CN105864368B - 一种电动车无动力中断换挡变速箱及其换挡控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动车无动力中断换挡变速箱及其换挡控制方法，该变速箱包括一挡齿轮对机构、二挡齿轮对机构、片式离合器以及换挡控制机构，所述换挡控制机构中，一挡超越离合器和控制超越离合器均安装在对应的齿轮内，控制摩擦片固定在一挡超越离合器的滚柱保持架和滚柱拨叉上，波形弹簧安装在第二控制齿轮端面的环形凹槽内，控制压盘通过波形弹簧轴向预紧，卡接在第二控制齿轮端面的环形凹槽内随第二控制齿轮转动。该变速箱的换挡控制方法能实现挂一挡、二挡及倒挡动作且相互无干涉。本发明解决了传统AMT换挡动力中断的问题，可以实现平顺的速比切换过程；此外，本发明的结构还取消了换挡拨叉和拨叉轴，大大精简了系统结构，减轻了变速器总重量。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车传动技术领域，具体涉及一种电动车无动力中断换挡变速箱及其换挡控制方法。
背景技术
如何降低对石油的依赖是现代汽车工业发展的重要方向。近两年我国纯电动汽车的发展迅速，多个企业已经在市场上推出纯电动汽车，纯电动汽车已经进入产业化。
纯电动汽车的驱动机构有多种，例如无挡位的电动机直驱方案，即电机直接通过固定速比减速装置驱动车轮，这种传动方式平顺性好，但是对电机电池的性能要求很高，车辆动力性较差。而电机加变速箱的传动方案则大大降低了车辆对电机电池的要求，提升了车辆的低速爬坡能力和高速行驶能力，提高了电动机运行效率。
不同于内燃机，电动机对变速箱挡位数量的需求不是很多，但是对变速箱的传动效率和换挡变速舒适性要求很高。目前无换挡动力中断的变速传动方案有无级变速箱CVT、双离合器自动变速箱DCT等，这些方案采用湿式离合器或者传动带，成本较高，而且自身传动效率较低。电控机械式自动变速器AMT具有传动效率高的优点，但是传统电控机械式自动变速箱换挡过程存在动力中断，影响车辆行驶的平顺性。此外，传统机械式自动变速箱的操纵机构包括换挡拨叉和换挡拨叉轴，这增大了变速器尺寸，增加了成本。可见开发出专门应用于电动车的简单、高效无动力中断换挡专用变速箱十分必要。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种电动车无动力中断换挡变速箱及其换挡控制方法，能够实现无动力中断换挡，升挡或降挡过程变速箱始终有动力输出，换挡过程的平顺性得到提高。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：
一种电动车无动力中断换挡变速箱，由输入轴1、一挡齿轮对机构、二挡齿轮对机构、片式离合器、输出轴17、换挡控制机构组成，所述一挡齿轮对机构由固连在输入轴1上的一挡主动齿轮2与安装在输出轴17上一挡被动齿轮19啮合传动连接组成；
所述二挡齿轮对机构由固连在输入轴1上的二挡主动齿轮5与通过轴承安装在输出轴17上的二挡被动齿轮6啮合传动连接组成；
所述片式离合器安装在输入轴1或输出轴17上；
所述换挡控制机构位于一挡齿轮对机构与二挡齿轮对机构之间，包括控制齿轮对机构、一挡超越离合器、控制超越离合器以及一挡超越离合器的滚柱控制机构；
所述控制齿轮对机构，由安装在输入轴1上的第一控制齿轮3与通过轴承安装在输出轴17上的第二控制齿轮14啮合传动连接组成；
所述控制齿轮对机构的传动比大于所述一挡齿轮对机构的传动比；
所述一挡超越离合器安装在一挡被动齿轮19内，一挡超越离合器内圈18固连在输出轴17上，一挡超越离合器外圈与一挡被动齿轮19为一体式结构；
所述控制超越离合器安装在第一控制齿轮3内，控制超越离合器内圈4固连在输入轴1上，控制超越离合器外圈与第一控制齿轮3为一体式结构；
所述一挡超越离合器的滚柱控制机构，由滚柱拨动机构，预紧弹簧23，控制压盘15，控制摩擦片16，波形弹簧21组成。
所述控制摩擦片16通过外边缘的凸起固定在滚柱拨动机构端面的凹槽内，所述波形弹簧21安装在第二控制齿轮14端面的环形凹槽内；所述控制压盘15安装在控制摩擦片16和波形弹簧21之间，通过波形弹簧21轴向预紧，使控制压盘15紧贴在控制摩擦片16上，所述控制压盘15通过内边缘的凸起卡接固定在第二控制齿轮14端面的环形凹槽内随第二控制齿轮14转动；
一种电动车无动力中断换挡变速箱，其中，所述滚柱拨动机构为滚柱保持架20；
