CN112648369A - 换挡机构及变速装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换挡机构及变速装置，换挡机构包括一挡齿轮部件、二挡齿轮部件和换挡部件，一挡齿轮部件包括相互连接的一挡齿轮和一挡同步齿圈，一挡齿轮和一挡同步齿圈在输出轴的轴线方向上间隔设置，一挡同步齿圈用于套设于输出轴外，以将一挡齿轮的扭矩通过一挡同步齿圈传递至输出轴；二挡齿轮部件用于套设于输出轴外，以将二挡齿轮部件的扭矩传递至输出轴；换挡部件与一挡齿轮连接，并用于调节一挡齿轮相对于二挡齿轮部件在输出轴的轴线方向上的相对位移，以使得一挡齿轮和二挡齿轮部件在传动状态和非传动状态之间切换。因此，具有能够省去同步器或者制动器，避免同步器或者制动器磨损造成换挡打齿和有异响的优点。

Description

换挡机构及变速装置

技术领域

本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种换挡机构及变速装置。

背景技术

传统的变速器，比如MT(Manual Transmission，手动变速器)、AMT(automatedmechanical transmission，机械式自动变速器)、DCT(double clutchtransmission，双离合器变速器)，在进行换挡时，为了换挡顺畅，且动力不中断，在输出轴的各挡位之间都装有同步器，同步器在换挡信号的作用下与目标挡位齿轮接合，同步器的同步锁环与目标挡位齿轮通过摩擦配合，使目标挡位齿轮完成同步转动，进而使得同步器的接合套能顺利与目标挡位齿轮的齿圈接合以传递动力，实现换挡。

另外，行星排的AT(automatic transmission，自动变速器)在进行换挡时，采用换挡制动器将行星排的AT中的某一元件固定，使其不能转动，构成新的动力传递路线，以换上新的挡位。

以上的变速器，由于采用了同步器或制动器，当同步器或制动器磨损过大时，换挡效果就会变得不理想，会出现换挡打齿和有异响的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的变速器由于采用同步器或制动器而存在因磨损过大造成换挡打齿和有异响的问题。因此，本发明提供一种换挡机构及变速装置，具有能够省去同步器或者制动器，避免同步器或者制动器磨损造成换挡打齿和有异响的优点。

为解决上述问题，本发明的实施方式提供了一种换挡机构，包括一挡齿轮部件、二挡齿轮部件和换挡部件，其中，

一挡齿轮部件包括相互连接的一挡齿轮和一挡同步齿圈，一挡齿轮和一挡同步齿圈在输出轴的轴线方向上间隔设置，一挡同步齿圈用于套设于输出轴外，并与输出轴传动连接，以将一挡齿轮的扭矩通过一挡同步齿圈传递至输出轴；

二挡齿轮部件用于套设于输出轴外，并与输出轴传动连接，以将二挡齿轮部件的扭矩传递至输出轴；

换挡部件与一挡齿轮连接，并用于调节一挡齿轮相对于二挡齿轮部件在输出轴的轴线方向上的相对位移，以使得一挡齿轮和二挡齿轮部件在传动状态和非传动状态之间切换；

当一挡齿轮处于传动状态，二挡齿轮部件处于非传动状态时，二挡齿轮部件位于一挡齿轮内，一挡齿轮的扭矩传递至输出轴；

当一挡齿轮由传动状态向非传动状态切换，且二挡齿轮部件由非传动状态向传动状态切换，以及一挡齿轮和二挡齿轮部件同时处于传动状态时，部分二挡齿轮部件位于一挡齿轮内，二挡齿轮部件的扭矩传递至输出轴；

当一挡齿轮切换至非传动状态，二挡齿轮部件切换至传动状态时，二挡齿轮部件位于一挡齿轮外，二挡齿轮部件的扭矩传递至输出轴。

采用上述技术方案，通过设置一挡齿轮与一挡同步齿圈在输出轴的轴线方向上的相对位移可以调节，并设置二挡齿轮于一挡齿轮内，故，一挡齿轮能够在换挡部件的作用下朝向或背离于一挡同步齿圈移动，以便于二挡齿轮进入或退出传动状态，以此实现换挡动作。因此，该换挡机构能够在省去同步器或制动器的情况下实现换挡，从而避免了因同步器或制动器磨损过大造成换挡打齿和有异响的问题。

进一步地，本发明的另一种实施方式提供了一种换挡机构，一挡齿轮部件还包括沿一挡齿轮部件的周向间隔设置的多个轴向锁止杆，各轴向锁止杆的两端连接一挡齿轮和一挡同步齿圈，使得一挡齿轮在输出轴的轴线方向上能够朝向或背离于一挡同步齿圈移动；

一挡齿轮的轴线、一挡同步齿圈的轴线和输出轴的轴线位于同一直线上。

采用上述技术方案，通过设置轴向锁止杆，使得一挡齿轮的扭矩能够通过轴向锁止杆传递至一挡同步齿圈，再由一挡同步齿圈传递至输出轴。

进一步地，本发明的另一种实施方式提供了一种换挡机构，轴向锁止杆的一端与一挡齿轮固定连接，一挡同步齿圈设有锁孔，轴向锁止杆的另一端穿设于一挡同步齿圈的锁孔；

各轴向锁止杆的外壁面上沿轴向锁止杆的轴线方向间隔设有一级凹槽和二级凹槽，一挡同步齿圈设有多个锁止机构，多个锁止机构与多个轴向锁止杆一一对应设置，各锁止机构包括锁止部；

