轴内顶键式齿轮有级变速器.pdf

一种机械有级变速器，其保留了传统弹性滑键变速器的操作方式和许多明显优点，同时解决了其不能传递大力矩的问题，但在结构简单性上有倒退。其包括一主动轴、一被动轴，每档都对应一组常啮合齿轮，每组齿轮中至少有一齿轮空套和从其对应轴中可被顶出的专用键；空套齿轮对应轴为空心或开有凹槽等的相应型式结构，由依轴向移动的、有凸部的档位选择件从轴内推顶出选定的专用键；各专用键还包括由键套、键座、出键弹簧和回键弹簧组成的支持机构。

1、  一种机械齿轮有级变速器，其特征是：包括一主动轴、一被动轴，每档都对应一组常啮合齿轮，每组齿轮中至少有一齿轮空套和从其对应轴中可被顶出的专用键及其支持机构；空套齿轮对应轴为空心或开有凹槽等的相应结构型式，由依轴向移动的、有凸部的档位选择件从轴内推顶选定的专用键机构，一个时刻只能有一个档位的专用键可以被推顶出。

2、  根据权利要求1所述一种机械齿轮有级变速器，其特征是：专用键及其支持机构由专用键、键套、键座、出键弹簧和回键弹簧组成。专用键安装在键套内，其除根部外可由出键弹簧顶出键套外；键座固定在轴内相应位置，键套可以在键座上径向伸缩移动，键套与键座之间安装有回键弹簧。回键弹簧使键套和专用键缩向轴内。当专用键及其机构被选定时，其键套被档位选择件上的凸部顶到接近轴表面的位置，回键弹簧被压缩，如此时专用键与空套齿轮内圈凹部未对上，专用键被压缩在键套内，当空套齿轮内圈凹部运动到专用键正上位时，专用键在出键弹簧作用下进入空套齿轮内圈凹部。当档位选择件上的凸部移开后，键套在回键弹簧作用下退回原位，专用键同时被键套拉回轴内。

3、  根据权利要求1所述一种机械齿轮有级变速器，其特征是：档位选择件随空心轴同步旋转，其凸部下方有一凹部，该凹部与键套上的环或钩配合，当专用键机构被选定时，键套上的环或钩进入该凹部；当专用键机构不再被选定时，回键弹簧使键套和专用键缩回轴内后，该键套上的环或钩才从凹部退出，使得档位选择件能选择其它档位。

