CN115992881A - 一种换挡机构、变速器、车辆 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种换挡机构、变速器、车辆，涉及汽车领域，以解决传统换挡机构适用性差，结构不紧凑的技术问题。所述换挡机构包括至少一个换挡拨叉、至少一个导向部、以及驱动至少一个导向部旋转的驱动组件，导向部的外壁面设有至少一个导向槽，导向槽沿着导向部的周向设置；导向槽具有至少两个导向段，各个导向段沿着导向部的轴向位置不同；每个导向槽用于改变相应的换挡拨叉位置；驱动组件包括驱动器以及与导向部的转轴传动连接的行星齿轮机构，驱动器通过齿轮传动组件与行星齿轮机构传动连接；驱动器的中心轴与转轴的中心轴之间具有夹角α，0°≤α≤90°。该换挡机构占用空间小，结构紧凑、可实现顺序换挡或跳挡换挡。

Description

一种换挡机构、变速器、车辆

技术领域

本公开涉及汽车领域，尤其涉及一种换挡机构、变速器、车辆。

背景技术

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，由于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。

现有技术中，大多数变速器的换挡机构存在跳挡、乱挡风险，造成换挡卡滞或无法换挡，且占用空间布置不够灵活，结构不够紧凑。

发明内容

本公开的目的在于提供一种换挡机构、变速器、车辆，以解决传统换挡机构适用性差，结构不紧凑的技术问题。

为了实现上述目的，本公开提供如下技术方案：

本公开实施例提供一种换挡机构，包括至少一个换挡拨叉、至少一个导向部、以及驱动所述至少一个导向部旋转的驱动组件，

所述导向部的外壁面设有至少一个导向槽，所述导向槽沿着所述导向部的周向设置；所述导向槽具有至少两个导向段，各个所述导向段沿着所述导向部的轴向位置不同；

每个所述导向槽用于改变相应的换挡拨叉位置；

所述驱动组件包括驱动器以及与所述导向部的转轴传动连接的行星齿轮机构，所述驱动器通过齿轮传动组件与所述行星齿轮机构传动连接；

所述驱动器的中心轴与所述转轴的中心轴之间具有夹角α，0°≤α≤90°。

根据本公开的至少一个实施方式，所述齿轮传动组件包括圆柱齿轮副、圆锥齿轮副中的一种；

当所述齿轮传动组件为圆柱齿轮副，所述驱动器的中心轴与所述转轴的中心轴平行；或者，

当所述齿轮传动组件为圆锥齿轮副，0°＜α≤90°。

根据本公开的至少一个实施方式，所述导向槽沿着所述导向部的周向连通或断开；

当所述导向槽沿着所述导向部的周向连通，所述导向部用于跳档换挡；

当所述导向槽沿着所述导向部的周向断开，所述导向部用于顺序换挡。

根据本公开的至少一个实施方式，所述导向部为圆柱形、椭圆柱形构件中的一种。

根据本公开的至少一个实施方式，所述换挡机构还包括与所述转轴平行设置的至少一个拨叉轴，至少一个所述换挡拨叉滑动设在所述拨叉轴；

所述换挡拨叉具有与相应所述导向槽配位的滑块，所述滑块至少部分设在相应所述导向槽中。

根据本公开的至少一个实施方式，所述换挡机构还包括控制器以及用于测量所述转轴旋转角度的角位移传感器，所述角位移传感器与所述控制器通信连接；

所述控制器用于基于所述角位移传感器的测量值控制所述驱动器转动。

根据本公开的至少一个实施方式，所述转轴、所述行星齿轮机构以及所述角位移传感器的中心轴均同轴，所述行星齿轮机构位于所述转轴和所述角位移传感器之间。

根据本公开的至少一个实施方式，所述换挡机构包括多个拨叉轴，所述转轴上设有多个导向部，每个所述导向部与相应所述拨叉轴上的换挡拨叉配位。

相对于现有技术，本公开实施例中提供的一个或多个技术方案，换挡机构通过行星齿轮机构减速增扭以及通过齿轮传动组件的布置，实现驱动器中心轴与转轴的中心轴之间具有一定角度的布置。实现了换挡机构的多方案布置，结构更加紧凑，节约空间。采用行星齿轮机构的多级减速增扭，传动效率高、不易磨损寿命长、传动精度高。通过优化设计各个导向槽的预设路径，可以将多档位变速器通过一个驱动器进行驱动，布置更加紧凑，结构更为简化。

根据本公开的另一目的在于还提供一种变速器，包括上述的换挡机构。

所述变速器相对于现有技术所具有的优势与上述换挡机构相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

根据本公开的另一目的在于还提供一种车辆，包括上述的变速器。

所述车辆相对于现有技术所具有的优势与上述换挡机构相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开的实施方式的换挡机构结构示意图。

