CN219692242U - 一种无级自动变速箱变挡机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无级自动变速箱变挡机构，包括同轴线布置的输入轴和输出轴；所述输入轴上设有可相对其轴向移动的第一锥型齿轮盘；输出轴上设有可相对其轴向移动的第二锥型齿轮盘；第一锥型齿轮盘与第二锥型齿轮盘两者中部之间设有可分离式锁定结构，两者的外侧之间设有与两者相适配的倒挡过渡齿轮盘；还包括能使第一锥型齿轮盘与第二锥型齿轮盘相互靠近或远离的拨腿机构。本实用新型提供的无级自动变速箱变挡机构，其结构简单，维护方便，体积小，能损低，稳定可靠。

Description

一种无级自动变速箱变挡机构

技术领域

本实用新型涉及无级变速器领域，尤其涉及一种无级自动变速箱变挡机构。

背景技术

现有机械自动变速器包括两大类：一种为有级变速器，通过自动控制系统的自动控制实现自动变速的目的，比如AMT、AT、DCT等；第二种为无级自动变速器则CVT。两种自动变速器都需配置复杂的自动控制系统和机械传动系统，有级自动变速历史更久，应用最多，但比起CVT来在运行平顺度和能耗上都显不足。

在自动变速领域，无级自动变速无疑将代表未来。实用新型人之前已申请了一个球伞弧锥无级自动变速器的实用新型，本方案的变挡机构是作为球伞弧锥无级自动变速器的配套机构进行研发的，适用于无级自动变速器的挡位控制，其最直接的比较对象是CVT的变挡机构。

现有的CVT技术主要来自日本，其变挡机构几嫀完美，但非白玉无瑕：

1)需要一个复杂的自动控制系统控制数对离合片，以实现对行星齿轮组的操控；

2)整个变挡机构体积大、能损较高：行星齿轮组体积较大是造成整个变挡机构体积大的根本原因，带动体积较大行星齿轮组开停、运转则会损耗更多的能量；

3)在输入扭矩一样的情况下，前进挡和倒挡的输出扭矩也一样，造成CVT倒挡无力的现象；

4)现有的CVT变挡机构核心技术为日本控制，对我们实现技术自主造成极大困扰。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种无级自动变速箱变挡机构，其结构简单，维护方便，体积小，能损低，稳定可靠。

为实现上述目的，本实用新型提供一种无级自动变速箱变挡机构，包括同轴线布置的输入轴和输出轴；所述输入轴上设有可相对其轴向移动的第一锥型齿轮盘；输出轴上设有可相对其轴向移动的第二锥型齿轮盘；第一锥型齿轮盘与第二锥型齿轮盘两者中部之间设有可分离式锁定结构，两者的外侧之间设有与两者相适配的倒挡过渡齿轮盘；还包括能使第一锥型齿轮盘与第二锥型齿轮盘相互靠近或远离的拨腿机构。

作为本实用新型的进一步改进，所述可分离式锁定结构包括相套接的第一套筒和轴体；第一套筒的内侧壁上绕其中心线设有若干第一咬合齿，轴体的外侧壁上绕其中心线设有若干第二咬合齿；各第一咬合齿与第二咬合齿随轴向移动相咬合或相互分离；第一套筒和轴体其中一个设置在第一锥型齿轮盘上，另一个设置在第二锥型齿轮盘上。

作为本实用新型的更进一步改进，所述第一咬合齿和第二咬合齿两者相对的一端均设置有外凸的弧面。

作为本实用新型的更进一步改进，所述倒挡过渡齿轮盘包括依次连接的第一过渡锥型齿轮、第一转轴和第二过渡锥型齿轮；第一过渡锥型齿轮与所述第一锥型齿轮盘相对应，第二过渡锥型齿轮与第二锥型齿轮盘相对应。

