放置在凹槽内，为汽车其他零部件的放置节省了空间，同时，凹槽与电磁铁形状上的契合，避免了汽车行进过程中电磁铁与其他零部件可能发生的接触和碰撞，降低了发生损坏的可能性，从而减少了维修与替换的成本。
附图说明
图1为本发明内置螺线管的空挡示意图。
图2为本发明内置螺线管的低挡位示意图。
图3为本发明内置螺线管的高挡位示意图。
图1-3中：2-变速箱箱体；3-高档位齿轮；5-动力输入轴；6-主动齿轮；7-从动齿轮；8-前盖；11-动力输出轴；12-低档位齿轮；13-中间轴小齿轮；14-后盖；15-中间轴；16-中间轴大齿轮；17-第一螺线管；18-第一同步器；19-第二同步器；20-第二螺线管。
图1-3中，第一同步器和第二同步器的磁极分布：轴向分布，第一同步器靠近第一螺线管一端为S极，靠近中间轴小齿轮一端为N极；第二同步器靠近中间轴大齿轮一端为S极，靠近第二螺线管一端为N极。
图4为本发明外置电磁铁的空档示意图。
图5为本发明外置电磁铁的低档位示意图。
图6为本发明外置电磁铁的高档位示意图。
图7为本发明外置电磁铁时在动力输入轴和动力输出轴之间设置凹槽的示意图。
图4-7中：1-第一电磁铁；2-变速箱箱体；3-高档位齿轮；4-同步器；5-动力输入轴；6-主动齿轮；7-从动齿轮；8-前盖；9-第三电磁铁；10-第二电磁铁；11-动力输出轴；12-低档位齿轮；13-中间轴小齿轮；14-后盖；15-中间轴；16-中间轴大齿轮。
图4-7中，同步器磁极分布为：轴向分布，靠近高档位齿轮一侧为S极，靠近低档位齿轮一侧为N极。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，参阅图1-7。
实施例1
一种变速箱，包括变速箱箱体2，变速箱箱体内部穿设有动力输入轴5、中间轴15和动力输出轴11，中间轴15上的齿轮分别与动力输入轴5的齿轮和动力输出轴11的高档位齿轮3和低档位齿轮12啮合，在所述中间轴15上设有第一螺线管17和第二螺线管20，在第一螺线管17与中间轴小齿轮18之间、第二螺线管20与中间轴大齿轮16之间各设置有一个同步器；
所述变速箱箱体2、动力输入轴5、中间轴15、动力输出轴11和所有齿轮都为非铁磁材料制成，同步器为永久磁铁制成，由第一螺线管17和第二螺线管20控制同步器在中间轴15上移动，在所述变速箱箱体2外部设置有控制第一螺线管17和第二螺线管20的电流大小及方向的开关电路。
空挡状态时，如图1，第一同步器18受到第一螺线管17的磁力影响，不与中间轴小齿轮13啮合，同时第二同步器19受到第二螺线管20的磁力影响，不与中间轴大齿轮啮合；高档位状态时，第一同步器18受到第一螺线管17的磁力影响，不与中间轴小齿轮13啮合，同时第二同步器19受到第二螺线管20的磁力影响，与中间轴大齿轮啮合；低档位状态时，第一同步器18受到第一螺线管17的磁力影响，与中间轴小齿轮13啮合，同时第二同步器19受到第二螺线管20的磁力影响，不与中间轴大齿轮啮合。
其中，所述变速箱箱体2包括前盖8、后盖14和左右开口的外壳，前盖8设置在动力输入轴5一侧，后盖14设置在动力输出轴11一侧。
实施例2
一种变速箱，包括变速箱箱体2，变速箱箱体内部穿设有动力输入轴5、中间轴15和动力输出轴11，中间轴15上的齿轮分别与动力输入轴5的齿轮和动力输出轴11的高档位齿轮3和低档位齿轮12啮合，在所述中间轴15上设有第一螺线管17和第二螺线管20，在第一螺线管17与中间轴小齿轮18之间、第二螺线管20与中间轴大齿轮16之间各设置有一个同步器；
