CN217519184U - 一种变速箱选换挡机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变速箱选换挡机构，包括：驱动轴，其设置在变速箱内；电磁驱动装置，其固定设置在变速箱内，并且能够驱动所述驱动轴轴向移动；拨叉轴，其设置在变速箱内；拨叉轴驱动装置，其设置在变速箱内，用于驱动拨叉轴轴向移动；多个换挡拨叉，其分别套设在拨叉轴上，换挡拨叉能够相对于拨叉轴轴向移动；第一衬套，其套设在拨叉轴上，与拨叉轴轴向固定，并且能够相对于拨叉轴转动；换挡拨头，其固定连接在第一衬套上；其中，换挡拨头能够选择性的与任意一个换挡拨叉接合或分离；当驱动轴轴向移动时，能够推动第一衬套转动，使换挡拨头与一个换挡拨叉接合，使该换挡拨叉能够与拨叉轴轴向同步移动，实现换挡。

Description

一种变速箱选换挡机构

技术领域

本实用新型属于变速箱选换挡技术领域，特别涉及一种变速箱选换挡机构。

背景技术

国内重卡的变速箱多为手动挡，虽然在手动变速箱生产方便有较多经验，工艺成熟，但在实际驾驶过程中对驾驶员要求较高，驾驶员容易疲劳，产生安全隐患。自动变速箱正在以极高的优势快速替代手动变速箱。自动变速箱对选换挡响应与准确性有较高要求。克服这个问题成为自动变速箱的一个重要课题。

自动变速箱具有较高的传动效率，优秀的驾驶体验高效，较高的可靠性等优点。在国外，重卡自动变速箱已经相当程度的普及，国内的使用环境也已经成熟，国内的重卡自动变速箱已经进入快速的发展阶段。选换挡执行机构的设计是提高换挡效率和换挡品质的重要因素。

选换挡执行机构常见的有电控液动、电控电动、电控气动等形式，电控液动对管路密封性有较高要求，易泄漏，造成环境污染，并且受环境温度影响较大，维修保养困难。电控电动选换挡控制灵活，精度高，但是很难在变速箱上实现集成式设计，且电机成本较高。电控气动受汽车电子技术快速发展的影响，有了较好的气动电磁阀，执行元件和传感器，并且可以直接利用车辆原有的气源，节能环保，成本低廉。电控气动式已成为目前商用车自动变速箱选换挡执行机构的主流。

现有大多数的重卡的自动变速箱选换挡机构过于繁琐，一些选换挡机构多为电机驱动，动作迟缓且成本较高。选换挡执行机构一根拨叉轴仅驱动一个换挡拨叉，一般重型商用车均有十二挡或十六挡，需要较多的拨叉轴来控制换挡，极大地增加了变速箱的重量和体积，不利于变速箱的轻量化，也极大地增加了制造成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种变速箱选换挡机构，其通过一根拨叉轴实现多个换挡拨叉的驱动，能够有效减小变速箱的重量和体积。

本实用新型提供的技术方案为：

一种变速箱选换挡机构，包括：

驱动轴，其设置在变速箱内；

电磁驱动装置，其固定设置在所述变速箱内，并且能够驱动所述驱动轴轴向移动；

拨叉轴，其设置在所述变速箱内；

拨叉轴驱动装置，其设置在所述变速箱内，用于驱动所述拨叉轴轴向移动；

多个换挡拨叉，其分别套设在所述拨叉轴上，所述换挡拨叉能够相对于所述拨叉轴轴向移动；

第一衬套，其套设在所述拨叉轴上，与所述拨叉轴轴向固定，并且能够相对于所述拨叉轴转动；

换挡拨头，其固定连接在所述第一衬套上；

其中，所述换挡拨头能够选择性的与任意一个所述换挡拨叉接合或分离；当所述驱动轴轴向移动时，能够推动所述第一衬套转动，使所述换挡拨头与一个所述换挡拨叉接合，使该换挡拨叉能够与所述拨叉轴轴向同步移动。