当一挡齿轮处于传动状态，二挡齿轮部件处于非传动状态时，各锁止机构的锁止部锁紧于对应的轴向锁止杆的一级凹槽；

当一挡齿轮由传动状态向非传动状态切换，且二挡齿轮部件由非传动状态向传动状态切换，以及一挡齿轮和二挡齿轮部件同时处于传动状态时，锁止部抵接于对应的轴向锁止杆的外壁面上；

当一挡齿轮切换至非传动状态，二挡齿轮部件切换至传动状态时，各锁止机构的锁止部锁紧于对应的轴向锁止杆的二级凹槽。

采用上述技术方案，通过设置一级凹槽、二级凹槽以及锁止机构，使得一挡齿轮相对于一挡同步齿圈的相对位移经换挡部件调节后，保证轴向锁止杆再不发生移动。

进一步地，本发明的另一种实施方式提供了一种换挡机构，一挡同步齿圈包括：

同步转轴，同步转轴套设于输出轴外，并通过花键与输出轴连接；

多个连接柱，多个连接柱绕同步转轴的周向间隔设置，多个连接柱连接同步转轴和对接块；

多个对接块，多个对接块沿一挡同步齿圈的周向间隔设置，并与多个连接柱一一对应，每个对接块对应至少两个轴向锁止杆，每个对接块设有至少两个锁孔，锁止机构还包括锁止螺钉和弹簧，锁止部为滚珠，每个对接块沿一挡同步齿圈的周向上的两个端壁上设有锁止螺钉，锁止螺钉穿过端壁向锁孔延伸，锁止螺钉上设有弹簧，弹簧与滚珠相连，滚珠用于卡接在一级凹槽或二级凹槽内。

采用上述技术方案，通过设置每个对接块对应至少两个锁止杆，能够增加一挡齿轮与一挡同步齿圈的连接刚性，并且，设于锁止螺钉上的弹簧提供弹力将滚珠顶在轴向锁止杆的外壁面上，当一级凹槽或二级凹槽移动到滚珠处，滚珠则会卡接在一级凹槽或二级凹槽内，使得轴向锁止杆不再发生移动。而且能够避免发生意外移动，因为需要更大的力去克服一级凹槽或二级凹槽处的倾斜力。

进一步地，本发明的另一种实施方式提供了一种换挡机构，换挡部件包括换挡钩、换挡摇臂和换挡手柄；

一挡齿轮包括多个工作区，每个工作区上设置有换挡钩，换挡钩的一端固定于一挡齿轮面向一挡同步齿圈的一侧，换挡钩的另一端沿一挡齿轮的径向向外弯折形成钩状部；

换挡摇臂的侧壁与钩状部滑动连接，换挡摇臂与换挡手柄连接，使得换挡摇臂的一端能够绕换挡摇臂的另一端摆动，以联动一挡齿轮朝向或背离于一挡同步齿圈移动。

采用上述技术方案，通过在每个工作区上设置换挡钩，在需要换挡时，只需通过换挡钩推动对应的一挡齿轮的工作区即可实现换挡，通过换挡手柄，将换挡摇臂绕其另一端偏摆，换挡钩随着一挡齿轮一起转动，换挡钩在转动的同时沿着换挡摇臂的侧壁拉动一挡同步齿圈朝向一挡同步齿圈移动，或者，换挡钩在转动的同时沿着换挡摇臂的侧壁推动一挡同步齿圈背离一挡同步齿圈移动。

进一步地，本发明的另一种实施方式提供了一种换挡机构，二挡齿轮部件包括花键套、二挡齿轮、楔形块、回位弹簧和挡圈，花键套用于套设在输出轴外，并与输出轴传动连接，二挡齿轮和挡圈套设于花键套外，二挡齿轮的侧壁上设置有凹部，凹部沿花键套的周向延伸，挡圈朝向凹部的一侧设置有至少两个固定柱，楔形块套设在其中一个固定柱上，回位弹簧的一端套设在楔形块所在的其中一个固定柱上，另一端位于至少两个固定柱形成的空间内，且楔形块位于回位弹簧和挡圈之间；

当二挡齿轮的角速度大于或等于花键套的角速度时，楔形块围绕固定柱转动，且楔形块卡接于二挡齿轮和花键套之间，二挡齿轮的扭矩通过楔形块传递至花键套，再由花键套将扭矩传递至输出轴；

