CN113236771A - 一种换挡装置及其组成的运输设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换挡装置及其组成的运输设备，换挡装置包括外壳、输出模块、换挡模块和入挡模块，输出模块位于外壳内，输出模块包括第一传动齿轮和输出轴，输出轴贯穿第一传动齿轮的内孔，第一传动齿轮滑动安装在输出轴上；换挡模块包括棘轮、推杆和换挡动力机构，棘轮转动安装在外壳内，棘轮与输出轴同轴心布置，棘轮的侧面上设有内齿凹槽，推杆的端部设有可与棘轮滑动配合的斜面，换挡动力机构与推杆连接。换挡动力机构驱动推杆改变斜面的朝向，以使棘轮沿不同的方向转动或止动，然后入挡模块再使第一传动齿轮与棘轮的内齿凹槽啮合传动，从而实现入挡。本发明结构简单，且能选定并实现多种挡位的输出，广泛适用于大中小型的设备。

Description

一种换挡装置及其组成的运输设备

技术领域

本发明涉及换挡控制器械领域中的一种换挡装置及其组成的运输设备。

背景技术

随着社会科技水平的不断发展，换挡机构的应用宽度逐步增加。换挡机构常见于汽车领域，选挡时，可使变速杆绕中部球形支点横向摆动，使其下端推动叉形拨杆绕换挡轴的轴线转动，从而使叉形拨杆下端球头对准与所选挡位相应的拨块凹槽，然后使变速杆纵向摆动，带动拨叉轴及拨叉向前或向后移动，即可实现不同挡位挂挡。在此类换挡机构中，为了实现不同挡位的切换，需要多条转动轴共同作用，整体结构体积庞大，需要零件数量众多，无法满足实际应用场景下，实现小型设备多挡位切换的需求。而且一般市面上的换挡机构采用手动控制，换挡所需操作幅度大，步骤繁琐，对使用者不友好。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种换挡装置及其组成的运输设备，结构简单。

根据本发明的第一方面实施例，提供一种换挡装置，包括外壳；输出模块，所述输出模块位于所述外壳内，所述棘轮与所述输出轴同轴心布置，所述输出模块包括第一传动齿轮和输出轴，所述输出轴贯穿所述第一传动齿轮的内孔，所述第一传动齿轮滑动安装在所述输出轴上；换挡模块，所述换挡模块包括棘轮、可伸缩的推杆和换挡动力机构，所述棘轮转动安装在外壳内，所述棘轮的侧面上设有能与所述第一传动齿轮啮合的内齿凹槽，所述推杆的端部设有可与所述棘轮滑动配合的斜面，所述换挡动力机构与所述推杆连接，所述换挡动力机构用于驱动所述推杆绕其自身的轴向方向转动；入挡模块，所述入挡模块用于驱动所述第一传动齿轮远离或靠近所述内齿凹槽。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述输出模块还包括卡件，所述卡件包括连接筒和两块环形的挡板，所述连接筒的两端分别与各所述挡板的内圈连接，所述输出轴贯穿所述连接筒，所述第一传动齿轮位于所述卡件的一侧，所述入挡模块包括入挡动力机构，所述入挡动力机构的输出端位于两个所述挡板之间，且可驱动所述卡件沿所述输出轴滑动。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述入挡模块还包括转盘和拨动件，所述入挡动力机构用于驱动所述转盘转动，所述转动动力机构的输出端与所述转盘的中心连接，所述拨动件固定在所述转盘的底端面上，所述拨动件的固定位置与所述转盘的中心不重合，所述拨动件伸入两块所述挡板之间。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述拨动件包括拨动杆和轴承，所述轴承套设在所述拨动杆外侧。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述换挡模块还包括摩擦轮，所述摩擦轮安装在所述外壳内，所述输出模块还包括滑动安装在所述输出轴上的第二传动齿轮，所述第二传动齿轮位于所述卡件的另一侧，所述第二传动齿轮与所述摩擦轮相对。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述换挡模块包括弹性件，所述推杆通过所述弹性件连接至所述换挡动力机构的输出端。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述推杆包括相互连接的杆体和头部，所述头部形成所述推杆的端部，所述弹性件为弹簧，所述弹簧的一端与所述头部连接，所述弹簧的另一端与所述换挡动力机构的输出端连接，所述弹簧套设在所述杆体的外侧。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述外壳包括两个壳体，所述壳体的侧壁上设有凹槽，两个所述壳体拼接后，两个所述壳体的凹槽组合形成通孔，所述输出轴转动安装在所述通孔中。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述输出轴为十字轴。