作为本实用新型的更进一步改进，所述第一锥型齿轮盘与第二锥型齿轮盘上均设有与拨腿机构相对应的拨挡槽。

作为本实用新型的更进一步改进，所述第一锥型齿轮盘包括套接在输入轴一端外侧的输入套筒，输入轴上设有第一弹簧销，输入套筒内壁沿轴向依次设有均与第一弹簧销相适配的第一倒挡定位槽、第一空挡定位槽和第一前进挡定位槽；所述第二锥型齿轮盘包括套接在输出轴一端外侧的输出套筒，输出轴上设有第二弹簧销，输出套筒内壁沿轴向依次设有均与第二弹簧销相适配的第二倒挡定位槽、第二空挡定位槽和第二前进挡定位槽。

作为本实用新型的更进一步改进，所述拨腿机构包括支架；支架上通过弹性复位导向机构连接有分别与支架滑动配合的输入轴套盘拨腿和输出轴套盘拨腿；输入轴套盘拨腿上设有第一滑齿，输出轴套盘拨腿上设有第二滑齿，第一滑齿和第二滑齿之间夹有可相对两者滑移的变挡滑销。

作为本实用新型的更进一步改进，所述支架包括相连接的支架主体和限位板；所述输入轴套盘拨腿包括相连接的第一基板和第一拨腿，所述第一滑齿设置在第一基板上；输出轴套盘拨腿包括相连接的第二基板和第二拨腿，所述第二滑齿设置在第二基板上；第一基板上设有第一滑齿的部分、变挡滑销和第二基板上设有第二滑齿的部分依次叠合并被夹在支架主体中部和限位板之间；所述弹性复位导向机构包括预压弹簧和导向杆；导向杆两端与支架主体两端相连接，导向杆与第一基板和第二基板两者的侧折边部滑动配合；预压弹簧被夹在第一基板和第二基板两者的侧折边部之间。

作为本实用新型的更进一步改进，所述变挡滑销的两侧均沿其移动方向依次设有三个顶推面，各顶推面与变挡滑销的中心线距离依次减小，相邻顶推面之间连接有过渡斜面；所述第一滑齿和第二滑齿两者均与变挡滑销的侧面相适配。

作为本实用新型的更进一步改进，还包括拉索和变挡手柄机构；拉索两端分别与所述变挡滑销的两端连接；变挡手柄机构包括通过第二转轴转动连接的箱体和手柄连杆；箱体内设有导轨，导轨滑动连接有滑动件，滑动件上设有拨动轴；手柄连杆上设有与所述拨动轴滑动配合的滑槽；滑动件与拉索连接；箱体与手柄连杆之间还设有变挡卡位结构。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型的无级自动变速箱变挡机构的优点为：

1、输入轴和输出轴同轴线布置。通过拨腿机构使第一锥型齿轮盘与第二锥型齿轮盘相互靠近或远离，当第一锥型齿轮盘与第二锥型齿轮盘相互靠近至可分离式锁定结构位于锁定状态时，可实现前进挡的同轴锁定运转；当可分离式锁定结构处于分离状态且倒挡过渡齿轮盘不与第一锥型齿轮盘与第二锥型齿轮盘啮合时，为空挡状态；当可分离式锁定结构处于分离状态且倒挡过渡齿轮盘同时与第一锥型齿轮盘与第二锥型齿轮盘啮合时，为倒挡状态。本无级自动变速箱变挡机构免去体积大、能损较高的行星齿轮和复杂的变速控制系统，具有前进挡同轴锁定运转、倒挡有力、稳定可靠、变挡柔顺、体积小、能损低、维护方便的显著优点。

2、由于机械运转的大部分时间处于前进状态，相较于其他变挡机构在前进时的大部分时间需要通过第三方构件传递动力，本方案实现前进挡的同轴锁定运转的功能无疑可以大幅降低该部位的能损和噪音。

3、可分离式锁定结构中，通过使第一套筒和轴体相互轴向移动，即可让第一套筒的第一咬合齿和轴体的第二咬合齿实现相互咬合或分离，从而让第一锥型齿轮盘与第二锥型齿轮盘两者可实现同轴锁定或分离两个状态之间的切换，结构简单，维护方便。

4、第一咬合齿和第二咬合齿两者相对的一端均设置有外凸的弧面，相互靠近时通过弧面导向能确保咬合，它们的咬合过程是通过拨腿机构预压弹簧的柔性推力平滑入位，尔后前进挡定位槽同时被轴的弹簧销锁定，实现前进挡离合的平滑。该结构免去了体积很大的离合片，离合的过程平滑净音。

