CN103994217B - 电动车用机械式自动换挡系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动车用机械式自动换挡系统，旨在解决现有技术存在的摘挡困难和存在偶发性换挡冲击声的问题，其包括机械式自动变速器、电机及扭转减振器，电机输出轴与扭转减振器的输入端连接，扭转减振器输出端与机械式自动变速器输入轴连接，扭转减振器的结构为，减振器输入法兰中心通孔与电机的输出轴花键连接，减振器输入法兰圆盘边缘有多个均布的伸出指，减振器输入法兰安装在弹簧安装壳内，盖板和弹性板分别固定在弹簧安装壳两端；多个小直径螺旋弹簧和多个大直径螺旋弹簧安装在弹簧安装壳内，每个大螺旋弹簧套在一个小螺旋弹簧外侧，且每个小螺旋弹簧的上下两端分别与减震器输入法兰的伸出指相接触。

Description

电动车用机械式自动换挡系统
技术领域
本发明涉及电动车辆传动系统，更具体地说，本发明涉及一种电动车用机械式自动换挡系统。
背景技术
随着人们对气候变化、能源危机和环境保护的关注，高效、节能、环保的电动汽车逐渐成为汽车行业的发展趋势。电动车辆以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶。为了提高电机在最佳效率区域工作的时间以及降低电动车辆对电机的要求，目前电动车辆采用多档机械式自动换挡系统。由于电机本身可以调速，而且可以带负载启动，所以一般使用的机械式自动换挡系统没有离合器和同步器。
电动车用机械式自动换挡系统由于取消了离合器和同步器，其换挡是采用基于电动机主动同步的自动变速换挡，主要包括摘挡、调速、挂挡和扭矩恢复四个阶段，其每一个阶段不仅有变速箱自身的操作而且有电机参与其中。而对变速器换挡不利的因素主要有三个：1.挂档时，电机存在残余扭矩；2.电机转速与目标转速存在速差；3.电机的转动惯量过大。在上述三个因素的综合作用下，电动车出现了偶发性换挡声响。
具体地说，在摘挡过程中，当车辆处于制动或者爬坡状态时，由于电机轴的转动惯量大，惯性力矩大，容易造成摘挡失效。挂挡过程中，电机通过控制达到同步转速，完成挂档，但是电机转速受到电机调节中转矩波动、控制精度和信号传递时间等因素的影响，挂档时机与实际要求的目标转速可能产生较大偏差，这就会造成换挡冲击声，从而增加了换挡噪声，加速了变速箱的磨损。电动机与机械式自动换挡系统直接连接，属于刚性连接，电动机由于电磁、电流换向、电枢反应、机械工艺和电动车电源等因素会引起转矩脉动，将直接作用在整车上，影响电动车辆的驾乘舒适性。
综上所述，传统电动汽车的机械式自动换挡系统还需做进一步改进。
发明内容
本发明的目的是针对现有电动车用自动换挡系统存在的摘挡困难和存在偶发性换挡冲击声的问题，提供一种电动车用机械式自动换挡系统。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：
提供一种电动车用机械式自动换挡系统，包括机械式自动变速器、电机5,机械式自动变速器包括变速箱1、气动控制机构、电控单元14，电机5与变速箱1固定连接，气动控制机构与电控单元14电线连接，该电动车用机械式自动换挡系统还包括扭转减振器6，电机5输出轴与扭转减振器6的输入端连接，扭转减振器6的输出端与变速箱1的输入轴连接。
作为本发明所提供的一种电动车用机械式自动换挡系统的改进方案，所述扭转减振器6包括盖板31、减振器输入法兰34、弹簧安装壳36、弹性板39、花键轴40、数量相等的多个大直径螺旋弹簧41和多个小直径螺旋弹簧42，多个大直径螺旋弹簧41和多个小直径螺旋弹簧42均为弧形螺旋弹簧，且大直径螺旋弹簧41的中径大于小直径螺旋弹簧42的中径；
