CN105065653B - 一种电动车两档变速器的选档机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动车两挡变速器的选挡机构，包括选挡拨插(15)、选挡拉杆(16)、选挡齿轮(17)、选挡组件(18)、挡位位置凸轮(19)以及顶齿弹簧(25)，所述选挡拉杆(16)沿轴向依次设有选挡拨插定位孔(164)、第一限位垫片(30)、限位卡槽(161)、导程槽(162)、限位孔(163)；所述挡位位置凸轮(19)沿着导程槽(162)轴向运动，且其背离顶齿弹簧(25)运动的极限位置为限位卡槽(161)；所述选挡齿轮(17)与选挡组件(18)的一端固定连接，且所述选挡齿轮(17)沿选挡拉杆16周向旋转。本发明的换挡机构能够实现两挡换挡，使用方便。
Description
技术领域
一种可用于电动车两档变速器的选档机构，属于电动车变速驱动与传动技术领域。
背景技术
为使电机尽可能地工作在高效区，装备变速器的电动车的应用正日益增多。但现有的电动三轮车、电动汽车等电动车领域，多采取手拉式变档装置。这将导致以下几种问题：
1、现有电动车手拉式变档装置，在换档过程中无同步动作，这将导致换档过程中出现打齿、冲击、顿挫、噪音等问题，并容易造成齿轮或变速箱的损坏。
2、现有电动车手拉式变档装置，换档执行机构由拉线、弹簧等机构组成，且无法判断换档是否到位，时间一长将会导致，拉线、弹簧等纯机械机构老化或松动，造成行驶过程中脱档或换不上档。
3、现有电动车手拉式变档装置，需要借助强力弹簧来实现档位锁定，在行驶过程中，容易出现挂不动档，或在上坡过程中错过换档时机。
4、现有电动车手拉式变档装置，没有离合器装置，在换档过程中无法做到动力中断或动力衔接。因此在手动操作过程中，需要更多的手动力量，这无疑影响整车操控性能和驾驶体验。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种电动车两档变速器的选档机构，安装了本变速器的电动车可以更轻松的实现换档，并提高变速器的使用寿命。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种电动车两档变速器的选档机构，所述变速器包括驱动机构、减速机构、换挡机构、选档机构、换档执行机构、信号采集机构以及控制模块，其中：
所述驱动机构用于根据控制模块控制电动车转速，并将该转速传递给减速机构；
所述减速机构用于对驱动机构转速的降低，并将降低后的转速传递给换挡机构；
所述控制模块用于控制换档执行机构和驱动机构的操作；
所述换档执行机构根据控制模块的控制，驱动选档机构进行高低档选档；
所述选档机构用于根据换档执行机构的驱动进行高低档选档，并将所选档传递给换挡机构；
所述换挡机构根据选档机构选中的档，将减速机构传递的转速传递给输出端轮胎。
所述选档机构包括选档拨插(15)、选档拉杆(16)、选档齿轮(17)、选档组件(18)、档位位置凸轮(19)以及顶齿弹簧(25)，所述选档拉杆(16)沿轴向依次设有选档拨插定位孔(164)、第一限位垫片(30)、限位卡槽(161)、导程槽(162)、限位孔(163)；所述选档拨插(15)通过选档拨插定位孔(164)与选档拉杆(16)相连接固定，同时所述选档拨插(15)与第一限位垫片(30)之间设置有换档弹簧(24)，且所述换档弹簧(24)套在选档拉杆(16)上，而所述第一限位垫片(30)固定连接在外壳(1)上；所述选档齿轮(17)、选档组件(18)、档位位置凸轮(19)以及顶齿弹簧(25)依次套在第一限位垫片(30)另一侧的选档拉杆(16)上；而所述选档拉杆(16)的限位孔(163)内安装有开口销(29)，所述顶齿弹簧(25)与开口销(29)之间设置有第二限位垫片(28)；所述档位位置凸轮(19)沿着导程槽(162)轴向运动，且其背离顶齿弹簧(25)运动的极限位置为限位卡槽(161)；所述选档齿轮(17)与选档组件(18)的一端固定连接，且所述选档齿轮(17)沿选档拉杆(16)周向旋转；同时所述选档组件(18)的另一端沿着档位位置凸轮(19)周向转动连接。
