一种啮合式差分变速结构的制作方法

本实用新型属于传动结构技术领域，特别涉及一种啮合式差分变速结构。

背景技术：

变速器泛指用于改变原动机和工作机之间输入输出动力传递速度、方向及扭矩大小的装置，广泛应用于现代工农业生产。目前，常见的变速器多为有齿变速传动装置，如齿轮箱减速机等，这种变速结构普遍存在打齿、齿磨损、噪音大、故障率高、维修保养麻烦等问题，而且其调速机构一般较为复杂，难以做到无级变速；而能够实现无级变速功能的变速传动装置大多采用摩擦传递或液力变距结构，如液力变矩器等，这种变速结构由于受到传递介质和传递方式等客观因素影响，普遍存在传动损耗大，可靠性差，调整范围偏窄的问题；由此可见，现有的变速结构的适用范围都有很大的限制。

技术实现要素：

针对上述情况，本实用新型设计了一种啮合式差分变速结构，既具有无级调速功能，又很好地解决了传动损耗的问题，可靠性更强，兼容性更好，适用范围更广。

为了实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种啮合式差分变速结构，包括壳体、动力输入单元、扭矩输出单元和变速调节单元。

所述动力输入单元包括动力输入轴、齿片分度盘、齿轮托架和齿轮片，所述齿轮片的凸齿为径向均布在齿轮片外周的若干个传递轴承，所述齿轮托架为径向均布在齿片分度盘边缘的若干个楔形托板，每相邻两楔形托板之间架设有一个可转动的齿轮片，所述齿片分度盘远离齿轮片的一侧同轴固设有动力输入轴，所述动力输入轴穿孔伸至壳体一端面的外侧，动力输入轴与壳体之间可转动连接。

所述扭矩输出单元包括扭矩输出轴和涡轮传动盘，所述涡轮传动盘的边缘开设有螺旋状的涡轮槽，所述涡轮槽与各所述齿轮片相啮合，所述涡轮传动盘中间同轴设置有扭矩输出轴，所述扭矩输出轴的输出端贯穿壳体伸至壳体另一端面的外侧，扭矩输出轴与壳体之间可转动连接。

所述变速调节单元包括调节轮、叉杆、拐臂和调节环，所述齿片分度盘外围径向均布有多个调节轮，所述调节轮为直齿齿轮，调节轮与所述齿轮片相啮合，所述调节轮通过轮轴与叉杆可转动连接，叉杆远离调节轮的一端贯穿壳体伸至壳体侧面的外侧，叉杆与壳体之间可转动连接，所述叉杆位于壳体外侧的一端固接有拐臂，拐臂的摆动端与调节环相连接，所述调节环可滑动地同轴设置在壳体外侧。

进一步地，所述壳体为一个由箱体和盖体密封扣合构成的圆柱形的中空腔体，所述盖体与箱体之间使用螺栓锁紧连接，所述箱体的底部同轴开设有与所述动力输入轴相配合的输入孔，所述盖体同轴开设有与所述扭矩输出轴相配合的输出孔，所述箱体的侧壁上径向均布有与所述叉杆相配合的多个调节孔，所述动力输入轴与输入孔之间配合设置有第一轴承，所述扭矩输出轴与输出孔之间配合设置有第二轴承，各所述叉杆与各调节孔之间配合设置有第三轴承。

进一步地，所述传递轴承为渐开线旋转体轴承，轴承的尖端远离齿轮片的圆心，各轴承同轴设置有芯轴，芯轴的一端与齿轮片相固接。

进一步地，所述楔形托板的顶部为与所述齿轮片相配合的圆弧形，楔形托板的底部通过螺钉与所述齿片分度盘固定连接，且楔形托板的底部还固接有定位销，所述齿片分度盘上开设有与所述定位销相配合的定位销槽。

进一步地，所述叉杆为音叉状，所述调节轮的轮轴两端与两叉臂相固接，所述拐臂的摆动端一侧固设有凸出球头，所述调节环内壁上开设有球头凹槽，所述凸出球头配合滑动插入球头凹槽内。

