CN212225898U - 一种改进型无冲击齿轮换挡机构 - Google Patents

Abstract

一种改进型无冲击齿轮换挡机构，属于电动车变速器领域，所述变挡齿一和变挡齿二之间设置有花键变挡环，花键变挡环通过花键套设置在变挡轴的外花键上，花键变挡环通过花键轴向滑动设置在花键套外周，变挡齿一和变挡齿二的朝向花键变挡环侧的端面上均设置有变挡外花键，花键变挡环的内周设置有变挡环内花键，变挡外花键和花键变挡环内花键相互匹配，变挡外花键凸齿端面上设置有斜面，花键变挡环在轴向上设置有与拨叉移动方向相反的弹力机构，花键变挡环移动在变挡外花键与花键套之间，通过利用本实用新型可简化换挡结构，提高制造速度，降低制造成本，实现低成本批量生产。

Description

一种改进型无冲击齿轮换挡机构

技术领域

本实用新型涉及一种换挡机构，特别涉及一种改进型无冲击齿轮换挡机构，属于电动车变速器领域。

背景技术

电动车以其环保、费用低廉、方便使用得到了中低收入家庭的青睐，近年来，三轮车已经是一种普遍的货运工具，一开始由于动力不足，只能在道路平坦的城市和农村中运行，近年来，随着电动车的发展，已经向丘陵甚至山区发展，这主要得益于电动车的换挡。电动三轮车直流电机的输出接近一条斜线，其特点也是高速时驱动扭矩小，低速时驱动扭矩大。当电机转速改变时，效率也会改变，其效率曲线像一个圆顶的山峰轮廓线，最高处就在额定转速附近，速度等于零时，效率也等于零。也就是说：在电机的运行过程中有两个工况点，车辆需要输出大扭矩时，可降低前进速度，这种情况适合利用车辆的低速挡位，行驶在爬坡和高负荷情况下；当不需要较大力矩时，可在高挡位下利用高速运行，这种情况下，输出恒定功率，常常用于平坦道路或小负载状态。换挡与传统的发动机车辆相似，然而，传统的发动机换挡结构无法与电动车直接匹配，因此，需要开发电动车在两挡或多挡工况下运行的变速器。

为了能够在高低不平的道路上负载行驶，为了能够在空负荷或平坦道路上高速行驶，需要根据根据道路状况切换变速，在爬坡或大负荷下达到低速大扭矩，在平坦道路或低负荷下实现高速小扭矩行驶，需要开发一种适合满足山区、丘陵地区使用的变速电动车。

目前，二级变速器已经在三轮电动车中使用，其使用方法是在停车状态下，通过强制啮合不同变速齿轮，实现车辆行驶速度的改变，图8是现有技术中换挡机构的整体结构示意图。图9是现有技术中换挡机构的结构示意图一。图10是现有技术中换挡机构的结构示意图二。在传统二级变速器中动力利用动力齿20将动力传递到变挡输入齿一21a上，与变挡输入齿一21a同轴的还有变挡输入齿二21b，变挡输入齿一21a和变挡输入齿二21b上分别啮合有变挡齿一22a和变挡齿二22b，变挡齿一22a和变挡齿二22b滑动转动在同一个变挡轴24上，变挡齿一22a和变挡齿二22b之间的变挡轴24上通过外花键29a与变挡环26轴向滑动连接，变挡环26的外周为凹形结构，凹形结构内设置有拨叉14，拨叉14带动变挡环26在变挡齿一22a和变挡齿二22b之间滑动，变挡环26的两侧分别固定有变挡连杆一27a和变挡连杆二27b，分别与变挡齿一22a和变挡齿二22b两侧面上设置的变挡连接孔一28a和变挡连接孔二28b对应，当变挡环26沿轴向靠近变挡齿一22a或变挡齿一22b时，变挡连杆一27a或变挡连杆二27b插入到变挡连接孔一28a或变挡连接孔二28b中，变挡连杆一27a或变挡连杆二27b就会和变挡齿一22a或变挡齿二22b联动，通过外花键29a将动力传递到变挡轴24，在变挡轴24上固定连接的变挡输出齿23就会将动力再次传递到动力输出齿25，动力输出齿25将动力通过内置差速器传递到两个半轴，从而带动半轴30端部设置的车轮转动。

