CN112747114B - 换挡装置、变速器和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换挡装置、变速器和车辆，换挡装置包括壳体，所述壳体设置有第一限位件；换挡轴，所述换挡轴安装于所述壳体内；换挡滚轮，所述换挡滚轮可转动地设置于所述换挡轴上，所述换挡滚轮轴向的一端设置有与所述第一限位件可周向限位配合的第二限位件，以使驱动所述换挡滚轮的电机位于初始位置。由此，通过设置两个限位件相互配合，从而达到对换挡装置的限位功能，实现换挡装置的自动换挡效果。这样设置的换挡装置占用空间小，加工方式简单，结构稳定。

Description

换挡装置、变速器和车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种换挡装置、变速器和车辆。

背景技术

随着社会的不断发展，人们生活水平的大幅提高，汽车逐渐成为人们生活中不可缺少的一部分，汽车的换挡机构作为汽车的重要部件，它的改进变得尤为重要。

相关技术中，车辆的换挡机构的换挡执行机构一般设置多条曲线槽、多个滚子和换挡调节轴，并且转角位置传感器与圆柱凸轮轴向连接。这样设置会使车辆的换挡机构占用空间大，重量变重，加工难度高，并且会提高换挡机构的制造成本。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种换挡装置，该换挡装置有效地减少了占用空间，加工方式简单，制造成本较低，并且结构可靠。

本发明进一步地提出了一种变速器。

本发明进一步地还提出一种车辆。

根据本发明的车辆以及换挡装置，包括：壳体，所述壳体设置有第一限位件；换挡轴，所述换挡轴安装于所述壳体内；换挡滚轮，所述换挡滚轮可转动地设置于所述换挡轴上，所述换挡滚轮的外周面设置有换挡导轨，所述换挡滚轮轴向的一端还设置有第二限位件；拨叉轴；换挡调节轴，所述换挡调节轴设置于所述拨叉轴上，所述换挡调节轴设置有滑块，所述滑块可滑动地设置于所述换挡导轨内，其中，所述第一限位件与所述第二限位件可周向限位配合。

由此，根据本发明的换挡装置，通过设置两个限位件相互配合，从而达到对换挡装置的限位功能，实现换挡装置的自动换挡效果，从而可以减少占用空间，并且加工方式简单，制造成本较低。

在本发明的一些示例中，所述第一限位件设置有弧形凸起和弧形凹槽中的一种，所述第二限位件设置有弧形凸起和弧形凹槽的另一种，所述弧形凸起和所述弧形凹槽配合。

在本发明的一些示例中，所述换挡滚轮的外周面设置有换挡导轨，所述换挡导轨包括周向连接的第一水平段、上凸段、下凹段和连接段，所述第一水平段对应空挡，所述上凸段的顶点对应一挡，所述下凹段的底点对应二挡。

在本发明的一些示例中，所述下凹段包括：第一下凹段和第二下凹段，所述第一下凹段与所述上凸段相连接，所述第一下凹段和所述第二下凹段之间设置有第二水平段，所述第二水平段的中心线与所述第一水平段的中心线高度相同。

在本发明的一些示例中，所述上凸段的顶点处的中心线到所述第二水平段的中心线的垂直距离为L1,所述下凹段的底点处的中心线到所述第二水平段的中心线的垂直距离为L2，其中，L1＜L2。

在本发明的一些示例中，所述换挡装置还包括：拨叉轴和换挡调节轴，所述换挡调节轴设置于所述拨叉轴上，所述换挡调节轴设置有滑块，所述滑块可滑动地设置于所述换挡导轨内，所述滑块为菱形。

在本发明的一些示例中，所述滑块与所述换挡调节轴固定连接。

在本发明的一些示例中，所述换挡装置还包括：信号盘和位置传感器，所述信号盘设置于所述换挡调节轴上，所述位置传感器固定于所述壳体内，所述位置传感器用于检测所述信号盘的位置且位于所述换挡调节轴的径向外侧。

在本发明的一些示例中，所述换挡导轨具有换挡起始位置，所述第二限位件的位置与所述换挡起始位置在沿所述换挡轴方向的投影对应。

根据本发明的变速器，包括所述的换挡装置。

根据本发明的车辆，包括所述的变速器。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的换挡装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的换挡装置的换挡滚轮与换挡轴的结构示意图；

图3是本发明实施例的第二限位件与换挡滚轮的立体图；

图4是本发明实施例的换挡滚轮的换挡导轨的展开示意图一；

图5是本发明实施例的换挡滚轮的换挡导轨的展开示意图二；

图6是第一限位件与第二限位件的剖面图；

图7是本发明实施例的信号盘与位置传感器的结构示例图；

图8是本发明实施例的换挡装置的结构示意图；

图9是沿图8中A-A方向的剖视图。

附图标记：

换挡装置1000；

第一限位件10；换挡轴20；

换挡滚轮30；换挡导轨31；第一水平段311；上凸段312；下凹段313；第一下凹段314；第二下凹段315；第二水平段316；连接段317；换挡起始位置32；第二限位件33；

