CN110206861A - 超越式换挡的变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超越式换挡的变速器，包括超越传动轴和多个档位齿轮组，还包括超越换挡机构，超越换挡机构包括可沿径向弹性伸出并高于超越传动轴外圆或缩进并低于超越传动轴外圆的柱状超越换挡块和用于对柱状超越换挡块施加径向弹性力的弹性件，超越传动轴上设有用于容纳柱状超越换挡块的换挡块容纳槽，本发明采用能够径向延伸啮合或缩进(被超越)的柱状超越换挡块实现啮合传动和超越，该设计结构可取消各档位间的空档，大大缩短了齿轮间的间距以及换挡行程，与现有的超越离合器相比，部件寿命长、结构简单、零部件较少且易于获得，整体尺寸较小，对变速器内布置空间需求不大，布局紧凑且易于制造，提高变速器的使用寿命及车辆的安全使用性，制造成本以及使用维护成本较低。

Description

超越式换挡的变速器

技术领域

本发明涉及一种变速器，尤其涉及一种超越式换挡的变速器。

背景技术

变速器是用来改变来自发动机的转速和转矩的机构，通过固定或分档改变输出轴和输入轴传动比，能够协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度，发挥发动机的最佳性能。

传统变速换档一般采用拨叉和拨叉轴的移动来驱动某一档位齿轮啮合传动，其余齿轮则脱离啮合或者超越(低速挡)或者空转。传统的齿轮换挡结构中，从一个档位进入另一个档位时，中间必须设置空档；例如：一档进入二档，中间必须经过空档，换挡过程就是一档、空档、二档；其原因为：一档齿轮必须彻底切断动力后，才能进入二档，否则若一、二档齿轮同时传动动力，会因齿轮转速不通，造成齿轮损坏；在多档变速中，若各个档位间均设置空档，就会将齿轮间的间距增大，换挡行程增大。

此时，低速挡超越的形式由于结构紧凑，可解决上述问题；但需要使用超越离合器这一部件，传统的超越离合器(包括楔块式或者棘轮棘爪结构)零部件较多，结构较为复杂，径向尺寸较大，价格较高，主要的由于内部零件具有随动性，对于滚动体或者内外圈滚道来说，易于造成损坏，使用寿命较短，不但增加变速器的制造成本，也增加使用和维护成本。

基于以上问题，需要一种机械结构，能够达到甚至超过超越离合器的效果，且结构简单、零部件较少且易于获得，整体尺寸较小，对变速器内布置空间需求不大，布局紧凑且易于制造，提高变速器的使用寿命及汽车的安全使用性，制造成本以及使用维护成本较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的超越式换挡的变速器，能够达到甚至超过超越离合器的效果，且结构简单、零部件较少且易于获得，整体尺寸较小，对变速器内布置空间需求不大，布局紧凑且易于制造，提高变速器的使用寿命及汽车的安全使用性，制造成本以及使用维护成本较低。

本发明涉及的超越式换挡的变速器，包括超越传动轴和多个档位齿轮组，所述多个档位齿轮组分别包括对应档位的主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮或从动齿轮设置于超越传动轴；

还包括超越换挡机构，所述超越换挡机构包括可沿径向弹性伸出并高于超越传动轴外圆或缩进并低于超越传动轴外圆的柱状超越换挡块和用于对柱状超越换挡块施加径向弹性力的弹性件，所述超越传动轴上设有用于容纳柱状超越换挡块的换挡块容纳槽；

设定的档位齿轮组的与超越传动轴配合的主动齿轮或从动齿轮内圆设有与柱状超越换挡块相配合的径向键槽；所述设定的档位齿轮在需超越方向上旋转时，所述柱状超越换挡块受到主动齿轮或从动齿轮施加的径向分力，该径向分力使得柱状超越换挡块沿径向缩进并低于超越传动轴外圆形成超越。