在这种结构中，存在的缺陷是：由于变挡齿一22a或变挡齿二22b在转动，变挡连杆一27a或变挡连杆二27b要沿轴向插入到变挡齿一22a或变挡齿二22b侧面上设置的变挡连接孔一28a或变挡连接孔二28b内并非易事，电动车在没有降低转动速度时，不仅会带来很大的冲击，而且由于结构相对复杂，有时会对换挡机构造成损伤，会频繁带来部件更换和车辆维修情况，会给用户带来极大的不便。

发明内容

针对目前换挡机械结构中，变速器结构相对复杂，换挡时冲击大，容易导致换挡机构的损伤等问题，本实用新型提供一种改进型无冲击齿轮换挡机构，其目的是简化机械结构，减少变速时带来的冲击，满足不同路况、不同负荷下的顺利行驶。

本实用新型的技术方案是：一种改进型无冲击齿轮换挡机构，包括动力齿，动力齿与同轴设置的变挡输入齿一和变挡输入齿二中任意一个啮合，变挡输入齿一和变挡输入齿二上分别啮合着变挡齿一和变挡齿二，变挡齿一和变挡齿二滑动转动在同一个变挡轴上，变挡轴上固定有变挡输出齿，变挡输出齿上啮合有动力输出齿，动力输出齿内周设置有差速器，所述变挡齿一和变挡齿二之间设置有花键变挡环，花键变挡环通过花键套设置在变挡轴的外花键上，花键变挡环通过花键轴向滑动设置在花键套外周，变挡齿一和变挡齿二朝向花键变挡环一侧的端面上均设置有变挡外花键，花键变挡环的内周设置有变挡环内花键，变挡外花键和花键变挡环内花键相互匹配，变挡外花键凸齿端面上设置有斜面，花键变挡环外周上滑动连接有拨叉，花键变挡环在轴向上设置有与拨叉移动方向相反的弹力机构，花键变挡环移动在变挡外花键与花键套之间；

进一步，所述花键套的内周和外周分别设置有花键套内花键和花键套外花键，变挡环内花键与花键套外花键或变挡外花键相互匹配，变挡轴的外花键与花键套内花键匹配；

进一步，所述花键变挡环包括相互对称的半变挡环一和半变挡环二，半变挡环一和半变挡环二相对的边缘侧分别设置有凸缘，拨叉固定连接在拨叉轴上，拨叉上设置有与半变挡环一和半变挡环二对应的子拨叉，两个子拨叉分别滑动设置在半变挡环一和半变挡环二环形凸缘外侧的主体上；

进一步，所述花键变挡环分为半变挡环一和半变挡环二，半变挡环一和半变挡环二之间设置有弹簧，弹簧套设在花键套外周，拨叉轴沿轴向滑动时，一侧子拨叉推动半变挡环一或半变挡环二的边缘，压缩中间弹簧，进一步使半变挡环一或半变挡环二向变挡齿一或变挡齿二端面设置的变挡外花键移动；

进一步，所述多个变挡外花键凸齿端面设置的斜面为整体斜面或部分斜面，多个变挡外花键凸齿端面的斜面一致，斜面的倾斜方向在旋转的周向上相同；

进一步，所述花键套的长度大于1/2半变挡环一和1/2半变挡环二的长度之和。

进一步，所述变挡外花键凸齿或凹齿形状为相互匹配的方形、T型或齿形的凸齿或凹齿。

本实用新型的具有的积极效果是：通过在变挡齿一和变挡齿二之间设置花键变挡环或半变挡环一或半变挡环二，能够通过与拨叉移动方向相反的弹力机构的移动带动花键变挡环沿轴向移动，可分别与变挡齿一或变挡齿二之间实现转动连接，通过半变挡环一或半变挡环二经过花键套以及变挡轴上的花键将动力传递到变挡轴上，然后通过与变挡轴连为一体的变挡输出齿将动力输出到动力输出齿，再通过动力输出齿内周设置的差速器，将动力输出到半轴上；通过在变挡齿一和变挡齿二的轴向上设置与半变挡环一内花键或半变挡环二内花键端面相对的变挡外花键，可通过花键变挡环沿轴向移动，能够将内花键套入变挡齿一和变挡齿二内端上设置的变挡外花键中；

