CN103557316A - 用于电动汽车两挡自动变速器的丝杠螺母换挡机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于电动汽车两挡自动变速器的丝杠螺母换挡机构。包括两根相互平行的输入轴和中间轴；输入轴上分别固定设有一挡主动齿轮和二挡主动齿轮，中间轴上分别依次设有二挡从动齿轮、一挡从动齿轮、主减主动齿轮和同步器，其中一挡主动齿轮和一挡从动齿轮常啮合，二挡主动齿轮和二挡从动齿轮常啮合；与主减主动齿轮配合设有主减从动齿轮，安装使用时，主减从动齿轮通过螺栓固定于差速器法兰盘上；还包括拨叉换挡机构，拨叉换挡机构的拨叉套设在同步器的接合套上。本发明采用丝杠与丝杠螺母机构，提高了换挡精确性和可靠性；不仅结构简单，安装方便，体积小，而且具有自锁功能，防止挡位松动。

Description

用于电动汽车两挡自动变速器的丝杠螺母换挡机构
技术领域
本发明属于电动汽车两挡自动变速器换挡机构，特别涉及电动汽车两挡自动变速器丝杠螺母换挡机构。
背景技术
电动汽车的两挡变速器作为纯电动汽车的传动系统，不仅提高了电机工作效率，也提升了变速器的动力性能。而其换挡执行机构多采用多级减速齿轮、齿轮齿条机构或蜗轮蜗杆等结构，这些结构的采用充分利用了齿轮传动效率高、易于加工及成本较低等特点，保证了良好的驾驶品质，而且其响应速度高效快捷，并且结构紧凑。但上述多级减速齿轮、齿轮齿条机构或蜗轮蜗杆等传动结构相对较复杂，造成换挡机构总体体积偏大，不利于变速器内部布置。
发明内容
为了解决换挡机构结构复杂、体积偏大的问题，本发明提供一种用于电动汽车两挡自动变速器的丝杠螺母换挡机构。
用于电动汽车两挡自动变速器的丝杠螺母换挡机构包括两根相互平行的输入轴20和中间轴21；所述输入轴20上分别固定设有一挡主动齿轮1和二挡主动齿轮2，形成齿轮轴；所述中间轴21上分别空套设有二挡从动齿轮3和一挡从动齿轮4，一挡从动齿轮4外侧的中间轴21上固定设有主减主动齿轮5，二挡从动齿轮3和一挡从动齿轮4之间的中间轴21上通过花键设有同步器7；其中一挡主动齿轮1和一挡从动齿轮4常啮合，二挡主动齿轮2和二挡从动齿轮3常啮合；与主减主动齿轮5配合设有主减从动齿轮6，安装使用时，主减从动齿轮6通过螺栓固定于差速器8法兰盘上；还包括拨叉换挡机构，拨叉换挡机构的拨叉13的下部套设在同步器7的接合套19上。
所述拨叉机构包括步进电机9、丝杠17、丝杠螺母16和拨叉13；所述步进电机9的输出端连接着丝杠17的一端；丝杠螺母16配合连接在丝杠17的中部，拨叉13的上部固定连接着丝杠螺母16一侧的轴向端面，丝杠17的两侧分别配合设有左角接触球轴承12和右角接触球轴承18。
所述一挡从动齿轮4和主减主动齿轮5之间的中间轴21上设有轴肩，所述轴肩和一挡从动齿轮4之间设有端面球轴承26，且通过端面球轴承26进行轴向定位。
所述步进电机9为12伏步进电机。
所述二挡从动齿轮3、一挡从动齿轮4分别通过滚针轴承安装于中间轴21上。
所述同步器7为锁环式惯性同步器，包括左接合齿圈11、右接合齿圈15和接合套19，其中同步器7通过花键与中间轴21固连，左接合齿圈11与二挡从动齿轮3通过焊接固连，右接合齿圈15与一挡从动齿轮4通过焊接固连。    
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1.本发明采用丝杠与丝杠螺母机构，由于丝杠螺母副运动摩擦小，传动效率高，预紧后可消除轴向间隙，因此可提高换挡精确性，增强换挡可靠性； 
2.本发明采用锁环式惯性同步器机构，由于机构中包含滑块锁止元件，且同步器的同步环上制有与齿轮毂上的花键齿尺寸和齿数均相同的短花键齿圈，对着接合套一端的短齿有倒角，且与接合套的倒角相同，称为锁止角，因此换挡时可轻松实现自锁，防止挡位松动；