减振器输入法兰34为一盘类零件，减振器输入法兰34圆盘中央有一凸台，且减振器输入法兰34的中心通孔内加工有内花键槽，该花键槽用于连接电机5的输出轴，扭转减振器6的减振器输入法兰34圆盘周边沿径向设有多个均匀分布的伸出指，伸出指的数量与小直径螺旋弹簧42的数量相同；弹簧安装壳36为一薄壁圆筒式结构件，减振器输入法兰34安装在弹簧安装壳36内，盖板31和弹性板39分别固定在弹簧安装壳36两端；盖板31为圆形薄板，薄板中央有一圆形通孔，减震器输入法兰34的凸台从盖板31的圆形通孔伸出；多个小直径螺旋弹簧42和多个大直径螺旋弹簧41安装在弹簧安装壳36内，每个大直径螺旋弹簧41套在一个小直径螺旋弹簧42外侧，且每个小直径螺旋弹簧42上下两端分别与减震器输入法兰34的伸出指相接触；弹性板39为一圆形薄板，弹性板39中心圆孔与花键轴40固定连接；花键轴40与变速箱1的输入轴连接。
作为本发明所提供的一种电动车用机械式自动换挡系统的改进方案，所述扭转减振器6还包括卡簧30、1号支撑块32、1号垫圈33、挡圈35、2号垫圈37和2号支撑块38；
所述盖板31的薄板外缘有多个均匀分布的径向凸起，弹簧安装壳36的圆筒在靠近盖板31的一端有多个均匀分布的缺口，盖板31边缘的每个径向凸起嵌入弹簧安装壳36相对应的缺口中；弹簧安装壳36的圆筒内壁左端有两圈凹槽，左侧凹槽用来安装卡簧30，右侧凹槽用来安装挡圈35，卡簧30和挡圈35分别位于盖板31的左侧和右侧；
盖板31内侧圆周面上均布固定有多个1号支撑块32，弹性板39内侧圆周面上均布固定有多个2号支撑块38，1号支撑块32和2号支撑块38的个数均与减震器输入法兰34的伸出指的个数相同，且每个2号支撑块38对应一个1号支撑块和一个伸出指，使每个小直径螺旋弹簧42上下两端分别与减震器输入法兰34的伸出指和1号支撑块32与2号支撑块38相接触；
减振器输入法兰34一端与1号垫圈33相接触，另一端与2号垫圈37相接触，1号垫圈33的另一端与盖板31相接触，2号垫圈37另一端与弹性板39相接触。
作为本发明所提供的一种电动车用机械式自动换挡系统的改进方案，所述盖板31中央的圆形通孔四周有两个相对的圆通孔，在减振器输入法兰34圆盘盘面上开有两个相对的弧形通槽，弧形通槽中心线与减振器输入法兰34中心线的距离和盖板31上圆通孔中心线与盖板31中心线的距离相等，两个螺栓29穿过盖板31上的两个相对的圆通孔后插入减震器输入法兰34的两个弧形通槽内。
作为本发明所提供的一种电动车用机械式自动换挡系统的改进方案，所述变速箱1包括1号圆锥滚子轴承2、1号圆柱滚子轴承3、2号圆柱滚子轴承4、3-4档啮合套7、1-2档啮合套26、3号圆柱滚子轴承27及2号圆锥滚子轴承28；
变速箱1输入轴通过2号圆柱滚子轴承4与变速箱1的右箱体壁转动连接，变速箱1输出轴与变速箱1输入轴通过1号圆柱滚子轴承3转动连接，变速箱1输出轴通过3号圆柱滚子轴承27与变速箱1的左箱体壁转动连接，变速箱1的中间轴的两端分别通过1号圆锥滚子轴承2和2号圆锥滚子轴承28与变速箱1的右箱体壁和左箱体壁转动连接，变速箱1输入轴上的输入齿轮与变速箱1中间轴的右端齿轮处于常啮合状态，变速箱1的中间轴与变速箱1的输出轴上还套装有3对相啮合的齿轮组，1-2档啮合套26固定在变速箱1输入轴上且位于套装在输入轴上的左侧两个齿轮中间，3-4档啮合套7固定在变速箱1输入轴上且位于套装在输入轴上的右侧两个齿轮中间，机械式自动变速器同时通过1-2档啮合套26和3-4档啮合套7与所述气动控制机构连接。