进一步地，所述调节环靠近动力输入轴的一侧固接有推动盘，推动盘与箱体之间留设有调节空间，所述动力输入轴穿孔伸至推动盘外侧，所述推动盘外侧输入轴上套设有挤压圈，挤压圈与推动盘之间设置有平面轴承，所述动力输入轴的输入端固接有法兰套，挤压圈位于法兰套与平面轴承之间，法兰套与挤压圈之间配合设置有平面凸轮组，平面凸轮组包括作用面相互滑动接触的第一平面凸轮和第二平面凸轮，第一平面凸轮与法兰套相固接，第二平面凸轮与挤压圈相固接，挤压圈的边缘靠近平面凸轮组一侧垂直均布有多根伸缩杆，伸缩杆顶端穿孔活动套设有连接板，伸缩杆顶端旋设有螺母，螺母与连接板之间设置有压缩弹簧，连接板远离法兰套的一侧同轴固接有主动轴。

进一步地，所述箱体外侧均布有至少三个凸轮座，凸轮座上固接有凸轮轴，凸轮轴上设置有调速凸轮，调速凸轮的作用面与所述调节环远离推动盘的一侧面相抵触。

作为一种优选方式，所述涡轮传动盘中间部位远离涡轮槽的一侧同轴固接有扭矩输出轴。

作为另一种优选方式，所述齿片分度盘与涡轮传动盘之间设置有差速传动单元，所述差速传动单元包括第一差速齿盘、第二差速齿盘和第一行星齿轮，所述第一差速齿盘与齿片分度盘相固接，所述第二差速齿盘与涡轮传动盘相固接；所述第一差速齿盘和第二差速齿盘分别通过第四轴承和第五轴承可转动地套设在扭矩输出轴外侧，扭矩输出轴靠近齿片分度盘的一端外围径向辐射状固设有多根第一行星轮轴，每根第一行星轮轴外侧均可转动地套设有锥形的第一行星齿轮，所述第一行星齿轮与第一差速齿盘和第二差速齿盘均相互啮合。

作为再一种优选方式，所述齿片分度盘与涡轮传动盘之间设置有第一差速单元和第二差速单元，所述第一差速单元包括第四差速齿盘和第二行星齿轮，所述第二差速单元包括第五差速齿盘、第三差速齿盘和惰性齿轮，所述第四差速齿盘与齿片分度盘相固接，所述第五差速齿盘与涡轮传动盘相固接，所述第四差速齿盘和第三差速齿盘分别通过第七轴承和第六轴承可转动地套设在扭矩输出轴外侧，扭矩输出轴外侧还可转动地套设有连接套，连接套一端与盖体相固接，另一端外围径向辐射状固设有多根惰性轮轴，每根惰性轮轴外侧均可转动地套设有锥形的惰性齿轮，所述涡轮传动盘通过第八轴承可转动地套设在连接套的外侧，所述扭矩输出轴靠近齿片分度盘的一端外围径向辐射状固设有多根第二行星轮轴，每根第二行星轮轴外侧均可转动地套设有锥形的第二行星齿轮，所述第二行星齿轮与第四差速齿盘和第三差速齿盘相互啮合，所述惰性齿轮与第五差速齿盘和第三差速齿盘相互啮合。

本实用新型还包括能够使其正常使用的其它组件，均为本领域的常规技术手段，另外，本实用新型中未加限定的装置或组件，均采用本领域的现有技术，如：平面凸轮、平面轴承、拐臂等。

本实用新型的有益效果如下：

该啮合式差分变速结构采用特殊的有齿变速设计，明显区别于现有啮合传动方式，既具有啮合结构传动效率高的优点，又可实现输出转速从零到设定范围内的无级变速，同时实现输出扭矩的可控调节，可调节范围更大，传动损耗更小，可靠性更强，兼容性更好，适用范围更广。该啮合式差分变速结构很好地解决了传统直齿齿轮传动存在的打齿、破齿、齿磨损、噪音大，难以做到无级变速等技术问题，以及现有摩擦传递或液力变距等无级变速结构，传动损耗大，可靠性差，调整范围偏窄等技术问题。

