CN103398167A - 车辆变速箱换档结构及变速箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆变速箱换档结构及变速箱，包括传动轴，其特征在于：所述传动轴上依次套设有锁块压盘、从动盘和主动齿轮，所述锁块压盘和主动齿轮均是空套在传动轴上，且锁块压盘可沿传动轴轴向滑动，所述从动盘与传动轴为固定连接以实现同步转动，所述锁块压盘靠近从动盘一侧的端面上固定设有若干组伸入从动盘穿孔内的柱形锁块，所述主动齿轮相应位置上设有若干个以利柱形锁块穿入的槽孔，所述锁块压盘另一端侧设有用于推动锁块压盘滑移的挂档拨叉环，所述锁块压盘与从动盘端面间设有复位弹簧。本发明车辆变速箱换档结构及变速箱挂入档位采用的是异步啮合的变速传动结构，利用不同档位之间的齿轮转速的差异（不同步）挂入需要的任何档位，无需考虑每个档位之间的齿轮转速差异的大小。

Description

车辆变速箱换档结构及变速箱

 

技术领域：

本发明涉及一种车辆变速箱换档结构及变速箱。

 

背景技术：

目前除了CVT钢链带无级自动变速箱的工作原理之外，其它形式的变速箱（MT手动机械变速箱 、AT自动变速箱、AMT自动变速箱、DSG双离合器自动变速箱）都是采用离合器加同步齿环结构，输入动力的齿轮与需要挂入档位的输出动力的齿轮达到同步时才能挂入啮合。所以这些结构形式的变速箱都属于同步啮合式汽车变速传动机构。汽车不同档位之间的齿轮传动比是不同的，随着传动比变化由小变大，不同档位之间的齿轮转速差异变化也是越来越大（也就是说任何两个档位之间啮合齿轮的转速随时都是不同步的，越小传动比的档位和越高传动比的档位之间啮合齿轮的转速差异越大）。所以上述几种变速箱档位变化只能够是逐级变化（也就是说挂入的档位按照不同传动比的大小顺序档位逐级增加或减小，最多只能够越级过一个顺序的档位挂入，否则根本挂不进去）。

 

发明内容：

本发明的目的在于提供一种车辆变速箱换档结构及变速箱，该车辆变速箱换档结构及变速箱挂入档位采用的是异步啮合的变速传动结构，利用不同档位之间的齿轮转速的差异（不同步）挂入需要的任何档位，无需考虑每个档位之间的齿轮转速差异的大小。

本发明车辆变速箱换档结构，包括传动轴，其特征在于：所述传动轴上依次套设有锁块压盘、从动盘和主动齿轮，所述锁块压盘和主动齿轮均是空套在传动轴上，且锁块压盘可沿传动轴轴向滑动，所述从动盘与传动轴为固定连接以实现同步转动，所述锁块压盘靠近从动盘一侧的端面上固定设有若干组伸入从动盘穿孔内的柱形锁块，所述主动齿轮相应位置上设有若干个以利柱形锁块穿入的槽孔，所述锁块压盘另一端侧设有用于推动锁块压盘滑移的挂档拨叉环，所述锁块压盘与从动盘端面间设有复位弹簧。

上述锁块压盘和主动齿轮均是通过角接触球轴承空套在传动轴上。

上述复位弹簧套设在柱形锁块上。

上述从动盘与传动轴通过花键34固定连接以实现同步转动。

本发明变速箱，包括变速箱壳体和设在壳体内的输入轴、第一输出轴、第二输出轴，其特征在于：所述输入轴上设有摆置方向相对的第一、第二车辆变速箱换档结构，所述第一输出轴上设有摆置方向相对的第三、第四车辆变速箱换档结构，所述第二输出轴上设有摆置方向相对的第五、第六车辆变速箱换档结构；所述第一车辆变速箱换档结构的第一从动盘与所述第五车辆变速箱换档结构的第五主动齿轮齿轮啮合，所述第一车辆变速箱换档结构的第一主动齿轮与位于第五主动齿轮侧端且固定在第二输出轴上的内齿轮啮合；所述第二车辆变速箱换档结构的第二从动盘与所述第六车辆变速箱换档结构的第六主动齿轮齿轮啮合，所述第二车辆变速箱换档结构的第二主动齿轮与位于第六主动齿轮侧端且固定在第二输出轴上的外齿轮啮合；所述第二车辆变速箱换档结构的第二从动盘与所述第四车辆变速箱换档结构的第四主动齿轮啮合；所述输入轴上的挂档拨叉环为第一挂档拨叉环，所述第一输出轴上的挂档拨叉环为第二挂档拨叉环，所述第二输出轴上的挂档拨叉环为第三挂档拨叉环。

