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1、(10)申请公布号 CN 103362980 A(43)申请公布日 2013.10.23CN103362980A*CN103362980A*(21)申请号 201310329691.5(22)申请日 2013.07.31F16D 23/02(2006.01)(71)申请人长城汽车股份有限公司地址 071000 河北省保定市朝阳南大街2266号(72)发明人王颖 聂铜刚 王浩(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201代理人贾玉姣 黄德海(54) 发明名称变速器及其换挡接合元件(57) 摘要本发明公开了一种变速器及其换挡接合元件。该换挡接合元件包括：齿毂；环形的接合套。
2、，接合套套设在齿毂的外面，接合套相对于齿毂可沿齿毂的轴向移动，接合套的两侧分别设置有适于与变速器的换挡齿轮配合的配合部；外套圈，外套圈套设在接合套的外面，外套圈与接合套之间限定出油腔，接合套相对于外套圈可沿轴向移动，且接合套的外周面上设置有隔离板，隔离板位于油腔内且将油腔隔离成彼此独立的第一子油腔和第二子油腔，第一子油腔和第二子油腔适于与外部液压管路相连。本发明的换挡接合元件采用液压控制，方便可靠且精度高，不易损坏相应部件。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书6页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书6页 附图2页(10)申请公布号 C。
3、N 103362980 ACN 103362980 A1/1页21.一种用于变速器的换挡接合元件，其特征在于，包括：齿毂；环形的接合套，所述接合套套设在所述齿毂的外面，所述接合套相对于所述齿毂可沿所述齿毂的轴向移动，所述接合套的两侧分别设置有适于与变速器的换挡齿轮配合的配合部；以及外套圈，所述外套圈套设在所述接合套的外面，所述外套圈与所述接合套之间限定出油腔，所述接合套相对于所述外套圈可沿所述轴向移动，且所述接合套的外周面上设置有隔离板，所述隔离板位于所述油腔内且将所述油腔隔离成彼此独立的第一子油腔和第二子油腔。2.根据权利要求1所述的用于变速器的换挡接合元件，其特征在于，所述齿毂的外周面上设。
4、置有外花键，所述接合套的内周面上设置有与所述外花键适配的内花键。3.根据权利要求1所述的用于变速器的换挡接合元件，其特征在于，所述隔离板在所述轴向上位于所述接合套的中间位置。4.根据权利要求1所述的用于变速器的换挡接合元件，其特征在于，所述隔离板一体地形成在所述接合套上。5.根据权利要求1所述的用于变速器的换挡接合元件，其特征在于，还包括：压力传感器，所述压力传感器用于检测所述第一子油腔与所述第二子油腔内的油压力。6.根据权利要求1所述的用于变速器的换挡接合元件，其特征在于，还包括：电磁换向阀，所述电磁换向阀分别与所述第一子油腔和所述第二子油腔相连。7.根据权利要求1所述的用于变速器的换挡接合。
5、元件，其特征在于，所述外套圈包括：环形本体以及设在所述环形本体两侧的侧挡筋，所述侧挡筋沿所述齿毂的径向从所述环形本体的侧周沿向内延伸预定长度，所述侧挡筋的内周沿紧贴所述接合套的外周面，所述隔离板的外周沿紧贴所述环形本体的内周面，以在所述接合套的外周面、所述环形本体的内周面、两个所述侧挡筋以及所述隔离板之间限定出所述的第一子油腔和第二子油腔。8.根据权利要求7所述的用于变速器的换挡接合元件，其特征在于，所述配合部的外周面高于所述接合套的外周面以在所述配合部的外周面与所述接合套的外周面之间形成适于止挡所述侧挡筋的止挡台阶。9.根据权利要求1所述的用于变速器的换挡接合元件，其特征在于，每个所述配合部。
6、的横截面的截面积沿从第一侧朝向第二侧的方向逐渐减小，其中所述第一侧为所述配合部距离所述隔离板较近的一侧，所述第二侧为所述配合部距离所述隔离板较远的一侧，所述配合部的表面上设置有耐磨层。10.一种变速器，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的用于变速器的换挡接合元件。权 利 要 求 书CN 103362980 A1/6页3变速器及其换挡接合元件技术领域0001 本发明涉及汽车构造技术领域，尤其是涉及一种采用液压控制的用于变速器的换挡接合元件及具有该换挡接合元件的变速器。背景技术0002 在手动变速器中，一般通过普通的接合套将换挡齿轮与输出轴接合，换挡齿轮与接合套在接合过程中会由于转速不。
