CN112324901A - 一种用于中轻卡变速器具有同步功能的倒挡系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于中轻卡变速器具有同步功能的倒挡系统，解决了现有滑套换挡挂倒挡时存在转速差，有较大冲击，甚至整车窜动的问题，本发明巧妙地将同步器与现有滑套结构进行结合，在不改变外部接口尺寸的前提下添加摩擦副，并不对变速器的安装尺寸进行调整，可直接替换原有滑套式倒挡系统，制造安装极其容易，同步效率更高，可靠性更好，更加满足了驾驶员对挂挡舒适性和轻便性的要求。

Description

一种用于中轻卡变速器具有同步功能的倒挡系统

技术领域

本发明属于变速器技术领域，具体涉及一种用于中轻卡变速器具有同步功能的倒挡系统。

背景技术

倒挡作为变速器重要功能之一，可实现在发动机曲轴旋转方向不变的前提下，使汽车实现倒退行驶。

目前，国内外倒挡均采用滑套换挡结构，该滑套换挡结构包括倒挡齿轮、滑套以及结合齿圈；换挡前，滑套仅与倒挡齿轮的外花键啮合，在换挡后，滑套则与倒挡齿轮以及结合齿圈均啮合；这种换挡方式在换挡时冲击较大，该现象在刚停车立刻挂倒挡情况下尤为突出，由于此时还存在部分转速差，滑套换挡与结合齿圈啮合时会有较大冲击，严重情况表现为整车窜动。随着用户对汽车，尤其是中轻卡驾驶舒适度要求的提升，倒挡的改进势在必行。

发明内容

本发明的目的在于解决现有滑套换挡挂倒挡时存在转速差，有较大冲击，甚至整车窜动的不足之处，而提供一种用于中轻卡变速器具有同步功能的倒挡系统。

为实现上述目的，本发明所提供的技术解决方案是：

一种用于中轻卡变速器具有同步功能的倒挡系统，其特殊之处在于：包括拨叉轴、拨叉、自锁装置以及同轴设置的倒挡齿轮、滑套、摩擦环和结合齿圈；

所述倒挡齿轮上设置有外齿以及第一外花键，且靠近第一外花键一侧的端面上开设有环形凹槽；

所述摩擦环套设在结合齿圈靠近倒挡齿轮一端的外表面，且摩擦环的内表面为第一锥面，结合齿圈的外表面为第二锥面，所述第一锥面与第二锥面接触形成摩擦副；摩擦环的一端伸入所述环形凹槽内，另一端设置有第二外花键，所述第二外花键的花键齿为斜面齿；所述摩擦环伸入环形凹槽内的一端，沿周向均匀设置有多个定位块；所述倒挡齿轮设置环形凹槽的端面上，且与所述多个定位块相对应的位置处设有多个第一缺口，定位块的侧面与第一缺口的侧壁存在间隙，即定位块在第一缺口内的位置可以微调；所述滑套套设在倒挡齿轮以及摩擦环的外侧，滑套内花键与所述第一外花键啮合；

所述结合齿圈远离倒挡齿轮的一侧的外表面设置有第三外花键；

所述拨叉轴上依次设置有第一凹槽和第二凹槽；

所述拨叉一端固定于拨叉轴上，另一端设置在滑套内；

所述自锁装置的一端设置在变速器壳体上，另一端位于第一凹槽中，用于对拨叉轴进行锁止。

以上为倒挡空挡时的结构，径向尺寸上，第一缺口尺寸较定位块尺寸大，定位块的一侧与第一缺口的一个侧壁接触，定位块的另一侧与第一缺口的另一个侧壁并不接触；倒挡在挡时，滑套在拨叉的推动下，向结合齿圈方向移动，其内花键与第一外花键、第二外花键、以及第三外花键全部啮合，此时，摩擦环的各定位块仍位于对应的第一缺口中，但位置发生了微小变化，定位块由与第一缺口的侧方旋转至第一缺口的中部，即定位块的两侧均不与第一缺口的侧壁接触。也就是所说，无论是倒挡空挡还是倒挡挂挡，定位块都在第一缺口内，只是相对位置稍有变化。