优选的：所述档位位置凸轮(19)上设置有高档位置(191)、空档位置(192)、低档位置(193)，且所述档位位置凸轮(19)通过导程孔(194)与导程槽(162)滑动连接。
优选的：所述选档拨插(15)设置有拨插定位孔(151)，所述选档拨插(15)通过第一销轴穿过拨插定位孔(151)和选档拨插定位孔(164)将选档拨插(15)和选档拉杆(16)相连接固定。
有益效果：本发明提供的一种电动车两档变速器的选档机构，相比现有技术，具有以下有益效果：
本发明的换挡机构由于所述选档机构包括选档拨插(15)、选档拉杆(16)、选档齿轮(17)、选档组件(18)、档位位置凸轮(19)以及顶齿弹簧(25)，所述选档拉杆(16)沿轴向依次设有选档拨插定位孔(164)、第一限位垫片(30)、限位卡槽(161)、导程槽(162)、限位孔(163)；所述选档拨插(15)通过选档拨插定位孔(164)与选档拉杆(16)相连接固定，同时所述选档拨插(15)与第一限位垫片(30)之间设置有换档弹簧(24)，且所述换档弹簧(24)套在选档拉杆16上，而所述第一限位垫片(30)固定连接在外壳(1)上；所述选档齿轮(17)、选档组件(18)、档位位置凸轮(19)以及顶齿弹簧(25)依次套在第一限位垫片(30)另一侧的选档拉杆(16)上；而所述选档拉杆(16)的限位孔(163)内安装有开口销(29)，所述顶齿弹簧(25)与开口销(29)之间设置有第二限位垫片(28)；所述档位位置凸轮(19)沿着导程槽(162)轴向运动，且其背离顶齿弹簧(25)运动的极限位置为限位卡槽(161)；所述选档齿轮(17)与选档组件(18)的一端固定连接，且所述选档齿轮(17)沿选档拉杆16周向旋转；同时所述选档组件(18)的另一端沿着档位位置凸轮(19)周向转动连接，因此，通过选档拨插(15)的拉动实现高低档的选取。
本发明采用电动换档取代了人工手动换档，使换档更方便。设计采用的换档位置凸轮结构，精确的定位每一个档位的位置，使档位准确地停留在有效位置，防止脱档、挂档不到位；设计采用的信号采集装置，可实时获取变速器输出转速，配合电机输入转速，通过控制器来判断换档时机，可以做到在换档过程中不打齿、不顿挫、没有冲击。
附图说明
图1图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的各零件立体装配图。
图3是图1中档位位置凸轮19的分解结构图。
图4是图1中换档轴5的立体装配分解图。
图5是车速信号23、档位位置信号26、信号接收电路板27的立体装配结构图。
图6、是低档、空档、高档的立体装配结构图。
图7是低档、空档、高档的立体装配结构图。
图8是低档、空档、高档的立体装配结构图。
其中，1-外壳，2-差速器，3-差速器输出齿轮，4-换档轴输出齿轮，5-换档轴，6-高速档齿轮，7-高速档输入齿轮，8-低速档齿轮，9-低速档输入齿轮，10-减速轴输入齿轮，11-驱动电机输入齿轮，12-减速轴，13-驱动电机输入轴，14-选档花键，141-花键齿，142-花键齿，15-选档拨插，151-定位孔，16-选档拉杆，161-限位卡槽，162-导程槽，163-限位孔，17-选档齿轮，171-齿轮孔，18-选档组件，181-选档杆，19-档位位置凸轮，191-高档位置，192-空档位置