CN217814914U - 一种变挡组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于变速器零部件技术领域，具体公开了一种变挡组件，包括第一变挡部件以及第二变挡部件，第一变挡部件一侧设有第一齿组，第一同步齿两侧设有第一进挡面和第一退挡面，第二变挡部件一侧设有第二齿组，第二同步齿两侧设有第二进挡面和第二退挡面；第二进挡面随第二变挡部件轴向移动可插入第一进挡面正向转动的轨迹中，且第一进挡面和第二进挡面配合后第一变挡部件可带动第二变挡部件同步转动，第二退挡面位于第一退挡面反向转动的轨迹上，且第二退挡面与第一退挡面配合后第一退挡面反向转动可推动第二进挡面反向移动退出第一进挡面的运行轨迹。本方案进挡容易且配合稳定，同时退挡迅速便捷，兼顾了进退挡的快速顺畅以及响应及时性。

Description

一种变挡组件

技术领域

本实用新型属于变速器零部件技术领域，尤其涉及一种变挡组件。

背景技术

同步器换挡不仅具有换挡轻便、避免冲击、消除噪声、延长齿轮寿命等优点，而且还能使换挡迅速，提高汽车的动力性、经济型和安全性，因此，现代汽车，特别是轿车的换挡机构几乎都采用这种装置。锁环式惯性同步器主要由接合套、齿毂、同步锁环等组成，它的特点是依靠摩擦作用实现同步。接合套的内圈设有花键齿，花键齿的两端为倒锥齿，倒锥齿的顶部起到锁止角作用，防止齿轮在同步前进行啮合。由于同步器在换挡完成后，倒锥齿还起到一定的自锁功能，但因现有结构限制，倒锥齿的设计长度有限，在换挡过程中较易发生干涉。

而且现有的接合套工作时主要通过外花键的啮合来实现相应的传动，但是在长期使用中，该换挡结构换挡时顿挫感非常明显，进挡和退挡时都显得缓慢且吃力，流畅性不足。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种变挡组件，以解决换挡时存在明显顿挫感进挡和退挡时都显得缓慢且吃力，流畅性不足的问题。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种变挡组件，包括可转动的第一变挡部件以及可轴向移动的第二变挡部件，第一变挡部件一侧设有至少包括一个第一同步齿的第一齿组，第一同步齿两侧设有第一进挡面和第一退挡面，第二变挡部件靠近第一变挡部件的一侧设有至少包括一个第二同步齿的第二齿组，第二同步齿两侧设有第二进挡面和第二退挡面；

第二进挡面随第二变挡部件轴向移动可插入第一进挡面正向转动的轨迹中，且第一进挡面和第二进挡面配合后第一变挡部件会带动第二变挡部件同步转动且第二退挡面位于第一退挡面反向转动的轨迹上，第二退挡面与第一退挡面配合后第一退挡面反向转动可推动第二进挡面反向移动退出第一进挡面的运行轨迹。

基于上述方案，使用时，第一变挡部件由中间轴驱动而转动，第二变挡部件则用于传递驱动车轮转动的动力，需要变挡时，通过机械离合或者磁电组合式离合控制第一变挡部件的转速，使第一变挡部件的转速与第二变挡部件的转速尽量同步，实际工作时，第二变挡部件的转速可以略高于或等于第一变挡部件转速，为满足变挡时的流畅性和舒适度，转速差可以控制在50r/min内，而变挡的时间则在100ms以内。

操作时，通过拨叉控制第二变挡部件向第一变挡部件方向轴向移动，在同步转速下，第二变挡部件上的第二齿组容易与第一变挡部件上的第一齿组配合，即，第二变挡部件轴向移动时第二同步齿中的第二进挡面可插入第一进挡面正向转动的轨迹中，使第一进挡面正向转动时能够与第二进挡面相抵配合，此时，第一变挡部件则可带动第二变挡部件同步转动，完成进挡操作。