当二挡齿轮的角速度小于花键套的角速度时，楔形块在二挡齿轮与花键套之间滑移，二挡齿轮相对于花键套进行空转。

采用上述技术方案，通过二挡齿轮部件设计为超越离合器结构，使得在一挡齿轮与二挡齿轮部件角速度不相等的情况下，该超越离合器结构解决换挡冲击的问题。

本发明的又一种实施方式提供了一种变速装置，包括输入轴和换挡机构，输入轴外套设有输入轴齿轮，换挡机构采用上述换挡机构。

采用上述技术方案，由于省去了同步器或制动器，避免了同步器或制动器磨损，因此提高了变速装置的使用寿命。

进一步地，本发明的又另一种实施方式提供了一种变速装置，变速装置还包括：

齿轮条，齿轮条用于与输入轴齿轮和换挡机构啮合连接，以将输入轴的动力传递至换挡机构；

当一挡齿轮与齿轮条啮合，二挡齿轮部件与齿轮条脱离时，一挡齿轮处于传动状态，二挡齿轮部件处于非传动状态；

当一挡齿轮和二挡齿轮部件同时与齿轮条啮合时，一挡齿轮由传动状态向非传动状态切换，二挡齿轮部件由非传动状态向传动状态切换，一挡齿轮和二挡齿轮部件同时处于传动状态；

当二挡齿轮部件与齿轮条啮合，一挡齿轮部件与齿轮条脱离时，二挡齿轮部件处于传动状态，一挡齿轮处于非传动状态。

进一步地，本发明的又另一种实施方式提供了一种变速装置，当一挡齿轮包括多个工作区时，在一挡齿轮与齿轮条啮合的情况下，至少一个工作区与齿轮条不啮合。

采用上述技术方案，由于一挡齿轮的多个工作区中的至少一个工作区与齿轮条不啮合，因此，一挡齿轮处于传动状态时，至少有一个工作区没有接触齿轮条，在换挡部件的作用下，能够实现动力不中断、无冲击换挡。

进一步地，本发明的又另一种实施方式提供了一种变速装置，变速装置还包括惰性齿轮机构，惰性齿轮机构用于固定齿轮条的走向。

采用上述技术方案，由于一挡齿轮与二挡齿轮部件半径不相等，因此在换挡时，所用的齿轮条的长度也不一样，通过设置惰性齿轮机构，能够固定齿轮条的走向，实现正常换挡。

本发明其他特征和相应的有益效果在说明书的后面部分进行阐述说明，且应当理解，至少部分有益效果从本发明说明书中的记载变的显而易见。

附图说明

图1为本发明实施例提供的变速装置中的一挡齿轮处于传动状态，二挡齿轮部件处于非传动状态时的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的换挡机构中的一挡齿轮部件的局部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的换挡机构中的一挡齿轮的局部结构示意图；

图4a为本发明实施例提供的换挡机构中的二挡齿轮部件的主视图；

图4b为图4a沿A-A方向的左视截面图；

图4c为本发明实施例提供的换挡机构中的二挡齿轮部件的左视图；

图4d为图4c沿B-B方向的后视截面图；

图4e为图4c沿C-C方向的主视截面图；

图5为本发明实施例提供的变速装置中的一挡齿轮由传动状态向非传动状态切换，且二挡齿轮部件由非传动状态向传动状态切换时的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的变速装置中的一挡齿轮切换至非传动状态，二挡齿轮部件切换至传动状态时的结构示意图。

附图标记说明：

10：换挡机构；

100：一挡齿轮部件；110：一挡齿轮；120：一挡同步齿圈；121：锁止机构；1211：锁止螺钉；122：同步转轴；123：连接柱；124：对接块；130：轴向锁止杆；131：一级凹槽；132：二级凹槽；140：输出轴；

200：二挡齿轮部件；210：二挡齿轮；211：凹部；220：花键套；230：楔形块；231：限位柱；240：回位弹簧；250：挡圈；251：固定柱；260：卡圈；

300：换挡部件；310：换挡钩；320：换挡摇臂；321：中心孔；330：换挡手柄；

1000：变速装置；

400：输入轴；410：输入轴齿轮；

500：齿轮条；

600：惰性齿轮机构。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

实施例：

请参见图1，图1为本发明实施例提供的变速装置中的一挡齿轮处于传动状态，二挡齿轮部件处于非传动状态时的结构示意图。

本发明的实施方式提供的变速装置1000包括换挡机构10。换挡机构10包括一挡齿轮部件100、二挡齿轮部件200和换挡部件300。

一挡齿轮部件100包括相互连接的一挡齿轮110和一挡同步齿圈120，一挡齿轮110和一挡同步齿圈120在输出轴140的轴线方向上间隔设置，一挡同步齿圈120用于套设于输出轴140外，并与输出轴140传动连接，以将一挡齿轮110的扭矩通过一挡同步齿圈120传递至输出轴140。即在一挡齿轮110的旁边设置一个与一挡齿轮110同步转动的一挡同步齿圈120，一挡同步齿圈120用来传递一挡齿轮110的扭矩，以及锁止一挡齿轮110的位移。

二挡齿轮部件200用于套设于输出轴140外，并与输出轴140传动连接，以将二挡齿轮部件200的扭矩传递至输出轴140。

换挡部件300与一挡齿轮110连接，并用于调节一挡齿轮110相对于二挡齿轮部件200在输出轴140的轴线方向上的相对位移，以使得一挡齿轮110和二挡齿轮部件200在传动状态和非传动状态之间切换。

