CN111417790A - 爪式换挡机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于至少两级的、尤其电动驱动的换挡变速器的爪式换挡机构(1)，其中设有环形的换挡滑架(4)，所述换挡滑架具有滑架引导部(6)，所述滑架引导部具有轴向凸出的换挡爪，并且借助于设置在滑套(3)上的换挡指(7)进行换挡接触，所述换挡指嵌入到滑架引导部(6)中。在用于对爪式换挡机构(1)进行切换的方法中，换挡爪由此接合到挡位齿轮的相应容纳部中，其中所述换挡滑架(4)通过相对于滑套(3)的枢转运动和滑架引导部(6)的斜度轴向移动。

Description

爪式换挡机构
技术领域
本发明涉及一种换挡变速器的爪式换挡机构，用于将空套齿轮与变速器轴借助于可相对于变速器轴轴向移动地设置的滑套耦联，并且本发明涉及一种用于对爪式换挡机构进行切换的方法。
背景技术
用于电动驱动的机动车或混合动力车辆的具有多于一个挡位的换挡变速器具有如下问题：在换挡过程期间可能出现牵引力中断。为了缩短牵引力中断，能够使用爪式离合器，所述爪式离合器一般而言必须具有大的凹部以容纳爪，由此爪能够不受阻碍地结合。但因此，噪声，所谓的负载撞击可能在负载变换情况下出现。但在换挡时也由于轴向撞击和在转速相等期间的切向撞击出现噪声。此外，为了置入爪，大的力也是必要的。
通过US2002/0144563A1已知一种换挡变速器的爪式换挡机构，其用于将空套齿轮与变速器轴借助于轴向相对于变速器轴可移动的且抗扭设置的滑套耦联。
US2010/0257969A1示出一种多挡式换挡变速器，其具有爪式换挡机构，其中设有可轴向移动地设置在变速器轴上的滑套，所述滑套可借助于伸出的接合元件与空套齿轮的爪形成啮合，所述空套齿轮在变速器轴上可自由转动地支承。在此，每两个接合元件以小的间隙接合到设置在爪之间的齿槽中。
EP2098742B1示出一种多挡式换挡变速器，其具有多个爪式离合器套筒，所述爪式离合器套筒用于连接设置在变速器轴上的自由齿轮，其中每个爪式离合器套筒能够切换到五个不同的位置中，第一个是中性位置，第二个是锁定的挡位位置，第三个是具有未锁定的重新耦联间隙的锁定的挡位位置，第四个是具有大的重新耦联间隙的接入的挡位位置，并且第五个是可自弹出的位置，其中此外设置有摩擦机构，所述摩擦机构暂时地在换挡期间将力矩传递给挡位齿轮。套筒的爪和自由齿轮构成为可自弹出的，其中当接入新的挡位时，可自弹出的爪弹出先前的挡位。
WO2017/088961A1示出用于机动车的动力传动系的爪式离合器，其中第一离合器半部具有第一爪元件和相对于第一爪元件可旋转的第二爪元件，所述第一爪元件具有锁止齿部，而第二爪元件具有拦截齿部，其中锁止齿部和拦截齿部具有不同的齿部几何形状。第二离合器半部具有爪式齿部，所述爪式齿部与拦截齿部一起接合到构成在第一爪元件的锁止齿之间的齿隙中。
发明内容
本发明的目的在于，创造一种用于换挡变速器的爪式换挡机构，借助于所述爪式换挡机构能够实现快速换挡过程，并且此外最小化在啮合之后的径向间隙，以便由此最小化在负载变换期间的撞击，以及说明一种用于对爪式换挡机构进行切换的方法。
根据本发明通过特征1和10实现该目的。
本发明的一个特别的优点是，爪式换挡机构具有环形的换挡滑架，所述换挡爪设置在所述换挡滑架中。此外，设置有拦截齿，尤其是预选爪，其将待换挡的挡位齿轮相对于换挡滑架同步，使得换挡爪能够无阻力地进而低噪声地移动到挡位齿轮的换挡容纳部中。
在有利的设计方案中，换挡滑架相对于滑套以能够枢转角度α的方式设置，其中换挡滑架抗扭地且轴向可移动地支承在变速器轴上。
以有利的方式，换挡滑架经由滑架引导部与滑套的径向向内的换挡指形成换挡接触。以有利的方式，在滑套处设置有轴向伸出的拦截齿，例如预选爪，其在切换挡位齿轮期间首先接合到挡位齿轮的容纳部中，所述容纳部具有几倍大的角长度，使得预选爪能够容易地啮合，以便将挡位齿轮的转速匹配于变速器轴的转速。
