CN105065658A - 一种电动汽车两挡自动变速器的滑块摆杆换档机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车两挡自动变速器的滑块摆杆换档机构，其特征是包括：推杆电机、直线推杆、连杆和摆杆；以推杆电机驱动直线推杆作直线往复运动，并带动连杆运动，从而驱动摆杆摆动并通过拨杆带动拨叉沿中间轴方向轴向移动，从而带动同步器与一档从动齿轮或二档主动齿轮接合，以实现换档。本发明能简化换挡动作，提高换档精确性和可靠性，提升了电动汽车的动力性能并缩减成本，从而能适应于各种纯电动汽车的自动变速器。

Description

一种电动汽车两挡自动变速器的滑块摆杆换档机构
技术领域
本发明属于电动汽车两档机械式自动变速器(AMT)换档机构，具体地说是一种电动汽车两挡自动变速器的滑块摆杆换档机构。
背景技术
传统电动汽车采用定传动比减速器，车辆的加速时间和最高车速性能往往相互制约，因此，对于追求车辆加速性能好、最高车速高的高性能纯电动汽车，在电机重量和成本增加空间受限情况下，可以考虑加装变速器，从而既提高车辆最高车速，又缩短车辆加速时间。
电动汽车的两档变速器作为纯电动汽车的传动系统，不仅提高了电机的工作效率，也提升了变速器的动力性能。传统换档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，这些结构虽然被广泛应用，但是传动结构相对较复杂，对电控的要求较高，且一般要采用多个结构配合才能达到换档目的，传统的齿轮齿条以及蜗轮蜗杆传动比较大，造成换挡机构总体体积偏大，通常适用于大型的电动汽车。而对现在很多电动汽车都趋向小型化发展，特别是纯电动汽车两档变速箱的换档力要求不高，所以传统的换档机构并不太适用。两档滑块摆杆换档机构能有效解决小型纯电动汽车的动力需要。
从电机及电机控制单元设计角度分析，加装变速器的纯电动汽车，可以减少电机工作在弱磁控制等工况下的IGBT等功率开关单元工作电流，这应有利于提高电机及控制器单元的寿命，同时可以减少对功率单元元件的性能要求，有利于降低电机及控制单元的成本。
多挡位自动变速器对提高新能源汽车动力性、延长新能源汽车续驶里程、优化新能源汽车电驱动系统总成性能、降低新能源汽车整车重量和成本、改善新能源汽车驾乘感受都具有重要作用。单级减速器难以满足消费者对新能源汽车性能不断提高的要求。纯电动车采用多挡位自动变速器是趋势。
发明内容
本发明为了解决换挡机构结构复杂、体积偏大以及小型纯电动汽车动力性能差与成本高等问题，提供一种电动汽车两挡自动变速器的滑块摆杆换档机构，以期能简化换挡动作，提高换档精确性和可靠性，提升了电动汽车的动力性能并缩减成本，从而能适应于各种纯电动汽车的自动变速器。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明一种电动汽车两挡自动变速器的滑块摆杆换档机构，所述电动汽车两档自动变速器包括：输入轴、中间轴、一档主动齿轮、二档主动齿轮、一档从动齿轮、二档从动齿轮、主减主动齿轮、主减从动齿轮、信号发生环、差速器、拨杆；所述输入轴与电机输出轴相连，所述输入轴上分别固定设有所述一档主动齿轮和二档主动齿轮，形成齿轮轴；所述中间轴分别空套设有一档从动齿轮和二档从动齿轮，一档从动齿轮外侧的中间轴上固定设有主减主动齿轮，在一档从动齿轮与二档从动齿轮之间通过花键固联设置有所述同步器；所述一档主动齿轮与所述一档从动齿轮常啮合，所述二档主动齿轮与二档从动齿轮常啮合；所述主减主动齿轮与所述主减从动齿轮常啮合；所述主减从动齿轮通过螺栓固定于差速器法兰盘上；其结构特点是，
所述滑块摆杆换档机构包括：推杆电机、直线推杆、连杆和摆杆；
所述推杆电机通过固定支架与变速箱壳体固定相连；所述推杆电机的输出端为所述直线推杆；所述直线推杆与所述连杆的一端铰接，形成第一转动副；所述连杆的另一端通过铰接螺栓与所述摆杆相连，形成第二转动副；
所述摆杆底座内设置有扁槽，并通过螺钉与所述拨杆的上扁头紧固连接；
所述拨杆的下扁头伸入所述同步器的拨叉槽内；使得所述拨杆能带动所述拨叉移动；
所述滑块摆杆换档机构是以所述推杆电机驱动所述直线推杆作直线往复运动，并带动所述连杆运动，从而驱动所述摆杆摆动并通过所述拨杆带动所述拨叉沿中间轴方向轴向移动，从而带动所述同步器与所述一档从动齿轮或二档主动齿轮接合，以实现换档。
本发明所述的电动汽车两挡自动变速器的滑块摆杆换档机构的结构特点也在于：