，193-低档位置，194-导程孔，20-选档电机输出齿，21-减速箱，22-选档电机，23-车速信号，231-定位孔，232-车速信号磁钢，24-换档弹簧，25-顶齿弹簧，26-档位位置信号，261-档位位置磁钢，262-定位孔，27-信号接收电路板，271-车速霍尔，272-空档霍尔，273-高低档霍尔，28-限位垫片，29-开口销，30-限位垫片，31-驱动电机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种电动车两档变速器，如图1-5所示，所述变速器包括外壳1、驱动机构、减速机构、换挡机构、选档机构、换档执行机构、信号采集机构以及控制模块，所述外壳1内安装有减速机构、换挡机构、选档机构、换档执行机构、信号采集机构以及控制模块，其中：
所述驱动机构用于根据控制模块控制电动车转速，并将该转速传递给减速机构；
所述减速机构用于对驱动机构转速的降低，并将降低后的转速传递给换挡机构；
所述控制模块用于控制换档执行机构和驱动机构的操作；
所述换档执行机构根据控制模块的控制，驱动选档机构进行高低档选档；
所述选档机构用于根据换档执行机构的驱动进行高低档选档，并将所选档传递给换挡机构；
所述换挡机构根据选档机构选中的档，将减速机构传递的转速传递给输出端轮胎。
驱动机构包括驱动电机31、驱动电机输入轴13以及驱动电机输入齿轮11，所述驱动电机31与驱动电机输入齿轮11之间通过驱动电机输入轴13传动连接；所述驱动电机输入轴13一端通过轴承固定于外壳1内,一端与驱动电机31相连接。
所述减速机构包括减速轴输入齿轮10、减速轴12、低速档输入齿轮9以及高速档输入齿轮7，所述减速轴输入齿轮10固定安装在减速轴12上，且所述驱动电机输入齿轮11与减速轴输入齿轮10常啮合连接；所述低速档输入齿轮9通过第一花键与减速轴12固定连接，而高速档输入齿轮7与减速轴12一体联动固定在一起；或者所述高速档输入齿轮7通过第一花键与减速轴12固定连接，而低速档输入齿轮9与减速轴12一体联动固定在一起；
所述换挡机构包括选档花键14、换档轴5、高速档齿轮6和低速档齿轮8，所述换档轴5上设置有换档轴输出齿轮4，而所述高速档齿轮6和低速档齿轮8与换档轴5通过卡簧垫片限位连接并可转动，同时所述选档花键14置于高速档齿轮6和低速档齿轮8之间并通过花键与换档轴5连接，高速档输入齿轮7与高速档齿轮6常啮合连接；低速档输入齿轮9与低速档齿轮8常啮合连接；选档花键14置于高速档齿轮6和低速档齿轮8之间并通过花键与换档轴5连接，并可沿轴向滑动；通过换档执行机构驱动选档机构，并拉动选档拨插15使选档花键14与高速档齿轮6啮合，或选档花键14与低速档轮8啮合。
所述选档机构包括选档拨插15、选档拉杆16、选档齿轮17、选档组件18、档位位置凸轮19以及顶齿弹簧25，所述选档拉杆16沿轴向依次设有选档拨插定位孔164、第一限位垫片30、限位卡槽161、导程槽162、限位孔163；所述选档拨插15通过选档拨插定位孔164与选档拉杆16相连接固定，同时所述选档拨插15与第一限位垫片30之间设置有换档弹簧24，且所述换档弹簧24套在选档拉杆16上，而所述第一限位垫片30固定连接在外壳1上；所述选档齿轮17、选档组件18、档位位置凸轮19以及顶齿弹簧25依次套在第一限位垫片30另一侧的选档拉杆16上；而所述选档拉杆16的限位孔163内安装有开口销29，所述顶齿弹簧25与开口销29之间设置有第二限位垫片28；所述档位位置凸轮19沿着导程槽162轴向运动，且其背离顶齿弹簧25运动的极限位置为限位卡槽161；所述选档齿轮17与选档组件18的一端固定连接，且所述选档齿轮17沿选档拉杆16周向旋转；同时所述选档组件18的另一端沿着档位位置凸轮19做周向运动；选档齿轮17与选档拉杆16连接，选档齿轮17沿选档拉杆16在选档时顺时针运动；选档组件18与选档齿轮17紧密连接；档位位置凸轮19与低速档顶齿弹簧25、限位垫片28通过开口销29连接在选档拉杆16的限位孔163以下。通过限位卡槽161、导程槽162，档位位置凸轮19在选档拉杆16上沿导程槽162进行范围有限的轴向运动。