挡位齿轮此外具有设置在较小直径上的、用于换挡滑架的换挡爪的容纳部，换挡爪在挡位齿轮的转速相等之后能够无阻力地进而低噪声地接合到所述容纳部中。
为了设置容纳部，提出，所述容纳部设置在与挡位齿轮连接的适配盘中和/或直接设置在挡位齿轮中。
在优选的实施例中提出，容纳部或凹部设置在空套齿轮上，而爪设置在滑套上或换挡滑架上。显然，有利地也存在如下可行性，容纳部或凹部设置在滑套上和换挡滑架上，并且爪设置在空套齿轮上。
在根据本发明的用于切换爪式换挡机构的方法中，首先将滑套与换挡滑架一起轴向移动，直至预选爪接合到挡位齿轮的容纳部中，随后将换挡滑架相对于滑套枢转切换角度α，由此通过滑架引导部的斜度，产生相对于滑套的轴向运动，所述轴向运动导致换挡爪接合到挡位齿轮的容纳部中。
附图说明
在从属权利要求中描述其他有利的设计方案。本发明的实施例在图中示出并且在下文中描述。其示出：
图1以示意剖视图示出“空挡位置”中的爪式换挡装置，
图2示出挡位齿轮的横截面，
图3示出在“同步位置”中的爪式换挡机构，
图4示出在“换挡位置”中的爪式换挡机构。
具体实施方式
根据图1，用于尤其电动驱动的机动车辆的至少两级的换挡变速器的爪式换挡机构具有变速器轴2和相对于变速器轴2轴向可移动设置的滑套3。所述滑套3以同轴间隔开的方式包围变速器轴2，并且在变速器轴2和滑套3之间的间距中具有环形的换挡滑架4，所述换挡滑架例如呈圆柱形换挡套筒形式。换挡滑架4借助于内齿部抗扭地且轴向可移动地设置在变速器轴2上，所述内齿部接合到变速器轴2的外齿部中。
换挡滑架4在其环周处具有滑架引导部6，所述滑架引导部延伸经过环周角度α(α＝例如60度)，并且具有相应于切换行程S的轴向偏移(斜度)。
径向朝内的突出部7，例如滑套3的换挡指接合到滑架引导部6中。
在变速器轴2上，两个挡位齿轮11、12分别在滑套3侧面借助于浮动轴承8、9可自由转动地支承。
换挡滑架4在端侧具有沿轴向方向指向的、在环周均匀分布地设置的换挡爪13、14，所述换挡爪能与相应的挡位齿轮11、12的相应容纳部16、17形成接合。
滑套3在端侧具有沿轴向方向指向的突出部18、19，例如预选爪，所述突出部能够与挡位齿轮11、12的相应的容纳部21、22形成接合。容纳部21、22，例如凹部，与用于容纳换挡爪13、14的容纳部16、17相比设置在较大的直径D上，所述容纳部16、17设置在较小的直径d上，所述预选爪18、19接合到所述容纳部21、22中。
此外，容纳部21、22相对于具有宽度b(角长度)的预选爪18、19具有几倍大的宽度(角长度)B，所述宽度B也比换挡爪13、14的宽度和用于换挡爪13、14的容纳部16、17的宽度更大。在此换挡爪13、14的宽度选择为，使得所述换挡爪基本上能够以间隙配合的方式形状配合地接合到容纳部16、17中。
在根据图1至图3的优选实施例中，用于预选爪19的容纳部22和用于换挡爪14的容纳部17设置在挡位齿轮12中，而用于预选爪18的容纳部21和用于换挡爪13的容纳部16设置在适配盘23中，所述适配盘与挡位齿轮11抗扭连接。
在根据图1的优选实施例中，容纳部或凹部设置在空套齿轮上，而爪设置在滑套上或在换挡滑架上，显然也存在如下可行性，容纳部或凹部设置在滑套和换挡滑架上，而爪设置在空套齿轮上。
在换挡过程中，例如从第二挡位级(挡位齿轮12)到第一挡位级(挡位齿轮11)，首先，施加到变速器轴2上的扭矩短暂减小，以便换挡爪14容易从容纳部17中拉出。
因此，换挡爪14与预选爪19一起借助于滑套3轴向移动到“空挡位置”中。换挡滑架4经由换挡指7带动。
在经过“空挡位置”的换挡运动中，预选爪18接合到挡位齿轮11的或适配板23的容纳部21中，并且由此引起在变速器轴2和挡位齿轮11之间的转速相等。
在最后步骤中，换挡爪13接合到容纳部16中，在所述容纳部中换挡滑架4相对于滑套3以角度α执行枢转运动，并且换挡滑架4与换挡指7接合，通过滑架引导部6的斜度，相对于滑套3以切换行程S轴向移动。