优选的是，所述电磁驱动装置包括：

保持架，其固定安装在变速箱内；

电磁铁壳体，其固定安装在所述保持架上，所述电磁铁壳体内具有容纳腔；

其中，所述驱动轴的一端可轴向移动的设置在所述容纳腔中；

两个电磁线圈，其空套在所述驱动轴上，并且分别靠近所述容纳腔的两端设置；

两个永磁体，其固定设置在所述容纳腔内，并且位于所述两个电磁线圈之间；

其中，所述两个永磁体对称设置在所述驱动轴的两侧；当所述电磁线圈通电时，能够驱动所述驱动轴轴向移动。

优选的是，所述的变速箱选换挡机构，还包括：

驱动盘，其固定连接在所述驱动轴的另一端；

第二衬套，其套设在所述第一衬套上，所述第二衬套能够相对于所述第一衬套轴向移动，并与所述第一衬套同步转动；

选挡拨头，其一端固定连接在所述第二衬套；

其中，所述选挡拨头的另一端可转动的连接在所述驱动盘中。

优选的是，所述第二衬套的一端沿轴向开设有长条型缺口，所述换挡拨头匹配卡合在所述缺口内，并且能够沿所述缺口移动。

优选的是，所述的变速箱选换挡机构，还包括：

定位杆，其一端固定连接在所述保持架上；

其中，所述第二衬套的另一端上设置有弧形的限位槽，并且所述限位槽沿所述第二衬套的周向设置；所述定位杆的另一端嵌入式设置在所述限位槽中，并且能够沿所述限位槽移动。

优选的是，所述的变速箱选换挡机构，还包括自锁装置，其包括：

自锁套筒，其为中空圆筒，所述自锁套筒的一端固定连接在所述第二衬套上，并且与所述第二衬套连通；所述自锁套筒的轴线沿所述第二衬套的径向设置；

自锁销，其同轴设置在所述自锁套筒内，所述自锁销的一端设置有凸起部；

挡圈，其同轴固定安装在所述自锁套筒内，所述挡圈套设在所述自锁销的另一端上，并且能相对于所述自锁销的轴向移动；

弹簧，其套设在所述自锁销上；

其中，所述自锁销上设置有环形的限位凸台，所述弹簧的两端分别抵靠在所述限位凸台和所述挡圈上；

多个自锁凹槽，其为环形，并且沿所述第一衬套的周向开设；

其中，所述自锁凹槽与换挡位置一一对应；当所述换挡拨叉移动到换挡位置时，所述凸起部嵌入所述换挡位置对应的自锁凹槽中。

优选的是，所述第一衬套通过卡环轴向固定在所述拨叉轴上。

优选的是，拨叉轴驱动装置采用气缸；还包括：

车载气源，其通过气路连接所述气缸。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型提供的变速箱选换挡机构，能够用一根拨叉轴实现多个换挡拨叉的驱动，有效减小变速箱的重量和体积；并且换挡机构具有自锁功能，能够有效防止跳挡。

(2)本实用新型提供的变速箱选换挡机构，采用气动换挡，可以直接连接整车气源，节省开发成本。

附图说明

图1为本实用新型所述的变速箱选换挡机构的总体结构示意图。

图2为图1中A-A方向剖面图。

图3为本实用新型所述的定位杆与限位槽的配合结构示意图。

图4为本实用新型所述的自锁装置的结构示意图。

图5为本实用新型所述的第二换挡拨叉的与换挡拨头的配合方式示意图。

图6为本实用新型所述的两个换挡拨叉与固定齿的配合方式示意图。

图7为本实用新型所述的两个换挡拨叉的位置关系示意图。

图8为本实用新型所述的引脚与电磁线圈的连接关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-7所示，本实用新型提供了一种变速箱选换挡机构，一种电磁气动选换挡机构，包括：接口1、保持架2、电磁铁壳体3、驱动轴4、感应轴 5、A线圈6、永磁体7、B线圈8、拨叉轴9、第一衬套10、第二衬套11、驱动盘12、定位杆13、卡环14、气缸15、自锁销16、卡簧17、挡圈18及弹簧19。

驱动轴4设置在变速箱内。电磁驱动装置固定设置在所述变速箱内，并且能够驱动所述的驱动轴4轴向移动。

作为一种优选，电磁驱动装置包括：保持架2、电磁铁壳体3、两个电磁线圈(A线圈6和B线圈8)和两个永磁体7。

保持架2为固定件，固定连接于变速箱内。电磁铁壳体3固定安装在所述保持架2上，电磁铁壳体3内具有容纳腔。其中，驱动轴4为导磁金属材质；驱动轴4的一端可轴向移动的设置在电磁铁壳体3的容纳腔中。A线圈 6和B线圈8分别空套在4驱动轴上，并且分别靠近电磁铁壳体3的容纳腔的两端设置。两个永磁体7分别固定设置在电磁铁壳体3的内，并且位于A 线圈6和B线圈8之间。其中，两个永磁体7对称设置在4驱动轴的上下两侧，两个永磁体7的S极均朝向驱动轴4设置；当A线圈6或B线圈8通电时，能够产生磁力，在永磁体7的作用下磁力更大，驱动所述的驱动轴4轴向移动。