通过车速信号23，驱动换档执行机构由换档电机输出齿20传递给选档齿轮17，通过选档组件18与档位位置凸轮19旋转滑动接触；选档组件18经过档位位置凸轮19表面时，档位位置凸轮19带动选档拉杆16沿齿轮孔171做轴向运动。
所述换档执行机构包括依次传动连接的选档电机22、减速箱21、和换档电机输出齿20，且所述换档电机输出齿20和选档齿轮17啮合传动连接；
所述信号采集机构包括速度信号磁钢232、档位位置磁钢261以及信号采集电路板27，所述速度信号磁钢232通过速度信号磁钢定位孔231与换档轴5连接；档位位置磁钢261通过档位位置磁钢定位孔262与选档齿轮17连接；信号采集电路板27包括车速霍尔271、空档霍尔272、高低档霍尔273，所述空档霍尔272、高低档霍尔273与档位位置磁钢261相对设置，而车速霍尔271与速度信号磁钢232相对设置；信号采集电路板27通过速度信号磁钢232采集车速信号，通过档位位置磁钢261采集档位位置信号；
所述控制模块根据换挡信号控制选档电机22由换档电机输出齿20传递给选档齿轮17，选档齿轮17带动选档组件18顺时针转动；选档组件18沿档位位置凸轮19表面运动，通过选档组件18与档位位置凸轮19旋转滑动接触，选档组件18运动到档位位置凸轮19相应的档位位置时，换档动作结束，同时档位位置凸轮19带动选档拉杆16沿选档齿轮17做轴向运动，选档拉杆16带动选档拨插15，拉动选档花键14靠向高速齿轮8；所述控制模块通过信号采集机构采集到的信号进行判断，然后驱动换档执行机构带动选档拨插15上的选档花键14使换档轴5与高、低速齿轮互换啮合。
所述档位位置凸轮19上设置有高档位置191、空档位置192、低档位置193，且所述档位位置凸轮19通过导程孔194与导程槽162滑动连接。档位位置凸轮(19)通过导程孔194与导程槽162连接，并只能做轴向运动，而不能做圆周运动。
所述选档拨插15设置有拨插定位孔151，所述选档拨插15通过第一销轴穿过拨插定位孔151和选档拨插定位孔164将选档拨插15和选档拉杆16相连接固定。
本发明通过驱动电机24的输入，然后通过逐级减速最终将动力传递给输出端轮胎。驱动电机31与驱动电机输入轴13连接，将动力通过驱动电机输入轴13传递给驱动电机输入齿轮11，由再由驱动电机输入齿轮11传递给减速轴输入齿轮10；低速档输入齿轮9与减速轴输入齿轮10以花键的方式固定在减速轴12上，高速档输入齿轮7与减速轴12为一体联动。当减速轴输入齿轮10转动时，带动减速轴12、高速档输入齿轮7、低速档输入齿轮9同步转动；高速档输入齿轮9与高速档齿轮8常啮合，低速档输入齿轮7与低速档齿轮6常啮合；高速档齿轮6和低速档齿轮8通过卡簧垫片限位，与换档轴5连接并可转动。选档花键14置于高速档齿轮6和低速档齿轮8之间，通过花键与换档轴5连接，并可沿轴向上下滑动；通过换档执行机构驱动选档机构，并拉动换档拨插使选档花键14与高速档齿轮6啮合，或选档花键14与低速档轮8啮合，两种不同的啮合方式，将获得两种不同的输出速比；输出齿轮4与换档轴5一体联动，两种不同的速比最终由输出齿轮4传递给差速器齿轮3，最后传递给输出端轮胎。
如图1、2。所示，如上所述，由换档执行机构驱动选档机构，并拉动换档拨插使选档花键14与高速档齿轮8或低速档齿轮6啮合，以获得两种不同的速比
