一种无摩擦环的换挡系统扭转减振接合器的制作方法

本发明涉及电动汽车换挡技术领域，具体涉及一种无摩擦环的换挡系统扭转减振接合器。

背景技术：

新能源汽车的研发受到了业界越来越多的关注，在新能源汽车上安装自动变速器逐渐被认为是提高动力性和经济性行之有效的方案。在这其中，机械式自动变速器(amt)由于结构简单、成本低等优点，是新能源汽车变速系统的重要可选对象。

amt中的同步器设置有多个摩擦环来辅助换挡，消除换挡过程中输入端和输出端的转速差，在这一过程，需要较长的时间来达到同步，而且转速差还会引起一定的冲击振动，影响amt的稳定性，同时，摩擦环的快速磨损也影响了amt总成的寿命。

技术实现要素：

本发明提供了一种无摩擦环的换挡系统扭转减振接合器，以解决现有技术中存在的amt寿命低、冲击振动大等问题。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种无摩擦环的换挡系统扭转减振接合器，包括接合套、花键毂内圈、花键毂外圈、摩擦片和弹簧组；所述花键毂内圈、摩擦片和花键毂外圈依次同轴设置，所述花键毂内圈和花键毂外圈之间配合连接，以使花键毂内圈的腹面板和花键毂外圈的腹面板均与摩擦片贴紧，所述花键毂内圈的腹面板、摩擦片和花键毂外圈的腹面板的对应位置均开有弹簧窗口，所述弹簧组位于弹簧窗口中，且所述弹簧组的两端均与花键毂内圈的腹面板、摩擦片和花键毂外圈的腹面板抵接，所述接合套的内花键齿与花键毂外圈的外花键齿啮合连接。

进一步地，还包括夹持盘和铆钉，所述夹持盘开有与花键毂内圈腹面板相对应的弹簧窗口，所述夹持盘分别设置于花键毂内圈的腹面板和花键毂外圈的腹面板的外侧，通过夹持盘和铆钉将花键毂内圈的腹面板和花键毂外圈的腹面板配合连接。

进一步地，还包括定位件，所述花键毂外圈开有第一定位槽，所述接合套的内侧开有第二定位槽，所述定位件的一端安装于第一定位槽，所述定位件的另一端依次与第一定位槽的开口端和第二定位槽紧密贴合。

进一步地，所述定位件包括定位滑块和限位弹簧；所述限位弹簧沿花键毂外圈的径向安装于中第一定位槽中，所述定位滑块的一端与限位弹簧连接，所述定位滑块的另一端依次与第一定位槽的开口端和第二定位槽紧密贴合，。

进一步地，所述第一定位槽包括相连通的限位槽和卡接槽；所述限位槽开在花键毂外圈的腹面板上，所述卡接槽开在花键毂外圈的花毂处，所述定位滑块包括第一定位块、第二定位块和定位凸起，所述第一定位块安装于卡接槽中，并与卡接槽的内侧紧密贴合，所述限位弹簧沿花键毂外圈的径向安装于限位槽中，所述第一定位块的一侧通过第二定位块与限位弹簧连接，所述第一定位块的另一侧通过定位凸起与第二定位槽连接。

进一步地，所述花键毂内圈的腹面板设置有与第一定位槽相对应的第一避让部，所述摩擦片开有与第一定位槽相对应的凹槽。

进一步地，还包括夹持盘和铆钉，所述夹持盘设置有与第一定位槽相对应的第二避让部以及与花键毂内圈腹面板相对应的弹簧窗口，所述夹持盘分别设置于花键毂内圈的腹面板和花键毂外圈的腹面板的外侧，所述铆钉依次穿过花键毂内圈外侧的夹持盘、第一避让部、花键毂外圈的腹面板和花键毂外圈外侧的夹持盘，以将花键毂内圈的腹面板和花键毂外圈的腹面板配合连接。

