CN101524961B - 电动汽车变速箱与离合器联动一体机 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车变速箱与离合器联动一体机，包括机体，机体上分别设有控制主轴、离合器臂主轴及变速箱臂主轴，控制主轴与离合器臂主轴通过离合组合件相连接，控制主轴与变速箱臂主轴通过换挡组合件相连接；当控制主轴开始转动时，离合组合件使离合器臂主轴转动，离合器臂主轴带动与其相连接的离合传动件移动，离合器开始渐变分离，当控制主轴转动到90°时，离合器处于完全分离状态，当控制主轴由90°转动到180°时，离合器开始由分离渐变到结合，完成一离合周期；此时换挡组合件也在同步运动，使变速箱臂主轴转动，变速箱臂主轴带动与其相连接的变速传动件移动，使变速箱完成一次变速换挡。

Description

电动汽车变速箱与离合器联动一体机

技术领域

本发明涉及电动汽车传动控制技术领域，特别涉及电动汽车变速箱与离合器联动控制相关技术。

背景技术

汽车是人类不可缺少的交通工具，但石油危机和大气污染，迫使人们对电动汽车投入巨资进行研究。来缓解人类对石油的依赖和对环境的污染。

常规的电动汽车有直流和交流两种型式，直流电控系统和交流变频系统是控制电动汽车行驶速度的基本结构，虽然这种电气控制系统可以调节电动机的转速，从而控制车速，但无法改变不同的路况而要求的不同的传动扭力。目前的电动汽车大多用固定数比的机械传动，这种方式只能勉强在平坦的路面上行驶。也有的电动汽车干脆把燃气汽车的发动机拿掉，换上电动机便成了电动汽车，（发动机和电动机在功率输出／额定转速的关系上是有很大区别的）所以，燃气汽车的完善结构并非适宜电动汽车。电动汽车有一个根本性的问题就是：行驶速度和爬坡能力是一个最大的矛盾。

机械传动，一方面是原动力的效率如何，另一个重要方面便是传动结构上的内阻，汽车发动机功率大，在内阻方面反映不是很明显，但在只有几千瓦的电动汽车上，几个偏大的内阻结构，便会明显的体现出来，使本来就有限的车载能源很多消耗在内阻上，不同路况时不合理的传动数比，会出现不适时宜的大电流输出，使电池能量过多的不合理消耗，降低行车里程。低效率，高消耗，不适时宜的大电流输出，是目前电动汽车普遍存在的问题。

电动汽车里的电动机是动力源，电动机功率的选定应设计在最高时速时的自然输出（转速和电流），这个数值适应在电动汽车最高行驶速度上，但这个值并不适宜电动汽车起步和爬坡。（所以在我的电动汽车系统中有另一项专利是电动汽车专用的两档变速箱，能使电动汽车始终处于良好的负荷下工作）。

在燃气汽车各式各样的变速传功方法中，手动换挡是机械传动中内阻最小，效率最高的方法，但也是操作最复杂、劳动强度最大的。虽然燃气汽车结构有液力自动变速箱，但绝不适宜用于电动汽车结构。

齿轮变速是变速箱里最简单、应用最广的方法，齿轮变换档位时必须首先使动力源和车轮传动脱离，消除齿面压力，然后才能换挡。所以，离合器是必不可少的设置。但是现代的大范围使用人群很不习惯离合器和换挡配合的操作方法，电动汽车给人们的意识就是操作简单，开钥匙就走的概念，很难让人们向驾驶燃气汽车那样去操作只有几千瓦功率的、却装有变速杆和离合器操作的电动汽车。

西方有些国家为了绿色环保，大力推广电汽动车，政府规定：满14岁以上的儿童和60 岁以下的老人都可以免挂牌、免驾照驾驶低速电动汽车。这些人群需要的是智能型简单操作型式的电动汽车，而不是复杂的驾驶要求。

技术内容

本发明目的是针对以上现有电动汽车技术上的不足，设计一种结构简单，成本低，使用方便。既有自动变速箱的驾驶舒适、操作简单，又有手动变速箱的安全、可靠、成本低、机械效率高、使用经济的优点的电动汽车变速箱与离合器联动一体机。

