气动换挡装置的制作方法

本发明涉及汽车零部件技术领域，具体而言，涉及一种气动换挡装置。

背景技术：

变速箱的原理是：每个挡位都有不同传动比，相当于小齿轮与大齿轮的啮合能产生不同的转速，低速行驶时用低传动比(3挡及以下)，大轴转速低于发动机转速，根据公式p＝fv，可获得更大的驱动力，高速时用高传动比(4挡及以上)，大轴转速高于发动机转速，降低牵引力获得更高速度，切挡位即选择不同尺寸的齿轮和大轴的齿轮啮合。现有技术中，自动变速箱已经很成熟，且广泛应用于轻型汽车中。现有技术中的自动变速箱加工工艺复杂，限于工艺方面因素，目前国内有能力生产的自动变速箱企业较少，生产的质量水平也与国外优秀企业存在较大差距。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种气动换挡装置，以缓解现有技术中的自动变速箱加工工艺复杂，生产出的自动变速箱成品率低的技术问题。

本发明提供一种气动换挡装置，包括：

气动换挡杆，所述气动换挡杆沿其长度方向间隔设有多个环形槽，所述气动换挡杆设有将每个所述环形槽分别与气压动力装置连通的供气通道；

输出轴，所述输出轴套设在所述气动换挡杆上，所述输出轴沿其长度方向间隔设有多组通孔，每组所述通孔的数量至少为两个且沿所述输出轴周向设置，多组所述通孔与多个所述环形槽一一对应，所述输出轴外表面设有与每组所述通孔数量相同且一一对应的换挡槽，所述换挡槽通过多组所述通孔与多个所述环形槽连通；

换挡转子，所述换挡转子能够转动设置在所述换挡槽内，所述换挡槽在所述换挡转子的两侧形成封闭的空腔，两个所述空腔分别与所述换挡槽内相邻的两个所述通孔连通，多个所述换挡转子能够通过在所述换挡槽内转动以隐藏在换挡槽内或部分凸出于所述换挡槽之外；

以及从动齿轮，所述从动齿轮套设在所述输出轴上的从动齿轮，所述从动齿轮内表面周向设有与所述换挡转子数量相同的卡槽，多个所述换挡转子凸出于所述换挡槽之外的部分能够卡入所述卡槽，以完成所述从动齿轮和所述输出轴的周向固定。

进一步的，所述供气通道的数量为偶数，多个所述供气通道连通外界的开口均设置在所述气动换挡杆的同一端面。

进一步的，所述输出轴包括转轴以及套设在所述转轴上的从动轮，所述从动轮键连接在所述转轴上，所述换挡槽设置在所述从动轮上。

进一步的，所述从动轮上的所述换挡槽对应相邻两组所述通孔。

进一步的，所述换挡槽的底面为第一弧面，所述换挡转子朝向所述第一弧面的一面为第二弧面，所述第一弧面的轴线、所述第二弧面的轴线和所述从动轮的轴线相互平行设置，所述换挡转子在所述第二弧面设有两个一端封闭的气槽，两个所述气槽的顶部开口分别连通两个所述通孔，两个所述气槽的端部开口分别连通两个所述空腔。

进一步的，所述换挡槽的两侧面分别设有一个同轴线的第三弧面，所述第三弧面的轴线与所述第二弧面的轴线相互平行设置，所述换挡转子包括圆柱体型的转动部，所述转动部插设在两个所述第三弧面之间。

进一步的，还包括调速电机，所述调速电机与输入轴驱动连接。

进一步的，至少一个所述换挡转子通过顺时针转动将部分所述换挡转子凸出于所述换挡槽外，至少一个所述换挡转子通过逆时针转动将部分所述换挡转子凸出于所述换挡槽外。

进一步的，每组所述通孔的数量为四个且沿所述输出轴周向均匀设置，两个所述换挡转子通过顺时针转动将部分所述换挡转子凸出于所述换挡槽外。

本发明还提供另一种气动换挡装置，包括：

气动换挡杆，所述气动换挡杆沿其长度方向间隔设有多个环形槽，所述气动换挡杆设有将每个所述环形槽分别与气压动力装置连通的供气通道；

输出轴，所述输出轴套设在所述气动换挡杆上，所述输出轴沿其长度方向间隔设有多组通孔，每组所述通孔的数量至少为两个且沿所述输出轴周向设置，多组所述通孔与多个所述环形槽一一对应，所述输出轴外表面设有与每组所述通孔数量相同且一一对应的换挡槽，所述换挡槽通过多组所述通孔与多个所述环形槽连通；