进一步地，所述花键毂内圈的腹面板、摩擦片和花键毂外圈的腹面板上弹簧窗口的数量为至少一个，且多个所述弹簧窗口沿花键毂内圈的圆周均匀分布。

进一步地，所述第一定位槽的数量为至少一个，多个所述第一定位槽沿花键毂外圈的圆周均匀分布，所述第二定位槽的数量和位置与第一定位槽相对应。

进一步地，还包括换挡拨叉，所述换挡拨叉与接合套连接。

本发明相对于现有技术具有如下优点：

1、本无摩擦环的换挡系统扭转减振接合器通过在花键毂外圈和花键毂内圈之间设置摩擦片，在花键毂外圈和花键毂内圈的腹面板上开设弹簧窗口，并安装弹簧组，通过设置摩擦片和弹簧窗口削弱换挡过程中的冲击振动和转速差。本发明取消了传统同步器的摩擦锁环，在刚性的花键毂上加装扭转减振装置，整体结构更紧凑、稳定，提高amt总成的寿命。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的无摩擦环的换挡系统扭转减振接合器的结构示意图；

图2示出了图1的爆炸图；

图3示出了图1的主视图；

图4示出了图3中a-a向的剖视图；

图5示出了图3中b处的放大示意图；

图6示出了根据本发明的花键毂内圈和花键毂外圈未产生扭转角度差的示意图；

图7示出了据本发明的花键毂内圈相对花键毂外圈逆时针方向扭转出现转角差的示意图；

图8示出了据本发明的花键毂内圈相对花键毂外圈顺时针方向扭转出现转角差的示意图；

图9示出了根据本发明实施例1应用行星齿轮换挡机构—接合套未结合外部齿圈时刻示意图；

图10示出了根据本发明实施实例1应用于行星齿轮换挡机构——接合套已结合外部齿圈时刻示意图；

图11示出了根据本发明实施实例2应用于定轴齿轮换挡机构——接合套未结合外部齿圈时刻示意图；

图12示出了根据本发明实施实例2应用于定轴齿轮换挡机构——接合套已结合外部齿圈时刻示意图；

图13示出了根据本发明实施实例2应用于定轴齿轮换挡机构——接合套已结合外部齿圈时刻示意图；

图中，1为夹持盘；101为第二避让部；2为花键毂内圈；201为花键毂内圈的腹面板；202为第一避让部；3为定位件；301为第一定位槽；302为限位槽；303为卡接槽；304为定位滑块；305为限位弹簧；306为第一定位块；307为第二定位块；308为定位凸起；4为弹簧组；5为花键毂外圈；501为花键毂外圈的腹面板；502为花键毂外圈的花毂；6为接合套；7为摩擦片；701为凹槽；8为铆钉；9为换挡拨叉；10为弹簧窗口；11为驱动轮；12为差减器；13为扭转减振接合器；14为驱动电机；15为外部接合齿圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1-图5所示的无摩擦环的换挡系统扭转减振接合器，包括接合套6、花键毂内圈2、花键毂外圈5、摩擦片7和弹簧组4；所述花键毂内圈2、摩擦片7和花键毂外圈5依次同轴设置，所述花键毂内圈的腹面板201和花键毂外圈的腹面板501之间配合连接，以使花键毂内圈的腹面板201和花键毂外圈的腹面板501均与摩擦片7贴紧，所述花键毂内圈的腹面板201、摩擦片7和花键毂外圈的腹面板501的对应位置处均开有弹簧窗口10，所述弹簧组4位于弹簧窗口10中，且所述弹簧组4的两端均与花键毂内圈的腹面板201、摩擦片7和花键毂外圈的腹面板501抵接，所述接合套6的内花键齿与花键毂外圈5的外花键齿啮合连接。通过设置摩擦片可增加花键毂内圈的腹面板201和花键毂外圈的腹面板501之间的摩擦力。接合套与外部接合齿圈15因转速差会产生一定的冲击振动，通过摩擦片与弹簧组4配合能够起到缓冲减振、消除转速差的作用，从而削减换挡同步过程中的冲击振动，快速同步转动。

还包括夹持盘1和铆钉8，夹持盘1开有与花键毂内圈的腹面板201和花键毂外圈的腹面板501相对应的弹簧窗口10，所述夹持盘1分别设置于花键毂内圈的腹面板201和花键毂外圈的腹面板501的外侧，通过夹持盘1和铆钉8将花键毂内圈的腹面板201和花键毂外圈的腹面板501配合连接。夹持盘1在铆钉8的连接下，提供轴向的压紧力，使花键毂内圈2和花键毂外圈5在轴向方向保持同步。

