CN106321813A - 带有联动换挡执行机构的电动车变速箱及其换挡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了带有联动换挡执行机构的电动车变速箱及其换挡控制方法，所述电动车变速箱由两挡齿轮对传动机构、片式离合器、倒挡控制组件，以及联动换挡执行机构组成，片式离合器安装在输入轴或输出轴上，倒挡控制组件与一挡齿轮对配合安装，实现一挡倒挡，联动换挡执行机构有两个执行端实现联动换挡动作，其一执行端与片式离合器外侧连接，控制离合器的离合，另一执行端与倒挡控制组件外侧连接，控制倒挡组件与一挡从动齿轮的离合。本发明通过联动换挡执行机构实现换挡动作，并取消了结构复杂的可控单向轴承，实现了一挡、二挡以及倒挡之间换挡无动力中断，控制过程简单，生产成本低。

Description

带有联动换挡执行机构的电动车变速箱及其换挡控制方法

技术领域

本发明属于电动汽车传动技术领域，具体涉及带有联动换挡执行机构的电动车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的重要发展方向。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，例如无挡位的电机直驱方案，电动机直接通过一级减速装置驱动车轮，这种电机直驱方案平顺性好，但是对电机电池的性能要求很高，车辆动力性较差。电机加电控机械式自动变速箱的传动方案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。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。同时不同于内燃机，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要求很高。因此，开发出专门应用于电动车的简单、高效且无动力中断的专用换挡变速箱十分重要。

专利CN105864368A提出了一种新的电动车变速箱传动方案，该方案通过可控单向轴承实现一挡与二挡之间的切换，并能够实现换挡过程中无动力中断，同时还避免了倒挡过程出现动力干涉的问题。但是该技术方案仍存在诸多缺陷，其一，该方案采用的可控单向轴承结构复杂，生产制造成本较高，限制了其推广应用；其二，该方案无法实现一挡行驶过程中的制动能量回收，车辆行驶过程中能耗较高；其三，该方案只能实现二挡状态下挂倒挡动作，限制了车辆的倒挡行驶能力。

发明内容

为了解决现有电动车变速箱结构复杂，制造成本高，换挡过程中存在动力中断的问题，本发明提供了带有联动换挡执行机构的电动车变速箱及其换挡控制方法。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

带有联动换挡执行机构的电动车变速箱，所述电动车变速箱由两挡齿轮对传动机构、片式离合器、倒挡控制组件，以及联动换挡执行机构组成；

两挡齿轮对传动机构由变速箱输入轴1、一挡齿轮对、二挡齿轮对和变速箱输出轴24组成；一挡主动齿轮2与二挡主动齿轮3前后平行固定安装在变速箱输入轴1上；二挡从动齿轮4空套在变速箱输出轴25上，一挡从动齿轮27通过单向轴承26安装在变速箱输出轴25上；

所述片式离合器安装在变速箱输入轴1或变速箱输出轴25上；

所述倒挡控制组件与一挡从动齿轮配合安装，由倒挡压盘30、倒挡毂31、折叠弹簧28、摆块29和圆柱销32组成；倒挡毂31与倒挡压盘30均滑动安装在变速箱输出轴25上；在倒挡毂31的端面上均匀开有摆块安装孔，与摆块安装孔位置相对应的一挡从动齿轮27的端面上也开有摆块卡槽，摆块29通过圆柱销32安装在摆块安装孔内，在摆块29与倒挡毂31之间安装有折叠弹簧28，在倒挡压盘30轴向压力下，摆块29绕圆柱销32摆动，使摆块29一端卡进或滑出一挡从动齿轮27端面上的摆块卡槽，实现倒挡毂31与一挡从动齿轮27的结合或分离；

所述联动换挡执行机构有两个执行端实现联动换挡动作，其第一执行端与片式离合器外侧连接，控制离合器的离合，第二执行端与倒挡压盘30外侧连接，控制倒挡毂31与一挡从动齿轮27的离合。

带有联动换挡执行机构的电动车变速箱，其中，所述联动换挡执行机构由执行电机22、执行输入轴23、执行主动齿轮24、执行从动齿轮21、滚珠丝杠螺杆13、滚珠丝杠螺母20、滑圈Ⅰ14、螺旋弹簧Ⅰ15、离合器杠杆11、倒挡杠杆16、推力轴承Ⅱ17、滑圈Ⅱ18和螺旋弹簧Ⅱ19组成；