4、  根据权利要求1所述一种机械齿轮有级变速器，其特征是：档位选择件凸部最上部有一小凹部，与键套上被顶部上的凸部配合，起到相互间固定的作用。

轴内顶键式齿轮有级变速器
技术领域
本发明涉及机械齿轮有级变速器，尤其是一种每组档位齿轮都有其专用键及其支持机构、并从轴内顶出专用键进入其空套齿轮内圈凹部，从而实现选档功能的齿轮有级变速器。
背景技术
齿轮有级变速器大量用在各型车辆等上面。最常见的就是每档齿轮组处于常啮合状态，通过同步器作用于其中空套的齿轮来实现档位的选择，因为同步器的采用使得其结构复杂、体积庞大。
在传统的各种其它类型的有级变速器中，弹性滑键式变速器有着很明显的优点，其每档齿轮同样处于常啮合状态，但用一个弹性滑键实现选档，因而其换档齿轮可连续排列，大大减少了变速器体积，还具有换档平稳、工作可靠、效率较高、结构紧凑、工艺简单、成本低廉等，但它有一个很致命的缺点，就是不能传递大力矩，这使得这种变速器的应用受到了很大的限制，如仅用于微型车辆、小型机器等上。
弹性滑键式变速器不能传递大力矩原因是：为了能在各档位间顺利退出、进入，键的两侧必须有很大的斜度，键进入齿轮内圈凹部的部分也不能太深，这就使键受力部分的大小受到了很大限制，与齿轮本身的受力能力不能很好匹配。而同时采用多个滑键，因机械加工不可能保证无公差，所以也很难保证各键均匀受力，主要由先接触上的键受力。
发明内容
本发明的目的是在基本保留弹性滑键式变速器一些优点和操作方式的前提下，解决其不能传递大力矩的问题。
本发明的技术方案：每档都对应一组常啮合齿轮，每组齿轮中至少有一齿轮空套和从其对应轴中可被顶出的专用键及其相关机构；空套齿轮对应轴为空心或开有凹槽等的相应结构型式，由依轴向移动的、有凸部的档位选择件从轴内推顶选定的专用键机构，一个时刻只能有一个档位的专用键可以被推顶出。
专用键及其支持机构由专用键、键套、键座、出键弹簧和回键弹簧组成。专用键安装在键套内，其除根部外可由出键弹簧顶出键套外；键座固定在轴内相应位置，键套可以在键座上径向伸缩移动，键套与键座之间安装有回键弹簧。回键弹簧使键套和专用键缩向轴内。当专用键及其机构被选定时，其键套被档位选择件上的凸部顶到接近轴表面的位置，回键弹簧被压缩，如此时专用键与空套齿轮内圈凹部未对上，专用键被压缩在键套内，当空套齿轮内圈凹部运动到专用键正上位时，专用键在出键弹簧作用下进入空套齿轮内圈凹部。当档位选择件上的凸部移开后，键套在回键弹簧作用下退回原位，专用键同时被键套拉回轴内。
有益效果：虽每组齿轮增加了专用键机构，使结构简单性有些降低，但专用键的形状、大小、进入齿轮的深度、专用键受力点与齿的距离都可以得到很好的匹配，使得在弹性滑键式变速器的一些优点和操作方式均得以保留的前提下，解决了传递大力矩的问题，使其可以应用到各种力矩要求的场合。此技术使AMT出现一种一维驱动换档的简单新形式、实现全真手动/全真自动一体化变速器MT+A，有了一个实际可行的前提。
附图说明
1、图1实施例整体构成原理示意图
2、图2实施例专用键机构构成原理示意图一(径向剖面)
3、图3实施例专用键机构构成原理示意图二(轴向剖面)
4、图4实施例进键退键过程示意图
具体实施方式
实施例由主动轴1、从动轴2、倒档中间齿轮轴3、轴支撑座4、从动轴专用键出口5、专用键机构6、档位选择件7、档位选择件凸部8、倒档齿轮组9、I档齿轮组10、II档齿轮组11、III档齿轮组12、专用键13、出键键簧14、键套15、键座16、回键弹簧17、档位锁定凹18、键套档位锁定钩19；选档件凸部之小反凹20、键座滑面21、键套滑面22、键套被顶部分23、空套齿轮凹部24、键套钩25、专用键L形钩槽26、齿轮体27；其中，从动轴2为空心结构，从动轴2上齿轮为空套，档位选择件7随从动轴2同步旋转。
当档位选择件7在外力作用下轴向移动，欲选定某一档位时，档位选择件凸部8作用于键套被顶部分23，在径向分力的作用下，键套15向接近轴面的位置移动，回键弹簧17被压缩，键套档位锁定钩19进入档位锁定凹18；如此时专用键13未能与空套齿轮凹部24对上，专用键13仍被压缩在轴面内，出键键簧14同时被压缩；换档动作在选档件凸部之小反凹20与键套被顶部分23顶部契合后完成；当专用键13空套齿轮凹部24完全对上时，专用键13在出键键簧14作用下进入空套齿轮凹部24。
当档位选择件7想解除某档选定时，档位选择件凸部8移出与键套被顶部分23对应位置，键套15在回键弹簧17的作用下向轴心退回，专用键L形钩槽26在键套钩25的带动下，使专用键13缩回轴内，同时键套档位锁定钩19退出档位选择件7上档位锁定凹18。
档位选择件凸部8作用于键套被顶部分23时，键座滑面21与键套滑面22间的摩擦力应小于径向分力；其中一面也可进一步改为滚轮。
空套轴对应各档位的外径可以不一样，使专用键的受力位置靠近齿轮的齿，减小对专用键的受力要求。
键套15与专用键13组合在一起的质心，任何时候都宜在与专用键出口5位置相反的半圆区内，以避免离心力的不良作用，具体方法之一可增加键套档位锁定钩19的质量。