多级螺杆弹簧变速器的制造方法
【专利摘要】多级螺杆弹簧变速器，包括一套同轴同柱面多级正反转变速装置，和多套螺杆弹簧离合器；其特征在于：同轴同柱面多级正反转变速装置包括多个从动轮，从左至右分别为一级从动轮、二级从动轮、三级从动轮、四级从动轮和五级从动轮，各级从动轮均由轴承相连安装在同一根固定轴上，各级从动轮之间各具有一套动力输入副齿轮和一套动力输出副齿轮传递动力；每一级从动轮外齿轮外都安装有一套螺杆弹簧离合器， 每一级从动轮外齿轮都与其对应的螺杆弹簧离合器的被动活轮相啮合，所有的螺杆弹簧离合器均安装在同一根被动轴上，但所有的螺杆弹簧离合器中只能有一套螺杆弹簧离合器的被动活轮与对应的从动轮相啮合旋转，螺杆弹簧离合器的离合控制由被动活轮外的镶磁半圆桶接近和远离的磁吸力来控制。
【专利说明】多级螺杆弹簧变速器
【技术领域】
[0001]本发明涉及多级螺杆弹簧变速器，适用于各种需要变速和调速的机构，如各种车辆的变速装置、车床的变速箱等，属于变速器技术和齿轮传动【技术领域】。
【背景技术】
[0002]自汽车诞生以来，人类研究汽车的离合器的步伐从未间断过，人们开发出多款各式各样的汽车变速器，最为常用的变速器大多采用摩擦离合器、液力偶合离合器或电磁离合器等离合器和安装在同一主动轴上的不同直径齿轮所产生的不同线速度的变速箱来实现变速，但这些变速器一是离合效率不高、二是传动效率不能做到象齿轮传动那样高效；本发明是根据魏伯卿的《2011103608922同轴同柱面多级正反转变速方法及其装置》、((201510000063.1螺杆弹簧同步器》和《201510001309.7螺杆弹簧离合器》叁项发明专利技术，《同轴同柱面多级正反转变速方法及其装置》的技术将输入的旋转动力变速到安装在同一根轴上并具有相同外径和相同外齿轮的各级输出动力轮上，然后通过安装在各级输出轮上的各个螺杆弹簧离合器，将各级输出轮中某一级输出轮的旋转动力通过螺杆与弹簧巧妙地结合并利用磁吸原理形成无接触的、利用弹簧缓冲的、无明显顿挫感的、象齿轮传动效率一样高效传动动力的变速器。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种能够将输入的旋转动力变速到安装在同一根轴上并具有相同外径和相同外齿轮的各级输出动力轮上，然后通过安装在各级输出轮上的各个螺杆弹簧离合器，将各级输出轮中某一级输出轮的旋转动力通过螺杆与弹簧巧妙地结合并利用磁吸原理形成无接触的、利用弹簧缓冲的、无明显顿挫感的、象齿轮传动效率一样高效传动动力的多级螺杆弹簧变速器。
[0004]多级螺杆弹簧变速器，包括一套同轴同柱面多级正反转变速装置，和多套螺杆弹簧离合器；其特征在于:
1、同轴同柱面多级正反转变速装置包括多个从动轮，从左至右分别为一级从动轮、二级从动轮、三级从动轮、四级从动轮和五级从动轮，各级从动轮均由轴承相连安装在同一根固定轴上，且各级从动轮的轴心线与固定轴的轴心线重叠，各级从动轮可以在固定轴上旋转而不带动固定轴旋转，同轴同柱面多级正反转变速装置中各级从动轮之间各具有一套动力输入副齿轮和一套动力输出副齿轮，每套动力输入副齿轮由三至八个均布的对称安装的动力输入副齿轮组成，三至八个动力输入副齿轮以固定轴的轴心线为对称安装，每套动力输出副齿轮由三至八个均布的对称安装的动力输出副齿轮组成，三至八个动力输出副齿轮以固定轴的轴心线为对称安装，各级动力输入副齿轮分别与其左侧对应的从动轮右侧内齿轮相啮合，各级动力输出副齿轮与其右侧对应的从动轮左侧内齿轮相啮合，同一级的动力输入副齿轮和同一级的动力输出副齿轮由动力输入副齿轮和动力输出副齿轮连接轴固定相连，使同一级的动力输入副齿轮和同一级的动力输出副齿轮具有相同旋转方向、相同角速度的旋转，在各级从动轮之间均各安装有一套副齿轮双支架盘，动力输入副齿轮和动力输出副齿轮连接轴安装在副齿轮双支架盘上由轴承与副齿轮双支架盘相连，副齿轮双支架盘固定安装在固定轴上并与固定轴同轴心线同角速度旋转；旋转动力从一级从动轮的左侧输入到一级从动轮,一级从动轮的旋转动力通过一级动力输入副齿轮和一级动力输出副齿轮同角速度旋转传入到二级从动轮、二级从动轮的旋转动力通过二级动力输入副齿轮和二级动力输出副齿轮同角速度旋转传入