7、一致而发生冲击，换挡效率低，且容易导致接合套或换挡齿轮损坏，而且接合套通过拨叉等机械结构传动，不仅结构复杂，操作过程繁琐，易引起驾驶员疲劳，同时冲击力过大还会烧毁同步环或换挡结合元件。发明内容0003 本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。0004 为此，本发明的一个目的在于提出一种用于变速器的换挡接合元件，该换挡接合元件采用液压控制，方便可靠且精度高。0005 本发明的另一目的在于提出一种变速器，该变速器包括上述的换挡接合元件。0006 根据本发明的一个方面，提出了一种用于变速器的换挡接合元件，该换挡接合元件包括：齿毂；环形的接合套，所述接合套套设在所述齿毂的外面，所述。
8、接合套相对于所述齿毂可沿所述齿毂的轴向移动，所述接合套的两侧分别设置有适于与变速器的换挡齿轮配合的配合部；以及外套圈，所述外套圈套设在所述接合套的外面，所述外套圈与所述接合套之间限定出油腔，所述接合套相对于所述外套圈可沿所述轴向移动，且所述接合套的外周面上设置有隔离板，所述隔离板位于所述油腔内且将所述油腔隔离成彼此独立的第一子油腔和第二子油腔，所述第一子油腔和所述第二子油腔适于与外部液压管路相连。0007 根据本发明的用于变速器的换挡接合元件，采用液压控制，每个换挡接合元件可以控制两个挡位，控制方便，精度高，易于布置在变速器中，且与传统手动变速器相比，可以省略换挡拨叉组件，从而使变速器的结构更。
9、加紧凑、合理。0008 另外，根据本发明的用于变速器的换挡接合元件，还可以具有如下附加技术特征：0009 根据本发明的一个实施例，所述齿毂的外周面上设置有外花键，所述接合套的内周面上设置有与所述外花键适配的内花键。0010 根据本发明的一个实施例，所述隔离板在所述轴向上位于所述接合套的中间位置。0011 根据本发明的一个实施例，所述隔离板一体地形成在所述接合套上。0012 根据本发明的一个实施例，所述换挡接合元件还包括：压力传感器，所述压力传感器用于检测所述第一子油腔与所述第二子油腔内的油压力。0013 这样，通过测量第一子油腔与第二子油腔内的油压力，可以更加方便控制且提高精度，使换挡过程更加。
10、精确、可靠，同时便于修正。说 明 书CN 103362980 A2/6页40014 根据本发明的一个实施例，所述换挡接合元件还包括：电磁换向阀，所述电磁换向阀分别与所述第一子油腔和所述第二子油腔相连。0015 根据本发明的一个实施例，所述外套圈包括：环形本体以及设在所述环形本体两侧的侧挡筋，所述侧挡筋沿所述齿毂的径向从所述环形本体的侧周沿向内延伸预定长度，所述侧挡筋的内周沿紧贴所述接合套的外周面，所述隔离板的外周沿紧贴所述环形本体的内周面，以在所述接合套的外周面、所述环形本体的内周面、两个所述侧挡筋以及所述隔离板之间限定出所述的第一子油腔和第二子油腔。0016 根据本发明的一个实施例，所述配合。
11、部的外周面高于所述接合套的外周面以在所述配合部的外周面与所述接合套的外周面之间形成适于止挡所述侧挡筋的止挡台阶。0017 根据本发明的一个实施例，每个所述配合部的横截面的截面积沿从第一侧朝向第二侧的方向逐渐减小，其中所述第一侧为所述配合部距离所述隔离板较近的一侧，所述第二侧为所述配合部距离所述隔离板较远的一侧，所述配合部的表面上设置有耐磨层。0018 根据本发明的另一方面，提出了一种变速器，该变速器包括上述的用于变速器的换挡接合元件。附图说明0019 图1是根据本发明一个实施例的换挡接合元件的主视图；0020 图2是根据本发明一个实施例的换挡接合元件的侧视图；0021 图3是根据本发明一个实施。
12、例的换挡接合元件的局部剖视图；0022 图4是根据本发明一个实施例的换挡接合元件的外套圈的示意图。0023 附图标记：0024 换挡接合元件100；0025 内毂1，外花键11；0026 接合套2，内花键21，配合部22，配合部的外周面221，隔离板23，接合套的外周面24；0027 外套圈3，环形本体31，环形本体的内周面311，侧挡筋32；0028 第一子油腔41，第一油口411，第二子油腔42，第二油口421；0029 止挡台阶51。具体实施方式0030 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。。
