CN105422814A - 变速箱换挡机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变速箱换挡机构，输入轴上安装有与档位对应的多个齿轮离合装置，输出轴上安装与齿轮离合装置相啮合的从动齿轮，齿轮离合装置包括外齿圈、设置在外齿圈内的内圈，外齿圈两侧固装挡板，内圈圆周面上设有多个楔形面，楔形面与挡板构成容纳滚柱的容腔，滚柱与楔形面的侧面之间设置有向滚柱施加弹力的弹性体，输入轴内装置有滑杆，输入轴径向上设有与内圈贯通的多个通孔，通孔两端卡装有通过弹性体连接的两顶珠，输入轴上的顶珠与滑杆相抵，内圈上的顶珠与滚柱相抵，滑杆上设有与内圈上的顶珠相适配的沟槽；本发明省去换档拨叉、同步器和中间轴，简化变速箱换挡控制机构，结构紧凑，换挡控制简单，缩短换档步骤，提高换档响应时间。

Description

变速箱换挡机构

技术领域

本发明涉及变速箱，尤其是涉及一种变速箱换挡机构。

背景技术

现有变速箱换挡机构如图1所示，包括输入轴1、中间轴8和输出轴2，输入轴1与电机连接，输出轴2上安装有与档位对应的多个从动齿轮4，中间轴8上设有与输出轴2上的从动齿轮4相啮合的主动齿轮9，对应R档的从动齿轮4与主动齿轮9之间安装中间轮5，主动齿轮9通过中间轮5带动R档对应的从动齿轮4反向转动，实现倒车。从动齿轮4之间的输出轴2上安装有同步器10，由于输入轴1与输出轴2以各自的速度旋转，变换档位时存在一个"同步"问题，两个旋转速度不一样齿轮强行啮合必然会发生冲击碰撞，损坏齿轮。因此，旧式变速器的换档要采用"两脚离合"的方式，升档在空档位置停留片刻，减档要在空档位置加油门，以减少齿轮的转速差，但这个操作比较复杂，难以掌握精确。因此现在的变速箱换挡机构普遍通过同步器10与从动齿轮4啮合，使齿轮转速一致顺利啮合，同步器10通过换档拨叉11与汽车换挡杆7连接，换挡时，通过换挡杆7控制换档拨叉11，换档拨叉11带动同步器10与需要换档的从动齿轮4接合，改变发动机和车轮之间的变速比，实现变速。

上述变速箱换档机构存在如下使用缺陷：①变速箱必须配备同步器、换档拨叉和中间轴，使得变速箱的结构较为复杂；②上述变速箱的换挡机构，需要经过降速-退档-选档-调速-升档-提速等步骤完成换挡工作，换档步骤较多，换档响应时间较慢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变速箱换挡机构，以解决现有技术中存在的结构复杂、换档步骤较多，换档响应时间较慢的技术问题。

本发明提供的变速箱换挡机构，包括：输入轴、输出轴，所述输入轴上安装有与档位对应的多个齿轮离合装置，所述输出轴上安装与齿轮离合装置相啮合的从动齿轮，所述齿轮离合装置包括外齿圈、设置在外齿圈内的内圈，所述外齿圈两侧分别固装挡板，所述内圈圆周面上设有多个楔形面，所述楔形面与挡板构成容纳滚柱的容腔，所述滚柱与楔形面的侧面之间设置有向滚柱施加弹力的弹性体，输入轴内装置有滑杆，输入轴径向上设有与内圈贯通的多个通孔，所述通孔两端卡装有通过弹性体连接的两顶珠，输入轴上的顶珠与滑杆相抵，内圈上的顶珠与滚柱相抵，所述滑杆上设有与内圈上的顶珠相适配的沟槽。