到三级从动轮、三级从动轮的旋转动力通过三级动力输入副齿轮和三级动力输出副齿轮同角速度旋转传入到四级从动轮，最后四级从动轮的旋转动力通过四级动力输入副齿轮A、四级动力输入副齿轮B和四级动力输出副齿轮A、四级动力输出副齿轮B传入到五级从动轮，由于各级动力输入副齿轮和各级动力输出副齿轮的齿轮外径不同，所以使一级从动轮的旋转动力从一级从动轮传到二级从动轮、三级从动轮、四级从动轮、五级从动轮，从一级从动轮传到二级从动轮、三级从动轮、四级从动轮其旋转方向相同但旋转速度逐渐递减，最后五级从动轮与一级从动轮、二级从动轮、三级从动轮和四级从动轮的旋转方向相反，当一级从动轮有旋转动力输入时，所有的从动轮都同时以各自设计好的变速速度比和方向旋转；同轴同柱面多级正反转变速装置的每一级从动轮外齿轮外都安装有一套螺杆弹簧离合器，每一级从动轮外齿轮都与其对应的螺杆弹簧离合器的被动活轮相啮合，所有的螺杆弹簧离合器均安装在同一根被动轴上，但所有的螺杆弹簧离合器中只能有一套螺杆弹簧离合器的被动活轮与同轴同柱面多级正反转变速装置中对应的从动轮相啮合旋转，而且任何一套螺杆弹簧离合器的被动活轮与其对应的从动轮相啮合旋转都能带动被动轴旋转，被动轴为旋转动力输出轴即负荷轴；螺杆弹簧离合器的离合控制由螺杆弹簧离合器的被动活轮外的镶磁半圆桶的接近和远离来控制，当镶磁半圆桶接近螺杆弹簧离合器的被动活轮时，由于镶磁半圆桶的镶磁块磁力吸引作用，将被动轴轮内的小磁块吸引靠近镶磁半圆桶，而使被动轴轮与被动活轮形成闭合状态，使被动轴轮与被动活轮同角速度同方向旋转，当镶磁半圆桶远离螺杆弹簧离合器的被动活轮时，由于镶磁半圆桶的镶磁块磁力不再吸弓I被动轴轮内的小磁块，而使被动轴轮与被动活轮形成分离状态，从而使被动轴轮与被动活轮各自的、互不干涉的旋转；镶磁半圆桶控制螺杆弹簧离合器的被动活轮与被动轴轮有两种方式:一种是每一套螺杆弹簧离合器单独配置一套镶磁半圆桶，这时的镶磁半圆桶只能做靠近和远离螺杆弹簧离合器的被动活轮的一维运动方式，另一种是所有的螺杆弹簧离合器配置共用一套镶磁半圆桶，这时的镶磁半圆桶为二维运动方式，即镶磁半圆桶先顺被动轴的水平方向移动到对应的需要闭合的螺杆弹簧离合器的被动活轮的外侧，然后再做垂直于被动轴的方向移动靠近螺杆弹簧离合器的被动活轮，使其闭合输出旋转动力，当需要再次变速时，镶磁半圆桶垂直于被动轴抬离刚才闭合的螺杆弹簧离合器的被动活轮，然后顺被动轴的水平方向移动到对应的需要闭合的螺杆弹簧离合器的被动活轮的外侧，再做垂直于被动轴的方向移动靠近螺杆弹簧离合器的被动活轮，使其闭合输出变速的旋转动力，从而实现换档变速功能；这套系统既可用于自动变速装置，也可用于手动变速装置。
[0005]2、镶磁半圆桶由镶磁半圆桶的镶磁半圆桶内柱面、镶磁半圆桶的镶磁半圆桶外柱面和多块均布的长条形镶磁块组成，镶磁半圆桶外柱面中间位置有一个镶磁半圆桶支承把，通过镶磁半圆桶支承把移动镶磁半圆桶使镶磁半圆桶靠近或远离被动活轮，镶磁半圆桶的长条形镶磁块垂直于镶磁半圆桶中轴线的截面形状为长方形或扇形，镶磁块均匀地、固定地安装在镶磁半圆桶内柱面和镶磁半圆桶外柱面之间，所有的镶磁块的磁极S极与N极的连线与镶磁半圆桶的径向线相重叠，即所有的镶磁块的磁极S极与N极的连线的延长线经过镶磁半圆桶的圆桶中轴线，而且镶磁块的磁极S极和N极与被动轴轮内的小磁块的磁极S极和N极磁极相反，即镶磁块与小磁块异极相对安装，使镶磁半圆桶内的镶磁块靠近被动轴轮内的小磁块时，能吸起被动轴轮内的小磁块而使被动轴轮内的小磁块推顶着与被动轴轮内的小磁块相连的小滚轮卡入被动活轮内柱面凹槽，从而使被动轴轮与被动活轮相啮合一起同角速度旋转；镶磁半圆桶的半圆桶长度和左缓冲轮右侧面与右缓冲轮左侧面之间的距离相同，且镶磁半圆桶位于左缓冲轮右侧面与右缓冲轮左侧面之间，每级从动轮的齿轮宽度和左缓冲轮右侧面与右缓冲轮左侧面之间的距离相同，且每级从动轮均位于左缓冲轮右侧面与右缓冲轮左侧面之间。
[0006]本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明利用同轴同柱面多级正反转变速装置使具有不同变速比的输出轮即从动轮安装在同一根固定轴上，且这些具有不同变速比的输出轮具有相同的外径和相同的齿轮模数，从而使后面的离合动作简单化，易于换档操作。