5、倒挡过渡齿轮盘的第一过渡锥型齿轮与第一锥型齿轮盘相对应，倒挡过渡齿轮盘的第二过渡锥型齿轮与第二锥型齿轮盘相对应。通过调整各锥型齿轮的直径，可以调整倒挡时输出扭矩与输入扭矩之比。一般输出扭矩/输入扭矩的值为2-3，从而让倒后挡更有力。

6、第一锥型齿轮盘的输入套筒与输入轴之间、第二锥型齿轮盘的输出套筒与输出轴之间均设有弹簧销，实现柔性精确定位。

7、拨腿机构中，通过驱使变挡滑销的移动，同时配合弹性复位导向机构的作用，即可同时带动输入轴套盘拨腿和输出轴套盘拨腿相互远离或靠近，从而利用输入轴套盘拨腿拨动第一锥型齿轮盘，利用输出轴套盘拨腿拨动第二锥型齿轮盘，实现前进挡、空挡和倒挡的切换。由于弹性复位导向机构的作用，第一滑齿和第二滑齿始终保持对变挡滑销的夹持，操作时不会感觉有虚位，手感反馈更精准，手控更牢靠。

8、输入轴套盘拨腿的第一基板上设有第一滑齿的部分、变挡滑销和输出轴套盘拨腿的第二基板上设有第二滑齿的部分三者依次叠合并被夹在支架主体中部和限位板之间，第一基板与限位板共同起到限位作用，防止输入轴套盘拨腿、变挡滑销和输出轴套盘拨腿三者出现不必要的晃动，确保机构工作的稳定性。

9、手柄连杆将变挡滑销的位移放大到适合人舒适推拉的幅度，手柄连杆和滑动构件的弹簧销设计使人操作起来变挡手感清晰，从而实现人机对接。

10、咬合齿的咬合边均为弧面设计，同时在输入/输出轴弹簧销、拨腿机构预压弹簧、变挡滑销配型槽、手柄连杆弹簧销、滑动构件弹簧销的共同作用下，实现手控的平滑柔顺。

通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为无级自动变速箱变挡机构的俯视图；

图2为无级自动变速箱变挡机构的左视图；

图3为无级自动变速箱变挡机构的主视图；

图4为图3的A-A向视图；

图5为第一锥型齿轮盘的俯视图；

图6为图5第一锥型齿轮盘的剖视图；

图7为第二锥型齿轮盘的俯视图；

图8为图7第二锥型齿轮盘的剖视图；

图9为倒挡过渡齿轮盘的俯视图；

图10为拨腿机构的左视图；

图11为图10拨腿机构的B-B向视图；

图12为输入轴套盘拨腿的俯视图；

图13为输入轴套盘拨腿的主视图；

图14为输入轴套盘拨腿的左视图；

图15为输出轴套盘拨腿的俯视图；

图16为输出轴套盘拨腿的主视图；

图17为输出轴套盘拨腿的左视图；

图18为拉索与变挡滑销的连接剖视图；

图19为支架的后视图；

图20为变挡手柄机构的俯视图；

图21为变挡手柄机构的剖视图；

图22为倒挡状态示意图；

图23为空挡状态示意图；

图24为前进挡状态示意图。

具体实施方式

现有参考附图描述本实用新型的实施例。

实施例

本实用新型的具体实施方式如图1至图24所示，一种无级自动变速箱变挡机构，包括同轴线布置的输入轴1和输出轴2。输入轴1上设有可相对其轴向移动的第一锥型齿轮盘3。输出轴2上设有可相对其轴向移动的第二锥型齿轮盘4。第一锥型齿轮盘3与第二锥型齿轮盘4两者中部之间设有可分离式锁定结构，两者的外侧之间设有与两者相适配的倒挡过渡齿轮盘5。还包括能使第一锥型齿轮盘3与第二锥型齿轮盘4相互靠近或远离的拨腿机构。输入轴1和输出轴2通过轴承支撑。

