CN104019218B - 一种变速控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变速控制器，当所述变速控制器用于换挡时，所述变速控制器没有连杆机构，而是通过控制伺服电机的旋转角度实现各个挡位的转换。通过不同的控制滑块推动相应的控制键插入到不同挡位传动盘的凹槽中，实现主动轮与不同挡位的传动轮之间的联动。本发明结构新颖，空间紧凑，操作简单，换挡流畅。

Description

一种变速控制器

技术领域

本发明涉及传动变速领域，特别涉及一种变速控制器。

背景技术

变速器是能固定或分挡改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置，又称变速箱。变速器由传动机构和变速机构组成，可制成单独变速机构或与传动机构合装在同一壳体内。如今已有人们已经发明了不同种类的变速器，最常见的是手动变速器，其利用手拨动变速杆(俗称“挡把”)改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。液力自动变速器的原理是：泵轮和涡轮是一对工作组合，泵轮会通过液体带动涡轮旋转，再在泵轮和涡轮之间加上导轮，通过反作用力使泵轮和涡轮之间实现转速差就可以实现变速变矩。另外还有手自一体变速器、无极自动变速器等。

目前，虽然出现了不同的变速器类别，但上述变速器仍然存在以下问题：目前，上述常见的变速器主要存在以下问题：手动变速器箱体所占空间较大、挡位切换时顿挫感明显且容易挂不上挡；而液力变速器费油不经济且对速度变化反应较慢。因此有必要发明一种结构紧凑、操作简单、换挡流畅的变速控制器。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种变速控制器，其特征在于：

当所述变速控制器用于换挡时，所述变速控制器没有连杆机构，而是通过控制伺服电机(3)的旋转角度实现各个挡位的转换；

所述变速控制器包括：伺服电机(3)、行星齿轮(2)、控制齿轮(6)、控制滑块(7)、控制轴(15)、控制盘(18)、控制键(20)；

其中：

伺服电机(3)能够带动行星齿轮(2)转动，行星齿轮(2)能够带动控制齿轮(6)相对控制盘(18)转动；

控制齿轮(6)一侧均匀分布4个压块(41)，压块(41)的转动能够产生向下的力，从而推动同一挡位4个控制滑块(7)沿控制盘(18)的内侧导轨(44)滑动，进而导致连接在控制滑块(7)上的控制轴(15)和控制键(20)沿控制盘(18)的方形孔(45)滑动，最终控制键(20)插入到对应挡位传动盘的凹槽中，并带动对应挡位齿轮旋转，实现该挡位的变速。

本发明结构新颖，结构紧凑，占用空间小，易于控制，操作简单，换挡流畅。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。

图1为本发明变速控制器(假设三挡时)的全剖视图；

图2为本发明变速控制器控制齿轮6的三维图；

图3为本发明变速控制器控制滑块7的三维图；

图4为本发明变速控制器控制盘18的三维图；

图5为本发明变速控制器变速控制原理的详细剖视图；

图6为本发明变速控制器控制滑块7安装在控制盘18上的三维图；

图7为本发明变速控制器不同控制滑块7在控制盘18上的分布图；

图8为本发明变速控制器3种挡位传动盘的三维图；

图中：1主动轮；2行星齿轮；3伺服电机；4键；5电机螺栓；6控制齿轮；7控制滑块；8轴承盖；9控制齿轮螺栓；10中间轴；11左侧轴承套；12控制齿轮轴承；13左侧轴套；14控制盘轴承；15控制轴；16小弹簧；17大弹簧；18控制盘；19主动齿轮套；20控制键；21轴承挡圈；223挡轴承；233挡轴套；243挡传动盘；253挡齿轮；263挡齿轮盖；273挡螺栓；282挡传动盘；292挡轴套；302挡齿轮；312挡轴承；322挡齿轮盖；332挡螺栓；341挡传动盘；351挡齿轮；361挡齿轮盖；371挡螺栓；381挡轴承；39右侧轴承套；401挡轴套；41压块；42斜坡；43导块；44导轨；45方形孔；46控制盘花键；473挡控制滑块；482挡控制滑块；491挡控制滑块；503挡凹槽；512挡凹槽；521挡凹槽；533挡花键；542挡花键；551挡花键。