所述一挡超越离合器包括一挡被动齿轮19、一挡超越离合器内圈18、所述滚柱保持架20、滚柱A22以及预紧弹簧A23；
所述一挡被动齿轮19内表面与一挡超越离合器内圈18外表面形成楔形空间，滚柱保持架20套置在一挡超越离合器内圈18上，并位于一挡超越离合器内圈18与一挡被动齿轮19之间，滚柱A22均匀分布在滚柱保持架20内，滚柱保持架20的转动能够带动一挡超越离合器内圈18与一挡被动齿轮19之间楔形空间内的滚柱A22同步移动，预紧弹簧23均匀分布在滚柱保持架20内，预紧弹簧A23的一端和滚柱保持架20接触，另一端和一挡被动齿轮19内表面的凸起接触，滚柱保持架20通过预紧弹簧A23将滚柱A22预紧在楔形空间小的一端。
一种电动车无动力中断换挡变速箱，其中，所述滚柱拨动机构为滚柱拨叉架26；
所述一挡超越离合器包括一挡被动齿轮19、一挡超越离合器内圈18、所述滚柱拨叉架26、滚柱A22以及预紧弹簧A23；
所述一挡被动齿轮19内表面与一挡超越离合器内圈18外表面形成楔形空间，滚柱拨叉架26套置在一挡超越离合器内圈18上，位于一挡超越离合器内圈18与一挡被动齿轮19之间，滚柱A22均匀分布在楔形空间内，滚柱拨叉架26的转动能够拨动一挡超越离合器内圈18与一挡被动齿轮19之间楔形空间内的滚柱A22同步移动，预紧弹簧23均匀分布在楔形空间内，预紧弹簧A23的一端和滚柱A22接触，另一端和一挡被动齿轮19内表面的凸起接触，预紧弹簧A23将滚柱A22预紧在楔形空间小的一端。
一种电动车无动力中断换挡变速箱，其中，所述滚柱保持架20通过两端面之间的轴向立柱拨动一挡超越离合器内圈18与一挡被动齿轮19之间楔形空间内的滚柱A22；
所述滚柱保持架20的外圆周面上设有限位块，所述限位块位于预紧弹簧A23安装处，滚柱保持架20相对于一挡被动齿轮19逆时针转动时，限位块防止滚柱保持架20过度挤压预紧弹簧A23。
所述控制控制摩擦片16与滚柱保持架20之间通过其圆周上的凸起与凹槽卡接固定。
一种电动车无动力中断换挡变速箱，其中，所述滚柱拨叉架26通过其端面分布的轴向拨叉拨动一挡超越离合器内圈18与一挡被动齿轮19之间楔形空间内的滚柱A22；
所述滚柱拨叉架26的外圆周面上设有限位块，所述限位块位于预紧弹簧A23安装处，所述滚柱拨叉架26相对于一挡被动齿轮19逆时针转动时，限位块防止所述滚柱拨叉架26过度挤压预紧弹簧A23。
所述控制控制摩擦片16与滚柱拨叉架28之间通过其圆周上的凸起与凹槽卡接固定。
一种电动车无动力中断换挡变速箱，其中，所述控制超越离合器包括第一控制齿轮3、控制超越离合器内圈4、滚柱B24以及预紧弹簧B25；
所述第一控制齿轮3内表面与控制超越离合器内圈4外表面形成楔形空间，滚柱B24均匀分布在楔形空间里，并通过预紧弹簧B25预紧在楔形空间内；
一种电动车无动力中断换挡变速箱，其中，所述片式离合器由离合器摩擦片7、离合器压盘8和推力轴承10组成；
所述片式离合器安装在输入轴1上时，二挡主动齿轮5和离合器摩擦片7固连，离合器压盘8和输入轴1固连，推力轴承10套装在输入轴1上，并在输入轴1上滑移转动；
所述片式离合器安装在输出轴17上时，二挡被动齿轮6和离合器摩擦片7固连，离合器压盘8和输出轴17固连，推力轴承10套装在输出轴17上，并在输出轴17上滑移转动。
一种电动车无动力中断换挡变速箱，其中，所述片式离合器为干式单片或干式多片离合器。
一种电动车无动力中断换挡变速箱的换挡控制方法，所述换挡控制方法包括一挡、二挡和倒挡；
所述一挡动力的传递路线依次为：输入轴1、一挡主动齿轮2、一挡被动齿轮19、一挡超越离合器内圈18、输出轴17；
所述二挡动力的传递路线依次为：输入轴1、二挡主动齿轮5、二挡被动齿轮6、离合器摩擦片7、离合器压盘8、输出轴17；
所述倒挡动力的传递路线依次为：输入轴1、二挡主动齿轮5、二挡被动齿轮6、离合器摩擦片7、离合器压盘8、输出轴17；
所述一挡切换到二挡的具体换挡控制过程为：
输入轴1顺时针转动时，车辆向前行驶，离合器摩擦片7与离合器压盘8逐渐结合，动力开始由二挡主动齿轮5传递到二挡被动齿轮6，再逐渐通过片式离合器传递到输出轴17，随着片式离合器传递的动力逐渐增大，一挡超越离合器传递的动力逐渐减小，直至为零，二挡齿轮对机构的传动比小于一挡齿轮对机构，固连在输出轴17上的一挡超越离合器内圈18的逆时针转速将高于一挡被动齿轮19的逆时针转速，滚柱A22将不会锁止在楔形空间小的一端移动，一挡超越离合器不发生锁止，一挡不会传递动力，此时，动力完全通过二挡齿轮对机构传递至片式离合器，再传递到输出轴17上，通过减速器主动齿轮27，动力输出到与所述变速箱集成到一起的差速器，车辆实现挂二挡前进；