拨叉轴40；换挡调节轴50；滑块51；

外周齿轮60；信号盘70；位置传感器80；滚轮垫片90；壳体100。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考图1-图9描述本发明实施例的换挡装置1000，该换挡装置1000用于解决传统的换挡装置占用空间较大，并且加工方式复杂，制造成本较高的问题。该换挡装置1000设置于变速器中，变速器应用于车辆上。

如图1-图6所示，本发明的换挡装置1000包括：壳体100、换挡轴20、换挡滚轮30、拨叉轴40和换挡调节轴50，换挡轴20、换挡滚轮30、拨叉轴40和换挡调节轴50设置于壳体100内。

结合图8和图9所示，壳体100设置有第一限位件10，第一限位件10与壳体100可以为一体成型件。将换挡轴20安装于壳体100内，换挡轴20两端与换挡装置1000的壳体100过盈配合，这样设置的换挡轴20的装配工艺简单，并且安装更加方便，也可以有效地将换挡轴20固定。

进一步地，如图1所示，换挡滚轮30可以转动地设置在换挡轴20上，其中，换挡滚轮30由电机驱动，即电机产生的动力可以传递给换挡滚轮30，从而可以带动换挡滚轮30转动。换挡滚轮30的外周面设置有换挡导轨31，换挡导轨31具有换挡起始位置32，并且换挡滚轮30轴向的一端还设置有第二限位件33，如图2所示，轴向即上下方向，该换挡起始位置32为换挡装置1000从空挡向一挡开始转换的起始点。第二限位件33与位于壳体100上的第一限位件10可以周向限位配合，从而可以限制换挡滚轮30的旋转位置，可以使得驱动换挡滚轮30转动的电机位于初始位置。

本发明的换挡装置1000还包括拨叉轴40，拨叉轴40用于配合其他部件进行换挡。其中，将换挡调节轴50设置于拨叉轴40上。其中，换挡调节轴50为一个。这样设置的换挡装置1000可以省略多个换挡调节轴50，从而可以减小了换挡装置1000的尺寸，并且可有效地减轻换挡装置1000的重量。换挡调节轴50设置有滑块51，滑块51可以滑动地设置于换挡导轨31内。

其中，第一限位件10与第二限位件33可以周向限位配合。这样设置的换挡装置1000可以有效地减少占用空间，并且结构可靠。进一步地，当换挡滚轮30工作时，可以通过换挡导轨31将换挡滚轮30的旋转运动转化为滑块51的直线运动，从而控制换挡调节轴50进行轴向移动完成换挡动作。

具体地，通过在换挡滚轮30的一个端部固定设置一个第二限位件33，同时在换挡装置1000壳体100上固定设置有可与第二限位件33的第一限位件10，可以有效进行限位，其限位的作用是为了让电机归零，即如果电机有记忆功能，那么它是能够记住自己所处的位置，但是如果出现断电，那么电机将无法确认自己的位置，此时，第一限位件10和第二限位件33的限位配合可以让电机的位置归零。

在进行退挡动作时，会将换挡滚轮30进行反转，当反转至换挡导轨31上的换挡起始位置32时，第二限位件33受到第一限位件10的止挡，从而阻止换挡滚轮30的进一步动作，使挡位回到初始的位置，从而达到对换挡装置1000的限位功能。这样设置的换挡装置1000加工方式简单，制造成本较低并且可以有效地减少占用空间，并且结构简单可靠。

进一步地，如图6所示，第一限位件10设置有弧形凸起和弧形凹槽中的一种，第二限位件33设置有弧形凸起和弧形凹槽中的另一种，弧形凹槽和弧形凸起可以配合。弧形凸起与弧形凹槽进行凹凸配合，凹凸配合可以具有更大的接触面积，从而可以减小工作时的冲击力，以及可以减小磨损，并且使换挡装置1000的结构更加稳定。这样设置的第一限位件10和第二限位件33可以有效地对换挡装置1000的限位，并且结构简单可靠，成本较低。

具体地，换挡滚轮30的轴向另一端设置有外周齿轮60。外周齿轮60用于传递动力给换挡滚轮30。动力源对应设置有换挡齿轮，换挡齿轮与外周齿轮60啮合，这样设置可以使动力经过齿轮组减速增扭后传递再到换挡滚轮30，并且可以使动力源的选型变得更容易。