执行电机22与执行输入轴23同轴连接，执行主动齿轮24固定安装在执行输入轴23上，执行从动齿轮21与滚轴丝杠螺母20固连为一体式结构，并套装在滚珠丝杠螺杆13上，滚轴丝杠螺杆13左半段有螺纹，右半段为光杆，滚轴丝杠螺杆13光杆部分设有两凸起；

螺旋弹簧Ⅰ15与滑圈Ⅰ14空套在一凸起一侧，倒挡杠杆16两端分别与滑圈Ⅰ14和倒挡压盘30外侧的推力轴承Ⅱ连接，倒挡杠杆16中部与变速箱箱体铰接；螺旋弹簧Ⅱ19与滑圈Ⅱ18空套在另一凸起一侧，离合器杠杆11两端分别与滑圈Ⅱ18和离合器外侧的推力轴承Ⅰ8连接，离合器杠杆11中部与变速箱箱体铰接；

螺旋弹簧Ⅱ19的刚度大于螺旋弹簧Ⅰ15的刚度。

带有联动换挡执行机构的电动车变速箱，其中，所述片式离合器为双片离合器。

带有联动换挡执行机构的电动车变速箱的换挡控制方法，具体控制过程如下：

电动车一挡升至二挡的控制过程为：

电动车一挡行驶，联动换挡执行机构开始工作，联动换挡执行机构第二执行端推动推力轴承Ⅱ17挤压倒挡压盘30左移，摆块29克服折叠弹簧28的弹力摆动，摆块29端部从动齿轮27端面上脱开，一挡从动齿轮27与倒挡毂31分离，此时换挡联动换挡执行机构从初始位置状态运动至中间位置状态，联动换挡执行机构继续工作，联动换挡执行机构第一执行端开始推动推力轴承Ⅰ8使离合器结合，此时联动换挡执行机构从中间位置状态运动至最终位置状态，在离合器结合过程中，变速箱输出轴25转速上升，单向轴承26内外圈分离，不传递动力，电动车挂入二挡，电动车驱动电机输出动力依次通过变速箱输入轴1、二挡主动齿轮3、二挡从动齿轮4、离合器，最终传递到变速箱输出轴25，完成升挡动作；

电动车二挡降至一挡的控制过程为：

联动换挡执行机构开始反向运动，联动换挡执行机构第一执行端带动推力轴承Ⅰ8向右移动，离合器分离；此时一挡从动齿轮27转速上升，当一挡从动齿轮27转速等于变速箱输出轴25转速时，单向轴承29内外圈卡死，传递动力，电动车挂入一挡，电动车驱动电机输出动力依次通过变速箱输入轴1、一挡主动齿轮2、一挡从动齿轮27、单向轴承29，最终通过变速箱输出轴25输出，完成降挡动作；

此时联动换挡执行机构从最终位置状态回到中间位置状态，联动换挡执行机构继续反向运动，联动换挡执行机构第二执行端带动推力轴承Ⅱ17使倒挡压盘30右移，摆块29在折叠弹簧28的恢复力作用下摆动，摆块29端部卡入一挡从动齿轮27端面卡槽中，一挡从动齿轮27与倒挡毂31重新结合，联动换挡执行机构回到初始位置状态；

倒挡的控制过程为：

当需要挂倒挡时，车辆停止，联动换挡执行机构运动至初始位置状态，电动车驱动电机反转，电动车驱动电机输出动力依次通过变速箱输入轴1、一挡主动齿轮2、一挡从动齿轮27、摆块29、倒挡毂31，最终传递到变速箱输出轴25，此时单向轴承26内外圈分离，不传递扭矩，电动车完成一挡状态下挂倒挡。

带有联动换挡执行机构的电动车变速箱的换挡控制方法，当所述联动换挡执行机构为机械式联动换挡执行机构时，联动换挡执行机构的控制过程为：

当联动换挡执行机构位于初始位置状态时，执行电机22不旋转，滚珠丝杠螺杆13处于最左位置，螺旋弹簧Ⅰ15与螺旋弹簧Ⅱ19均处于松开状态，离合器杠杆11和倒挡杠杆16均未旋转，摩擦片与离合器压盘分开，倒挡压盘30与倒挡毂31相互分开，摆块29端部卡在一挡从动齿轮27的摆块卡槽中；