13、下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。0031 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。0032 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性说 明。
14、 书CN 103362980 A3/6页5或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。0033 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。。
15、0034 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。0035 下面参照图1-图4描述根据本发明实施例的换挡接合元件100，该换挡接合元件100适用于变速中，例如手动变速器，该换挡接合元件100用于将传动轴与换挡齿。
16、轮接合，以使被接合的换挡齿轮与传动轴刚性连接在一起从而随传动轴一同转动。0036 根据本发明一个实施例的换挡接合元件100可以包括齿毂1、环形的接合套2和外套圈3。0037 齿毂1可为圆环形，齿毂1的内周面上可以设置有齿毂内花键，传动轴上可设置有传动轴外花键，齿毂内花键与传动轴外花键可过盈配合，从而齿毂1牢靠地固定在传动轴上，齿毂1随传动轴同步旋转，且二者间不可相对转动或轴向移动，当然，可以理解的是，齿毂与传动轴的固定方式不限于此。0038 接合套2可为圆环形，接合套2优选同轴地套设在齿毂1的外面，接合套2相对于齿毂1可沿齿毂1的轴向移动。根据本发明的一个实施例，齿毂1的外周面上设置有外花键1。
17、1，接合套2的内周面上设置有与外花键11适配的内花键21，具体地，齿毂1通过外花键11与接合套2的内花键21小间隙配合，这样接合套2相对齿毂1可轴向移动。0039 接合套2的两侧分别设置有配合部22。换言之，接合套2的两横两侧分别设置有配合部22，也就是说，接合套2在轴向上的每一侧均设置有一个配合部22。0040 配合部22适于与变速器的换挡齿轮配合从而带动相应换挡齿轮旋转，换言之，换挡齿轮具有与配合部22适配的接合部，接合部与配合部22接合配合，从而接合套2与相应的换挡齿轮刚性连接在一起以同步转动，且由于接合套2随内毂1转动、内毂1随传动轴转动，因此被接合的换挡齿轮与传动轴间接刚性连接在一起。
18、，从而随传动轴同步转动，实现接合的目的。0041 外套圈3被固定，例如外套圈3可以通过固定部件固定在变速器壳体上。外套圈3优选同轴地套设在接合套2的外面，外套圈3与接合套2之间限定出油腔例如第一子油腔41和第二子油腔42。0042 接合套2相对于外套圈3可沿轴向移动，且接合套2的外周面上设置有隔离板23。优选地，隔离板23在轴向上位于接合套2的中间位置。优选地，隔离板23一体地形成在接说 明 书CN 103362980 A4/6页6合套2上，例如隔离板23与接合套2一体浇注成型，这样方便隔离板23与接合套2整体加工制造，有利于成本的降低，同时提高了整体强度。0043 如图3所示，该隔离板23位。
19、于油腔内且将油腔隔离成彼此独立的第一子油腔41和第二子油腔42，也就是说，第一子油腔41和第二子油腔42是被隔离板23密闭地隔离开且互不影响的，该两个子油腔（即第一子油腔41和第二子油腔42）内的液压油不会通过隔离板23而互相流通。第一子油腔41具有第一油口411且第二子油腔42具有第二油口421，第一子油腔41适于通过第一油口411与外部液压管路相连，第二子油腔42适于通过第二油口421与外部液压管路相连。0044 这里，需要说明一点，“外部液压管路”可以是变速器内部的普通液压管路，该液压管路可以向第一子油腔41或第二子油腔42供油或接收第一子油腔41或第二子油腔42回流的液压油。0045 。