进一步地，所述输入轴由空心轴电机驱动，所述滑杆与换挡杆连接，通过换挡杆对滑杆进行控制。

进一步地，所述滑杆与输入轴同轴设置，保证输入轴上的顶珠进入到沟槽内的深度一致，从而保证内圈与外齿圈顺利接合。

进一步地，所述滑杆的长度大于输入轴的长度。

进一步地，所述沟槽设为一个且环设在滑杆上。

进一步地，所述沟槽为弧形槽，弧形槽的形状与顶珠的外圆面相适配，保证顶珠进出沟槽方便。

进一步地，所述楔形面不少于3个，至少需要三个楔形面上安装的滚柱和弹性体才能保证内圈与外齿圈接合时，不会偏心。

进一步地，所述楔形面在内圈圆周面上均匀设置，均匀设置的楔形面用于保证内圈通过滚柱与外齿圈接合时的稳定性。

进一步地，所述弹性体为弹簧。

进一步地，所述弹簧为压缩弹簧。

本发明提供的变速箱换挡机构，具有如下优点：

1、不需要使用换档拨叉、同步器和中间轴即可完成换挡，简化变速箱换挡控制机构，使其结构更加紧凑，换挡控制简单。

2、换档时，移动滑杆，使对应的齿轮离合装置输入轴上的顶珠进入滑杆的沟槽内，输入轴上的顶珠通过弹性体带动内圈上的顶珠向中心收缩，从而改变内圈上的顶珠与滚柱的接触点位置，使滚柱对顶珠的弹力增大，内圈通过滚柱与外圈接合，外圈带动从动轴上对应的齿轮转动，改变输出轴的转速，完成换挡，本发明的换档方式为：降档(调速)-提速(升档)，换档步骤短，换档响应时间迅速。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有变速箱换挡机构的示意图；

图2为本发明实施例一提供的五速变速箱换挡机构的示意图；

图3为本发明实施例一提供的齿轮离合装置接合状态示意图；

图4为本发明实施例一提供的齿轮离合装置分离状态示意图；

图5为本发明实施例二提供的六速变速箱换挡机构的示意图；

图6为本发明实施例二提供的齿轮离合装置接合状态示意图；

图7为本发明实施例二提供的齿轮离合装置分离状态示意图。

附图标记：

1-输入轴；2-输出轴；3-齿轮离合装置；

4-从动齿轮；5-中间轮；6-滑杆；

7-换挡杆；8-中间轴；9-主动齿轮；

10-同步器；11-换挡拨叉；12-电机；

31-外齿圈；32-内圈；33-挡板；

34-滚柱；35-弹性体；36-通孔；

37-顶珠；61-沟槽；121-连接轴。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图2、图3和图4所示，本发明的实施例一结构示意图，为五速换挡机构，其包括输入轴1、输出轴2，输入轴1上安装有与变速箱档位相对应的五个齿轮离合装置3，输入轴1通过电机12带动旋转，五个齿轮离合装置3的直径从左至右依次递增设置，输出轴2上安装与齿轮离合装置3相啮合的从动齿轮4，从动齿轮4的直径从左至右依次递减设置，五个齿轮离合装置3从左至右依次为R挡齿轮离合装置、1档齿轮离合装置、2档齿轮离合装置、3档齿轮离合装置和4档齿轮离合装置，需要说明的是R档齿轮离合装置的楔形面的方向与其余4个齿轮离合装置反向设置，当R档齿轮离合装置的内圈32与外齿圈31接合时，带动从动齿轮4反向转动，实现倒车，齿轮离合装置3包括外齿圈31、设置在外齿圈31内的内圈32，外齿圈31两侧分别固装挡板33，内圈32以过盈配合方式安装在输入轴1上，保证内圈32和输入轴1始终同步转动，保证动力传输可靠、稳定，内圈32圆周面上均匀设有五个楔形面，楔形面与挡板33构成容纳滚柱34的容腔，滚柱34与楔形面的侧面之间设置有向滚柱34施加弹力的弹性体35，挡板33对滚柱34起限位作用，防止滚柱34被弹性体35从楔形面上弹出；输入轴1内装置有与其同轴且延其轴线方向运动的滑杆6，输入轴1径向上设有与内圈32贯通的五个通孔36，通孔36两端卡装有通过弹性体35连接的两顶珠37，输入轴1上的顶珠37与滑杆6相抵，内圈32上的顶珠37与滚柱34相抵；滑杆6上环设一与内圈32上的顶珠37相适配的弧形沟槽61，五个楔形面和分别装置在楔形面上的滚柱34和弹性体35保证内圈32和外齿圈31接合时,内圈32和外齿圈31同轴度较好，楔形面数量不能少于三个，少于三个，会导致内圈32和外齿圈31接合时，发生偏心，输入轴1上的顶珠37进入滑杆6的滑槽61深浅不一致，从而使得内圈32上的顶珠37对滚柱34施加的弹力不一致，内圈32与外齿圈31无法完全接合，影响正常传动；滑杆6的长度大于输入轴1的长度，从而保证当滑杆6与右端的4档的齿轮离合装置配合时，滑杆另一端依然使最左端的R档的齿轮离合装置处于分离状态，即，滑杆6的杆壁抵住R档的齿轮离合装置的输入轴1上的顶珠37，内圈32上的顶珠37抵住滚柱34，从而使R档的内圈32和外齿圈31处于分离状态，电机12的连接抽121为空心轴，当滑杆6与左端的R档齿轮离合装置配合时，滑杆6左端部进入电机12的空心连接轴121内，为滑杆6的左移提供足够的空间，滑杆6与汽车换挡杆7为轴向固定连接，通过换挡杆7控制滑杆6的移动，实现换挡。

