CN204061853U - 一种两挡变速换挡机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种两挡变速换挡机构，包括换挡轴和换挡拨叉，换挡拨叉通过拨叉主动件套装在所述换挡轴上，换挡拨叉和拨叉主动件通过花键配合结构连接，且二者的花键齿宽度相适应，在该换挡轴还套装有两个弹性元件，两个弹性元件的一端分别顶持在换挡拨叉和/或拨叉主动件两端，弹性元件在换挡拨叉和/或拨叉主动件上形成的环形顶持区域的内径小于所述拨叉主动件的花键齿齿顶直径，外径大于所述换挡拨叉的花键齿齿顶直径；两个弹性元件的另一端分别顶持在两个与换挡拨叉固定连接并空套在所述换挡轴的挡环上。本实用新型的有益效果是，结构简单，操作方便，换挡无卡阻，换挡可靠，换挡前后速度变化平缓。

Description

一种两挡变速换挡机构

技术领域

本实用新型涉及一种变速箱换挡结构，特别是一种用于变速箱的两挡变速换挡机构。

背景技术

在各种交通工具或机械设备中通常都设有变速箱，用以提供多种不同速度的动力输出。因此，变速换挡机构是其必须的配置。在三轮摩托车或电动三轮摩托车中，大多采用两挡变速箱，故其变速换挡机构必然配置为两挡的结构形式。现有三轮摩托车通常采用手动换挡方式的两挡变速箱，其换挡机构包括换挡轴和固定在换挡轴上的拨叉，换挡轴仅可移动地连接在变速箱的箱体上，通过换挡操作手柄使拨叉随换挡轴移动，由拨叉推动换挡离合器移动，换挡离合器与拟换挡位齿轮结合后，完成换挡过程。其结构简单，但当换挡离合器转速与拟换挡位齿轮转速速差较大时，换挡离合器难以与对应齿轮形成结合，可能出现两次甚至两次以上的换挡操作，存在换挡困难的隐患；另外，对换挡操作人员要求较高，需要掌握一定的操作技巧，以便采用适宜的换挡力度和速度换挡，当缺乏经验者操作时，容易引起换挡冲击，导致换挡离合器和相应齿轮异常损坏，影响使用寿命。随着电驱动动力在三轮车上的应用，目前出现了电动换挡的电驱动变速箱，其换挡动力由换挡电机提供。中国专利公告号CN202807034U，公告日期2013年3月20日，发明创造名称“一种电动车变速器”，该变速器中包括了一种换挡联动机构，该机构包括换挡螺杆、换挡拨叉，换挡螺杆由换挡电机驱动，换挡螺杆与换挡拨叉形成丝杆螺母副的传动结构，从而通过换挡螺杆直接带动换挡拨叉实现换挡。但该机构在换挡过程中换挡离合器与拟换挡位齿轮形成硬碰硬的相对运动，容易导致换挡不顺畅和导致换挡离合器和相应齿轮异常损坏，影响使用寿命的缺陷，特别是在换挡卡阻持续过程中，容易导致换挡电机被烧坏或者通过换挡电机反转一定圈数后，再进行进档操作。中国专利公开号CN101603592A，公开日期2009年12月16日，发明创造名称“机动车电动自动换挡装置”，该换挡装置包括换挡驱动电机、换挡拨叉、换挡轴、换挡拨指以及与换挡驱动电机连接的丝杆螺母副传动装置，换挡拨指两端分别设有一换挡弹簧，丝杆螺母副的螺母通过一侧的换挡弹簧与换挡拨指连接，另一侧的换挡弹簧用于使换挡拨指复位。换挡时，换挡电机正反转带动丝杆转动使螺母往复移动，换挡拨指在两侧弹簧的弹性力共同作用下随螺母往复移动实现换挡。弹簧的弹性力可使换挡力度保持稳定，电机转速可使换挡速度稳定，且当螺母移动到设定的换挡位置时，即使换挡离合器未能形成与拟换挡齿轮的结合，电机也可停转，即使此时，换挡拨指和换挡拨叉尚未移动到位，螺母移动也不会出现换挡卡阻，待换挡时机成熟后，弹簧的弹性力使换挡离合器与拟换挡齿轮形成结合。但该换挡装置需要在原换挡轴外单独设置拨指的运动导轨部件，其结构复杂，占位空间大，故障点多，故障几率大；且该装置拨指两端的弹簧刚度存在差异，导致该装置的拨叉移动距离与换挡电机转动圈数即螺母转动圈数不能形成准确的对应关系，因此，通过电机转动相位来控制螺母移动距离的方式实现拨指和拨叉移动距离的控制，其准确度差。为此，需进一步改进。

