CN105114621A - 一种二档自动变速器 - Google Patents

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Abstract

一种二档自动变速器。本发明提供一种柔性接合刚性传动的无动力中断机械变速器，包括空心轴、弹簧圈、凸台推杆、活动凸台、主动齿轮、输入轴、接合套、从动齿轮Ⅰ、从动齿轮Ⅱ、钢球、输出轴、拨叉、拨叉轴、传动齿轮组和钢球架；中间空心轴中心装有凸台推杆，凸台推杆与拨叉轴通过螺栓相连接，以实现凸台推杆与拨叉轴的联动，从而带动活动凸台和接合套进行轴向移动。本发明所提供的变速器换挡过程操作简单，顿挫感不明显，能够有效减少接合过程的冲击碰撞和摩擦。

Description

一种二档自动变速器
技术领域
本发明涉及机械传动领域，具体地涉及一种适用于小功率电动车的二挡机械变速器。
背景技术
目前大部分同步式变速器上采用的是惯性同步器，它主要由接合套、同步锁环等组成，主要是依靠摩擦作用实现同步。当同步锁环内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触后，在摩擦力矩的作用下齿轮转速迅速降低(或升高)到与同步锁环转速相等，两者同步旋转，齿轮相对于同步锁环的转速为零，因而惯性力矩也同时消失，这时在作用力的推动下，接合套不受阻碍地与同步锁环齿圈接合，并进一步与待接合齿轮的齿圈接合而完成换档过程。
但是，这种通过摩擦来实现同步的结构会造成同步锁环和齿轮外锥面冲击较大，磨损严重；而且这种同步式变速器在换档前必须要使用离合器使主动轴的动力中断，操作繁琐，在挡位切换时动力中断使得驾驶人顿挫感明显。
发明内容
本发明的目的是消除换挡过程的冲击和碰撞，保持动力连续以实现稳定的动力传递。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种柔性接合刚性传动的无动力中断机械变速器，包括空心轴、弹簧圈、凸台推杆、活动凸台、主动齿轮、输入轴、接合套、从动齿轮Ⅰ、从动齿轮Ⅱ、钢球、输出轴、拨叉、拨叉轴、传动齿轮组、钢球架、弹簧、齿条、圆柱凸轮、螺栓、齿轮和普通平键。
所述空心轴为带有花键轴段的阶梯轴。所述接合套安装在空心轴的花键轴段上。所述花键轴段的左右两边分别是轴段Ⅰ和轴段Ⅱ。所述轴段Ⅰ和轴段Ⅱ各自的圆周上均匀分布四个圆孔。所述空心轴上的每个圆孔内均安装有钢球。所述钢球通过钢球架定位在圆孔内。四个钢球架的底部均设有套挂弹簧圈的弯钩。
所述活动凸台安装在空心轴的内部空腔中。所述活动凸台为两个一端带有锥度的圆柱体分别用弹簧联接在中间的凸台座上，其两端的锥面与钢球架的弯钩接触。所述凸台推杆的两端分别与活动凸台和拨叉轴连接。所述凸台推杆、活动凸台和拨叉轴一同构成U型结构。所述拨叉安装在拨叉轴上。所述拨叉位于接合套的外围。
所述从动齿轮Ⅰ和从动齿轮Ⅱ分别安装在轴段Ⅰ和轴段Ⅱ上。所述从动齿轮Ⅰ和从动齿轮Ⅱ的内侧圆周上都具有若干凹槽。所述从动齿轮Ⅰ和从动齿轮Ⅱ的内侧圆周上的凹槽对应空心轴上的圆孔位置。所述从动齿轮Ⅰ和从动齿轮Ⅱ各自的一侧端面上具有接合齿圈，此接合齿圈的花键大小与空心轴上的花键大小相同。
所述输入轴为齿轮轴，其齿轮轴段与从动齿轮Ⅱ啮合。所述主动齿轮安装在输入轴上，并与从动齿轮Ⅰ啮合。
所述输入轴通过花键与电机相连实现动力输入，将动力传递给空心轴，然后空心轴通过传动齿轮组把动力传递给输出轴。
所述齿条直接与换挡操作杆相连，通过移动齿条使与其啮合的齿轮转动，从而通过平键带动圆柱凸轮转动，使凸台推杆和拨叉轴都沿凸轮上的曲线槽产生向左或向右的位移。
进一步，所述活动凸台的水平移动能够推动钢球架沿垂直方向移动。
进一步，所述弹簧圈为圆形；所述弹簧圈能对钢球架作用一定的推力和拉力，从而引导钢球在空心轴的圆孔内能自由伸缩。
本发明具有如下优点和积极效果：
(1)通过钢球定位可以在不中断动力，即不使用离合器的情况下，钢球进入待接合齿轮的凹槽，使输出轴与齿轮的转速达到同步，然后接合套与待接合齿轮的花键啮合，完成换挡过程，操作简便，顿挫感明显降低；