由倒挡空挡到倒挡在挡的工作过程如下：

空挡状态时，摩擦环轴向处于自由状态，径向由于多个定位块受到倒挡齿轮多个第一缺口定位，随倒挡齿轮同速转动；该状态下摩擦环第二外花键的花键齿刚好与滑套内花键的花键齿错开半个齿，即此时滑套内花键的花键齿与摩擦环第二外花键的齿槽相对位置错开；当推动拨叉轴进行挂挡时，拨叉轴带动拨叉向前运动,拨叉推动滑套进行挂挡，此时滑套内花键对摩擦环第二外花键产生压力，但因第二外花键的花键齿为斜面齿，存在锁止角，可将压力分解为沿轴向的推力以及沿切线方向的旋转力；推力使得摩擦环与结合齿圈锥面贴紧，产生摩擦力矩，即同步作用，对倒挡的转速差进行减小，从而起到减小冲击的作用；旋转力则使摩擦环发生旋转，使滑套内花键的花键齿与摩擦环第二外花键的花键齿完全错位，滑套继续向前推动，与倒挡齿轮第一外花键、摩擦环第二外花键及结合齿圈第三外花键均啮合，完成挂挡。在拨叉轴向前运动过程中，自锁装置从第一凹槽滑入第二凹槽，可实现无论是在倒挡空挡位置还是在倒挡在挡位置，均能拨叉轴起到锁止的作用。

进一步地，所述滑套靠近摩擦环一端的内圆面上设置有环形限位缺口；所述第三外花键的花键齿沿轴向分为两段，靠近倒挡齿轮的一段为第一段花键齿，远离倒挡齿轮的一段为第二段花键齿；所述第一段花键齿的结构与所述滑套内花键花键齿的结构相适配；所述第二段花键齿的齿顶高度大于第一段花键齿的齿顶高度，并与环形限位缺口相适配；可进行齿尖限位，在自锁装置失效时对倒挡系统进行二次限位，防止滑套位置失控，造成掉挡故障。

进一步地，为了加工方便，所述定位块的数量为6。

进一步地，所述结合齿圈的内表面为齿圈，外表面呈台阶状，外径由小到大依次为第一台阶、第二台阶和第三台阶；

所述第一台阶伸入所述倒挡齿轮的内圈；

所述第二台阶的外表面为第二锥面，其与所述摩擦环的内表面配合；

所述第三外花键设置在第三台阶外表面。

进一步地，为了防止掉挡，所述滑套内花键的花键齿上设置有倒锥角。

进一步地，为了便于加工定位台，所述第二外花键与多个定位块相对的位置均设置有第二缺口。

进一步地，为了使换挡时，顺利实现自锁，所述自锁装置内设置有压缩弹簧，自锁装置的另一端设置有钢球；所述压缩弹簧的一端对钢球施加作用力即自锁力；所述第一凹槽和第二凹槽均为半圆形凹槽。

进一步地，所述拨叉通过定位销固定在拨叉轴上。

本发明的优点是：

1.本发明中，在拨叉的推动下，滑套推动摩擦环向结合齿圈方向移动，使第一锥面与第二锥面贴紧，产生同步作用，消除了倒挡的转速差，从而起到减小冲击的作用；之后滑套继续向结合齿圈方向滑动，实现滑套的内花键与第一外花键、第二外花键及第三外花键全部啮合，完成挂挡，避免了整车抖动和窜动，确保了整个挂挡过程的平稳；此时，自锁装置由第一凹槽进入第二凹槽，继续对拨叉轴起到锁止作用，可有效防止脱挡。

2.本发明巧妙地将同步器与现有换挡滑套结构进行结合，在不改变外部接口尺寸的前提下添加摩擦副，并不对变速器的安装尺寸进行调整，可直接替换原有滑套式倒挡系统，制造安装极其容易，同步效率更高，可靠性更好，更加满足了驾驶员对挂挡舒适性和轻便性的要求。

3.本发明由于同步作用相比传统倒挡系统更快地减小转速差，实现换挡，因此换挡时间更短、换挡力更小；且相较于现有同步器，将齿毂与倒挡轮一体化设计，最大限度减少零件数量、降低装配难度；并且有限空间内不占用额外空间，可有效提升用户操作舒适性，降低驾驶疲劳强度，实现用户驾乘体验感的进一步提升。