发明内容

本实用新型目的是针对现有技术的不足提供一种两挡变速换挡机构，该换挡机构结构简单，操作方便，换挡无卡阻，换挡可靠，换挡前后速度变化平缓。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

一种两挡变速换挡机构，包括换挡轴和换挡拨叉，所述换挡拨叉通过拨叉主动件套装在所述换挡轴上，换挡拨叉和拨叉主动件通过花键配合结构连接，且二者的花键齿宽度相适应，在该换挡轴还套装有两个弹性元件，两个弹性元件的一端分别顶持在换挡拨叉和/或拨叉主动件两端，弹性元件在换挡拨叉和/或拨叉主动件上形成的环形顶持区域的内径小于所述拨叉主动件的花键齿齿顶直径，外径大于所述换挡拨叉的花键齿齿顶直径；两个弹性元件的另一端分别顶持在两个与换挡拨叉固定连接并空套在所述换挡轴的挡环上。

采用前述技术方案的本实用新型，用于设置在变速箱上执行换挡，换挡拨叉被限制为仅仅可轴向往复移动，以推动换挡离合器与拟换挡位的传动齿轮结合，实现换挡。拨叉主动件通过与换挡拨叉之间配合的花键结构也被限制为仅可轴向往复移动，拨叉主动件在换挡动力作用下沿设定方向移动。换挡时，拨叉主动件推动移动方向一侧的弹性元件，该弹性元件推动换挡拨叉同步移动，在拨叉主动件移动到设定的换挡位置时，若出现换挡离合器不能与相应侧的传动齿轮结合的情形，则换挡拨叉在换挡离合器的阻挡下不能移动到位，换挡拨叉与换挡主动件移动的距离差使弹性元件压缩，换挡力储存于弹性元件，此时，换挡离合器处于等待状态，在换挡离合器与相应侧的传动齿轮结合后，该弹性元件的弹性力推动换挡拨叉移动到位并顺利实现换挡。由此可知，本机构在一次换挡动作过程中，换挡拨叉移动只推动一侧的弹性元件，另一侧的弹性元件处于原始的装配状态而不承担换挡动力，即使两个弹性元件的刚度存在差异，也不会影响换挡距离的控制。本领域技术人员十分清楚，当换挡离合器与对应传动齿轮转速接近或相等时，二者可顺利结合，因此，本换挡机构在换挡动力施加完成后或换挡操作完成后，换挡离合器将等待拟换挡侧的齿轮转速与其接近时才完成换挡，故换挡前后的速度变化平缓，同时，不需进行多次换挡操作，其换挡操作方便、简单。另外，本实用新型仅对原有换挡拨叉的结构以及和换挡轴的连接关系进行了改进，不需在换挡轴外另设部件，故其结构简单。其中，换挡拨叉和拨叉主动件的花键齿宽度相适应是指二者的宽度相同，或者差异较小。当二者宽度相同时，两侧的弹性元件同时顶持在换挡拨叉和拨叉主动件花键齿的齿宽两端；当二者宽度具有差异时，两侧的弹性元件顶持在齿宽大的换挡拨叉或拨叉主动件的齿宽两端面，当拨叉主动件的齿宽小于换挡拨叉的齿宽时，无论弹性元件另一端顶持在箱体上或通过过渡件顶持在换挡拨叉上，拨叉主动件移动初期均不能推压相应侧弹性元件，存在换挡空行程；当拨叉主动件的齿宽大于换挡拨叉的齿宽时，且弹性元件另一端顶持在箱体上时，存在换挡空行程。因此，为确保空行程较小，通常将二者的宽度差异限制在2mm以内。本实用新型中的弹性元件可采用圆柱压缩弹簧、碟形弹簧或由弹性材料制成的弹性套。本实用新型中换挡拨叉和拨叉主动件之间的花键结构可采用渐开线花键、三角形花键或矩形花键等结构形式。