(2)柔性接合，即通过活动凸台两侧的弹簧的回复力使得凸台能够推动钢球使其进入轴的圆孔内，用钢球定位的方式使接合套的花键和待接合齿轮的花键实现同速同相，为后续进入刚性结合创造了条件，这种接合方式利用钢球良好的顺滑性可以减少接合过程中的冲击碰撞和摩擦；
(3)刚性传动，通过钢球定位后完成接合套和待接合齿轮的结合，进入花键啮合状态，利用花键传递扭矩大的特点来实现稳定的动力传递。
附图说明
图1为变速器的二维装配示意图；
图2为拨叉轴的控制机构；
图3为变速器的三维装配示意图；
图4为钢球、弹簧圈在空心轴内安装结构示意图；
图5为空心轴的结构示意图；
图6为从动齿轮的结构示意图；
图7为接合套的结构示意图。
图中：空心轴1、弹簧圈2、凸台推杆3、活动凸台4、主动齿轮5、输入轴6、接合套7、从动齿轮Ⅰ8、从动齿轮Ⅱ80、钢球9、输出轴10、拨叉11、拨叉轴12、传动齿轮组13、钢球架14、弹簧15、齿条16、圆柱凸轮17、螺栓18、齿轮19、普通平键20。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
一种二档自动变速器，包括空心轴1、弹簧圈2、凸台推杆3、活动凸台4、主动齿轮5、输入轴6、接合套7、从动齿轮Ⅰ8、从动齿轮Ⅱ80、钢球9、输出轴10、拨叉11、拨叉轴12、传动齿轮组13、钢球架14、弹簧15、齿条16、圆柱凸轮17、螺栓18、齿轮19和普通平键20。
参见图5，所述空心轴1为带有花键轴段101的阶梯轴。所述接合套7安装在空心轴1的花键轴段101上。所述花键轴段101的左右两边分别是轴段Ⅰ和轴段Ⅱ。所述轴段Ⅰ和轴段Ⅱ各自的圆周上均匀分布四个圆孔。所述空心轴1上的每个圆孔内均安装有钢球9。参见图4，所述钢球9通过钢球架14定位在圆孔内。四个钢球架14的底部均设有套挂弹簧圈2的弯钩。所述弹簧圈2为圆形。所述弹簧圈2能对钢球架14作用一定的推力和拉力，从而引导钢球9在空心轴1的圆孔内能自由伸缩。
所述活动凸台4安装在空心轴1的内部空腔中。所述活动凸台4为两端带有锥度的圆柱体，其两端的锥面与钢球架14的弯钩接触。所述凸台推杆3的两端分别与活动凸台4和拨叉轴12连接。所述凸台推杆3、活动凸台4和拨叉轴12一同构成U型结构。所述拨叉11安装在拨叉轴12上。所述拨叉11位于接合套7的外围。
所述从动齿轮Ⅰ8和从动齿轮Ⅱ80分别安装在轴段Ⅰ和轴段Ⅱ上。所述从动齿轮Ⅰ8和从动齿轮Ⅱ80的内侧圆周上都具有若干凹槽。所述从动齿轮Ⅰ8和从动齿轮Ⅱ80的内侧圆周上的凹槽对应空心轴1上的圆孔位置。所述从动齿轮Ⅰ8和从动齿轮Ⅱ80各自的一侧端面上具有接合齿圈，此接合齿圈的花键大小与空心轴1上的花键大小相同。
所述输入轴6为齿轮轴，其齿轮轴段与从动齿轮Ⅱ80啮合。所述主动齿轮5安装在输入轴6上，并与从动齿轮Ⅰ8啮合。
所述输入轴6通过花键与电机相连实现动力输入，将动力传递给空心轴1，然后空心轴1通过传动齿轮组13把动力传递给输出轴10。
所述齿条16直接与换挡操作杆相连，通过移动齿条16使与其啮合的齿轮19转动，从而通过平键20带动圆柱凸轮17转动，使凸台推杆3和拨叉轴12都沿凸轮上的曲线槽170产生向左或向右的位移。
本发明的工作过程：
输入轴6通过花键与电机相连实现动力的输入，主动齿轮与从动齿轮啮合，当结合套7和活动凸台4都处于中间位置时，两个从动齿轮(从动齿轮Ⅰ8和从动齿轮Ⅱ80)都为随动齿轮，空心轴1上没有动力输出，即为空挡位置；拨叉轴12在向右的方向上产生一定的轴向位移，带动凸台推杆3移动(此时拨叉11不产生位移)，进而带动活动凸台4向右产生轴向位移至弹簧圈2发生弹性变形刚好能推动钢球9进入从动齿轮的凹槽内，此时空心轴1上的花键和待接合齿轮齿圈上的花键同相，空心轴1与待接合齿轮进入预连接状态，接合套7和待接合齿轮转速达到同步，此后拨叉轴12带动凸台推杆3和拨叉11一起向右移动，使得接合套7与待接合齿轮通过花键相接，此时空心轴1有动力输出，通过传动齿轮组13将动力传递到输出轴10，即车辆以第一档位的速度行进，拨叉轴12向左移回原位置，则弹簧圈2利用自身的恢复力将钢球9拉回空心轴1的圆孔内，空心轴1与从动齿轮脱开连接；同样的原理拨叉轴12向左方向移动进入第二档位。