所述二挡切换到一挡的具体换挡控制过程为：
输入轴1顺时针转动时，汽车向前行驶，离合器摩擦片7与离合器压盘8逐渐分离，二挡传递动力减小，输出轴17逆时针转速下降，当片式离合器传递的动力为零时，一挡超越离合器内圈18逆时针转速和一挡被动齿轮19逆时针转速相同，动力由一挡主动齿轮2传递到一挡被动齿轮19，一挡超越离合器的滚柱A22锁止在楔形空间小一端，一挡被动齿轮19带动一挡超越离合器内圈18逆时针转动，二挡主动齿轮5带着二挡被动齿轮6空转，此时，动力由一挡主动齿轮2传递到一挡被动齿轮19，再通过一挡超越离合器传递到输出轴17，通过减速器主动齿轮27，动力输出到与所述变速箱集成到一起的差速器，车辆实现挂一挡前进；
所述倒挡的具体换挡控制过程为：
倒挡时，离合器摩擦片7与离合器压盘8结合，输入轴1逆时针旋转，一挡被动齿轮19顺时针转动，同时滚柱保持架20顺时针转动,进而带动控制摩擦片16顺时针转动，控制压盘15与控制摩擦片16之间产生的摩擦扭矩带动第二控制齿轮14顺时针转动，第二控制齿轮14顺时针转动带动输入轴1上的第一控制齿轮3逆时针转动，控制齿轮对机构的传动比大于一挡齿轮对机构的传动比，第一控制齿轮3逆时针转速高于输入轴1的逆时针转速，即高于控制超越离合器内圈4的逆时针转速，此时控制超越离合器的滚柱B24将锁止在楔形空间小的一端，控制超越离合器发生锁止，第一控制齿轮3的逆时针转速和控制超越离合器内圈4的逆时针转速同步，第一控制齿轮3的逆时针转速无法比控制超越离合器内圈4的逆时针转速高，使第二控制齿轮14的顺时针转速下降，低于一挡被动齿轮19的顺时针转速，即低于滚柱保持架20的顺时针转速，此时，控制摩擦片16和控制压盘15会发生相对打滑，产生逆时针的摩擦扭矩，该扭矩使滚柱保持架20相对于一挡被动齿轮19逆时针转过一定角度，滚柱保持架20将滚柱A22向楔形空间大的一端拨动，并将滚柱A22保持在楔形空间较大的一端，这时，一挡超越离合器将不会发生锁止，动力完全通过二挡齿轮对机构传递至片式离合器，再传递到输出轴17上，通过减速器主动齿轮27，动力输出到与所述变速箱集成到一起的差速器，实现车辆倒挡后退。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明没有传统变速箱同步器结构，不需要单独的同步器执行机构，整个变速箱只有一个离合器执行机构来实现换挡动作，生产成本低，控制简单。
2、本发明解决了传统AMT换挡动力中断的问题，能够实现无动力中断换挡，升挡或降挡过程变速箱始终有动力输出，换挡过程的平顺性得到提高，可以实现平顺的速比切换过程。
3、本发明通过一对控制齿轮,来控制一挡的单向超越离合器，能够实现二挡倒挡，解决了传统的通过单向超越离合器传递动力的变速箱结构无法实现倒挡的问题。
4、本发明采用干式离合器，提高了系统传动效率；此外，所述片式离合器既可以为单片式离合器也可以是多片式离合器，既可以是常开离合器也可以是常闭离合器，适用广泛，应用性强。
5、本发明可以直接通过电机反转，而不增加额外的执行机构就可以实现倒挡运行。
6、本发明还取消了换挡拨叉和拨叉轴，大大精简了系统结构，减轻了变速器总重量。
附图说明
图1为一挡状态时本发明的电动车无动力中断换挡变速箱结构示意简图；
图2为二挡状态时本发明的电动车无动力中断换挡变速箱结构示意简图；
图3为本发明的电动车无动力中断换挡变速箱中，滚柱保持架在控制齿轮对机构中的安装结构示意图；
图4为本发明的换挡控制方法中，一、二挡时，一挡超越离合器的工作状态示意图；
图5为本发明的换挡控制方法中，一、二、倒挡时，控制超越离合器的工作状态示意图；
图6为本发明的换挡控制方法中，倒挡时，一挡超越离合器的工作状态示意图；
图7为本发明的电动车无动力中断换挡变速箱中，滚柱拨叉架在控制齿轮对机构中的安装结构示意图；
图8为本发明的电动车无动力中断换挡变速箱中离合器置于输出轴的结构示意图。
图中：
1-输入轴，2-一挡主动齿轮，3-第一控制齿轮，4-控制超越离合器内圈，5-二挡主动齿轮，6-二挡被动齿轮，7-离合器摩擦片，8-离合器压盘，9-离合器膜片弹簧，10-推力轴承，11-离合器杠杆，12-第一轴承，13-第二轴承，14-第二控制齿轮，15-控制压盘，16-控制摩擦片,17-输出轴，18-一挡超越离合器内圈，19-一挡被动齿轮，20-滚柱保持架，，21-波形弹簧，22-滚柱A，23-预紧弹簧A，24-滚柱B，25-预紧弹簧B,26-滚柱拨叉架，27-减速器主动齿轮。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明的技术方案，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：