具体实施方式

附图为本发明的具体实施图：

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理做进一步详细说明：

如图1所示，控制盘18通过控制盘轴承14安装到中间轴10上，控制盘轴承14一端靠中间轴10的轴肩固定，另一端靠左侧轴套13约束。如图1及4所示，主动齿轮1通过与发动机的输出齿轮啮合来传递动力，其通过控制盘花键46和主动齿轮套19安装固定于控制盘18上。伺服电机3通过电机螺栓5安装于主动齿轮1上，行星齿轮2通过键4与伺服电机3相连。控制齿轮6与行星齿轮2啮合，其通过控制齿轮轴承12安装在中间轴10上，控制齿轮轴承12通过左侧轴承套11和左侧轴套13固定在中间轴10上，控制齿轮6通过轴承盖8与控制齿轮轴承12固定。如图1及2所示，控制齿轮6一侧焊有4个压块41，当伺服电机3带动控制齿轮6旋转时，圆周移动的压块41对不同的控制滑块7接触挤压。如图1、3及4所示，控制滑块7通过其上的导块43与控制盘18的导轨44配合，并能沿导轨44滑动。如图1、6和7所示，控制滑块7包括3挡控制滑块47、2挡控制滑块48和1挡控制滑块49，三种不同的控制滑块按照顺序排列在控制盘18内侧，三种控制滑块的不同在于安装控制轴15的径向位置不同。控制轴15通过螺纹连接于控制滑块7上，控制轴15尾部有台阶，控制键20内部开有阶梯圆形孔，控制轴15的台阶与控制键20的圆形孔配合，并且两者可以相对运动。如图1及5所示，大弹簧17位于控制滑块7与控制盘18间，小弹簧16位于控制键20与控制滑块7之间，因此控制滑块7在外力的作用下可沿导轨44相对控制盘18滑动，同时控制键20在力的作用下可沿控制盘18的方形孔45相对控制滑块7运动。

如图1及8所示，3挡齿轮25、2挡齿轮30及1挡齿轮35分别与负载轴上的齿轮啮合，三对齿轮有三种不同的传动比，代表相应的挡位速度。3挡齿轮25通过3挡花键53安装于3挡传动盘24上，并通过3挡齿轮盖26与3挡螺栓27固定。3挡传动盘24端面开有3挡凹槽50，圆周上3挡凹槽50的数量与控制盘18上的最外圈方形孔45的数量相同且两者尺寸一致，3挡凹槽50径向位置对应于3挡控制滑块47安装控制轴15及控制键20的径向位置以及对应控制盘18端面的最外圈方形孔的径向位置。3挡传动盘24通过3挡轴承22安装于2挡传动盘28上，轴承挡圈21、3挡轴套23、3挡齿轮盖26及2挡传动盘28的轴肩实现3挡轴承22的固定。2挡齿轮30通过2挡花键54安装于2挡传动盘28上，并通过2挡齿轮盖32与2挡螺栓33固定。2挡传动盘28端面开有2挡凹槽51，2挡凹槽51径向位置对应于2挡控制滑块48安装控制轴15及控制键20的径向位置以及对应控制盘18端面的中间圈方形孔的径向位置。2挡传动盘28通过2挡轴承31安装于1挡传动盘34上，轴承挡圈21、2挡轴套29、2挡齿轮盖32及1挡传动盘34的轴肩实现2挡轴承31的固定。1挡齿轮35通过1挡花键55安装于1挡传动盘34上，并通过1挡齿轮盖36与1挡螺栓37固定。1挡传动盘34端面开有1挡凹槽52，1挡凹槽52径向位置对应于1挡控制滑块49安装控制轴15及控制键20的径向位置以及对应控制盘18端面的最内圈方形孔的径向位置。1挡传动盘34通过1挡轴承38安装于中间轴10上，右侧轴承套39、1挡轴套40、1挡齿轮盖36及中间轴10的轴肩实现1挡轴承38的固定。

如图1所示，中间轴10承载各部件重量，其安装在变速箱上，控制齿轮6、控制盘18、3挡传动盘24、2挡传动盘28和1挡传动盘34均可以绕中间轴10旋转。另外，3挡传动盘24、2挡传动盘28和1挡传动盘34之间可以相对旋转。3挡传动盘24、2挡传动盘28及1挡传动盘34与控制盘18之间有缝隙，防止控制盘与传动盘摩擦。在伺服电机3没有启动时，由于大弹簧17的预紧力作用，控制齿轮6和控制盘18一起旋转，当伺服电机3驱动时，控制齿轮6和控制盘18相对旋转，进行变速。