当联动换挡执行机构由初始位置状态转向中间位置状态时，执行电机22旋转，通过执行主动齿轮24、执行从动齿轮21减速，带动滚珠丝杠螺母20进行旋转，滚珠丝杠螺杆13向右移动，滑圈Ⅰ14相对滚珠丝杠螺杆13向左移动，螺旋弹簧Ⅰ15被压紧变形，离合器杠杆11未旋转，未变形的螺旋弹簧Ⅱ19推着滑圈Ⅱ18向右移动，倒挡杠杆16旋转并推动推力轴承Ⅱ17向左移动，倒挡压盘30向左侧倒挡毂移动，压动摆块29克服折叠弹簧28的力，绕固定在倒挡毂31上的圆柱销32旋转，摆块29端部从动齿轮27端面卡槽内脱开；

当联动换挡执行机构由中间位置状态转向最终位置状态时，执行电机22继续旋转，通过执行主动齿轮24，执行从动齿轮21减速，带动滚珠丝杠螺母20进行旋转，滚珠丝杠螺杆13向右继续移动，滑圈Ⅱ18相对滚珠丝杠螺杆13向左移动，螺旋弹簧Ⅱ19被压紧，由于中间位置状态螺旋弹簧Ⅰ15已被压紧，因此此时离合器杠杆11将旋转并推动推力轴承Ⅰ8向左移动，在推力轴承Ⅰ8的挤压下，膜片弹簧7压动摩擦片与离合器压盘结合，传动扭矩。

带有联动换挡执行机构的电动车变速箱的换挡控制方法，还包括能量回收方法，当车辆在一挡或二挡情况下制动时，车辆制动能量通过变速箱输出轴25输入，通过对应挡位的齿轮对传递，最终经变速箱输入轴1传递到驱动电机，转化为电能，存储在电池之中。

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以及离合器执行机构。整个变速箱采用一套联动换挡执行机构实现换挡动作，生产成本低，控制过程简单。

2、本发明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。

3、本发明能够实现一挡倒挡，解决了现有技术通过单向轴承传递动力的变速箱无法实现倒挡的问题，并进一步提升了车辆倒挡行驶能力。

4、本发明可以实现一挡和二挡下制动能量回收，提升了车辆节能效果。

附图说明

图1当联动换挡执行机构位于初始位置状态时，本发明所述变速箱的整体结构示意图；

图2当联动换挡执行机构位于初始位置状态时，倒挡控制组件安装关系的局部放大图；

图3当联动换挡执行机构位于初始位置状态时，倒挡控制组件的俯视结构示意图；

图4当联动换挡执行机构位于中间位置状态时，本发明所述变速箱的整体结构示意图；

图5当联动换挡执行机构位于中间位置状态时，倒挡控制组件安装关系的局部放大图；

图6当联动换挡执行机构位于中间位置状态时，倒挡控制组件的俯视结构示意图；

图7当联动换挡执行机构位于最终位置状态时，本发明所述变速箱的整体结构示意图；

图8当联动换挡执行机构位于最终位置状态时，倒挡控制组件安装关系的局部放大图；

图9本发明中的一挡从动齿轮的结构示意图；

图10本发明中倒挡毂的结构示意图；

图11本发明中摆块的结构示意图。

图中：

1-变速箱输入轴； 2-一挡主动齿轮； 3-二挡主动齿轮； 4-二挡从动齿轮；

5-离合器压盘Ⅰ； 6-离合器压盘Ⅱ； 7-膜片弹簧； 8-推力轴承Ⅰ；

9-摩擦片Ⅰ； 10-摩擦片Ⅱ； 11-离合器杠杆； 12-离合器壳；

13-滚珠丝杠螺杆； 14-滑圈Ⅰ； 15-螺旋弹簧Ⅰ； 16-倒挡杠杆；

17-推力轴承Ⅱ； 18-滑圈Ⅱ； 19-螺旋弹簧Ⅱ； 20-滚珠丝杠螺母；

21-执行从动齿轮； 22-执行电机； 23-执行输入轴； 24-执行主动齿轮；

25-变速箱输出轴； 26-单向轴承； 27-一挡从动齿轮； 28-折叠弹簧；

29-摆块； 30-倒挡压盘； 31-倒挡毂； 32-圆柱销。

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：

如图1所示，本发明提供了带有联动换挡执行机构的电动车变速箱，该电动车变速箱主要由一组两挡齿轮对传动机构、一个片式离合器、一组倒挡控制组件，以及一组联动换挡执行机构组成。