上述变速箱壳体内还设有中间轴，所述中间轴上设有分别与第一车辆变速箱换档结构的第一从动盘、第三车辆变速箱换档结构的第三主动齿轮啮合的中间齿轮。

上述第一、第二、第三挂档拨叉环上分别设有第一、第二、第三挂档拨叉，所述第一、第二、第三挂档拨叉上端分别套置在第一、第二、第三活塞推杆上，所述第一、第二、第三活塞推杆两端分别伸入两侧的活塞孔道内，所述活塞孔道与液压主油路之间设有液压换向孔道，所述液压换向孔道内穿设有液压换向阀芯，所述液压换向阀芯上端连接有丝杆螺母机构，所述丝杆螺母机构的丝杆由永磁无刷电机驱动。

上述活塞推杆端部设有活塞和套在活塞上的密封圈，所述活塞推杆端部与活塞孔道座体之间设有回位弹簧。

上述驱动丝杆动作的永磁无刷电机由两组并联的驱动电路控制，所述两组并联的驱动电路由一组ECU控制。

本发明变速箱的工作原理：

处于空档的变速箱（如图2所示）当需要挂入一档时，将第二挂档拨叉环往右侧移动，第四车辆变速箱换档结构的锁块压盘和锁块也往右侧移动，锁块穿入第四主动齿轮的槽孔内，在第二从动盘与第四主动齿轮啮合的情况下使第四从动盘与第四主动齿轮同步转动，而带动第一输出轴转动，即实现了一档的输出；需要退回空挡时，即只要将第二挂档拨叉环往左侧移动到中间位即可。

处于空档的变速箱（如图2所示）当需要挂入二档时，将第三挂档拨叉环往左侧移动，第五车辆变速箱换档结构的锁块压盘和锁块也往左侧移动，锁块穿入第五主动齿轮的槽孔内，在第一从动盘与第五主动齿轮啮合的情况下使第五从动盘与第五主动齿轮同步转动，而带动第二输出轴转动，即实现了二档的输出；需要退回空挡时，即只要将第三挂档拨叉环往右侧移动到中间位即可。

处于空档的变速箱（如图2所示）当需要挂入三档时，将第三挂档拨叉环往右侧移动，第六车辆变速箱换档结构的锁块压盘和锁块也往右侧移动，锁块穿入第六主动齿轮的槽孔内，在第二从动盘与第六主动齿轮啮合的情况下使第六从动盘与第六主动齿轮同步转动，而带动第二输出轴转动，即实现了三档的输出；需要退回空挡时，即只要将第三挂档拨叉环往左侧移动到中间位即可。

处于空档的变速箱（如图2所示）当需要挂入四档时，将第一挂档拨叉环往左侧移动，第一车辆变速箱换档结构的锁块压盘和锁块也往左侧移动，锁块穿入第一主动齿轮的槽孔内，在内齿轮与第一主动齿轮啮合的情况下使第一从动盘与第一主动齿轮同步转动，从而带动第二输出轴转动，即实现了四档的输出；需要退回空挡时，即只要将第一挂档拨叉环往右侧移动到中间位即可。

处于空档的变速箱（如图2所示）当需要挂入五档时，将第一挂档拨叉环往右侧移动，第二车辆变速箱换档结构的锁块压盘和锁块也往右侧移动，锁块穿入第二主动齿轮的槽孔内，在外齿轮与第二主动齿轮啮合的情况下使第二从动盘与第二主动齿轮同步转动，从而带动第二输出轴转动，即实现了五档的输出；需要退回空挡时，即只要将第一挂档拨叉环往左侧移动到中间位即可。

处于空档的变速箱（如图2所示）当需要挂入倒档时，将第二挂档拨叉环往左侧移动，第三车辆变速箱换档结构的锁块压盘和锁块也往左侧移动，锁块穿入第三主动齿轮的槽孔内，在中间齿轮均与第三主动齿轮、第一从动盘啮合的情况下，使第一从动盘带动第三主动齿轮同步反向转动，从而带动第一输出轴反向转动，即实现了倒档的输出；需要退回空挡时，即只要将第三挂档拨叉环往右侧移动到中间位即可。