作为本发明所提供的一种电动车用机械式自动换挡系统的改进方案，所述的气动控制机构包括1号气缸23、2号气缸10、1号电磁阀21、2号电磁阀20、3号电磁阀15、4号电磁阀13、5号电磁阀12、滤清器16、气泵17、单向阀18、溢流阀19及管路；
1号电磁阀21、2号电磁阀20、3号电磁阀15、4号电磁阀13与5号电磁阀12的电磁铁线圈的接线端均和电控单元14通过电线连接；
气泵17的入口与滤清器16的出口管路连接，气泵17的输出口与单向阀18的入口管路连接，单向阀18出口与溢流阀19的P口管路连接，溢流阀19的A口分别与1号电磁阀21、2号电磁阀20、3号电磁阀15、4号电磁阀13和5号电磁阀12的P口管路相连；1号电磁阀21的A口与1号气缸3号气腔22接口管路连接；2号电磁阀20的A口与1号气缸2号气腔24接口管路连接；3号电磁阀15的A口分别与1号气缸1号气腔25和2号气缸1号气腔8的接口管路连接；4号电磁阀13的A口和2号气缸2号气腔9接口管路连接；5号电磁阀12的A口和2号气缸3号气腔11接口管路连接；1号气缸23的2号活塞的输出端和变速箱1固定连接，2号气缸10的2号活塞的输出端和变速箱1固定连接。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明所述的电动车用机械式自动换挡系统中扭转减振器能够吸收电动机输出扭矩所包含的动态变化扭矩部分，将较平稳的综合扭矩传递给机械式自动变速器，使扭矩波动引起的振动和噪声明显衰减，提高了整车的舒适性。
2.本发明所述的电动车用机械式自动换挡系统中扭转减振器使电机与变速器变成柔性连接，形成缓冲，更重要的是在换挡过程中，挂档时使电机的转动惯量不参与主被动构件间的动力转换，使电机转动惯量的影响大幅度降低。由此，在数十毫秒内完成挂档的瞬间转动惯量引起的冲击力矩大大降低，使制造误差引起的冲击和传动本身引发的冲击程度成倍衰减，可有效地控制挂档不顺畅、降低换挡冲击噪声，乃至达到不刺激听觉的效果。
3.本发明所述的电动车用机械式自动换挡系统在摘挡时，机械式自动变速器输入端电机转子的转动惯量由扭转减振器的转动惯量代替，而扭转减振器的转动惯量远小于电机转子的转动惯量，因此能够克服电机的残余扭矩，保证摘挡的可靠性。
4.本发明所述的电动车用机械式自动换挡系统中扭转减振器与机械式自动变速器输入端采用花键连接，具有组装方便、结构简单、加工工艺性好的优点，电控机械式自动变速器的操作机构可以是气动、液动或者电机，档位也可以根据车辆需要而定，提高了系统在整车上的通用性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1是本发明所述的电动车用机械式自动换挡系统结构组成的示意图；
图2是本发明所述的电动车用机械式自动换挡系统中所采用的扭转减振器结构组成分解式轴测投影图；
图3是本发明所述的电动车用机械式自动换挡系统中所采用的扭转减振器结构组成主视图上的全剖视图；
图4是本发明所述的电动车用机械式自动换挡系统的机械式自动变速器的接合套在换挡过程中的位置变化曲线图；
图5是本发明所述的电动车用机械式自动换挡系统换挡过程中扭矩变化曲线图；
图中：1.变速箱，2.1号圆锥滚子轴承，3.1号圆柱滚子轴承，4.2号圆柱滚子轴承，5.电机，6.扭转减振器，7.3-4档啮合套，8.2号气缸1号气腔，9.2号气缸2号气腔，10.2号气缸，11.2号气缸3号气腔，12.5号电磁阀，13.4号电磁阀，14.电控单元，15.3号电磁阀，16.滤清器，17.气泵，18.单向阀，19.溢流阀，20.2号电磁阀，21.1号电磁阀，22.1号气缸3号气腔，23.1号气缸，24.1号气缸2号气腔，25.1号气缸1号气腔，26.1-2档啮合套，27.3号圆柱滚子轴承，28.2号圆锥滚子轴承，29.螺栓，30.卡簧，31.盖板，32.1号支撑块，33.1号垫圈，34.减震器输入法兰，35.挡圈，36.弹簧安装壳，37.2号垫圈，38.2号支撑块，39.弹性板，40.花键轴，41.小直径螺旋弹簧，42.大直径螺旋弹簧。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