本发明可以通过以下技术方案实现；一种电动汽车变速箱与离合器联动一体机，包括一机体，机体上分别设有控制主轴、离合器臂主轴及变速箱臂主轴，控制主轴与离合器臂主轴通过离合组合件相连接，控制主轴与变速箱臂主轴通过换挡组合件相连接；离合器臂主轴通过离合传动件与离合器摇臂相接；变速箱臂主轴通过变速传动件与变速箱摇臂相接；离合组合件与换挡组合件之间的配合关系为：控制主轴转动180°为一个周期，当控制主轴开始转动时，离合组合件使离合器臂主轴转动，离合器臂主轴带动与其相连接的离合传动件移动，离合器开始渐变分离，当控制主轴转动到90°时，离合器处于完全分离状态，当控制主轴由90°转动到180°时，离合器开始由分离渐变到结合，完成一离合周期；此时换挡组合件也在同步运动，使变速箱臂主轴转动，变速箱臂主轴带动与其相连接的变速传动件移动，使变速箱完成一次变速换挡。

所述的电动汽车变速箱与离合器联动一体机，其连接控制主轴与离合器臂主轴的离合组合件为，控制主轴上固接有离合主动臂，离合器臂主轴上固接有离合从动臂，离合主动臂与离合从动臂两者之间分别通过离合主动臂轴、离合从动臂轴及离合臂连杆连接；所述连接控制主轴与变速箱臂主轴的换挡组合件为，控制主轴上固接有变速主动臂，变速箱臂主轴上固接有变速从动臂，变速主动臂与变速从动臂两者之间分别通过变速主动臂轴、变速从动臂轴及变速臂连杆相接。所述的电动汽车变速箱与离合器联动一体机，其离合传动件及变速传动件可以是拉索、连杆、液压机构中的一种，或拉索、连杆、液压机构任意两者或两者以上的结合。

所述的电动汽车变速箱与离合器联动一体机，其离合传动件及变速传动件为拉索时，离合器臂主轴与离合拉索的连接是，在离合器臂主轴上固接有离合主摇臂，离合主摇臂的一端通过离合主摇臂铰链与离合拉索的一端连接；离合拉索的另一端通过离合摇臂铰链与离合器摇臂相接。

所述的电动汽车变速箱与离合器联动一体机，为限制离合拉索的移动方向，所述机体上设有离合拉索前端限位装置，离合拉索的一端穿过离合拉索前端限位装置的限位孔；汽车离合器上设有离合拉索后端限位装置，离合拉索的另一端穿过离合拉索后端限位装置的限位孔与离合器摇臂相接。

所述的电动汽车变速箱与离合器联动一体机，其连接变速箱臂主轴与变速箱摇臂的变速拉索为相互对应反向运动的双段拉索，一段为进拉索，一段为退拉索，变速箱臂主轴与变速拉索的连接是，在变速箱臂主轴上固接有变速主摇臂，变速主摇臂的一端通过变速主摇臂铰链与进拉索及退拉索的一端连接；进拉索及退拉索的另一端通过变速摇臂铰链与变速箱摇臂相接。

所述的电动汽车变速箱与离合器联动一体机，为限制变速拉索的移动方向，所述机体上设有变速进拉索前端限位装置及变速退拉索前端限位装置，进拉索的一端穿过变速进拉索前端限位装置的进拉索限位孔，退拉索的一端穿过变速退拉索前端限位装置的退拉索限位孔；汽车变速箱上设有变速进拉索后端限位装置及变速退拉索后端限位装置，进拉索的另一端穿过变速进拉索后端限位装置的进限位孔及退拉索的另一端穿过变速退拉索后端限位装置的退限位孔与变速箱摇臂铰链相接。

所述的电动汽车变速器与离合器联动一体机，为便于控制，操作手柄控制主轴转动。

所述的电动汽车变速器与离合器联动一体机，为便于控制，操作手柄通过正反开关组件、控制电机、变速机构控制主轴转动。所述的电动汽车变速箱与离合器联动一体机，其机体为一盒体，控制主轴、离合器臂主轴、变速箱臂主轴穿设于盒体壁，离合组合件及换挡组合件设在盒体的里面。