需要说明的是，通孔36与滚柱34的夹角需要事先经过计算，保证内圈32上的顶珠37准确控制滚柱34在楔形面上移动距离，从而精确控制内圈32与外齿圈31的接合或分离。

以空挡换1档，1档换2档为例说明本实施例提供的变速箱换挡机构的工作原理，空挡换1档时，五个齿轮离合装置3均为分离状态，通过换挡杆7拉动滑杆6向1档齿轮离合装置的位置移动，当1档齿轮离合装置的输入轴1上的五个顶珠37滑入滑杆6上的沟槽61内时，1档齿轮离合机构的输入轴1上的顶珠37通过弹性体35带动内圈32上的顶珠37向中心收缩，改变内圈32上的顶珠37与滚柱34的接触点位置，使滚柱34对顶珠37的弹力增大，五个滚柱34同时将内圈32上的顶珠37压入通孔36，内圈32通过五个滚柱34与外齿圈31接合，此时，其它4个齿轮离合装置为分离状态，1档齿轮离合装置的外齿圈31通过与其啮合的从动齿轮4带动输出轴2转动，输出扭矩，1档换2挡时，通过换挡杆7拉动滑杆6向右运动，输入轴1上的五个顶珠37从滑杆6的沟槽61内滚出，滑杆6的杆壁对输入轴1上的顶珠37施加的力变大，通过弹性体35将力传递到内圈32上的顶珠37，弹性体35的弹力将内圈32上的顶珠37顶起，在弹性体35的作用下，内圈32上的顶珠37与滚柱34的接触点位置发生变化，内圈32上的顶珠37使滚柱34压缩弹性体35进行收缩，内圈32与外齿圈31分离，此时齿轮离合机构3均处于分离状态，继续移动滑杆6，当2档齿轮离合机构对应的输入轴1上的五个顶珠37滚入滑杆6的沟槽61内，2档齿轮离合机构对应的输入轴1上的顶珠37通过弹性体35带动内圈32上的顶珠37向中心收缩，改变内圈32上的顶珠37与滚柱34的接触点位置，使滚柱34对顶珠37的弹力增大，滚柱34将内圈32上的顶珠37压入通孔36，内圈32通过滚柱34与外齿圈31接合，外齿圈31带动输出轴2上与2档齿轮离合机构对应的从动齿轮4转动，完成换挡。

其它档位的换挡原理和方法与上述1档换2档相同。

实施例一的技术效果是：与图1现有五速变速箱换挡机构相比，不需要使用换档拨叉11、同步器10和中间轴8等零件，简化变速箱传动机构，由于没有换挡拨叉11、同步器1和中间轴8，输入轴1上的齿轮离合机构3的间距可以缩短，从而使变速箱的结构更加紧凑，提高空间利用率。换挡时，通过换挡杆7控制滑杆6与不同档位对应的齿轮离合装置3配合即可完成换挡作业，缩短换挡步骤，提高换档速度，从而提高换挡响应时间。