参阅图1，本发明所述的电动车用机械式自动换挡系统由机械式自动变速器、电机5和扭转减振器6组成其中机械式自动变速器包括变速箱1、气动控制机构和电控单元(TCU)14。
电机5(输出轴端)的端盖通过螺栓与机械式自动变速器的变速箱1的箱体右端面固定连接，电机5输出轴通过花键副与扭转减振器6的输入端直接相连接，扭转减振器6的输出端通过花键副与变速箱1的输入轴连接。
本发明所述的扭转减振器6具有二级刚度，第一级由一刚度较小的弹簧作用，吸收换挡过程中的冲击，第二级为一刚度较小和刚度较大弹簧共同作用，用以传递正常行驶时的电机转矩并吸收传动过程中的冲击。
参阅图2和图3，本发明所述的扭转减振器6由螺栓29、卡簧30、盖板31、1号支撑块32、1号垫圈33、减振器输入法兰34、挡圈35、弹簧安装壳36、2号垫圈37、2号支撑块38、弹性板39、花键轴40、4个结构相同的大直径螺旋弹簧41和4个结构相同的小直径螺旋弹簧42组成。
所述扭转减振器6的盖板31为圆形薄板，薄板外缘有12个均匀分布的径向凸起，薄板中央有一圆形通孔，通孔四周有两个相对的圆通孔和四个均匀分布的矩形通孔；扭转减振器6的减振器输入法兰34为一盘型零件，在减振器输入法兰34的圆盘的中央设置有一凸台，减振器输入法兰34的中心处设置有中心通孔，中心通孔内加工有内花键槽，在减振器输入法兰34圆盘盘面上开有两个相对的弧形通槽(孔)，弧形通槽中心线与减振器输入法兰34中心线的距离和盖板31上圆孔中心线与盖板31中心线的距离相等，减振器输入法兰34圆盘周边沿径向设置有四个均匀分布的伸出指；弹簧安装壳36为一薄壁圆筒式结构件，弹簧安装壳36的左端即靠近盖板31的一端设置有12个均匀分布的缺口，弹簧安装壳36内壁左端有两圈凹槽，外(左)侧凹槽用来安装卡簧30，另一个(右侧)凹槽用来安装挡圈35；4个大直径螺旋弹簧41和4个小直径螺旋弹簧42均为弧形螺旋弹簧，大直径螺旋弹簧41的刚度大于小直径螺旋弹簧42的刚度，大直径螺旋弹簧41的弧度小于小直径螺旋弹簧42的弧度,且大直径螺旋弹簧41的内径大于小直径螺旋弹簧42的外径；弹性板39为一圆形薄板，薄板中央设置有一圆孔，圆孔四周均匀分布4个矩形通孔。
参阅图3，挡圈35安装在弹簧安装壳36内的凹槽中，盖板31内侧圆周面上的四个矩形孔嵌有四个1号支撑块32，1号支撑块32与盖板31通过焊接方式固定连接，扭转减振器6的盖板31压紧挡圈35，盖板31边缘的每个径向凸起嵌入弹簧安装壳36相对应的缺口中，用以限制盖板31和弹簧安装壳36周向的相对位置；卡簧30安装在位于弹簧安装壳36内壁左端的凹槽中，卡簧30的右端面与盖板31的左端面相接处，即通过卡簧30限制盖板31在弹簧安装壳36上的轴向位置；两个螺栓29插入盖板31上的两个相对的圆通孔中；4个2号支撑块38分别嵌入弹性板39内侧圆周面的4个矩形孔，2号支撑块38与弹性板39通过焊接方式连接；弹性板39上的4个2号支撑块38分别与盖板31上的4个1号支撑块相对应，弹性板39通过中心圆孔套装在花键轴40的左端，弹性板39与花键轴40通过焊接方式固定连接；弹性板39的外缘(周边)与弹簧安装壳36通过焊接方式固定连接；2号垫圈37套装在弹性板39左侧的花键轴40上，2号垫圈37的右端面与弹性板39的左端面相接触；上述的螺栓29、卡簧30、盖板31、1号支撑块32、1号垫圈33、挡圈35、弹簧安装壳36、2号垫圈37、2号支撑块38、弹性板39、花键轴40构成扭转减振器的从动部分。