拨叉轴9设置在变速箱内，并且拨叉轴9的轴线与驱动轴4的轴线方向垂直；拨叉轴驱动装置设置在所述变速箱内，用于驱动拨叉轴9轴向移动。多个换挡拨叉分别套设在拨叉轴9上，所述换挡拨叉能够相对于拨叉轴轴向移动。

作为一种优选，拨叉轴驱动装置采用气缸15；车载气源通过气路连接气缸15，为气缸15供气。

第一衬套10为圆柱形套筒，其套设在拨叉轴9上，通过卡环14与拨叉轴9轴向固定，并且能够相对于拨叉轴9转动。换挡拨头1001的一端固定连接在第一衬套10的外壁上，并且沿第一衬套10的径向设置。其中，换挡拨头1001能够选择性的与任意一个所述换挡拨叉接合或分离；当驱动轴4轴向移动时，能够推动第一衬套10转动，使换挡拨头1001与一个所述换挡拨叉接合，使该换挡拨叉能够与拨叉轴9轴向同步移动。

作为一种优选，第一衬套10和驱动轴4通过驱动盘12连接。驱动盘12 固定连接在驱动轴4的另一端。第二衬套11套设在第一衬套10上，第二衬套11的一端沿轴向开设有长条型缺口11a(U型缺口)，换挡拨头1001匹配卡合在缺口11a内，并且能够沿缺口11a移动。通过换挡拨头1001与缺口11a 的配合，使第二衬套11能够相对于第一衬套10轴向移动，并与第一衬套10 同步转动。选挡拨头1101一端固定连接在第二衬套10上；驱动盘12上设置有连接槽12a，换挡拨头1101的另一端可转动的连接在驱动盘12的连接槽 12a中。

如图5-7所示，在本实施例中，所述换挡拨叉的数量设置为两个，分别为第一换挡拨叉20a和第二换挡拨叉20b。第一换挡拨叉20a和第二换挡拨叉 20b分别通过套筒套设在拨叉轴9上，并且分别位于第二衬套11的两侧。第一换挡拨叉20a和第二换挡拨叉20b的套筒上分别固定设置有第一推杆20aa 和第二推杆20ba，第一推杆20aa和第二推杆20ba均朝向第二衬套11设置，并且第一推杆20aa和第二推杆20ba在宽度方向上具有一定间隔，以防换挡拨叉移动时发生干涉。第一推杆20aa和第二推杆20ba沿拨叉轴9的轴向设置，并且第一推杆20aa和第二推杆20ba上分别开设有拨头连接槽20ab和 20bb，拨头连接槽20ab和20bb为通槽，分别沿第一推杆20aa和第二推杆20ba 的宽度方向开设；并且拨头连接槽20ab和20bb与换挡拨头1001的形状相匹配。当换挡拨头1001卡合在第一推杆20aa的拨头连接槽20ab中时，就实现了与第一换挡拨叉20a的接合。当换挡拨头1001卡合在第二推杆20ba拨头连接槽20bb中时，就实现了与第二换挡拨叉20b的接合。

作为进一步的优选，第二衬套11上还设置有第一固定齿1102和第二固定齿1103；第一固定齿1102和第二固定齿1103对称设置在缺口11a的两侧，并且第一固定齿1102和第二固定齿1103与两个拨头连接槽的形状匹配。当拨叉轴9上的所有换挡拨叉均处于未工作状态时，第一固定齿1102和第二固定齿1103、换挡拨头1001、第一推杆20aa的拨头连接槽和第二推杆20ba的拨头连接槽的位置相对应；并且第一固定齿1102和第二固定齿1103与换挡拨头1001在拨叉轴9周向上的间隔与第一推杆20aa和第二推杆20ba之间的间隔相对应；换挡拨头1001和第一推杆20aa的拨头连接槽20ab接合时，第二固定齿1103能够刚好卡合在第二推杆20ba的拨头连接槽20bb中。相对应的，换挡拨头1001和第二推杆20ba的拨头连接槽20bb结合时，第一固定齿1102能够刚好卡合在第一推杆20aa的拨头连接槽20ab中。由于第一衬套10 移动时，第二衬套11并不移动；通过在第二衬套11设置第一固定齿1102和第二固定齿1103，能够进一步固定住未工作的换挡拨叉，保证换挡机构工作的稳定性。