[0007]2、本发明通过螺杆与弹簧巧妙地结合并利用磁吸原理形成无接触的、利用弹簧缓冲的、无明显顿挫感的、象齿轮传动效率一样高效传动动力的变速器。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明实施例的剖面结构示意图；
图2是图1所示实施例的K放大示意图；
图3是图2所示实施例的AA剖面示意图；
图4是图3所示实施例的离合器闭合状态示意图；
图5是图4所示实施例的P放大示意图；
图6是图1所示实施例中Q放大示意图；
图7是图5所示实施例中R放大示意图。
[0009]图1-7中:1、被动轴 2、主动轴 3、左挡轮4、左缓冲轮5、左弹簧 6、左副轮 7、从动轮 8、被动轴轮 9、右副轮 10、小磁块 11、被动活轮 12、镶磁半圆桶 13、右弹簧 14、右缓冲轮15、右挡轮 16、镶磁半圆桶支承把 17、小滚轮 18、小弹簧 19、小滚轮限位环 20、镶磁块 21、镶磁半圆桶内柱面 22、小滚轮支承杆 23、小滚轮转轴24、小滚轮限位孔 25、被动活轮内柱面凹槽 26、被动活轮外轮齿。
[0010]B1、一级从动轮 B2、二级从动轮 B3、三级从动轮 B4、四级从动轮 B5、五级从动轮 B6、一级动力输入副齿轮 B7、一级动力输出副齿轮 B8、二级动力输入副齿轮 B9、二级动力输出副齿轮 B10、三级动力输入副齿轮 B11、三级动力输出副齿轮B12、四级动力输入副齿轮A B13、四级动力输入副齿轮B B14、四级动力输出副齿轮AB15、四级动力输出副齿轮B B16、动力输入副齿轮和动力输出副齿轮连接轴 B17、副齿轮双支架盘 B18、轴承B19、副齿轮双支架盘固定夹 B20、从动轮侧内齿轮B21、从动轮侧副轮侧外齿轮 B22、固定轴。
【具体实施方式】
[0011]在图1一7所示的实施例中:多级螺杆弹簧变速器，包括一套同轴同柱面多级正反转变速装置，和多套螺杆弹簧离合器；其特征在于:同轴同柱面多级正反转变速装置包括多个从动轮，从左至右分别为一级从动轮B1、二级从动轮B2、三级从动轮B3、四级从动轮B4和五级从动轮B5，各级从动轮均由轴承B18相连安装在同一根固定轴B22上，且各级从动轮的轴心线与固定轴B22的轴心线重叠，各级从动轮可以在固定轴B22上旋转而不带动固定轴B22旋转，同轴同柱面多级正反转变速装置中各级从动轮之间各具有一套动力输入副齿轮和一套动力输出副齿轮，每套动力输入副齿轮由三至八个均布的对称安装的动力输入副齿轮组成，三至八个动力输入副齿轮以固定轴B22的轴心线为对称安装,每套动力输出副齿轮由三至八个均布的对称安装的动力输出副齿轮组成，三至八个动力输出副齿轮以固定轴B22的轴心线为对称安装，各级动力输入副齿轮分别与其左侧对应的从动轮右侧内齿轮相啮合，各级动力输出副齿轮与其右侧对应的从动轮左侧内齿轮相啮合，同一级的动力输入副齿轮和同一级的动力输出副齿轮由动力输入副齿轮和动力输出副齿轮连接轴B16固定相连，使同一级的动力输入副齿轮和同一级的动力输出副齿轮具有相同旋转方向、相同角速度的旋转，在各级从动轮之间均各安装有一套副齿轮双支架盘B17，动力输入副齿轮和动力输出副齿轮连接轴B16安装在副齿轮双支架盘B17上由轴承与副齿轮双支架盘B17相连，副齿轮双支架盘B17固定安装在固定轴B22上并与固定轴B22同轴心线同角速度旋转；旋转动力从一级从动轮BI的左侧输入到一级从动轮BI,—级从动轮BI的旋转动力通过一级动力输入副齿轮B6和一级动力输出副齿轮B7同角速度旋转传入到二级从动轮B3、二级从动轮B3的旋转动力通过二级动力输入副齿轮B8和二级动力输出副齿轮B9同角速度旋转传入到三级从动轮B3、三级从动轮B3的旋转动力通过三级动力输入副齿轮BlO和三级动力输出副齿轮Bll同角速度旋转传入到四级从动轮B4，最后四级从动轮B4的旋转动力通过四级动力输入副齿轮AB12、四级动力输入副齿轮BB13和四级动力输出副齿轮AB14、四级动力输出副齿轮BB15传入到五级从动轮B5，由于各级动力输入副齿轮和各级动力输出副齿轮的齿轮外径不同，所以使一级从动轮BI的旋转动力从一级从