减振器输入法兰34安装在弹簧安装壳36内，减振器输入法兰34的右端面与2号垫圈37的左端面相接触，1号垫圈33套装在减振器输入法兰34的圆盘中央的凸台上，减振器输入法兰34的圆盘的左端面与1号垫圈33右端面相接触，1号垫圈33的左端面与盖板31的右端面相接触，限制了减振器输入法兰34在弹簧安装壳内的轴向位置。减震器输入法兰34中央处的凸台即设置有花键孔的花键套从盖板31中央的圆形通孔伸出，所述扭转减振器6通过减震器输入法兰34上的花键套与电机5输出轴为花键副连接；安装在盖板31上的两个螺栓29插入减震器输入法兰34的两个弧形通槽(孔)内，用以限制减震器输入法兰34与减震器从动部分的相对转角；4个结构相同的大直径螺旋弹簧41套装在4个结构相同的小直径螺旋弹簧42的外侧成四组二级刚度的弹簧组件，四组二级刚度的弹簧组件安装在弹簧安装壳36内，同时安装在盖板31、减震器输入法兰34与弹性板39即减震器输入法兰34的伸出指、1号支撑块32与2号支撑块38之间，且每个小直径螺旋弹簧42的两端分别与减震器输入法兰34的伸出指和1号支撑块32与2号支撑块38相接触；即1个小直径螺旋弹簧42的一端面和一组减震器输入法兰34的伸出指、1号支撑块32与2号支撑块38同一侧面相接触，该小直径螺旋弹簧42的另一端面和相邻的另一组减震器输入法兰34的伸出指、1号支撑块32与2号支撑块38对应的同一侧面相接触，另3个套装有大直径螺旋弹簧41的小直径螺旋弹簧42以此类推。
参阅图1，所述电动车用机械式自动换挡系统的机械式自动变速器结构如下：
机械式自动变速器的变速箱1包括1号圆锥滚子轴承2、1号圆柱滚子轴承3、2号圆柱滚子轴承4、3-4档啮合套7、1-2档啮合套26、3号圆柱滚子轴承27及2号圆锥滚子轴承28。
电机5输出轴端的端盖通过螺栓与变速箱1的箱体右端面固定连接，电机5输出轴与扭转减振器6中的减振器输入法兰34的中央通孔花键副连接，扭转减振器6的花键轴40与变速箱1的输入轴花键副连接，变速箱1输入轴的右端通过2号圆柱滚子轴承4安装在变速箱1的箱体的右箱体壁上成转动连接，变速箱1输出轴的右端通过1号圆柱滚子轴承3插装在变速箱1输入轴左端的轴向内孔里成转动连接，变速箱1输出轴的左端通过3号圆柱滚子轴承27安装在变速箱1的箱体的左箱体壁上成转动连接，变速箱1的中间轴的两端分别通过1号圆锥滚子轴承2与2号圆锥滚子轴承28安装在变速箱1的箱体的右箱体壁与左箱体壁上成转动连接，变速箱1输入轴上的输入齿轮与变速箱1中间轴的右端齿轮处于常啮合状态，除此之外，变速箱1的中间轴与变速箱1的输出轴上还安装有3对相啮合的齿轮组，1-2档啮合套26固定在变速箱1输入轴上且位于套装在输入轴上的左侧两个齿轮中间，3-4档啮合套7固定在变速箱1输入轴上且位于套装在输入轴上的右侧两个齿轮中间。
从变速箱1的输入轴到变速箱1的输出轴，档位依次为4档、3档、2档与1档。变速箱1输入轴的动力由变速箱1中间轴上的4个档位的齿轮、经由变速箱1中间轴到达变速箱1输出轴上的相应档位的齿轮，最终由变速箱1上的输出轴输出；其中4档位为直接档位，即变速箱1输入轴的动力不经过啮合齿轮直接由变速箱1上的输出轴输出。
参阅图1，机械式自动变速器的气动控制机构包括1号气缸23、2号气缸10、1号电磁阀21、2号电磁阀20、3号电磁阀15、4号电磁阀13、5号电磁阀12、滤清器16、气泵17、单向阀18、溢流阀19与管路；1号气缸23包括1号气缸3号气腔22、1号气缸2号气腔24、1号气缸1号气腔25；2号气缸10包括2号气缸1号气腔8、2号气缸2号气腔9、2号气缸3号气腔11。