3.本发明不仅结构简单，安装方便，体积小，而且传动精度较高，换挡平稳，具有自锁功能和较好的可靠性。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明结构主视图。
图3为中间轴处的剖视图。
上图中序号：一挡主动齿轮1、二挡主动齿轮2、二挡从动齿轮3、一挡从动齿轮4、主减主动齿轮5、主减从动齿轮6、同步器7、差速器8、步进电机9、左接合齿圈11、左角接触球轴承12、拨叉13、右接合齿圈15、丝杠螺母16、丝杠17、右角接触球轴承18、接合套19、输入轴20、中间轴21、第一套筒22、第一滚针轴承23、第二套筒24、第二滚针轴承25、端面球轴承26。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。
参见图1和图2，用于电动汽车两挡自动变速器的丝杠螺母换挡机构包括两根相互平行的输入轴20和中间轴21。输入轴20上分别固定安装有一挡主动齿轮1和二挡主动齿轮2，形成齿轮轴。参见图3，中间轴21上分别空套安装有二挡从动齿轮3和一挡从动齿轮4，其中二挡从动齿轮3通过第一套筒22和第一滚针轴承23空套在中间轴21上，所述一挡从动齿轮4通过第二套筒24和第二滚针轴承25空套在中间轴21上。一挡从动齿轮4外侧的中间轴21上固定安装有主减主动齿轮5，一挡从动齿轮4和主减主动齿轮5之间的中间轴21上设有轴肩，所述轴肩和一挡从动齿轮4之间设有端面球轴承26，且通过端面球轴承26进行轴向定位。二挡从动齿轮3和一挡从动齿轮4之间的中间轴21上通过花键设有同步器7，同步器7为锁环式惯性同步器，包括左接合齿圈11、右接合齿圈15和接合套19，其中同步器7通过花键与中间轴21固连，左接合齿圈11与二挡从动齿轮3通过焊接固连，右接合齿圈15与一挡从动齿轮4通过焊接固连。一挡主动齿轮1和一挡从动齿轮4常啮合，二挡主动齿轮2和二挡从动齿轮3常啮合。与主减主动齿轮5配合设有主减从动齿轮6，安装使用时，主减从动齿轮6通过螺栓固定于差速器8法兰盘上；还包括拨叉换挡机构，拨叉换挡机构的拨叉13的下部套设在同步器7的接合套19上。拨叉换挡机构包括步进电机9、丝杠17、丝杠螺母16和拨叉13；步进电机9为12伏步进电机；步进电机9的输出端连接着丝杠17的一端，丝杠螺母16配合连接在丝杠17的中部，拨叉13的上部固定连接着丝杠螺母16一侧的轴向端面，丝杠17的两侧分别配合有左角接触球轴承12和右角接触球轴承18，拨叉机构的拨叉13的下部套设在同步器7的接合套19上。
本发明的工作原理说明如下：
当电动汽车处于起步状态时，步进电机9驱动丝杠17顺时针转动，带动丝杠螺母16沿轴向向右运动，通过与丝杠螺母16相连的拨叉13推动同步器7的接合套19向右移动，与右接合齿圈15相接合，从而将挡位换为一挡，完成起步加速的过程。此时，动力由输入轴20经常啮合的一挡主动齿轮1和一挡从动齿轮4传递至同步器7，带动中间轴21旋转，再经主减主动齿轮5和主减从动齿轮6传递至差速器8，最终动力由与差速器8相连的差速器输出半轴输出至车轮。
当电动汽车车速达到升挡要求时，步进电机9接到一挡升二挡指令，驱动丝杠17逆时针转动，带动丝杠螺母16沿轴向向左运动，通过与丝杠螺母16相连的拨叉13推动同步器7的接合套19向左移动，与右接合齿圈15分离，而与左接合齿圈11相接合，从而将挡位从一挡升至二挡。此时，动力由输入轴20经常啮合的二挡主动齿轮2和二挡从动齿轮3传递至同步器7，带动中间轴21旋转，再经主减主动齿轮5和主减从动齿轮6传递至差速器8，最终动力由与差速器8相连的差速器输出半轴输出至车轮。