本发明与现有技术的不同在于：结构简单，成本低，使用方便；既有自动变速箱的驾驶舒适、操作简单，又有手动变速箱的安全、可靠、成本低、机械效率高、使用经济的优点。

附图说明

图1 为本发明的使用原理立体示意图；

图2 为本发明一档内部状态示意图；

图3 为本发明二档内部状态示意图；

图4 为本发明电动汽车变速箱工作线行示意图；

图5 为本发明电动汽车离合器工作线行示意图。

实施方式

本发明的设计方案如图1 所示，变速箱4 与离合器3 及驱动电机2不需要传统驾车那样去同时操作离合器和变速箱，而是由一套电动汽车变速箱与离合器联动一体机1 来程序性的、机械的控制离合器和变速箱，使驾驶者轻松自如的操作电动汽车，使电动汽车的电流输出始终处于科学合理的状态下消耗。若本发明配合以电动汽车电流控制器系统，不同的路况，电动汽车电流控制器系统会自动变换档位。若本发明配合以手动档，驾驶员只需简单的操作一个手柄（手动）、便可以自动轻松的同时操作离合器和变速箱的传动关系。与本发明的方法配合，电动汽车有手柄操作（手动）、和（电动汽车电流控制器系统）（自控）两种，都可以精确的控制离合器和变速箱的相互传动关系。

本发明如图1 、图2 、图3 所示，电动汽车变速箱与离合器联动一体机1 ，包括一机体10 ，机体10 上分别设有控制主轴11 、离合器臂主轴12 及变速箱臂主轴13 。控制主轴11与离合器臂主轴12通过离合组合件14 相连接。控制主轴11 与变速箱臂主轴13 通过换挡组合件15相连接。离合器臂主轴12 通过离合传动件16 与离合器摇臂30 相接。变速箱臂主轴13 通过变速传动件17 与变速箱摇臂40 相接。离合传动件及变速传动件可以是拉索、连杆、液压机构中的一种，或拉索、连杆、液压机构任意两者或两者以上的结合的结构，只要完成控制即可。离合组合件14 与换挡组合件15之间的配合关系为：控制主轴11转动180°为一个周期。当控制主轴11 开始转动时，离合组合件14 使离合器臂主轴12 转动，离合器臂主轴12 带动与其相连接的离合传动件16 移动，离合器3 开始渐变分离，当控制主轴11转动到90°时，离合器3 处于完全分离状态。当控制主轴11由90 °转动到180°时，离合器3 开始由分离渐变到结合，完成一离合周期。此时换挡组合件15也在同步运动，使变速箱臂主轴13 转动，变速箱臂主轴13 带动与其相连接的变速传动件17 移动，使变速箱4 完成一次变速换挡。

下面结合一具体结构，对电动汽车变速箱与离合器联动一体机给予细述：离合组合件14 由离合主动臂140 、离合从动臂141 、离合主动臂轴142 、离合从动臂轴143 及离合臂连杆144 组成。其连接控制主轴11与离合器臂主轴12 的离合组合件14 为：控制主轴11 上固接有离合主动臂140 ，离合器臂主轴12 上固接有离合从动臂141，离合主动臂140 与离合从动臂141 两者之间分别通过离合主动臂轴142 、离合从动臂轴143 及离合臂连杆144 连接。换挡组合件15由变速主动臂150 、变速从动臂151 、变速主动臂轴152 、变速从动臂轴153 及变速臂连杆154 组成。所述连接控制主轴11与变速箱臂主轴13 的换挡组合件15为：控制主轴11上固接有变速主动臂150 ，变速箱臂主轴13 上固接有变速从动臂151 ，变速主动臂150与变速从动臂151 两者之间分别通过变速主动臂轴152 、变速从动臂轴153及变速臂连杆154 相接。

当电动汽车变速箱与离合器联动一体机工作时，如图2 、图3 所示，控制主轴11转动，其上连接离合组合件14 和换挡组合件15 ; 离合组合件14 的离合主动臂140 、离合从动臂141 、离合主动臂轴142 、离合从动臂轴143 及离合臂连杆144 及换挡组合件15由变速主动臂150 、变速从动臂151 、变速主动臂轴152 、变速从动臂轴153 及变速臂连杆154 ，各连接点位于不同的角度上。离合主动臂140 与变速主动臂150 是同时转动的，但产生的是不同的运转尺距效果，其变速箱4 与离合器3 相配合的工作线行关系如图4 、图5所示，两张线行图是同一控制主轴11上同步转动的，其中Ml 、M2是在相同的转速下产生不同的运行距离，Ml 为最小运动尺距，M2为最大运动尺距。由此程序性的适应了离合器和变速器所要求的操作规程。

