本發(fā)明涉及變速器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及多級(jí)變速器。

背景技術(shù)：

現(xiàn)行的輕型汽車變速器，由于體積、結(jié)構(gòu)等原因的限制，最多做到十級(jí)變速，缺點(diǎn)就是每一級(jí)齒輪控制的速度區(qū)間很大，造成發(fā)動(dòng)機(jī)并不總是在最高效狀態(tài)下進(jìn)行動(dòng)力輸出，浪費(fèi)燃油。而且各級(jí)齒輪間轉(zhuǎn)速差很大，在換檔時(shí)，容易造成卡頓現(xiàn)象。

因此，如何針對(duì)上述現(xiàn)有所存在的缺點(diǎn)進(jìn)行研發(fā)改良，實(shí)為相關(guān)業(yè)界所需努力研發(fā)的目標(biāo)，本發(fā)明設(shè)計(jì)人有鑒于此，乃思及創(chuàng)作的意念，遂以多年的經(jīng)驗(yàn)加以設(shè)計(jì)，經(jīng)多方探討并試作樣品試驗(yàn)，及多次修正改良，乃推出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種多級(jí)變速器。

(二)技術(shù)方案

本發(fā)明提供了一種多級(jí)變速器，包括位于變速箱內(nèi)的：

輸入軸，其上固定套設(shè)有若干主動(dòng)齒輪；

輸出軸，為中空軸，且該輸出軸上同軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)有若干從動(dòng)齒輪，所述從動(dòng)齒輪與主動(dòng)齒輪一一嚙合設(shè)置，且該從動(dòng)齒輪與輸出軸貼合的安裝壁上呈環(huán)狀開設(shè)有若干組楔口；

若干組楔塊，每組楔塊呈環(huán)形安裝在輸出軸上，與楔口一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)楔塊沿輸出軸截面徑向向外延伸；

液壓系統(tǒng)，包括：

油腔，其內(nèi)部容納液壓油；

若干組頂升活塞，安裝在輸出軸內(nèi)，并與楔塊組一一對(duì)應(yīng)連接；

若干供油管，與油腔聯(lián)通，并穿設(shè)在輸出軸空腔內(nèi)，每根供油管均獨(dú)立地與一組頂升活塞組聯(lián)通。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述油腔包括：

主油腔，位于輸出軸空腔外，且所述大活塞設(shè)置在該油腔內(nèi)，并由電機(jī)驅(qū)動(dòng)；

副油腔，位于輸出軸空腔內(nèi)，通過大油管與主油腔聯(lián)通，所述大油管穿設(shè)在輸出軸空腔內(nèi)；

其中，所述主油腔和副油腔分設(shè)在輸出軸長(zhǎng)軸方向的兩端，若干所述供油管一端與主油腔聯(lián)通，另一端與就近的頂升活塞組連接，剩下若干所述供油管一端與副油腔聯(lián)通，另一端也與就近的頂升活塞組連接。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述頂升活塞包括：

活塞腔，設(shè)置在輸出軸內(nèi)，所述活塞腔沿輸出軸徑向設(shè)置，且活塞腔一端與供油管連接，另一端為開口設(shè)置；

活塞本體，一端堵設(shè)在活塞腔開口端，另一端伸出活塞腔。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述活塞本體與楔塊之間通過頂升彈簧連接，且活塞本體伸出活塞腔的端部開設(shè)有供頂升彈簧安裝的安裝槽。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述供油管與活塞腔之間通過環(huán)形油管實(shí)現(xiàn)聯(lián)通，所述環(huán)形油管同軸內(nèi)置在輸出軸內(nèi)，且與活塞腔位置相對(duì)應(yīng)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述輸出軸上開設(shè)有供楔塊伸出的頂升孔，所述楔塊嵌套配合在頂升孔內(nèi)，且下端位于輸出軸內(nèi)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述楔塊下端與輸出軸內(nèi)壁之間連接有回位彈簧。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述楔口為向安裝壁內(nèi)下陷的槽口，其兩側(cè)具有向其靠近且逐漸下陷的漸進(jìn)斜坡面。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在所述輸出軸長(zhǎng)軸方向相鄰的頂升活塞之間互相錯(cuò)開布置。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述水平管安裝有電磁閥。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明至少具有以下有益效果其中之一：