动轮BI传到二级从动轮B2、三级从动轮B3、四级从动轮B4、五级从动轮B5,从一级从动轮BI传到二级从动轮B2、三级从动轮B3、四级从动轮B4其旋转方向相同但旋转速度逐渐递减，最后五级从动轮B5与一级从动轮B1、二级从动轮B2、三级从动轮B3和四级从动轮B4的旋转方向相反，当一级从动轮有旋转动力输入时，所有的从动轮都同时以各自设计好的变速速度比和方向旋转；同轴同柱面多级正反转变速装置的每一级从动轮外齿轮外都安装有一套螺杆弹簧离合器，每一级从动轮外齿轮都与其对应的螺杆弹簧离合器的被动活轮11相啮合，所有的螺杆弹簧离合器均安装在同一根被动轴I上，但所有的螺杆弹簧离合器中只能有一套螺杆弹簧离合器的被动活轮11与同轴同柱面多级正反转变速装置中对应的从动轮相啮合旋转，而且任何一套螺杆弹簧离合器的被动活轮11与其对应的从动轮相啮合旋转都能带动被动轴I旋转，被动轴I为旋转动力输出轴即负荷轴；螺杆弹簧离合器的离合控制由螺杆弹簧离合器的被动活轮11外的镶磁半圆桶12的接近和远离来控制，当镶磁半圆桶12接近螺杆弹簧离合器的被动活轮11时，由于镶磁半圆桶12的镶磁块20磁力吸引作用，将被动轴轮8内的小磁块10吸引靠近镶磁半圆桶12，而使被动轴轮8与被动活轮11形成闭合状态，使被动轴轮8与被动活轮11同角速度同方向旋转，当镶磁半圆桶12远离螺杆弹簧离合器的被动活轮11时，由于镶磁半圆桶12的镶磁块20磁力不再吸引被动轴轮8内的小磁块10，而使被动轴轮8与被动活轮11形成分离状态，从而使被动轴轮8与被动活轮11各自的、互不干涉的旋转；镶磁半圆桶12控制螺杆弹簧离合器的被动活轮11与被动轴轮8有两种方式:一种是每一套螺杆弹簧离合器单独配置一套镶磁半圆桶12，这时的镶磁半圆桶12只能做靠近和远离螺杆弹簧离合器的被动活轮11的一维运动方式，另一种是所有的螺杆弹簧离合器配置共用一套镶磁半圆桶12，这时的镶磁半圆桶12为二维运动方式，即镶磁半圆桶12先顺被动轴I的水平方向移动到对应的需要闭合的螺杆弹簧离合器的被动活轮11的外侦1J,然后再做垂直于被动轴I的方向移动靠近螺杆弹簧离合器的被动活轮11，使其闭合输出旋转动力，当需要再次变速时，镶磁半圆桶12垂直于被动轴I抬离刚才闭合的螺杆弹簧离合器的被动活轮11，然后顺被动轴I的水平方向移动到对应的需要闭合的螺杆弹簧离合器的被动活轮11的外侧，再做垂直于被动轴I的方向移动靠近螺杆弹簧离合器的被动活轮11，使其闭合输出变速的旋转动力，从而实现换档变速功能；这套系统既可用于自动变速装置，也可用于手动变速装置。
[0012]镶磁半圆桶12由镶磁半圆桶的镶磁半圆桶内柱面21、镶磁半圆桶的镶磁半圆桶外柱面和多块均布的长条形镶磁块20组成，镶磁半圆桶外柱面中间位置有一个镶磁半圆桶支承把16,通过镶磁半圆桶支承把16移动镶磁半圆桶12使镶磁半圆桶12靠近或远离被动活轮11，镶磁半圆桶12的长条形镶磁块20垂直于镶磁半圆桶12中轴线的截面形状为长方形或扇形，镶磁块20均勻地、固定地安装在镶磁半圆桶内柱面21和镶磁半圆桶外柱面之间，所有的镶磁块20的磁极S极与N极的连线与镶磁半圆桶的径向线相重叠，即所有的镶磁块20的磁极S极与N极的连线的延长线经过镶磁半圆桶12的圆桶中轴线，而且镶磁块20的磁极S极和N极与被动轴轮8内的小磁块10的磁极S极和N极磁极相反，即镶磁块20与小磁块10异极相对安装，使镶磁半圆桶12内的镶磁块20靠近被动轴轮8内的小磁块10时，能吸起被动轴轮8内的小磁块10而使被动轴轮8内的小磁块10推顶着与被动轴轮8内的小磁块10相连的小滚轮17卡入被动活轮内柱面凹槽25，从而使被动轴轮8与被动活轮11相啮合一起同角速度旋转；镶磁半圆桶12的半圆桶长度和左缓冲轮4右侧面与右缓冲轮14左侧面之间的距离相同，且镶磁半圆桶12位于左缓冲轮4右侧面与右缓冲轮14左侧面之间，每级从动轮的齿轮宽度和左缓冲轮4右侧面与右缓冲轮14左侧面之间的距离相同，且每级从动轮均位于左缓冲轮4右侧面与右缓冲轮14左侧面之间。