其中，如图2-图4所示，换挡导轨31为闭合导轨，并且换挡导轨31为等宽的闭合导轨。并且换挡导轨31包括周向连接的第一水平段311、上凸段312、下凹段313和连接段317，第一水平段311对应空挡，上凸段312的顶点对应一挡，下凹段313的底点对应二挡。滑块51与换挡导轨31配合，可在换挡滚轮30周向沿换挡导轨31移动。

可选地，如图4所示，下凹段313包括第一下凹段314和第二下凹段315，第一下凹段314和第二下凹段315之间设置有第二水平段316，第二水平段316的中心线与第一水平段311的中心线高度相同。这样设置的可以使挡位之间切换平顺。并且，第二水平段316设置为短行程水平段导轨，这样设置的第二水平段316可以使换挡的过程更迅速。

在本发明的一些示例中，如图5所示，上凸段312的顶点处的中心线到第二水平段316的中心线的垂直距离为L1,下凹段313的底点处的中心线到第二水平段316的中心线的垂直距离为L2，其中，L1＜L2。其中，上凸段312顶点位置对应换挡装置1000的一挡时，下凹段313顶点位置对应换挡装置1000的二挡时，这样设置的换挡装置1000使一挡结合时齿套与结合齿啮合的长度更长，更能适应大扭矩的工作，不易脱挡，并且可以使结构强度更强。

可选地，换挡导轨31具有换挡起始位置，第二限位件33的位置与换挡起始位置32在沿换挡轴20的方向的投影对应，即第二限位件33可以位于换挡起始位置32的正下方，通过将第二限位件33和换挡起始位置33正向对应，可以方便电机的位置归零。例如，第二限位件33的位置和换挡起始位置32在沿换挡轴20的方向的投影区域分别为a和b，对应存在以下三种情况，第一种情况为a包含b，第二种情况为b包含a，第三种情况为a相交于b。

当然，本发明并不限于此，第二限位件33还可以对应在第一水平段311内某一位置的轴向正外侧，这样电机工作时，电机需要转动预定时间，滑块51才能够运动至换挡起始位置32，这样会导致换挡的迟滞，当然第二限位件33还可以对应在第一水平段311和第二下凹段315交接处的轴向正外侧，此时改变电机的转动方向，同样可以有效地进行换挡。

其中，滑块51为菱形，而且滑块51的侧端角处于换挡导轨31，侧端角即滑块51的两个侧面相交的端角处。传统的滑块一般为环形滑块，因菱形滑块长度方向比环形滑块更长，当菱形滑块的宽度与环形滑块的直径相同时，菱形滑块具有更好的强度。工作时，菱形滑块相对于方形或其他类型滑块与槽的接触面积更小，因此摩擦损失更小。并且，菱形滑块工作时侧边与槽面有一定角度，不容易发生卡死的现象。因此，这样设置的菱形滑块可以使换挡装置1000结构稳定。

进一步地，滑块51与换挡调节轴50固定连接，例如，滑块51直接固定在换挡调节轴50的表面。这样设置的滑块51可以省略传统的传动力臂，使换挡装置1000的结构更加紧凑，占用空间变小，并且可以减轻换挡装置1000的重量。

在本发明的一些示例中，如图7所示，换挡装置1000还包括信号盘70和位置传感器80，信号盘70设置于换挡调节轴50上，位置传感器80固定于壳体100内，位置传感器80用于检测信号盘70的位置且位于换挡调节轴50的径向外侧。优选地，信号盘70由磁铁构成。将位置传感器80设置在换挡调节轴50的径向位置并与信号盘70的位置相对，并且信号盘70与位置传感器80平行间隔布置，相对设置的信号盘70和位置传感器80可以检测换挡调节轴50的相对位置。这样设置可以缩短换挡装置1000的轴向尺寸，从而可以有效地减小换挡装置1000的占用空间。

其中，换挡轴20与壳体100的安装孔可以过盈配合，这样设置提高换挡装置1000的刚性，并且过盈配合的配合方式可以有效地防止换挡轴20发生松脱，从而提高换挡装置1000的稳定性。换挡轴20与换挡滚轮30的轴孔间隙配合。这样设置可以防止换挡轴20与换挡滚轮30发生磨损问题，从而进一步地提高换挡装置1000的稳定性。

可选地，换挡装置1000还包括滚轮垫片90，滚轮垫片90套设在换挡轴20上，并且止挡在换挡滚轮30的轴向端。这样设置的滚轮垫片90可以对换挡滚轮30进行轴向限位，并且可以防止换挡滚轮30端面与壳体100之间发生摩擦，从而保证换挡装置1000的结构稳定可靠。