换挡转子，所述换挡转子能够转动设置在所述换挡槽内，所述换挡槽在所述换挡转子的两侧分别形成封闭的第一空腔和第二空腔，所述第一空腔与所述换挡槽内的一个所述通孔连通，多个所述换挡转子能够通过在所述换挡槽内转动以隐藏在换挡槽内或部分凸出于所述换挡槽之外；

弹性组件，所述弹性组件安装在所述第二空腔内且两端分别与所述换挡槽的侧壁和所述换挡转子抵接，所述弹性组件能够驱动所述换挡槽转动并隐藏在所述换挡槽内；

以及从动齿轮，所述从动齿轮套设在所述输出轴上，所述从动齿轮内表面周向设有与所述换挡转子数量相同的卡槽，多个所述换挡转子凸出于所述换挡槽之外的部分能够卡入所述卡槽，以完成所述从动齿轮和所述输出轴的周向固定。

相对于现有技术，本发明提供的两种气动换挡装置的有益效果如下：

本发明提供的气动换挡装置，包括气动换挡杆、输出轴、换挡转子以及从动齿轮，其中，气动换挡杆沿其长度方向间隔设有多个环形槽，多个环形槽分别通过供气通道与气压动力装置连通。输出轴套设在气动换挡杆上，此时，每个环形槽和输出轴的内壁形成相对封闭的气室，输出轴上沿其长度方向间隔设有的多组通孔分别对应多个气室，由于气室为环形气室，即使气动换挡杆相对输出轴转动，也能够保证通孔和气室的连通；每组中的多个通孔分别与输出轴外表面的多个换挡槽一一对应，以完成一个气室与多个换挡槽的同时连通。

换挡转子可转动的安装在换挡槽内，换挡槽在换挡转子两侧形成的封闭的空腔分别与换挡槽内相邻的两个通孔连通，此时，通过其中一个通孔的供气即可完成相应空腔体积的增大，进而完成换挡转子在换挡槽内的转动，换挡转子得以隐藏在换挡槽内或部分凸出于换挡槽外。从动齿轮套设在输出轴上，且其内表面的卡槽与换挡转子数量相同，凸出于换挡槽之外部分换挡转子可以插入卡槽，完成从动齿轮和输出轴的周向固定。

具体的，当进行挂挡操作时，通过气压动力装置向相对应的供气通道内充气，气体依次经过相应气室和通孔并进入相应的换挡槽内的空腔，该空腔体积逐渐变大使换挡转子转动并部分凸出于换挡槽之外，待空转的从动齿轮的卡槽对应换挡槽时，换挡转子卡入卡槽，完成从动齿轮与输出轴的周向固定，从动齿轮对应挡的挂挡操作完成。同理，当进行退挡操作时，通过气压动力装置向相邻的另一供气通道内充气，使换挡槽内另一空腔体积逐渐变大，完成换挡转子的反方向转动，换挡转子能够全部缩入换挡槽，从动齿轮对应挡的退挡操作完成。

上述操作中，不需要严格控制气室和空腔的气密性，在气压动力装置持续性供气的情况下，能够保证换挡转子一直处于隐藏在换挡槽或处于部分凸出于换挡槽的状态，该设置降低了换挡装置、输出轴以及换挡转子的加工工艺要求，进而降低了加工难度，生产出的自动变速箱成品率更高。

本发明提供的另一种气动换挡装置，与上述气动换挡装置相比，在进行挂挡操作时，气压动力装置同样通过供气通道、气室和通孔向第一空腔供气，第一空腔体积逐渐增大，即完成换挡转子在换挡槽内的转动，换挡转子得以部分凸出于换挡槽外，换挡转子卡入卡槽，完成从动齿轮与输出轴的周向固定。与上述气动换挡装置不同的是，在进行挂挡操作时，第二空腔体积减小，弹性组件受压，在进行退挡操作时，只需要取消对第一空腔的供气，弹性组件的回弹力即可驱动换挡转子转动，使换挡转子隐藏至换挡槽内，从动齿轮对应挡的退挡操作完成。