所述变速箱箱体2、动力输入轴5、中间轴15、动力输出轴11和所有齿轮都为非铁磁材料制成，同步器为永久磁铁制成，由第一螺线管17和第二螺线管20控制同步器在中间轴15上移动，在所述变速箱箱体2外部设置有控制第一螺线管17和第二螺线管20的电流大小及方向的开关电路。
其中，第一螺线管和第二螺线管由外置电磁铁代替，如图4所示，同步器4设置在动力输出轴11上，在高档位齿轮3和低档位齿轮12之间，所述外置电磁磁铁包括第一电磁铁1、第二电磁铁10和第三电磁铁9，如图1所示，分别设置在变速箱箱体2外部，第一电磁铁1和第二电磁铁10分别位于变速箱箱体2两侧，固定在前盖8和后盖14上，分别靠近动力输入轴5和动力输出轴11，第三电磁铁9固定在变速箱箱体2的左右开口的外壳上，具***于动力输出轴11的低档位齿轮12和高档位齿轮3的中间位置的区域。空挡状态时，第一电磁铁1和第二电磁铁10都对同步器4产生排斥力，第三电磁铁9对同步器4产生吸引力，同步器4停在高档位齿轮3和低档位齿轮12之间，不与任一齿轮接合；高档位状态时，第一电磁铁1对同步器4产生吸引力，第二电磁铁10对同步器4产生排斥力，第三电磁铁9对同步器4不产生力的作用，同步器4与高档位齿轮3接合；低档位状态时，第一电磁铁1对同步器4产生排斥力，第二电磁铁10对同步器4产生吸引力，第三电磁铁9对同步器4不产生力的作用，同步器4与低档位齿轮12接合。
其中，所述外置电磁铁通过开关控制电流大小以及电流流入的方向，进而控制各个电磁铁的磁性大小和方向。
如图3-5所示，当需要变速箱处于低挡位状态时，通过开关控制电流流入的方向，使后盖14上的第二电磁铁10对同步器4产生吸引力，前盖8上的第一电磁铁1对同步器4产生排斥力，变速箱箱体2外壳的第三电磁铁9不输入电流，同步器4往低档位齿轮12移动并与低档位齿轮12接合；当需要变速箱处于高挡位状态时，通过开关控制电流流入的方向，使后盖14上的第二电磁铁10对同步器4产生排斥力，前盖8上的第一电磁铁1对同步器4产生吸引力，位于外壳的第三电磁铁9不输入电流，同步器4往高档位齿轮3移动并与高档位齿轮3接合；当需要变速箱处于空挡状态时，通过开关控制电流流入的方向，使变速箱箱体2前盖8上的第一电磁铁1和后盖14上的第二电磁铁10对同步器4都产生排斥力，变速箱箱体2外壳的第三电磁铁9对同步器4产生吸引力，同步器4停在高档位齿轮3与低档位齿轮12中间。
其中，所述低档位为低档位齿轮12与中间轴小齿轮13啮合，传动比小于1。
其中，所述高档位为高档位齿轮3与中间轴大齿轮16啮合，传动比大于1。
实施例3
一种变速箱，包括变速箱箱体2，变速箱箱体内部穿设有动力输入轴5、中间轴15和动力输出轴11，中间轴15上的齿轮分别与动力输入轴5的齿轮和动力输出轴11的高档位齿轮3和低档位齿轮12啮合，在所述中间轴15上设有第一螺线管17和第二螺线管20，在第一螺线管17与中间轴小齿轮18之间、第二螺线管20与中间轴大齿轮16之间各设置有一个同步器；
所述变速箱箱体2、动力输入轴5、中间轴15、动力输出轴11和所有齿轮都为非铁磁材料制成，同步器为永久磁铁制成，由第一螺线管17和第二螺线管20控制同步器在中间轴15上移动，在所述变速箱箱体2外部设置有控制第一螺线管17和第二螺线管20的电流大小及方向的开关电路。