附图说明

图1为实施例1中啮合式差分变速结构的结构示意图。

图2为图1中a部的放大结构示意图。

图3为图1中b部的放大结构示意图。

图4为图1中沿c-c向的剖面结构示意图。

图5为图1中齿片分度盘的结构示意图。

图6为图1中涡轮传动盘的结构示意图。

图7为图1中楔形托板的结构示意图。

图8为图7中楔形托板的俯视结构示意图。

图9为实施例2中啮合式差分变速结构的结构示意图。

图10为实施例3中啮合式差分变速结构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例，对本实用新型的技术方案进行清晰完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

如图1-8所示，一种啮合式差分变速结构，包括壳体、动力输入单元、扭矩输出单元和变速调节单元。

所述动力输入单元包括动力输入轴3、齿片分度盘4、齿轮托架和齿轮片6，所述齿轮片的凸齿为径向均布在齿轮片外周的若干个传递轴承7，所述齿轮托架为径向均布在齿片分度盘边缘的若干个楔形托板5，每相邻两楔形托板之间架设有一个可转动的齿轮片，所述齿片分度盘远离齿轮片的一侧同轴固设有动力输入轴，所述动力输入轴穿孔伸至壳体一端面的外侧，动力输入轴与壳体之间可转动连接。

所述扭矩输出单元包括扭矩输出轴8和涡轮传动盘9，所述涡轮传动盘的边缘开设有螺旋状的涡轮槽10，所述涡轮槽与各所述齿轮片相啮合，利用涡轮传动的原理实现动力从动力输入轴进齿片分度盘和传递轴承再到涡轮传动盘的传递，所述涡轮传动盘中间同轴设置有扭矩输出轴，所述扭矩输出轴的输出端贯穿壳体伸至壳体另一端面的外侧，扭矩输出轴与壳体之间可转动连接，最终实现涡轮传动盘到扭矩输出轴的动力传递输出。

所述变速调节单元包括调节轮11、叉杆12、拐臂13和调节环14，所述齿片分度盘外围径向均布有多个调节轮，所述调节轮均为直齿齿轮，调节轮与所述齿轮片相啮合，并且调节轮与多个齿轮片同时啮合，调节轮的作用面配合为弧形齿面，所述调节轮通过轮轴与叉杆可转动连接，叉杆远离调节轮的一端贯穿壳体伸至壳体侧面的外侧，叉杆与壳体之间可转动连接，所述叉杆位于壳体外侧的一端固接有拐臂，拐臂的摆动端与调节环相连接，所述调节环可滑动地同轴设置在壳体外侧。调节环在壳体外侧的轴向滑动，带动拐臂摆动，然后带动叉杆转动，进而带动调节轮与齿轮片之间的作用力方向和大小的矢量变化，最终体现为输入端和输出端速度和转矩的调控。

所述壳体为一个由箱体1和盖体2密封扣合构成的圆柱形的中空腔体，所述盖体与箱体之间使用螺栓锁紧连接，所述箱体的底部同轴开设有与所述动力输入轴相配合的输入孔，所述盖体同轴开设有与所述扭矩输出轴相配合的输出孔，所述箱体的侧壁上径向均布有与所述叉杆相配合的多个调节孔，所述动力输入轴与输入孔之间配合设置有第一轴承15，所述扭矩输出轴与输出孔之间配合设置有第二轴承16，各所述叉杆与各调节孔之间配合设置有第三轴承17，所述第一轴承、第二轴承和第三轴承均采用圆柱滚子密封轴承。

所述传递轴承为渐开线旋转体轴承，轴承的尖端远离齿轮片的圆心，各轴承同轴设置有芯轴18，芯轴的一端与齿轮片相固接，有助于增强调节轮与传递轴承的接触面和配合度，有利于提高传动效率，降低传动损耗，减小直齿啮合存在的打齿、磨损快、噪音大等问题。

所述楔形托板的顶部为与所述齿轮片相配合的圆弧形，楔形托板的底部通过螺钉51与所述齿片分度盘固定连接，且楔形托板的底部还固接有定位销52，楔形托板上开设有用于配合支撑齿轮片转动中轴的轴槽53，所述齿片分度盘上开设有与所述定位销相配合的定位销槽。

所述叉杆为音叉状，所述调节轮的轮轴两端与两叉臂相固接，所述拐臂的摆动端一侧固设有凸出球头19，所述调节环内壁上开设有球头凹槽，所述凸出球头配合滑动插入球头凹槽内。