本发明提供的气动换挡装置，通过弹性组件代替气压动力装置完成退挡操作，退挡操作更加稳定准确，降低了气压动力装置失灵而造成退挡操作失效的隐患，此外，本发明提供的气动换挡装置的其他技术优势与上述气动换挡装置的技术优势相同，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的气动换挡装置中气动换挡杆的俯视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的气动换挡装置中气动换挡杆的右视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的气动换挡装置中转轴的俯视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的气动换挡装置中从动轮的俯视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的气动换挡装置中换挡转子的俯视结构示意图；

图6为本发明实施例提供的气动换挡装置中换挡转子和从动齿轮的结构示意图。

图标：100－气动换挡杆；200－转轴；300－从动轮；400－换挡转子；500－从动齿轮；

110－环形槽；120－供气通道；

210－通孔；

310－换挡槽；

311－第一弧面；312－第三弧面；

410－气槽；420－第二弧面；430－转动部；

510－卡槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1－图6，本实施例提供的气动换挡装置，包括气动换挡杆100、输出轴、换挡转子400以及从动齿轮500，其中，气动换挡杆100沿其长度方向间隔设有多个环形槽110，多个环形槽110分别通过供气通道120与气压动力装置连通。输出轴套设在气动换挡杆100上，此时，每个环形槽110和输出轴的内壁形成相对封闭的气室，输出轴上沿其长度方向间隔设有的多组通孔210分别对应多个气室，由于气室为环形气室，即使气动换挡杆100相对输出轴转动，也能够保证通孔210和气室的连通；每组中的多个通孔210分别与输出轴外表面的多个换挡槽310一一对应，以完成一个气室与多个换挡槽310的同时连通。

换挡转子400可转动的安装在换挡槽310内，换挡槽310在换挡转子400两侧形成的封闭的空腔分别与换挡槽310内相邻的两个通孔210连通，此时，通过其中一个通孔210的供气即可完成相应空腔体积的增大，进而完成换挡转子400在换挡槽310内的转动，换挡转子400得以隐藏在换挡槽310内或部分凸出于换挡槽310外。从动齿轮500套设在输出轴上，且其内表面的卡槽510与换挡转子400数量相同，凸出于换挡槽310之外部分换挡转子400可以插入卡槽510，完成从动齿轮500和输出轴的周向固定。

具体的，当进行挂挡操作时，通过气压动力装置向相对应的供气通道120内充气，气体依次经过相应气室和通孔210并进入相应的换挡槽310内的空腔，该空腔体积逐渐变大使换挡转子400转动并部分凸出于换挡槽310之外，待空转的从动齿轮500的卡槽510对应换挡槽310时，换挡转子400卡入卡槽510，完成从动齿轮500与输出轴的周向固定，从动齿轮500对应挡的挂挡操作完成。同理，当进行退挡操作时，通过气压动力装置向相邻的另一供气通道120内充气，使换挡槽310内另一空腔体积逐渐变大，完成换挡转子400的反方向转动，换挡转子400能够全部缩入换挡槽310，从动齿轮500对应挡的退挡操作完成。

上述操作中，不需要严格控制气室和空腔的气密性，在气压动力装置持续性供气的情况下，能够保证换挡转子400一直处于隐藏在换挡槽310或处于部分凸出于换挡槽310的状态，该设置降低了换挡装置、输出轴以及换挡转子400的加工工艺要求，进而降低了加工难度，生产出的自动变速箱成品率更高。

值得说明的，本实施例中，换挡转子400可以以与输出轴轴线相平行的轴线为轴进行转动，以完成其与从动齿轮500的卡槽510的卡接；或者，换挡转子400也可以以与输出轴轴线成夹角甚至成直角的轴线为轴进行转动，同样能够完成其与从动齿轮500的卡槽510的卡接。

具体的，本实施例优选以换挡转子400以与输出轴轴线相平行的轴线为轴进行转动为基准，来对气动换挡装置的具体结构做以下详细介绍。

首先，参照图1和图2，本实施例中，供气通道120的数量为偶数，多个供气通道120连通外界的开口均设置在气动换挡杆100的同一端面。

具体的，本实施例以相邻两个环形槽110对应一挡，变速箱有几挡，供气通道120的数量则为挡数的两倍，此时，通过将供气通道120连通外界的开口设置在气动换挡杆100的同一端面，方便了气压动力装置分别与多个供气通道120连接，完成对各个供气通道120的单独供气。