本发明车辆变速箱换档结构及变速箱：

（1）利用轴承（角接触球轴承或者其它既可以承受轴心力也可以承受径向力的轴承）作为主动齿轮与传动轴既安装在同一根轴上又可以实现空转（无啮合状态下）的主要零件。

（2）每个档位由主动齿轮，从动盘（或者从动齿轮），锁块压盘，一组锁块等组成。空档时动力传送到主动齿轮上，主动齿轮和传动轴之间是通过轴承连接在一起，主动齿轮是与轴承的外圈过盈配合，传动轴与轴承内圈也是过盈配合，轴承的内外圈是球滑动，所以动力无法传送到传动轴上面，此时主动齿轮是在空转。由于从动盘是通过内花键与传动轴带外花键段配合，所以从动盘是和传动轴连为一体。需要挂入档位时（即需要将主动齿轮的动力传送到传动轴上时），通过挂档拨叉环压紧锁块压盘上的轴承内圈（此时轴承内圈与转动轴是间隙配合，可以在传动轴上移动）让锁块克服回位弹簧压力后由从动盘向主动齿轮的方向移动，锁块前端表面与主动齿轮表面接触并有一定的推力，一旦锁块被进入主动齿轮的孔位的导向内，由于锁块压盘的压力传送到锁块上，此时锁块即可随着导向插入主动齿轮的动力传动孔，主动齿轮与从动盘啮合，动力即可通过主动齿轮传到从动盘然后再传动轴上。脱离啮合靠回位弹簧弹力分离主动齿轮和从动盘的锁块。

（3）主动齿轮，从动盘都是由相同角度的一组孔位组成，在保证主动齿轮，从动盘有可靠的强度情况下，孔位越多啮合时间越短，从动盘的孔位与锁块是间隙配合，锁块受回位弹簧作用下回到脱离啮合时，锁块的前端还在从动盘的孔位内（以保证工作的可靠性）

（4）利用上述结构原理来设计全新的四驱（或者更多驱动轮）的SUV越野汽车变速传动分动结构。可以实现驱动轮任意组合转换（既可以全时四驱，也可以前两驱，又可以后两驱），这样在路面湿滑时可以用全时四驱（前后驱动轮各50％的动力分配）。后轮陷入坑里时可以用前驱，100％动力分配到前轮。前轮陷入坑里面时可以改用后驱，100％动力传送到后两轮驱动。这样就保证SUV汽车有非常良好的越野性能。

（5）由于挂档执行机构的元器件由传统自动变速箱所采用的电磁阀改为高速无刷直流电机驱动的换向阀，挂档换向原理由电磁阀得失电吸合分离改变液压油路转为电机控制双稳态液压换向阀（即换向阀打开时由电机通电正转到一定转数换向阀打开接通高压油路，然后电机断电截停。换向阀关闭时电机通电反转到一定转数换向阀关闭高压油路连通泄压口，然后电机断电截停）这样汽车自动变速箱液压油路控制的可靠性会大幅度提高。

（6）电机驱动控制电路采用双驱动板结构（一组启用，另外一组备用），由ECU运算输出到驱动控制电路控制电机换向阀，自测故障并输出故障码，假如一组驱动控制电路出现故障自行转移到另外一组备用的驱动控制电路。这样就保证整个自动变速箱安全运行可靠。

（7）全新设计的液压储能罐结构，结构更简单，安全可靠。

（8）彻底抛弃离合器结构作为汽车发动机动力输出与动力传动系统连接和脱离缓冲机构。由于采用锁块作为汽车发动机动力输出和截停的结构。所以这种SKT汽车自动变速箱再也不会出现自动换档执行元器件工作正常而挂不上档位或者脱档的故障。

（9）动力输出采用固定传动比的齿轮对啮合传动输出动力。没有采用例如AT汽车自动变速箱的液力耦合器（这种广泛使用的汽车自动变速箱有11％～17％的动力要被耦合器损耗掉），也没有采用AMT汽车自动变速箱、DSG双离合器汽车自动变速箱的由于离合器结构。因为离合器结构中离合器片的磨损打滑也会损耗一部分动力。CVT钢链带传动无级变速箱由于打滑等原因也会损耗一定的动力（这种钢链带传动自动变速箱自1899年问世，有一百多年的历史。最早由荷兰人范·多尼斯VanDoorne’s发明。由于先天的结构缺陷，无法承受大扭矩动力传送，只能在小功率发动机上作为动力变速传送机构，最广泛运用是女士摩托车上的胶带介质无级变速箱）。这种SKT汽车自动变速箱继承了MT手动汽车变速箱的动力直接输出的优点，最大保证动力强劲输出，比MT手动变速箱动力输出分配更优化。反应时间更短（异步啮合挂档保证了更短挂档时间和更可靠齿轮啮合）。