第一锥型齿轮盘3与第二锥型齿轮盘4上均设有与拨腿机构相对应的拨挡槽。本实施例中，第一锥型齿轮盘3上设有第一拨挡槽34，第二锥型齿轮盘4上设有第二拨挡槽46。第一拨挡槽34和第二拨挡槽46均呈环状布置。

可分离式锁定结构包括相套接的第一套筒33和轴体44。第一套筒33的内侧壁上绕其中心线设有若干第一咬合齿35，轴体44的外侧壁上绕其中心线设有若干第二咬合齿45。各第一咬合齿35与第二咬合齿45随轴向移动相咬合或相互分离。第一套筒33和轴体44其中一个设置在第一锥型齿轮盘3上，另一个设置在第二锥型齿轮盘4上。本实施例中，第一套筒33设置在第一锥型齿轮盘3上，轴体44设置在第二锥型齿轮盘4上。

第一咬合齿35和第二咬合齿45两者相对的一端均设置有外凸的弧面，本实施例中，具体为外凸的圆弧面，如图所示，第一咬合齿35外凸的圆弧面朝下，第二咬合齿45外凸的圆弧面朝上。当第一咬合齿35向下移动、第二咬合齿45向上移动时，两者的外凸的圆弧面先接触，然后起到导向作用，让第一咬合齿35和第二咬合齿45绕轴体44的中心线交替布置并相互咬合。

第一锥型齿轮盘3包括沿轴向依次连接的输入套筒31、输入斜齿盘32、第一拨挡槽34和第一套筒33。第二锥型齿轮盘4包括沿轴向依次连接的输出套筒42和轴体44，盘体41设置在输出套筒42的外侧，输出斜齿盘43设置在盘体41的外边缘上，第二拨挡槽46位于输出斜齿盘43和盘体41之间。第一锥型齿轮盘3的输入套筒31与输入轴1之间设置有相互适配的滑轨和滑槽，防止输入套筒31与输入轴1之间相互旋转，但两者可相互轴向滑动。第二锥型齿轮盘4的输出套筒42与输出轴2之间设置有相互适配的滑轨和滑槽，防止输出套筒42与输出轴2之间相互旋转，但两者可相互轴向滑动。

倒挡过渡齿轮盘5包括依次连接的第一过渡锥型齿轮53、第一转轴51和第二过渡锥型齿轮52。第一转轴51通过轴承支撑。第一过渡锥型齿轮53与第一锥型齿轮盘3相对应，第二过渡锥型齿轮52与第二锥型齿轮盘4相对应。其中，输入斜齿盘32的直径与第一过渡锥型齿轮53基本相同，第一过渡锥型齿轮53的直径大于第二过渡锥型齿轮52的直径，输出斜齿盘43的直径大于第二过渡锥型齿轮52的直径，从而让倒挡更有力。

第一锥型齿轮盘3包括套接在输入轴1一端外侧的输入套筒31，输入轴1上设有第一弹簧销14。输入套筒31内壁沿轴向依次设有均与第一弹簧销14相适配的第一倒挡定位槽38、第一空挡定位槽37和第一前进挡定位槽36。第二锥型齿轮盘4包括套接在输出轴2一端外侧的输出套筒42，输出轴2上设有第二弹簧销15，输出套筒42内壁沿轴向依次设有均与第二弹簧销15相适配的第二倒挡定位槽49、第二空挡定位槽48和第二前进挡定位槽47。上述各定位槽均呈环状布置。

拨腿机构包括支架8。支架8上通过弹性复位导向机构12连接有分别与支架8滑动配合的输入轴套盘拨腿7和输出轴套盘拨腿6。输入轴套盘拨腿7上设有第一滑齿73，输出轴套盘拨腿6上设有第二滑齿63，第一滑齿73和第二滑齿63之间夹有可相对两者滑移的变挡滑销11。变挡滑销11的横截面宽度沿其前后移动方向阶段性缩小。随着变挡滑销11的前后滑移，并配合弹性复位导向机构12的作用，可使第一滑齿73和第二滑齿63相互靠近或远离，从而让输入轴套盘拨腿7和输出轴套盘拨腿6分别拨动第一锥型齿轮盘3与第二锥型齿轮盘4。