优选的，本实施例设置多个供气通道120的开口沿气动换挡杆100的端面周向均匀排布。

参照图3和图4，本实施例中，输出轴包括转轴200以及套设在转轴200上的从动轮300，从动轮300键连接在转轴200上，换挡槽310设置在从动轮300上。

待从动轮300上的换挡槽310加工完成后，再键连接在转轴200上，即可完成转轴200和从动轮300的周向固定，该设置降低了换挡槽310的加工难度，提高了输出轴整体的加工效率。

具体的，可以在转轴200外表面设有第一键槽，在从动轮300内表面设有第二键槽，待转轴200插入从动轮300并使第一键槽和第二键槽相对时，将键插入第一键槽和第二键槽内，完成从动轮300和转轴200的周向固定。此时从动轮300上的多个换挡槽310分别与转轴200上的多个通孔210相连通。

或者，也可以在转轴200上设有外花键，在从动轮300上设有内花键，外花键和内花键的配合，同样完成从动轮300和转轴200的周向固定。

再或者，也可以将转轴200和从动轮300一体成型设置。

本实施例中，从动轮300上的换挡槽310对应相邻两组通孔210，即每个换挡槽310对应两个相邻设置的通孔210，每个从动轮300对应一个从动齿轮500，从动轮300的数量等于变速箱的挡数。该设置降低了从动轮300的长度，进一步降低了从动轮300的加工难度，提高了加工效率。

值得说明的，上述设置中，换挡转子400的长度要小于换挡槽310的长度，换挡转子400安装在换挡槽310内后，还需要封闭换挡槽310的两端开口，以完成两个空腔的封闭。

参照图4和图5，本实施例中，换挡槽310的底面为第一弧面311，换挡转子400朝向第一弧面311的一面为第二弧面420，第一弧面311的轴线、第二弧面420的轴线和从动轮300的轴线相互平行设置，换挡转子400在第二弧面420设有两个一端封闭的气槽410，两个气槽410的顶部开口分别连通两个通孔210，两个气槽410的端部开口分别连通两个空腔。

具体的，第一弧面311和第二弧面420时刻相互贴合接触，保证了换挡转子400两侧的空腔的封闭，避免两空腔之间有连通的空隙而影响换挡转子400的转动。通过设置气槽410，保证换挡转子400在换挡槽310内转动时，通孔210在第一弧面311的开口时刻与气槽410的顶部开口对接，进而保证通孔210与空腔的连通。

请继续参照图4和图5，本实施例中，换挡槽310的两侧面分别设有一个同轴线的第三弧面312，第三弧面312的轴线与第二弧面420的轴线相互平行设置，换挡转子400包括圆柱体型的转动部430，转动部430插设在两个第三弧面312之间。

具体的，转动部430的半径基本等于第三弧面312的曲率半径，转动部430插设在两个第三弧面312之间时，进一步保证了两个空腔的封闭，提高了换挡转子400的转动灵敏性。

本实施例中，气动换挡装置还可以包括调速电机，调速电机与输入轴驱动连接。

在换挡操作时，通过离合完成发动机和变速箱的分离后，调速电机可以调节输入轴的转速，以使与输入轴上的主动齿轮啮合的从动齿轮500转动接近甚至等于从动轮300的转速，此时，从动齿轮500上的卡槽510与从动轮300上换挡槽310开口交汇的时间更长，从换挡槽310凸出的换挡转子400更轻松的插入卡槽510内，完成从动齿轮500和从动轮300的周向固定。该设置起到了清挡的作用，也降低了换挡转子400卡入卡槽510时与卡槽510侧壁的碰撞强度，降低了噪音，也降低了换挡转子400和从动齿轮500的损耗，提高了两者的使用寿命。