如图6和7所示，控制滑块7分为三种不同的挡位，主要区别在于控制轴15安装的径向位置不同，安装的位置主要分为三种，对应于不同挡位传动盘凹槽的径向位置，这样便于控制键20插入到不同挡位凹槽内以带动不同挡位齿轮旋转。三种不同的控制滑块7按照顺序均匀分布在控制盘18的内侧，同一挡位的控制滑块7之间相隔90度且一周分布四个。如图1和5所示，伺服电机3带动行星齿轮2转动，行星齿轮2带动控制齿轮6相对控制盘18转动。当控制齿轮6旋转，其上的4个均布压块41旋转至同一挡位4个控制滑块7的上面，那么这一挡位的控制滑块7受力沿导轨44滑动，进而导致连接在控制滑块7上的控制轴15和控制键20沿控制盘18的方形孔45滑动，最终控制键20插入到对应挡位传动盘的凹槽中，并带动对应挡位齿轮旋转，实现不同速度的变换。

如图1和3所示，每个控制滑块7两侧都有斜坡42，便于控制齿轮6的压块41圆周运动。相邻控制滑块7斜坡的空间正好能够容纳控制齿轮6的压块41，此时，控制键20不能插入到任何挡位传动盘的凹槽内，为空挡。换挡时，由于控制齿轮6的压块41转动，上一挡位的控制滑块7由于大弹簧17的作用弹起，当运动到两个控制滑块7的中间时，两个控制滑块7都不会受压运动，为空挡，当压块41继续旋转时，下一挡位的控制滑块7被压下，进行变速。

如图1和5所示，控制轴15连接控制滑块7与控制键20，其外侧装有小弹簧16，在外界力的作用下，控制键20可沿控制轴15相对控制滑块7运动。由于控制盘18上的方形孔45在换挡时不一定对齐某一挡位传动盘的凹槽，当对不齐时，控制键20插入不到某一挡位传动盘的凹槽中，但由于小弹簧16的存在，控制键20运动到某一挡位传动盘的端面时不再向前，而控制滑块7依然运动，并不会发生卡死的情况。随着控制盘18的旋转，当控制键20对准该挡位传动盘的凹槽时，由于小弹簧16的作用，控制键20弹入到凹槽中，实现主动齿轮1和该挡位齿轮的联动。

本发明所述变速控制器具有下列显著优势：

1)本发明变速控制器原理简单，整体结构紧凑，不需要复杂的机械机构，占用空间小。

2)本发明采用伺服电机3控制变速，不要用操纵杆控制，直接通过按键就可以实现变速，简化了变速操作。

3)本发明控制键20与控制滑块7之间装有小弹簧16，在控制键20没有对准传动盘上的凹槽时，控制键20轴向不动，但控制滑块7仍可以滑动，不会发生卡死。随着控制盘18的转动，当控制键20对准凹槽时，在弹簧力作用下，控制键20弹入到凹槽中，也不会发生挂不上挡的现象。

4)本发明空挡和不同挡位交错排列，易于实现不同挡位之间的转换，并且易于实现电机自动控制。

5)本发明中间轴10仅承载部件重量，不传递扭矩，降低了轴的设计要求。

6)本发明结构新颖，结构紧凑，占用空间小，易于控制，换挡流畅。

以上所述仅为本发明专利的优选实施例，并不用于限制发明专利，对于本领域的技术人员来说，本发明专利可以有各种更改和变化。凡在本发明专利的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种变速控制器，其特征在于：

当所述变速控制器用于换挡时，所述变速控制器没有连杆机构，而是通过控制伺服电机(3)的旋转角度实现各个挡位的转换；

所述变速控制器包括：伺服电机(3)、行星齿轮(2)、控制齿轮(6)、控制滑块(7)、控制轴(15)、控制盘(18)、控制键(20)；

其中：

伺服电机(3)能够带动行星齿轮(2)转动，行星齿轮(2)能够带动控制齿轮(6)相对控制盘(18)转动；

控制齿轮(6)一侧均匀分布4个压块(41)，压块(41)的转动能够产生向下的力，从而推动同一挡位4个控制滑块(7)沿控制盘(18)的内侧导轨(44)滑动，进而导致连接在控制滑块(7)上的控制轴(15)和控制键(20)沿控制盘(18)的方形孔(45)滑动，最终控制键(20)插入到对应挡位传动盘的凹槽中，并带动对应挡位齿轮旋转，实现该挡位的变速。