根据本发明的第二方面实施例，提供一种运输设备，包括上述的换挡装置。

本发明的有益效果是：换挡动力机构驱动推杆改变斜面的朝向，以使棘轮沿不同的方向转动或止动，然后入挡模块再使第一传动齿轮与棘轮的内齿凹槽啮合传动，从而实现入挡。本发明结构简单，且能选定并实现多种挡位的输出，广泛适用于大中小型的设备。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本发明实施例中换挡装置的示意图；

图2是本发明实施例中换挡装置的结构示意图(省略一个壳体)；

图3是本发明实施例中换挡装置的正视图；

图4是本发明实施例中第一传动齿轮与棘轮的内齿凹槽啮合时的示意图；

图5是本发明实施例中换挡模块的左视图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1～图4，本发明实施例中的换挡装置，包括外壳10、输出模块、换挡模块和入挡模块，输出模块、换挡模块和入挡模块均位于外壳10内。输出模块包括第一传动齿轮21和输出轴20，输出轴20贯穿第一传动齿轮21的内孔，第一传动齿轮21滑动安装在输出轴20上，相应地，外壳10上设有至少一个能容输出轴20伸出的通孔，输出轴20转动安装在通孔中。本实施例中，外壳10上通孔的数量为两个，输出轴20的两端分别通过转动轴承安装在通孔上。另外，可选地，输出轴20为十字轴，相应地，第一传动齿轮21的内孔也呈十字状，从而可保证第一传动齿轮21沿输出轴20的轴向方向滑动时，第一传动齿轮21不会相对于输出轴20转动，保证传动可靠有效。

换挡模块包括棘轮40、可伸缩的推杆50和换挡动力机构54，棘轮40转动安装在外壳10内，棘轮40的侧面上设有能与第一传动齿轮21啮合的内齿凹槽。具体地，外壳10的一通孔内形成有环形的第一支座，棘轮40通过转动轴承可转动套设在第一支座的外侧上，输出轴20的一端则依次贯穿第一支座及通孔以伸出外壳10。由于棘轮40转动安装在第一支座上，且输出轴20贯穿第一支座，因此输出轴20与棘轮40同轴心布置，简化了换挡模块，另外，也避免了棘轮40与第一传动齿轮21在径向方向上的相对移动，确保棘轮40与第一齿轮之间的传动可靠。

推杆50的端部设有可与棘轮40滑动配合的斜面，换挡动力机构54与推杆50连接，换挡动力机构54用于驱动推杆50绕其自身的轴向方向转动。本实施例中，参照图5，当斜面朝左时，棘轮40可沿顺时针方向转动，且当棘轮40有沿逆时针方向转动的趋势时，推杆50的端部侧面与齿面相接以制动；从而带动第一传动齿轮21机输出轴20以顺时针方向输出转矩；换挡动力机构54驱动推杆50转动，使斜面朝右，此时棘轮40可沿逆时针方向转动，同时，当棘轮40有沿顺时针方向转动的趋势时，推杆50的端部可制动。另外，当斜面朝前时，斜面的两侧分别与两个齿的齿面相抵接，从而卡紧棘轮40实现完全制动。本实施例中，朝左及朝右是相对于图5中的坐标轴而言，并不对本发明的结构作任何限制，相应地，朝前指的是图5中指向观察者的方向。

进一步地，换挡模块包括弹性件，推杆50通过弹性件连接至换挡动力机构54的输出端，弹性件用于向推杆50施加压向棘轮40的作用力，使入挡时推杆50的端部始终能与棘轮40相接，确保棘轮40定向转动或止动。可以理解地，推杆50包括相互连接的杆体51和头部52，头部52形成推杆50的端部，弹性件为弹簧53，弹簧53的一端与头部52连接，弹簧53的另一端与换挡动力机构54的输出端连接，弹簧53套设在杆体51的外侧。由于弹簧53套设在杆体51外，既节省了空间，也能避免弹簧53在伸缩时弯折变形，延长弹簧53的使用寿命。

入挡模块用于驱动第一传动齿轮21远离或靠近内齿凹槽，具体地，通过推杆50与棘轮40的配合可控制棘轮40是否转动及转动方向，从而达到选挡的目的，当第一传动齿轮21靠近内齿凹槽时，第一传动齿轮21与内齿凹槽啮合并传动，输出轴20入挡；反之，当第一传动齿轮21远离内齿凹槽，即第一传动齿轮21不再与内齿凹槽啮合时，输出轴20退挡。