而当停止或减速时需要退挡，退挡时会预先通过离合控制降低第一变挡部件的转速，在此过程中，第一变挡部件转速降低使第一齿组的转速降低，而在惯性作用下车轮使第二变挡部件以及第二齿组的转速在退挡瞬间保持不变，此时第二齿组的转速大于第一齿组的转速，两者之间存在转速差，根据相对论原理，假设此时第二齿组转速为零，那么此时第一齿组和第一退挡面则相对于第二齿组反向转动，由于第二退挡面位于第一退挡面反向转动的轨迹上，所以退挡过程中第二退挡面会与第一退挡面接触，并且第一退挡面相对于第二退挡面反向转动时会推动第二进挡面反向移动退出第一进挡面的运行轨迹，即，使第二变挡组件脱离第一变挡组件，完成退挡操作。当然，在此退挡操作过程中，可以通过拨叉控制第二变挡部件向远离第一变挡部件的方向轴向移动，使其具有双重的退挡操作方式，两者结合则可以实现变挡组件的快速退挡操作。

优选地，第一进挡面和第二进挡面与径向截面的夹角在60-90度之间，第一退挡面和第二退挡面与径向截面的夹角在120-160度。如此设置，使进挡面的坡度大，而退挡面的坡度小，使第一同步齿和第二同步齿呈倾斜状态。

相邻两个同步齿之间的距离为进退挡间隙，在轴向方向上，由于退挡面的倾斜角度大，而进挡面相当于负角度，所以进退挡间隙基本等于整个同步齿的长度加上两个同步齿底部之间的距离，当同步齿的数量多到首尾相接时，进退挡间隙则基本等于整个同步齿的长度，相比于现有的锥形齿而言，本方案使两个同步齿之间具有更大的进退挡间隙，使进挡时能够更加快速、顺畅。

在进挡推动拨叉过程中，拨叉推动到极限位置时，第二齿组完全插入第一齿组中，此时，第一进挡面和第二进挡面刚好接触配合，第一变挡部件能够立刻带动第二变挡部件转动，实现进挡时的快速响应，使本方案在实现快速进挡的同时也能够保障进挡时的快速响应。而现有技术中通过锥形齿传动，如果需要顺畅快速的进挡则需要较大的进退挡间隙，会使齿轮空转一段距离后才能与接合套形成配合，无法做到进挡时的及时响应，反之，进挡及时响应则需要较小的进退当间隙，则无法保持快速顺畅的进挡。而本方案兼顾了进挡的快速顺畅以及响应及时性。

并且本方案在同步转动过程中，第一进挡面和第二进挡面的配合相当于是两个倒钩相互勾住，配合非常稳定有效，相比于现有锥齿的垂直配合，本方案配合稳定性更高。而第一退挡面和第二退挡面的配合相当于两个楔形面的配合，当第一退挡面和第二退挡面产生相对运动时，第一退挡面会对第二退挡面具有轴向推动力，使第二变挡部件能够快速且平滑的轴向移动。

附图说明

图1为本实用新型实施例的示意图；

图2为本实用新型与传动轴的配合示意图；

图3为第一变挡部件和第二变挡部件配合的示意图；

图4为滑套上具有外挡环的示意图；

图5为滑套具有外挡环与挂挡齿轮的配合示意图；

图6为退挡时第一齿组和第二齿组配合的示意图。

说明书附图中的附图标记包括：第一变挡部件1、挂挡齿轮10、第一齿组11、第一同步齿12、进退挡间隙13、第一退挡面14、第一进挡面15、内挡环 16、第二变挡部件2、滑套21、第二齿组22、第二同步齿23、第二退挡面24、第二进挡面25、传动轴3、外花键41、内花键42、外挡环5。

具体实施方式

将参照附图详细描述根据本实用新型的各个实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。术语“依次包括A、B、C等”仅指示所包括的部件A、B、C等的排列顺序，并不排除在A和B之间和/或B和C之间包括其它部件的可能性。“第一”及其变体的描述仅仅是为了区分各部件，并不限制本实用新型的范围，在不脱离本实用新型的范围的情况下，“第一部件”可以写为“第二部件”等。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。

下面，参照图1-图6，详细描述根据本实用新型的优选实施方式。

本实施例提供了一种变挡组件，包括第一变挡部件1和第二变挡部件2，参见图2，两者均配合在传动轴3上，传动轴3相当于现有变速器中的第二轴。第一变挡部件1相当于现有变速器中的挂挡齿轮，其与变速器中间轴上的传动齿轮啮合，以此实现第一变挡部件1的转动。第二变挡部件2相当于变速器中的接合套，用于传递驱动车轮转动的动力。