[0013]螺杆弹簧离合器，包括一根带外螺纹的被动轴I和旋拧在被动轴I上的被动轴轮8，被动轴轮8内装有多个由小弹簧18牵拉回复定位的小磁块10，被动轴轮8外套有一个被动活轮11，被动轴轮8左侧有左副轮6、左缓冲轮4、左挡轮3和左弹簧5，被动轴轮8右侧有右副轮9、右缓冲轮14、右挡轮15和右弹簧13 ;被动轴轮8中心孔内有内螺纹，被动轴轮8的内螺纹与被动轴I上的外螺纹相匹配，即被动轴轮8可以套拧在被动轴I上并能轻松地在被动轴I上正向旋转向左移动和反向旋转向右移动，被动轴轮8正向旋转向左移动时，受到被动轴轮8左侧的左弹簧5和右侧的右弹簧13的弹簧作用力的合力作用而旋转被减缓，当被动轴轮8正向旋转向左移动到左缓冲轮4时，被动轴轮8左侧的左副轮6的左侧面贴靠在被动轴轮8左侧的左缓冲轮4的右侧面而停止向左移动，此时被动轴轮8与被动轴I同步旋转，被动轴轮8反向旋转向右移动时，受到被动轴轮8左侧的左弹簧5和右侧的右弹簧13的弹簧作用力的合力作用而旋转被减缓，当被动轴轮8反向旋转向右移动到右缓冲轮14时，被动轴轮8右侧的右副轮9的右侧面贴靠在被动轴轮8右侧的右缓冲轮14的左侧面而停止向右移动，此时被动轴轮8与被动轴I同步旋转；被动轴轮8内靠近被动轴轮8外圆周的环形区域均匀对称地安装有多个小磁块10，每块小磁块10的N极和S极的连线与被动轴轮8径向轴线方向一致，即小磁块10内部磁力线与被动轴轮8径向轴线方向一致，且所有的小磁块10的N极都朝向远离被动轴轮8轴心的方向，每块小磁块10靠近被动轴轮8轴心的一端面安装有一个小弹簧18，小弹簧18的作用是在小磁块10受到被动轴轮8径向的外磁力作用向远离被动轴轮8轴心方向作被动轴轮8的径向移动时，在被动轴轮8径向的外磁力作用消失后能立即牵拉回复到受到被动轴轮8径向的外磁力作用之前的位置，每个小弹簧18靠近被动轴轮8轴心的一端面安装有四个磁吸柱，磁吸柱的作用是将小磁块10吸在磁吸柱上而不会被旋转离心力作用产生移动，小弹簧18的弹力与磁吸柱的吸力之和大于被动轴轮8在最高设计旋转速度时的离心力，每块小磁块10远离被动轴轮8轴心的一端面安装有一个小滚轮17，小滚轮17为圆柱形，小滚轮17中间有一根小滚轮转轴23，小滚轮转轴23中心轴线和小滚轮17的中心轴线重叠，且与被动轴轮8的中心轴线平行，小滚轮17可以自由地绕小滚轮转轴23旋转，小滚轮17由一个小滚轮支承杆22与小磁块10连接，小滚轮支承杆22与小滚轮17由一根小滚轮转轴23连接，小弹簧18中心轴线、小磁块10的中心点、小滚轮支承杆22的中心轴线和小滚轮17的中心点均在被动轴轮8的同一根径向轴线上，被动轴轮8外表圆层与小滚轮17对应位置有一个小滚轮限位孔24，在小磁块10受到被动轴轮8径向的外磁力作用拉伸小弹簧18时，可将小滚轮17拉出小滚轮限位孔24，即在小磁块10受到被动轴轮8径向的外磁力作用拉伸小弹簧18使小滚轮17部分伸出被动轴轮8外表圆层，小滚轮17被被动轴轮8径向的外磁力拉出小滚轮限位孔24的距离位置由小滚轮限位孔24靠近被动轴轮8轴心方向的小磁块10定位，因为小磁块10在被动轴轮8外表圆切线方向的宽度大于小滚轮限位孔24在被动轴轮8外表圆切线方向的孔径。
[0014]被动活轮11安装在被动轴轮8的外圆周上，被动活轮11内圈安装有两组轴承与被动轴轮8连接，被动活轮11的两组轴承架分别固定安装在被动活轮11内侧的两边靠近被动活轮11两侧面位置，被动活轮11内侧的中间圆内柱面区域均匀对称地分布有多个被动活轮内柱面凹槽25，被动活轮内柱面凹槽25的大小与小滚轮17的外径大小相匹配，即被动活轮内柱面凹槽25的大小刚好容下半个小滚轮17 ;因为被动活轮11的外轮齿与从动轮7的外轮齿啮合使被动活轮11与从动轮7同线速度旋转，而被动轴轮8则由左弹簧5和右弹簧13的弹簧力带动与被动轴I 