值得说明的，参照图6，本实施例中，在从动齿轮500和从动轮300周向固定时，是从动齿轮500在转动时用卡槽510的一侧壁压抵换挡转子400的凸出部分，防止换挡转子400相对从动齿轮500反方向转动，换挡转子400时刻处于凸出换挡槽310状态。基于此，本实施例中，至少一个换挡转子400通过顺时针转动将部分换挡转子400凸出于换挡槽310外，至少一个换挡转子400通过逆时针转动将部分换挡转子400凸出于换挡槽310外。该设置保证在挂挡之后，有换挡转子400完成从动齿轮500相对从动轮300顺时针方向的相对固定(如输入轴带动输出轴转动)，也有换挡转子400完成从动齿轮500相对从动轮300逆时针方向的相对固定(如输出轴带动输入轴转动)。

根据上述设置，即使给予退挡(如退一挡)信号，在从动齿轮500转速大于从动轮300转速时(即输入轴带动输出轴转动时)，只有完成输出轴带动输入轴转动的换挡转子400缩入换挡槽310，完成输入轴带动输出轴转动的换挡转子400会时刻处于凸出换挡槽310状态。只有从动齿轮500转速小于从动轮300转速时，换挡转子400凸出换挡槽310的部分有了移动空隙，才能使换挡转子400缩入换挡槽310，完成退挡操作。该设置实现了工作中退挡，当为双离合变速箱时，如一挡退挡后，进二挡时，一挡的离合器即使未完全分离，一挡所在的输入轴也是空转，一挡从动轮空转，两个离合器的摩擦片不会因转速不同而导致相互摩擦发热，避免了频繁换挡时摩擦片过热而影响离合器的使用性能。

优选的，参照图4，本实施例中，每组通孔210的数量为四个且沿输出轴周向均匀设置，两个换挡转子400通过顺时针转动将部分换挡转子400凸出于换挡槽310外。该设置，保证无论是输入轴带动输出轴转动，还是输出轴带动输入轴转动，从动齿轮500和从动轮300之间的连接强度基本相同。

实施例二

本实施例提供一种气动换挡装置，包括气动换挡杆100，气动换挡杆100沿其长度方向间隔设有多个环形槽110，气动换挡杆100设有将每个环形槽110分别与气压动力装置连通的供气通道120；输出轴，输出轴套设在气动换挡杆100上，输出轴沿其长度方向间隔设有多组通孔210，每组通孔210的数量至少为两个且沿输出轴周向设置，多组通孔210与多个环形槽110一一对应，输出轴外表面设有与每组通孔210数量相同且一一对应的换挡槽310，换挡槽310通过多组通孔210与多个环形槽110连通。

换挡转子400，换挡转子400能够转动设置在换挡槽310内，换挡槽310在换挡转子400的两侧分别形成封闭的第一空腔和第二空腔，第一空腔与换挡槽310内的一个通孔210连通，多个换挡转子400能够通过在换挡槽310内转动以隐藏在换挡槽310内或部分凸出于换挡槽310之外；弹性组件，弹性组件安装在第二空腔内且两端分别与换挡槽310的侧壁和换挡转子400抵接，弹性组件能够驱动换挡槽310转动并隐藏在换挡槽310内；以及从动齿轮500，从动齿轮500套设在输出轴上，从动齿轮500内表面周向设有与换挡转子400数量相同的卡槽510，多个换挡转子400凸出于换挡槽310之外的部分能够卡入卡槽510，以完成从动齿轮500和输出轴的周向固定。

本实施例提供的另一种气动换挡装置，与上述气动换挡装置相比，在进行挂挡操作时，气压动力装置同样通过供气通道120、气室和通孔210向第一空腔供气，第一空腔体积逐渐增大，即完成换挡转子400在换挡槽310内的转动，换挡转子400得以部分凸出于换挡槽310外，换挡转子400卡入卡槽510，完成从动齿轮500与输出轴的周向固定。与上述气动换挡装置不同的是，在进行挂挡操作时，第二空腔体积减小，弹性组件受压，在进行退挡操作时，只需要取消对第一空腔的供气，弹性组件的回弹力即可驱动换挡转子400转动，使换挡转子400隐藏至换挡槽310内，从动齿轮500对应挡的退挡操作完成。

本实施例提供的气动换挡装置，通过弹性组件代替气压动力装置完成退挡操作，退挡操作更加稳定准确，降低了气压动力装置失灵而造成退挡操作失效的隐患，此外，本实施例提供的气动换挡装置的其他技术优势与上述气动换挡装置的技术优势相同，此处不再赘述。

值得说明的，本实施例可以设置弹性组件为弹簧。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。