参见图1和图2，第一变挡部件1包括挂挡齿轮10和设置于挂挡齿轮10右侧的第一齿组11，其中，挂挡齿轮10与传动轴3间隙配合使其能够在传动轴3 上转动且不干涉传动轴3，实现空挡操作。本实施例中，将图2中从右至左看去挂挡齿轮10顺时针转动定义为正向转动，反之则为反向转动。

参见图1，第一齿组11包括至少一个通过一体成型、焊接等固定方式固定在变速齿轮右侧面上的第一同步齿12，本实施例中，第一同步齿12有六个，并且六个第一同步齿12呈周向排列，且六个第一同步齿12均为与所在圆形轮廓适配的弧形状。第一同步齿12两侧设有第一进挡面15和第一退挡面14，以顶部的第一同步齿12为例，从右至左看去，第一同步齿12右侧为第一退挡面14，左侧为第一进挡面15，而相邻两个第一同步齿12的第一退挡面14和第一进挡面15之间的部分为进退挡间隙13。

参见图1和图2，第二变挡部件2具体包括滑套21以及设置于滑套21左侧的第二齿组22，其中，滑套21与传动轴3花键连接，具体地，滑套21内侧设有内花键42，传动轴3上设有外花键41，使滑套21能够在传动轴3上轴向运动且使滑套21与传动轴3无法相对转动。

其中，第二齿组22包括至少一个通过一体成型、焊接等固定方式固定在滑套21左侧面上的第二同步齿23，本实施例中，第二同步齿23数量与第一同步齿12数量相同，同样的，第二同步齿23也为与其所在圆形轮廓适配的弧形状，第二同步齿23两侧设有第二进挡面25和第二退挡面24，右侧为第二进挡面25，左侧为第二退挡面24。由图1可以看出，第一同步齿12和第二同步齿23进挡面和退挡面的设置方向相反。

参见图3和图6，第一齿组11和第二齿组22配合时，第二进挡面25随第二变挡部件2轴向移动可插入第一进挡面15正向转动的轨迹中，即，第二同步齿23插入进退挡间隙13时第二进挡面25与第一进挡面15相对，第一进挡面 15和第二进挡面25配合后第一变挡部件1可带动第二变挡部件2同步转动，此时，第二退挡面24位于第一退挡面14反向转动的轨迹上，即第二退挡面24与第一退挡面14相对，且第二退挡面24与第一退挡面14配合后第一退挡面14 反向转动可推动第二进挡面25反向移动退出第一进挡面15的运行轨迹。

具体地，第一进挡面15和第二进挡面25与径向截面(挂挡齿轮10右侧壁、滑套21左侧壁)的夹角在60-90度之间，第一退挡面14和第二退挡面24与径向截面的夹角在120-160度，参见图1，第一同步齿12和第二同步齿23整体呈倾斜状态。

本实施例中，对同步齿不同的高度h(齿顶到齿根的垂直距离)和长度l(齿顶与退挡面最低点之间的水平距离)的组合进行反复的进挡和退挡测试，以得到退挡和避免卡挡效果综合最佳的数据，此处以高度h等于7mm作为定量，长度l 作为变量进行测试，下表列出了几组典型数据以供参考。

h/l	50％	70％	80％	90％	100％
						退挡时间	50ms	40ms	34ms	30ms	31ms
千次卡挡次数	0	0	0	2	5

从上表可知，当同步齿的高度和长度的比例在0.8左右时，退挡速度快而且不会出现卡挡问题，经反复测试发现当同步齿的高度和长度的比例在0.75-0.85 的区间时，退挡速度快且基本不会出现卡挡问题。而当h/l小于70％时虽然不会出现卡挡问题，但是由于同步齿整体长度增加，导致退挡速度有所减慢；当h/l 大于90％时同步齿长度减小，导致进挡间隙减小，从而导致进挡时偶尔会出现了卡挡问题，并且随着退挡面的坡度越来越大，第一退挡面14对第二退挡面24 的推动作用也会逐渐减小，导致退挡速度降低。

参见图1，进退挡间隙13基本等于整个同步齿的长度加上两个同步齿底部之间的距离，当同步齿的数量多到首尾相接时，进退挡间隙13则基本等于整个同步齿的长度，相比于现有的锥形齿而言，本方案使两个同步齿之间具有更大的进退挡间隙13，使进挡时能够更加快速、顺畅。

