CN111173925A - 一种变速器的换挡机构、换挡方法和车辆 - Google Patents

一种变速器的换挡机构、换挡方法和车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种变速器的换挡机构、换挡方法和车辆，尤其应用于新能源汽车的变速器中，该换挡机构采用换挡鼓式结构，拨叉与换挡鼓之间通过连接件相连接，并在拨叉上增加润滑油道，以实现对滚针轴承的润滑，可有效降低换挡力，及提高换挡平顺性，同时电机的扭矩通过蜗轮蜗杆机构驱动换挡鼓，且执行电机与换挡鼓是垂直布置，占用空间较小，结构紧凑，同时当电机带动换挡鼓旋转时，由于对换挡鼓外表面的旋转导槽的路径进行了预设的设计，拨叉的移动位置可以按照预先设计的路径移动，从而实现顺序换挡。

Description

一种变速器的换挡机构、换挡方法和车辆
技术领域
本发明涉及新能源汽车的变速器领域，具体涉及一种变速器的换挡机构。
背景技术
随着世界能源日益枯竭和全球环境的影响，新能源汽车成为了汽车行业的焦点，相比于传统汽车，新能源汽车的动力源由发动机变成了驱动电机，然而因为受到车辆空间限制和使用环境的约束，车用电驱动***不同于普通的电传动***，它要求具有更高的运行性能、比功率，以及适应更严酷的工作环境等。
目前大多数的变速器仍然是先选挡后换挡的XY式换挡机构，由于其结构的局限性，在换挡过程中存在跳挡、乱挡风险，造成换挡卡滞，这种情况，不仅会降低换挡质量，还会对变速器造成不同程度的损伤，影响其使用寿命，也有少数变速器采用换挡鼓式换挡机构，但其执行电机直接驱动换挡鼓，中间没有放大扭矩的转化机构，导致电机体积较大，且执行电机与换挡鼓是同轴布置，占用空间较大，结构不够紧凑。
并且现有技术中采用的换挡鼓式换挡机构，拨叉与换挡鼓之间是导销配合，而导销固定在拨叉上，换挡过程中导销无相对转动，属于滑动摩擦，摩擦力较大，导致换挡力较大，导销在换挡鼓导槽拐弯处易出现卡滞现象，影响换挡平顺性，且导销一般布置在拨叉上的拨叉轴导向孔处或延长板上，距离拨叉叉脚受力点较远，换挡过程中拨叉易倾斜和变形，从而导致换挡齿套与齿轮结合时有卡滞感，换挡过程中冲击较严重，容易导致导销的磨损，影响换挡机构的使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述现有技术中的缺陷，提供一种用于滚珠丝杠加速寿命测试装置，在较短试验周期内验证滚珠丝杠的寿命情况。
为解决上述技术问题，本发明提出一种变速器的换挡机构，该换挡机构包含一个执行机构、蜗轮蜗杆机构、至少一个换挡鼓合件；所述换挡鼓合件包括换挡鼓、拨叉及连接件，所述蜗轮蜗杆机构的输入端与所述执行机构的输出端传动连接，所述蜗轮蜗杆机构的输出端与所述换挡鼓传动连接，所述换挡鼓的外表面设置有预设路径的旋转导槽，其特征在于，所述连接件包括安装在拨叉上的导销，套设在所述导销上的垫片、滚针轴承及卡环，所述滚针轴承设置在所述垫片和所述卡环之间，所述滚针轴承的外径与换挡鼓的旋转导槽的内径相等，所述连接件通过滚针轴承与所述换挡鼓的旋转导槽配合连接。
进一步地，换挡鼓合件有两个，其中，第一换挡鼓合件包括第一换挡鼓和第一拨叉，第二换挡鼓合件包括第二换挡鼓和第二拨叉，所述蜗轮蜗杆机构的输出端与所述第一换挡鼓和所述第二换挡鼓传动连接，所述第一换挡鼓和所述第二换挡鼓的外表面均设有预设的旋转导槽。
进一步地，所述第一换挡鼓合件和所述第二换挡鼓合件布置在同轴上。
进一步地，所述第一换挡鼓合件和所述第二换挡鼓合件分别布置在两根轴上.