概括的讲，本发明所述变速箱主要由三对齿轮，两个超越离合器以及一个片式离合器组成，其三对齿轮中间的一对能够对控制输出轴上的超越离合器，另外两对不同传动比的齿轮对为两个挡位，并且控制超越离合器所在的中间齿轮对的传动比大于一挡齿轮对的传动比。
如图1、图2和图8所示，本发明公开了一种电动车无动力中断换挡变速箱，由输入轴1、一挡齿轮对机构、二挡齿轮对机构、片式离合器、输出轴17、换挡控制机构组成。
所述一挡齿轮对机构由固连在输入轴1上的一挡主动齿2与安装在输出轴17上一挡被动齿轮19啮合传动连接组成。所述二挡齿轮对机构由固连在输入轴1上的二挡主动齿轮5与通过第一轴承12安装在输出轴17上的二挡被动齿轮6啮合传动连接组成。所述换挡控制机构位于一挡齿轮对机构与二挡齿轮对机构之间。
如图1、图2所示，所述换挡控制机构包括一挡超越离合器图4、控制超越离合器图5、控制齿轮对机构、一挡超越离合器的滚柱控制机构图3、图7；
如图1、图2所示，所述一挡超越离合器图4安装在一挡被动齿轮19内，一挡超越离合器内圈18固连在输出轴17上，一挡超越离合器外圈与一挡被动齿轮19为一体式结构；所述控制超越离合器图5安装在第一控制齿轮3内，控制超越离合器内圈固连在输入轴1上，控制超越离合器外圈与第一控制齿轮3为一体式结构；
所述控制齿轮对机构，由安装在输入轴1上的第一控制齿轮3与通过轴承安装在输出轴17上的第二控制齿轮14啮合传动连接组成；
所述控制齿轮对机构的传动比大于所述一挡齿轮对机构的传动比；
所述一挡超越离合器的滚柱控制机构中用于拨动滚柱的滚柱拨动机构有两种实施方案，分别为滚柱保持架20或滚柱拨叉架26；
如图3所示，方案一：所述一挡超越离合器的滚柱控制机构，由滚柱保持架20，预紧弹簧A23，控制压盘15，波形弹簧21，控制摩擦片16组成。
所述控制摩擦片16通过外边缘凸起固定在滚柱保持架20端面的凹槽内，所述波形弹簧21安装在第二控制齿轮14端面的环形凹槽内；所述控制压盘15安装在控制摩擦片16和波形弹簧21之间，通过波形弹簧21轴向预紧，使控制压盘15紧贴在控制摩擦片16上，所述控制压盘15通过内边缘的凸起卡接固定在第二控制齿轮14端面的环形凹槽内随第二控制齿轮14转动；
一种电动车无动力中断换挡变速箱，其中，所述一挡超越离合器包括一挡被动齿轮19、一挡超越离合器内圈18、滚柱保持架20、滚柱A22以及预紧弹簧A23；
如图4所示，所述一挡被动齿轮19内表面与一挡超越离合器内圈18外表面形成楔形空间，滚柱保持架20套置在一挡超越离合器内圈18上，位于一挡超越离合器内圈18与一挡被动齿轮19之间，滚柱A22均匀分布在滚柱保持架20内，滚柱保持架20的转动能够带动一挡超越离合器内圈18与一挡被动齿轮19之间楔形空间内的滚柱A22同步移动，预紧弹簧A23均匀分布在滚柱保持架20内，预紧弹簧A23的一端和滚柱保持架20接触，另一端和一挡被动齿轮19内表面的凸起接触，滚柱保持架20通过预紧弹簧A23将滚柱A22预紧在楔形空间小的一端。
如图3所示，所述滚柱保持架20的外表圆周表面上设有凸起的限位块，所述限位块位于预紧弹簧A23安装处的左侧，限位块的作用是滚柱保持架20相对于一挡被动齿轮19逆时针转动时，当转过一定角度后限位块与一挡被动齿轮19内表面的凸起形成干涉，以防止滚柱保持架20过度挤压预紧弹簧A23。
如图7所示，方案二：所述一挡超越离合器的滚柱控制机构，还可以由滚柱拨叉架26，预紧弹簧A23，控制压盘15，波形弹簧21，控制摩擦片16组成。
所述控制摩擦片16通过外边缘凸起固定在滚柱拨叉架26端面的凹槽内，所述波形弹簧21安装在第二控制齿轮14端面的环形凹槽内；所述控制压盘15安装在控制摩擦片16和波形弹簧21之间，通过波形弹簧21轴向预紧，使控制压盘15紧贴在控制摩擦片16上，所述控制压盘15通过内边缘的凸起卡接固定在第二控制齿轮14端面的环形凹槽内随第二控制齿轮14转动；
一种电动车无动力中断换挡变速箱，其中，所述一挡超越离合器包括一挡被动齿轮19、一挡超越离合器内圈18、滚柱拨叉架26、滚柱A22以及预紧弹簧A23；