进一步，所述柱状超越换挡块为至少两个沿圆周方向设置于超越传动轴，所述径向键槽在数量上等于或多于柱状超越换挡块，在相位上与柱状超越换挡块对应；所述柱状超越换挡块迎向需超越方向的一侧形成平滑的受力斜面，所述设定的档位齿轮在该方向上旋转时，所述径向键槽的对应侧面作用于所述平滑的受力斜面并形成径向分力，使得柱状超越换挡块沿径向缩进并低于超越传动轴外圆形成超越。

进一步，所述弹性件为柱状弹簧，所述换挡块容纳槽为径向贯穿于超越传动轴的通槽，所述柱状弹簧设置于换挡块容纳槽内且两端分别对应抵住一个柱状超越换挡块。

进一步，设定的档位齿轮组的与超越传动轴配合的主动齿轮或从动齿轮的所述径向键槽在与受力斜面对应的一侧形成与所述受力斜面相配合施力的施力斜面。

进一步，所述受力斜面为向外凸的弧面构成的斜面，所述施力斜面为平面构成的斜面。

进一步，所述变速器包括动力输入轴和动力输出轴，多个档位齿轮啮合组包括一档主动齿轮直至n挡主动齿轮和与一档主动齿轮直至n挡主动齿轮一一对应的可被驱动啮合或分离的一挡从动齿轮直至n挡从动齿轮，所述一档主动齿轮直至n-1挡主动齿轮或者一挡从动齿轮直至n-1挡从动齿轮上分别设置有超越换挡机构，所述动力输入轴或动力输出轴为所述超越传动轴。

进一步，所述一档主动齿轮直至n挡主动齿轮以可被驱动轴向滑动的方式传动配合设置于动力输入轴，且一档主动齿轮直至n挡主动齿轮形成n联齿轮；所述动力输出轴为所述超越传动轴，一挡从动齿轮直至n-1挡从动齿轮分别通过超越换挡机构设置于动力输出轴，所述n挡从动齿轮传动配合设置于动力输出轴，且一挡从动齿轮直至n挡从动齿轮沿轴向小间隙无干扰并列设置。

进一步，所述柱状超越换挡块内侧端部形成限位沉槽，柱状弹簧两端分别嵌入对应的柱状超越换挡块的限位沉槽内对柱状超越换挡块时间预紧力。

进一步，所述n联齿轮上一档主动齿轮直至n挡主动齿轮依次排列，一挡从动齿轮直至n挡从动齿轮适应性依次排列，且所述n联齿轮上一档主动齿轮直至n挡主动齿轮之间设定有间距，该间距使得在某一档位传动时，其余档位的主动齿轮和从动齿轮处于分离状态。

本发明的有益效果是：本发明的超越式换挡的变速器，采用能够径向延伸啮合或缩进(被超越)的柱状超越换挡块实现啮合传动和超越，该设计结构可取消各档位间的空档，大大缩短了齿轮间的间距以及换挡行程，与现有的超越离合器相比，部件寿命长、结构简单、零部件较少且易于获得，整体尺寸较小，对变速器内布置空间需求不大，布局紧凑且易于制造，提高变速器的使用寿命及车辆的安全使用性，制造成本以及使用维护成本较低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的超越换挡机构径向剖面示意图；

图3为由一挡挂入二挡过程图；

图4为完全挂入二挡示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为本发明的超越换挡机构径向剖面示意图，如图所示：本实施例的超越式换挡的变速器，包括超越传动轴和多个档位齿轮组，所述多个档位齿轮组分别包括对应档位的主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮或从动齿轮设置于超越传动轴；