在其他实施例中，还可以在一个拨叉轴上设置两个以上的换挡拨叉，通过合理设置换挡拨叉的位置，即可实现换挡拨头1001转动时与不同的换挡拨叉接合或分离，从而实现对多个换挡拨叉的驱动。

作为一种优选，所述的选换挡机构还设置有定位杆13，其一端固定连接在保持架2上；其中，所述第二衬套11的另一端(未设置缺口11a的一端) 上设置有弧形的限位槽1104，并且限位槽1104沿所述第二衬套11的周向设置；定位杆13的另一端嵌入式设置在限位槽1104中，并且能够沿限位槽1104 移动。通过设置定位杆13及限位槽1104能够限制驱动轴4的移动距离(限制第二衬套11的转动角度)，进一步保证选换挡机构的稳定工作。

作为一种优选，所述的变速箱选换挡机构还包括自锁装置，其包括：自锁套筒1105、自锁销16、卡簧17、挡圈18及弹簧19。自锁套筒1105为中空圆筒，自锁套筒1105的一端固定连接在第二衬套11上，并且与第二衬套 11连通；自锁套筒1105的轴线沿第二衬套11的径向设置。自锁销16同轴设置在自锁套筒1105内，自锁销16的一端设置有凸起部16a；挡圈18通过卡簧17同轴安装在自锁套筒1105内，挡圈18套设在自锁销16的另一端上，并且自锁销16能相对于挡圈18轴向移动。弹簧19套设在自锁销16上；其中，自锁销16上设置有环形的限位凸台16b，弹簧19的两端分别抵靠在限位凸台16b和挡圈19上，多个自锁凹槽1002开设在第一衬套10上，其为环形，并且沿第一衬套10的周向开设。其中，自锁凹槽1002与换挡位置一一对应；当某一个所述换挡拨叉移动到换挡位置时，自锁销16端部凸起部16a 嵌入所述换挡位置对应的自锁凹槽1002中，并在弹簧19的弹力作用下被压在自锁凹槽1002中，实现自锁，防止跳挡。

当需要换挡时，A线圈6通电，且在永磁体7的作用下，驱动力更大，使驱动轴4带动驱动盘12轴向运动，驱动盘12带动第二衬套11的选挡拨头 1101使第二衬套11转动，第二衬套11的转动角度受定位杆13的限位，由于第一衬套10的换挡拨头1001卡在第二衬套11的U型缺口11a内，第一衬套 10也跟着转动，使第一衬套10的换挡拨头1001卡在相应换挡拨叉(第一换挡拨叉20a或第二换挡拨叉20b)的拨头连接槽内，此时选挡完成，接着气缸 15工作，推动拨叉轴9带动第一衬套10轴向移动，由于第一衬套10的换挡拨头1001卡在换挡拨叉(第一换挡拨叉20a或第二换挡拨叉20b)的拨头连接槽内，该换挡拨叉(第一换挡拨叉20a或第二换挡拨叉20b)也跟随轴向移动，实现换挡。换挡完成后，自锁销16在弹簧19的弹力作用下，卡在内衬套10一端的环形槽内，防止跳挡。

作为进一步的优选，驱动轴4的一端上固定套接有感应轴5，感应轴5 设置于电磁铁壳体3内，感应轴5为导磁金属材质；感应轴5与驱动轴4同步移动。接口1固定于保持架2上，包含a,b,c三个引脚。如图8所示，a引脚与A线圈6连接，c引脚与B线圈8连接，A线圈6与B线圈8旋向相同， A线圈6和B线圈8通过中间导线进行串联。b引脚与所述中间导线相连。电流从a引脚进入，从c引脚流出后，通过电磁驱动感应轴5向右移动；同理电流从c引脚进入，从a引脚流出后，电磁驱动感应轴5向左移动。在感应轴5与A线圈6或B线圈8相对位置发生变化时，两个磁回路磁阻发生大小相等，方向相反的变化，一个线圈的电感量增加，另一个线圈的电感量减少，形成差动形式，电感量发生变化。b引脚检测线圈内的电流变化，通过电流的变化能够确定感应轴5的位置，从而确定驱动轴4移动的距离，判断是否完成选挡。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种变速箱选换挡机构，其特征在于，包括：