两挡齿轮对传动机构由变速箱输入轴1、一挡主动齿轮2、二挡主动齿轮3、一挡从动齿轮27、二挡从动齿轮4和变速箱输出轴24组成。一挡主动齿轮2与二挡主动齿轮3前后平行固定安装在变速箱输入轴1上；一挡从动齿轮27与二挡从动齿轮4分别与一挡主动齿轮2与二挡主动齿轮3啮合，其中，二挡从动齿轮4空套在变速箱输出轴25上，一挡从动齿轮27通过单向轴承26安装在变速箱输出轴25上，单向轴承26可以实现一挡从动齿轮27与变速箱输出轴25单向传递扭矩。具体解释为在一个旋转方向上，当一挡从动齿轮27的转速等于变速箱输出轴25的转速时，单向轴承26内外圈锁死，单向轴承26能传递扭矩，一挡从动齿轮27带动变速箱输出轴25旋转，而当变速箱输出轴25的旋转速度大于一挡从动齿轮27时，单向轴承26内外圈分离，单向轴承26不传递扭矩，一挡从动齿轮27无法带动变速箱输出轴25旋转。

本发明所采用的片式离合器为单边离合器或多片离合器；所述片式离合器安装在变速箱输入轴1上或安装在变速箱输出轴25上，当所述片式离合器安装在变速箱输入轴1上时，离合器壳12与二挡主动齿轮3固连，摩擦片与变速箱输入轴1固连，推力轴承Ⅰ8套装在变速箱输入轴1上；当所述片式离合器安装在变速箱输出轴25上时，离合器壳12与二挡从动齿轮4固连，摩擦片与变速箱输出轴25固连，推力轴承Ⅰ8套装在变速箱输出轴25上。

在本实施例中，如图1所示，所述片式离合器为双片离合器，且所述双片离合器安装在变速箱输出轴25上，具体结构及连接关系如下：

如图1所示，双片离合器由离合器压盘Ⅰ5、离合器压盘Ⅱ6、膜片弹簧7、推力轴承Ⅰ8、摩擦片Ⅰ9、摩擦片Ⅱ10和离合器壳12组成。所述离合器壳12与二挡从动齿轮4固连，形成一体式结构。离合器压盘Ⅰ5与离合器压盘Ⅱ6通过滑动花键连接在离合器壳12内，离合器压盘Ⅰ5和离合器压盘Ⅱ6可以沿离合器壳12轴向滑动，而无法相对旋转。摩擦片Ⅰ9和摩擦片Ⅱ10通过滑动花键滑动安装在变速箱输出轴25上，摩擦片Ⅰ9和摩擦片Ⅱ10可以沿变速箱输出轴25轴向滑动，而无法相对旋转。推力轴承Ⅰ8套装在变速箱输出轴25上，膜片弹簧7外圆卡在离合器壳12的端口内沿上，膜片弹簧7内圆卡在推力轴承Ⅰ8端面上。