所述摆杆包括三个位置，分别为空档位置、一档位置和二档位置；所述空档位置位于中间，所述一档位置是由所述摆杆在空档位置进行逆时针旋转一定角度而形成的，所述二档位置是由所述摆杆在空档位置进行顺时针旋转一定角度而形成的；
所述推杆电机通过控制电机的转停来控制所述直线推杆实现所述摆杆的空档位置、一档位置和二档位置；所述推杆电机通过控制电机的转速高低来改变换档速率。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明采用推杆电机的滑块摆杆机构，由于滑块摆杆机构可以通过将同步器的轴向移动转化成径向的直线运动，从而能有效利用空间，使得换档机构与变速器结构更加紧凑。
2、本发明采用的推杆电机通过丝杠螺母结构，运动副间的摩擦力小，传动效率高，提高了换档精度，增强了换档可靠性。
3、本发明使用的推杆电机给定电压才会工作，所以当换到目标档位断开电源后即具备自锁功能，因此使得结构更紧凑，重量更轻，符合电动汽车轻量化的原则。
4、本发明的推杆电机操作简单，控制逻辑简单，因此故障力低，生产成本小，能全面地进行推广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明摆杆换档位置图；
图4为一种纯电动汽车传动系统结构简图；
图中序号：1换档推杆电机；2差速器；3直线推杆；4拨叉；5连杆；6二档从动齿轮；信7号发生器；8摆杆；9输入轴；10二档主动齿轮；11拨杆；12一档主动齿轮；13一档从动齿轮；14主减主动齿轮；15中间轴；16主减从动齿轮；17同步器。
具体实施方式
本实施例中，参见图1、图2和图4，电动汽车两档自动变速器包括：输入轴9、中间轴15、一档主动齿轮12、二档主动齿轮10、一档从动齿轮13、二档从动齿轮6、主减主动齿轮14、主减从动齿轮16、信号发生环7、差速器2、拨杆11；输入轴9与电机输出轴相连，输入轴9上分别固定设有一档主动齿轮12和二档主动齿轮10，形成齿轮轴；中间轴15分别空套设有一档从动齿轮13和二档从动齿轮6，一档从动齿轮13外侧的中间轴15上固定设有主减主动齿轮14，在一档从动齿轮13与二档从动齿轮6之间通过花键固联设置有同步器17；一档主动齿轮12与一档从动齿轮13常啮合，二档主动齿轮10与二档从动齿轮6常啮合；主减主动齿轮14与主减从动齿轮16常啮合；主减从动齿轮16通过螺栓固定于差速器2法兰盘上；动力通过输入轴一档主动齿轮12与二档主动齿轮10带动中间轴15上的一档从动齿轮13与二档从动齿轮6常转，同步器17与中间轴15通过花键联结，当同步器17选择与一档从动齿轮13或者二档从动齿轮6接合时，相接合的从动齿轮将动力通过同步器17传递给中间轴15，从而带动中间轴15转动；同时，中间轴15上的主减主动齿轮14带动主减从动齿轮16将动力传递给差速器2再传递给半轴。
本实施例中的滑块摆杆换档机构，如图1和图2所示，包括：推杆电机1、直线推杆3、连杆5、摆杆8；
推杆电机1通过固定支架与变速箱壳体通过螺栓固定相连；推杆电机1的输出端为直线推杆3；直线推杆3与所述连杆5的一端铰接，形成第一转动副；连杆5的另一端通过铰接螺栓与摆杆8相连，形成第二转动副；由滑块摆杆原理可知，当直线推杆3作往复直线运动时，会将动力通过连杆5带动摆杆8定轴摆动。
摆杆8底座内设置有扁槽，并通过螺钉与拨杆11的上扁头紧固连接；
拨杆11的下扁头伸入拨叉4的拨叉槽内；使得拨杆11能带动拨叉4沿轴向移动；
滑块摆杆换档机构是以推杆电机1驱动直线推杆3作直线往复运动，并带动连杆5运动，从而驱动摆杆8作定轴摆动并通过拨杆11带动拨叉4沿中间轴15方向作轴向移动，从而带动同步器17与一档从动齿轮13或二档主动齿轮10接合，以实现换档。
具体实施中，参见图3，摆杆8有三个位置，分别为空档位置80、一档位置81和二档位置82；空档位置80位于中间，一档位置81是由摆杆8在空档位置80进行逆时针旋转一定角度而形成的，二档位置82是由摆杆8在空档位置80进行顺时针旋转一定角度而形成的；
推杆电机1通过控制电机的转停来控制直线推杆3实现摆杆8的空档位置80、一档位置81和二档位置82；推杆电机1通过控制电机的转速高低来改变换档速率。
本发明的工作原理说明如下：
当电动汽车起步时，电机转动，为了使电动汽车有较大的扭矩，参见图1与图4，通过控制推杆电机1使直线推杆3回缩，直线推杆3通过连杆5拉动摆杆8逆时针转动。由于摆杆8与拨杆11紧固连接，带动拨杆11逆时针旋转使拨叉4推动同步器17的接合套向左移动，与一档从动齿轮12接合，从而将档位换成一档，完成起步加速的过程。此时，动力由输入轴9通过一档主动齿轮12与一档从动齿轮13通过同步器17传递给中间轴15，中间轴15的转动带动主减主动齿轮114和主减从动齿轮16将动力传递给差速器2，差速器2通过行星齿轮传递动力给半轴驱动车轮。