—换档拨插包括：选档拨插15、选档拉杆16；选档拨插15通过定位孔151与定位孔164由螺丝固定在选档拉杆16上。当拉杆上下运动时，选档拨插被动联动。
—选档机构包括：选档齿轮17、选档组件18、档位位置凸轮19、开口销29、限位垫片28、顶齿弹簧25、限位垫片30、换档弹簧24；选档齿轮17通过齿轮孔171与选档拉杆16连接，选档齿轮17被固定在箱体上，沿选档拉杆16顺时针转动；选档组件18与选档齿轮17固定连接；档位位置凸轮19通过导程孔194、导程槽162套在选档拉杆16上；开口销29固定在定位孔163内，限位垫片28、顶齿弹簧25套在选档拉杆16上，并被开口销29限制在定位孔163以下；顶齿弹簧25下端压向档位位置凸轮19，使档位位置凸轮19始终产生向下的压力并最终被限制在限位卡槽161的位置上；综上所述，档位位置凸轮19与选档拉杆16呈固定角度，并可沿着选档拉杆16做向上的、有限的轴向滑动；换档弹簧24套在选档拉杆16上，并被限制在选档拨插15与限位垫片30之间；限位垫片30被固定在壳体1上。
—换档执行机构包括：选档电机22、减速箱21、选档电机输出齿20；换档时，选档电机22驱动减速箱21，由选档电机输出齿20传递给选档齿轮17。
本发明的调档如下所述：
一、低档
如图6、3所示，如上所述。当CPU(控制模块)发出换档指令时，选档电机22最终驱动选档电机输出齿20再传递给驱动选档齿轮17；选档齿轮17带动选档组件18顺时针转动；选档组件18沿档位位置凸轮19表面运动，当选档组件18运动到凸轮低档位置193时，换档动作结束，其特征在于：
选档组件18沿档位位置凸轮19表面运动时，档位位置凸轮19被不断向上顶起，顶齿弹簧25受力后，带动选档拉杆16向上运动；选档拉杆16带动选档拨插15，拉动选档花键14靠向高速齿轮8，最终花键齿141插进高速齿轮8中；此过程中，由于限位垫片30固定不动，换档弹簧24在换档拨插15的向上运动过程中被不断压缩；因此在低档过程中，换档弹簧24始终处在压缩状态；顶齿弹簧25的弹力始终大于换档弹簧24的压缩状态下的力，因此在没有发生顶齿时，顶齿弹簧25始终保持最大行程并且不被压缩。
二、空档
如图7、3所示，如上所述。当CPU发出换档指令时，选档电机22最终驱动选档电机输出齿轮20驱动选档齿轮17；选档齿轮17带动选档组件18顺时针转动；选档组件18沿档位位置凸轮19表面运动，当选档组件18运动到凸轮低档位置192时，为空档状态，其特征在于：
选档组件18离开低档位置193到达空档位置192时，换档弹簧24释放部分压力，将选档位置凸轮19向下拉动一定距离；如上所述，选档拉杆16与选档位置凸轮19的联动，带动选档拨插15继而带动选档花键14的花键齿141离开低档齿轮8；花键齿141、142与低档齿轮8、高档齿轮6互不干涉，此为空档状态。
三、高档
如图8、3所示，如上所述。当CPU发出换档指令时，选档电机22最终驱动选档电机输出齿轮20驱动选档齿轮17；选档齿轮17带动选档组件18顺时针转动；选档组件18沿档位位置凸轮19表面运动，当选档组件18运动到凸轮低档位置191时，换档动作结束为高档状态，其特征在于：
选档组件18离开低档位置192到达空档位置191时，换档弹簧24释放全部压力，将选档位置凸轮19再向下拉动一定距离；如上所述，选档拉杆16与选档位置凸轮19的联动，带动选档拨插15继而带动选档花键14滑向高档齿轮6，使花键齿141与高档齿轮6啮合；在此过程中，如果出现顶齿现象，换档弹簧24释放弹簧行程时受阻，在花键齿142错开并最终插进高档齿轮6中时，换档弹簧24行程被全部释放，则换档过程结束，此时为高档状态。