所述电动车用自动换挡系统的控制回路如下：
第一条气动控制回路：
为整个气动控制系统提供气源的气泵17的入口与滤清器16的出口管路连接，气泵17的输出口与单向阀18的入口管路连接，单向阀18出口与溢流阀19入口(P口)管路连接，溢流阀19出口(A口)分别与3号电磁阀15、2号电磁阀20和1号电磁阀21的P口管路相连。3号电磁阀15的A口与1号气缸1号气腔25接口管路连接；2号电磁阀20的A口和1号气缸2号气腔24接口管路连接；1号电磁阀21的A口和1号气缸3号气腔22接口管路连接。1号气缸23的2号活塞的输出端(左端)和变速箱1的1-2档啮合套26固定连接。
第二条气动控制回路：
为整个气动控制系统提供气源的气泵17的入口与滤清器16的出口密封连接，气泵17的输出口与单向阀18入口管路连接，单向阀18出口与溢流阀19入口(P口)管路连接，溢流阀19出口(A口)分别于3号电磁阀15、4号电磁阀13和5号电磁阀12的P口相连，3号电磁阀15的A口和2号气缸1号气腔8接口管路连接；4号电磁阀13的A口和2号气缸2号气腔9接口管路连接；5号电磁阀12的A口和2号气缸3号气腔11接口管路连接。2号气缸10的2号活塞的输出端(右端)和变速箱1的3-4挡啮合套7固定连接。
1号电磁阀21、2号电磁阀20、3号电磁阀15、4号电磁阀13与5号电磁阀12的电磁铁线圈的接线端均和电控单元(TCU)14通过电线连接。
电动车用机械式自动换挡系统的工作原理：
电机5输出轴输出的转矩首先通过花键副传递给减振器输入法兰34，输入法兰34上的伸出指压向4个大直径螺旋弹簧41和4个小直径螺旋弹簧42的一端，4个大直径螺旋弹簧41和4个小直径螺旋弹簧42的另一端则压紧4个1号支撑块32和4个2号支撑块38，4个1号支撑块32和4个2号支撑块38将扭矩传递给扭转减振器6的从动部分，最终通过花键轴40将转矩传递给变速箱1；换挡时，由于电机输出轴与变速箱输入轴之间产生转速差，所以扭转减振器6中的小直径螺旋弹簧42开始作用，借此吸收传动系所受的冲击；正常行驶时，大直径螺旋弹簧41和小直径螺旋弹簧42同时作用，以传递转矩并吸收传动系所受的冲击。
在变速箱1需要换挡时，控制电机5停止输出扭矩，此时通过气动控制机构控制1-2档啮合套26或者3-4档啮合套7摘挡，变速箱1停止扭矩输出；完成摘挡过后，控制电机5进行转速调整，电机5目标转速为目标档位的转速；当电机5的转速达到目标转速过后，气动控制系统控制1-2档啮合套26或者3-4档啮合套7进行挂档；完成挂档过后，电机5恢复扭矩，变速箱1继续传递动力。
在变速箱1进行换挡过程当中，变速箱1与电机5之间的扭转减振器6能够通过4个大直径螺旋弹簧41或/和4个小直径螺旋弹簧42减小电机5电机轴转动惯量产生的惯性力矩对换挡过程的影响，1-2档啮合套26或者3-4档啮合套7在换挡过程中需要克服的惯性力矩只是由变速箱1各挡齿轮、中间轴、输入轴以及扭转减振器6从动部分产生，他们的惯性力矩比电机5的惯性力矩要小。
参阅图4和图5，实施例中1-2档啮合套26在挂档时轴向移动位移以及冲击扭矩的两种测量结果，一方面，如图4和图5实线不具有扭转减振器6，另一方面，如图4和图5虚线具有扭转减振器6。测量扭转减振器6在电机5与变速箱1之间的使用效果。图4横坐标为时间，单位为秒，纵坐标为啮合套的轴向移动位移，单位为毫米；图5横坐标为时间，单位为秒，纵坐标为啮合套的冲击扭矩，单位为Nm。从图4啮合套的轴向位移可以看出，添加扭转减振器6过后，啮合套的接合速度更快，受到的惯性阻力矩减小；图5可以看出添加扭转减振器6过后，冲击扭矩基本消除。这种结果表明在电动车辆中使用具有扭转减振器6的机械自动换挡系统能够减小变速箱换挡冲击，提高车辆的舒适性。