图2是根据本公开的另一实施方式的换挡机构结构示意图。

图3是根据本公开的实施方式的空挡状态时换挡拨叉示意图。

图4是根据本公开的实施方式的一挡状态时换挡拨叉示意图。

图5是根据本公开的实施方式的二挡状态时换挡拨叉示意图。

图6是根据本公开的实施方式的三挡状态时换挡拨叉示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

在介绍本公开实施例之前首先对本公开实施例中涉及到的相关名词作如下释义：

变速器换挡拨叉的作用是拨动同步器齿环，以实现各前进档齿轮的结合与分离，倒档齿轮无同步器，拨叉直接拨动倒档齿轮，以达到切换倒档。

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，造成换挡卡滞或无法换挡，不仅会降低换挡质量，还可能会影响行车安全。

部分变速器采用换挡鼓式换挡机构，但其动力转换机构均采用蜗轮蜗杆机构作为扭矩放大的转化机构，而蜗轮蜗杆机构存在传动效率低，易磨损寿命短，传动精度低，执行机构与换挡鼓只能垂直布置，占用的空间布置不够灵活，结构不够紧凑的缺陷。

图1示出了根据本公开示例性实施例的换挡机构的结构示意图。请参阅图1所示，为了解决上述问题，本公开示例性实施例提供一种换挡机构，包括至少一个换挡拨叉20、至少一个导向部10、以及驱动至少一个导向部10旋转的驱动组件，导向部10的外壁面设有至少一个导向槽11，导向槽11沿着导向部10的周向设置；导向槽11具有至少两个导向段，各个导向段沿着导向部10的轴向位置不同；每个导向槽11用于改变相应的换挡拨叉20位置；驱动组件包括驱动器80以及与导向部10的转轴30传动连接的行星齿轮机构40，驱动器80通过齿轮传动组件与行星齿轮机构40传动连接；驱动器80的中心轴与转轴30的中心轴之间具有夹角α，0°≤α≤90°。本公开示例性实施例的驱动器80可以包括但不限于伺服电机、步进电机等驱动设备。

在实际应用中，驱动器80输出扭矩通过齿轮传动组件传递给行星齿轮机构，行星齿轮结构具有降速增扭的作用，行星齿轮结构传递给转轴30，转轴30带动导向部10旋转预设的角度后停止，由于导向部10上的导向槽11具有至少两个导向段，并且各个导向段之间在导向部10上的轴向位置不同，当转轴30旋转到不同的预设角度，也就是停止于各个不同的导向段时，导向槽11就会改变相应换挡拨叉20的位置，进而实现变速器档位的变换。

如图1所示，行星齿轮结构采用多级行星轮系作为扭矩放大的转化机构，不但传动效率高，而且不易磨损寿命长、传动精度高。相对于传统的蜗轮蜗杆机构更具优势，本公开的行星齿轮结构不但减速比大，可以实现更大的换挡力，而且行星齿轮结构简单、尺寸小，成本低。

本公开示例性实施例的换挡机构中，齿轮传动组件的形式可以采用多种构型。

举例来说，如图1和图2所示，齿轮传动组件包括圆柱齿轮副51、圆锥齿轮副52中的一种。当齿轮传动组件为圆柱齿轮副51，驱动器80的中心轴与转轴30的中心轴平行；当齿轮传动组件为圆锥齿轮副52时，驱动器80的中心轴与转轴30的中心轴之间具有夹角α，例如二者相互垂直设置，或，根据圆锥齿轮副的选择一定规格，可以实现驱动器80转轴30之间成一定角度布置，与0°＜α＜90°。基于此，本公开示例性实施例的齿轮传动组件通过选择不同规制的齿轮副，可根据布置空间实现换挡机构的多方案布置，结构更加紧凑，节约了空间。

根据本公开示例性实施例的换挡机构中，可以通过优化设计各个导向部10上预设路径的导向槽11可以实现变速器的多档位变速的需求。

例如，当一个换挡拨叉20需要一个空挡，一个挂载档位时，导向槽11应具有两个导向段，其中，一个导向段可以带动换挡拨叉20进入空挡位置，另一个导向段可以带动换挡拨叉20进入挂载档位。

当一个换挡拨叉20需要一个空挡，以及位于空挡两侧的挂载档位时，导向槽11应具有三个导向段，其中一个导向段带动拨叉20进入空挡位置，另两个导向段可以带动换挡拨叉20分别进入相应的挂载档位。