支架8包括相连接的支架主体81和限位板83。本实施例中，限位板83为U型板，其两端通过螺栓83与支架主体81的两侧连接。输入轴套盘拨腿7包括相连接的第一基板71和第一拨腿72，第一滑齿73设置在第一基板71上。输出轴套盘拨腿6包括相连接的第二基板61和第二拨腿62，第二滑齿63设置在第二基板61上。第一基板71上设有第一滑齿73的部分、变挡滑销11和第二基板61上设有第二滑齿63的部分依次叠合并被夹在支架主体81中部和限位板83之间。弹性复位导向机构12包括预压弹簧121和导向杆122。导向杆122的横截面呈多边形，具体可采用方形。导向杆122两端与支架主体81两端的插接孔84插接配合，导向杆122与第一基板71和第二基板61两者的侧折边部滑动配合，具体为导向杆122穿过第一基板71上的第一导向孔74，导向杆122穿过第二基板61上的第二导向孔64。预压弹簧121被夹在第一基板71和第二基板61两者的侧折边部之间。

变挡滑销11的两侧均沿其移动方向依次设有三个顶推面111，各顶推面111与变挡滑销11的中心线距离依次减小，相邻顶推面111之间连接有过渡斜面112。第一滑齿73和第二滑齿63两者均与变挡滑销11的侧面相适配。

该无级自动变速箱变挡机构还包括拉索10和变挡手柄机构13。拉索10两端分别与变挡滑销11的两端连接，具体的，拉索10贯穿变挡滑销11中部，拉索10上套设有位于变挡滑销11两端的两个固定环销16，固定环销16外壁呈锥面，变挡滑销11横截面较小的一端插入至变挡滑销11的端部，从而实现拉索10与变挡滑销11的连接。

变挡手柄机构13包括通过第二转轴133转动连接的箱体131和手柄连杆132。箱体131上设有分别与前进挡、空挡和倒挡对应的符号D、N、R。箱体131内的下部设有导轨135，导轨135滑动连接有滑动件134，滑动件134上设有拨动轴136。手柄连杆132上设有与拨动轴136滑动配合的滑槽。滑动件134与拉索10连接。箱体131与手柄连杆132之间还设有变挡卡位结构。变挡卡位结构包括前进挡定位凹槽137、空挡定位凹槽138、倒挡定位凹槽141和第二弹簧销139。其中，前进挡定位凹槽137、空挡定位凹槽138、倒挡定位凹槽141均设置在箱体131内壁上，第二弹簧销139设置在手柄连杆132上。此外，滑动件134与箱体131之间也可以设有第二变挡卡位结构，其包括第三弹簧销140和相应的三个定位凹槽，其中第三弹簧销140设置在滑动件134上，三个定位凹槽设置在箱体131上。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。

Claims (10)

1.一种无级自动变速箱变挡机构，其特征在于，包括同轴线布置的输入轴(1)和输出轴(2)；所述输入轴(1)上设有可相对其轴向移动的第一锥型齿轮盘(3)；输出轴(2)上设有可相对其轴向移动的第二锥型齿轮盘(4)；第一锥型齿轮盘(3)与第二锥型齿轮盘(4)两者中部之间设有可分离式锁定结构，两者的外侧之间设有与两者相适配的倒挡过渡齿轮盘(5)；还包括能使第一锥型齿轮盘(3)与第二锥型齿轮盘(4)相互靠近或远离的拨腿机构。

2.根据权利要求1所述的一种无级自动变速箱变挡机构，其特征在于，所述可分离式锁定结构包括相套接的第一套筒(33)和轴体(44)；第一套筒(33)的内侧壁上绕其中心线设有若干第一咬合齿(35)，轴体(44)的外侧壁上绕其中心线设有若干第二咬合齿(45)；各第一咬合齿(35)与第二咬合齿(45)随轴向移动相咬合或相互分离；第一套筒(33)和轴体(44)其中一个设置在第一锥型齿轮盘(3)上，另一个设置在第二锥型齿轮盘(4)上。