通过将变挡齿一和变挡齿二的相对侧端面上分别设置变挡外花键，并且使多个变挡外花键凸齿端面在周向同一侧设置斜面，车辆行驶途中即变挡轴带动花键变挡环转动过程中，半变挡环一内花键或半变挡环二内花键与变挡齿一或变挡齿二的变挡外花键转速之间存在着转速差，由于半变挡环一内花键或半变挡环二内花键的与变挡外花键端面之间的间隙较小，在转速差的作用下，变挡齿一和变挡齿二的变挡外花键会带动半变挡环一或半变挡环二端面沿着与变挡齿一或变挡齿二的变挡外花键端面产生一个向轴向最高点滑动的动作，当变挡外花键轴向最高点到达半变挡环一或半变挡环二端面后，半变挡环一或半变挡环二的端部会进入变挡齿一和变挡齿二的变挡外花键区域，在轴向压紧弹簧的压力下，半变挡环一内花键或半变挡环二内花键沿着轴向向变挡齿一和变挡齿二的变挡外花键做轴向运动，由于转速差的存在，花键变挡环或半变挡环一或半变挡环二沿着轴向移动时，变挡齿一或变挡齿二的变挡外花键与半变挡环一内花键或半变挡环二内花键已经转动了一定的角度，从而错过了半变挡环一内花键或半变挡环二内花键套入变挡齿一或变挡齿二的变挡外花键的机会，花键变挡环或半变挡环一或半变挡环二只能沿着变挡外花键端部斜面一个个地先上升再下降地循环滑动，当车速滑行速度下降，直到变挡齿一或变挡齿二与变挡环一或半变挡环二之间的转速达到非常接近或相对接近时，半变挡环一内花键或半变挡环二内花键能套在变挡齿一或变挡齿二侧的变挡外花键上，将变挡齿一或变挡齿二的动力传递到半变挡环一或半变挡环二上，进一步经花键套将动力传递到动力输出轴上，使该挡位具备前进、后退与行驶中的电机反拖功能；

所述变挡外花键的制造可通过带有斜面的内孔冲头，经高温加热变挡齿一或变挡齿二毛坯，利用锻压方法进行变挡外花键冲压，可免去机械加工，简化加工程序，降低加工成本。通过利用本实用新型可简化换挡结构，提高制造速度，降低制造成本，实现低成本批量生产。

附图说明

图1 本实用新型的整体结构示意图。

图2花键变速机构的俯视示意图。

图3花键变速机构爆炸图一。

图4花键变速机构爆炸图二。

图5花键爆炸机构爆炸图三。

图6 变挡齿一或变挡齿二内侧变挡外花键的结构示意图。

图7 变挡外花键与变挡环内花键的结合剖面结构示意图。

图8现有技术中换挡机构的整体结构示意图。

图9现有技术中换挡机构的结构示意图一。

图10现有技术中换挡机构的结构示意图二。

标号说明：10a-变挡外花键、10b-变挡环内花键、11a-半变挡环一 、11b-半变挡环二、11c-半变挡环一内花键、11d-半变挡环二内花键、12a-凸缘一、12b-凸缘二、13-拨叉轴、14a-子拨叉一、14b-子拨叉二、15-花键套、15a-花键套外花键、15b-花键套内花键、16-弹簧、17a-变挡外花键凸齿一、17b-变挡外花键凸齿二、18-斜面、20-动力齿、变挡输入齿一21a、变挡输入齿二21b、变挡齿一22a、变挡齿二22b、变挡输出齿23、变挡轴24、动力输出齿25、变挡环26、环形凸缘26b、变挡连杆一27a、变挡连杆二27b、变挡连接孔一28a、变挡连接孔二28b、外花键29a。