考虑到实现跳档换挡以及顺序换挡的需求，根据本公开示例性实施例的导向槽沿着导向部10的周向连通或断开，当导向槽11沿着导向部10的周向连通，也就是导向槽11沿着导向部10首尾连通呈近似环形的设置形式，导向部10用于跳档换挡；请参阅图3所示，导向槽11沿着导向部10的周向是不连续的，或者说导向槽11沿着导向部10的周向断开，导向部10用于顺序换挡。上述跳档换挡的过程，举例来说，导向槽11具有三个导向段，从头到尾依次为：空挡、一档和二挡，当导向槽11连通时，可以在二挡档位直接降为空挡。同理，当导向槽11断开时，那么换挡则为顺序换挡，其过程为：空挡、一档和二挡，当降档时，则换挡过程为：二挡、一档和空挡。

请参阅图1所示，根据本公开示例性实施例的换挡机构还包括与转轴30平行设置的至少一个拨叉轴60，至少一个换挡拨叉20滑动设在拨叉轴60；换挡拨叉20具有与相应导向槽11配位的滑块21，滑块21至少部分设在相应导向槽11中。

如图1所示，根据本公开示例性实施例拨叉轴60可以为一个；如图2所示，根据实际需要，拨叉轴60也可以为两个；还可选地为更多个，只要空间足够。无论拨叉轴60的数量为多少，与拨叉轴相对应的导向部10均可设在同一个转轴上，每个拨叉轴60上的换挡拨叉20控制变速箱的一组齿轮，相应的每组齿轮可以通过独立的动力源进行驱动。基于此，通过优化设计各个导向部10的导向槽11，将多动力源、多档位变速器的导向部10布置在同一转轴30上，通过一个驱动组件驱动转轴30旋转预设角度，布置更加紧凑，简化了结构，节约了成本。

示例性地，上述换挡拨叉20与导向部10之间的配合是通过设置在换挡拨叉20上的滑块21来完成的，滑块21嵌设在相应导向部10上的导向槽11中。其中，滑块21套设有轴承，轴承嵌设在导向槽11中与其配位，可以有效降低摩擦力，及提高换挡的平顺性。通过导向槽11设置的不同预设的导向段，可以带动滑块21沿着拨叉轴60的轴向进行移动到预设位置，进而带动换挡拨叉20至相应的档位位置处。

示例性地，导向部10为圆柱形、椭圆柱形构件中的一种。当导向部10为圆柱形构件，导向部10的导向槽11的深度可以不进行变化，保持恒定即可实现滑块21相对于导向槽11的滑动。同理，当导向部10为椭圆柱形构件，导向槽11的深度可根据实际与滑块21之间的配合进行调整。可理解的是，上述导向部10的外壁面形状包括但不限于上述形状，可根据实际空间的结构限制进行调整。

还可理解的是，上述导向槽11可以在一个导向部10上进行设置，也可以在一个导向部10上设置多个导向槽11。当在一个导向部10上设置多个导向槽11上时，可在一个圆柱形的导向部10上，在与换挡拨叉20相应的位置处加工出多个导向槽11。当在一个导向部10上加工出一个导向槽11时，多个导向部10可间隔设置在转轴30上，导向部10可通过一体成型或过盈配合的方式设置在转轴30上。

为了测定转轴30的初始位置以及所需转动的预设角度，从而达到换挡的目的。本公开示例性实施例换挡机构还包括控制器以及用于测量转轴30旋转角度的角位移传感器70，角位移传感器70与控制器通信连接；控制器用于基于角位移传感器70的测量值控制驱动器80转动。请参阅图1和图2所示，转轴30、行星齿轮机构40以及角位移传感器70的中心轴均同轴，行星齿轮机构40位于转轴30和角位移传感器70之间。基于此，角位移传感器70设置在端部并与转轴30同轴，可以精确的获得转轴30的初始位置以及转动的角度。而控制器则可根据存储的预设的角度值与相应的档位之间的关系，控制电机进行动作，进而调整变速器的档位。

本公开示例性实施例提供的换挡步骤，以3挡变速器为例进行说明，以下参照附图描述本公开的方案。

图3-图6分别示出了本公开的实施方式的空挡、一挡、二挡、三挡状态时换挡拨叉示意图。其中第一拨叉20a具有空挡、一档和二挡、第二拨叉20b具有空挡和三挡换挡位置。为了方便描述，本公开实施例以下所述的左侧、中间位置、右侧、位置均为图3-图6的视面中对应的驱动部的左、中、右。

图3示出了初始状态的空挡模式，如图3所示，第一拨叉20a处在第一导向部10a的中间位置，第二拨叉20b处在第二导向部10b的左侧位置。

图4示出了本公开的实施方式从空挡到一挡的状态，如图4所示，电机将扭矩传递给转轴30，转轴30带动第一导向部10a、第二导向部10b旋转。其中，第二导向部10b上的导向槽的路径位置不变，第二拨叉20b仍处在第二导向部10b的左侧位置，保持不变。第一导向部10a的导向槽向右侧移动一定距离，从而带动第一拨叉20a向右侧移动，至右侧位置，实现一挡挂挡。