还包括超越换挡机构，所述超越换挡机构包括可沿径向弹性伸出并高于超越传动轴外圆或缩进并低于超越传动轴外圆的柱状超越换挡块3和用于对柱状超越换挡块施加径向(超越传动轴径向)弹性力的弹性件，所述超越传动轴上设有用于容纳柱状超越换挡块的换挡块容纳槽201；弹性伸出指的是具有一定的预紧力，具有被压缩和被弹出的结构；设定的档位齿轮组的与超越传动轴配合的主动齿轮或从动齿轮内圆设有与柱状超越换挡块3相配合的径向键槽801；所述柱状超越换挡块3迎向需超越方向的一侧形成平滑的受力斜面301，所述设定的档位齿轮在该方向上旋转时，所述径向键槽801的对应侧面作用于所述平滑的受力斜面，使得柱状超越换挡块沿径向缩进并低于超越传动轴外圆形成超越，当然，也可以是径向键槽形成斜面，而柱状超越换挡块顶端为光滑的球面，或者两者均形成斜面，也能实现发明目的；需超越方向(图中箭头所指方向，即一档从动齿轮8为主动转动的转动方向，也可以是超越传动轴转动，形成一档从动齿轮8的相对于超越传动轴的转动在图中所指箭头方向)指的是在某一方向转动时，必须形成超越的方向；迎向需超越方向的一侧指的是在超越运行时受力的一侧面，该受力作用于所述受力斜面，形成径向力(超越传动轴的径向)，使得柱状超越换挡块克服弹性力缩进换挡块容纳槽201，则不能形成传动啮合，形成超越结构；当柱状超越换挡伸出换挡块容纳槽201并高于超越传动轴外圆面，与设定档位的档位齿轮的径向键槽在啮合传动方向发生啮合(与超越方向相反)，则可正常传动，在此不再赘述。

设定档位指的是需要在变速器使用时需要形成超越的档位，比如某一低速挡，在挂入高速挡传动的瞬间该低速挡超越，避免发生挂挡干扰，该结构使得各个档位齿轮之间不必要预留空档位置，使得变速器的轴向结构紧凑；超越传动轴可以是变速器的动力输入轴、动力输出轴或者是中间轴，能够实现低速挡超越即可，在此不再赘述。

如图所示，本实施例以三档变速器为例进行说明；如图2所示，本实施例以一挡从动齿轮设置超越换挡机构为例说明超越换挡机构的结构，二挡所设置的超越换挡机构结构相同，在此不再赘述。

本实施例中，所述柱状超越换挡块为至少两个沿圆周方向设置于超越传动轴，所述径向键槽在数量上等于或多于(一般为等于)柱状超越换挡块，在相位上与柱状超越换挡块对应；如图所示，柱状超越换挡块3为对称的两个，径向键槽801则具有四个，在相位上与与柱状超越换挡块3相对应，相位上对应指的是安装方位的一致性，避免无法形成啮合传动，指的是在圆周方向上的分布可使得柱状超越换挡块3能够啮合进入；柱状超越换挡块一般为两个即可，采用对称的方式设置于超越传动轴；柱状超越换挡块由于采用柱状结构，传动时与超越传动轴整体受力，尺寸可根据受力进行设定，避免现有的超越离合器滚动体受挤压易变形导致的报废问题。

本实施例中，所述弹性件为柱状弹簧4，所述换挡块容纳槽201为径向贯穿于超越传动轴的通槽，所述柱状弹簧4设置于换挡块容纳槽201内且两端分别对应抵住一个柱状超越换挡块3；结构对称使得柱状超越换挡块受力平衡，具有运动的同步性，同时，弹簧受力均匀，可延长整体结构的使用寿命。

本实施例中，设定的档位齿轮组的与超越传动轴配合的主动齿轮或从动齿轮的所述径向键槽801(本实施例以一挡从动齿轮8为例)在与受力斜面301对应的一侧形成与所述受力斜面相配合施力的施力斜面802；受力斜面与施力斜面的配合，保证超越时受力的平顺性，消除运动干扰以及噪声；受力斜面和施力斜面的倾角一般在45°左右(如果是弧面形成的斜面则倾角指的是弧两端连线的倾角)，避免角度过大影响承载能力，这里的施力斜面指的是与半径方向的夹角，受力斜面的倾角指的是与柱状超宇换挡块纵向中线的夹角。

本实施例中，所述受力斜面301为向外凸的弧面构成的斜面，所述施力斜面801为平面构成的斜面；如图所示，受力斜面为弧面(弧面并不仅限于圆弧，可以是抛物面形成的近似弧状)，在被施力面施加超越力的时候较为平顺，减小转动摩擦。

