申请/专利权人：重庆隆旺机电有限责任公司;重庆美澳机械制造有限公司

申请日：2019-07-02

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN110206860B

主分类号：F16H3/087

分类号：F16H3/087

优先权：["20190605 CN 2019104880431"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2019.10.08#实质审查的生效;2019.09.06#公开

摘要：本发明涉及一种超越式轴心换挡的变速器，采用可超越的轴心换挡结构，可使各个档位齿轮之间紧邻设置，不必留出专门的挂挡空间，在低速挡挂入高速挡的瞬间，低速挡超越，柱状超越换挡块被压入空心换挡轴，此时继续拉动或推动换挡轴带动柱状超越换挡块全部进入高速档位，在弹性力的作用下柱状超越换挡块弹出挂入高速挡，整个过程顺畅且操作容易，不存在突然的撞击传动，并使得整个变速器大大缩短轴向空间，减小变速器的尺寸，同时，改变了现有的轴心换挡通过弹性弹珠实现的复杂结构，适用于各种车辆使用，成本较低且操作灵活，部件更换容易，与现有的冲击性较大的换挡机构对比，本发明更利于提高变速器的使用寿命。

主权项：1.一种超越式轴心换挡的变速器，其特征在于：包括空心传动轴和转动配合设置于空心传动轴上的多个档位齿轮；所述空心传动轴上位于档位齿轮所在区域设有径向贯穿空心换挡轴侧壁的轴向换挡槽；还包括超越换挡机构，所述超越换挡机构包括沿轴向穿入空心传动轴的换挡轴、设置于换挡轴可沿径向弹性伸出轴向换挡槽并高于空心传动轴外圆或缩进轴向换挡槽并低于空心传动轴外圆的柱状超越换挡块和用于对柱状超越换挡块施加径向弹性力的弹性件，所述换挡轴上设有用于容纳柱状超越换挡块的换挡块容纳槽；所述档位齿轮内圆设有轴向贯通的径向键槽，所述换挡轴轴向往复移动时带动所述柱状超越换挡块与相应的档位齿轮的径向键槽啮合形成对应档位的传动；所述档位齿轮在需超越方向上旋转时，所述柱状超越换挡块受到档位齿轮施加的径向分力，该径向分力使得柱状超越换挡块沿径向缩进并低于超越传动轴外圆形成超越；所述柱状超越换挡块迎向需超越方向的一侧形成平滑的受力斜面，所述档位齿轮在该方向上旋转时，所述径向键槽的对应侧面作用于所述平滑的受力斜面，使得柱状超越换挡块沿径向缩进并低于空心传动轴外圆形成超越；所述多个档位齿轮之间依次小间隙紧邻设置。