(1)輸出軸和輸入軸之間密集設(shè)置若干互相嚙合的齒輪，在變速箱有限的長(zhǎng)度內(nèi)，盡可能多的增加齒輪級(jí)數(shù)，從而達(dá)成數(shù)十級(jí)的變速功能，由于檔位大大增多，相鄰兩檔位齒輪的轉(zhuǎn)速差很小，可以直接由本檔位換至相鄰檔位，不需要額外的機(jī)構(gòu)去減小換檔時(shí)的頓挫感，使變速箱結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，甚至不需要斷開離合器；由于每個(gè)檔位控制的速度范圍區(qū)間很小，變速箱能更好的匹配發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車速度，使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出效率最高；采用輸出軸中空設(shè)計(jì)，便于利用液壓系統(tǒng)換擋；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與車速更匹配，達(dá)到省油，提高效率，加快換檔速度的目的；

(2)可以在車速均勻增大、減小時(shí)不斷開離合器，直接換檔，通過多齒輪組提供更多齒速比，使發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)高效的動(dòng)力輸出，保證發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與車速達(dá)到最匹配的狀態(tài)；

(3)該結(jié)構(gòu)的液壓驅(qū)動(dòng)原理簡(jiǎn)單，且液壓管道內(nèi)置在輸出軸中空腔內(nèi)，可以在較小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)盡可能多的齒輪的安裝，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)頓挫感的均變速；

(4)因?yàn)閺膭?dòng)齒輪較多，供油管數(shù)量也較多，但同一個(gè)截面只能布置一定數(shù)量的供油管，所以，將輸油筒中供油管分左右兩部分，互不連通，其中主油腔一側(cè)供油管與主油腔連通，副油腔一側(cè)供油管與副油腔連通，這就保證了輸油筒截面面積最小化，進(jìn)而使整個(gè)變速器體積變?。?/p>

(5)由供油管輸送到活塞腔內(nèi)的液壓油，將活塞本體頂升，首先對(duì)頂升彈簧進(jìn)行壓縮，頂升彈簧再對(duì)楔塊進(jìn)行頂升，由于從動(dòng)齒輪在高速運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)壓迫逐漸露出輸出軸的楔塊，在頂升彈簧的作用下，楔塊會(huì)做退讓，保證楔塊不被損壞，當(dāng)頂升力足夠大，楔塊完全卡在楔口內(nèi)，不再退讓，從而帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)；

(6)在楔塊頂升的過程中，會(huì)對(duì)回位彈簧進(jìn)行壓縮，當(dāng)液壓消失，活塞本體退回，楔塊在回位彈簧的作用下可以自動(dòng)縮回；

(7)由于從動(dòng)齒輪楔口兩側(cè)是漸進(jìn)斜坡面，而且保持高速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)鍥塊接觸到斜面后，會(huì)沿內(nèi)口斜面滑動(dòng)，直到鍥合進(jìn)鍥口，斜坡面起到緩沖導(dǎo)向的作用；

(8)由于是電磁閥控制每級(jí)檔位的掛脫，換檔非常迅速。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的從動(dòng)齒輪的安裝示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的a-a截面示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例一的輸出軸內(nèi)部示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例一的輸出軸示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例二的楔塊示意圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例三的液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