具体实施方式

以下参照附图，就本实用新型的技术方案进行详细说明。

本实用新型的技术方案是：一种改进型无冲击齿轮换挡机构，图1 是本实用新型的整体结构示意图、图2是花键变速机构的俯视示意图、图3 是花键变速机构爆炸图一。图4是花键变速机构爆炸图二、图5手花键爆炸机构爆炸图三，图6 是变挡齿一或变挡齿二内侧变挡外花键的结构示意图、图7 是变挡外花键与变挡环内花键的结合剖面结构示意图。无冲击齿轮换挡机构包括包括动力齿20、动力齿20与同轴设置的变挡输入齿一21a和变挡输入齿二21b中任意一个啮合，变挡输入齿一21a和变挡输入齿二21b上分别啮合着变挡齿一22a和变挡齿二22b，变挡齿一22a和变挡齿二22b滑动转动在同一个变挡轴24上，变挡轴24上固定的变挡输出齿23，变挡输出齿23上啮合的动力输出齿25，动力输出齿25内周设置有差速器，所述变挡齿一22a和变挡齿二22b之间设置有花键变挡环，花键变挡环通过花键套15设置在变挡轴24的外花键29a上，花键套15与花键变挡环之间也是花键连接，变挡齿一22a和变挡齿二22b的朝向花键变挡环侧的端面上均设置有变挡外花键10a，花键变挡环的内周设置有变挡环内花键10b，变挡外花键10a和花键变挡环内花键相互匹配，变挡外花键10a凸齿端面上设置有斜面18，花键变挡环外周上滑动连接有拨叉14，花键变挡环在轴向上设置有与拨叉移动方向相反的弹力机构，花键变挡环移动在变挡外花键10a与花键套之间；

在本实施例中，变挡齿一22a和变挡齿二22b的端面上设置有多个变挡外花键凸齿一17a和多个变挡外花键凸齿二17b，多个变挡外花键凸齿一17a（或凹齿一）和变挡外花键凸齿二17b（或凹齿二）与半变挡环一内花键11c的凹齿（或凸齿一）和半变挡环二内花键11d凹齿（或凸齿二）吻合，具体而言：变挡齿一22a和变挡齿二22b的变挡外花键10a分别包括多个变挡外花键凸齿一17a（或凹齿一）和变挡外花键凸齿二17b（或凹齿二），花键变挡环内周设置内花键与变挡外花键匹配，多个变挡外花键凸齿一17a和变挡外花键凸齿二17b的端面设置有斜面18，变挡齿一22a内侧端面上的多个变挡外花键凸齿一17a和变挡齿二22b内侧端面上的变挡外花键凸齿二17b在周向上的间距与花键变挡环端面在周向上间距凹齿一之间的间距和凹齿二之间的间距相吻合。

所述花键套15的内周和外周分别设置有花键套内花键15b和花键套外花键15a，花键变挡环的内周设置有变挡环内花键10b，变挡环内花键10b与花键套外花键15a或变挡外花键10a相互匹配，变挡轴的外花键29a与花键套内花键15b匹配。

参见图1-图5，所述花键变挡环包括相互对称的半变挡环一11a和半变挡环二11b，半变挡环一11a和半变挡环二11b相对的边缘侧分别设置有凸缘，具体为凸缘一12a、凸缘二12b，拨叉14固定连接在拨叉轴13上，拨叉14上设置有与半变挡环一11a和半变挡环二11b侧对应的子拨叉一14a和子拨叉二14b，两个子拨叉即：子拨叉一14a和子拨叉二14b分别滑动设置在半变挡环一11a和半变挡环二11b环形的凸缘一12a和凸缘二12b外侧的主体上。