驱动轴，其设置在变速箱内；

电磁驱动装置，其固定设置在所述变速箱内，并且能够驱动所述驱动轴轴向移动；

拨叉轴，其设置在所述变速箱内；

拨叉轴驱动装置，其设置在所述变速箱内，用于驱动所述拨叉轴轴向移动；

多个换挡拨叉，其分别套设在所述拨叉轴上，所述换挡拨叉能够相对于所述拨叉轴轴向移动；

第一衬套，其套设在所述拨叉轴上，与所述拨叉轴轴向固定，并且能够相对于所述拨叉轴转动；

换挡拨头，其固定连接在所述第一衬套上；

其中，所述换挡拨头能够选择性的与任意一个所述换挡拨叉接合或分离；当所述驱动轴轴向移动时，能够推动所述第一衬套转动，使所述换挡拨头与一个所述换挡拨叉接合，使该换挡拨叉能够与所述拨叉轴轴向同步移动。

2.根据权利要求1所述的变速箱选换挡机构，其特征在于，所述电磁驱动装置包括：

保持架，其固定安装在变速箱内；

电磁铁壳体，其固定安装在所述保持架上，所述电磁铁壳体内具有容纳腔；

其中，所述驱动轴的一端可轴向移动的设置在所述容纳腔中；

两个电磁线圈，其空套在所述驱动轴上，并且分别靠近所述容纳腔的两端设置；

两个永磁体，其固定设置在所述容纳腔内，并且位于所述两个电磁线圈之间；

其中，所述两个永磁体对称设置在所述驱动轴的两侧；当所述电磁线圈通电时，能够驱动所述驱动轴轴向移动。

3.根据权利要求2所述的变速箱选换挡机构，其特征在于，还包括：

驱动盘，其固定连接在所述驱动轴的另一端；

第二衬套，其套设在所述第一衬套上，所述第二衬套能够相对于所述第一衬套轴向移动，并与所述第一衬套同步转动；

选挡拨头，其一端固定连接在所述第二衬套；

其中，所述选挡拨头的另一端可转动的连接在所述驱动盘中。

4.根据权利要求3所述的变速箱选换挡机构，其特征在于，所述第二衬套的一端沿轴向开设有长条型缺口，所述换挡拨头匹配卡合在所述缺口内，并且能够沿所述缺口移动。

5.根据权利要求4所述的变速箱选换挡机构，其特征在于，还包括：

定位杆，其一端固定连接在所述保持架上；

其中，所述第二衬套的另一端上设置有弧形的限位槽，并且所述限位槽沿所述第二衬套的周向设置；所述定位杆的另一端嵌入式设置在所述限位槽中，并且能够沿所述限位槽移动。

6.根据权利要求3、4或5所述的变速箱选换挡机构，其特征在于，还包括自锁装置，其包括：

自锁套筒，其为中空圆筒，所述自锁套筒的一端固定连接在所述第二衬套上，并且与所述第二衬套连通；所述自锁套筒的轴线沿所述第二衬套的径向设置；

自锁销，其同轴设置在所述自锁套筒内，所述自锁销的一端设置有凸起部；

挡圈，其同轴固定安装在所述自锁套筒内，所述挡圈套设在所述自锁销的另一端上，并且能相对于所述自锁销的轴向移动；

弹簧，其套设在所述自锁销上；

其中，所述自锁销上设置有环形的限位凸台，所述弹簧的两端分别抵靠在所述限位凸台和所述挡圈上；

多个自锁凹槽，其为环形，并且沿所述第一衬套的周向开设；

其中，所述自锁凹槽与换挡位置一一对应；当所述换挡拨叉移动到换挡位置时，所述凸起部嵌入所述换挡位置对应的自锁凹槽中。

7.根据权利要求6所述的变速箱选换挡机构，其特征在于，所述第一衬套通过卡环轴向固定在所述拨叉轴上。

8.根据权利要求7所述的变速箱选换挡机构，其特征在于，拨叉轴驱动装置采用气缸；还包括：

车载气源，其通过气路连接所述气缸。

Images