【本發(fā)明主要元件符號(hào)說(shuō)明】

1、變速箱；2、輸入軸；3、主動(dòng)齒輪；

4、輸出軸；41、頂升孔；51、副油腔；

52、主油腔；53、大油管；54、供油管；

541、電磁閥；55、環(huán)形油管；56、大活塞；

57、電機(jī)；58、加壓機(jī)；59、旋轉(zhuǎn)接頭；

6、頂升活塞；61、頂升彈簧；62、活塞腔；

63、安裝槽；64、活塞本體；7、軸承；

8、從動(dòng)齒輪；81、楔口；82、斜坡面；

9、楔塊；91、回位彈簧；92、頂支座；

93、滾柱。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種多級(jí)變速器。本變速器采用并列式的齒輪組，可以在有效的長(zhǎng)度以內(nèi)，盡可能多的增加齒輪級(jí)數(shù)，從而達(dá)成數(shù)十級(jí)的變速功能?？紤]到長(zhǎng)度限制，最多可以做到40級(jí)。由于級(jí)數(shù)很多，相鄰兩級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)速差在4％以內(nèi)，所以換檔過程沒有頓挫感，汽車的舒適性大大提高。由于每級(jí)齒輪控制一個(gè)小范圍的速度區(qū)間，所以，可以保證在每個(gè)檔位下，發(fā)動(dòng)機(jī)為最優(yōu)輸出狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與車速更匹配，達(dá)到省油，提高效率，減小換檔頓挫感，加快換檔速度的目的。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例一

在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種多級(jí)變速器。圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本發(fā)明包括位于變速箱1內(nèi)的輸入軸2、輸出軸4、楔塊9及液壓系統(tǒng)。

以下分別對(duì)本實(shí)施例的各個(gè)組成部分進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1-3所示，輸入軸2和輸出軸4，輸入軸2為動(dòng)力輸入軸，其上固定套設(shè)有若干主動(dòng)齒輪3；輸出軸4動(dòng)力輸出軸，為中空軸，且該輸出軸4上同軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)有若干從動(dòng)齒輪8，從動(dòng)齒輪8與主動(dòng)齒輪3一一嚙合設(shè)置，主動(dòng)齒輪3帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的從動(dòng)齒輪8轉(zhuǎn)動(dòng)，用來(lái)將動(dòng)力從輸入軸2傳給輸出軸8。且該從動(dòng)齒輪3與輸出軸8貼合的安裝壁上呈環(huán)狀開設(shè)有若干組楔口81。從動(dòng)齒輪8和輸出軸4之間安裝有軸承7，以此實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承7安裝在齒輪安裝壁的一側(cè)的三分之一寬度處，楔口81開設(shè)在另一側(cè)。每組齒輪具有額定的齒速比，控制一個(gè)檔位。本發(fā)明具有40個(gè)齒輪組，所以能變換40個(gè)檔位對(duì)動(dòng)力進(jìn)行變速。

若干組楔塊9，每組楔塊9呈環(huán)形安裝在輸出軸4上，與楔口81一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)楔塊9沿輸出軸4截面徑向向外延伸；某級(jí)齒輪的楔塊9和楔口81配合后，該級(jí)主、從動(dòng)齒輪2、4投入使用，變速器即變化到該檔位。

變速器檔位的變換，是通過液壓結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。

變速器輸出軸內(nèi)部設(shè)有液壓系統(tǒng)。

液壓系統(tǒng)，包括：

油腔，包括位于輸出軸空腔外的主油腔52及位于輸出軸空腔內(nèi)的副油腔51，主油腔52和副油腔51分設(shè)在輸出軸4長(zhǎng)軸方向的兩端，通過穿設(shè)在輸出軸4內(nèi)的大油管53實(shí)現(xiàn)聯(lián)通，在主油腔52內(nèi)設(shè)置有由電機(jī)57驅(qū)動(dòng)的大活塞56；

若干組頂升活塞6，如圖4所示，安裝在輸出軸4內(nèi)，并與楔塊組一一對(duì)應(yīng)連接；包括設(shè)置在輸出軸4內(nèi)的活塞腔62，該活塞腔62沿輸出軸4徑向設(shè)置，且活塞腔62一端與供油管54連接，另一端為開口設(shè)置；還包括活塞本體64，其一端堵設(shè)在活塞腔62開口端，另一端伸出活塞腔62。

若干供油管54，穿設(shè)在輸出軸4空腔內(nèi)，其中若干供油管54一端與主油腔52聯(lián)通，另一端與就近的一組頂升活塞組連接，剩下若干供油管54一端與輔油腔51聯(lián)通，另一端也與就近的頂升活塞組連接，將液壓油輸入到頂升活塞6內(nèi)。