当车速上升后，通过传感器测量实际值与升档目标值比较，如果实际值达到目标值，通过控制推杆电机1使推杆3外推带动连杆使摆杆8顺时针转动。摆杆8带动拨杆11转动，使拨叉4推动同步器17的接合套向右移动，与一档从动齿轮13脱离后与二档从动齿轮6接合，从而将档位由一档升为二档，完成升档动作。此时，动力由输入轴9通过二档主动齿轮10与二档从动齿轮6通过同步器17传递给中间轴15，中间轴15的转动带动主减主动齿轮14和主减从动齿轮16将动力传递给差速器2，差速器2通过行星齿轮传递动力给车轮，通过调节电机转速来提高车速并完成加速与高速行驶。
当电动汽车需要减速或者爬坡时，需要通过减档来获得更大的牵引力，此时需要将二档降至一档，此时通过传感器测量实际转速值与降档目标转速值比较，如果实际转速值达到目标转速值，通过控制推杆电机1使推杆3外推带动连杆使摆杆8逆时针转动。摆杆8带动拨杆11转动，使拨叉4推动同步器17的接合套向左移动，与二档从动齿轮6脱离后与一档从动齿轮13接合，从而将档位由二档降为一档，完成降档动作。此时，动力由输入轴9通过一档主动齿轮12与一档从动齿轮13通过同步器17传递给中间轴15，中间轴15的转动带动主减主动齿轮14和主减从动齿轮16将动力传递给差速器2，差速器2通过行星齿轮传递动力给车轮。
当电动汽车需要停车时，需要从一档降至空档时，油门开度为零时，通过传感器检测转速实际值与目标转速值，并将同步器17拨叉4置于中间位置。此时，通过刹车直至汽车停止。

Claims (2)

1.一种电动汽车两挡自动变速器的滑块摆杆换档机构，所述电动汽车两档自动变速器包括：输入轴(9)、中间轴(15)、一档主动齿轮(12)、二档主动齿轮(10)、一档从动齿轮(13)、二档从动齿轮(6)、主减主动齿轮(14)、主减从动齿轮(16)、信号发生环(7)、差速器(2)、拨杆(11)；所述输入轴(9)与电机输出轴相连，所述输入轴(9)上分别固定设有所述一档主动齿轮(12)和二档主动齿轮(10)，形成齿轮轴；所述中间轴(15)分别空套设有一档从动齿轮(13)和二档从动齿轮(6)，一档从动齿轮(13)外侧的中间轴(15)上固定设有主减主动齿轮(14)，在一档从动齿轮(13)与二档从动齿轮(6)之间通过花键固联设置有所述同步器(17)；所述一档主动齿轮(12)与所述一档从动齿轮(13)常啮合，所述二档主动齿轮(10)与二档从动齿轮(6)常啮合；所述主减主动齿轮(14)与所述主减从动齿轮(16)常啮合；所述主减从动齿轮(16)通过螺栓固定于差速器(2)法兰盘上；其特征是，
所述滑块摆杆换档机构包括：推杆电机(1)、直线推杆(3)、连杆(5)和摆杆(8)；
所述推杆电机(1)通过固定支架与变速箱壳体固定相连；所述推杆电机(1)的输出端为所述直线推杆(3)；所述直线推杆(3)与所述连杆(5)的一端铰接，形成第一转动副；所述连杆(5)的另一端通过铰接螺栓与所述摆杆(8)相连，形成第二转动副；
所述摆杆(8)底座内设置有扁槽，并通过螺钉与所述拨杆(11)的上扁头紧固连接；
所述拨杆(11)的下扁头伸入所述同步器(17)的拨叉槽内；使得所述拨杆(11)能带动所述拨叉(4)移动；
所述滑块摆杆换档机构是以所述推杆电机(1)驱动所述直线推杆(3)作直线往复运动，并带动所述连杆(5)运动，从而驱动所述摆杆(8)摆动并通过所述拨杆(11)带动所述拨叉(4)沿中间轴(15)方向轴向移动，从而带动所述同步器(17)与所述一档从动齿轮(13)或二档主动齿轮(10)接合，以实现换档。
2.根据权利要求1所述的电动汽车两挡自动变速器的滑块摆杆换档机构，其特征是：
所述摆杆(8)包括三个位置，分别为空档位置(80)、一档位置(81)和二档位置(82)；所述空档位置(80)位于中间，所述一档位置(81)是由所述摆杆(8)在空档位置(80)进行逆时针旋转一定角度而形成的，所述二档位置(82)是由所述摆杆(8)在空档位置(80)进行顺时针旋转一定角度而形成的；
所述推杆电机(1)通过控制电机的转停来控制所述直线推杆(3)实现所述摆杆(8)的空档位置、一档位置和二档位置；所述推杆电机(1)通过控制电机的转速高低来改变换档速率。
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