一起同角速度旋转，被动轴轮8的旋转具有一定的非刚性特点，所以，在小滚轮17由被动轴轮8径向的外磁力拉出小滚轮限位孔24后，在被动活轮11的旋转速度与被动轴轮8的旋转速度不一样、但相差不是特别大的条件下，小滚轮17可以很容易地、快速地卡入被动活轮内柱面凹槽25，从而使被动活轮11的旋转速度与被动轴轮8的旋转速度达到一样，实现离合中的闭合作用；在被动轴轮8与被动活轮11闭合过程中，即在被动轴轮8的旋转速度逐渐接近被动活轮11的旋转速度过程中，被动轴轮8因速度改变与被动轴I旋转速度不一样而将作用力传递到被动轴轮8左侧的左弹簧5和被动轴轮8右侧的右弹簧13，使被动轴轮8的旋转速度逐渐接近被动轴I的旋转速度，在被动活轮11的旋转速度与被动轴轮8的旋转速度达到一样后，被动轴轮8克服被动轴轮8左侧的左弹簧5的作用力和被动轴轮8右侧的右弹簧13的作用力的合力，使被动轴轮8左侧的左副轮6左侧面贴靠在被动轴轮8左侧的左缓冲轮4右侧面上，从而使被动轴轮8与被动轴I位置相对固定，进而实现被动轴轮8与被动轴I同角速度旋转，或使被动轴轮8右侧的右副轮9右侧面贴靠在被动轴轮8右侧的右缓冲轮14左侧面上，从而使被动轴轮8与被动轴I位置相对固定，进而实现被动轴轮8与被动轴I同角速度旋转，由此完成离合过程中的闭合同步全过程，因为被动轴轮8快速旋转，所以受被动轴轮8径向的外磁力作用的小磁块10的磁场还未完全消失时，即又接受因快速旋转带来的被动轴轮8径向的外磁力作用，因此，小磁块10始终处于被动轴轮8径向的外磁力作用，即小滚轮17始终卡在被动活轮内柱面凹槽25内使被动活轮11与被动轴轮8同角速度旋转；在去除被动轴轮8径向的外磁力后，小磁块10受小弹簧18的作用力，使小磁块10回复到原来的小弹簧18不被拉伸的状态，从而使小滚轮17离开被动活轮内柱面凹槽25而回缩到被动轴轮8的外圆表面以内，进而使被动活轮11与被动轴轮8只由两组轴承连接而各自旋转，完成离合过程中的分离过程。
[0015]螺杆弹簧同步器:被动轴轮8左侧面固定安装有左副轮6，左副轮6的直径比被动轴轮8的直径小，左副轮6的中心孔直径比被动轴I外螺纹的外径大，左副轮6的左侧有左缓冲轮4，左缓冲轮4的左侧面固定安装有左挡轮3，左缓冲轮4的直径比左挡轮3的直径小，左缓冲轮4的中心孔直径比被动轴I外螺纹的外径大，左副轮6与左缓冲轮4之间有一个左弹簧5，左弹簧5的弹簧圈内径比左副轮6的外径大，左弹簧5的弹簧圈内径比左缓冲轮4的外径大，左弹簧5的左端固定安装在左挡轮3的右侧面上，左弹簧5的右端固定安装在被动轴轮8的左侧面上，左缓冲轮4与左副轮6相隔距离为L左，左挡轮3固定安装在被动轴I上；被动轴轮8右侧面固定安装有右副轮9，右副轮9的直径比被动轴轮8的直径小，右副轮9的中心孔直径比被动轴I外螺纹的外径大，右副轮9的右侧有右缓冲轮14，右缓冲轮14的右侧面固定安装有右挡轮15，右缓冲轮14的直径比右挡轮15的直径小，右缓冲轮14的中心孔直径比被动轴I外螺纹的外径大，右副轮9与右缓冲轮14之间有一个右弹簧13，右弹簧13的弹簧圈内径比右副轮9的外径大，右弹簧13的弹簧圈内径比右缓冲轮14的外径大，右弹簧13的右端固定安装在右挡轮15的左侧面上，右弹簧13的左端固定安装在被动轴轮8的右侧面上，右缓冲轮14与右副轮9相隔距离为L右，右挡轮15固定安装在被动轴I上。
[0016]5、左弹簧5与右弹簧13的弹簧钢筋螺旋方向一致,被动轴轮8产生旋转时,可以在被动轴I的螺纹上正向旋转向左移动或反向旋转向右移动，因为被动轴轮8左侧的左弹簧5左端固定安装在左挡轮3的右侧面，被动轴轮8左侧的左弹簧5右端固定安装在被动轴轮8的左侧面，左挡轮3固定安装在被动轴I上，相对被动轴I为静止不旋转，因为被动轴轮8右侧的右弹簧13右端固定安装在右挡轮15的左侧面，被动轴轮8右侧的右弹簧13左端固定安装在被动轴轮8的右侧面，右挡轮15固定安装在被动轴I上，相对被动轴I为静止不旋转，而被动轴轮8可以在被动轴I的螺纹上旋转，所以，被动轴轮8在被动轴I的螺纹上旋转带动左弹簧5的右端绕被动轴I向左弹簧5旋紧方向旋转，并产生弹簧反抗旋绕被动轴I旋转的弹簧作用力，被动轴轮8在被动轴I的螺纹上旋转也带动被动轴轮8右侧右弹簧13的左端绕被动轴I向右弹簧13旋松方向旋转，并产生弹簧反抗旋绕被动轴I旋松的弹簧作用力，被动轴轮8在被动轴I的螺纹上正向旋转向左移动或反向旋转向右移动需要同时克服被动轴轮8左侧的左弹簧5的弹簧作用力和右侧的右弹簧13的弹簧作用力的合力；当被动轴轮8正向旋转向左移动时，被动轴轮8旋转到越靠近左侧的左缓冲轮4，被动轴轮8受到被动轴轮8左侧的左弹簧5的弹簧作用力和右侧的右弹簧13的弹簧作用力的合力越大，当被动轴轮8受外力作用正向旋转向左移动到左副轮6的左侧面贴靠在左缓冲轮4的右侧面时，被动轴轮8受到被动轴轮8左侧的左弹簧5的弹簧作用