当控制主轴11接到指令开始转动时，首先离合主动臂140 立刻以最大的运行尺距拉动离合传动件16 移动，使离合器3 开始分离，同时会联动变速器换档组合件15作运动。当控制主轴11 转动到20°-50°时，离合器3 开始渐变分离到彻底分离，90°时离合从动臂141 此时处于微缓运动状态；此时的变速从动臂151 由微缓运动进入快速运动状态，完成换档。当控制主轴11转动到110°-140°时，换档完成。此时离合器3 开始渐缓结合，当控制主轴11 转动到180°时，离合器3 完全结合，完成一个换档周期。

离合器3 与变速箱4 运动关系是：接指令后变速主动臂150 转动180°，完成：离合器3 分离→A 挡位变换成B 挡位→离合器3 接合；一个换档周期。

当接到指令要求换回A 挡时，离合主动臂140 反转，同样是完成：离合器分离→由B 挡位变换回A 档位→离合器接合。

当离合传动件16 为拉索时，离合器臂主轴12 与离合拉索（离合传动件16 ）的连接是，在离合器臂主轴12 上固接有离合主摇臂145, 离合主摇臂145 的一端通过离合主摇臂铰链146 与离合拉索的一端连接；离合拉索的另一端通过离合摇臂铰链147 与离合器摇臂30相接。为限制离合拉索的移动方向，所述机体1 上设有离合拉索前端限位装置160 ，离合拉索的一端穿过离合拉索前端限位装置160 的限位孔1600 。汽车离合器3 上设有离合拉索后端限位装置31 ，离合拉索的另一端穿过离合拉索后端限位装置31 的限位孔310 与离合器摇臂30 相接。

当变速传动件17 为拉索时，其连接变速箱臂主轴13 与变速箱摇臂40 相接的变速拉索为相互对应反向运动的双段拉索，一段为进拉索170 ，一段为退拉索171 ，变速箱臂主轴13 与变速拉索的连接是：在变速箱臂主轴13 上固接有变速主摇臂155 ，变速主摇臂155的一端通过变速主摇臂铰链156 与进拉索170 及退拉索171 的一端连接；进拉索170 及退拉索171 的另一端通过变速摇臂铰链157 与变速箱摇臂40 相接。为限制变速拉索的移动方向，所述机体1 上设有变速进拉索前端限位装置172 及变速退拉索前端限位装置173 ，变速进拉索170 的一端穿过变速进拉索前端限位装置172 的进拉索限位孔1720 。变速退拉索171 的一端穿过变速退拉索前端限位装置173 的退拉索限位孔1730 。汽车变速箱4 上设有变速进拉索后端限位装置41 及变速退拉索后端限位装置42 ，变速进拉索的另一端穿过变速进拉索后端限位装置41 的进限位孔410 及变速退拉索的另一端穿过变速退拉索后端限位装置42 的退限位孔420 与变速箱摇臂铰链40 相接。本发明可使电动汽车分为手动和自动两种型式；当电动汽车为手动型式时，操作手柄直接连接控制电动汽车变速箱与离合器联动一体机1 的控制主轴11 。当电动汽车为自动型式时，在电动汽车变速箱与离合器联动一体机上设有一通过减速机构操控控制主轴11的控制电机18 ，这部控制电机18 由电流控制器系统控制，实现电动汽车的自动控制。

为安全及防尘需要，所述的电动汽车变速箱与离合器联动一体机，其机体1 可为一盒体，控制主轴11 、离合器臂主轴12 、变速箱臂主轴13 穿设于盒体壁，离合组合件14 及换挡组合件15设在盒体的里面。

Claims (10)