本实施例中，所述变速器包括动力输入轴1和动力输出轴2，多个档位齿轮啮合组包括一档主动齿轮直至n挡主动齿轮和与一档主动齿轮直至n挡主动齿轮一一对应的可被驱动啮合或分离的一挡从动齿轮直至n挡从动齿轮，所述一档主动齿轮直至n-1挡主动齿轮或者一挡从动齿轮直至n-1挡从动齿轮上分别设置有超越换挡机构，所述动力输入轴或动力输出轴为所述超越传动轴；

本实施例中，所述一档主动齿轮直至n挡主动齿轮以可被驱动轴向滑动的方式传动配合设置于动力输入轴，且一档主动齿轮直至n挡主动齿轮形成n联齿轮；所述n联齿轮可通过设置长花键可滑动的设置于动力输入轴，实现被拨叉拨动时沿动力输入轴的轴向滑动，在此不再赘述；

所述动力输出轴为所述超越传动轴，一挡从动齿轮直至n-1挡从动齿轮分别通过超越换挡机构设置于动力输出轴，所述n挡从动齿轮传动配合设置于动力输出轴，且一挡从动齿轮直至n挡从动齿轮沿轴向小间隙无干扰并列设置；

如图所示，本实施例中，n挡为三挡变速器，如图所示，一挡主动齿轮5、二挡主动齿轮6和三挡主动齿轮7均传动配合设置于动力输入轴1，一档从动齿轮8、二挡从动齿轮9和三挡从动齿轮10设置于动力输出轴2；本结构中，将超越换挡机构设置于一挡主动齿轮和二挡主动齿轮可实现发明目的，设置于一档从动齿轮和二挡从动齿轮也可实现发明目的，因此，所述动力输入轴和动力输出轴可择一为所述超越传动轴；一挡主动齿轮5、二挡主动齿轮6和三挡主动齿轮7形成三联齿轮且以可轴向滑动的方式传动配合设置于动力输入轴，在拨叉的驱动下，三联齿轮可轴向滑动，完成与一档从动齿轮8、二挡从动齿轮9和三挡从动齿轮10对应啮合形成对应的档位后传动，其中一档从动齿轮和二挡从动齿轮通过所述超越换挡机构设置于动力输出轴，此结构中，超越传动轴即为动力输出轴；如图2所示，本实施例以一挡从动齿轮设置超越换挡机构为例说明超越换挡机构的结构，二挡所设置的超越换挡机构结构相同，在此不再赘述

小间隙无干扰并列设置指的是齿轮之间可以以最小的间距设置，无干扰的各自转动并不干涉或者摩擦；由于本发明的超越换挡机构的设置，无需在低速挡完全脱离的状态下挂入高速挡，因此无需设置空挡位，使得结构进一步紧凑；图3为由一挡挂入二挡过程图，图4为完全挂入二挡示意图，如图所示，在二挡刚刚挂入的瞬间，一挡并未完全脱开，此时一挡处于超越状态，二挡完全挂入的状态下，则一挡完全脱开。

本实施例中，所述柱状超越换挡块3内侧端部形成限位沉槽，内侧端部指的是伸入容纳槽一侧的端部；柱状弹簧4两端分别嵌入对应的柱状超越换挡块3的限位沉槽内对柱状超越换挡块时间预紧力；该结构对柱状弹簧形成径向限位，保证了施力的均匀性，从而保证结构的整体性能。

本实施例中，所述n联齿轮上一档主动齿轮直至n挡主动齿轮依次排列，一挡从动齿轮直至n挡从动齿轮适应性依次排列，且所述n联齿轮上一档主动齿轮直至n挡主动齿轮之间设定有间距，该间距使得在某一档位传动时，其余档位的主动齿轮和从动齿轮处于分离状态；如图所示，三联齿轮中，一挡主动齿轮、而当主动齿轮和三挡主动齿轮之间设定有间距，以保证一档主动齿轮与一档从动齿轮啮合时，二档和三档脱开，虽然在挂入高速挡的瞬间并不必然要求低速挡脱开，但完全高速挡行进时，需使得低速挡完全脱开，避免超越换挡机构长期超越转动而造成没必要的磨损；前述设定的间距根据档位数的不同会有不同，在本发明的技术方案的条件下，能够获得，在此不再赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种超越式换挡的变速器，其特征在于：包括超越传动轴和多个档位齿轮组，所述多个档位齿轮组分别包括对应档位的主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮或从动齿轮设置于超越传动轴；