附图说明

图1为本发明倒挡系统倒挡在挡时的结构示意图；

图2为本发明倒挡系统的剖视图；

图3为本发明倒挡齿轮的结构示意图；

图4为本发明结合齿圈的结构示意图；

图5为本发明摩擦环的结构示意图；

图6为本发明滑套的结构示意图。

图标号如下：

1-倒挡齿轮，2-滑套，3-摩擦环，4-结合齿圈，5-拨叉轴，6-自锁装置，7-拨叉，8-内花键，9-第一外花键，10-第二外花键，11-第三外花键，12-环形凹槽，13-定位台，14-第一缺口，15-第二缺口，16-环形限位缺口，17-第一段花键齿，18-第二段花键齿，19-第一凹槽，20-第二凹槽，21-第一台阶，22-第二台阶，23-第三台阶。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步的详细描述：

如图1-图6所示，用于中轻卡变速器具有同步功能的倒挡系统包括拨叉轴5、拨叉7、自锁装置6以及同轴设置的倒挡齿轮1、滑套2、摩擦环3和结合齿圈4。

倒挡齿轮1上设置有外齿以及第一外花键9，且靠近第一外花键9一侧的端面上开设有环形凹槽12；

结合齿圈4的内表面为齿圈，外表面呈台阶状，外径由小到大依次为第一台阶21、第二台阶22和第三台阶23；第一台阶21靠近倒挡齿轮1一侧设置，并伸入倒挡齿轮1的内圈；第二台阶22的外表面为锥面，第三台阶23上设置有第三外花键11；第三外花键11的花键齿沿轴向分为两段，靠近倒挡齿轮1的一段为第一段花键齿17，远离倒挡齿轮1的一段为第二段花键齿18。

摩擦环3套设在结合齿圈4第二台阶22的外表面，摩擦环3的内表面也为锥面。摩擦环3的内表面与第二台阶22的外表面接触形成摩擦副，由此，接触面可使用任何摩擦材料；摩擦环3的一端伸入倒挡齿轮1的环形凹槽12内，另一端设置有第二外花键10，该第二外花键10的花键齿为斜面齿，具有锁止角；摩擦环3伸入环形凹槽12内的一端，沿周向均匀设置有3个定位块；为了便于加工定位台13，第二外花键10与6个定位块相对的位置均设置有第二缺口15；倒挡齿轮1设置环形凹槽12的端面上，且与多个定位块相对应的位置处设有多个第一缺口14。

滑套2套设在倒挡齿轮1以及摩擦环3的外侧，滑套2内花键8的花键齿上设置有倒锥角；滑套2靠近摩擦环3一端的内圆面上设置有环形限位缺口16，第一段花键齿17的结构与滑套2内花键8花键齿的结构相适配；第二段花键齿18的齿顶高度大于第一段花键齿17的齿顶高度，并与环形限位缺口16相适配，可防止脱挡。

拨叉轴5上开设有通孔以及位于通孔同一侧依次设置的第一凹槽19和第二凹槽20；拨叉7一端通过定位销固定在拨叉轴5的通孔处，另一端设置在滑套2内；自锁装置6的一端设置在变速器壳体上，另一端设置有钢球，自锁装置6内设置有压缩弹簧，压缩弹簧的一端对钢球施加作用力，钢球与第一凹槽19和第二凹槽20均适配，用于对拨叉轴5进行锁止，为了顺利滑入滑出，第一凹槽19和第二凹槽20均为半圆形凹槽。

在倒挡空挡位置时，滑套2内花键8与倒挡齿轮1的第一外花键9啮合，且滑套2内花键8的齿与第二外花键10的齿一一对应，且滑套2内花键8的齿与第二外花键10的齿的斜面相接触；自锁装置6的钢球位于第一凹槽19内。

当推动拨叉轴5进行挂挡时，拨叉轴5带动拨叉7向前运动,拨叉7推动滑套2进行挂挡，此时滑套2内花键8对摩擦环3第二外花键10产生压力，但因第二外花键10为斜面齿，存在锁止角，可将滑套2内花键8的压力分解为沿轴向的推力以及沿切线方向的旋转力，推力使得摩擦环3与结合齿圈4锥面贴紧，产生同步作用，对倒挡的转速差进行减小，从而起到减小冲击的作用；旋转力则使摩擦环3发生旋转，滑套2内花键8与摩擦环3第二外花键10发生错位，滑套2继续向前推动，与倒挡齿轮1第一外花键9、摩擦环3第二外花键10及结合齿圈4第一段花键均啮合，完成挂挡。在拨叉轴5向前运动过程中，自锁装置6钢球的位置从第一凹槽19到第二凹槽20，可实现无论是在倒挡空挡位置还是倒挡在挡位置，均对拨叉轴5起到锁止的作用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于中轻卡变速器具有同步功能的倒挡系统，其特征在于：包括拨叉轴(5)、拨叉(7)、自锁装置(6)以及同轴设置的倒挡齿轮(1)、滑套(2)、摩擦环(3)和结合齿圈(4)；