如图2和图3所示，倒挡控制组件由倒挡压盘30、倒挡毂31、折叠弹簧28、摆块29和圆柱销32组成。倒挡毂31与倒挡压盘30均通过滑动花键安装连接在第一从动齿轮27与第二从动齿轮4之间的变速箱输出轴25上。倒挡毂31与第一从动齿轮27相邻安装，如图10所示，在倒挡毂31的端面上，沿倒挡毂31的圆周方向均匀开有五个滑块安装孔，在每个摆块安装孔对应位置，沿倒挡毂31的径向开有圆柱销槽。如图9所示，与倒挡毂31上的摆块安装孔位置相对应地，在一挡从动齿轮27的端面上开有五个摆块卡槽；如图11所示，所述摆块29为带有一个大径端和一个小径端的块体，其大径端的块体侧面上开有圆柱销孔，其小径端朝向第一从动齿轮27的摆块卡槽，且摆块29的轴向长度大于倒挡毂31的厚度，使得摆块29的大径端和小径端均伸出倒挡毂31轴向一段距离。五个所述摆块29通过圆柱销32分别安装在倒挡毂31的五个摆块安装孔内，使得摆块29在倒挡毂31安装孔内沿倒挡毂31的径向摆动。在摆块29于倒挡毂31之间安装有折叠弹簧28，如图2和图3所示，在不受外力作用时，在折叠弹簧28的弹力作用下，摆块29的小径端卡入一挡从动齿轮27端面的卡槽内，使倒挡毂31与一挡从动齿轮27结合。如图5和图6所示，当倒挡毂31另一侧的倒挡压盘30向倒挡毂31靠近时，倒挡压盘30端面将向伸出倒挡毂31端面的摆块29的大径端施加沿输出轴方向的推力，摆块29将沿圆柱销32摆动，其小径端将从一挡从动齿轮27端面的卡槽内摆出，使倒挡毂31与一挡从动齿轮27脱离。当倒挡压盘30远离倒挡毂31时，摆块29在折叠弹簧28的恢复力作用下摆动，摆块29的小径端重新卡入一挡从动齿轮27端面的卡槽内，是倒挡毂31与一挡从动齿轮27再次结合。

联动换挡执行机构由执行电机22、执行输入轴23、执行主动齿轮24、执行从动齿轮21、滚珠丝杠螺杆13、滚珠丝杠螺母20、滑圈Ⅰ14、螺旋弹簧Ⅰ15、离合器杠杆11、倒挡杠杆16、推力轴承Ⅱ17、滑圈Ⅱ18和螺旋弹簧Ⅱ19组成。执行电机22的输出轴与执行输入轴23通过平键同轴连接，执行主动齿轮24固定安装在执行输入轴23上，执行从动齿轮21与滚轴丝杠螺母20固连为一体式结构，并套装在滚珠丝杠螺杆13上。滚轴丝杠螺杆13左半段有螺纹，右半段为光杆。滚轴丝杠螺杆13光杆部分设有两段凸起，起作用相当于定位轴肩，螺旋弹簧Ⅰ与滑圈Ⅰ成套设置，空套在一个凸起一侧，螺旋弹簧Ⅱ与滑圈Ⅱ成套设置，空套在另一个凸起一侧。螺旋弹簧Ⅰ15的一端顶靠在一个凸起端面上，螺旋弹簧Ⅰ15的另一端顶靠在滑圈Ⅰ一侧端面上，倒挡杠杆16一端抵在滑圈Ⅰ另一侧端面上，倒挡杠杆16另一端抵在推力轴承Ⅱ端面上，推力轴承Ⅱ安装在变速箱输出轴25上，倒挡杠杆16的中部与变速箱箱体铰接，形成一个支点，倒挡杠杆16可绕该支点转动。螺旋弹簧Ⅱ19的一端顶靠在另一个凸起端面上，螺旋弹簧Ⅱ19的另一端顶靠在滑滑圈Ⅱ18一侧端面上，离合器杠杆11一端抵在滑圈Ⅱ18另一侧端面上，离合器杠杆11另一端抵在推力轴承Ⅰ8端面上，离合器杠杆11的中部与变速箱箱体铰接，形成一个支点，倒挡杠杆16可绕该支点转动。其中，螺旋弹簧Ⅱ19的刚度大于螺旋弹簧Ⅰ15的刚度。

上述联动换挡执行机构的三个工作位置状态分别为：初始位置状态、中间位置状态以及最终位置状态。

当联动换挡执行机构位于初始位置状态时，执行电机22不旋转，滚珠丝杠螺杆13处于最左位置，螺旋弹簧Ⅰ15与螺旋弹簧Ⅱ19均处于松开状态，离合器杠杆11和倒挡杠杆16均未旋转。摩擦片Ⅰ9、摩擦片Ⅱ10与离合器压盘Ⅰ5、离合器压盘Ⅱ6均分开。倒挡压盘30与倒挡毂31相互分开，摆块29的小径端卡在一挡从动齿轮27的摆块卡槽中。