优选的，所述拨叉主动件同轴固定连接在所述换挡轴上或者一体形成在换挡轴上，换挡轴仅可移动的连接在所述变速箱箱体上。换挡时，通过换挡装置的换挡手柄或换挡电磁铁推拉换挡轴移动，以用于手动变速箱的手动换挡或电磁铁控制的电动换挡。

优选的，所述拨叉主动件与所述换挡轴形成丝杆螺母副传动关系，换挡轴仅可转动的连接在所述变速箱箱体上，且换挡轴通过减速传动结构连接有换挡电机。拨叉主动件与所述换挡轴形成丝杆螺母副传动关系是指，在换挡轴上的一部分杆段上形成丝杆，拨叉主动件内孔形成与该丝杆配合的螺母结构，拨叉主动件通过花键配合结构在换挡拨叉的限制下被限制为仅可移动的状态。减速传动结构包括常用的蜗轮蜗杆副、齿轮副及链轮链条等减速传动结构。换挡时，换挡电机可按照预先设定的转角转动，通过减速机构驱动换挡轴转动，拨叉主动件由换挡轴上的丝杆驱动移动，其轴线移动距离与丝杆螺母螺距和换挡轴旋转角度构成准确的对应关系，可准确地通过控制丝杆转动相位实现拨叉主动件移动距离的控制，换挡拨叉由一侧弹性元件推动随拨叉主动件移动，其移动距离仅受一侧弹性元件刚度的影响，可有效提高拨叉主动件及换挡拨叉移动距离控制的准确性。以实现电动换挡，其电动换挡方式可单独操作控制，也可通过车辆控制系统实现自动换挡控制。

进一步优选的，所述减速传动结构包括蜗轮蜗杆传动副。以确保结构紧凑，且减速增扭效果显著。

更进一步优选的，所述蜗轮蜗杆传动副的蜗杆与所述换挡电机的电机轴同轴固定连接，蜗轮蜗杆传动副的蜗轮同轴固定在所述换挡轴上。进一步确保结构紧凑，通过减少故障点的方式降低故障率，确保换挡功能的可靠性。

优选的，所述换挡拨叉的花键孔两端向外延伸有管状结构，该管状结构的内孔用于接纳所述弹性元件；所述挡环连接在该管状结构的管口部，挡环外端抵接有孔用弹性挡圈。以通过被压一侧的弹性元件推动换挡拨叉随拨叉主动件同步移动，对弹性元件预紧度要求较低，利于弹性元件使用寿命的延长。

本实用新型的有益效果是，结构简单，操作方便，换挡无卡阻，换挡可靠，换挡前后速度变化平缓。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

实施例1 参见图1，一种两挡变速换挡机构，包括换挡轴1和换挡拨叉2，所述换挡拨叉2通过拨叉主动件3套装在所述换挡轴1上，换挡拨叉2和拨叉主动件3通过渐开线花键配合结构连接，充分利用现有渐开线齿轮加工设备和刀具方便地实现加工，从而降低制造成本；且二者的花键齿宽度相适应，具体应将二者的宽度差控制在2mm以内，在该换挡轴1还套装有两个由圆柱压缩弹簧构成的弹性元件4，两个弹性元件4的一端分别顶持在换挡拨叉2和/或拨叉主动件3两端，弹性元件4在换挡拨叉2和/或拨叉主动件3上形成的环形顶持区域的内径小于所述拨叉主动件3的花键齿齿顶直径，外径大于所述换挡拨叉2的花键齿齿顶直径；两个弹性元件4的另一端分别顶持在两个与换挡拨叉2固定连接并空套在所述换挡轴1的挡环6上。所述换挡拨叉2的花键孔两端向外延伸有管状结构，该管状结构的内孔用于接纳所述弹性元件4；所述挡环6连接在该管状结构的管口部，挡环6外端抵接有孔用弹性挡圈8。