（10）          本发明变速箱可以实现真正意义上的手动加自动一体变速箱，只要稍加设置一个转换按钮，就可以转换成手动变速箱，即使对换档不熟悉的新手，也会熟练操纵。因为无需考虑是否可以挂入啮合和档位顺序问题。

 

附图说明：

图1是本发明车辆变速箱换档结构的构造示意图；

图2是主动齿轮侧视图；

图3是从动盘截面图；

图4是本发明变速箱的构造示意图；

图5是倒档传输原理图；

图6是第一、第二输出轴动力输出工作原理图；

图7是液压驱动换挡拨叉工作原理图；

图8a是液压控制结构示意图；

图8b是图8俯视图；

图9是控制电路原理图；

图10是液压控制工作原理图；

图11是储能罐的构造示意图。

 

具体实施方式：

本发明车辆变速箱换档结构，包括传动轴1，所述传动轴1上依次套设有锁块压盘2、从动盘3和主动齿轮4，所述锁块压盘2和主动齿轮4均是空套在传动轴1上，且锁块压盘2可沿传动轴1轴向滑动，所述从动盘3与传动轴1为固定连接以实现同步转动，所述锁块压盘2靠近从动盘3一侧的端面上固定设有若干组伸入从动盘穿孔内的柱形锁块5，所述主动齿轮4相应位置上设有若干个以利柱形锁块穿入的槽孔6，所述锁块压盘2另一端侧设有用于推动锁块压盘2滑移的挂档拨叉环7，所述锁块压盘2与从动盘端面间设有复位弹簧8（如图1所示）。

为了设计合理，上述锁块压盘和主动齿轮均是通过角接触球轴承9空套在传动轴上。

为了设计合理，上述复位弹簧8套设在柱形锁块5上。

上述从动盘3与传动轴1通过花键固定连接以实现同步转动。

上述主动齿轮4外圈齿与内圈轴承之间分布着中心间隔60度的6个孔位（如图2、3所示），这6个孔位有一定的角度导向角度和6个相同中心的锁块配合（锁块前端也有一定角度的导向倾角），当锁块5压向主动齿轮时，锁块前端与主动齿轮表面接触，一旦锁块进入主动齿轮的导向孔内时，受锁块压盘推力作用，锁块会被快速入位锁紧，完成主动齿轮与从动盘的啮合过程。实验测试证明从动盘静止不动的情况下输入轴达到4000转/分钟的时候（意味着达到一台发动机的最大扭矩时的转速），瞬间可以挂入4档或者5档。即使再高的转速情况下，锁块也能够从容和主动齿轮啮合。这样测试结果表面使用这种汽车自动变速箱可以实现任意档位变换。

本发明变速箱，包括变速箱壳体和设在壳体内的输入轴9、第一输出轴10、第二输出轴11，所述输入轴9上设有摆置方向相对的第一、第二车辆变速箱换档结构12、13，所述第一输出轴10上设有摆置方向相对的第三、第四车辆变速箱换档结构14、15，所述第二输出轴11上设有摆置方向相对的第五、第六车辆变速箱换档结构16、17；所述第一车辆变速箱换档结构12的第一从动盘1201与所述第五车辆变速箱换档结构16的第五主动齿轮1602齿轮啮合，所述第一车辆变速箱换档结构12的第一主动齿轮1202与位于第五主动齿轮16侧端且固定在第二输出轴11上的内齿轮18啮合；所述第二车辆变速箱换档结构13的第二从动盘1301与所述第六车辆变速箱换档结构17的第六主动齿轮齿轮1702啮合，所述第二车辆变速箱换档结构12的第二主动齿轮1202与位于第六主动齿轮1702侧端且固定在第二输出轴11上的外齿轮19啮合；所述第二车辆变速箱换档结构13的第二从动盘1301与所述第四车辆变速箱换档结构15的第四主动齿轮1502啮合；所述输入轴9上的挂档拨叉环为第一挂档拨叉环701，所述第一输出轴10上的挂档拨叉环为第二挂档拨叉环702，所述第二输出轴11上的挂档拨叉环为第三挂档拨叉环703（如图4所示）。

为了实现倒档功能，上述变速箱壳体内还设有中间轴20，所述中间轴20上设有分别与第一车辆变速箱换档结构的第一从动盘1201、第三车辆变速箱换档结构的第三主动齿轮1402啮合的中间齿轮21（如图4、5所示）。