所述一挡被动齿轮19内表面与一挡超越离合器内圈18外表面形成楔形空间，滚柱拨叉架26套置在一挡超越离合器内圈18上，位于一挡超越离合器内圈18与一挡被动齿轮19之间，滚柱A22均匀分布在楔形空间内，滚柱拨叉架26的转动能够拨动一挡超越离合器内圈18与一挡被动齿轮19之间楔形空间内的滚柱A22同步移动，预紧弹簧A23均匀分布在楔形空间内，预紧弹簧A23的一端和滚柱A22接触，另一端和一挡被动齿轮19内表面的凸起接触，预紧弹簧A23将滚柱A22预紧在楔形空间小的一端。
如图7所示，所述滚柱拨叉架26的外表圆周表面上设有凸起的限位块，所述限位块位于预紧弹簧A23安装处的左侧，限位块的作用是滚柱拨叉架26相对于一挡被动齿轮19逆时针转动时，当转过一定角度后限位块与一挡被动齿轮19内表面的凸起形成干涉，以防止滚柱拨叉架26的拨叉过度挤压预紧弹簧A23。
如图5，一种电动车无动力中断换挡变速箱，其中，所述控制超越离合器包括第一控制齿轮3、控制超越离合器内圈4、滚柱B24以及预紧弹簧B25；
所述第一控制齿轮3内表面与控制超越离合器内圈4外表面形成楔形空间，滚柱B24均匀分布在楔形空间里，并通过预紧弹簧B25预紧在楔形空间小的一端；
一种电动车无动力中断换挡变速箱，其中，所述片式离合器由离合器摩擦片7、离合器压盘8和推力轴承10组成；
所述片式离合器安装在输入轴1上时，二挡主动齿轮5和离合器摩擦片7固连，离合器压盘8和输入轴1固连，推力轴承10套装在输入轴1上，并在输入轴1上滑移转动；
所述片式离合器安装在输出轴17上时，二挡被动齿轮6和离合器摩擦片7固连，离合器压盘8和输出轴17固连，推力轴承10套装在输出轴17上，并在输出轴17上滑移转动。
所述片式离合器为干式多片离合器或干式单片离合器；
本发明还公开了一种电动车无动力中断换挡变速箱的换挡控制方法，包括一挡、二挡和倒挡。
如图1所示，所述一挡动力的传递路线为：输入轴1、一挡主动齿轮2、一挡被动齿轮19、一挡超越离合器内圈18、输出轴17；
如图2所示，所述二挡动力的传递路线为：输入轴1、二挡主动齿轮5、二挡被动齿轮6、离合器摩擦片7、离合器压盘8、输出轴17；
如图2所示，所述倒挡动力的传递路线为：输入轴1、二挡主动齿轮5、二挡被动齿轮6、离合器摩擦片7、离合器压盘8、输出轴17；
所述一挡切换到二挡的具体工作过程及原理为：
如图2、图4输入轴1顺时针转动时，汽车向前行驶，离合器摩擦片7与离合器压盘8逐渐结合，动力开始由二挡主动齿轮5传递到二挡被动齿轮6，再逐渐通过片式离合器传递到输出轴17，随着片式离合器传递的动力逐渐增大，一挡超越离合器传递的动力逐渐减小，直至为零，二挡齿轮对机构的传动比小于一挡齿轮对机构，固连在输出轴17上的一挡超越离合器内圈18的逆时针转速将高于一挡被动齿轮19的逆时针转速，滚柱A22将不会锁止在楔形空间小的一端移动，一挡超越离合器不发生锁止，一挡不会传递动力，此时，动力完全通过二挡齿轮对机构传递至片式离合器，再传递到输出轴17，通过减速器主动齿轮27，动力输出到与本变速箱集成到一起的差速器，车辆实现挂二挡前进；
所述二挡切换到一挡的具体工作过程及原理：
如图1、图4输入轴1顺时针转动时，汽车向前行驶，离合器摩擦片7与离合器压盘8逐渐分离，二挡传递动力减小，输出轴17逆时针转速下降，当片式离合器传递的动力为零时，一挡超越离合器内圈18逆时针转速和一挡被动齿轮19逆时针转速相同，动力由一挡主动齿轮2传递到一挡被动齿轮19，一挡超越离合器的滚柱A22锁止在楔形空间小一端，一挡被动齿轮19带动超越离合器内圈18逆时针转动，二挡主动齿轮5带着二挡被动齿轮6空转，此时，动力由一挡主动齿轮2传递到一挡被动齿轮19，再通过一挡超越离合器传递到输出轴17，通过减速器主动齿轮27，动力输出到与本变速箱集成到一起的差速器，车辆实现挂一挡前进；
所述倒挡的具体工作原理：
前进挡切换为倒挡的过程为：离合器摩擦片7与离合器压盘8结合；
如图4，倒挡时，输入轴1逆时针旋转，二挡齿轮对机构的传动比小于一挡齿轮对机构，固连在输出轴17上的一挡超越离合器内圈18的顺时针转速将高于一挡被动齿轮19的顺时针转速，滚柱A22将会锁止在楔形空间小的一端移动，一挡超越离合器发生锁止，同时，离合器摩擦片7与离合器压盘8结合，所以无法实现倒挡，以下原理将防止一挡超越离合器发生锁止，实现倒挡。