全文数据：超越式轴心换挡的变速器技术领域本发明涉及一种换档机构，尤其涉及一种超越式轴心换挡的变速器。背景技术变速器是用来改变来自发动机的转速和转矩的机构，通过固定或分档改变输出轴和输入轴传动比，能够协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度，发挥发动机的最佳性能。传统变速换档一般采用拨叉和拨叉轴的移动即利用拨叉和拨叉轴的偏心换档方式来实现换档，但是偏心换档方式因为零部件较多，结构较为复杂，制造也较为麻烦，且布置需求的空间大，导致变速器内结构不够紧凑，变速器内的换档装置易与其他部件间发生干涉现象，导致换档变速器的使用寿命降低；现有的通过弹性弹珠方式实现的轴心换挡机构操作相对复杂，且零部件较多，结构复杂。基于以上问题，需要对现有的轴心换挡机构进行改进，结构简单，布局紧凑且易于制造，对变速器内布置空间需求不大，适合于农用机械等车辆，成本较低且操作灵活，部件更换容易，可避免变速器内的换挡机构与其他部件间的干涉问题，利于提高变速器的使用寿命。发明内容有鉴于此，本发明提供的超越式轴心换挡的变速器结构简单，结构简单，具有超越功能，布局紧凑且易于制造，对变速器内布置空间需求不大，适合于农用机械等车辆，成本较低且操作灵活，部件更换容易，可避免变速器内的换挡机构与其他部件间的干涉问题，利于提高变速器的使用寿命。本发明涉及的超越式轴心换挡的变速器，包括空心传动轴和转动配合设置于空心传动轴上的多个档位齿轮；所述空心换挡轴上位于档位齿轮所在区域设有径向贯穿空心换挡轴侧壁的轴向换挡槽；还包括超越换挡机构，所述超越换挡机构包括沿轴向穿入空心传动轴的换挡轴、设置于换挡轴可沿径向弹性伸出轴向换挡槽并高于空心传动轴外圆或缩进轴向换挡槽并低于空心传动轴外圆的柱状超越换挡块和用于对柱状超越换挡块施加径向弹性力的弹性件，所述换挡轴上设有用于容纳柱状超越换挡块的换挡块容纳槽；所述档位齿轮内圆设有轴向贯通的径向键槽，所述换挡轴轴向往复移动时带动所述柱状超越换挡块与相应的档位齿轮的径向键槽啮合形成对应档位的传动；所述档位齿轮在需超越方向上旋转时，所述柱状超越换挡块受到档位齿轮施加的径向分力，该径向分力使得柱状超越换挡块沿径向缩进并低于超越传动轴外圆形成超越。进一步，所述多个档位齿轮之间依次小间隙紧邻设置。进一步，所述柱状超越换挡块迎向需超越方向的一侧形成平滑的受力斜面，所述档位齿轮在该方向上旋转时，所述径向键槽的对应侧面作用于所述平滑的受力斜面，使得柱状超越换挡块沿径向缩进并低于空心传动轴外圆形成超越。进一步，所述柱状超越换挡块为至少两个沿圆周方向设置于换挡轴，所述径向键槽在数量上至少等于或多于柱状超越换挡块，且在相位上与柱状超越换挡块相对应。进一步，所述柱状超越换挡块为两个，所述柱状超越换挡块容纳槽为径向贯穿于换挡轴的通槽，所述弹性件为柱状弹簧，所述柱状弹簧设置于换挡块容纳槽内且两端分别对应抵住一个柱状超越换挡块。进一步，需超越的所述档位齿轮的径向键槽在与受力斜面对应的一侧形成与所述受力斜面相配合施力的施力斜面；所述受力斜面为向外凸的弧面构成的斜面，所述施力斜面为平面构成的斜面。进一步，所述柱状超越换挡块内侧端部形成限位沉槽，柱状弹簧两端分别嵌入对应的柱状超越换挡块的限位沉槽内对柱状超越换挡块时间预紧力。本发明的有益效果是：本发明的超越式轴心换挡的变速器，采用可超越的轴心换挡结构，可使各个档位齿轮之间紧邻设置，不必留出专门的挂挡空间，在低速挡挂入高速挡的瞬间，低速挡超越，柱状超越换挡块被压入空心换挡轴，此时继续拉动或推动换挡轴带动柱状超越换挡块全部进入高速档位，在弹性力的作用下柱状超越换挡块弹出挂入高速挡，整个过程顺畅且操作容易，不存在突然的撞击传动，并使得整个变速器大大缩短轴向空间，减小变速器的尺寸，同时，改变了现有的轴心换挡通过弹性弹珠实现的复杂结构，适用于各种车辆使用，成本较低且操作灵活，部件更换容易，与现有的冲击性较大的换挡机构对比，本发明更利于提高变速器的使用寿命。附图说明下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：图1为本发明的结构示意图。图2为本发明换挡机构的径向剖面图；图3为图2A处放大图。具体实施方式图1为本发明的结构示意图，图2为本发明换挡机构的径向剖面图，图3为图2A处放大图，如图所示：本实施例的超越式轴心换挡的变速器，包括空心传动轴2和转动配合设置于空心传动轴上的多个档位齿轮；所述空心换挡轴2上位于档位齿轮所在区域设有径向贯穿空心换挡轴侧壁的轴向换挡槽201；还包括超越换挡机构，所述超越换挡机构包括沿轴向穿入空心传动轴的换挡轴1、设置于换挡轴1可沿径向弹性伸出轴向换挡槽201并高于空心传动轴2外圆与档位齿轮啮合传动或缩进轴向换挡槽201并低于空心传动轴外圆与档位齿轮脱离啮合形成超越的柱状超越换挡块和用于对柱状超越换挡块施加径向空心换挡轴的径向弹性力的弹性件，弹性伸出指的是具有一定的预紧力，具有被压缩和被弹出的结构；所述换挡轴上设有用于容纳柱状超越换挡块的换挡块容纳槽；所述档位齿轮内圆设有轴向贯通的径向键槽，所述换挡轴轴向往复移动时带动所述柱状超越换挡块与相应的档位齿轮的径向键槽啮合形成对应档位的传动；所述档位齿轮在需超越方向上旋转时包括相对旋转，即空心传动轴转动，使得档位齿轮在需超越方向上相对旋转，图中箭头方向，所述柱状超越换挡块受到档位齿轮施加的径向分力，该径向分力使得柱状超越换挡块沿径向缩进并低于超越传动轴外圆形成超越；档位齿轮指的是通过换挡轴沿轴向滑动时带动柱状超越换挡块与其啮合传动的所有齿轮；在挂入高速挡时，低速挡档位齿轮则相对空心传动轴在需超越方向上旋转可理解为档位齿轮在需超越方向上旋转，此时，径向键槽对柱状超越换挡块施加径向分力，径向分力的产生可通过一般的机械结构设定实现，比如斜面配合等，在此不再赘述；轴向换挡槽在圆周方向的宽度设定为与柱状超越换挡块在宽度上小间隙或者无间隙可滑动配合，以便在空心传动轴的带动下形成良好传动，消除顿挫，减小柱状超越换挡块所承受的剪切力。