当电动汽车从二挡降到一挡时，步进电机9接到二挡降至一挡指令，驱动丝杠17顺时针转动，带动丝杠螺母16沿轴向向右运动，通过与丝杠螺母16相连的拨叉13推动同步器7的接合套19向右移动，与左接合齿圈11分离，而与右接合齿圈15相接合，从而将挡位从二挡降至一挡。此时，动力由输入轴20经常啮合的一挡主动齿轮1和一挡从动齿轮4传递至同步器7，带动中间轴21旋转，再经主减主动齿轮5和主减从动齿轮6传递至差速器8，最终动力由与差速器8相连的差速器输出半轴输出至车轮。
当电动汽车从一挡降到空挡时，步进电机9接到一挡降至空挡指令，驱动丝杠17逆时针转动，带动丝杠螺母16沿轴向向左运动，通过与丝杠螺母16相连的拨叉13推动同步器7的接合套19向左移动，与右接合齿圈15分离，使拨叉13处于图2所示位置。此时同步器接合套19既不与左接合齿圈11相连接，也不与右接合齿圈15相连接，无动力输出。
当电动汽车处于倒挡行驶时，只需提供输入轴20反向转动的动力即可。12伏步进电机9驱动丝杠17顺时针转动，带动丝杠螺母16沿轴向向右运动，通过与丝杠螺母16相连的拨叉13推动同步器7的接合套19向右移动，与右接合齿圈15相接合。此时，动力由输入轴20经常啮合的一挡主动齿轮1和一挡从动齿轮4传递至同步器7，带动中间轴21旋转，再经主减主动齿轮5和主减从动齿轮6传递至差速器8，最终动力由与差速器8相连的差速器输出半轴输出至车轮。 
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.用于电动汽车两挡自动变速器的丝杠螺母换挡机构，其特征在于：包括两根相互平行的输入轴（20）和中间轴（21）；所述输入轴（20）上分别固定设有一挡主动齿轮（1）和二挡主动齿轮（2），形成齿轮轴；所述中间轴（21）上分别空套设有二挡从动齿轮（3）和一挡从动齿轮（4），一挡从动齿轮（4）外侧的中间轴（21）上固定设有主减主动齿轮（5），二挡从动齿轮（3）和一挡从动齿轮（4）之间的中间轴（21）上通过花键设有同步器（7）；其中一挡主动齿轮（1）和一挡从动齿轮（4）常啮合，二挡主动齿轮（2）和二挡从动齿轮（3）常啮合；与主减主动齿轮（5）配合设有主减从动齿轮（6），安装使用时，主减从动齿轮（6）通过螺栓固定于差速器（8）法兰盘上；还包括拨叉换挡机构，拨叉换挡机构的拨叉（13）的下部套设在同步器（7）的接合套（19）上。
2.根据权利要求1所述的用于电动汽车两挡自动变速器的丝杠螺母换挡机构，其特征在于：所述拨叉机构包括步进电机（9）、丝杠（17）、丝杠螺母（16）和拨叉（13）；所述步进电机（9）的输出端连接着丝杠（17）的一端；丝杠螺母（16）配合连接在丝杠（17）的中部，拨叉（13）的上部固定连接着丝杠螺母（16）一侧的轴向端面，丝杠（17）的两侧分别配合设有左角接触球轴承（12）和右角接触球轴承（18）。
3.根据权利要求1所述的用于电动汽车两挡自动变速器的丝杠螺母换挡机构，其特征在于：所述一挡从动齿轮（4）和主减主动齿轮（5）之间的中间轴（21）上设有轴肩，所述轴肩和一挡从动齿轮（4）之间设有端面球轴承（26），且通过端面球轴承（26）进行轴向定位。
4.根据权利要求2所述的用于电动汽车两挡自动变速器的丝杠螺母换挡机构，其特征在于：所述步进电机（9）为12伏步进电机。
5.根据权利要求1或2所述的用于电动汽车两挡自动变速器的丝杠螺母换挡机构，其特征在于：所述二挡从动齿轮（3）、一挡从动齿轮（4）分别通过滚针轴承安装于中间轴（21）上。
6.根据权利要求1或2所述的用于电动汽车两挡自动变速器的丝杠螺母换挡机构，其特征在于：所述同步器（7）为锁环式惯性同步器，包括左接合齿圈（11）、右接合齿圈（15）和接合套（19），其中同步器（7）通过花键与中间轴（21）固连，左接合齿圈（11）与二挡从动齿轮3通过焊接固连，右接合齿圈（15）与一挡从动齿轮（4）通过焊接固连。
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