本发明所述扭转减振器6也可以不安装在电机5与变速箱1之间，而安装在变速箱1的输出轴上，这样的结构布置与图1的效果是一样的。扭转减振器6通过4个大直径螺旋弹簧41或/和4个小直径螺旋弹簧42减小整车惯量产生的惯性力矩对换挡过程的影响，1-2档啮合套26或者3-4档啮合套7在换挡过程中需要克服的惯性力矩只是由变速箱1啮合套(7、26)、输出轴以及扭转减振器6主动部分即减振器输入法兰34产生。

Claims (5)

1.一种电动车用机械式自动换挡系统，包括机械式自动变速器、电机(5)，机械式自动变速器包括变速箱(1)、气动控制机构、电控单元(14)，电机(5)与变速箱(1)固定连接，气动控制机构与电控单元(14)电线连接，其特征在于，该电动车用机械式自动换挡系统还包括扭转减振器(6)，电机(5)输出轴与扭转减振器(6)的输入端连接，扭转减振器(6)的输出端与变速箱(1)的输入轴连接；
所述扭转减振器(6)包括盖板(31)、减振器输入法兰(34)、弹簧安装壳(36)、弹性板(39)、花键轴(40)、数量相等的多个大直径螺旋弹簧(41)和多个小直径螺旋弹簧(42)，多个大直径螺旋弹簧(41)和多个小直径螺旋弹簧(42)均为弧形螺旋弹簧，且大直径螺旋弹簧(41)的中径大于小直径螺旋弹簧(42)的中径；
减振器输入法兰(34)为一盘类零件，减振器输入法兰(34)圆盘中央有一凸台，且减振器输入法兰(34)的中心通孔内加工有内花键槽，该花键槽用于连接电机(5)的输出轴，扭转减振器(6)的减振器输入法兰(34)圆盘周边沿径向设有多个均匀分布的伸出指，伸出指的数量与小直径螺旋弹簧(42)的数量相同；弹簧安装壳(36)为一薄壁圆筒式结构件，减振器输入法兰(34)安装在弹簧安装壳(36)内，盖板(31)固定在弹簧安装壳(36)一端，弹性板(39)固定在弹簧安装壳(36)另一端；盖板(31)为圆形薄板，薄板中央有一圆形通孔，减振器输入法兰(34)的凸台从盖板(31)的圆形通孔伸出；多个小直径螺旋弹簧(42)和多个大直径螺旋弹簧(41)安装在弹簧安装壳(36)内，每个大直径螺旋弹簧(41)套在一个小直径螺旋弹簧(42)外侧，且每个小直径螺旋弹簧(42)上下两端分别与减振器输入法兰(34)的伸出指相接触；弹性板(39)为一圆形薄板，弹性板(39)中心圆孔与花键轴(40)固定连接；花键轴(40)与变速箱(1)的输入轴连接。
2.按照权利要求1所述的一种电动车用机械式自动换挡系统，其特征在于，所述扭转减振器(6)还包括卡簧(30)、1号支撑块(32)、1号垫圈(33)、挡圈(35)、2号垫圈(37)和2号支撑块(38)；
所述盖板(31)的薄板外缘有多个均匀分布的径向凸起，弹簧安装壳(36)的圆筒在靠近盖板(31)的一端有多个均匀分布的缺口，盖板(31)边缘的每个径向凸起嵌入弹簧安装壳(36)相对应的缺口中；弹簧安装壳(36)的圆筒内壁左端有两圈凹槽，左侧凹槽用来安装卡簧(30)，右侧凹槽用来安装挡圈(35)，卡簧(30)和挡圈(35)分别位于盖板(31)的左侧和右侧；
盖板(31)内侧圆周面上均布固定有多个1号支撑块(32)，弹性板(39)内侧圆周面上均布固定有多个2号支撑块(38)，1号支撑块(32)和2号支撑块(38)的个数均与减振器输入法兰(34)的伸出指的个数相同，且每个2号支撑块(38)对应一个1号支撑块(32)和一个伸出指，使每个小直径螺旋弹簧(42)的一端面与一组减振器输入法兰(34)的伸出指、1号支撑块(32)、2号支撑块(38)的同一侧面相接触，且该小直径螺旋弹簧(42)的另一端面与另一组减振器输入法兰(34)的伸出指、1号支撑块(32)、2号支撑块(38)对应的另一侧面相接触；