所述拨叉主动件3与所述换挡轴1形成丝杆螺母副传动关系，换挡轴1上的一部分杆段上形成丝杆，拨叉主动件3上形成与该丝杆配合的螺母结构，换挡轴1仅可转动的连接在所述变速箱箱体5上，且换挡轴1通过包括蜗轮蜗杆传动副的减速传动结构连接有换挡电机7，该蜗轮蜗杆传动副的蜗杆9与所述换挡电机7的电机轴同轴固定连接，蜗轮蜗杆传动副的蜗轮10同轴固定在所述换挡轴1上。

本实施例中的弹性元件4还可采用碟形弹簧或由弹性材料制成的弹性套替换。

本实施例中的换挡拨叉2和拨叉主动件3之间的花键结构还可采用三角形花键或矩形花键等结构形式。

本实施例中的蜗杆9与蜗轮10减速传动结构还可以采用齿轮副等结构形式替代。

实施例2 参见图2，一种手动换挡机构，所述拨叉主动件3同轴固定连接在所述换挡轴1上，换挡轴1仅可移动的连接在所述变速箱箱体5上；换挡轴1与变速箱换挡装置的换挡手柄连接(图中未示出)，以替代电机驱动换挡结构。

本实施例的其余结构与实施例1相同，在此不再赘述。

本实施例中拨叉主动件3还可一体形成在换挡轴1上。

在本实施例中换挡轴1与换挡电磁铁连接(图中未示出)，以形成由电磁铁控制的电动换挡机构。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种两挡变速换挡机构，包括换挡轴(1)和换挡拨叉(2)，其特征在于，所述换挡拨叉(2)通过拨叉主动件(3)套装在所述换挡轴(1)上，换挡拨叉(2)和拨叉主动件(3)通过花键配合结构连接，且二者的花键齿宽度相适应，在该换挡轴(1)还套装有两个弹性元件(4)，两个弹性元件(4)的一端分别顶持在换挡拨叉(2)和/或拨叉主动件(3)两端，弹性元件(4)在换挡拨叉(2)和/或拨叉主动件(3)上形成的环形顶持区域的内径小于所述拨叉主动件(3)的花键齿齿顶直径，外径大于所述换挡拨叉(2)的花键齿齿顶直径；两个弹性元件(4)的另一端分别顶持在两个与换挡拨叉(2)固定连接并空套在所述换挡轴(1)的挡环(6)上。

2.根据权利要求1所述的两挡变速换挡机构，其特征在于：所述拨叉主动件(3)同轴固定连接在所述换挡轴(1)上或者一体形成在换挡轴(1)上，且换挡轴(1)仅可移动的连接在所述变速箱箱体(5)上。

3.根据权利要求1所述的两挡变速换挡机构，其特征在于：所述拨叉主动件(3)与所述换挡轴(1)形成丝杆螺母副传动关系，换挡轴(1)仅可转动的连接在所述变速箱箱体(5)上，且换挡轴(1)通过减速传动结构连接有换挡电机(7)。

4.根据权利要求3所述的两挡变速换挡机构，其特征在于：所述减速传动结构包括蜗轮蜗杆传动副。

5.根据权利要求4所述的两挡变速换挡机构，其特征在于：所述蜗轮蜗杆传动副的蜗杆(9)与所述换挡电机(7)的电机轴同轴固定连接，蜗轮蜗杆传动副的蜗轮(10)同轴固定在所述换挡轴(1)上。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的两挡变速换挡机构，其特征在于：所述换挡拨叉(2)的花键孔两端向外延伸有管状结构，该管状结构的内孔用于接纳所述弹性元件(4)；所述挡环(6)连接在该管状结构的管口部，挡环(6)外端抵接有孔用弹性挡圈(8)。