CN116164098A - 一种电动汽车自动变速器同步换挡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车自动变速器同步换挡装置，涉及传动设备设计领域。普通同步器具有三只独立滑块，在实际使用过程中由于冲击振动等原因使得三只滑块受到的作用力不一致，导致同步环与被接合齿圈内锥面接触和磨损不均匀，降低接触摩擦力矩。同时在换挡过程中容易产生换挡冲击，降低了换挡品质，进一步降低同步器的使用寿命。因此，本发明提出了一种整体式滑块，滑块上部加工出特定齿形与接合套内槽齿形配合，代替普通同步器单个滑块中弹簧压紧机构，以保证同步环实现同步后旋转到相应齿槽位置，从而避免或降低换挡过程中的一次冲击力，使得自动换挡过程更加平顺，同时简化了同步器结构，保证换挡装置的可靠性。

Description

一种电动汽车自动变速器同步换挡装置

技术领域

本发明公开了一种电动汽车自动变速器同步换挡装置，涉及传动设备设计领域。

背景技术

自动变速器同步换挡装置的关键结构通常采用同步器，现有的同步器具有三只独立滑块，在实际使用过程中由于冲击振动等原因使得三只滑块受到的作用力不致，导致同步环与被接合齿圈内锥面接触和磨损不均匀，降低接触摩擦力矩。同同时在换挡过程中容易产生换挡冲击，降低了换挡品质，进一步降低同步器的使用寿命。

因此，本发明提出了一种整体式滑块，滑块上部加工出特定齿形与接合套内槽齿形配合，代替普通同步器单个滑块中弹簧压紧机构，以保证F同步环实现同步后旋转到相应齿槽位置，从而避免或降低换挡过程中的次冲击力，使得自动换挡过程更加平顺，同时简化了同步器结构，保证换挡装置的可靠性。

发明内容

本发明旨在解决上述背景技术中的问题。为此，我们提出一种电动汽车自动变速器同步换挡装置。

本发明的技术方案是：

根据本实施例的一种电动汽车自动变速器同步换挡装置，用于实现自动变速器同步换挡过程，其特征在于，包括凸轮轴、同步机构、输入机构、输出机构；

其中，所述凸轮轴一端加工有键槽，与外电机连接，驱动所述凸轮轴回转运动；

其中，所述同步机构接合套、花键毂和输出轴通过花键周向固定，传递周向运动和扭矩；同步环加工有内锥孔，实现与所述输出机构齿轮端面圆锥配合；

其中，所述输出机构与输入机构通过两对齿轮啮合传动；所述输出机构中两只输出齿轮通过滚针轴承安装于输出轴上；所述输入机构两只齿轮通过平键与输入轴周向固定；

所述凸轮轴转动带动拨叉移动，从而推动接合套带动滑块压紧同步环与输出齿轮的圆锥面摩擦，使得输出轴转速与输出齿轮转速同步后，接合套推动滑块带动同步环旋转半个同步齿角度，从而接合套穿过同步环的花键齿，进而穿进输出齿轮的同步齿，最终实现换挡；

优选地，输出轴上右滚针轴承和左滚针轴承中间位置加工有花键用于安装花键毂。接合套、花键毂和输出轴通过花键周向固定，同时接合套可以轴向左右移动，滑块安装于接合套和花键毂之间，滑块在花键毂中可以周向转动半个同步齿槽的角度。

优选地，同步环安装于输出齿轮和滑块之问，滑块中滑条两端放于同步环宽度尺寸相同的端面槽内。因此，输出轴转动会带动花键毂、接合套、滑块和同步环一起转动。

优选地，输入机构两对齿轮通过平键连接周向固定于输入轴上，而输出机构两对齿轮通过滚针轴承空套于输出轴上。同时输出齿轮的一侧端面上加工有用于连接的同步齿，而且同步齿旁加工有与同步环锥孔相配合并产生摩擦力矩的摩擦锥面。

优选地，滑块通过键槽配合安装于接合套和花键毂之间，滑块由滑条、连接圆盘组成，其中滑条下部安装于花键毂键槽中。滑条的上部加工出特定齿形与接合套内孔中的齿形相配合。滑块共有三只滑条组成，为了使得作用于同步环上的压力更加均匀，也可以增加滑条数量。

优选地，滑条的两侧加工有沟槽分别安装于连接圆盘上。三只滑条的上部加工出特定齿形与花键毂内孔定位齿相配合。当拨叉推动接合套移动时，接合套内孔上的定位齿与滑块上部的齿形相配合使得滑块向前移动并转动。连接圆盘外圆的直径略小于接合套内孔花键齿的内径，连接圆盘之间的距离保证三只滑条在左右移动时可以压紧同步环。