在进挡推动拨叉的过程中，拨叉推动到极限位置时，第二齿组22完全插入第一齿组11中，参见图3，此时，第一进挡面15和第二进挡面25刚好接触配合，第一变挡部件1能够立刻带动第二变挡部件2转动，实现进挡时的快速响应，使本方案在实现快速进挡的同时也能够保障进挡时的快速响应。而现有技术中通过锥形齿传动，如果需要顺畅快速的进挡则需要较大的进退挡间隙13，会使齿轮空转一段距离后才能与接合套形成配合，无法做到进挡时的及时响应，反之，进挡及时响应则需要较小的进退当间隙，则无法保持快速顺畅的进挡。而本方案兼顾了进挡的快速顺畅以及响应及时性。

并且本方案在同步转动过程中，第一进挡面15和第二进挡面25的配合相当于是两个倒钩相互勾住，配合非常稳定有效，相比于现有锥齿的垂直配合，本方案配合稳定性更高。而第一退挡面14和第二退挡面24的配合相当于两个楔形面的配合，当第一退挡面14和第二退挡面24产生相对运动时，第一退挡面14会对第二退挡面24具有轴向推动力，使第二变挡部件2能够快速且平滑的轴向移动。

在一些实施例中，第一进挡面15和第二进挡面25的倾斜角度相同，第一退挡面14和第二退挡面24的倾斜角度相同，并且，第一齿组11和第二齿组22 的内径、外径和厚度均相同。使第一同步齿12和第二同步齿23之间的配合更加顺畅、紧密和可靠。

参见图1，在一些实施例中，第一同步齿12两侧的第一进挡面15和第一退挡面14均与挂挡齿轮12的右侧壁之间设有圆倒角，第二同步齿23两侧的第二进挡面25和第二退挡面24均与滑套21的左侧壁之间设有圆倒角，使第一同步齿12和第二同步齿23之间的相互配合以及相互运动更加顺畅，避免出现顿挫情况。

在一些实施例中，第一退挡面14和第二退挡面24上均设有涂层，涂层为特氟龙等降低退挡面摩擦系数的涂层，降低退挡面的摩擦系数可降低第一退挡面 14和第二退挡面24接触时产生的摩擦阻力，进而变挡组件能够快速、顺畅的退挡。

参见图4和图5，在一些实施例中，第二齿组22外围通过焊接的方式固定套接有外挡环5，外挡环5的内径大于第一齿组11的外径，外挡环5与第一变挡部件1相抵时第一齿组11和第二齿组22形成配合，如此设置，外挡环5一是具有定位的作用，当外挡环5与挂挡齿轮10右侧壁相抵时第一齿组11和第二齿组22刚好形成配合，同时，外挡环5还起到防护的作用，当进挡后第一齿组11 和第二齿组22相互配合，而外挡环5则挡在第一齿组11和第二齿组22的外侧为第一齿组11和第二齿组22提供防护，避免杂质掉落至第一齿组11和第二齿组22内。

参见图1和图3，第一齿组11的内侧设有内挡环16，在一些实施例中，第一齿组11的内侧通过焊接的方式固定有内挡环16，内挡环16的外径小于第二齿组22的内径。内挡环16的内径与挂挡齿轮10的孔径相同，内挡环16的功能与外挡环5类似，内挡环16与传动轴3上的外花键41相抵时即完成挂挡齿轮 10与传动轴3的配合，同时内挡环16还可以从内侧对第一齿组11和第二齿组 22进行防护。

基于上述方案，使用本装置时：

参见图2，初始状态下，滑套21位于传动轴3的右限位处，此时第二齿组 22位于第一齿组11的右方。

需要进挡时，通过机械离合或者磁电组合式离合控制第一变挡部件1的转速，对于本装置而言，优选磁电组合式变挡离合，例如本申请人获权的公开号为 CN208348473U的专利所展示的磁电组合式变挡方式。使第一变挡部件1的转速与第二变挡部件2的转速尽量同步，实际工作时，第二变挡部件2的转速可以略高于或等于第一变挡部件1转速，为满足变挡时的流畅性和舒适度，转速差可以控制在50r/min内，而变挡的时间则控制在100ms以内。

