[发明专利]机械式自动变速机构

说明书

本发明涉及一种机械式自动变速机构，该机构适用于机械传动领域。

变速换档装置广泛应用于机械传动领域，例如：汽车拖拉机普遍采用的齿轮变速箱，油田修井作业时拧紧或卸下管线而使用的动力钳(也称拧扣机)中所采用的齿轮换挡装置。这些变速装置的特点是根据外界负荷的大小利用不同的啮合齿轮对传递动力以达到换档变速和完成功率匹配的目的，面实现变速的方法均为手动换档变速。显然，若能根据外界负荷的变化自动选择不同的啮合齿轮对达到自动换档变速，对于提高作业效率，减少能耗，降低劳动强度将大有裨益。但就目前现状而言，能够实现机械式自动变速的机构所见极少，能够付诸实践的自动变速机构则更为罕见。由姜校林发明的“带有超越离合器的行星齿轮式两档自动变速机构(专利号：99202478.1)”，虽然解决了机械式自动变速机构这一问题，但由于行星齿轮机构制作加工麻烦，在现有的齿轮变速箱中应用很少，且在低档运行时，动力流同时经高低档元件传递到输出轴上，导致传动效率的降低，因此限制了该专利的应用范围。

本发明的目的是提供一种新的易于在普通手动换档变速箱上推广应用的两档位的机械式自动变速机构，它能根据外界负荷的变化自动改变动力输出轴的转速，以达到功率匹配的目的。若将两个以上的该机构进行串联组合，则可实现多档位的自动变速机构。

该机构具有显著的优点是：①智能变速，提高了工作效率。②换档及时准确，节约能源。③自动运行，减轻了操作人员的劳动强度。④实用性强，易于在普通变速箱上推广应用。⑤高、低速档运行时，动力完全分离而不产生功率消耗。

为达此目的，本技术方案是在普通的同轴线式齿轮减速器上进行的改进，采用了扭矩限制器(类同于安全联轴器)和超越离合器两个机构，将二者进行了结合。扭矩限制器的作用是：当外界负荷处在扭矩限制器工作扭矩的范围内时，由动力输入轴传递的扭矩经扭矩限制器传递到动力输出轴上，实现小负荷高转速输出。当外界负荷超出扭矩限制器工作扭矩范围而处在大负荷时，扭矩限制器打滑，此时动力输入轴的动力经超越离合器星轮带动超离合器外圈，经减速齿轮对传递到动力输出轴上，实现大负荷低转速输出。超越离合器的作用是：当外界处在小负荷状态时，超越离合器自动脱开，即超越离合器的星轮与其外圈分开而不传递动力。当外界处在大负荷状态时，超越离合器接合，动力输入轴的动力经超越离合器的星轮带动超越离合器的外圈实现大扭矩低转速输出。因此对于超越离合器和扭矩限制器面言，二者是根据外界负荷的变化交替运行轮流工作而实现自动换档变速的。由于普通扭矩限制器(一般主要由主动盘、从动盘、传动销及测力弹簧等组成)在大扭矩打滑时仍然消耗一部分能量，故本发明特在输出轴上加装上传动螺旋爪，将传动螺旋爪的被动部分与扭矩限制器中的传动销轴向刚性联接，将测力弹簧压紧在被动螺旋爪上，在大扭矩时被动螺旋爪在主动螺旋爪的驱动下克服测力弹簧的预紧力做轴向移动，进而带动传动销脱高扭矩限制器中的主动盘，使高速档传递的动力得以切断，动力只从低速档传出。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明总成剖面图；图2为图1的A-A剖面图；图3为图1的B-B剖面图；图4为输出齿轮右视图；图5为输出齿轮主视图；图6为图1C向视图(去掉其它件，仅对被动螺旋爪所做的向视图)。图7为被动螺旋爪受力分析图。

图中：1，输入轴；2，衬套(滑动轴承)；3，输入齿轮；4，超越离合器外圈；5，滚柱；6，星轮；7，传动销；8，被动螺旋爪；9，输出轴；10，测力弹簧；11输出齿轮；12，联二齿轮；13，中间轴；14，壳体；15，螺母；16，环形槽孔；17，主动螺旋爪；18，圆柱孔；19，椭圆孔；20，正压力N；21，圆周力F；22测力弹簧作用力P；23，止推铜垫(止推轴承)。

下面介绍本发明的结构。