如图所示，本实施例以三档变速器为例进行说明；如图1、2所示，三挡从动齿轮6、二挡从动齿轮5和一挡从动齿轮4也可以是一挡主动齿轮6、二挡主动齿轮5和三挡主动齿轮4，本实施例以从动齿轮为例，当换挡轴带动柱状超越换挡块7挂入一挡从动齿轮4，则空心传动轴被一档从动齿轮通过柱状超越换挡块7挂带动转动，当换挡轴带动柱状超越换挡块7由一挡从动齿轮4挂入二挡从动齿轮5，则挂入的瞬间，空心传动轴被二挡从动齿轮5带动以高于一挡从动齿轮4的转速旋转，柱状超越换挡块7通过轴向换挡槽带动高于一档从动齿轮4的转速转动，即此时一挡从动齿轮4相对于空心换挡轴以图2箭头所示的方向相对转动，柱状超越换挡块7被施加径向分力而缩进空心传动轴，一档超越，继续拉动换挡轴使得柱状超越换挡块7全部进入二挡传动，实现换挡过程。本实施例中，所述多个档位齿轮之间依次小间隙紧邻设置，即由高到低或者由低到高依次并列设置，如图所示，三挡从动齿轮6、二挡从动齿轮5和一挡从动齿轮4之间并无任何空隙，仅需为避免转动干扰而预留间隙即可；由于本换挡机构的设置，档位齿轮之间不需设定预留的挂挡空间，可直接由低速挡挂入高速挡，并不发生干扰，提高挂挡的顺畅性。本实施例中，所述柱状超越换挡块7迎向需超越方向的一侧形成平滑的受力斜面702，所述档位齿轮在该方向上旋转时，所述径向键槽的对应侧面作用于所述平滑的受力斜面，使得柱状超越换挡块7沿径向缩进并低于空心传动轴外圆形成超越；如图所示，本实施例以二挡从动齿轮5的径向剖面图为例进行说明，一挡与二挡从动齿轮在超越结构上相同，即使具有n挡，即一挡至n-1挡在超越结构上也相同，在此不再赘述，仅以图2、3的结构予以说明；所述档位齿轮在该方向上旋转时，所述径向键槽501的对应侧面作用于所述平滑的受力斜面，使得柱状超越换挡块7沿径向缩进并低于超越传动轴外圆形成超越，当然，也可以是径向键槽形成斜面，而柱状超越换挡块顶端为光滑的球面，或者两者均形成斜面，也能实现发明目的；需超越方向图中箭头所指方向，即一档从动齿轮8为主动转动的转动方向，也可以是超越传动轴转动，形成一档从动齿轮8的相对于超越传动轴的转动在图中所指箭头方向指的是在某一方向转动时，必须形成超越的方向；迎向需超越方向的一侧指的是在超越运行时受力的一侧面，该受力作用于所述受力斜面，形成径向力超越传动轴的径向，使得柱状超越换挡块克服弹性力缩进空心换挡轴的轴向换挡槽201，则不能形成传动啮合，形成超越结构；当柱状超越换挡伸出轴向换挡槽201并高于心换挡轴2外圆面，与设定档位的档位齿轮以二挡从动齿轮为例的径向键槽在啮合传动方向发生啮合与超越方向相反，则可正常传动，在此不再赘述。本实施例中，所述柱状超越换挡块7为至少两个沿圆周方向设置于换挡轴1，以图2、3所示，所述径向键槽501在数量上至少等于或多于柱状超越换挡块7，如图所示，柱状超越换挡块7为对称的两个，径向键槽501则具有四个，在相位上与与柱状超越换挡块7相对应，相位相对应指的是在圆周方向上的分布可使得柱状超越换挡块7能够啮合进入；较多的柱状超越换挡块7利于传力提高承载能力，但不同于现有技术的棘轮棘爪结构的超越离合器，本发明采用柱状超越换挡块的结构，传力效果较好，且受力条件较为清楚，因此，一般在圆周方向均匀布置四个即能达到较好的受力效果。本实施例中，所述柱状超越换挡块7为两个，所述柱状超越换挡块容纳槽101为径向贯穿于换挡轴的通槽，所述弹性件为柱状弹簧3，所述柱状弹簧3设置于换挡块容纳槽101内且两端分别对应抵住一个柱状超越换挡块7；结构简单，且弹簧受力均匀。本实施例中，需超越的所述档位齿轮的径向键槽本实施例体现在图2的二挡从动齿轮8的径向键槽801在与受力斜面702对应的一侧形成与所述受力斜面相配合施力的施力斜面802；所述受力斜面702为向外凸的弧面构成的斜面，所述施力斜面为平面构成的斜面；受力斜面和施力斜面之间的配合具有摩擦，采用圆弧斜面的结构可减少摩擦，提高超越过程的顺畅性；需超越的所述档位齿轮指的是在变速器的挂挡过程中，存在被超越可能的档位，即除了最高速挡以外的其它档位；即共有n挡的变速器，从一挡直至n-1挡均为需超越的所述档位齿轮；对于本实施例的三档变速器，则一档从动齿轮4、二挡从动齿轮5则属于需超越的所述档位齿轮；如果图1所示的齿轮均为主动齿轮，则一挡主动齿轮6、二挡主动齿轮5则属于需超越的所述档位齿轮；在此不再赘述。本实施例中，所述柱状超越换挡块7内侧端部形成限位沉槽701，内侧端部指的是伸入容纳槽的一侧；柱状弹簧3两端分别嵌入对应的柱状超越换挡块7的限位沉槽内对柱状超越换挡块时间预紧力，对弹簧形成径向弹簧径向的约束和限位，避免失效且保证预紧力的确定性。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