有益效果

(1)本发明将自动变速器换挡装置中的同步机构设计成整体式结构，避免或减少了在实际使用过程中由于冲击振动等原因使得三只滑块受到的作用力不一致，导致同步环与被接合齿圈内锥面接触和磨损不均匀情况的发生，提高了圆锥面的摩擦力矩和换挡装置的使用寿命。

(2)本发明提出的同步机构滑块上部加工出特定齿形与接合套内槽齿形配合，代替普通同步器单个滑块中弹簧压紧机构，简化了换挡装置结构，同时避免弹簧压紧机构在长期使用过程中出现卡顿或失效现象，进一步提高了换挡装置的可靠性。

(3)同步机构滑块上部的特定齿形与接合套内槽齿形配合保证同步环实现同步后旋转到齿槽中间位置，从而避免或降低接合套穿过同步环时产生的一次冲击力，使得自动换挡过程更加平顺，提高了换挡品质，进一步提高了同步器的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例换挡装置；

图2是本发明实施例换挡装置的同步机构；

图3是本发明实施例换挡装置中同步机构的接合套；

图4是本发明实施例换挡装置中同步机构的滑块；

图5是本发明实施例换挡装置中同同步机构的连接圆盘；

图6是本发明实施例换挡装置中同步机构的滑条；

图7是本发明实施例换挡装置的输出机构；

图8是本发明实施例换挡装置的输入机构；

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水产”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“逆时针”、“顺时针”、“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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

首先，介绍一下本实施例的应用场景，本申请实施例提供的换挡装置100可以应用于电动汽车自动变速器的换挡装置设计，也可以应用燃油汽车自动变速器的换挡装置设计，应用范围广泛。

参见图1至图8，根据本实施例的测试装置100包括凸轮轴1、同步机构2、输出机构3、输入机构4。

参见图1和图8，右输入齿轮42和左输入齿轮43通过平键周向固定于输入轴41上，通过平键槽410与电机或其他的原动机实现连接将运动输入，右输入齿轮42与右输出齿轮33啮合，左输入齿轮43与右输出齿轮34啮合，当拨叉21处于中间位置时，即接合套22处于中间位置，右输出齿轮33、左输出齿轮34和输出轴31没有周向连接，所以输入轴41的运动不会传递给输出轴31。

参见图1至图3，图7，同步机构2包括拨叉21，拨叉21的大端加工出凸台与接合套22的凹槽相配合，当拨叉21左右移动时会推动接合套22起移动。接合套22通过内孔上加工的花键与花键毂24连接。花键毂24内孔加工有花键安装于输出轴31上。

参见图1至图7，滑块23通过键槽配合安装于接合套22和花键毂24之间，滑块23由滑条231、滑条232、滑条233、连接圆盘234和连接圆盘235组成，其中滑条231、滑条232和滑条233下部安装于花键毂24花键槽中。滑条231、滑条232和滑条233的上部加工出特定齿形与接合套22内孔中的齿形220相配合。

更具体的，当接合套22未左右移动时，滑条231、滑条232和滑条233的上部处于接合套22内孔配合齿形220轴向中间位置。左同步环25、右同步环26分别在圆周方向上加工出三只凹槽，滑条231、滑条232和滑条233的两端部放入左同步环25、右同步环26端面的三只宽度尺寸相同的凹槽中。左同步环25、右同步环26的内孔加工出锥面，与输出齿轮33和34的圆锥面尺寸相同。右输出齿轮33和左输出齿轮34分别通过右滚针轴承35和左滚针轴承36空套于输出轴31上。当接合套22处于中间位置时，同步环25、26的锥孔与输出齿轮33、34的锥面之间存在间隙，右输入齿轮42、左输入齿轮43分别与右输出齿轮33和左输出齿轮34啮个带动其在输出轴31上空转。

参见图2至图7，滑块23共有三只滑条组成，为了使得作用于同步环25或26上的压力更加均匀，也可以增加滑条数量。滑条的两端加工有凹槽分别安装于连接圆盘234和235上。3只滑条的上部加工出特定齿形与花键毂24内孔定位齿220相配合。当拨叉21推动接合套22向左或向右移动时，接合套22内孔上的定位齿220与滑块上部的齿形相配合使得滑块23向前移动同时向定位齿220中间位置转动。

参见图2至图7，连接圆盘234和235外圆的直径略小于接合套22内孔花键齿的内径，连接圆盘234和235之间的距离保证三只滑块左右移动时可以压紧同步环25或26。连接圆盘234和235间的距离可以计算为接合套22宽度、滑条231、232、233端面与同步环配合槽端面距离、作用于同步环25或26上压力产生的变形量距离之和。