如图3、图5和图6，倒挡时，输入轴1逆时针旋转，一挡被动齿轮19顺时针转动，同时滚柱保持架A20顺时针转动,进而带动控制摩擦片16顺时针转动，控制压盘15与控制摩擦片16之间产生的摩擦扭矩带动第二控制齿轮14顺时针转动，第二控制齿轮14顺时针转动带动输入轴1上的第一控制齿轮3逆时针转动，控制齿轮对机构的传动比大于一挡齿轮对机构的传动比，第一控制齿轮3逆时针转速高于输入轴1的逆时针转速，即高于控制超越离合器内圈4的逆时针转速，此时控制超越离合器的滚柱B24将锁止在楔形空间小的一端，控制超越离合器发生锁止，第一控制齿轮3的逆时针转速无法比控制超越离合器内圈4的逆时针转速高，使第二控制齿轮14的顺时针转速下降，低于一挡被动齿轮19的顺时针转速，即低于滚柱保持架A20的顺时针转速，此时，控制摩擦片16和控制压盘15会发生相对打滑，产生逆时针的摩擦力扭矩，该扭矩使滚柱保持架20相对于一挡被动齿轮19逆时针转过一定角度，滚柱保持架20将滚柱A22向楔形空间大的一端拨动，并将滚柱A22保持在楔形空间较大的一端，这时，一挡超越离合器将不会发生锁止，动力完全通过二挡齿轮对机构传递至片式离合器，再传递到输出轴17上，通过减速器主动齿轮27，动力输出到与本变速箱集成到一起的差速器，实现车辆倒挡后退。
如上所述，控制齿轮对机构用于控制倒挡过程，其中的控制超越离合器在车辆挂一挡和二挡前进时不会对其工作产生影响，具体如下：
如图3所示，一挡时，输入轴1旋转方向为顺时针旋转，则输出轴17的旋转方向为逆时针，一挡被动齿轮19转动逆时针，同时滚柱保持架20逆时针转动。滚柱保持架20再带动控制摩擦片16转动，控制压盘15与控制摩擦片16之间产生的摩擦力带动第二控制齿轮14逆时针转动，输出轴17上的第二控制齿轮14逆时针转动带动输入轴1上的第一控制齿轮3，顺时针转动，因为控制齿轮对机构的传动比大于一挡齿轮对的传动比，所以此时第一控制齿轮3的顺时针转速高于输入轴1的顺时针转速，即高于固连在输入轴1上的控制超越离合器内圈4的转速。如图5所示，当第一控制齿轮3顺时针转速高于控制超越离合器内圈4的顺时针转速时，滚柱B24不会发生锁止，控制超越离合器不传递动力。这个时候汽车变速箱工作在一挡模式，控制齿轮对机构不会干涉一挡的动力传递。
二挡时，同一挡一样，如图3所示，二挡时，输入轴1旋转方向为顺时针旋转，则输出轴17的旋转方向为逆时针，一挡被动齿轮19转动逆时针，同时滚柱保持架20逆时针转动。滚柱保持架20再带动控制摩擦片16转动，控制压盘15与控制摩擦片16之间产生的摩擦力带动第二控制齿轮14逆时针转动，输出轴17上的第二控制齿轮14逆时针转动带动输入轴1上的第一控制齿轮3，顺时针转动，因为控制齿轮对机构的传动比大于一挡齿轮对的传动比，所以此时第一控制齿轮3的顺时针转速高于输入轴1的顺时针转速，即高于固连在输入轴1上的控制超越离合器内圈4的转速。如图5所示，当第一控制齿轮3顺时针转速高于控制超越离合器内圈4的顺时针转速时，滚柱B24不会发生锁止，控制超越离合器不传递动力。这个时候汽车变速箱工作在二挡模式，控制齿轮对机构不会干涉二挡的动力传递。
Claims (9)
1.一种电动车无动力中断换挡变速箱，由输入轴(1)、一挡齿轮对机构、二挡齿轮对机构、片式离合器、输出轴(17)、换挡控制机构组成，其特征在于：
所述一挡齿轮对机构由固连在输入轴(1)上的一挡主动齿轮(2)与安装在输出轴(17)上一挡被动齿轮(19)啮合传动连接组成；
所述二挡齿轮对机构由固连在输入轴(1)上的二挡主动齿轮(5)与通过轴承安装在输出轴(17)上的二挡被动齿轮(6)啮合传动连接组成；
所述片式离合器安装在输入轴(1)或输出轴(17)上；
所述换挡控制机构位于一挡齿轮对机构与二挡齿轮对机构之间，包括控制齿轮对机构、一挡超越离合器、控制超越离合器以及一挡超越离合器的滚柱控制机构；
所述控制齿轮对机构，由安装在输入轴(1)上的第一控制齿轮(3)与通过轴承安装在输出轴(17)上的第二控制齿轮(14)啮合传动连接组成；
所述控制齿轮对机构的传动比大于所述一挡齿轮对机构的传动比；
所述一挡超越离合器安装在一挡被动齿轮(19)内，一挡超越离合器内圈(18)固连在输出轴(17)上，一挡超越离合器外圈与一挡被动齿轮(19)为一体式结构；
所述控制超越离合器安装在第一控制齿轮(3)内，控制超越离合器内圈(4)固连在输入轴(1)上，控制超越离合器外圈与第一控制齿轮(3)为一体式结构；
所述一挡超越离合器的滚柱控制机构，由滚柱拨动机构，预紧弹簧(23)，控制压盘(15)，控制摩擦片(16)，波形弹簧(21)组成；