进一步地，拨叉上设置有用于润滑滚针轴承的润滑油路。
进一步地，本发明还提出一种双动力源变速器的换挡方法，所述双动力源变速器包括上述权利要求中任一项所述的换挡机构，所述换挡机构包含第一换挡鼓合件和第二换挡鼓合件，所述第一换挡鼓合件和第二换挡鼓合件的输出端分别连接所述双动力源变速器的一个动力源，其特征在于，所述换挡方法的步骤如下：
步骤一，第一换挡鼓合件的第一拨叉和第二换挡鼓合件的第二拨叉均位于换挡鼓中间位置；
步骤二, 执行电机工作，通过蜗杆与蜗轮将扭矩传递给第一换挡鼓合件的第一换挡鼓和第二换挡鼓合件的第二换挡鼓，所述第一换挡鼓通过旋转导槽带动所述第一拨叉向左移动，同时所述第二换挡鼓通过旋转导槽带动第二拨叉向左移动，从而实现一挡挂挡；
步骤三，执行电机继续工作，此时第二换挡鼓的旋转导槽的路径的角度不变，第二拨叉的位置也保持不变，而第一换挡鼓的旋转导槽的路径的角度向右移动，通过旋转导槽带动第一拨叉向右移动，从而实现二挡挂挡；
步骤四，执行电机继续工作，此时第一换挡鼓的旋转导槽的路径的角度不变，第一拨叉的位置也保持不变，而第二换挡鼓的旋转导槽的路径的角度向右移动，通过旋转路径带动第二拨叉向右移动，从而实现三挡挂挡；
步骤五，执行电机继续工作，此时第二换挡鼓的旋转导槽的路径的角度不变，第二拨叉的位置也保持不变，而第一换挡鼓的旋转导槽的路径的角度向左移动，通过旋转路径带动第一拨叉向左移动，从而实现四挡挂挡。
进一步地，本发明还提出一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1-5任一项所述的换挡机构。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1)拨叉与换挡鼓之间的摩擦副采用滚针轴承，且在拨叉上设计润滑油路，以保证滚针轴承具有足够的润滑，可有效降低换挡力，并提高换挡平顺性，从而获得较高的换挡质量；2)执行机构采用蜗轮蜗杆机构，不但可减小执行电机的体积，而且可以使执行电机与换挡鼓垂直布置，结构更加紧凑，节约了空间；3)另外，该换挡机构含有两个换挡鼓，且布置在同一根轴上，共用一个执行电机，不仅实现了多挡顺序位换挡，解决了现有技术带来的跳挡、乱挡问题，还简化了结构，节约了成本。
附图说明
图1为本发明的变速器的换挡机构的结构示意图。
图2为本发明的换挡鼓合件的连接件的立体图。
图3为本发明的换挡鼓合件的连接件的结构示意图。
图4为本发明的换挡机构的空挡模式的换挡鼓合件的示意图。
图5为本发明的换挡机构的一挡的换挡鼓合件的示意图。
图6为本发明的换挡机构的二挡的换挡鼓合件的示意图。
图7为本发明的换挡机构的三挡的换挡鼓合件的示意图。
图8为本发明的换挡机构的四挡的换挡鼓合件的示意图。
图中1-执行电机；2-蜗轮；3-蜗杆；4-蜗轮轴；5-第一换挡鼓；6-第一拨叉；7-第二换挡鼓；8-第二拨叉；9-连接件；91-导销；92-垫片；93-滚针轴承；94-卡环。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本说明书中使用的术语用于说明实施例，并非要限定本发明。在本说明书中，只要在句子中未特别言及，单数型也包括复数型。说明书中使用的“包括(comprises)”及/或“包含的(comprising)”，是指言及的构成元件、步骤、动作及/或元件不排除存在或追加一个以上的其他构成元件、步骤、动作及/或元件。下面参照附图，详细说明本发明的实施例。
图1是表示涉及本实施方式的变速器的换挡机构，该换挡机构包含一个执行机构、蜗轮蜗杆机构、第一换挡鼓合件及第二换挡鼓合件，