力和右侧的右弹簧13的弹簧作用力的合力最大，此时，被动轴轮8因受到左挡轮3的阻挡而使被动轴轮8与被动轴I同速度同方向旋转，即此时被动轴轮8受到的外力作用完全传递给了被动轴I，此时从动轮的旋转与被动轴I的旋转实现同步，而被动轴轮8左侧的左弹簧5的弹簧作用力和右侧的右弹簧13的弹簧作用力的合力成了内力而并不消耗能量；当被动轴轮8反向旋转向右移动时，被动轴轮8旋转到越靠近右侧的右缓冲轮14，被动轴轮8受到被动轴轮8右侧的右弹簧13的弹簧作用力和左侧的左弹簧5的弹簧作用力的合力越大，当被动轴轮8受外力作用反向旋转向右移动到右副轮9的右侧面贴靠在右缓冲轮14的左侧面时，被动轴轮8受到被动轴轮8右侧的右弹簧13的弹簧作用力和左侧的左弹簧5的弹簧作用力的合力最大，此时，被动轴轮8因受到右挡轮15的阻挡而使被动轴轮8与被动轴I同速度同方向旋转，即此时被动轴轮8受到的外力作用完全传递给了被动轴1，此时从动轮的旋转与被动轴I的旋转实现同步，而被动轴轮8右侧的右弹簧13的弹簧作用力和左侧的左弹簧5的弹簧作用力的合力成了内力而并不消耗能量。
【权利要求】
1.多级螺杆弹簧变速器，包括一套同轴同柱面多级正反转变速装置，和多套螺杆弹簧离合器；其特征在于:同轴同柱面多级正反转变速装置包括多个从动轮，从左至右分别为一级从动轮(BI)、二级从动轮(B2 )、三级从动轮(B3 )、四级从动轮(B4 )和五级从动轮(B5 )，各级从动轮均由轴承(B18)相连安装在同一根固定轴(B22)上，且各级从动轮的轴心线与固定轴(B22)的轴心线重叠，各级从动轮可以在固定轴(B22)上旋转而不带动固定轴(B22)旋转，同轴同柱面多级正反转变速装置中各级从动轮之间各具有一套动力输入副齿轮和一套动力输出副齿轮，每套动力输入副齿轮由三至八个均布的对称安装的动力输入副齿轮组成，三至八个动力输入副齿轮以固定轴(B22)的轴心线为对称安装,每套动力输出副齿轮由三至八个均布的对称安装的动力输出副齿轮组成，三至八个动力输出副齿轮以固定轴(B22)的轴心线为对称安装，各级动力输入副齿轮分别与其左侧对应的从动轮右侧内齿轮相啮合，各级动力输出副齿轮与其右侧对应的从动轮左侧内齿轮相啮合，同一级的动力输入副齿轮和同一级的动力输出副齿轮由动力输入副齿轮和动力输出副齿轮连接轴(B16 )固定相连，使同一级的动力输入副齿轮和同一级的动力输出副齿轮具有相同旋转方向、相同角速度的旋转，在各级从动轮之间均各安装有一套副齿轮双支架盘(B17)，动力输入副齿轮和动力输出副齿轮连接轴(B16)安装在副齿轮双支架盘(B17)上由轴承与副齿轮双支架盘(B17)相连，副齿轮双支架盘(B17)固定安装在固定轴(B22)上并与固定轴(B22)同轴心线同角速度旋转；旋转动力从一级从动轮(BI)的左侧输入到一级从动轮(BI),—级从动轮(BI)的旋转动力通过一级动力输入副齿轮(B6)和一级动力输出副齿轮(B7)同角速度旋转传入到二级从动轮(B3)、二级从动轮(B3)的旋转动力通过二级动力输入副齿轮(B8)和二级动力输出副齿轮(B9)同角速度旋转传入到三级从动轮(B3)、三级从动轮(B3)的旋转动力通过三级动力输入副齿轮(BlO)和三级动力输出副齿轮(Bll)同角速度旋转传入到四级从动轮(B4)，最后四级从动轮(B4)的旋转动力通过四级动力输入副齿轮A (B12)、四级动力输入副齿轮B (B13)和四级动力输出副齿轮A (B14)、四级动力输出副齿轮B (B15)传入到五级从动轮(B5)，由于各级动力输入副齿轮和各级动力输出副齿轮的齿轮外径不同，所以使一级从动轮(BI)的旋转动力从一级从动轮(BI)传到二级从动轮(B2)、三级从动轮(B3 )、四级从动轮(B4 )、五级从动轮(B5 )，从一级从动轮(BI)传到二级从动轮(B2 )、三级从动轮(B3)、四级从动轮(B4)其旋转方向相同但旋转速度逐渐递减，最后五级从动轮(B5)与一级从动轮(BI)、二级从动轮(B2)、三级从动轮(B3)和四级从动轮(B4)的旋转方向相反，当一级从动轮有旋转动力输入时，所有的从动轮都同时以各自设计好的变速速度比和方向旋转；同轴同柱面多级正反转变速装置的每一级从动轮外齿轮外都安装有一套螺杆弹簧离合器，每一级从动轮外齿轮都与其对应的螺杆弹簧离合器的被动活轮(11)相哨合，所有的螺杆弹簧离合器均安装在同一根被动轴(I)上，但所有的螺杆弹簧离合器中只能有一套螺杆弹簧离合器的被动活轮(11)与同轴同柱面多级正反转变速装置中对应的从动轮相啮合旋转，而且任何一套螺杆弹簧离合器的被动活轮(11)与其对应的从动轮相啮合旋转都能带动被动轴(I)旋转，被动轴(I)为旋转动力输出轴即负荷轴；螺杆弹簧离合器的离合控制由螺杆弹簧离合器的被动活轮(11)外的镶磁半圆桶(12)的接近和远离来控制，当镶磁半圆桶(12)接近螺杆弹簧离合器的被动活轮(11)时，由于镶磁半圆桶(12)的镶磁块(20)磁力吸引作用，将被动轴轮(8 )内的小磁块(1 )吸引靠近镶磁半圆桶(12 )，而使被动轴轮(8 )与被动活轮(11)形成闭合状态，使被动轴轮(8)与被动活轮(11)同角速度同方向旋转，当镶磁半圆桶(12)远离螺杆弹簧离合器的被动活轮(11)时，由于镶磁半圆桶(12)的镶磁块(20)磁力不再吸引被动轴轮(8)内的小磁块(10)，而使被动轴轮(8)与被动活轮(11)形成分离状态，从而使被动轴轮(8 )与被动活轮(11)各自的、互不干涉的旋转；镶磁半圆桶(12 )控制螺杆弹簧离合器的被动活轮(11)与被动轴轮(8)有两种方式:一种是每一套螺杆弹簧离合器单独配置一套镶磁半圆桶(12)，这时的镶磁半圆桶(12)只能做靠近和远离螺杆弹簧离合器的被动活轮(11)的一维运动方式，另一种是所有的螺杆弹簧离合器配置共用一套镶磁半圆桶(12)，这时的镶磁半圆桶(12)为二维运动方式，即镶磁半圆桶(12)先顺被动轴(O的水平方向移动到对应的需要闭合的螺杆弹簧离合器的被动活轮(11)的外侧，然后再做垂直于被动轴(I)的方向移动靠近螺杆弹簧离合器的被动活轮(11)，使其闭合输出旋转动力，当需要再次变速时，镶磁半圆桶(12)垂直于被动轴(I)抬离刚才闭合的螺杆弹簧离合器的被动活轮(11)，然后顺被动轴(I)的水平方向移动到对应的需要闭合的螺杆弹簧离合器的被动活轮(11)的外侧，再做垂直于被动轴(I)的方向移动靠近螺杆弹簧离合器的被动活轮(11)，使其闭合输出变速的旋转动力，从而实现换档变速功能；这套系统既可用于自动变速装置，也可用于手动变速装置；镶磁半圆桶(12)由镶磁半圆桶的镶磁半圆桶内柱面(21)、镶磁半圆桶的镶磁半圆桶外柱面和多块均布的长条形镶磁块(20)组成，镶磁半圆桶外柱面中间位置有一个镶磁半圆桶支承把(16),通过镶磁半圆桶支承把(16)移动镶磁半圆桶(12)使镶磁半圆桶(12)靠近或远离被动活轮(11 )，镶磁半圆桶(12)的长条形镶磁块(20)垂直于镶磁半圆桶(12)中轴线的截面形状为长方形或扇形，镶磁块(20)均匀地、固定地安装在镶磁半圆桶内柱面(21)和镶磁半圆桶外柱面之间,所有的镶磁块(20)的磁极S极与N极的连线与镶磁半圆桶的径向线相重叠，即所有的镶磁块(20)的磁极S极与N极的连线的延长线经过镶磁半圆桶(12)的圆桶中轴线，而且镶磁块(20)的磁极S极和N极与被动轴轮(8)内的小磁块(10)的磁极S极和N极磁极相反，即镶磁块(20)与小磁块(10)异极相对安装，使镶磁半圆桶(12)内的镶磁块(20)靠近被动轴轮(8)内的小磁块(10)时，能吸起被动轴轮(8)内的小磁块(10)而使被动轴轮(8)内的小磁块(10)推顶着与被动轴轮(8)内的小磁块(10)相连的小滚轮(17)卡入被动活轮内柱面凹槽(25)，从而使被动轴轮(8)与被动活轮(11)相啮合一起同角速度旋转；镶磁半圆桶(12)的半圆桶长度和左缓冲轮(4)右侧面与右缓冲轮(14)左侧面之间的距离相同，且镶磁半圆桶(12)位于左缓冲轮(4)右侧面与右缓冲轮(14)左侧面之间，每级从动轮的齿轮宽度和左缓冲轮(4)右侧面与右缓冲轮(14)左侧面之间的距离相同，且每级从动轮均位于左缓冲轮(4)右侧面与右缓冲轮(14)左侧面之间。
【文档编号】F16H37/12GK104482157SQ201510002318
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2015年1月5日 优先权日:2015年1月5日
【发明者】魏伯卿 申请人:魏伯卿