为了实现挂档功能以及实现双稳态油压控制（如图7、8所示），上述第一、第二、第三挂档拨叉环701、702、703上分别设有第一、第二、第三挂档拨叉2201、2202、2203，所述第一、第二、第三挂档拨叉上端分别套置在第一、第二、第三活塞推杆2301、2302、2303上，所述第一、第二、第三活塞推杆两端分别伸入两侧的活塞孔道24内，所述活塞孔道24与液压主油路25之间设有液压换向孔道26，所述液压换向孔道26内穿设有液压换向阀芯27，所述液压换向阀芯27上端连接有丝杆螺母机构28，所述丝杆螺母机构的丝杆29由永磁无刷电机30驱动。该电机具体为稀土永磁无刷三相直流微型电机。

测试试验结果证明稀土永磁无刷三相直流微型电机浸泡在汽车变速箱油里面工作更可靠。由于充分润滑将大幅度提高电机轴承的使用寿命。这种电机没有换向电刷。转子采用稀土永磁体，电机虽小，功率达到普通电机的好几倍那么大。额定转速达到12000转/分钟，每次工作时间30毫秒截停。以电机可靠性运行时间除于每次运行所需要的时间（这还不考虑浸泡在变速箱油良好的润滑效果情况下），所得出的结果是在每部汽车的使用寿命期之内电机几乎不会损坏。采用双驱动电路并加于每次启动进行故障检测以及即使遇到故障也可以自动转换驱动控制电路。三相直流驱动控制电路本身对短时间运行可靠性就会成几何级的倍数增加。再采用双驱动控制电路，这样整个运行控制电路可靠性将大幅度得以提升。

为了较好密封性，上述活塞推杆端部设有活塞31和套在活塞上的密封圈32，所述活塞推杆端部与活塞孔道座体之间设有回位弹簧33。

   在工作时，稀土永磁无刷三相直流微型电机接收到驱动信号，即开始正转几十毫秒后停止，在此过程中驱动丝杆动作，丝杆带动其下端的液压换向阀芯27先上移动，使主油路与液压换向孔道26连通，主油路的油压即推动活塞31及活塞推杆动作，活塞推杆带动挂档拨叉和挂档拨叉环移动，即实现了挂档，由于电机每次转动时间很短（几十毫秒），对电机不会造成任何影响（通常该电机的使用寿命为几十万小时），因此在整车寿命内，该电机均不会因为疲劳损坏。以往变速箱挂档时必须保持电磁阀的通电，才能保证挂档到一定档位，即在行车过程中均有某个档位的电磁阀处于工作状态，从而由于电磁阀的持续工作，容易造成电磁阀的疲劳损坏。本发明的该液压控制结构，完全克服了现有的该缺陷，使液压控制稳定可靠，且使用寿命大大延长。

为了实现稳定控制，上述驱动丝杆29动作的永磁无刷电机30由两组并联的驱动电路31控制，所述两组并联的驱动电路由一组ECU控制。

使用者挂档时，由ECU同时给驱动电路驱动电机的信号，在第一驱动电路没有故障时，即由第一驱动电路执行驱动永磁无刷电机30的动作，当第一驱动电路出故障时，即由第二驱动电路执行驱动永磁无刷电机30的动作，实现了执行动作的双保障。

本发明变速箱倒档中间齿轮后端连接着一个液压油泵，汽车发动机一启动就会带动变速箱输入轴转动，而倒档中间齿轮和输入轴是常啮合的（见图5：倒档传输原理图）。液压泵排量选型可以在0.5～1，75排量之间（排量越大油量越多，油压上升越快。以1.75排量的的齿轮泵为例，齿轮泵主轴只要转动十转油压就可以达到挂档所需的压力，蓄能之后都是通过溢流阀溢流泄压），液压泵出口安装一个单向阀，防止一旦发动机熄火油压通过液压泵泄压。储能罐进油口安装一个反向的单向阀，（设定一定数值的压力可以打开阀体开始储能），当主油道压力达到工作压力之后打开储能罐开始蓄能，储能罐内安装一个溢流阀，溢流阀设定一定数值的溢流压力，一旦储能罐压力超过这个数值，油压就开始泻掉，使能罐压力维持在设定的参数值，储能罐还安装另外一个单向阀作为一旦主油道油压低于工作压力时，向主油道提供足够的压力，储能罐结构（参见图11），储能罐是由罐体、活塞油封、弹簧组成。与之连接的基座上安装有两个单向阀和一个溢流阀，并有油封与基座锁紧。当主油道油压超过设定的单向阀蓄能压力时打开单向阀开始油压进入储能罐推动活塞，活塞克服弹簧压力向后运动，这时开始蓄能。储能罐体后端有一孔位，假如发生活塞油封不好漏油泄压的情况下，液压油可以通过孔位进出保持后端标准压力，不开孔位一旦漏油，压力油淤积在活塞的另外一端使整个储能罐就会失效。

