花键轴选档锥齿轮变速器及一种自行车变速器的制作方法

本发明涉及齿轮变速器，花键轴选档锥齿轮变速器及一种自行车变速器。

背景技术：

两轴或三轴式变速箱内的各轴上有多组齿轮，用以构成不同的传动比和可能的转动方向，变速箱内一般有多个结合套或滑移齿轮，换档拨叉拨动结合套或滑移齿轮，改变变速箱内的齿轮啮合位置，进行变速或换向。两轴或三轴变速箱结构复杂，体积大，重量大，能应用于汽车上，难以应用到自行车上。如何减少两轴或三轴变速箱的结构，省去结合套，减少一半数量的齿轮，用一个换档结构代替多个换档拨叉，大幅度减少变速箱体积和重量，将其应用到自行车、摩托车和其他一些轻型机械上，是有待解决的问题。

技术实现要素：

鉴于上述情形，本发明的目的在于提供花键轴选档锥齿轮变速器及一种自行车变速器。所述变速器与两轴或三轴式变速箱相比较，该变速器的结构数量大幅度减少，没有结合套，齿轮数量减少一半，用一个换档结构代替多个换档拨叉。所述变速器结构极其简单，体积小，重量轻，适合应用在自行车上、摩托车和其他一些轻型机械上。

实现所述花键轴选档锥齿轮变速器及一种自行车变速器的技术方案是：所述变速器主要由第一轴、第二轴、第一轴上的一个多圈轮齿锥齿轮、第二轴上的多个锥齿轮、换档拨轴叉和变速器壳组成。

变速器有两根垂直的相交轴，第一轴和第二轴。第一轴上套有一个与轴固定为一体的多圈轮齿锥齿轮，多圈轮齿锥齿轮的一侧分布有多圈轮齿，每一圈轮齿组成一个齿圈，各个齿圈以齿轮轴心为圆心，半径各不相同，每个齿圈的作用等同于一个锥齿轮，多圈轮齿锥齿轮可以看作是多个半径不同的锥齿轮同轴套叠在一起形成的。第二轴可以沿轴向移动，其上套有多个锥齿轮，各个锥齿轮能在轴上转动但不能沿轴向移动。第二轴上的各个锥齿轮分别与第一轴上齿轮的各个齿圈啮合，组成多种传动比和转动方向供换档选择。第二轴中部某一小段有突出的外花键，而其余部分光滑没有外花键。套在第二轴上的各个锥齿轮中央有内花键，各个内花键都能与第二轴的外花键联接。变速器工作时，第二轴上的各个锥齿轮的转动速度和转动方向不同。沿轴向移动第二轴一段特定距离，当第二轴上的光滑部分对准其上各个锥齿轮的内花键时，各个锥齿轮在第二轴上空转，变速器处于空档。沿轴向移动第二轴一定距离，第二轴上的外花键深入到第二轴上的一个锥齿轮的内花键内，第二轴与该锥齿轮一起转动，而第二轴上的光滑部分对准其余锥齿轮的内花键，其余锥齿轮在第二轴上空转，即此时第二轴只联接了一个锥齿轮，变速器选择该锥齿轮参与的传动比和转动方向。同理得，沿轴向移动第二轴不同的特定距离，第二轴的外花键分别与其上不同的锥齿轮的内花键联接，变速器选择不同锥齿轮参与的传动比和转动方向。所述变速器的动力传递路径是：第一轴，齿圈，齿圈啮合的锥齿轮，锥齿轮的内花键，第二轴的外花键，第二轴；动力传递路径也可以是：第二轴，第二轴的外花键，锥齿轮的内花键，锥齿轮，锥齿轮啮合的齿圈，第一轴。

第二轴一端沿轴面一圈有一个环形凹槽，换档拨轴叉的叉端卡在环形凹槽内，换档拨轴叉的叉端卡在第二轴的环形凹槽内不影响第二轴的转动。拨动换档拨轴叉能使第二轴沿轴向移动不同的距离，进而使第二轴选择性的与某个锥齿轮联接，或使第二轴不与各个锥齿轮联接。

第一轴的多圈轮齿锥齿轮整体大致呈现圆盘状或碗状，如果大致呈现圆盘状，则各个不同半径的齿圈大致分布在多圈轮齿锥齿轮所在平面上，各个齿圈所啮合的第二轴的锥齿轮的半径相同；如果多圈轮齿锥齿轮整体大致呈现碗状，则各个不同半径的齿圈分布在“碗”的内壁上，半径从大到小的各个齿圈分别啮合半径从小到大的锥齿轮，这样就增加了所述变速器的变速范围。