当一挡齿轮110处于传动状态，二挡齿轮部件200处于非传动状态时，二挡齿轮部件200位于一挡齿轮110内，一挡齿轮110的扭矩传递至输出轴140；

当一挡齿轮110由传动状态向非传动状态切换，且二挡齿轮部件200由非传动状态向传动状态切换，以及一挡齿轮110和二挡齿轮部件200同时处于传动状态时，部分二挡齿轮部件200位于一挡齿轮110内，二挡齿轮部件200的扭矩传递至输出轴140；

当一挡齿轮110切换至非传动状态，二挡齿轮部件200切换至传动状态时，二挡齿轮部件200位于一挡齿轮110外，二挡齿轮部件200的扭矩传递至输出轴140。

本实施方式中，通过设置一挡齿轮110与一挡同步齿圈120在输出轴140的轴线方向上的相对位移可以调节，并设置二挡齿轮210于一挡齿轮110内，故，一挡齿轮110能够在换挡部件300的作用下朝向或背离于一挡同步齿圈120移动，以便于二挡齿轮210进入或退出传动状态，以此实现换挡动作。因此，该换挡机构10能够在省去同步器或制动器的情况下实现换挡，从而避免了因同步器或制动器磨损过大造成换挡打齿和有异响的问题。

请参见图2，图2为本发明实施例提供的换挡机构中的一挡齿轮部件的局部结构示意图。

一挡齿轮部件100还包括沿一挡齿轮部件100的周向间隔设置的多个轴向锁止杆130，各轴向锁止杆130的两端连接一挡齿轮110和一挡同步齿圈120，使得一挡齿轮110在输出轴140的轴线方向上能够朝向或背离于一挡同步齿圈120移动。在本实施方式中，一挡齿轮110退出传动状态的过程中，一挡齿轮110朝向一挡同步齿圈120移动，一挡齿轮110进入传动状态的过程中，一挡齿轮110背离一挡同步齿圈120移动。

一挡齿轮110的轴线、一挡同步齿圈120的轴线和输出轴140的轴线位于同一直线上。

本实施方式中，轴向锁止杆130为刚性的，不发生弯曲，通过设置轴向锁止杆130，使得一挡齿轮110的扭矩能够通过轴向锁止杆130传递至一挡同步齿圈120，再由一挡同步齿圈120传递至输出轴140。

进一步地，轴向锁止杆130的一端与一挡齿轮110固定连接，一挡同步齿圈120设有锁孔(图中未示出)，轴向锁止杆130的另一端穿设于一挡同步齿圈120的锁孔；

请参见图3，图3为本发明实施例提供的换挡机构中的一挡齿轮的局部结构示意图。

各轴向锁止杆130的外壁面上沿轴向锁止杆130的轴线方向间隔设有一级凹槽131和二级凹槽132。结合图2、图3，一挡同步齿圈120设有多个锁止机构121，多个锁止机构121与多个轴向锁止杆130一一对应设置，各锁止机构121包括锁止部(图中未示出)；

当一挡齿轮110处于传动状态，二挡齿轮部件200处于非传动状态时，各锁止机构121的锁止部锁紧于对应的轴向锁止杆130的一级凹槽131；

当一挡齿轮110由传动状态向非传动状态切换，且二挡齿轮部件200由非传动状态向传动状态切换，以及一挡齿轮110和二挡齿轮部件200同时处于传动状态时，锁止部抵接于对应的轴向锁止杆130的外壁面上，即锁止部顶到一级凹槽131与二级凹槽132之间的外壁面上。

当一挡齿轮110切换至非传动状态，二挡齿轮部件200切换至传动状态时，各锁止机构121的锁止部锁紧于对应的轴向锁止杆130的二级凹槽132。

采用上述技术方案，通过设置一级凹槽131、二级凹槽132以及锁止机构121，使得一挡齿轮110相对于一挡同步齿圈120的相对位移经换挡部件300调节后，保证轴向锁止杆130再不发生移动。

结合图2和图3，一挡同步齿圈120包括同步转轴122、多个连接柱123和多个对接块124。同步转轴122套设于输出轴140外，并通过花键与输出轴140连接。

多个连接柱123绕同步转轴122的周向间隔设置，多个连接柱123连接同步转轴122和对接块124。

多个对接块124沿一挡同步齿圈120的周向间隔设置，并与多个连接柱123一一对应，每个对接块124对应至少两个轴向锁止杆130，每个对接块124设有至少两个锁孔，锁止机构121还包括锁止螺钉1211和弹簧(图中未示出)，锁止部为滚珠(图中未示出)，每个对接块124沿一挡同步齿圈120的周向上的两个端壁上设有锁止螺钉1211，锁止螺钉1211穿过端壁向锁孔延伸，锁止螺钉1211上设有弹簧，弹簧与滚珠相连，滚珠用于卡接在一级凹槽131或二级凹槽132内。在本实施方式中，换挡时，轴向锁止杆130移动，锁止螺钉1211不动，锁止螺钉1211通过弹簧提供一定的弹力将滚珠顶在轴向锁止杆130的外壁面上，当一级凹槽131或二级凹槽132移动到滚珠处，滚珠则会卡接在一级凹槽131或二级凹槽132内，使得轴向锁止杆130不再发生移动。