操作时，通过拨叉控制滑套21沿传动轴3向左运动，在同步转速下，滑套 21左侧的第二齿组22容易与挂挡齿轮12右侧的第一齿组11形成配合，即各个第二同步齿23分别插入各第一同步齿12之间形成的进退挡间隙13中，此时，第二进挡面25位于第一进挡面15正向转动的轨迹中，使第一进挡面15正向转动时能够与第二进挡面25相抵配合，进而挂挡齿轮10转动时则可带动滑套21 同步转动，滑套21则带动传动轴3转动，完成进挡操作。

参见图6，当停止或减速时需要退挡，退挡时会预先通过离合控制降低挂挡齿轮10的转速，在此过程中，挂挡齿轮10转速降低使第一齿组11的转速降低，而在惯性作用下车轮使传动轴3、滑套21以及第二齿组22的转速在退挡瞬间保持不变，那么此时第二齿组22的转速大于第一齿组11的转速，两者之间存在转速差，根据相对论原理，假设此时第二齿组22转速为零，那么此时第一齿组11 和第一退挡面14则相对于第二齿组22反向转动，由于第二退挡面24位于第一退挡面14反向转动的轨迹上，所以退挡过程中第二退挡面24会与第一退挡面 14接触，并且第一退挡面14和第二退挡面24相当于是两个楔形面，第一齿组 11反向转动时会推动滑套21向右运动，使第二齿组22脱离第一齿轮，完成退挡操作。当然，在此退挡操作过程中，可以通过拨叉控制滑套21沿传动轴3向右运动，使其具有双重的退挡操作方式，两者结合则可以实现变挡组件的快速退挡操作。

根据实际情况，车辆如果需要变N个挡，则可以设计N组本变挡组件。

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 (8)

1.一种变挡组件，其特征在于：包括可转动的第一变挡部件（1）以及可轴向移动的第二变挡部件（2），第一变挡部件（1）一侧设有至少包括一个第一同步齿（12）的第一齿组（11），第一同步齿（12）两侧设有第一进挡面（15）和第一退挡面（14），第二变挡部件（2）靠近第一变挡部件（1）的一侧设有至少包括一个第二同步齿（23）的第二齿组（22），第二同步齿（23）两侧设有第二进挡面（25）和第二退挡面（24）；

第二进挡面（25）随第二变挡部件（2）轴向移动可插入第一进挡面（15）正向转动的轨迹中，第一进挡面（15）和第二进挡面（25）配合后第一变挡部件（1）会带动第二变挡部件（2）同步转动且第二退挡面（24）位于第一退挡面（14）反向转动的轨迹上，第二退挡面（24）与第一退挡面（14）配合后第一退挡面（14）反向转动可推动第二进挡面（25）反向移动退出第一进挡面（15）的运行轨迹。

2.根据权利要求1所述的一种变挡组件，其特征在于：第一进挡面（15）和第二进挡面（25）与径向截面的夹角在60-90度之间，第一退挡面（14）和第二退挡面（24）与径向截面的夹角在120-160度。

3.根据权利要求2所述的一种变挡组件，其特征在于：第一进挡面（15）和第二进挡面（25）的倾斜角度相同，第一退挡面（14）和第二退挡面（24）的倾斜角度相同。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种变挡组件，其特征在于：第一变挡部件（1）和第二变挡部件（2）均设置于传动轴（3）上，第一变挡部件（1）套设于传动轴（3）上并与传动轴（3）间隙配合，第二变挡部件（2）与传动轴（3）花键连接。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种变挡组件，其特征在于：第二齿组（22）外围固定套接有外挡环（5），外挡环（5）的内径大于第一齿组（11）的外径，外挡环（5）与第一变挡部件（1）相抵时第一齿组（11）和第二齿组（22）形成配合。

6.根据权利要求5所述的一种变挡组件，其特征在于：第一齿组（11）的内侧设有内挡环（16），内挡环（16）的外径小于第二齿组（22）的内径。

7.根据权利要求1、2、3或6所述的一种变挡组件，其特征在于：第一同步齿（12）两侧的第一进挡面（15）和第一退挡面（14）均与第一变挡部件（1）之间设有圆倒角，第二同步齿（23）两侧的第二进挡面（25）和第二退挡面（24）均与第二变挡部件（2）之间设有圆倒角。

8.根据权利要求2或3所述的一种变挡组件，其特征在于：第一同步齿（12）的数量与第二同步齿（23）的数量相同。

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