可以理解地，输出模块还包括卡件30，卡件30包括连接筒33和两块环形的挡板，连接筒33的两端分别与各挡板的内圈连接，输出轴20贯穿连接筒33，第一传动齿轮21位于卡件30的一侧，入挡模块包括入挡动力机构60，入挡动力机构60的输出端位于两个挡板之间，且可驱动卡件30沿输出轴20滑动。两块挡板分为第一挡板31和第二挡板32，可选地，第一传动齿轮21的端面与第一挡板31的端面贴合，以防止第一传动齿轮21及卡件30在输出轴20上滑动的过程中，第一传动齿轮21与第一挡板31相互碰撞，也能避免第一传动齿轮21与第一挡板31之间发生相对摩擦。

作为其中一种可选的实施方式，入挡动力机构60包括直线模组，直线模组的输出端上设有拨动件62，直线模组的运动方向平行于输出轴20的轴向方向。直线模组驱动拨动件62运动，当拨动件62与挡板抵接时，可带动卡件30及第一传动齿轮21沿输出轴20滑动以入挡或退挡。作为另一种可选的实施方式，本实施例中，入挡模块还包括转盘61和拨动件62，入挡动力机构60用于驱动转盘61转动，转动动力机构的输出端与转盘61的中心连接，拨动件62固定在转盘61的底端面上，拨动件62的固定位置与转盘61的中心不重合，拨动件62伸入两块挡板之间。入挡动力机构60包括舵机，转盘61与舵机的输出端连接。舵机启动后，舵机驱动转盘61转动，此时拨动件62绕转盘61的中心转动，亦即拨动件62能相对于输出轴20在输出轴20的轴向方向上反复运动。当拨动件62与第一挡板31抵接并推动第一挡板31时，第一传动齿轮21靠近棘轮40，并能啮合在棘轮40的内齿凹槽；同理，当拨动件62与第二挡板32抵接并推动第二挡板32时，第一传动齿轮21远离棘轮40。进一步地，拨动件62包括拨动杆和轴承，轴承套设在拨动杆外侧。当拨动件62与挡板抵接时，拨动件62与与挡板之间产生相对移动，由于拨动杆通过轴承与挡板接触，在拨动杆相对于挡板运动时，轴承可转动以减少拨动件62与挡板之间的摩擦力。

在一些实施例中，换挡模块还包括摩擦轮55，摩擦轮55安装在外壳10内。外壳10的另一通孔内向内形成有环形的第二支座，摩擦轮55的中心孔固定套设在第二支座的外侧，输出轴20的另一端依次贯穿第二支座及通孔后伸出外壳10。输出模块还包括滑动安装在输出轴20上的第二传动齿轮22，第二传动齿轮22位于卡件30的另一侧，第二传动齿轮22与摩擦轮55相对。由于摩擦轮55中心孔套设在第二支座上，且输出轴20贯穿第二支座，因此输出轴20与摩擦轮55同轴心布置，当第二传动齿轮22与摩擦轮55接触时，摩擦力更均匀。本实施例中，第二齿传动轮固定在第二挡板32远离第一传动齿轮21的一侧。入挡动力机构60驱动卡件30远离棘轮40的过程中，卡件30及第二传动齿轮22向摩擦轮55靠近，随着入挡动力机构60的持续驱动，第二传动齿轮22可与摩擦轮55相抵接，摩擦轮55与第二传动齿轮22之间存在滑动摩擦，从而能降低第二传动齿轮22的转速。

在一些实施例中，外壳10包括两个壳体11，壳体11的侧壁上设有凹槽，两个壳体11拼接后，两个壳体11的凹槽组合形成通孔，输出轴20转动安装在通孔中。由于外壳10可拆分，因此在需要维护时，拆除壳体11之间的连接即可快速实现安装或更换。另外，更换输出轴20时也无需将输出轴20从通孔中慢慢抽出，拆除两个壳体11的连接，即能从凹槽中直接取出输出轴20。可选地，换挡动力机构54和入挡动力机构60均安装在外壳10内的上部空间，使得更换换挡动力机构54或入挡动力机构60时无需拆除其他部件，降低了换挡装置被人为损坏的可能。