减振器输入法兰(34)一端与1号垫圈(33)相接触，另一端与2号垫圈(37)相接触，1号垫圈(33)的另一端与盖板(31)相接触，2号垫圈(37)另一端与弹性板(39)相接触。
3.按照权利要求2所述的一种电动车用机械式自动换挡系统，其特征在于，所述盖板(31)中央的圆形通孔四周有两个相对的圆通孔，在减振器输入法兰(34)圆盘盘面上开有两个相对的弧形通槽，弧形通槽中心线与减振器输入法兰(34)中心线的距离和盖板(31)上圆通孔中心线与盖板(31)中心线的距离相等，两个螺栓(29)穿过盖板(31)上的两个相对的圆通孔后插入减振器输入法兰(34)的两个弧形通槽内。
4.按照权利要求1所述的一种电动车用机械式自动换挡系统，其特征在于，所述变速箱(1)包括1号圆锥滚子轴承(2)、1号圆柱滚子轴承(3)、2号圆柱滚子轴承(4)、3-4档啮合套(7)、1-2档啮合套(26)、3号圆柱滚子轴承(27)及2号圆锥滚子轴承(28)；
变速箱(1)输入轴通过2号圆柱滚子轴承(4)与变速箱(1)的右箱体壁转动连接，变速箱(1)输出轴与变速箱(1)输入轴通过1号圆柱滚子轴承(3)转动连接，变速箱(1)输出轴通过3号圆柱滚子轴承(27)与变速箱(1)的左箱体壁转动连接，变速箱(1)的中间轴右端通过1号圆锥滚子轴承(2)与变速箱(1)的右箱体壁转动连接，且变速箱(1)的中间轴左端通过2号圆锥滚子轴承(28)与变速箱(1)的左箱体壁转动连接，变速箱(1)输入轴上的输入齿轮与变速箱(1)中间轴的右端齿轮处于常啮合状态，变速箱(1)的中间轴与变速箱(1)的输出轴上还套装有3对相啮合的齿轮组，1-2档啮合套(26)固定在变速箱(1)输入轴上且位于套装在输入轴上的左侧两个齿轮中间，3-4档啮合套(7)固定在变速箱(1)输入轴上且位于套装在输入轴上的右侧两个齿轮中间，机械式自动变速器同时通过1-2档啮合套(26)和3-4档啮合套(7)与所述气动控制机构连接。
5.按照权利要求1所述的一种电动车用机械式自动换挡系统，其特征在于，所述的气动控制机构包括1号气缸(23)、2号气缸(10)、1号电磁阀(21)、2号电磁阀(20)、3号电磁阀(15)、4号电磁阀(13)、5号电磁阀(12)、滤清器(16)、气泵(17)、单向阀(18)、溢流阀(19)及管路；
1号电磁阀(21)、2号电磁阀(20)、3号电磁阀(15)、4号电磁阀(13)与5号电磁阀(12)的电磁铁线圈的接线端均和电控单元(14)通过电线连接；
气泵(17)的入口与滤清器(16)的出口管路连接，气泵(17)的输出口与单向阀(18)的入口管路连接，单向阀(18)出口与溢流阀(19)的P口管路连接，溢流阀(19)的A口分别与1号电磁阀(21)、2号电磁阀(20)、3号电磁阀(15)、4号电磁阀(13)和5号电磁阀(12)的P口管路相连；1号电磁阀(21)的A口与1号气缸3号气腔(22)接口管路连接；2号电磁阀(20)的A口与1号气缸2号气腔(24)接口管路连接；3号电磁阀(15)的A口分别与1号气缸1号气腔(25)和2号气缸1号气腔(8)的接口管路连接；4号电磁阀(13)的A口和2号气缸2号气腔(9)接口管路连接；5号电磁阀(12)的A口和2号气缸3号气腔(11)接口管路连接；1号气缸(23)的2号活塞的输出端和变速箱(1)固定连接，2号气缸(10)的2号活塞的输出端和变速箱(1)固定连接。
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