20、根据本发明一个实施例的换挡接合元件100可用于控制两个挡位（每个换挡接合元件100控制两个挡位），下面以该换挡接合元件100用于执行手动变速箱中的二挡和三挡为例说明，其中该手动变速箱可以具有第一轴（输入轴）、第二轴（输出轴）和中间轴，其中齿毂1可以套设在第二轴上，其中第二轴二挡齿轮和第二轴三挡齿轮空套在第二轴上，该换挡接合元件100的接合套2可用于接合第二轴二挡齿轮与第二轴或接合第二轴三挡齿轮与第二轴。0046 具体而言，首先该换挡接合元件100处于空挡位置，该空挡位置优选为第一子油腔41的体积与第二子油腔42的体积相等时接合套2处于的位置（如图3所示），当然，可以理解，本发明并不限于此。00。
21、47 在接合套2处于空挡位置时，第一子油腔41与第二子油腔42内的油压力相等，在需要接合二挡时（以接合套2向右移动接合二挡为例），外部液压管路向第一子油腔41输入液压油，同时第二子油腔42内的至少部分液压油泄出，由此会破坏先前的平衡，第一子油腔41内的压力增大，第二子油腔42内的油压降低，从而油压力作用在隔离板23上，推动隔离板23以及接合套2向右移动，在移动至预定位置时，接合套2右侧的配合部22将与第二轴二挡齿轮接合，从而挂入二挡。0048 在从二挡变换为三挡时，首先需控制接合套2重新回到空挡位置，然后在从空挡位置向左移动以挂入三挡。具体地，外部液压油路向第二子油腔42内输入液压油，同时第一。
22、子油腔41内的液压油部分泄出，第二子油腔42内的压力增大，第一子油腔41内的油压减小，从而在油压力的作用下将驱动隔离板23以及接合套2向左运动，在第一子油腔41与第二子油腔42内的油压力重新达到平衡时，接合套2位于空挡位置，第二子油腔42继续进油，第一子油腔41继续出油，从而隔离板23以及接合套2继续向左移动，在移动至预定位置时，接合套2左侧的配合部22将与第二轴三挡齿轮接合，从而挂入三挡。0049 在接合套2与第二轴三挡齿轮或第二轴二挡齿轮接合后，保持两子油腔内压力差恒定即可保持接合状态。在接合套2位于空挡时，保持两子油腔内的压力恒定即可使接合套2稳定地位于空挡位置。0050 可以理解的是，。
23、在上述换挡过程中，对于具体的换挡接合元件100，其结构尺寸是预先设计好且固定不变的，例如第一子油腔41和第二子油腔42的体积均为已知的，接合套2向左或向右移动从而接合其中一个换挡齿轮时所移动的行程也可以预先设定好，这样说 明 书CN 103362980 A5/6页7接合套2从空挡朝向一侧以接合一个挡位时，以向右为例，则第一子油腔41内进油的总量以及第二子油腔42出油的总量都是可以预先计算出的，并且摘挡时，以向左移动实现摘挡为例，第二子油腔42的进油量以及第一子油腔41的出油量也是可以预先计算出的，因此在换挡或摘挡过程中，只需根据预先计算出的数值，使相应子油腔进预定量的油或出预定量的油即可，这对。
24、于本领域的普通技术人员而言，结合液压领域的基本知识，显然是可以理解的。需要说明的是，上述换挡说明仅是示意性地，不能理解为是对本发明的一种限制。0051 根据本发明实施例的用于变速器的换挡接合元件100，采用液压控制，每个换挡接合元件100可以控制两个挡位，控制方便，精度高，易于布置在变速器中，且与传统手动变速器相比，可以省略换挡拨叉组件，从而使变速器的结构更加紧凑、合理。0052 根据本发明的一些优选实施例，换挡接合元件100还包括压力传感器（图未示出），该压力传感器优选分别设在第一子油腔41和第二子油腔42内，用于检测第一子油腔41与第二子油腔42内的油压力。0053 这样，通过测量第一子油。
25、腔41与第二子油腔42内的油压力，可以更加方便控制且提高精度，使换挡过程更加精确、可靠，同时便于修正。其中，换挡原理以在上面描述过，可以理解，在该实施例中，通过设置压力传感器可以进一步提高换挡效率、精度，同时还可根据压力值修正换挡过程，更进一步提高精度，保证换挡可靠。0054 但是，本发明并不限于此，压力传感器的设置位置并不限于上述的设置位置，例如压力传感器还可以设置在第一油口411和第二油口412处，当然也可以设置在与第一油口411和第二油口412相连的液压油管路中，只要可以实现测量第一子油腔41与第二子油腔42内的油压力的目的即可。0055 压力传感器可与车辆的EUC相连，并将测得的压力值。