下面详细描述一下换挡装置1000完成自动换挡的过程。

一、空挡到一挡：菱形滑块初始位置在换挡导轨31上换挡起始位置32处，此时换挡装置1000的挡位处于空挡。电机正转，通过齿轮传动使外周齿轮60做旋转运动，从而带动换挡滚轮30做旋转运动，使初始位置的菱形滑块沿换挡导轨31运动至上凸段312顶点位置，因为菱形滑块与换挡调节轴50固定连接，所以菱形滑块带动换挡调节轴50轴向运动到一挡位置，控制同步器由中位动作到一挡位置，从而实现空挡到一挡的动作。

二、一挡到二挡：菱形滑块处于换挡导轨31上凸段312顶点位置时，此时换挡装置1000挡位处于一挡。电机正转，通过齿轮传动使外周齿轮60做旋转运动，从而带动换挡滚轮30做旋转运动，使处于一挡位置的菱形滑块沿换挡导轨31运动至上凸段312与下凹段313之间的短行程水平段导轨，即第二水平段316，菱形滑块带动换挡调节轴50由一挡位置轴向运动到空挡位置，控制同步器由一挡位置动作到中位，电机继续正转，带动菱形滑块由第二水平段316导轨处沿换挡导轨31继续运动到下凹段313顶点处，菱形滑块带动换挡调节轴50由空挡位置轴向运动到二挡位置，控制同步器由中位动作到二挡位置，从而实现一挡到二挡的动作。

三、退挡：换挡装置1000挡位处于二挡时，菱形滑块处于换挡导轨31下凹段313顶点位置。此时电机反转，带动菱形滑块由下凹段313顶点处沿换挡导轨31运动到第二水平段316导轨处，菱形滑块带动换挡调节轴50由二挡位置轴向运动到空挡位置，控制同步器由二挡位置动作到中位位置，实现二挡到空挡的退挡滑行工况；电机继续反转，带动菱形滑块由第二水平段316导轨处沿换挡导轨31继续运动到上凸段312顶点处，菱形滑块带动换挡调节轴50由空挡位置轴向运动到一挡位置，控制同步器由中位动作到一挡位置，实现空挡到一挡的动作；电机继续反转，由于第二限位件33的限位作用，菱形滑块由上凸段312顶点处沿换挡导轨31继续运动到上凸段312左侧与水平段的连接处，回到菱形滑块的初始零位，菱形滑块带动换挡调节轴50由一挡位置轴向运动到初始空挡位置，控制同步器由一挡位置动作到中位位置，实现一挡到初始空挡的动作。

根据本发明的变速器，包括上述实施例的换挡装置1000。

根据本发明的车辆，包括上述实施例的变速器。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种换挡装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体设置有第一限位件；

换挡轴，所述换挡轴安装于所述壳体内；

换挡滚轮，所述换挡滚轮可转动地设置于所述换挡轴上，所述换挡滚轮轴向的一端设置有与所述第一限位件可周向限位配合的第二限位件，以使驱动所述换挡滚轮的电机位于初始位置，所述换挡滚轮的外周面设置有换挡导轨，所述换挡导轨包括周向连接的第一水平段、上凸段、下凹段和连接段，所述第一水平段对应空挡，所述上凸段的顶点对应一挡，所述下凹段的底点对应二挡，所述换挡导轨具有换挡起始位置，所述第二限位件的位置与所述换挡起始位置在沿所述换挡轴方向的投影对应。

2.根据权利要求1所述的换挡装置，其特征在于，所述第一限位件设置有弧形凸起和弧形凹槽中的一种，所述第二限位件设置有弧形凸起和弧形凹槽的另一种，所述弧形凸起和所述弧形凹槽配合。

3.根据权利要求1所述的换挡装置，其特征在于，所述下凹段包括：第一下凹段和第二下凹段，所述第一下凹段与所述上凸段相连接，所述第一下凹段和所述第二下凹段之间设置有第二水平段，所述第二水平段的中心线与所述第一水平段的中心线高度相同。

4.根据权利要求3所述的换挡装置，其特征在于，所述上凸段的顶点处的中心线到所述第二水平段的中心线的垂直距离为L1,所述下凹段的底点处的中心线到所述第二水平段的中心线的垂直距离为L2，其中，L1＜L2。

5.根据权利要求4所述的换挡装置，其特征在于，还包括：拨叉轴和换挡调节轴，所述换挡调节轴设置于所述拨叉轴上，所述换挡调节轴设置有滑块，所述滑块可滑动地设置于所述换挡导轨内，所述滑块为菱形。

6.根据权利要求5所述的换挡装置，其特征在于，所述滑块与所述换挡调节轴固定连接。

7.根据权利要求5所述的换挡装置，其特征在于，还包括：信号盘和位置传感器，所述信号盘设置于所述换挡调节轴上，所述位置传感器固定于所述壳体内，所述位置传感器用于检测所述信号盘的位置且位于所述换挡调节轴的径向外侧。

8.一种变速器，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的换挡装置。

9.一种车辆，其特征在于，包括权利要求8所述的变速器。

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