1.、一种电动汽车变速器与离合器联动一体机，其特征在于，所述电动汽车变速器与离合器联动一体机包括一机体，机体上分别设有控制主轴、离合器臂主轴及变速箱臂主轴，控制主轴与离合器臂主轴通过离合组合件相连接，控制主轴与变速箱臂主轴通过换挡组合件相连接；离合器臂主轴通过离合传动件与离合器摇臂相接；变速箱臂主轴通过变速传动件与变速箱摇臂相接；离合组合件与换挡组合件之间的配合关系为：控制主轴转动180°为一个周期，当控制主轴开始转动时，离合组合件使离合器臂主轴转动，离合器臂主轴带动与其相连接的离合传动件移动，离合器开始渐变分离，当控制主轴转动到90°时，离合器处于完全分离状态，当控制主轴由90°转动到180°时，离合器开始由分离渐变到结合，完成一离合周期；此时换挡组合件也在同步运动，使变速箱臂主轴转动，变速箱臂主轴带动与其相连接的变速传动件移动，使变速箱完成一次变速换挡。

2.、根据权利要求l 所述的电动汽车变速器与离合器联动一体机，其特征在于，所述连接控制主轴与离合器臂主轴的离合组合件为，控制主轴上固接有离合主动臂，离合器臂主轴上固接有离合从动臂，离合主动臂与离合从动臂两者之间分别通过离合主动臂轴、离合从动臂轴及离合臂连杆连接；所述连接控制主轴与变速箱臂主轴的换挡组合件为，控制主轴上固接有变 速主动臂，变速箱臂主轴上固接有变速从动臂，变速主动臂与变速从动臂两者之间分别通过变速主动臂轴、变速从动臂轴及变速臂连杆相接。

3.、根据权利要求1 或2 所述的电动汽车变速器与离合器联动一体机，其特征在于，所述离合传动件及变速传动件可以是拉索、连杆、液压机构中的一种，或拉索、连杆、液压机构任意两者或两者以上的结合。

4.、根据权利要求1 或2 所述的电动汽车变速器与离合器联动一体机，其特征在于，所述离合传动件及变速传动件为拉索时，离合器臂主轴与离合拉索的连接是，在离合器臂主轴上固接有离合主摇臂，离合主摇臂的一端通过离合主摇臂铰链与离合拉索的一端连接；离合拉索的另一端通过离合摇臂铰链与离合器摇臂相接。

5.、根据权利要求4 所述的电动汽车变速器与离合器联动一体机，其特征在于，为限制离合拉索的移动方向，所述机体上设有离合拉索前端限位装置，离合拉索的一端穿过离合拉索前端限位装置的限位孔；汽车离合器上设有离合拉索后端限位装置，离合拉索的另一端穿过离合拉索后端限位装置的限位孔与离合器摇臂相接。

6.、根据权利要求4 所述的电动汽车变速器与离合器联动一体机，其特征在于，所述连接变速箱臂主轴与变速箱摇臂的变速拉索为相互对应反向运动的双段拉索，一段为进拉索，一段为退拉索，变速箱臂主轴与变速拉索的连接是，在变速箱臂主轴上固接有变速主摇臂，变速主摇臂的一端通过变速主摇臂铰链与进拉索及退拉索的一端连接；进拉索及退拉索的另一端通过变速摇臂铰链与变速箱摇臂相接。

7.、根据权利要求6 所述的电动汽车变速器与离合器联动一体机，其特征在于，为限制变速拉索的移动方向，所述机体上设有变速进拉索前端限位装置及变速退拉索前端限位装置，进拉索的一端穿过变速进拉索前端限位装置的进拉索限位孔，退拉索的一端穿过变速退拉索前端限位装置的退拉索限位孔；汽车变速箱上设有变速进拉索后端限位装置及变速退拉索后端限位装置，进拉索的另一端穿过变速进拉索后端限位装置的进限位孔及退拉索的另一端穿过变速退拉索后端限位装置的退限位孔与变速箱摇臂铰链相接。

8.、根据权利要求1 或2 所述的电动汽车变速器与离合器联动一体机，其特征在于，为便于控制，操作手柄控制主轴转动。

9.、根据权利要求1 或2 所述的电动汽车变速器与离合器联动一体机，其特征在于，为便于控制，操作手柄通过正反开关组件、控制电机、变速机构控制主轴转动。

10.、根据权利要求2 所述的电动汽车变速器与离合器联动一体机，其特征在于，所述机体为一盒体，控制主轴、离合器臂主轴、变速箱臂主轴穿设于盒体壁，离合组合件及换挡组合件设在盒体的里面。

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