当联动换挡执行机构由初始位置状态转向中间位置状态时，执行电机22旋转，通过执行主动齿轮24、执行从动齿轮21减速，带动滚珠丝杠螺母20进行旋转，滚珠丝杠螺杆13向右移动一段距离。滑圈Ⅰ14相对滚珠丝杠螺杆13向左移动，螺旋弹簧Ⅰ15被压紧变形，离合器杠杆11未旋转。螺旋弹簧Ⅱ19由于刚度较大，推着滑圈Ⅱ18向右移动，倒挡杠杆16绕中间固定在变速箱箱体上的支点逆时针旋转，倒挡杠杆16上端推动推力轴承Ⅱ17向左移动，倒挡压盘30向左侧倒挡毂移动，压动摆块29克服折叠弹簧28的力，绕固定在倒挡毂31上的圆柱销32旋转，摆块29小径端从动齿轮27端面卡槽内脱开。

当联动换挡执行机构由中间位置状态转向最终位置状态时，执行电机22继续旋转，通过执行主动齿轮24，执行从动齿轮21减速，带动滚珠丝杠螺母20进行旋转，滚珠丝杠螺杆13向右继续移动。滑圈Ⅱ18相对滚珠丝杠螺杆13向左移动，螺旋弹簧Ⅱ19被压紧。由于上一状态螺旋弹簧Ⅰ15被压紧已被压紧，因此此时离合器杠杆11将绕中间固定在变速箱箱体上的支点逆时针旋转，离合器杠杆11上端推动推力轴承Ⅰ8向左移动，在推力轴承Ⅰ8的挤压下，膜片弹簧7压动摩擦片Ⅰ、9摩擦片Ⅱ10与离合器压盘Ⅰ5、离合器压盘Ⅱ6结合，传动扭矩。

结合上述带有联动换挡执行机构的电动车变速箱的具体结构，本发明还提供了带有联动换挡执行机构的电动车变速箱的换挡控制方法，具体过程如下：

电动车一挡行驶时，联动换挡执行机构位于初始位置状态，电动车驱动电机输出动力通过变速箱输入轴1，一挡主动齿轮2，一挡从动齿轮27，单向轴承26传递到变速箱输出轴25。

电动车倒挡行驶时，联动换挡执行机构位于初始位置状态，电动车驱动电机反转，输出动力通过变速箱输入轴1，一挡主动齿轮2，一挡从动齿轮27，摆块29，倒挡毂31，传递到变速箱输出轴25。

电动车二挡行驶时，联动换挡执行机构位于最终位置状态，电动车驱动电机输出动力通过变速箱输入轴1，二挡主动齿轮3，二挡从动齿轮4，离合器壳12，离合器压盘Ⅰ5和离合器压盘Ⅱ6，摩擦片Ⅰ9和摩擦片Ⅱ10，传递到变速箱输出轴25。

下面介绍一下电动车一挡升入二挡的控制过程：

电动车一挡行驶，当需要换挡时联动换挡执行机构工作，联动换挡执行机构电机22旋转，通过执行主动齿轮24、执行从动齿轮21减速，带动滚珠丝杠螺母20进行旋转，滚珠丝杠螺杆13向右移动一段距离。滑圈Ⅰ14相对滚珠丝杠螺杆13向左移动，螺旋弹簧Ⅰ15被压紧，此时离合器杠杆11未旋转。螺旋弹簧Ⅱ19由于刚度较大，推着滑圈Ⅱ18向右移动，倒挡杠杆16绕中间固定在变速箱箱体上的支点逆时针旋转，倒挡杠杆16上端推动推力轴承Ⅱ17向左移动，倒挡压盘30向左移动，压动摆块29克服折叠弹簧28的力，绕固定在倒挡毂31上的圆柱销32旋转，摆块29小径端从动齿轮27端面上脱开，联动换挡执行机构进入中间位置状态。然后联动换挡执行机构电机22继续旋转，通过执行主动齿轮24，执行从动齿轮21减速，带动滚珠丝杠螺母20进行旋转，滚珠丝杠螺杆13向右继续移动。滑圈Ⅱ18相对滚珠丝杠螺杆13向左移动，螺旋弹簧Ⅱ19被压紧。由于上一状态螺旋弹簧Ⅰ15被压紧已被压紧，此时离合器杠杆11绕中间固定在变速箱箱体上的支点逆时针旋转，离合器杠杆11上端推动推力轴承Ⅰ8向左移动，在推力轴承Ⅰ8的挤压下，膜片弹簧7压动摩擦片Ⅰ9摩擦片Ⅱ10与离合器压盘Ⅰ5离合器压盘Ⅱ6结合。在结合过程中，随着膜片弹簧7压力的增大，摩擦片Ⅰ9摩擦片Ⅱ10与离合器压盘Ⅰ5离合器压盘Ⅱ6结合程度的加深，相互之间的转速差逐渐减小至零，变速箱输出轴25的转速逐渐上升，当变速箱输出轴25的转速大于一挡从动齿轮27的转速，单向轴承26逐渐脱开，挂入二挡。此时电动车驱动电机输出动力通过变速箱输入轴1，二挡主动齿轮3，二挡从动齿轮4，离合器壳12，离合器压盘Ⅰ5和离合器压盘Ⅱ6，摩擦片Ⅰ9和摩擦片Ⅱ10，最终传递到变速箱输出轴25。