本发明通过采集到的信号进行判断，然后驱动换档执行机构带动换档拨插上的花键使换档轴与高低速齿轮互换啮合；通过高低速切换，使电动车在各种路况行驶过程中，始终将驱动电机保持在高效区。在低速行驶过程中，产生大扭矩，降低电动车启动电流。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种电动车两档变速器的选档机构，所述变速器包括驱动机构、减速机构、换挡机构、选档机构、换档执行机构、信号采集机构以及控制模块，其中：
所述驱动机构用于根据控制模块控制电动车转速，并将该转速传递给减速机构；
所述减速机构用于对驱动机构转速的降低，并将降低后的转速传递给换挡机构；
所述控制模块用于控制换档执行机构和驱动机构的操作；
所述换档执行机构根据控制模块的控制，驱动选档机构进行高低档选档；
所述选档机构用于根据换档执行机构的驱动进行高低档选档，并将所选档传递给换挡机构；
所述换挡机构根据选档机构选中的档，将减速机构传递的转速传递给输出端轮胎；
其特征在于：所述选档机构包括选档拨插(15)、选档拉杆(16)、选档齿轮(17)、选档组件(18)、档位位置凸轮(19)以及顶齿弹簧(25)，所述选档拉杆(16)沿轴向依次设有选档拨插定位孔(164)、第一限位垫片(30)、限位卡槽(161)、导程槽(162)、限位孔(163)；所述选档拨插(15)通过选档拨插定位孔(164)与选档拉杆(16)相连接固定，同时所述选档拨插(15)与第一限位垫片(30)之间设置有换档弹簧(24)，且所述换档弹簧(24)套在选档拉杆(16)上，而所述第一限位垫片(30)固定连接在外壳(1)上；所述选档齿轮(17)、选档组件(18)、档位位置凸轮(19)以及顶齿弹簧(25)依次套在第一限位垫片(30)另一侧的选档拉杆(16)上；而所述选档拉杆(16)的限位孔(163)内安装有开口销(29)，所述顶齿弹簧(25)与开口销(29)之间设置有第二限位垫片(28)；所述档位位置凸轮(19)沿着导程槽(162)轴向运动，且其背离顶齿弹簧(25)运动的极限位置为限位卡槽(161)；所述选档齿轮(17)与选档组件(18)的一端固定连接，且所述选档齿轮(17)沿选档拉杆(16)周向旋转；同时所述选档组件(18)的另一端沿着档位位置凸轮(19)周向转动连接。
2.根据权利要求1所述的电动车两档变速器的选档机构，其特征在于：所述档位位置凸轮(19)上设置有高档位置(191)、空档位置(192)、低档位置(193)，且所述档位位置凸轮(19)通过导程孔(194)与导程槽(162)滑动连接。
3.根据权利要求2所述的电动车两档变速器的选档机构，其特征在于：所述选档拨插(15)设置有拨插定位孔(151)，所述选档拨插(15)通过第一销轴穿过拨插定位孔(151)和选档拨插定位孔(164)将选档拨插(15)和选档拉杆(16)相连接固定。
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Denomination of invention: A gear selection mechanism for a two speed transmission in electric vehicles Effective date of registration: 20231226 Granted publication date: 20170901 Pledgee: China CITIC Bank Co.,Ltd. Nanjing Branch Pledgor: XUZHOU NANPU ELECTROMECHANICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980073169 |