所述执行机构采用执行电机（1）；
蜗轮蜗杆机构包括与所述执行电机（1）传动连接的蜗杆（3）、与所述蜗杆（3）啮合连接的蜗轮（2）、与所述蜗轮（2）传动连接的蜗轮轴（4）；
第一换挡鼓合件包括第一换挡鼓（5）和第一拨叉（6），第二换挡鼓合件包括第二换挡鼓（7）和第二拨叉（8），所述蜗轮轴（4）与所述第一换挡鼓（5）和所述第二换挡鼓（7）传动连接，所述第一换挡鼓（5）和所述第二换挡鼓（7）的外表面均设有预设的旋转导槽。
工作时执行电机（1）输出扭矩通过蜗轮蜗杆机构放大后传给第一换挡鼓（5）和第二换挡鼓（7），所述第一换挡鼓（5）和所述第二换挡鼓（7）按照预设的角度旋转到达对应挡位所需的位置时停止，通过其上设置的旋转导槽分别控制第一拨叉（6）和第二拨叉（8）的位置，可实现四个挡位的顺序换挡。
图2-3是表示换挡鼓与拨叉之间的连接件结构示意图，拨叉与换挡鼓之间通过连接件（9）相连接，所述连接件（9）包括安装在拨叉上的导销（91）；套设在所述导销（91）上的垫片（92）、滚针轴承（93）及卡环（94），所述滚针轴承（93）设置在所述垫片（92）和所述卡环（94）之间，所述垫片（92）对所述滚针轴承（93）起限位作用，所述滚针轴承（93）末端用所述卡环（94）限位，所述滚针轴承（93）的外径与换挡鼓的旋转导槽的内径相等，两者配合连接。
滚针轴承属于滚动摩擦，不仅可以减小摩擦，降低换挡力，而且可有效提高换挡平顺性，且拨叉上设计了润滑油路（参见附图2）以保证滚针轴承具有足够的润滑，不仅可以减小磨损、预防烧蚀、延长滚针轴承的使用寿命，而且可以进一步降低换挡力，使换挡更加轻便、平顺，因此，采用该换挡机构，可获得较高的换挡质量，另外，导销距离拨叉受力点较近，换挡过程中拨叉产生的倾斜量和变形量较小，有利于换挡齿套与齿轮的结合，进而改善换挡卡滞感，并降低换挡冲击力。因此，采用该换挡机构，使换挡更加轻便、平顺，可获得较高的换挡质量。
图4-8示出了一种双动力源变速器的换挡机构的具体过程：
图4为初始状态的空挡模式，第一换挡鼓合件的第一拨叉（6）和第二换挡鼓合件的第二拨叉（8）均位于换挡鼓的中间位置。
图5为空挡到一挡状态: 执行电机（1）工作，通过蜗杆（3）与蜗轮（2）将扭矩传递给第一换挡鼓合件的第一换挡鼓（5）和第二换挡鼓合件的第二换挡鼓（7），此时，由于所述第一换挡鼓（5）和所述第二换挡鼓（7）的旋转导槽的路径均向左侧移动了一定角度，因此，可以通过旋转导槽带动第一拨叉（6）和第二拨叉（8）向左移动，从而实现一挡挂挡。
图6为从一挡到二挡时：执行电机（1）继续工作，通过蜗杆（3）与蜗轮（2）带动第一换挡鼓（5）和第二换挡鼓（7）继续转动，此时由于第二换挡鼓（7）的旋转导槽的角度不变，第二拨叉（8）的位置也保持不变，而第一换挡鼓（5）的旋转导槽的路径向右侧移动了一定角度，因此可以通过旋转导槽带动第一拨叉（6）向右移动，从而实现二挡挂挡。
图7为从二挡到三挡时：执行电机（1）继续工作，通过蜗杆（3）与蜗轮（2）带动第一换挡鼓（5）和第二换挡鼓（7）继续转动，此时由于第一换挡鼓（5）的旋转导槽的角度不变，第一拨叉（6）的位置也保持不变，而第二换挡鼓（7）的旋转导槽的路径向右移动了一定角度，因此，可以通过旋转导槽带动第二拨叉（8）向右移动，从而实现三挡挂挡。
图8为从三挡到四挡时：执行电机（1）继续工作，通过蜗杆（3）与蜗轮（2）带动第一换挡鼓（5）和第二换挡鼓（7）继续转动，此时由于第二换挡鼓（7）的旋转导槽的角度不变，第二拨叉（8）的位置也保持不变，而第一换挡鼓（5）的旋转导槽的路径向左移动了一定角度，因此，可以通过旋转导槽带动第一拨叉（6）向左移动，从而实现四挡挂挡。