所述花键变挡环分为半变挡环一11a和半变挡环二11b，半变挡环一11a和半变挡环二11b之间设置有弹簧16，弹簧16套设在花键套15外周，拨叉轴13沿轴向滑动时，一侧子拨叉一14a或子拨叉二14b推动半变挡环一11a或半变挡环二11b的边缘，压缩中间弹簧16，进一步使半变挡环一11a或半变挡环二11b向变挡齿一22a或变挡齿二22b端面设置的变挡外花键凸齿一17a或变挡外花键凸齿二17b移动。

所述多个变挡外花键凸齿一17a或变挡外花键凸齿二17b端面设置的斜面18为整体斜面18或部分斜面18，多个变挡外花键凸齿一17a或变挡外花键凸齿二17b的端面斜面18一致，斜面18的倾斜方向在旋转的周向上相同。

所述花键套15的长度大于1/2半变挡环一11a和1/2半变挡环二11b的长度之和。

所述变挡外花键10a凸齿或凹齿形状为相互匹配的方形、T型或齿形的凸齿或凹齿。

本实用新型的具有的积极效果是：通过在变挡齿一22a和变挡齿二22b之间设置花键变挡环或半变挡环一11a或半变挡环二11b，能够通过与拨叉14移动方向相反的弹力机构的移动带动花键变挡环沿轴向移动，可分别与变挡齿一22a或变挡齿二22b之间实现转动连接，通过半变挡环一11a或半变挡环二11b经过花键套以及变挡轴24上的花键将动力传递到变挡轴24上，然后通过与变挡轴24连为一体的变挡输出齿23将动力输出到动力输出齿25，再通过动力输出齿25内周设置的差速器，将动力输出到半轴上；通过在变挡齿一22a和变挡齿二22b的相对侧端面设置与半变挡环一内花键11c或半变挡环二内花键11d端面相对变挡外花键，可通过花键变挡环沿轴向移动，能够将半变挡环一内花键11c或半变挡环二内花键11d套入到变挡外花键中；

通过将变挡齿一22a和变挡齿二22b的相对侧端面上分别设置变挡外花键，并且使多个变挡外花键在端面周向同一侧设置成斜面18，车辆行驶途中即变挡轴24带动花键变挡环转动过程中，半变挡环一内花键11c或半变挡环二内花键11d与变挡齿一22a或变挡齿二22b的转速之间存在着转速差，由于半变挡环一内花键11c或半变挡环二内花键11d的凸齿或凹齿端部与变挡外花键轴向最前端的凹齿或凸齿之间的间隙较小，在转速差的作用下，变挡齿一22a和变挡齿二22b的变挡外花键会带动半变挡环一11a或半变挡环二11b沿着与变挡齿一22a或变挡齿二22b变挡外花键端面产生一个向轴向最高点滑动的动作，当半变挡环一内花键11c或半变挡环二内花键11d端面到达变挡齿一22a或变挡齿二22b的变挡外花键10a端斜面18最高点后，半变挡环一11a或半变挡环二11b的内花键会进入变挡齿一22a和变挡齿二22b的变挡外花键10a凹齿变速销区域，在轴向压紧弹簧16的压力下，半变挡环一内花键11c或半变挡环二内花键11d的凹齿沿着轴向向变挡齿一22a和变挡齿二22b的变挡外花键做轴向运动，由于转速差的存在，花键变挡环或半变挡环一11a或半变挡环二11b沿着轴向移动时，变挡齿一22a或变挡齿二22b的变挡外花键凸齿端面与半变挡环一内花键11c或半变挡环二内花键11d的凹齿已经转动了一定的角度，从而错过了半变挡环一内花键11c或半变挡环二内花键11d的内花键端面套入变挡齿一22a或变挡齿二22b的变挡外花键10a端面内的机会，花键变挡环或半变挡环一11a或半变挡环二11b只能沿着变挡外花键10a凸齿端部斜面一个个地先上升再下降地循环滑动，当车速滑行速度下降，直到变挡齿一22a或变挡齿二22b与变挡环一或半变挡环二11b之间的转速达到非常接近或相对接近时，半变挡环一内花键11c或半变挡环二内花键11d端部能沿着轴向套在变挡齿一22a或变挡齿二22b侧的变挡外花键10a内，将变挡齿一22a或变挡齿二22b的动力传递到半变挡环一11a或半变挡环二11b上，进一步经花键套15将动力传递到动力输出轴上，使该挡位具备前进、后退与行驶中的电机反拖功能；