2.根据权利要求1所述变速控制器，其特征在于：

所述控制滑块(7)通过其上的导块(43)与控制盘(18)的内侧导轨(44)配合，并能沿导轨(44)滑动。

3.根据权利要求1所述变速控制器，其特征在于：

控制盘(18)通过控制盘轴承(14)安装到中间轴(10)上，控制盘轴承(14)一端靠中间轴(10)的轴肩固定，另一端靠左侧轴套(13)约束；所述中间轴(10)承载各部件重量，其固定在变速箱体上，控制齿轮(6)、控制盘(18)均能够绕中间轴(10)旋转；

主动齿轮(1)通过与发动机的输出齿轮啮合来传递动力，其通过控制盘花键(46)和主动齿轮套(19)安装固定于控制盘(18)上；

伺服电机(3)通过电机螺栓(5)安装于主动齿轮(1)上，行星齿轮(2)通过键(4)与伺服电机(3)相连；控制齿轮(6)与行星齿轮(2)啮合，其通过控制齿轮轴承(12)安装在中间轴(10)上，控制齿轮轴承(12)通过左侧轴承套(11)和左侧轴套(13)固定在中间轴(10)上，控制齿轮(6)通过轴承盖(8)与控制齿轮轴承(12)固定；

控制齿轮(6)一侧焊有所述压块(41)，当伺服电机(3)带动控制齿轮(6)旋转时，沿圆周移动的压块(41)对不同的控制滑块(7)接触挤压；控制滑块(7)通过其上的导块(43)与控制盘(18)的导轨(44)配合，并能沿导轨(44)滑动。

4.根据权利要求3所述变速控制器，其特征在于：

“3挡控制滑块(47)、2挡控制滑块(48)、1挡控制滑块(49)”这3种控制滑块对应不同挡位的控制滑块(7)，所述3种控制滑块按照渐次顺序排列在控制盘(18)内侧，所述3种控制滑块安装控制轴(15)的径向位置不同；

控制轴(15)通过螺纹连接于控制滑块(7)上，控制轴(15)尾部有台阶，控制键(20)内部开有阶梯圆形孔，控制轴(15)的台阶与控制键(20)的圆形孔配合，并且两者可以相对运动；

所述变速控制器还包括：大弹簧(17)、小弹簧(16)；

大弹簧(17)位于控制滑块(7)与控制盘(18)间，小弹簧(16)位于控制键(20)与控制滑块(7)之间，使得控制滑块(7)在外力的作用下能够沿导轨(44)相对控制盘(18)滑动，同时控制键(20)能够沿控制盘(18)的方形孔(45)相对控制滑块(7)运动；在伺服电机(3)没有启动时，由于大弹簧(17)的预紧力作用，控制齿轮(6)和控制盘(18)一起旋转，当伺服电机(3)驱动时，控制齿轮(6)和控制盘(18)相对旋转，进行变速。

5.根据权利要求4所述变速控制器，其特征在于：

3挡齿轮(25)、2挡齿轮(30)及1挡齿轮(35)分别与负载轴上的齿轮啮合组成3对齿轮，3对齿轮有3种不同的传动比，代表相应的挡位速度；

3挡齿轮(25)通过3挡花键(53)安装于3挡传动盘(24)上，并通过3挡齿轮盖(26)与3挡螺栓(27)固定；3挡传动盘(24)端面开有3挡凹槽(50)，圆周上3挡凹槽(50)的数量与控制盘(18)上的所述方形孔(45)的数量相同且两者尺寸一致，3挡凹槽(50)径向位置对应于3挡控制滑块(47)安装控制轴(15)及控制键(20)的径向位置以及对应控制盘(18)端面的最外圈方形孔的径向位置；3挡传动盘(24)通过3挡轴承(22)安装于2挡传动盘(28)上，轴承挡圈(21)、3挡轴套(23)、3挡齿轮盖(26)及2挡传动盘(28)的轴肩实现3挡轴承(22)的固定；