3.根据权利要求2所述的一种无级自动变速箱变挡机构，其特征在于，所述第一咬合齿(35)和第二咬合齿(45)两者相对的一端均设置有外凸的弧面。

4.根据权利要求3所述的一种无级自动变速箱变挡机构，其特征在于，所述倒挡过渡齿轮盘(5)包括依次连接的第一过渡锥型齿轮(53)、第一转轴(51)和第二过渡锥型齿轮(52)；第一过渡锥型齿轮(53)与所述第一锥型齿轮盘(3)相对应，第二过渡锥型齿轮(52)与第二锥型齿轮盘(4)相对应。

5.根据权利要求1所述的一种无级自动变速箱变挡机构，其特征在于，所述第一锥型齿轮盘(3)与第二锥型齿轮盘(4)上均设有与拨腿机构相对应的拨挡槽。

6.根据权利要求1所述的一种无级自动变速箱变挡机构，其特征在于，所述第一锥型齿轮盘(3)包括套接在输入轴(1)一端外侧的输入套筒(31)，输入轴(1)上设有第一弹簧销(14)，输入套筒(31)内壁沿轴向依次设有均与第一弹簧销(14)相适配的第一倒挡定位槽(38)、第一空挡定位槽(37)和第一前进挡定位槽(36)；所述第二锥型齿轮盘(4)包括套接在输出轴(2)一端外侧的输出套筒(42)，输出轴(2)上设有第二弹簧销(15)，输出套筒(42)内壁沿轴向依次设有均与第二弹簧销(15)相适配的第二倒挡定位槽(49)、第二空挡定位槽(48)和第二前进挡定位槽(47)。

7.根据权利要求1所述的一种无级自动变速箱变挡机构，其特征在于，所述拨腿机构包括支架(8)；支架(8)上通过弹性复位导向机构(12)连接有分别与支架(8)滑动配合的输入轴套盘拨腿(7)和输出轴套盘拨腿(6)；输入轴套盘拨腿(7)上设有第一滑齿(73)，输出轴套盘拨腿(6)上设有第二滑齿(63)，第一滑齿(73)和第二滑齿(63)之间夹有可相对两者滑移的变挡滑销(11)。

8.根据权利要求7所述的一种无级自动变速箱变挡机构，其特征在于，所述支架(8)包括相连接的支架主体(81)和限位板(83)；所述输入轴套盘拨腿(7)包括相连接的第一基板(71)和第一拨腿(72)，所述第一滑齿(73)设置在第一基板(71)上；输出轴套盘拨腿(6)包括相连接的第二基板(61)和第二拨腿(62)，所述第二滑齿(63)设置在第二基板(61)上；第一基板(71)上设有第一滑齿(73)的部分、变挡滑销(11)和第二基板(61)上设有第二滑齿(63)的部分依次叠合并被夹在支架主体(81)中部和限位板(83)之间；所述弹性复位导向机构(12)包括预压弹簧(121)和导向杆(122)；导向杆(122)两端与支架主体(81)两端相连接，导向杆(122)与第一基板(71)和第二基板(61)两者的侧折边部滑动配合；预压弹簧(121)被夹在第一基板(71)和第二基板(61)两者的侧折边部之间。

9.根据权利要求7所述的一种无级自动变速箱变挡机构，其特征在于，所述变挡滑销(11)的两侧均沿其移动方向依次设有三个顶推面(111)，各顶推面(111)与变挡滑销(11)的中心线距离依次减小，相邻顶推面(111)之间连接有过渡斜面(112)；所述第一滑齿(73)和第二滑齿(63)两者均与变挡滑销(11)的侧面相适配。

10.根据权利要求7所述的一种无级自动变速箱变挡机构，其特征在于，还包括拉索(10)和变挡手柄机构(13)；拉索(10)两端分别与所述变挡滑销(11)的两端连接；变挡手柄机构(13)包括通过第二转轴(133)转动连接的箱体(131)和手柄连杆(132)；箱体(131)内设有导轨(135)，导轨(135)滑动连接有滑动件(134)，滑动件(134)上设有拨动轴(136)；手柄连杆(132)上设有与所述拨动轴(136)滑动配合的滑槽；滑动件(134)与拉索(10)连接；箱体(131)与手柄连杆(132)之间还设有变挡卡位结构。