如图5、图6和图7所示，本发明实施例二提供的六速换挡机构的结构示意图，本实施例提供的换挡机构，是对实施例一提供的五速换挡机构的进一步改进，在图2和图3结构的基础上，新增加一个齿轮离合装置3，输出轴2上增加与该齿轮离合装置3啮合的从动齿轮4，即可变为六速变速箱，从左至右依次对应R挡齿轮离合装置、1档齿轮离合装置、2档齿轮离合装置、3档齿轮离合装置、4档齿轮离合装置和5档齿轮离合装置，为了保证内圈32和外齿圈31配合的稳定性，对内圈32圆周面上的楔形面数量也相应的进行调整，内圈32圆周面上设有六个楔形面，六个楔形面上分别安装滚柱34和弹性体35。

实施例二的技术效果是：在图2、图3和图4的实施例一的结构基础上，增加一个齿轮离合装置3和一个与该齿轮离合装置3相啮合的从动齿轮4，即变为六速变速箱，与现有的六速变速箱相比，通过简单的结构变化，即可实现六速变化，结构简单，成本低，换挡步骤比现有六速变速箱简洁，换挡速度快，提高换档响应时间；内圈32圆周面上设有六个楔形面，六个楔形面上分别安装滚柱34和弹性体35，与实施例一中的在五个楔形面上分别安装滚柱34和弹性体35相比，当内圈32和外齿圈31接合时，内圈32通过六个滚柱34带动外齿圈31转动，内圈32与外齿圈31的接触点增加，内圈32与外齿圈31的同轴度更好、内圈32和外齿圈31接合时更加稳定。

实施例三，在上述二个实施例滑杆6由换挡杆带动的基础上，滑杆6在与一个由步进电机驱动的丝杠连接，通过带步进电机的丝杠控制滑杆的移动，带步进电机的丝杆与汽车控制模块连接，从而实现滑杆自动/手动控制，为驾驶者提供两种选择，满足不同驾驶者的需求，提升驾驶乐趣。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种变速箱换挡机构，其特征在于，包括：输入轴、输出轴，所述输入轴上安装有与档位对应的多个齿轮离合装置，所述输出轴上安装与齿轮离合装置相啮合的从动齿轮，所述齿轮离合装置包括外齿圈、设置在外齿圈内的内圈，所述外齿圈两侧分别固装挡板，所述内圈圆周面上设有多个楔形面，所述楔形面与挡板构成容纳滚柱的容腔，所述滚柱与楔形面的侧面之间设置有向滚柱施加弹力的弹性体，输入轴内装置有滑杆，输入轴径向上设有与内圈贯通的多个通孔，所述通孔两端卡装有通过弹性体连接的两顶珠，输入轴上的顶珠与滑杆相抵，内圈上的顶珠与滚柱相抵，所述滑杆上设有与内圈上的顶珠相适配的沟槽。

2.根据权利要求1所述的变速箱换挡机构，其特征在于，所述输入轴由空心轴电机驱动，所述滑杆与换挡杆连接。

3.根据权利要求1或2所述的变速箱换挡机构，其特征在于，所述滑杆与输入轴同轴设置。

4.根据权利要求3所述的变速箱换挡机构，其特征在于，所述滑杆的长度大于输入轴的长度。

5.根据权利要求1所述的变速箱换挡机构，其特征在于，所述沟槽设为一个且环设在滑杆上。

6.根据权利要求1或5所述的变速箱换挡机构，其特征在于，所述沟槽为弧形槽。

7.根据权利要求1所述的变速箱换挡机构，其特征在于，所述楔形面不少于3个。

8.根据权利要求1或7所述的变速箱换挡机构，其特征在于，所述楔形面在内圈圆周面上均匀设置。

9.根据权利要求1所述的变速箱换挡机构，其特征在于，所述弹性体为弹簧。

10.根据权利要求9所述的变速箱换挡机构，其特征在于，所述弹簧为压缩弹簧。