以上换挡过程针对的是双动力源变速器，即第一拨叉（6）与第二拨叉（8）分别布置在两根轴上，连接的是两个不同的动力源，该换挡机构也同样适用于单动力源变速器，即将两个拨叉布置在同一根轴上，只需要将两个换挡鼓的路径配合好，同样可以实现四个挡位的顺序换挡。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种变速器的换挡机构，该换挡机构包含一个执行机构、蜗轮蜗杆机构、至少一个换挡鼓合件；所述换挡鼓合件包括换挡鼓、拨叉及连接件，所述蜗轮蜗杆机构的输入端与所述执行机构的输出端传动连接，所述蜗轮蜗杆机构的输出端与所述换挡鼓传动连接，所述换挡鼓的外表面设置有预设路径的旋转导槽，其特征在于，
所述连接件包括安装在拨叉上的导销，套设在所述导销上的垫片、滚针轴承及卡环，所述滚针轴承设置在所述垫片和所述卡环之间，所述滚针轴承的外径与换挡鼓的旋转导槽的内径相等，所述连接件通过滚针轴承与所述换挡鼓的旋转导槽配合连接。
2.如权利要求1所述的一种变速器的换挡机构，其特征在于，换挡鼓合件有两个，其中，第一换挡鼓合件包括第一换挡鼓和第一拨叉，第二换挡鼓合件包括第二换挡鼓和第二拨叉，所述蜗轮蜗杆机构的输出端与所述第一换挡鼓和所述第二换挡鼓传动连接，所述第一换挡鼓和所述第二换挡鼓的外表面均设有预设的旋转导槽。
3.如权利要求2所述的一种变速器的换挡机构，其特征在于，所述第一换挡鼓合件和所述第二换挡鼓合件布置在同轴上。
4.如权利要求2所述的一种变速器的换挡机构，其特征在于，所述第一换挡鼓合件和所述第二换挡鼓合件分别布置在两根轴上。
5.如权利要求1-4中任一项所述的一种变速器的换挡机构，其特征在于，拨叉上设置有用于润滑滚针轴承的润滑油路。
6.一种双动力源变速器的换挡方法，所述双动力源变速器包括上述权利要求中任一项所述的换挡机构，所述换挡机构包含第一换挡鼓合件和第二换挡鼓合件，所述第一换挡鼓合件和第二换挡鼓合件的输出端分别连接所述双动力源变速器的一个动力源，其特征在于，所述换挡方法的步骤如下：
步骤一，第一换挡鼓合件的第一拨叉和第二换挡鼓合件的第二拨叉均位于换挡鼓中间位置；
步骤二, 执行电机工作，通过蜗杆与蜗轮将扭矩传递给第一换挡鼓合件的第一换挡鼓和第二换挡鼓合件的第二换挡鼓，所述第一换挡鼓通过旋转导槽带动所述第一拨叉向左移动，同时所述第二换挡鼓通过旋转导槽带动第二拨叉向左移动，从而实现一挡挂挡；
步骤三，执行电机继续工作，此时第二换挡鼓的旋转导槽的路径的角度不变，第二拨叉的位置也保持不变，而第一换挡鼓的旋转导槽的路径的角度向右移动，通过旋转导槽带动第一拨叉向右移动，从而实现二挡挂挡；
步骤四，执行电机继续工作，此时第一换挡鼓的旋转导槽的路径的角度不变，第一拨叉的位置也保持不变，而第二换挡鼓的旋转导槽的路径的角度向右移动，通过旋转路径带动第二拨叉向右移动，从而实现三挡挂挡；
步骤五，执行电机继续工作，此时第二换挡鼓的旋转导槽的路径的角度不变，第二拨叉的位置也保持不变，而第一换挡鼓的旋转导槽的路径的角度向左移动，通过旋转路径带动第一拨叉向左移动，从而实现四挡挂挡。
7.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1-5任一项所述的换挡机构。
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