其中，第一螺线管和第二螺线管由外置电磁铁代替，同步器4设置在动力输出轴11上，在高档位齿轮3和低档位齿轮12之间，所述外置电磁磁铁包括第一电磁铁1、第二电磁铁10和第三电磁铁9，分别设置在变速箱箱体2外部，第一电磁铁1和第二电磁铁10分别位于变速箱箱体2两侧，固定在前盖8和后盖14上，分别靠近动力输入轴5和动力输出轴11，第三电磁铁9固定在变速箱箱体2的左右开口的外壳上，具***于动力输出轴11的低档位齿轮12和高档位齿轮3的中间位置的区域。空挡状态时，第一电磁铁1和第二电磁铁10都对同步器4产生排斥力，第三电磁铁9对同步器4产生吸引力，同步器4停在高档位齿轮3和低档位齿轮12之间，不与任一齿轮接合；高档位状态时，第一电磁铁1对同步器4产生吸引力，第二电磁铁10对同步器4产生排斥力，第三电磁铁9对同步器4不产生力的作用，同步器4与高档位齿轮3接合；低档位状态时，第一电磁铁1对同步器4产生排斥力，第二电磁铁10对同步器4产生吸引力，第三电磁铁9对同步器4不产生力的作用，同步器4与低档位齿轮12接合。
其中，所述前盖8和后盖14上放置电磁铁处各设置有一个凹槽，变速箱箱体2外壳放置电磁铁处同样设置有一个凹槽，凹槽底部离最近的齿轮位置保持3cm的距离，电磁铁均放置在凹槽内，凹槽的形状与电磁铁的形状一致，凹槽深度等于电磁铁的厚度。
实施例4
一种变速箱，包括变速箱箱体2，变速箱箱体内部穿设有动力输入轴5、中间轴15和动力输出轴11，中间轴15上的齿轮分别与动力输入轴5的齿轮和动力输出轴11的高档位齿轮3和低档位齿轮12啮合，在所述中间轴15上设有第一螺线管17和第二螺线管20，在第一螺线管17与中间轴小齿轮18之间、第二螺线管20与中间轴大齿轮16之间各设置有一个同步器；
所述变速箱箱体2、动力输入轴5、中间轴15、动力输出轴11和所有齿轮都为非铁磁材料制成，同步器为永久磁铁制成，由第一螺线管17和第二螺线管20控制同步器在中间轴15上移动，在所述变速箱箱体2外部设置有控制第一螺线管17和第二螺线管20的电流大小及方向的开关电路。
其中，第一螺线管和第二螺线管由外置电磁铁代替，同步器4设置在动力输出轴11上，在高档位齿轮3和低档位齿轮12之间，所述外置电磁磁铁包括第一电磁铁1、第二电磁铁10和第三电磁铁9，分别设置在变速箱箱体2外部，第二电磁铁10位于变速箱箱体2的一侧，固定后盖14上，靠近动力输出轴11，第三电磁铁9固定在变速箱箱体2的左右开口的外壳上，具***于动力输出轴11的低档位齿轮12和高档位齿轮3的中间位置的区域。
其中，如图7所示，所述变速箱箱体2中间轴的上方，在动力输入轴5和动力输出轴11的中间不连接处，设置一个凹槽在动力输入轴5和动力输出轴11两端之间，将第一电磁铁1设置在该凹槽处，凹槽外边缘离最近的的齿轮位置均保持5cm的距离。空挡时，第一电磁铁1和第二电磁铁10都对同步器4产生排斥力，第三电磁铁9对同步器4产生吸引力，同步器4停在高档位齿轮3和低档位齿轮12之间，不与任一齿轮接合；高档位时，第一电磁铁1对同步器4产生吸引力，第二电磁铁10对同步器4产生排斥力，第三电磁铁9对同步器4不产生力的作用，同步器4与高档位齿轮3接合；低档位时，第一电磁铁1对同步器4产生排斥力，第二电磁铁10对同步器4产生吸引力，第三电磁铁9对同步器4不产生力的作用，同步器4与低档位齿轮12接合。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (8)