Claims (3)

1.一种二档自动变速器，其特征在于：包括空心轴(1)、弹簧圈(2)、凸台推杆(3)、活动凸台(4)、主动齿轮(5)、输入轴(6)、接合套(7)、从动齿轮Ⅰ(8)、从动齿轮Ⅱ(80)、钢球(9)、输出轴(10)、拨叉(11)、拨叉轴(12)、传动齿轮组(13)、钢球架(14)、弹簧(15)、齿条(16)、圆柱凸轮(17)、螺栓(18)、齿轮(19)和普通平键(20)；
所述空心轴(1)为带有花键轴段(101)的阶梯轴；所述花键轴段(101)的左右两边分别是轴段Ⅰ和轴段Ⅱ；所述轴段Ⅰ和轴段Ⅱ各自的圆周上均匀分布四个圆孔；所述空心轴(1)上的每个圆孔内均安装有钢球(9)；所述钢球(9)通过钢球架(14)定位在圆孔内；四个钢球架(14)的底部均设有套挂弹簧圈(2)的弯钩；
所述活动凸台(4)安装在空心轴(1)的内部空腔中；所述活动凸台(4)为两端带有锥度的圆柱体，其两端的锥面与钢球架(14)的弯钩接触；所述凸台推杆(3)的两端分别与活动凸台(4)和拨叉轴(12)连接；所述凸台推杆(3)、活动凸台(4)和拨叉轴(12)一同构成U型结构；所述活动凸台(4)其两侧凸台分别通过弹簧(15)与凸台中间的凸台座相连；所述拨叉(11)安装在拨叉轴(12)上；所述拨叉轴(12)与空心轴(1)平行；所述拨叉(11)位于接合套(7)的外围；
所述从动齿轮Ⅰ(8)和从动齿轮Ⅱ(80)分别安装在轴段Ⅰ和轴段Ⅱ上；所述从动齿轮Ⅰ(8)和从动齿轮Ⅱ(80)的内侧圆周上都具有若干凹槽；所述从动齿轮Ⅰ(8)和从动齿轮Ⅱ(80)的内侧圆周上的凹槽对应空心轴(1)上的圆孔位置；所述从动齿轮Ⅰ(8)和从动齿轮Ⅱ(80)各自的一侧端面上具有接合齿圈，此接合齿圈的花键大小与空心轴(1)上的花键大小相同；
所述齿条(16)直接连接换挡机构的操纵杆，并且与齿轮(19)啮合；所述齿轮(19)的内孔里设有键槽，所述圆柱凸台(17)通过普通平键(20)与齿轮(19)联接；
所述圆柱凸台(17)上设有曲线槽(170)，凸台推杆(3)带动拨叉轴(12)沿曲线槽(170)左右移动；
所述拨叉轴(12)与凸台推杆(3)通过螺栓(18)联接。
2.根据权利要求1所述的一种二档自动变速器，其特征在于：所述活动凸台(4)的水平移动能够推动钢球架(14)沿垂直方向移动；所述圆柱凸轮(17)能随齿轮(19)实现转动。
3.根据权利要求1所述的一种二档自动变速器，其特征在于：所述弹簧圈(2)为圆形；所述弹簧圈(2)能对钢球架(14)作用一定的推力和拉力，从而引导钢球(9)在空心轴(1)的圆孔内能自由伸缩。
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