还包括定位件3，所述花键毂外圈5开有第一定位槽301，所述接合套6的内侧开有第二定位槽，所述定位件3的一端安装于第一定位槽301中，所述定位件3的另一端依次与第一定位槽301的开口端和第二定位槽紧密贴合，所述第一定位槽301沿花键毂外圈圆周方向的尺寸大于定位件的一端。所述定位件3的一端具有弹性。

通过设置定位件3，在变速系统处于“空挡”工况，即接合套6不做轴向移动时，限位弹簧305产生的弹簧力，将定位滑块304顶向接合套6，定位凸起308与接合套6内侧的第二定位槽相互配合，可减少接合套6的轴向窜动，提高接合器在工作中的稳定性。

所述花键毂内圈的腹面板201设置有与第一定位槽301相对应的第一避让部202，所述摩擦片7开有与第一定位槽301相对应的凹槽701。通过此设置可防止花键毂内圈的腹面板201和摩擦片7影响定位件工作。

还包括夹持盘1和铆钉8，所述夹持盘1设置有与第一定位槽301相对应的第二避让部101以及与花键毂内圈的腹面板201相对应的弹簧窗口10，所述夹持盘1分别设置于花键毂内圈的腹面板201和花键毂外圈的腹面板501的外侧，所述铆钉8依次穿过花键毂内圈2外侧的夹持盘1、第一避让部202、花键毂外圈的腹面板501和花键毂外圈5外侧的夹持盘1，以将花键毂内圈的腹面板201和花键毂外圈的腹面板501配合连接。通过此设置，花键毂内圈2和花键毂外圈5之间受到夹持盘1和铆钉8的约束，同轴转动。如图6-图8所示，夹持盘与多个方位的铆钉孔位，铆钉与第一避让部形成周向约束，使得花键毂内圈2的转动和花键毂外圈5的转动是同轴的，在产生转速差时，花键毂内圈2可以相对于花键毂外圈5周向转动。通过设置摩擦片7和弹簧组4形成扭转减振，从而改善转速差，缓冲冲击振动。

所述定位件3包括定位滑块304和限位弹簧305；所述限位弹簧305沿花键毂外圈5的径向安装于中第一定位槽301中，所述定位滑块304的一端与限位弹簧305连接，所述定位滑块304的另一端依次与第一定位槽301的开口端和第二定位槽紧密贴合。实际使用时，所述第一定位槽301沿花键毂外圈5圆周方向的尺寸可大于限位弹簧305，方便限位弹簧305的安装。

所述第一定位槽301包括相连通的限位槽302和卡接槽303；所述限位槽302开在花键毂外圈的腹面板501上，所述卡接槽303开在花键毂外圈的花毂502处，所述定位滑块304包括第一定位块306、第二定位块307和定位凸起308，所述第一定位块306安装于卡接槽303中，并与卡接槽303的内侧紧密贴合，所述限位弹簧305沿花键毂外圈5的径向安装于限位槽302中，所述第一定位块306的一侧通过第二定位块307与限位弹簧305连接，所述第一定位块306的另一侧通过定位凸起308与第二定位槽连接，所述限位槽302沿花键毂外圈圆周方向的尺寸大于限位弹簧305和第二定位块307。

当机构不执行换挡操作时，定位滑块304具有复位保持功能，定位滑块304上的定位凸起与接合套6内侧的第二定位槽对准配合，此时限位弹簧305产生的弹簧力提供径向作用力，使定位滑块304顶向接合套6，使接合套6在轴向保持稳定。

在执行换挡操作时，换挡拨叉9带动接合套6做轴向滑动，在接合套6滑动过程中，其内侧的第二定位槽将与定位滑块304的定位凸起308做相对滑动接触，第二定位槽的槽面与定位凸起308接触将定位滑块304下压，此时，限位弹簧305受到压缩；当变速系统切换回“空挡”工况时，换挡拨叉9带动接合套向原位置移动，此时限位弹簧305向上顶起，接合套6内侧的第二定位槽将与定位滑块304的定位凸起308配合接触，减少接合套6的轴向窜动。