图5示出了本公开的实施方式从一挡到二挡的状态，如图5所示，电机将扭矩传递给转轴30，转轴30继续旋转带动第一导向部10a、第二导向部10b继续旋转。其中，第二导向部10b上的导向槽的路径位置不变，第二拨叉20b仍处在第二导向部10b的左侧位置，保持不变。第一导向部10a的导向槽向左侧移动一定距离，从而带动第一拨叉20a向左侧移动，至左侧位置，实现二挡挂挡。

图6示出了本公开的实施方式从一挡到二挡的状态，如图6所示，电机将扭矩传递给转轴30，转轴30继续旋转带动第一导向部10a、第二导向部10b继续旋转。第一导向部10a的导向槽向右侧移动一定距离，从而带动第一拨叉20a向右侧移动，回至中间位置；第二导向部10b的导向槽向右侧移动一定距离，从而带动第二拨叉20b向右侧移动，至右侧位置，实现三挡挂挡。

由上可知，本公开示例性实施例提供的换挡机构，可通过在一个拨叉轴60上设置多个换挡拨叉20，从而对于单一动力源的变速器进行换挡操作，请参阅图1所示。本公开示例性实施例提供的换挡机构，还可通过在两个拨叉轴60上多个换挡拨叉20，从而控制两个动力源的变速器，每个拨叉轴60的多个换挡拨叉20对应其中一个动力源的齿轮。从而通过预设在多个导向部10上的不同导向槽11的不同路径之间的配合，实现多个挡位的顺序换挡、或跳挡换挡。

本公开示例性实施例还提供一种变速器，包括上述的换挡机构。

本公开示例性实施例还提供一种车辆，包括上述的变速器。可以理解的是，上述车辆包括但不限于新能源车辆，也包括传统的燃油车辆、以及其它载具。

本公开实施例中提供的一个或多个技术方案，提供的变速器结构简单，且紧凑，生产成本较低。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种换挡机构，其特征在于，包括至少一个换挡拨叉、至少一个导向部、以及驱动所述至少一个导向部旋转的驱动组件，

所述导向部的外壁面设有至少一个导向槽，所述导向槽沿着所述导向部的周向设置；所述导向槽具有至少两个导向段，各个所述导向段沿着所述导向部的轴向位置不同；

每个所述导向槽用于改变相应的所述换挡拨叉的位置；

所述驱动组件包括驱动器以及与所述导向部的转轴传动连接的行星齿轮机构，所述驱动器通过齿轮传动组件与所述行星齿轮机构传动连接；

所述驱动器的中心轴与所述转轴的中心轴之间具有夹角α，0°≤α≤90°。

2.根据权利要求1所述的换挡机构，其特征在于，所述齿轮传动组件包括圆柱齿轮副、圆锥齿轮副中的一种；

当所述齿轮传动组件为圆柱齿轮副，所述驱动器的中心轴与所述转轴的中心轴平行；或者，

当所述齿轮传动组件为圆锥齿轮副，0°＜α≤90°。

3.根据权利要求1所述的换挡机构，其特征在于，所述导向槽沿着所述导向部的周向连通或断开；

当所述导向槽沿着所述导向部的周向连通，所述导向部用于跳档换挡；

当所述导向槽沿着所述导向部的周向断开，所述导向部用于顺序换挡。

4.根据权利要求1所述的换挡机构，其特征在于，所述导向部为圆柱形、椭圆柱形构件中的一种。

5.根据权利要求1-4任一项所述的换挡机构，其特征在于，所述换挡机构还包括与所述转轴平行设置的至少一个拨叉轴，至少一个所述换挡拨叉滑动设在相应所述拨叉轴；

所述换挡拨叉具有与相应所述导向槽配位的滑块，所述滑块至少部分设在相应所述导向槽中。

6.根据权利要求5所述的换挡机构，其特征在于，所述换挡机构还包括控制器以及用于测量所述转轴旋转角度的角位移传感器，所述角位移传感器与所述控制器通信连接；

所述控制器用于基于所述角位移传感器的测量值控制所述驱动器转动。

7.根据权利要求6所述的换挡机构，其特征在于，所述转轴、所述行星齿轮机构以及所述角位移传感器的中心轴均同轴，所述行星齿轮机构位于所述转轴和所述角位移传感器之间。

8.根据权利要求5所述的换挡机构，其特征在于，所述换挡机构包括多个拨叉轴，所述转轴上设有多个导向部，每个所述导向部与相应所述拨叉轴上的换挡拨叉配位。

9.一种变速器，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的换挡机构。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求9所述的变速器。

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