所述倒挡齿轮(1)上设置有外齿以及第一外花键(9)，且靠近第一外花键(9)一侧的端面上开设有环形凹槽(12)；

所述摩擦环(3)套设在结合齿圈(4)靠近倒挡齿轮(1)一端的外表面，且摩擦环(3)的内表面为第一锥面，结合齿圈(4)的外表面为第二锥面，所述第一锥面与第二锥面接触形成摩擦副；摩擦环(3)的一端伸入所述环形凹槽(12)内，另一端设置有第二外花键(10)，所述第二外花键(10)的花键齿为斜面齿；所述摩擦环(3)伸入环形凹槽(12)内的一端，沿周向均匀设置有多个定位块；

所述倒挡齿轮(1)设置环形凹槽(12)的端面上，且与所述多个定位块相对应的位置处设有多个第一缺口(14)；

所述滑套(2)套设在倒挡齿轮(1)以及摩擦环(3)的外侧，滑套(2)内花键(8)与所述第一外花键(9)啮合；

所述结合齿圈(4)远离倒挡齿轮(1)的一侧的外表面设置有第三外花键(11)；

所述拨叉轴(5)上依次设置有第一凹槽(19)和第二凹槽(20)；

所述拨叉(7)一端固定于拨叉轴(5)上，另一端设置在滑套(2)内；

所述自锁装置(6)的一端设置在变速器壳体上，另一端位于第一凹槽(19)中，用于对拨叉轴(5)进行锁止。

2.根据权利要求1所述的用于中轻卡变速器具有同步功能的倒挡系统，其特征在于：

所述滑套(2)靠近摩擦环(3)一端的内圆面上设置有环形限位缺口(16)；

所述第三外花键(11)的花键齿沿轴向分为两段，靠近倒挡齿轮(1)的一段为第一段花键齿(17)，远离倒挡齿轮(1)的一段为第二段花键齿(18)；

所述第一段花键齿(17)的结构与所述滑套(2)内花键(8)花键齿的结构相适配；

所述第二段花键齿(18)的齿顶高度大于第一段花键齿(17)的齿顶高度，并与环形限位缺口(16)相适配。

3.根据权利要求2所述的用于中轻卡变速器具有同步功能的倒挡系统，其特征在于：

所述定位块的数量为6。

4.根据权利要求1-3任一所述的用于中轻卡变速器具有同步功能的倒挡系统，其特征在于：

所述结合齿圈(4)的内表面为齿圈，外表面呈台阶状，外径由小到大依次为第一台阶(21)、第二台阶(22)和第三台阶(23)；

所述第一台阶(21)伸入所述倒挡齿轮(1)的内圈；

所述第二台阶(22)的外表面为第二锥面，其与所述摩擦环(3)的内表面配合；

所述第三外花键(11)设置在第三台阶(23)外表面。

5.根据权利要求4所述的用于中轻卡变速器具有同步功能的倒挡系统，其特征在于：

所述滑套(2)内花键(8)的花键齿上设置有倒锥角。

6.根据权利要求5所述的用于中轻卡变速器具有同步功能的倒挡系统，其特征在于：所述第二外花键(10)与多个定位块相对的位置均设置有第二缺口(15)。

7.根据权利要求6所述的用于中轻卡变速器具有同步功能的倒挡系统，其特征在于：

所述自锁装置(6)内设置有压缩弹簧，自锁装置(6)的另一端设置有钢球；所述压缩弹簧的一端对钢球施加作用力；所述第一凹槽(19)和第二凹槽(20)均为半圆形凹槽。

8.根据权利要求7所述的用于中轻卡变速器具有同步功能的倒挡系统，其特征在于：所述拨叉(7)通过定位销固定在拨叉轴(5)上。

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