第二轴的外花键与其上锥齿轮的内花键的选择联接不通过同步器完成，换档容易产生啮合冲击，所述变速器能应用于自行车、摩托车和其他一些轻型机械上。

本发明的有益效果是：

与现有两轴或三轴式变速箱相比较，所述变速器的结构数量大幅度减少，没有结合套，齿轮数量减少一半，用一个换档拨轴叉代替多个换档拨叉。所述变速器结构极其简单，体积小，重量轻，适合应用在自行车、摩托车和其他一些轻型机械上。实施例一没有结合套，用五个齿轮和一个换档拨轴叉就能完成空档、一档、二档、三档和倒档共五个档位的变速。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例一的内部构造立体示意图。

图2是本发明实施例一的第二轴、锥齿轮和换档拨轴叉的立体示意图。

图3是本发明实施例一的构造纵剖面示意图。

图4是本发明实施例一的一档动力传出路径示意图。

图5是本发明实施例一的二档动力传出路径示意图。

图6是本发明实施例一的三档动力传出路径示意图。

图7是本发明实施例一的倒档动力传出路径示意图。

图8是本发明实施例二的内部构造纵剖面示意图。

图中1.三档齿圈，2二档齿圈，3.一档和倒档齿圈，4.第一轴，5.多圈轮齿锥齿轮，6.环形凹槽，7.换档拨轴叉，8.第二轴，9.内花键，10.倒档锥齿轮，11.外花键，12.一档锥齿轮，13.二档锥齿轮，14.三档锥齿轮，15.变速器壳。

具体实施方式

实施例一：图1、图2和图3中，变速器主要由第一轴（4）、第二轴（8）、第一轴上的一个多圈轮齿锥齿轮（5）、第二轴上的多个锥齿轮（10、12、13、14）、换档拨轴叉（7）和变速器壳（15）组成。第一轴为动力输入轴，第二轴为动力输出轴。第一轴（4）和第二轴（8）垂直相交，第一轴上套有一个与轴固定为一体的多圈轮齿锥齿轮（5），多圈轮齿锥齿轮（5）的一侧分布有多圈轮齿，每一圈轮齿组成一个齿圈，各个齿圈（1、2、3）以齿轮轴心为圆心，半径各不相同，每个齿圈的作用等同于一个锥齿轮。第二轴可以沿轴向移动，其上套有多个锥齿轮（10、12、13、14），各个锥齿轮（10、12、13、14）能在轴上转动但不能沿轴向移动。第二轴上的锥齿轮（10、12、13、14）分别与第一轴上齿轮的齿圈（3、3、2、1）啮合。锥齿轮（14）与齿圈（1）啮合组成高速档三档，锥齿轮（13）与齿圈（2）啮合组成中速档二档，锥齿轮（12）与齿圈（3）啮合组成低速档一档，锥齿轮（10）与齿圈（3）啮合组成低速档倒档。第二轴中部某一小段有突出的外花键（11），而其余部分光滑没有外花键。套在第二轴上的各个锥齿轮中央有内花键（9），各个内花键（9）都能与第二轴的外花键（11）联接。第二轴（8）一端沿轴面一圈有一个环形凹槽（6），换档拨轴叉(7)的叉端卡在环形凹槽（6）内，换档拨轴叉的叉端卡在第二轴的环形凹槽内不影响第二轴的转动。拨动换档拨轴叉(7)能使第二轴（8）沿轴向移动不同的距离。变速器工作时，第二轴各个锥齿轮（10、12、13、14）的转动速度和转动方向不同。图3中，拨动换档拨轴叉(7)使第二轴（8）沿轴向移动一段特定距离，当第二轴（8）上的光滑部分对准其上各个锥齿轮（10、12、13、14）的内花键时，各个锥齿轮（10、12、13、14）在第二轴（8）上空转，变速器选择空档。图4中，拨动换档拨轴叉(7)使第二轴（8）沿轴向移动一段距离，当第二轴上的外花键（11）深入到一档锥齿轮（12）的内花键（9）内，第二轴（8）与一档锥齿轮（12）一起转动，而第二轴上的光滑部分对准其余锥齿轮（10、13、14）的内花键，其余锥齿轮（10、13、14）在第二轴上空转，即此时第二轴只联接了一档锥齿轮（12），变速器处于一档。同理得，图5、图6和图7中，拨动换档拨轴叉(7)使第二轴（8）沿轴向移动不同的其他特定距离，第二轴（8）的外花键与二档锥齿轮（13）或三档锥齿轮（14）或倒档锥齿轮（10）的内花键联接，变速器选择二档或三档或倒档。

图8所示的另一个实施例中，第一轴的多齿圈锥齿轮整体大致呈碗状，在“碗”的内壁上分布有不同半径的多个齿圈，半径从大到小的各个齿圈分别啮合半径从小到大的锥齿轮，这样就增加了所述变速器的变速范围。