所述调节环靠近动力输入轴的一侧固接有推动盘20，推动盘与箱体之间留设有调节空间21，所述动力输入轴穿孔伸至推动盘外侧，所述推动盘外侧输入轴上套设有挤压圈22，挤压圈与推动盘之间设置有平面轴承23，所述动力输入轴的输入端固接有法兰套24，挤压圈位于法兰套与平面轴承之间，法兰套与挤压圈之间配合设置有平面凸轮组，平面凸轮组包括作用面相互滑动接触的第一平面凸轮25和第二平面凸轮26，第一平面凸轮与法兰套相固接，第二平面凸轮与挤压圈相固接，挤压圈的边缘靠近平面凸轮组的一侧垂直均布有多根伸缩杆27，伸缩杆顶端穿孔活动套设有连接板28，伸缩杆顶端旋设有螺母29，螺母与连接板之间设置有压缩弹簧30，连接板远离法兰套的一侧同轴固接有主动轴31。

所述箱体外侧均布有三个凸轮座32，凸轮座上固接有凸轮轴33，凸轮轴上设置有调速凸轮34，调速凸轮的作用面与所述调节环远离推动盘的一侧面相抵触，调速凸轮的设置主要起到限定调节环滑动行程的定位作用进而限定输出上限，即变速结构可实现输出变速和变距在从零到设定上限范围内的无级调控，调速凸轮的转动角度可分度固定在任意位置，凸轮的自锁定位为现有技术。

所述涡轮传动盘中间部位远离涡轮槽的一侧同轴固接有扭矩输出轴。所述主动轴、动力输入轴和扭矩输出轴上均设置有防止转轴的定位键槽35。

实施例2

如图9所示，一种啮合式差分变速结构，包括壳体、动力输入单元、扭矩输出单元和变速调节单元。

所述动力输入单元包括动力输入轴3、齿片分度盘4、齿轮托架和齿轮片6，所述齿轮片的凸齿为径向均布在齿轮片外周的若干个传递轴承7，所述齿轮托架为径向均布在齿片分度盘边缘的若干个楔形托板5，每相邻两楔形托板之间架设有一个可转动的齿轮片，所述齿片分度盘远离齿轮片的一侧同轴固设有动力输入轴，所述动力输入轴穿孔伸至壳体一端面的外侧，动力输入轴与壳体之间可转动连接。

所述扭矩输出单元包括扭矩输出轴8和涡轮传动盘9，所述涡轮传动盘的边缘开设有螺旋状的涡轮槽10，所述涡轮槽与各所述齿轮片相啮合，所述涡轮传动盘中间同轴设置有扭矩输出轴，所述扭矩输出轴的输出端贯穿壳体伸至壳体另一端面的外侧，扭矩输出轴与壳体之间可转动连接。

所述变速调节单元包括调节轮11、叉杆12、拐臂13和调节环14，所述齿片分度盘外围径向均布有多个调节轮，所述调节轮均为直齿齿轮，调节轮与所述齿轮片相啮合，所述调节轮通过轮轴与叉杆可转动连接，叉杆远离调节轮的一端贯穿壳体伸至壳体侧面的外侧，叉杆与壳体之间可转动连接，所述叉杆位于壳体外侧的一端固接有拐臂，拐臂的摆动端与调节环相连接，所述调节环可滑动地同轴设置在壳体外侧。

所述壳体为一个由箱体1和盖体2密封扣合构成的圆柱形的中空腔体，所述盖体与箱体之间使用螺栓锁紧连接，所述箱体的底部同轴开设有与所述动力输入轴相配合的输入孔，所述盖体同轴开设有与所述扭矩输出轴相配合的输出孔，所述箱体的侧壁上径向均布有与所述叉杆相配合的多个调节孔，所述动力输入轴与输入孔之间配合设置有第一轴承15，所述扭矩输出轴与输出孔之间配合设置有第二轴承16，各所述叉杆与各调节孔之间配合设置有第三轴承17。