在本实施中，换挡装置的使用方法如下：

启动换挡动力机构54调节推杆50端部斜面的朝向，从而使换挡装置处于正转挡、反转挡或止动挡。具体地，一、当斜面朝向左侧的齿面时，换挡模块处于正转挡；二、当斜面朝向右侧的齿面时，换挡模块处于反转挡；三、当斜面的两侧分别与两棘齿的齿面相接时，换挡模块处于止动挡。选择挡位后，启动入挡动力机构60，转盘61转动带动拨动件62运动，拨动件62与第一挡板31抵接后推动第一传动齿轮21与棘轮40的内齿凹槽啮合传动，然后入挡动力机构60暂停，从而输出轴20可正转、反转或止动。

当要使换装置块处于阻尼挡时，无需启动换挡动力机构54，直接启动入挡动力机构60，转盘61带动拨动件62运动，拨动件62与第二挡板32抵接后推动第二传动齿轮22靠近摩擦轮55并与摩擦轮55相接，以降低第二传动齿轮22机输出轴20的转速。

当要使换挡模块处于空挡时，无需启动换挡动力机构54，直接启动入挡动力机构60，拨动件62驱动并控制卡件30在输出轴20的位置，当第一传动齿轮21不与内齿凹槽接触，且第二传动齿轮22不与摩擦轮55接触时，输出轴20与换挡模块不能实现传动，从而换挡装置处于空挡。

本发明第二方面实施例中的运输设备，包括上述的换挡装置。可选地，运输设备可以为汽车等。

以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种换挡装置，其特征在于，包括：

外壳；

输出模块，所述输出模块位于所述外壳内，所述输出模块包括第一传动齿轮和输出轴，所述输出轴贯穿所述第一传动齿轮的内孔，所述第一传动齿轮滑动安装在所述输出轴上；

换挡模块，所述换挡模块包括棘轮、可伸缩的推杆和换挡动力机构，所述棘轮转动安装在外壳内，所述棘轮与所述输出轴同轴心布置，所述棘轮的侧面上设有能与所述第一传动齿轮啮合的内齿凹槽，所述推杆的端部设有可与所述棘轮滑动配合的斜面，所述换挡动力机构与所述推杆连接，所述换挡动力机构用于驱动所述推杆绕其自身的轴向方向转动；

入挡模块，所述入挡模块用于驱动所述第一传动齿轮远离或靠近所述内齿凹槽。

2.根据权利要求1所述的换挡装置，其特征在于：所述输出模块还包括卡件，所述卡件包括连接筒和两块环形的挡板，所述连接筒的两端分别与各所述挡板的内圈连接，所述输出轴贯穿所述连接筒，所述第一传动齿轮位于所述卡件的一侧，所述入挡模块包括入挡动力机构，所述入挡动力机构的输出端位于两个所述挡板之间，且可驱动所述卡件沿所述输出轴滑动。

3.根据权利要求2所述的换挡装置，其特征在于：所述入挡模块还包括转盘和拨动件，所述入挡动力机构用于驱动所述转盘转动，所述转动动力机构的输出端与所述转盘的中心连接，所述拨动件固定在所述转盘的底端面上，所述拨动件的固定位置与所述转盘的中心不重合，所述拨动件伸入两块所述挡板之间。

4.根据权利要求3所述的换挡装置，其特征在于：所述拨动件包括拨动杆和轴承，所述轴承套设在所述拨动杆外侧。

5.根据权利要求2所述的换挡装置，其特征在于：所述换挡模块还包括摩擦轮，所述摩擦轮安装在所述外壳内，所述输出模块还包括滑动安装在所述输出轴上的第二传动齿轮，所述第二传动齿轮位于所述卡件的另一侧，所述第二传动齿轮与所述摩擦轮相对。

6.根据权利要求1所述的换挡装置，其特征在于：所述换挡模块包括弹性件，所述推杆通过所述弹性件连接至所述换挡动力机构的输出端。

7.根据权利要求6所述的换挡装置，其特征在于：所述推杆包括相互连接的杆体和头部，所述头部形成所述推杆的端部，所述弹性件为弹簧，所述弹簧的一端与所述头部连接，所述弹簧的另一端与所述换挡动力机构的输出端连接，所述弹簧套设在所述杆体的外侧。

8.根据权利要求1所述的换挡装置，其特征在于：所述外壳包括两个壳体，所述壳体的侧壁上设有凹槽，两个所述壳体拼接后，两个所述壳体的凹槽组合形成通孔，所述输出轴转动安装在所述通孔中。

9.根据权利要求1所述的换挡装置，其特征在于：所述输出轴为十字轴。

10.一种运输设备，其特征在于：包括如权利要求1～9中任一项所述的换挡装置。

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