每一個(gè)檔位包括一個(gè)完整的液壓回路：輸出軸兩端分別有一個(gè)油腔，通過中心貫通的大油管53連通。供油管54與大油管53平行設(shè)置，彼此獨(dú)立。供油管54與活塞腔之間通過環(huán)形油管實(shí)現(xiàn)聯(lián)通，環(huán)形油管同軸內(nèi)置在輸出軸內(nèi)，且與活塞腔62位置相對(duì)應(yīng)，環(huán)形油管55環(huán)包在供油管54外圍，每個(gè)環(huán)形油管55對(duì)一個(gè)檔位活塞腔62輸油，每個(gè)供油管54唯一連通一個(gè)環(huán)形油管55，油腔給供油管54供油，液壓油再由供油管54進(jìn)入環(huán)形油管55，再進(jìn)入活塞腔62，實(shí)現(xiàn)頂升活塞，從而頂升楔塊9，實(shí)現(xiàn)楔塊9和楔口81的卡合，完成換擋。

此外，活塞本體64與楔塊9之間通過頂升彈簧61連接，且活塞本體64伸出活塞腔62的端部開設(shè)有供頂升彈簧61安裝的安裝槽63。輸出軸4上開設(shè)有供楔塊9伸出的頂升孔41，楔塊9嵌套配合在頂升孔41內(nèi)，包括下端的頂支座92和滾動(dòng)設(shè)置在頂支座92上端的滾柱93，且下端頂支座92位于輸出軸4內(nèi)，與輸出軸4內(nèi)壁之間連接有回位彈簧91。楔口81為向安裝壁內(nèi)下陷的槽口，其兩側(cè)具有向其靠近且逐漸下陷的漸進(jìn)斜坡面82。

如圖5所示，為了保證輸出軸4具有一定強(qiáng)度，在輸出軸4長(zhǎng)軸方向相鄰的頂升活塞6之間互相錯(cuò)開布置。

較為重要的是，為了方便每級(jí)控制，每根供油管55上都安裝有控制液壓油通斷的電磁閥541。

當(dāng)使用該變速器的汽車啟動(dòng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力，動(dòng)力經(jīng)離合器傳至變速器輸入軸2，輸入軸2上所有主動(dòng)齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)。帶動(dòng)所有從動(dòng)齒輪8轉(zhuǎn)動(dòng)，由于從動(dòng)齒輪8與輸出軸4全部采用軸承7鉸接，此時(shí)輸出軸4不轉(zhuǎn)動(dòng)，有所檔位都不工作，汽車處于空擋。

汽車油門開始增大后，主控板控制變速器掛最低檔位一檔，此檔為齒速比最大檔。首先，主控板控制一檔液壓油路中電磁閥541打開，接著，控制變速電機(jī)57轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)57帶動(dòng)推桿對(duì)主油腔52內(nèi)大活塞56加壓，壓縮主油腔52內(nèi)液壓油，由于此時(shí)僅有一檔電磁閥541打開，油壓傳到一檔供油管54，再傳到與供油管54連通的環(huán)形油管55，再傳到一檔活塞腔62，活塞腔62內(nèi)活塞本體64受壓后向上頂升。

頂升活塞6頂升后，首先對(duì)頂升彈簧61進(jìn)行壓縮，頂升彈簧61再對(duì)頂支座92進(jìn)行頂升，將頂支座92上的滾柱93頂出輸出軸4。同時(shí)，頂支座92對(duì)回位彈簧91進(jìn)行壓縮，直至頂升過程結(jié)束。

滾柱93被頂出輸出軸4表面后，會(huì)接觸到從動(dòng)齒輪楔口81。由于從動(dòng)齒輪楔口81具有漸進(jìn)斜坡面82，而且保持高速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)93滾柱接觸到斜坡面82后，會(huì)沿楔口81斜面滾動(dòng)或滑動(dòng)，直到鍥合進(jìn)鍥口81。但是由于開始階段，頂升彈簧61內(nèi)壓力很小，提供給滾柱93用于鍥合于鍥口81的壓力很小，隨著從動(dòng)齒輪8與輸出軸4轉(zhuǎn)動(dòng)不同步，滾柱93脫離所在鍥口81，隨著轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行而滑進(jìn)下一個(gè)鍥口81。此時(shí)，會(huì)重復(fù)上面的頂進(jìn)與脫離過程，直至某一時(shí)刻，頂升彈簧61被壓縮后產(chǎn)生足夠大的彈力提供給滾柱93，使?jié)L柱93鍥合于鍥口81中，不被從動(dòng)齒輪8超越，二者保持同步轉(zhuǎn)動(dòng)，掛檔完成。