所述第一定位槽301的数量为至少一个，多个所述第一定位槽301沿花键毂外圈的圆周方向均匀分布，所述第二定位槽的数量和位置与第一定位槽301相对应。根据整车的具体负载情况，第一定位槽301和第二定位槽的数量可适当增减，找到最佳的分布配置。

所述弹簧窗口10的数量为至少一个，多个所述弹簧窗口10沿花键毂内圈2的圆周均匀分布。弹簧窗口10均匀分布在花键毂内圈的腹面板201内、摩擦片7和花键毂外圈的腹面板501内，且花键毂内圈的腹面板201、摩擦片7和花键毂外圈的腹面板501上弹簧窗口10的数量、形状一致且对齐设置。弹簧窗口10的数量可根据同步机构的尺寸进行适当的布置调整。所述弹簧组4可根据实际工作条件选择单个减振弹簧或多个内外层减振弹簧等组合。

还包括换挡拨叉9，所述换挡拨叉9与接合套6连接。通过设置换挡拨叉9完成本接合器的换挡工作。

考虑到同步器在电动汽车中的应用情形，可借助驱动电机的转速快速响应特性实现变速系统两端快速消除转速差，依靠对电机进行精准调速控制，使驱动电机和电驱动机械变速器直接耦合。因为普通的电机控制器的转速控制仍会存在较小的误差，本发明提供的一种无摩擦环的换挡系统扭转减振接合器，可减小因电机调速误差带来的接合冲击。本发明的原理为：

在接合器运动时，花键毂内圈2与花键毂外圈5受到夹持盘1的约束，使花键毂内圈2与花键毂外圈5绕同轴转动。

花键毂内圈2受到转矩驱动后将进行绕轴转动，弹簧组4预压缩固定在弹簧窗口10中，每弹簧组4的首尾两个端面均与花键毂内圈的弹簧窗口和花键毂外圈的弹簧窗口抵接，弹簧组4产生弹簧力为花键毂内圈2与花键毂外圈5的转动提供周向力，同时摩擦片7在花键毂内圈2与花键毂外圈5之间，受两侧夹持盘1和铆钉8的限定作用与花键毂内圈的腹面板201和花键毂外圈的腹面板501贴合，通过摩擦传递转动力矩。

接合套6的内花键齿与花键毂外圈5的外花键齿之间为齿轮啮合传动，正常情况下，接合套6与花键毂内圈2、花键毂外圈5一起做同轴转动。

本接合器在执行换挡同步操作之前，接合套6与外部接合齿圈15之间设有间隙，不存在接触。当执行换挡同步操作时，换挡拨叉9受到外力移动，换挡拨叉9带动接合套6做轴向移动。接合套6向外部接合齿圈的方向移动一定距离后，接合套6的内花键齿与外部接合齿圈的轮齿接触，形成齿轮啮合，同时，接合套6的内花键齿与花键毂外圈5的外花键齿之间也存在齿轮啮合，使花键毂外圈5这一侧的转动力矩通过接合套6传递到外部接合齿圈，实现同步过程。

如图6-图8所示，接合套6进行轴向移动与外部接合齿圈15进行接合的过程中，花键毂外圈5这一侧的转动速度与外部接合齿圈的转动速度不一定相同，转速差使接合套6在接合过程中将产生一定的冲击振动。冲击振动传到此处使花键毂内圈2与花键毂外圈5的转动角度产生差值(如图7和图8中的转角差α、β)，弹簧窗口10内的弹簧组4受到进一步压缩，此时的弹簧组4提供弹性缓冲，从而减缓传递过来的冲击，消除转速差，同时摩擦片7的两侧面，一面贴合花键毂内圈2另一面贴合花键毂外圈5，摩擦片7的弹性与阻尼特性也将削弱两侧的转动冲击能量。冲击振动得到减弱，使换挡同步系统的冲击振动减小。