 

本发明汽车自动变速箱壳体铝镁合金压铸、成型加工后组合成为壳体。由前壳体，中壳体。后壳体。上盖四个部分组合而成。外体形状基本与其它形式的变速箱没有太大的差异。

本发明汽车自动变速箱壳体与发动机的连接固定结构以及与汽车车身连接固定结构和其它形式的汽车自动变速箱连接固定结构原理没有太大的差异。

本发明汽车自动变速箱P档（驻停车档）结构与其它形式的汽车自动变速箱P档（驻停车档）结构工作原理基本是一致的。没有太大的差异。

本发明汽车自动变速箱差速器结构（以前驱为例）与其它形式的汽车自动变速箱动力输出的差速器结构和工作原理基本是一致的，也不存在太大的差异。

本发明汽车自动变速箱电脑（ECU）自动控制换档的程序计算所需要的信号以及输入的参数值（如节气门位置传感器参数值、曲轴位置传感器参数值、里程表速度传感器参数值、刹车踏板位置传感器参数值等）与其它形式的汽车自动变速箱自动控制换档的程序计算所要求的信号参数值基本是一致的，没有太大的差异。

本发明变速箱的工作原理：

处于空档的变速箱（如图2所示）当需要挂入一档时，将第二挂档拨叉环往右侧移动，第四车辆变速箱换档结构的锁块压盘和锁块也往右侧移动，锁块穿入第四主动齿轮的槽孔内，在第二从动盘与第四主动齿轮啮合的情况下使第四从动盘与第四主动齿轮同步转动，而带动第一输出轴转动，即实现了一档的输出；需要退回空挡时，即只要将第二挂档拨叉环往左侧移动到中间位即可。

处于空档的变速箱（如图2所示）当需要挂入二档时，将第三挂档拨叉环往左侧移动，第五车辆变速箱换档结构的锁块压盘和锁块也往左侧移动，锁块穿入第五主动齿轮的槽孔内，在第一从动盘与第五主动齿轮啮合的情况下使第五从动盘与第五主动齿轮同步转动，而带动第二输出轴转动，即实现了二档的输出；需要退回空挡时，即只要将第三挂档拨叉环往右侧移动到中间位即可。

处于空档的变速箱（如图2所示）当需要挂入三档时，将第三挂档拨叉环往右侧移动，第六车辆变速箱换档结构的锁块压盘和锁块也往右侧移动，锁块穿入第六主动齿轮的槽孔内，在第二从动盘与第六主动齿轮啮合的情况下使第六从动盘与第六主动齿轮同步转动，而带动第二输出轴转动，即实现了三档的输出；需要退回空挡时，即只要将第三挂档拨叉环往左侧移动到中间位即可。

处于空档的变速箱（如图2所示）当需要挂入四档时，将第一挂档拨叉环往左侧移动，第一车辆变速箱换档结构的锁块压盘和锁块也往左侧移动，锁块穿入第一主动齿轮的槽孔内，在内齿轮与第一主动齿轮啮合的情况下使第一从动盘与第一主动齿轮同步转动，从而带动第二输出轴转动，即实现了四档的输出；需要退回空挡时，即只要将第一挂档拨叉环往右侧移动到中间位即可。

处于空档的变速箱（如图2所示）当需要挂入五档时，将第一挂档拨叉环往右侧移动，第二车辆变速箱换档结构的锁块压盘和锁块也往右侧移动，锁块穿入第二主动齿轮的槽孔内，在外齿轮与第二主动齿轮啮合的情况下使第二从动盘与第二主动齿轮同步转动，从而带动第二输出轴转动，即实现了五档的输出；需要退回空挡时，即只要将第一挂档拨叉环往左侧移动到中间位即可。

处于空档的变速箱（如图2所示）当需要挂入倒档时，将第二挂档拨叉环往左侧移动，第三车辆变速箱换档结构的锁块压盘和锁块也往左侧移动，锁块穿入第三主动齿轮的槽孔内，在中间齿轮均与第三主动齿轮、第一从动盘啮合的情况下，使第一从动盘带动第三主动齿轮同步反向转动，从而带动第一输出轴反向转动，即实现了倒档的输出；需要退回空挡时，即只要将第三挂档拨叉环往右侧移动到中间位即可。