所述控制摩擦片(16)通过外边缘的凸起固定在滚柱拨动机构端面的凹槽内，所述波形弹簧(21)安装在第二控制齿轮(14)端面的环形凹槽内；所述控制压盘(15)安装在控制摩擦片(16)和波形弹簧(21)之间，通过波形弹簧(21)轴向预紧，使控制压盘(15)紧贴在控制摩擦片(16)上，所述控制压盘(15)通过内边缘的凸起卡接固定在第二控制齿轮(14)端面的环形凹槽内随第二控制齿轮(14)转动。
2.如权利要求1所述一种电动车无动力中断换挡变速箱，其特征在于：
所述滚柱拨动机构为滚柱保持架(20)；
所述一挡超越离合器包括一挡被动齿轮(19)、一挡超越离合器内圈(18)、所述滚柱保持架(20)、滚柱A(22)以及预紧弹簧A(23)；
所述一挡被动齿轮(19)内表面与一挡超越离合器内圈(18)外表面形成楔形空间，滚柱保持架(20)套置在一挡超越离合器内圈(18)上，并位于一挡超越离合器内圈(18)与一挡被动齿轮(19)之间，滚柱A(22)均匀分布在滚柱保持架(20)内，滚柱保持架(20)的转动能够带动一挡超越离合器内圈(18)与一挡被动齿轮(19)之间楔形空间内的滚柱A(22)同步移动，预紧弹簧(23)均匀分布在滚柱保持架(20)内，预紧弹簧A(23)的一端和滚柱保持架(20)接触，另一端和一挡被动齿轮(19)内表面的凸起接触，滚柱保持架(20)通过预紧弹簧A(23)将滚柱A(22)预紧在楔形空间小的一端。
3.如权利要求1所述一种电动车无动力中断换挡变速箱，其特征在于：
所述滚柱拨动机构为滚柱拨叉架(26)；
所述一挡超越离合器包括一挡被动齿轮(19)、一挡超越离合器内圈(18)、所述滚柱拨叉架(26)、滚柱A(22)以及预紧弹簧A(23)；
所述一挡被动齿轮(19)内表面与一挡超越离合器内圈(18)外表面形成楔形空间，滚柱拨叉架(26)套置在一挡超越离合器内圈(18)上，位于一挡超越离合器内圈(18)与一挡被动齿轮(19)之间，滚柱A(22)均匀分布在楔形空间内，滚柱拨叉架(26)的转动能够拨动一挡超越离合器内圈(18)与一挡被动齿轮(19)之间楔形空间内的滚柱A(22)同步移动，预紧弹簧(23)均匀分布在楔形空间内，预紧弹簧A(23)的一端和滚柱A(22)接触，另一端和一挡被动齿轮(19)内表面的凸起接触，预紧弹簧A(23)将滚柱A(22)预紧在楔形空间小的一端。
4.如权利要求2所述一种电动车无动力中断换挡变速箱，其特征在于：
所述滚柱保持架(20)通过两端面之间的轴向立柱拨动一挡超越离合器内圈(18)与一挡被动齿轮(19)之间楔形空间内的滚柱A(22)；
所述滚柱保持架(20)的外圆周面上设有限位块，所述限位块位于预紧弹簧A(23)安装处，滚柱保持架(20)相对于一挡被动齿轮(19)逆时针转动时，限位块防止滚柱保持架(20)过度挤压预紧弹簧A(23)；
所述控制控制摩擦片(16)与滚柱保持架(20)之间通过其圆周上的凸起与凹槽卡接固定。
5.如权利要求3所述一种电动车无动力中断换挡变速箱，其特征在于：
所述滚柱拨叉架(26)通过其端面分布的轴向拨叉拨动一挡超越离合器内圈(18)与一挡被动齿轮19之间楔形空间内的滚柱A(22)；
所述滚柱拨叉架(26)的外圆周面上设有限位块，所述限位块位于预紧弹簧A(23)安装处，所述滚柱拨叉架(26)相对于一挡被动齿轮(19)逆时针转动时，限位块防止所述滚柱拨叉架(26)过度挤压预紧弹簧A(23)；
所述控制控制摩擦片(16)与滚柱拨叉架(28)之间通过其圆周上的凸起与凹槽卡接固定。
6.如权利要求1所述一种电动车无动力中断换挡变速箱，其特征在于：
所述控制超越离合器包括第一控制齿轮(3)、控制超越离合器内圈(4)、滚柱B(24)以及预紧弹簧B(25)；
所述第一控制齿轮(3)内表面与控制超越离合器内圈(4)外表面形成楔形空间，滚柱B(24)均匀分布在楔形空间里，并通过预紧弹簧B(25)预紧在楔形空间内。
7.如权利要求1所述一种电动车无动力中断换挡变速箱，其特征在于：
所述片式离合器由离合器摩擦片(7)、离合器压盘(8)和推力轴承(10)组成；
所述片式离合器安装在输入轴(1)上时，二挡主动齿轮(5)和离合器摩擦片(7)固连，离合器压盘(8)和输入轴(1)固连，推力轴承(10)套装在输入轴(1)上，并在输入轴(1)上滑移转动；
所述片式离合器安装在输出轴(17)上时，二挡被动齿轮(6)和离合器摩擦片(7)固连，离合器压盘(8)和输出轴(17)固连，推力轴承(10)套装在输出轴(17)上，并在输出轴(17)上滑移转动。
8.如权利要求1所述一种电动车无动力中断换挡变速箱，其特征在于：所述片式离合器为干式单片或干式多片离合器。
9.如权利要求2所述一种电动车无动力中断换挡变速箱的换挡控制方法，其特征在于：