本实施方式中，通过设置每个对接块124对应至少两个锁止杆，能够增加一挡齿轮110与一挡同步齿圈120的连接刚性。而且能够避免发生意外移动，因为需要更大的力去克服一级凹槽131或二级凹槽132处的倾斜力。

结合图1和图2，换挡部件300包括换挡钩310、换挡摇臂320和换挡手柄330。

一挡齿轮110包括多个工作区，每个工作区上设置有换挡钩310，换挡钩310的一端固定于一挡齿轮110面向一挡同步齿圈120的一侧，换挡钩310的另一端沿一挡齿轮110的径向向外弯折形成钩状部。即，将一挡齿轮110沿着半径方向均分成若干部分，在一挡齿轮110传动过程中，每一部分均带有换挡钩310，用来实现换挡。

换挡摇臂320的侧壁与钩状部滑动连接，换挡摇臂320与换挡手柄330连接，使得换挡摇臂320的一端能够绕换挡摇臂320的另一端摆动，以联动一挡齿轮110朝向或背离于一挡同步齿圈120移动。在本实施方式中，换挡摇臂320的另一端包括中心孔321，换挡摇臂320绕着其中心孔321偏摆并通过中心孔321锁定，即换挡摇臂320和换挡手柄330不随一挡齿轮110旋转。在本实施方式中，中心孔321固定于外部连杆(图中未示出)。

当一挡齿轮110要退出传动状态时，换挡钩310会随一挡齿轮110绕输出轴140旋转，并且换挡钩310沿着换挡摇臂320的侧壁移动，换挡钩310会拉动一挡齿轮110沿着轴向锁止杆130移动，使一挡齿轮110最终退出传动状态所在的位置，此时二挡齿轮部件200处于传动状态，即以二挡旋转。

本实施方式中，通过在每个工作区上设置换挡钩310，在需要换挡时，只需通过换挡钩310推动对应的一挡齿轮110的工作区即可实现换挡，通过换挡手柄330，将换挡摇臂320绕其另一端偏摆，换挡钩310随着一挡齿轮110一起转动，换挡钩310在转动的同时沿着换挡摇臂320的侧壁拉动一挡同步齿圈120朝向一挡同步齿圈120移动，或者，换挡钩310在转动的同时沿着换挡摇臂320的侧壁推动一挡同步齿圈120背离一挡同步齿圈120移动。

请参见图4a～图4e，图4a为本发明实施例提供的换挡机构中的二挡齿轮部件的主视图；图4b为图4a沿A-A方向的左视截面图；图4c为本发明实施例提供的换挡机构中的二挡齿轮部件的左视图；图4d为图4c沿B-B方向的后视截面图；图4e为图4c沿C-C方向的主视截面图。

二挡齿轮部件200包括花键套220、二挡齿轮210、楔形块230、回位弹簧240和挡圈250，花键套220用于套设在输出轴140外，并与输出轴140传动连接，二挡齿轮210和挡圈250套设于花键套220外。在本实施方式中，卡圈260套设于输出轴140上，用于对二挡齿轮210进行限位。

二挡齿轮210的侧壁上设置有凹部211，凹部211沿花键套220的周向延伸，挡圈250朝向凹部211的一侧设置有至少两个固定柱251，楔形块230套设在其中一个固定柱251上，回位弹簧240的一端套设在楔形块230所在的其中一个固定柱251上，另一端位于至少两个固定柱251形成的空间内，且楔形块230位于回位弹簧240和挡圈250之间。在本实施方式中，如图4d所示，挡圈250上设置有三个固定柱251，楔形块230套设在中间位置的固定柱251上，楔形块230的本体上还设置有限位柱231，回位弹簧240的一端套设在中间位置的固定柱251上，回位弹簧240的另一端位于中间位置的固定柱251和旁边位置的固定柱251形成的空间内，具体位于旁边位置的固定柱251与限位柱231形成的空间内。回位弹簧240的弹性回复力可以带动楔形块230回位，以便切换所需的挡位。

当二挡齿轮210的角速度大于或等于花键套220的角速度时，楔形块230围绕固定柱251转动，且楔形块230卡接于二挡齿轮210和花键套220之间，二挡齿轮210的扭矩通过楔形块230传递至花键套220，再由花键套220将扭矩传递至输出轴140。

当二挡齿轮210的角速度小于花键套220的角速度时，楔形块230在二挡齿轮210与花键套220之间滑移，二挡齿轮210相对于花键套220进行空转。在本实施方式中，挡圈250用于固定楔形块230，为防止楔形块230掉落。因此，无论是二挡齿轮210与花键套220同角速度转动，还是二挡齿轮210相对于花键套220进行空转，挡圈250只需起到固定楔形块230的作用即可，挡圈250的转动或不转动不影响二挡齿轮210与花键套220之间的相对运动。

具体地，如图4e所示，当二挡齿轮210顺时针旋转的角速度大于或等于花键套220的角速度时，二挡齿轮210的扭矩可以通过楔形块230传递给花键套220，以同角速度旋转。