本发明车辆变速箱换档结构及变速箱：

（1）利用轴承（角接触球轴承或者其它既可以承受轴心力也可以承受径向力的轴承）作为主动齿轮与传动轴既安装在同一根轴上又可以实现空转（无啮合状态下）的主要零件。

（2）每个档位由主动齿轮，从动盘（或者从动齿轮），锁块压盘，一组锁块等组成。空档时动力传送到主动齿轮上，主动齿轮和传动轴之间是通过轴承连接在一起，主动齿轮是与轴承的外圈过盈配合，传动轴与轴承内圈也是过盈配合，轴承的内外圈是球滑动，所以动力无法传送到传动轴上面，此时主动齿轮是在空转。由于从动盘是通过内花键与传动轴带外花键段配合，所以从动盘是和传动轴连为一体。需要挂入档位时（即需要将主动齿轮的动力传送到传动轴上时），通过挂档拨叉环压紧锁块压盘上的轴承内圈（此时轴承内圈与转动轴是间隙配合，可以在传动轴上移动）让锁块克服回位弹簧压力后由从动盘向主动齿轮的方向移动，锁块前端表面与主动齿轮表面接触并有一定的推力，一旦锁块被进入主动齿轮的孔位的导向内，由于锁块压盘的压力传送到锁块上，此时锁块即可随着导向插入主动齿轮的动力传动孔，主动齿轮与从动盘啮合，动力即可通过主动齿轮传到从动盘然后再传动轴上。脱离啮合靠回位弹簧弹力分离主动齿轮和从动盘的锁块。

（3）主动齿轮，从动盘都是由相同角度的一组孔位组成，在保证主动齿轮，从动盘有可靠的强度情况下，孔位越多啮合时间越短，从动盘的孔位与锁块是间隙配合，锁块受回位弹簧作用下回到脱离啮合时，锁块的前端还在从动盘的孔位内（以保证工作的可靠性）

（4）利用上述结构原理来设计全新的四驱（或者更多驱动轮）的SUV越野汽车变速传动分动结构。可以实现驱动轮任意组合转换（既可以全时四驱，也可以前两驱，又可以后两驱），这样在路面湿滑时可以用全时四驱（前后驱动轮各50％的动力分配）。后轮陷入坑里时可以用前驱，100％动力分配到前轮。前轮陷入坑里面时可以改用后驱，100％动力传送到后两轮驱动。这样就保证SUV汽车有非常良好的越野性能。

（5）由于挂档执行机构的元器件由传统自动变速箱所采用的电磁阀改为高速无刷直流电机驱动的换向阀，挂档换向原理由电磁阀得失电吸合分离改变液压油路转为电机控制双稳态液压换向阀（即换向阀打开时由电机通电正转到一定转数换向阀打开接通高压油路，然后电机断电截停。换向阀关闭时电机通电反转到一定转数换向阀关闭高压油路连通泄压口，然后电机断电截停）这样汽车自动变速箱液压油路控制的可靠性会大幅度提高。

（6）电机驱动控制电路采用双驱动板结构（一组启用，另外一组备用），由ECU运算输出到驱动控制电路控制电机换向阀，自测故障并输出故障码，假如一组驱动控制电路出现故障自行转移到另外一组备用的驱动控制电路。这样就保证整个自动变速箱安全运行可靠。

（7）全新设计的液压储能罐结构，结构更简单，安全可靠。

（8）彻底抛弃离合器结构作为汽车发动机动力输出与动力传动系统连接和脱离缓冲机构。由于采用锁块作为汽车发动机动力输出和截停的结构。所以这种SKT汽车自动变速箱再也不会出现自动换档执行元器件工作正常而挂不上档位或者脱档的故障。

（9）动力输出采用固定传动比的齿轮对啮合传动输出动力。没有采用例如AT汽车自动变速箱的液力耦合器（这种广泛使用的汽车自动变速箱有11％～17％的动力要被耦合器损耗掉），也没有采用AMT汽车自动变速箱、DSG双离合器汽车自动变速箱的由于离合器结构。因为离合器结构中离合器片的磨损打滑也会损耗一部分动力。CVT钢链带传动无级变速箱由于打滑等原因也会损耗一定的动力（这种钢链带传动自动变速箱自1899年问世，有一百多年的历史。最早由荷兰人范·多尼斯VanDoorne’s发明。由于先天的结构缺陷，无法承受大扭矩动力传送，只能在小功率发动机上作为动力变速传送机构，最广泛运用是女士摩托车上的胶带介质无级变速箱）。这种SKT汽车自动变速箱继承了MT手动汽车变速箱的动力直接输出的优点，最大保证动力强劲输出，比MT手动变速箱动力输出分配更优化。反应时间更短（异步啮合挂档保证了更短挂档时间和更可靠齿轮啮合）。