显然，在小轴向间距的情况下，也可行的是，爪式换挡机构1在负载下切换。在这种情况下，在操纵滑套3时将预选爪18移入到第一挡位齿轮11中，并且通过随后的角动量将换挡爪14从第二挡位齿轮12的底切部中拉出，并且随后直接置入第一挡位中。
附图标记列表
1 爪式换挡机构
2 变速器轴
3 滑套
4 换挡滑架
5
6 滑架引导部
7 换挡指
8 浮动轴承
9 浮动轴承
10
11 挡位齿轮(第一挡位级)
12 挡位齿轮(第二挡位级)
13 换挡爪
14 换挡爪
15
16 容纳部(13)
17 容纳部(14)
18 预选爪
19 预选爪
20
21 容纳部(18)
22 容纳部(19)
23 适配盘
α 枢转角度(3-4)
S 切换行程
D 直径(21，22)
d 直径(16，17)
B 宽度(21，22)
b 宽度(18，19)

Claims (10)

1.一种用于至少两级的换挡变速器的爪式换挡机构，所述爪式换挡机构具有变速器轴、两个设置在所述变速器轴上的挡位齿轮和相对于所述变速器轴能轴向移动地设置的滑套，其特征在于，
在所述变速器轴(2)和所述滑套(3)之间设置有环形的换挡滑架(4)。
2.根据权利要求1所述的爪式换挡机构，其特征在于，
所述换挡滑架(4)相对于所述滑套(3)以能枢转换挡角度(α)的方式设置。
3.根据权利要求1或2所述的爪式换挡机构，其特征在于，
所述换挡滑架(4)具有滑架引导部(6)，所述滑架引导部与所述滑套(3)的径向朝内的换挡指(7)形成换挡接触。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的爪式换挡机构，其特征在于，
所述换挡滑架(4)具有轴向伸出的换挡爪(13，14)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的爪式换挡机构，其特征在于，
所述滑套(3)具有轴向伸出的预选爪(18，19)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的爪式换挡机构，其特征在于，
所述挡位齿轮(11，12)分别具有用于所述预选爪(18，19)和换挡爪(13，14)的容纳部(21，22；16，17)。
7.根据权利要求6所述的爪式换挡机构，其特征在于，
用于所述预选爪(18，19)的容纳部(21，22)的宽度(B)是所述预选爪(18，19)的宽度(b)几倍大。
8.根据权利要求6或7所述的爪式换挡机构，其特征在于，
用于所述预选爪(18，19)的容纳部(21，22)与用于所述换挡爪(13，14)的容纳部(16，17)相比设置在较大的直径(D)上，用于所述换挡爪(13，14)的容纳部设置在较小的直径(d)上。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的爪式换挡机构，其特征在于，
所述第一挡位齿轮(11)的容纳部(16)设置在与所述挡位齿轮(11)抗扭地连接的适配盘(23)中，并且
所述第二挡位齿轮(12)的容纳部(17)直接设置在所述第二挡位齿轮(12)中。
10.一种用于切换爪式换挡机构的方法，所述爪式换挡机构包括：具有预选爪的滑套、具有换挡爪的换挡滑架和挡位齿轮，所述挡位齿轮具有用于所述预选爪和换挡爪的容纳部，其特征在于，
首先将所述滑套(3)轴向地朝向挡位齿轮(11)移动，直至所述预选爪(18)接合到所述容纳部(21)中，
随后所述换挡滑架(4)相对于所述滑套(3)以角度(α)执行枢转运动，由此通过所述滑架引导部(6)的斜度，使所述换挡滑架(4)进一步轴向朝向换挡齿轮(11)运动，直至所述换挡爪(13)接合到所述容纳部(16)中。
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