同時(shí)，油腔內(nèi)壓力持續(xù)增加，油腔內(nèi)壓力感應(yīng)器感應(yīng)到壓力達(dá)到最大額定值后，將信號(hào)傳給主控板。

主控板控制電機(jī)57，停止工作，從而對(duì)油腔停止加壓。同時(shí)，主控板控制一檔電磁閥541關(guān)閉。整個(gè)換檔過程結(jié)束。

當(dāng)汽車速度增加，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加后，一檔齒輪不足以輸出汽車行駛所需速度，主控板控制變速器脫離一檔，掛進(jìn)二檔。

主控板首先控制一檔電磁閥541打開，然后控制電機(jī)57工作，將推桿后拉，帶動(dòng)油腔內(nèi)大活塞56后退，使整個(gè)油路中油壓減小。活塞本體64因受到油壓變小，對(duì)頂升彈簧61壓力變小。因此，頂升彈簧61將活塞本體64壓向軸心位置，同時(shí)頂升彈簧61伸長(zhǎng)，頂支座92受到壓力隨之變小。頂升彈簧61伸長(zhǎng)到一定階段，回位彈簧91中彈力大于頂升彈簧61中彈力，回位彈簧91會(huì)將頂支座92壓向軸心。直至活塞本體64受到油壓為0，回位彈簧91將頂支座92壓回初始位置，頂支座92帶動(dòng)滾柱93脫離從動(dòng)齒輪8的鍥口81，一檔脫離。此時(shí)油腔中油壓繼續(xù)減小，油壓感應(yīng)器感應(yīng)到油壓達(dá)到最小額定值后，將信號(hào)傳給主控板，主控板將一檔電磁閥541關(guān)閉，將電機(jī)57關(guān)閉。

接著主控板控制二檔電磁閥541打開，將電機(jī)57打開，將推桿前壓，壓縮油腔內(nèi)液壓油。二檔機(jī)構(gòu)重復(fù)一檔機(jī)構(gòu)的掛檔過程，掛上二檔。

以此類推，所有換檔過程重復(fù)以上掛檔過程。

當(dāng)汽車踩剎車時(shí)，主控板監(jiān)測(cè)到汽車速度突然減小，首先控制檔位脫離，脫離過程重復(fù)一檔脫離過程。然后汽車處于空擋，直至油門重新被加大，主控板根據(jù)當(dāng)時(shí)的汽車速度以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，

計(jì)算出此時(shí)最匹配的檔位，控制變速器掛進(jìn)該檔位。掛檔過程，重復(fù)一檔的掛檔過程。

實(shí)施例二

如圖6所示，與實(shí)施例一相比，楔塊9為一體結(jié)構(gòu)，方便加工和制造。

實(shí)施例三

如圖7所示，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，油腔內(nèi)的加壓裝置采用在主油腔52上連接加壓機(jī)58的結(jié)構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)接頭59實(shí)現(xiàn)二者的連接，能很好的增大液壓油的壓力。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述。依據(jù)以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)本發(fā)明有了清楚的認(rèn)識(shí)。

需要說(shuō)明的是，在附圖或說(shuō)明書正文中，未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。此外，上述對(duì)各元件和方法的定義并不僅限于實(shí)施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式。

還需要說(shuō)明的是，本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但這些參數(shù)無(wú)需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)值。實(shí)施例中提到的方向用語(yǔ)，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。此外，除非特別描述或必須依序發(fā)生的步驟，上述步驟的順序并無(wú)限制于以上所列，且可根據(jù)所需設(shè)計(jì)而變化或重新安排。并且上述實(shí)施例可基于設(shè)計(jì)及可靠度的考慮，彼此混合搭配使用或與其他實(shí)施例混合搭配使用，即不同實(shí)施例中的技術(shù)特征可以自由組合形成更多的實(shí)施例。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。