（10）          本发明变速箱可以实现真正意义上的手动加自动一体变速箱，只要稍加设置一个转换按钮，就可以转换成手动变速箱，即使对换档不熟悉的新手，也会熟练操纵。因为无需考虑是否可以挂入啮合和档位顺序问题。

本发明汽车自动变速箱（以5前进档JS13A型号为例）各档位之间的最终传动比值（含差速器的减速比）：倒档8.252  1档9.038  2档4.239  3档3.47  4档2.557  5档1.954  当然这款自动变速箱可以根据不同厂家的发动机、排量的大小、车型、汽车总装厂家的要求调整各档位之间的最终传动比值。也可以根据要求增减档位。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种车辆变速箱换档结构，包括传动轴，其特征在于：所述传动轴上依次套设有锁块压盘、从动盘和主动齿轮，所述锁块压盘和主动齿轮均是空套在传动轴上，且锁块压盘可沿传动轴轴向滑动，所述从动盘与传动轴为固定连接以实现同步转动，所述锁块压盘靠近从动盘一侧的端面上固定设有若干组伸入从动盘穿孔内的柱形锁块，所述主动齿轮相应位置上设有若干个以利柱形锁块穿入的槽孔，所述锁块压盘另一端侧设有用于推动锁块压盘滑移的挂档拨叉环，所述锁块压盘与从动盘端面间设有复位弹簧。

2.根据权利要求1所述的车辆变速箱换档结构，其特征在于：所述锁块压盘和主动齿轮均是通过角接触球轴承空套在传动轴上。

3.根据权利要求1或2所述的车辆变速箱换档结构，其特征在于：所述复位弹簧套设在柱形锁块上。

4.根据权利要求1或2所述的车辆变速箱换档结构，其特征在于：所述从动盘与传动轴通过花键固定连接以实现同步转动。

5.一种使用权利要求1所述的车辆变速箱换档结构的变速箱，包括变速箱壳体和设在壳体内的输入轴、第一输出轴、第二输出轴，其特征在于：所述输入轴上设有摆置方向相对的第一、第二车辆变速箱换档结构，所述第一输出轴上设有摆置方向相对的第三、第四车辆变速箱换档结构，所述第二输出轴上设有摆置方向相对的第五、第六车辆变速箱换档结构；所述第一车辆变速箱换档结构的第一从动盘与所述第五车辆变速箱换档结构的第五主动齿轮齿轮啮合，所述第一车辆变速箱换档结构的第一主动齿轮与位于第五主动齿轮侧端且固定在第二输出轴上的内齿轮啮合；所述第二车辆变速箱换档结构的第二从动盘与所述第六车辆变速箱换档结构的第六主动齿轮齿轮啮合，所述第二车辆变速箱换档结构的第二主动齿轮与位于第六主动齿轮侧端且固定在第二输出轴上的外齿轮啮合；所述第二车辆变速箱换档结构的第二从动盘与所述第四车辆变速箱换档结构的第四主动齿轮啮合；所述输入轴上的挂档拨叉环为第一挂档拨叉环，所述第一输出轴上的挂档拨叉环为第二挂档拨叉环，所述第二输出轴上的挂档拨叉环为第三挂档拨叉环。

6.根据权利要求5所述的变速箱，其特征在于：所述变速箱壳体内还设有中间轴，所述中间轴上设有分别与第一车辆变速箱换档结构的第一从动盘、第三车辆变速箱换档结构的第三主动齿轮啮合的中间齿轮。

7.根据权利要求5所述的变速箱，其特征在于：所述第一、第二、第三挂档拨叉环上分别设有第一、第二、第三挂档拨叉，所述第一、第二、第三挂档拨叉上端分别套置在第一、第二、第三活塞推杆上，所述第一、第二、第三活塞推杆两端分别伸入两侧的活塞孔道内，所述活塞孔道与液压主油路之间设有液压换向孔道，所述液压换向孔道内穿设有液压换向阀芯，所述液压换向阀芯上端连接有丝杆螺母机构，所述丝杆螺母机构的丝杆由永磁无刷电机驱动。

8.根据权利要求7所述的变速箱，其特征在于：所述活塞推杆端部设有活塞和套在活塞上的密封圈，所述活塞推杆端部与活塞孔道座体之间设有回位弹簧。

9.根据权利要求8所述的变速箱，其特征在于：所述驱动丝杆动作的永磁无刷电机由两组并联的驱动电路控制，所述两组并联的驱动电路由一组ECU控制。

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