所述控制超越离合器包括第一控制齿轮(3)、控制超越离合器内圈(4)、滚柱B(24)以及预紧弹簧B(25)；
所述第一控制齿轮(3)内表面与控制超越离合器内圈(4)外表面形成楔形空间，滚柱B(24)均匀分布在楔形空间里，并通过预紧弹簧B(25)预紧在楔形空间内；
所述片式离合器由离合器摩擦片(7)、离合器压盘(8)和推力轴承(10)组成；所述片式离合器安装在输出轴(17)上，二挡被动齿轮(6)和离合器摩擦片(7)固连，离合器压盘(8)和输出轴(17)固连，推力轴承(10)套装在输出轴(17)上，并在输出轴(17)上滑移转动；
所述换挡控制方法包括一挡、二挡和倒挡；
所述一挡动力的传递路线依次为：输入轴(1)、一挡主动齿轮(2)、一挡被动齿轮(19)、一挡超越离合器内圈(18)、输出轴(17)；
所述二挡动力的传递路线依次为：输入轴(1)、二挡主动齿轮(5)、二挡被动齿轮(6)、离合器摩擦片(7)、离合器压盘(8)、输出轴(17)；
所述倒挡动力的传递路线依次为：输入轴(1)、二挡主动齿轮(5)、二挡被动齿轮(6)、离合器摩擦片(7)、离合器压盘(8)、输出轴(17)；
所述一挡切换到二挡的具体换挡控制过程为：
输入轴(1)顺时针转动时，车辆向前行驶，离合器摩擦片(7)与离合器压盘(8)逐渐结合，动力开始由二挡主动齿轮(5)传递到二挡被动齿轮(6)，再逐渐通过片式离合器传递到输出轴(17)，随着片式离合器传递的动力逐渐增大，一挡超越离合器传递的动力逐渐减小，直至为零，二挡齿轮对机构的传动比小于一挡齿轮对机构，固连在输出轴(17)上的一挡超越离合器内圈(18)的逆时针转速将高于一挡被动齿轮(19)的逆时针转速，滚柱A(22)将不会锁止在楔形空间小的一端移动，一挡超越离合器不发生锁止，一挡不会传递动力，此时，动力完全通过二挡齿轮对机构传递至片式离合器，再传递到输出轴(17)上，通过减速器主动齿轮(27)，动力输出到与所述变速箱集成到一起的差速器，车辆实现挂二挡前进；
所述二挡切换到一挡的具体换挡控制过程为：
输入轴(1)顺时针转动时，汽车向前行驶，离合器摩擦片(7)与离合器压盘(8)逐渐分离，二挡传递动力减小，输出轴(17)逆时针转速下降，当片式离合器传递的动力为零时，一挡超越离合器内圈(18)逆时针转速和一挡被动齿轮(19)逆时针转速相同，动力由一挡主动齿轮(2)传递到一挡被动齿轮(19)，一挡超越离合器的滚柱A(22)锁止在楔形空间小一端，一挡被动齿轮(19)带动一挡超越离合器内圈(18)逆时针转动，二挡主动齿轮(5)带着二挡被动齿轮(6)空转，此时，动力由一挡主动齿轮(2)传递到一挡被动齿轮(19)，再通过一挡超越离合器传递到输出轴(17)，通过减速器主动齿轮(27)，动力输出到与所述变速箱集成到一起的差速器，车辆实现挂一挡前进；
所述倒挡的具体换挡控制过程为：
倒挡时，离合器摩擦片(7)与离合器压盘(8)结合，输入轴(1)逆时针旋转，一挡被动齿轮(19)顺时针转动，同时滚柱保持架(20)顺时针转动,进而带动控制摩擦片(16)顺时针转动，控制压盘(15)与控制摩擦片(16)之间产生的摩擦扭矩带动第二控制齿轮(14)顺时针转动，第二控制齿轮(14)顺时针转动带动输入轴(1)上的第一控制齿轮(3)逆时针转动，控制齿轮对机构的传动比大于一挡齿轮对机构的传动比，第一控制齿轮(3)逆时针转速高于输入轴(1)的逆时针转速，即高于控制超越离合器内圈(4)的逆时针转速，此时控制超越离合器的滚柱B(24)将锁止在楔形空间小的一端，控制超越离合器发生锁止，第一控制齿轮(3)的逆时针转速和控制超越离合器内圈(4)的逆时针转速同步，第一控制齿轮(3)的逆时针转速无法比控制超越离合器内圈(4)的逆时针转速高，使第二控制齿轮(14)的顺时针转速下降，低于一挡被动齿轮(19)的顺时针转速，即低于滚柱保持架(20)的顺时针转速，此时，控制摩擦片(16)和控制压盘(15)会发生相对打滑，产生逆时针的摩擦扭矩，该扭矩使滚柱保持架(20)相对于一挡被动齿轮(19)逆时针转过一定角度，滚柱保持架(20)将滚柱A(22)向楔形空间大的一端拨动，并将滚柱A(22)保持在楔形空间较大的一端，这时，一挡超越离合器将不会发生锁止，动力完全通过二挡齿轮对机构传递至片式离合器，再传递到输出轴(17)上，通过减速器主动齿轮(27)，动力输出到与所述变速箱集成到一起的差速器，实现车辆倒挡后退。
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