2挡齿轮(30)通过2挡花键(54)安装于2挡传动盘(28)上，并通过2挡齿轮盖(32)与2挡螺栓(33)固定；

2挡传动盘(28)端面开有2挡凹槽(51)，2挡凹槽(51)径向位置对应于2挡控制滑块(48)安装控制轴(15)及控制键(20)的径向位置以及对应控制盘(18)端面的中间方形孔的径向位置；

2挡传动盘(28)通过2挡轴承(31)安装于1挡传动盘(34)上，轴承挡圈(21)、2挡轴套(29)、2挡齿轮盖(32)及1挡传动盘(34)的轴肩实现2挡轴承(31)的固定；

1挡齿轮(35)通过1挡花键(55)安装于1挡传动盘(34)上，并通过1挡齿轮盖(36)与1挡螺栓(37)固定；

1挡传动盘(34)端面开有1挡凹槽(52)，1挡凹槽(52)径向位置对应于1挡控制滑块(49)安装控制轴(15)及控制键(20)的径向位置以及对应控制盘(18)端面的最内圈方形孔的径向位置；

1挡传动盘(34)通过1挡轴承(38)安装于中间轴(10)上，右侧轴承套(39)、1挡轴套(40)、1挡齿轮盖(36)及中间轴(10)的轴肩实现1挡轴承(38)的固定；

3挡传动盘(24)、2挡传动盘(28)和1挡传动盘(34)均能够绕中间轴(10)旋转，3挡传动盘(24)、2挡传动盘(28)和1挡传动盘(34)之间能够相对旋转，且3挡传动盘(24)、2挡传动盘(28)及1挡传动盘(34)与控制盘(18)之间有缝隙，防止控制盘与传动盘摩擦。

6.根据权利要求5所述变速控制器，其特征在于：

所述3挡控制滑块(47)、2挡控制滑块(48)和1挡控制滑块(49)按照渐次顺序均匀分布在控制盘(18)的内侧，同一挡位的控制滑块之间相隔90度且一周分布四个；

当控制齿轮(6)旋转，其上的所述4个压块(41)旋转至同一挡位4个控制滑块(7)的上面，导致该挡位的控制滑块(7)受力沿导轨(44)滑动，进而推动控制键(20)插入到对应挡位传动盘的凹槽中。

7.根据权利要求5所述变速控制器，其特征在于：

每个控制滑块(7)两侧都有斜坡(42)，便于控制齿轮(6)的压块(41)进行圆周运动；

相邻控制滑块(7)斜坡的空间正好能够容纳控制齿轮(6)的压块(41)，当压块(41)运动到相邻控制滑块(7)中间时，控制键(20)不能插入到任何挡位传动盘的凹槽内，为空挡；

换挡时，控制齿轮(6)的压块(41)转动，上一挡位的控制滑块(7)由于大弹簧(17)的作用弹起，当运动到两个控制滑块(7)的中间时，两个控制滑块(7)都不会受压运动，为空挡，当压块(41)继续旋转时，下一挡位的控制滑块(7)被压下，进行变速。

8.根据权利要求5所述变速控制器，其特征在于：

控制轴(15)连接控制滑块(7)与控制键(20)，其外侧装有小弹簧(16)，在外力的作用下，控制键(20)可沿控制轴(15)相对控制滑块(7)运动；

由于控制盘(18)上的方形孔(45)在换挡时不一定对齐某一挡位传动盘的凹槽，当对不齐时，控制键(20)插入不到某一挡位传动盘的凹槽中，但由于小弹簧(16)的存在，控制键(20)运动到某一挡位传动盘的端面时不再向前，而控制滑块(7)依然运动，并不会发生卡死的情况；

随着控制盘(18)的旋转，当控制键(20)对准该挡位传动盘的凹槽时，由于小弹簧(16)的作用，控制键(20)弹入到凹槽中，实现主动齿轮(1)和该挡位齿轮的联动。

9.根据权利要求5所述变速控制器，其特征在于：

当挡位大于3个挡位时，所述变速控制器通过增加控制滑块(7)的种类、控制盘(18)上的方形孔圈数及传动盘数量实现更多的挡位；

同一挡位的控制键(20)的数量也能够根据传动力的大小需求进行增减；

通过改变控制齿轮(6)上的压块(41)数量、同一挡位控制滑块(7)数量、控制盘(18)方形孔(45)圆周数目及对应传动盘上凹槽的圆周数目，能够实现更多控制键(20)的联动，传递更大的力。