权利要求：1.一种超越式轴心换挡的变速器，其特征在于：包括空心传动轴和转动配合设置于空心传动轴上的多个档位齿轮；所述空心换挡轴上位于档位齿轮所在区域设有径向贯穿空心换挡轴侧壁的轴向换挡槽；还包括超越换挡机构，所述超越换挡机构包括沿轴向穿入空心传动轴的换挡轴、设置于换挡轴可沿径向弹性伸出轴向换挡槽并高于空心传动轴外圆或缩进轴向换挡槽并低于空心传动轴外圆的柱状超越换挡块和用于对柱状超越换挡块施加径向弹性力的弹性件，所述换挡轴上设有用于容纳柱状超越换挡块的换挡块容纳槽；所述档位齿轮内圆设有轴向贯通的径向键槽，所述换挡轴轴向往复移动时带动所述柱状超越换挡块与相应的档位齿轮的径向键槽啮合形成对应档位的传动；所述档位齿轮在需超越方向上旋转时，所述柱状超越换挡块受到档位齿轮施加的径向分力，该径向分力使得柱状超越换挡块沿径向缩进并低于超越传动轴外圆形成超越。2.根据权利要求1所述的超越式轴心换挡的变速器，其特征在于：所述多个档位齿轮之间依次小间隙紧邻设置。3.根据权利要求1所述的超越式轴心换挡的变速器，其特征在于：所述柱状超越换挡块迎向需超越方向的一侧形成平滑的受力斜面，所述档位齿轮在该方向上旋转时，所述径向键槽的对应侧面作用于所述平滑的受力斜面，使得柱状超越换挡块沿径向缩进并低于空心传动轴外圆形成超越。4.根据权利要求1所述的超越式轴心换挡的变速器，其特征在于：所述柱状超越换挡块为至少两个沿圆周方向设置于换挡轴，所述径向键槽在数量上至少等于或多于柱状超越换挡块，且在相位上与柱状超越换挡块相对应。5.根据权利要求4所述的超越式轴心换挡的变速器，其特征在于：所述柱状超越换挡块为两个，所述柱状超越换挡块容纳槽为径向贯穿于换挡轴的通槽，所述弹性件为柱状弹簧，所述柱状弹簧设置于换挡块容纳槽内且两端分别对应抵住一个柱状超越换挡块。6.根据权利要求3所述的超越式轴心换挡的变速器，其特征在于：需超越的所述档位齿轮的径向键槽在与受力斜面对应的一侧形成与所述受力斜面相配合施力的施力斜面；所述受力斜面为向外凸的弧面构成的斜面，所述施力斜面为平面构成的斜面。7.根据权利要求5所述的超越式轴心换挡的变速器，其特征在于：所述柱状超越换挡块内侧端部形成限位沉槽，柱状弹簧两端分别嵌入对应的柱状超越换挡块的限位沉槽内对柱状超越换挡块时间预紧力。

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