所述变挡外花键10a的制造可通过带有斜面的内孔冲头，经高温加热变挡齿一22a或变挡齿二22b毛坯，利用锻压方法进行变挡外花键10冲压，可免去机械加工，简化加工程序，降低加工成本。通过利用本实用新型可简化换挡结构，提高制造速度，降低制造成本，实现低成本批量生产。

Claims (7)

1.一种改进型无冲击齿轮换挡机构，包括动力齿，动力齿与同轴设置的变挡输入齿一和变挡输入齿二中任意一个啮合，变挡输入齿一和变挡输入齿二上分别啮合着变挡齿一和变挡齿二，变挡齿一和变挡齿二滑动转动在同一个变挡轴上，变挡轴上固定有变挡输出齿，变挡输出齿上啮合有动力输出齿，动力输出齿内周设置有差速器，其特征在于：所述变挡齿一和变挡齿二之间设置有花键变挡环，花键变挡环通过花键套设置在变挡轴的外花键上，花键变挡环通过花键轴向滑动设置在花键套外周，变挡齿一和变挡齿二朝向花键变挡环一侧的端面上均设置有变挡外花键，花键变挡环的内周设置有变挡环内花键，变挡外花键和花键变挡环内花键相互匹配，变挡外花键凸齿端面上设置有斜面，花键变挡环外周上滑动连接有拨叉，花键变挡环在轴向上设置有与拨叉移动方向相反的弹力机构，花键变挡环移动在变挡外花键与花键套之间。

2.根据权利要求1所述的一种改进型无冲击齿轮换挡机构，其特征在于：所述花键套的内周和外周分别设置有花键套内花键和花键套外花键，变挡环内花键与花键套外花键或变挡外花键相互匹配，变挡轴的外花键与花键套内花键匹配。

3.根据权利要求1所述的一种改进型无冲击齿轮换挡机构，其特征在于：所述花键变挡环包括相互对称的半变挡环一和半变挡环二，半变挡环一和半变挡环二相对的边缘侧分别设置有凸缘，拨叉固定连接在拨叉轴上，拨叉上设置有与半变挡环一和半变挡环二对应的子拨叉，两个子拨叉分别滑动设置在半变挡环一和半变挡环二环形凸缘外侧的主体上。

4.根据权利要求1所述的一种改进型无冲击齿轮换挡机构，其特征在于：所述花键变挡环分为半变挡环一和半变挡环二，半变挡环一和半变挡环二之间设置有弹簧，弹簧套设在花键套外周，拨叉轴沿轴向滑动时，一侧子拨叉推动半变挡环一或半变挡环二的边缘，压缩中间弹簧，进一步使半变挡环一或半变挡环二向变挡齿一或变挡齿二端面设置的变挡外花键移动。

5.根据权利要求1所述的一种改进型无冲击齿轮换挡机构，其特征在于：多个所述变挡外花键凸齿端面设置的斜面为整体斜面或部分斜面，多个变挡外花键凸齿端面的斜面一致，斜面的倾斜方向在旋转的周向上相同。

6.根据权利要求1所述的一种改进型无冲击齿轮换挡机构，其特征在于：所述花键套的长度大于1/2半变挡环一和1/2半变挡环二的长度之和。

7.根据权利要求1所述的一种改进型无冲击齿轮换挡机构，其特征在于：所述变挡外花键凸齿或凹齿形状为相互匹配的方形、T型或齿形的凸齿或凹齿。

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