本无摩擦环的换挡系统扭转减振接合器适用于具有电机提供驱动力的新能源汽车(比如纯电动汽车、混合动力汽车以及增程式电动汽车)，在变速换挡系统中得到应用。如图9和图10所示，本实施实例是应用在行星齿轮换挡机构当中的情况。当汽车需要进行换挡操作时，换挡拨叉9受到外力移动，换挡拨叉9带动接合套6做轴向移动。接合套6向外部接合齿圈的方向移动一定距离后，接合套6的内花键齿与外部接合齿圈的轮齿接触，形成齿轮啮合，同时，接合套6的内花键齿与花键毂外圈5的外花键齿之间也存在齿轮啮合，使花键毂外圈5这一侧的转动力矩通过接合套6传递到外部接合齿圈，实现同步过程。

在接合同步工作时实现扭转减振的过程，接合套6进行轴向移动与外部接合齿圈15进行接合的过程中，花键毂外圈5这一侧的转动速度与外部接合齿圈15的转动速度不一定相同，转速差使接合套6在接合过程中将产生一定的冲击振动。本发明提出的扭转减振接合器当中，花键毂内圈2与花键毂外圈5之间设有摩擦片7贴合，每处对应的花键毂内圈的弹簧窗口与花键毂外圈的弹簧窗口内设有弹簧组4，冲击振动传到此处使花键毂内圈2与花键毂外圈5的转角产生差值，此时花键毂内圈2与花键毂外圈5的相对位置示意图如图7或图8所示，即表示在扭转减振接合器转动的过程中，花键毂内圈2相对于花键毂外圈5在逆时针或顺时针方向上出现转角差的情况，此时弹簧窗口内的弹簧组4产生压缩，弹簧的特性使得传递过来的冲击得到减缓，同时摩擦片7的两侧面，一面贴合花键毂内圈2另一面贴合花键毂外圈5，摩擦片7的弹性与阻尼特性也将削弱两侧的转动冲击能量。冲击振动将在此处得到减弱，使换挡同步系统的冲击振动减小。转动力矩经过本扭转减振接合器后，减弱输出到行星齿轮换挡机构的冲击振动，以减小整车在换挡过程中产生的冲击度。

实施例2：

本实施例除以下技术特征外同实施例1：

本无摩擦环的换挡系统扭转减振接合器，适用于具有电机提供驱动力的新能源汽车(比如纯电动汽车、混合动力汽车以及增程式电动汽车)，在变速换挡系统中得到应用。

如图11-图13所示，本实施实例是应用在定轴齿轮换挡机构当中的情况。当汽车需要进行换挡操作时，换挡拨叉9受到外力移动，换挡拨叉9带动接合套6做轴向移动。接合套6向外部接合齿圈的方向移动一定距离后，接合套6的内花键齿与外部接合齿圈15的轮齿接触，形成齿轮啮合，同时，接合套6的内花键齿与花键毂外圈5的外花键齿之间也存在齿轮啮合，使花键毂外圈5这一侧的转动力矩通过接合套6传递到外部接合齿圈，实现同步过程。

在接合同步工作时实现扭转减振的过程，接合套6进行轴向移动与外部接合齿圈进行接合的过程中，花键毂外圈5这一侧的转动速度与外部接合齿圈15的转动速度不一定相同，转速差使接合套6在接合过程中将产生一定的冲击振动。在本扭转减振接合器中，花键毂内圈2与花键毂外圈5之间设有摩擦片7贴合，每处对应的花键毂内圈弹簧窗口与花键毂外圈弹簧窗口内设有弹簧组4，冲击振动传到此处使花键毂内圈2与花键毂外圈5的转角产生差值，此时花键毂内圈2与花键毂外圈5的相对位置示意图如图7或图8所示，即表示在扭转减振接合器转动的过程中，花键毂内圈2相对花键毂外圈5在逆时针或顺时针方向出现转角差的情况，此时弹簧窗口10内的弹簧组4产生压缩，弹簧的特性使得传递过来的冲击得到减缓，同时摩擦片7的两侧面，一面贴合花键毂内圈2另一面贴合花键毂外圈5，摩擦片7的弹性与阻尼特性也将削弱两侧的转动冲击能量。冲击振动将在此处得到减弱，使换挡同步系统的冲击振动减小。转动力矩经过本发明提出的一种无摩擦环的换挡系统扭转减振接合器后，减弱输出到定轴齿轮换挡机构的冲击振动，以减小整车在换挡过程中产生的冲击度。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。