更具体的，当开始换挡时，滑条231、232、233上部在接合套22的定位齿220中偏向一边，接合套22推动滑块23移动压紧同步环25或26，使得同步环25或26的内锥孔与输出齿轮33或34的外锥面接触产生摩擦力矩，从而带动同步环25或26、接合套22、花键毂24和输出轴31一起转动。

以下，就同步换挡过程做详细说明，参见图2及图7，当同步环25或26的转速未达到输出齿轮33或34转速前，两者存在转速差保持相对运动，内锥面产生摩擦力矩。在拨叉21推动下，接合套22的内花键齿端与同步环25或26的花键齿端接触，但是由于两者配合的花键锁止角度原因使得两者接触切向分力产生的拨叉力矩总是小于由于摩擦锥面上产生的摩擦力矩，此时同步环25或26无法旋转到接合套22内孔定位齿220的中间位置，保证同步环25或26转速与输出齿轮33或34相一致前接合套22无法继续向前移动，即接合套22和输出齿轮33或34在转速一致前无法接合，从而避免换挡冲击。

更具体的，在输出齿轮33或34与同步环25或26内锥面摩擦力矩的作用下，输出齿轮33或34带动同步环25或26不断加速转动，当同步环25或26与输出齿轮33或34转速相同时两者无相对运动，此时内锥面摩擦力矩消失。在接合套22推力作用下，通过接合套22内孔定位齿220与滑条上部齿配合作用下，使得滑块23带动同步环25或26一起转过半个同步环花键槽的角度，使得接合套22内孔花键齿和同步环25或26外圆上的花键槽位置正好相对，滑块23中滑条上部也处于接合套22内孔定位齿220槽中间位置，接合套22在拨叉21推力作用下向前移动实现平稳地穿过同步环25或26外圆端面上的同步齿，避免或减轻了同步过程中的换挡冲击。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电动汽车自动变速器同步换挡装置，用于实现自动变速器同步换挡过程，其特征在于，包括凸轮轴、同步机构、输入机构、输出机构；

其中，所述凸轮轴一端加工有键槽，与外电机连接，驱动所述凸轮轴回转运动；

其中，所述同步机构包括花键毂、同步环，花键毂通过花键与所述输出机构周向连接；同步环加工有内锥孔，实现与所述输出机构齿轮端面圆锥配合；

其中，所述同步机构接合套、花键毂和输出轴通过花键周向固定，传递周向运动和扭矩；

其中，所述输出机构与输入机构通过两对齿轮啮合传动；所述输出机构中两只输出齿轮通过滚针轴承安装于输出轴上；所述输入机构两只齿轮通过平键与输入轴周向固定。

2.如权利要求1所述的一种电动汽车自动变速器同步换挡装置，其特征在于：所述凸轮轴上加工有特定形状的凹槽，与换挡机构中凸轮销相配合，当凸轮轴正反旋转一定角度时，凸轮销带动拨叉在凸轮轴凹槽中左右移动相应距离。

3.如权利要求1所述的一种电动汽车自动变速器同步换挡装置，其特征在于：所述同步机构包括同步环，所述同步环安装于输出齿轮和滑块之间，滑块中滑条两端放于同步环宽度尺寸相同的端面槽内。

4.如权利要求3所述的一种电动汽车自动变速器同步换挡装置，其特征在于：所述滑块安装于接合套和花键毂之间，滑块在花键毂中可以周向转动半个同步齿槽的角度。

5.如权利要求1所述的一种电动汽车自动变速器同步换挡装置，其特征在于：所述输出机构中输出轴上右滚针轴承和左滚针轴承中间位置加工有花键用于安装花键毂，输出轴转动会依次带动花键毂、接合套、滑块和同步环一起转动。

6.如权利要求5所述的一种电动汽车自动变速器同步换挡装置，其特征在于：所述输出齿轮的一侧端面上加工有用于连接的同步齿，而且同步齿旁加工有与同步环锥孔相配合并产生摩擦力矩的摩擦锥面。

7.如权利要求1所述的一种电动汽车自动变速器同步换挡装置，其特征在于：所述凸轮轴转动带动拨叉移动，从而推动接合套带动滑块压紧同步环与输出齿轮的圆锥面摩擦，使得输出轴转速与输出齿轮转速同步后，接合套推动滑块带动同步环旋转半个同步齿角度，从而接合套穿过同步环的花键齿，进而在穿进输出齿轮的同步齿，最终实现换挡。

8.如权利要求7所述的一种电动汽车自动变速器同步换挡装置，其特征在于：所述滑块共有3只滑条组成，接合套内孔上加工有3只与滑块上部的齿形相配合的定位齿，使得接合套向前移动同时滑块向定位齿槽中间位置转动。

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