当二挡齿轮210顺时针旋转的角速度小于花键套220的角速度时，楔形块230在二挡齿轮210与花键套220中滑移，此时，楔形块230不传递扭矩，齿圈和花键套220的角速度不相等。

本实施方式中，通过二挡齿轮部件200设计为超越离合器结构，使得在一挡齿轮110与二挡齿轮部件200角速度不相等的情况下，该超越离合器结构解决换挡冲击的问题。

本发明实施例提供的变速装置1000，包括输入轴400和换挡机构，输入轴400外套设有输入轴齿轮410，换挡机构采用如图1所示的换挡机构10。

本实施方式中，由于省去了同步器或制动器，避免了同步器或制动器磨损，因此提高了变速装置1000的使用寿命。

如图1所示，变速装置1000还包括齿轮条500，齿轮条500用于与输入轴齿轮410和换挡机构10啮合连接，以将输入轴400的动力传递至换挡机构10。当一挡齿轮110包括多个工作区时，在一挡齿轮110与齿轮条500啮合的情况下，至少一个工作区与齿轮条500不啮合，随着一挡齿轮110的旋转，每个工作区依次进入与齿轮条500不啮合的状态。

本实施方式中，由于一挡齿轮110的多个工作区中的至少一个工作区与齿轮条500不啮合，因此，一挡齿轮110处于传动状态时，至少有一个工作区没有接触齿轮条500，即至少有一个工作区无动力传动，不受力。在换挡部件300的操作下，能够实现动力不中断、无冲击换挡。

当一挡齿轮110与齿轮条500啮合，二挡齿轮部件200与齿轮条500脱离时，一挡齿轮110处于传动状态，二挡齿轮部件200处于非传动状态；

当一挡齿轮110和二挡齿轮部件200同时与齿轮条500啮合时，一挡齿轮110由传动状态向非传动状态切换，二挡齿轮部件200由非传动状态向传动状态切换，一挡齿轮110和二挡齿轮部件200同时处于传动状态；

当二挡齿轮部件200与齿轮条500啮合，一挡齿轮部件100与齿轮条500脱离时，二挡齿轮部件200处于传动状态，一挡齿轮110处于非传动状态。

在本发明中，采用齿轮条500传动，输入轴400转速通过齿轮条500，将动力传递给一挡齿轮110，一挡齿轮110通过轴向锁止杆130将扭矩传递给一挡同步齿圈120，一挡同步齿圈120再通过与输出轴140的花键，将扭矩传递给输出轴140；在需要换挡时，通过换挡手柄330使换挡钩310在换挡摇臂320的引导下拉动一挡齿轮110上不与齿轮条500啮合的工作区，使得一挡齿轮110逐渐退出齿轮条500传动的位置，齿轮条500随即在二挡齿轮210上传动，即实现了一挡换二挡。二挡齿轮210通过花键套220与输出轴140连接，通过花键套220将二挡齿轮部件200的扭矩传递给输出轴140，因为存在一个时刻，为一挡齿轮110和二挡齿轮210同时与齿轮条500啮合进行传动的情况，所以二挡齿轮部件200通过超越离合结构，即可实现无冲击换挡行驶。另外也可以将一挡齿轮110从非传动位置推动到齿轮条500传动的位置，即实现了二挡换一挡。

另外，由于齿轮条500始终在一挡齿轮110或者二挡齿轮210上，即实现动力不中断。

进一步地，变速装置1000还包括惰性齿轮机构600。由于一挡齿轮110与二挡齿轮部件200半径不相等，因此在换挡时，所用的齿轮条500的长度也不一样，通过设置惰性齿轮机构600，能够固定齿轮条500的走向，实现正常换挡。

结合图1、图5、图6，图5为本发明实施例提供的变速装置中的一挡齿轮由传动状态向非传动状态切换，且二挡齿轮部件由非传动状态向传动状态切换时的结构示意图；图6为本发明实施例提供的变速装置中的一挡齿轮切换至非传动状态，二挡齿轮部件切换至传动状态时的结构示意图。

如图1所示，当一挡齿轮110在齿轮条500上传动，即一挡齿轮110与齿轮条500啮合，二挡齿轮部件200与齿轮条500脱离时，一挡齿轮110的扭矩通过一挡同步齿圈120传递至输出轴140，带动输出轴140转动。因输出轴140与二挡齿轮210通过花键套220连接，因此二挡齿轮部件200的花键套220与输出轴140是等速转动的，而二挡齿轮210没有参与齿轮条500传动，此时为空转，也可以认为此时的二挡齿轮210的速度是零，所以二挡齿轮210的角速度小于二挡齿轮部件200的花键套220的角速度，转速不相等，楔形块230在二挡齿轮210与花键套220之间滑移，不传递扭矩。