26、反馈给ECU，由ECU根据测量值以及驾驶员的换挡指令来适应性控制换挡或摘挡过程的进出油量，这对于本领域的普通技术人员而言，都是可以理解的。其中，压力传感器可以是适于布置在液压油路中的压力传感器，只要能够测量出第一子油腔41与第二子油腔42内的油压力即可。0056 根据本发明的一个实施例，换挡接合元件100还包括电磁换向阀（未示出），该电磁换向阀分别与第一子油腔41和第二子油腔42相连，例如该电磁换向阀通过第一油口411与第一子油腔41相连，同时通过第二油口421与第二子油腔42相连，可以理解的是，该电磁换向阀还连接外部液压管路，从而根据用户的换挡动作，切换工作状态，例如通过该电磁换向阀的掉电或。
27、上电状态等可将高压液压油输出至第一子油腔41，或将第二子油腔42内的液压油部分泄出。0057 当然，本发明并不限于此，在本发明的另一个实施例，电磁换向阀可以是两个，即每个子油腔均对应一个电磁换向阀且由该电磁换向阀控制进出油。0058 电磁换向阀在液压领域中已广泛应用于液压油路中，因此这里对电磁换向阀并不作特别地限定，只要可以实现本发明上述换挡功能即可。0059 参照图4所示，外套圈3包括环形本体31和侧挡筋32，侧挡筋32分别设在环形本体31的两横向侧（图4中的左右两侧）。侧挡筋32沿齿毂1的径向从环形本体31的侧周沿向内延伸预定长度。如图3所示，侧挡筋32的内周沿紧贴接合套2的外周面24，隔。
28、离板23的外周沿紧贴环形本体31的内周面311，从而在接合套2的外周面24、环形本体31的内周面311、两个侧挡筋32以及隔离板23之间限定出所述的第一子油腔41和第二子油腔说 明 书CN 103362980 A6/6页842。0060 优选地，环形本体31和侧挡筋32一体形成，例如环形本体31与侧挡筋32一体浇注成型，这样可以简化制造工艺。0061 参照图3所示，配合部22的外周面221高于接合套2的外周面24以在配合部22的外周面221与接合套2的外周面24之间形成适于止挡侧挡筋32的止挡台阶51。这样，可以对接合套2进行轴向限位，防止换挡接合元件100出现液压故障时接合套2过分移动而损坏。
29、换挡接合元件100或换挡齿轮。0062 参照图3所示，每个配合部22的横截面的截面积沿从第一侧朝向第二侧的方向逐渐减小，其中第一侧为配合部22距离隔离板23较近的一侧，第二侧为配合部22距离隔离板23较远的一侧。可以理解的是，换挡齿轮上也构造有与该配合部22适配的面，这样在接合套2通过配合部22与换挡齿轮上的接合部抵压接合，形成摩擦从而牢靠地接合在一起，且实现同步目的。0063 由于接合套2上的配合部22与换挡齿轮上的接合部在接合过程中会发生相对摩擦，为了增加接触摩擦部分的耐磨性，优选地，配合部22和接合部的表面上均设置有耐磨层，该耐磨层可以是三氧化二铝耐磨层，但是，本发明包括但不限于此。由此。
30、，通过设置耐磨层，一方面可以增加配合部22和接合部的耐磨性，更重要的是，由于耐磨层具有较高的摩擦系数，因此可以尽量缩短换挡接合时间（即缩短接合套2与相应齿轮的同步时间），从而提高了换挡效率。0064 整体而言，根据本发明一个优选实施例的换挡接合元件100，可具有如下优点：0065 1）采用液压控制，由液压油路控制换挡过程，提供所需换挡力；0066 2）动力传递由涂有高摩擦系数材料的配合部22保证，通过摩擦传递动力；0067 3）可以省去机械式变速器的离合器结构，实现无冲击、无中断换挡，缩短了换挡时间，提高了换挡效率；0068 4）同时可以在换入一个挡位、保证动力传输的同时对挂入下一挡位进行准备。
31、，可以根据车速等信号进行快速换挡，实现自动换挡的功能；0069 5）由于可以取消离合器，因此能够避免（通过离合器）切断发动机的动力传输，提高了燃油利用率，降低了驾驶人员的操作难度。0070 下面简单描述根据本发明实施例的变速器。0071 根据本发明一个实施例的变速器，可以包括上述的用于变速器的换挡接合元件100。0072 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。0073 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。说 明 书CN 103362980 A1/2页9图1图2图3说 明 书 附 图CN 103362980 A2/2页10图4说 明 书 附 图CN 103362980 A10。