1.一种变速箱，其特征在于，包括变速箱箱体，变速箱箱体内部穿设有动力输入轴、中间轴和动力输出轴，中间轴上的齿轮分别与动力输入轴的齿轮和动力输出轴的高档位齿轮和低档位齿轮啮合，其特征在于：在所述中间轴上设有第一螺线管和第二螺线管，在第一螺线管与中间轴小齿轮之间、第二螺线管与中间轴大齿轮之间各设置有一个同步器；
所述变速箱箱体、动力输入轴、中间轴、动力输出轴和所有齿轮都为非铁磁材料制成，同步器为永久磁铁制成，由第一螺线管和第二螺线管控制同步器在中间轴上移动，在所述变速箱箱体外部设置有控制第一螺线管和第二螺线管的电流大小及方向的开关电路；
其中，所述第一螺线管和第二螺线管由外置电磁铁代替，同步器设置在动力输出轴上，在高档位齿轮和低档位齿轮之间，所述外置电磁铁包括第一电磁铁、第二电磁铁和第三电磁铁，分别设置在变速箱箱体外部，第一电磁铁和第二电磁铁分别位于变速箱箱体两侧，固定在前盖和后盖上，分别靠近动力输入轴和动力输出轴，第三电磁铁固定在变速箱箱体的左右开口的外壳上，具***于动力输出轴的低档位齿轮和高档位齿轮的中间位置的区域。
2.根据权利要求1所述的变速箱，其特征在于，所述变速箱箱体包括前盖、后盖和左右开口的外壳，前盖设置在动力输入轴一侧，后盖设置在动力输出轴一侧。
3.根据权利要求2所述的变速箱，其特征在于，所述外置电磁铁通过开关控制电流大小以及电流流入的方向，进而控制各个电磁铁的磁性大小和方向。
4.根据权利要求3所述的变速箱，其特征在于，当需要变速箱处于低档位状态时，通过开关控制电流流入的方向，使后盖上的第二电磁铁对同步器产生吸引力，前盖上的第一电磁铁对同步器产生排斥力，变速箱箱体外壳的第三电磁铁不输入电流，同步器往低档位齿轮移动并与低档位齿轮接合；当需要变速箱处于高档位状态时，通过开关控制电流流入的方向，使后盖上的第二电磁铁对同步器产生排斥力，前盖上的第一电磁铁对同步器产生吸引力，位于外壳的第三电磁铁不输入电流，同步器往高档位齿轮移动并与高档位齿轮接合；当需要变速箱处于空挡状态时，通过开关控制电流流入的方向，使变速箱箱体前盖上的第一电磁铁和后盖上的第二电磁铁对同步器都产生排斥力，变速箱箱体外壳的第三电磁铁对同步器产生吸引力，同步器停在高档位齿轮与低档位齿轮中间。
5.根据权利要求4所述的变速箱，其特征在于，所述低档位为低档位齿轮与中间轴小齿轮啮合，传动比小于1。
6.根据权利要求4所述的变速箱，其特征在于，所述高档位为高档位齿轮与中间轴大齿轮啮合，传动比大于1。
7.根据权利要求3-6任一项所述的变速箱，其特征在于，所述前盖和后盖上放置电磁铁处各设置有一个凹槽，变速箱箱体外壳放置电磁铁处同样设置有一个凹槽，凹槽底部离最近的齿轮位置保持3-5 cm的距离，电磁铁均放置在凹槽内，凹槽的形状与电磁铁的形状一致，凹槽深度等于电磁铁的厚度。
8.根据权利要求7所述的变速箱，其特征在于，所述变速箱箱体中间轴的上方，在动力输入轴和动力输出轴的中间不连接处，设置一个凹槽在动力输入轴和动力输出轴两端之间，将变速箱前盖上的第一电磁铁设置在该凹槽处，凹槽外边缘离最近的的齿轮位置均保持3-5 cm的距离。
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