当一挡齿轮110和二挡齿轮210同时传动，即一挡齿轮110和二挡齿轮部件200同时与齿轮条500啮合时，一挡齿轮110处于刚接触齿轮条500或者将要退出齿轮条500的时刻。因为是齿轮条500传动，一挡齿轮110和二挡齿轮210的线速度相等，而一挡齿轮110的转速半径大于二挡齿轮210的转速半径，也就是说，在二挡齿轮部件200中，二挡齿轮210的角速度大于花键套220的角速度。而二挡齿轮210代表二挡的角速度，二挡齿轮部件200的花键套220通过输出轴140与一挡同步齿圈120同角速度，故二挡齿轮210的角速度大于花键套220的角速度。此时，输出轴140以二挡齿轮210的扭矩旋转。如图5所示，一挡齿轮110开始由传动状态向非传动状态切换时，即一挡齿轮110准备退出齿轮条500时，一挡齿轮110和二挡齿轮210还未同时传动，换挡钩310处于换挡摇臂320的靠近中间位置处，在换挡手柄330的作用力下，换挡钩310拉动一挡齿轮110的不与齿轮条500啮合的工作区，朝向一挡同步齿圈120移动，随着一挡齿轮110的旋转，一挡齿轮110最终将退出齿轮条500的位置。

结合图6和图4e，当二挡齿轮210在齿轮条500上传动，即二挡齿轮部件200与齿轮条500啮合，一挡齿轮部件100与齿轮条500脱离时，二挡齿轮210的角速度来自齿轮条500，二挡齿轮210的角速度大于花键套220的角速度，二挡齿轮210的扭矩通过楔形块230传递给花键套220，使得花键套220与二挡齿轮210同角速度旋转，花键套220将扭矩传递至输出轴140，输出轴140带动一挡同步齿圈120转动，通过轴向锁止杆130带动一挡齿轮110转动，这时候一挡齿轮110和二挡齿轮210转速一致。但是一挡齿轮110只是随动不传递扭矩。

本领域技术人员可以理解的是，在其它可替代的实施方式中，也可以采用皮带、齿轮啮合等其他传动形式，二挡齿轮部件的超越离合结构也可采用其他结构，以实现一挡齿轮与二挡齿轮无冲击换挡即可。另外，本实施方式仅示例了包括两个挡位的换挡机构的变速装置，同理，也可用在两个挡位以上的多挡变速装置结构中，例如在二挡齿轮里面，内嵌三挡齿轮，此时的二挡齿轮部件的结构可以类同于本实施方式的一挡齿轮部件。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种换挡机构，其特征在于，包括一挡齿轮部件、二挡齿轮部件和换挡部件，其中，

所述一挡齿轮部件包括相互连接的一挡齿轮和一挡同步齿圈，所述一挡齿轮和所述一挡同步齿圈在输出轴的轴线方向上间隔设置，所述一挡同步齿圈用于套设于所述输出轴外，并与所述输出轴传动连接，以将所述一挡齿轮的扭矩通过所述一挡同步齿圈传递至所述输出轴；

所述二挡齿轮部件用于套设于所述输出轴外，并与所述输出轴传动连接，以将所述二挡齿轮部件的扭矩传递至所述输出轴；

所述换挡部件与所述一挡齿轮连接，并用于调节所述一挡齿轮相对于所述二挡齿轮部件在所述输出轴的轴线方向上的相对位移，以使得所述一挡齿轮和所述二挡齿轮部件在传动状态和非传动状态之间切换；

当所述一挡齿轮处于传动状态，所述二挡齿轮部件处于非传动状态时，所述二挡齿轮部件位于所述一挡齿轮内，所述一挡齿轮的扭矩传递至所述输出轴；

当所述一挡齿轮由传动状态向非传动状态切换，且所述二挡齿轮部件由非传动状态向传动状态切换，以及所述一挡齿轮和所述二挡齿轮部件同时处于传动状态时，部分所述二挡齿轮部件位于所述一挡齿轮内，所述二挡齿轮部件的扭矩传递至输出轴；

当所述一挡齿轮切换至所述非传动状态，所述二挡齿轮部件切换至所述传动状态时，所述二挡齿轮部件位于所述一挡齿轮外，所述二挡齿轮部件的扭矩传递至输出轴。

2.如权利要求1所述的换挡机构，其特征在于，所述一挡齿轮部件还包括沿所述一挡齿轮部件的周向间隔设置的多个轴向锁止杆，各所述轴向锁止杆的两端连接所述一挡齿轮和所述一挡同步齿圈，使得所述一挡齿轮在所述输出轴的轴线方向上能够朝向或背离于所述一挡同步齿圈移动；

所述一挡齿轮的轴线、所述一挡同步齿圈的轴线和所述输出轴的轴线位于同一直线上。

3.如权利要求2所述的换挡机构，其特征在于，所述轴向锁止杆的一端与所述一挡齿轮固定连接，所述一挡同步齿圈设有锁孔，所述轴向锁止杆的另一端穿设于所述一挡同步齿圈的所述锁孔；

各所述轴向锁止杆的外壁面上沿所述轴向锁止杆的轴线方向间隔设有一级凹槽和二级凹槽，所述一挡同步齿圈设有多个锁止机构，多个所述锁止机构与多个所述轴向锁止杆一一对应设置，各所述锁止机构包括锁止部；