还包括超越换挡机构，所述超越换挡机构包括可沿径向弹性伸出并高于超越传动轴外圆或缩进并低于超越传动轴外圆的柱状超越换挡块和用于对柱状超越换挡块施加径向弹性力的弹性件，所述超越传动轴上设有用于容纳柱状超越换挡块的换挡块容纳槽；

设定的档位齿轮组的与超越传动轴配合的主动齿轮或从动齿轮内圆设有与柱状超越换挡块相配合的径向键槽；所述设定的档位齿轮在需超越方向上旋转时，所述柱状超越换挡块受到主动齿轮或从动齿轮施加的径向分力，该径向分力使得柱状超越换挡块沿径向缩进并低于超越传动轴外圆形成超越。

2.根据权利要求1所述的超越式换挡的变速器，其特征在于：所述柱状超越换挡块为至少两个沿圆周方向设置于超越传动轴，所述径向键槽在数量上等于或多于柱状超越换挡块，在相位上与柱状超越换挡块对应；所述柱状超越换挡块迎向需超越方向的一侧形成平滑的受力斜面，所述设定的档位齿轮在该方向上旋转时，所述径向键槽的对应侧面作用于所述平滑的受力斜面并形成径向分力，使得柱状超越换挡块沿径向缩进并低于超越传动轴外圆形成超越。

3.根据权利要求1所述的超越式换挡的变速器，其特征在于：所述弹性件为柱状弹簧，所述换挡块容纳槽为径向贯穿于超越传动轴的通槽，所述柱状弹簧设置于换挡块容纳槽内且两端分别对应抵住一个柱状超越换挡块。

4.根据权利要求3所述的超越式换挡的变速器，其特征在于：设定的档位齿轮组的与超越传动轴配合的主动齿轮或从动齿轮的所述径向键槽在与受力斜面对应的一侧形成与所述受力斜面相配合施力的施力斜面。

5.根据权利要求4所述的超越式换挡的变速器，其特征在于：所述受力斜面为向外凸的弧面构成的斜面，所述施力斜面为平面构成的斜面。

6.根据权利要求4所述的超越式换挡的变速器，其特征在于：所述变速器包括动力输入轴和动力输出轴，多个档位齿轮啮合组包括一档主动齿轮直至n挡主动齿轮和与一档主动齿轮直至n挡主动齿轮一一对应的可被驱动啮合或分离的一挡从动齿轮直至n挡从动齿轮，所述一档主动齿轮直至n-1挡主动齿轮或者一挡从动齿轮直至n-1挡从动齿轮上分别设置有超越换挡机构，所述动力输入轴或动力输出轴为所述超越传动轴。

7.根据权利要求6所述的超越式换挡的变速器，其特征在于：所述一档主动齿轮直至n挡主动齿轮以可被驱动轴向滑动的方式传动配合设置于动力输入轴，且一档主动齿轮直至n挡主动齿轮形成n联齿轮；所述动力输出轴为所述超越传动轴，一挡从动齿轮直至n-1挡从动齿轮分别通过超越换挡机构设置于动力输出轴，所述n挡从动齿轮传动配合设置于动力输出轴，且一挡从动齿轮直至n挡从动齿轮沿轴向小间隙无干扰并列设置。

8.根据权利要求3所述的超越式换挡的变速器，其特征在于：所述柱状超越换挡块内侧端部形成限位沉槽，柱状弹簧两端分别嵌入对应的柱状超越换挡块的限位沉槽内对柱状超越换挡块时间预紧力。

9.根据权利要求7所述的超越式换挡的变速器，其特征在于：所述n联齿轮上一档主动齿轮直至n挡主动齿轮依次排列，一挡从动齿轮直至n挡从动齿轮适应性依次排列，且所述n联齿轮上一档主动齿轮直至n挡主动齿轮之间设定有间距，该间距使得在某一档位传动时，其余档位的主动齿轮和从动齿轮处于分离状态。