所述传递轴承为渐开线旋转体轴承，轴承的尖端远离齿轮片的圆心，各轴承同轴设置有芯轴18，芯轴的一端与齿轮片相固接。

所述楔形托板的顶部为与所述齿轮片相配合的圆弧形，楔形托板的底部通过螺钉51与所述齿片分度盘固定连接，且楔形托板的底部还固接有定位销52，楔形托板上开设有用于配合支撑齿轮片转动中轴的轴槽53，所述齿片分度盘上开设有与所述定位销相配合的定位销槽。

所述叉杆为音叉状，所述调节轮的轮轴两端与两叉臂相固接，所述拐臂的摆动端一侧固设有凸出球头19，所述调节环内壁上开设有球头凹槽，所述凸出球头配合滑动插入球头凹槽内。

所述调节环靠近动力输入轴的一侧固接有推动盘20，推动盘与箱体之间留设有调节空间21，所述动力输入轴穿孔伸至推动盘外侧，所述推动盘外侧输入轴上套设有挤压圈22，挤压圈与推动盘之间设置有平面轴承23，所述动力输入轴的输入端固接有法兰套24，挤压圈位于法兰套与平面轴承之间，法兰套与挤压圈之间配合设置有平面凸轮组，平面凸轮组包括作用面相互滑动接触的第一平面凸轮25和第二平面凸轮26，第一平面凸轮与法兰套相固接，第二平面凸轮与挤压圈相固接，挤压圈的边缘靠近平面凸轮组的一侧垂直均布有多根伸缩杆27，伸缩杆顶端穿孔活动套设有连接板28，伸缩杆顶端旋设有螺母29，螺母与连接板之间设置有压缩弹簧30，连接板远离法兰套的一侧同轴固接有主动轴31。

所述箱体外侧均布有三个凸轮座32，凸轮座上固接有凸轮轴33，凸轮轴上设置有调速凸轮34，调速凸轮的作用面与所述调节环远离推动盘的一侧面相抵触。所述主动轴、动力输入轴和扭矩输出轴上均设置有防止转轴的定位键槽35。

所述齿片分度盘与涡轮传动盘之间设置有差速传动单元，所述差速传动单元包括第一差速齿盘36、第二差速齿盘37和第一行星齿轮38，所述第一差速齿盘与齿片分度盘相固接，所述第二差速齿盘与涡轮传动盘相固接；所述第一差速齿盘和第二差速齿盘分别通过第四轴承39和第五轴承40可转动地套设在扭矩输出轴外侧，扭矩输出轴靠近齿片分度盘的一端外围径向辐射状固设有多根第一行星轮轴41，每根第一行星轮轴外侧均可转动地套设有锥形的第一行星齿轮，所述第一行星齿轮与第一差速齿盘和第二差速齿盘均相互啮合。

实施例3

如图10所示，一种啮合式差分变速结构，包括壳体、动力输入单元、扭矩输出单元和变速调节单元。

所述动力输入单元包括动力输入轴3、齿片分度盘4、齿轮托架和齿轮片6，所述齿轮片的凸齿为径向均布在齿轮片外周的若干个传递轴承7，所述齿轮托架为径向均布在齿片分度盘边缘的若干个楔形托板5，每相邻两楔形托板之间架设有一个可转动的齿轮片，所述齿片分度盘远离齿轮片的一侧同轴固设有动力输入轴，所述动力输入轴穿孔伸至壳体一端面的外侧，动力输入轴与壳体之间可转动连接。

所述扭矩输出单元包括扭矩输出轴8和涡轮传动盘9，所述涡轮传动盘的边缘开设有螺旋状的涡轮槽10，所述涡轮槽与各所述齿轮片相啮合，所述涡轮传动盘中间同轴设置有扭矩输出轴，所述扭矩输出轴的输出端贯穿壳体伸至壳体另一端面的外侧，扭矩输出轴与壳体之间可转动连接。

所述变速调节单元包括调节轮11、叉杆12、拐臂13和调节环14，所述齿片分度盘外围径向均布有多个调节轮，所述调节轮均为直齿齿轮，调节轮与所述齿轮片相啮合，所述调节轮通过轮轴与叉杆可转动连接，叉杆远离调节轮的一端贯穿壳体伸至壳体侧面的外侧，叉杆与壳体之间可转动连接，所述叉杆位于壳体外侧的一端固接有拐臂，拐臂的摆动端与调节环相连接，所述调节环可滑动地同轴设置在壳体外侧。