当所述一挡齿轮处于传动状态，所述二挡齿轮部件处于非传动状态时，各所述锁止机构的所述锁止部锁紧于对应的所述轴向锁止杆的所述一级凹槽；

当所述一挡齿轮由传动状态向非传动状态切换，且所述二挡齿轮部件由非传动状态向传动状态切换，以及所述一挡齿轮和所述二挡齿轮部件同时处于传动状态时，所述锁止部抵接于对应的所述轴向锁止杆的外壁面上；

当所述一挡齿轮切换至所述非传动状态，所述二挡齿轮部件切换至所述传动状态时，各所述锁止机构的所述锁止部锁紧于对应的所述轴向锁止杆的所述二级凹槽。

4.如权利要求3所述的换挡机构，其特征在于，所述一挡同步齿圈包括：

同步转轴，所述同步转轴套设于输出轴外，并通过花键与输出轴连接；

多个连接柱，多个所述连接柱绕所述同步转轴的周向间隔设置，多个所述连接柱连接所述同步转轴和所述对接块；

多个对接块，多个所述对接块沿所述一挡同步齿圈的周向间隔设置，并与多个所述连接柱一一对应，每个所述对接块对应至少两个所述轴向锁止杆，每个所述对接块设有至少两个所述锁孔，所述锁止机构还包括锁止螺钉和弹簧，所述锁止部为滚珠，每个所述对接块沿所述一挡同步齿圈的周向上的两个端壁上设有所述锁止螺钉，所述锁止螺钉穿过所述端壁向所述锁孔延伸，所述锁止螺钉上设有所述弹簧，所述弹簧与所述滚珠相连，所述滚珠用于卡接在所述一级凹槽或所述二级凹槽内。

5.如权利要求2所述的换挡机构，其特征在于，所述换挡部件包括换挡钩、换挡摇臂和换挡手柄；

所述一挡齿轮包括多个工作区，每个所述工作区上设置有所述换挡钩，所述换挡钩的一端固定于所述一挡齿轮面向所述一挡同步齿圈的一侧，所述换挡钩的另一端沿所述一挡齿轮的径向向外弯折形成钩状部；

所述换挡摇臂的侧壁与所述钩状部滑动连接，所述换挡摇臂与所述换挡手柄连接，使得所述换挡摇臂的一端能够绕所述换挡摇臂的另一端摆动，以联动所述一挡齿轮朝向或背离于所述一挡同步齿圈移动。

6.如权利要求1～5任一项所述的换挡机构，其特征在于，所述二挡齿轮部件包括花键套、二挡齿轮、楔形块、回位弹簧和挡圈，所述花键套用于套设在所述输出轴外，并与所述输出轴传动连接，所述二挡齿轮和所述挡圈套设于花键套外，所述二挡齿轮的侧壁上设置有凹部，所述凹部沿所述花键套的周向延伸，所述挡圈朝向所述凹部的一侧设置有至少两个固定柱，所述楔形块套设在其中一个所述固定柱上，所述回位弹簧的一端套设在所述楔形块所在的其中一个所述固定柱上，另一端位于至少两个所述固定柱形成的空间内，且所述楔形块位于所述回位弹簧和所述挡圈之间；

当所述二挡齿轮的角速度大于或等于所述花键套的角速度时，所述楔形块围绕所述固定柱转动，且所述楔形块卡接于所述二挡齿轮和所述花键套之间，所述二挡齿轮的扭矩通过所述楔形块传递至所述花键套，再由所述花键套将扭矩传递至输出轴；

当所述二挡齿轮的角速度小于所述花键套的角速度时，所述楔形块在所述二挡齿轮与所述花键套之间滑移，所述二挡齿轮相对于所述花键套进行空转。

7.一种变速装置，包括输入轴和换挡机构，所述输入轴外套设有输入轴齿轮，其特征在于，所述换挡机构采用如权利要求1～6任一项所述换挡机构。

8.如权利要求7所述的变速装置，其特征在于，所述变速装置还包括：

齿轮条，所述齿轮条用于与所述输入轴齿轮和所述换挡机构啮合连接，以将所述输入轴的动力传递至所述换挡机构；

当所述一挡齿轮与所述齿轮条啮合，所述二挡齿轮部件与所述齿轮条脱离时，所述一挡齿轮处于传动状态，所述二挡齿轮部件处于非传动状态；

当所述一挡齿轮和所述二挡齿轮部件同时与所述齿轮条啮合时，所述一挡齿轮由传动状态向非传动状态切换，所述二挡齿轮部件由非传动状态向传动状态切换，所述一挡齿轮和所述二挡齿轮部件同时处于传动状态；

当所述二挡齿轮部件与所述齿轮条啮合，所述一挡齿轮部件与所述齿轮条脱离时，所述二挡齿轮部件处于所述传动状态，所述一挡齿轮处于所述非传动状态。

9.如权利要求8所述的变速装置，其特征在于，当所述一挡齿轮包括多个工作区时，在所述一挡齿轮与所述齿轮条啮合的情况下，至少一个所述工作区与所述齿轮条不啮合。

10.如权利要求8或9所述的变速装置，其特征在于，所述变速装置还包括惰性齿轮机构，所述惰性齿轮机构用于固定所述齿轮条的走向。

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