所述壳体为一个由箱体1和盖体2密封扣合构成的圆柱形的中空腔体，所述盖体与箱体之间使用螺栓锁紧连接，所述箱体的底部同轴开设有与所述动力输入轴相配合的输入孔，所述盖体同轴开设有与所述扭矩输出轴相配合的输出孔，所述箱体的侧壁上径向均布有与所述叉杆相配合的多个调节孔，所述动力输入轴与输入孔之间配合设置有第一轴承15，所述扭矩输出轴与输出孔之间配合设置有第二轴承16，各所述叉杆与各调节孔之间配合设置有第三轴承17。

所述传递轴承为渐开线旋转体轴承，轴承的尖端远离齿轮片的圆心，各轴承同轴设置有芯轴18，芯轴的一端与齿轮片相固接。

所述楔形托板的顶部为与所述齿轮片相配合的圆弧形，楔形托板的底部通过螺钉51与所述齿片分度盘固定连接，且楔形托板的底部还固接有定位销52，楔形托板上开设有用于配合支撑齿轮片转动中轴的轴槽53，所述齿片分度盘上开设有与所述定位销相配合的定位销槽。

所述叉杆为音叉状，所述调节轮的轮轴两端与两叉臂相固接，所述拐臂的摆动端一侧固设有凸出球头19，所述调节环内壁上开设有球头凹槽，所述凸出球头配合滑动插入球头凹槽内。

所述调节环靠近动力输入轴的一侧固接有推动盘20，推动盘与箱体之间留设有调节空间21，所述动力输入轴穿孔伸至推动盘外侧，所述推动盘外侧输入轴上套设有挤压圈22，挤压圈与推动盘之间设置有平面轴承23，所述动力输入轴的输入端固接有法兰套24，挤压圈位于法兰套与平面轴承之间，法兰套与挤压圈之间配合设置有平面凸轮组，平面凸轮组包括作用面相互滑动接触的第一平面凸轮25和第二平面凸轮26，第一平面凸轮与法兰套相固接，第二平面凸轮与挤压圈相固接，挤压圈的边缘靠近平面凸轮组的一侧垂直均布有多根伸缩杆27，伸缩杆顶端穿孔活动套设有连接板28，伸缩杆顶端旋设有螺母29，螺母与连接板之间设置有压缩弹簧30，连接板远离法兰套的一侧同轴固接有主动轴31。

所述箱体外侧均布有三个凸轮座32，凸轮座上固接有凸轮轴33，凸轮轴上设置有调速凸轮34，调速凸轮的作用面与所述调节环远离推动盘的一侧面相抵触。所述主动轴、动力输入轴和扭矩输出轴上均设置有防止转轴的定位键槽35。

所述齿片分度盘与涡轮传动盘之间设置有第一差速单元和第二差速单元，所述第一差速单元包括第四差速齿盘42和第二行星齿轮43，所述第二差速单元包括第五差速齿盘44、第三差速齿盘45和惰性齿轮46，所述第四差速齿盘与齿片分度盘相固接，所述第五差速齿盘与涡轮传动盘相固接，所述第四差速齿盘和第三差速齿盘分别通过第七轴承47和第六轴承48可转动地套设在扭矩输出轴外侧，扭矩输出轴外侧还可转动地套设有连接套49，连接套一端与盖体相固接，另一端外围径向辐射状固设有多根惰性轮轴50，每根惰性轮轴外侧均可转动地套设有锥形的惰性齿轮，所述涡轮传动盘通过第八轴承54可转动地套设在连接套的外侧，所述扭矩输出轴靠近齿片分度盘的一端外围径向辐射状固设有多根第二行星轮轴55，每根第二行星轮轴外侧均可转动地套设有锥形的第二行星齿轮，所述第二行星齿轮与第四差速齿盘和第三差速齿盘相互啮合，所述惰性齿轮与第五差速齿盘和第三差速齿盘相互啮合。

本实用新型的技术方案并不限于上述具体实施例的限制，在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。