下面介绍一下电动车二挡降入一挡过程的控制过程：

首先联动换挡执行机构电机22反向旋转，通过执行主动齿轮24，执行从动齿轮21减速，带动滚珠丝杠螺母20进行旋转，滚珠丝杠螺杆13向左移动一段距离。滑圈Ⅰ14向左移动，此时离合器杠杆11绕中间固定在变速箱箱体上的支点顺时针旋转，离合器杠杆11上端推动推力轴承Ⅰ8向右移动，膜片弹簧7松开，摩擦片Ⅰ9、摩擦片Ⅱ10与离合器压盘Ⅰ5、离合器压盘Ⅱ6逐渐分离。此时一挡从动齿轮27转速上升，当一挡从动齿轮27转速等于变速箱输出轴25转速时，单向轴承29卡死，电动车驱动电机输出动力通过变速箱输入轴1，一挡主动齿轮2，一挡从动齿轮27，单向轴承29，最终通过变速箱输出轴25输出，完成降挡动作。此时联动换挡执行机构位于中间位置状态，螺旋弹簧Ⅱ19处于松开状态，螺旋弹簧Ⅰ15处于压紧状态。然后联动换挡执行机构电机22继续反向旋转，通过联动换挡执行机构主动齿轮24，联动换挡执行机构从动齿轮21减速，带动滚珠丝杠螺母20进行旋转，滚珠丝杠螺杆13向左继续移动。螺旋弹簧Ⅰ15被松开，滑圈Ⅱ18向左移动，倒挡杠杆16绕中间固定在变速箱箱体上的支点顺时针旋转，推力轴承Ⅱ17向右移动，倒挡压盘30向右移动，摆块29在折叠弹簧28的恢复力作用下，绕固定在倒挡毂31上的圆柱销32反向旋转，摆块29一端重新卡入从动齿轮27的卡槽中。联动换挡执行机构回到初始位置状态。

在上述升降挡过程中始终有动力传递到变速箱输出轴25，因此能够实现无动力中断换挡。

下面介绍一下倒挡的控制过程：

本发明采用一挡倒挡，能够实现倒挡过程大驱动力的输出。当需要挂倒挡时，车辆停止，联动换挡执行机构运动至初始位置状态，电动车驱动电机反转，输出动力通过变速箱输入轴1，一挡主动齿轮2，一挡从动齿轮27，摆块29，倒挡毂31，最终传递到变速箱输出轴25，此时单向轴承26处于内外圈分离的超越状态，不传递扭矩。

此外，无论车辆在一挡或者二挡情况下进行制动，车辆多余能量会通过变速箱输出轴25输入，通过对应挡位的齿轮，从变速箱输入轴1传递到驱动电机，转化为电能，存储在电池之中，节省能量。

Claims (6)

1.带有联动换挡执行机构的电动车变速箱，其特征在于：

所述电动车变速箱由两挡齿轮对传动机构、片式离合器、倒挡控制组件，以及联动换挡执行机构组成；

两挡齿轮对传动机构由变速箱输入轴(1)、一挡齿轮对、二挡齿轮对和变速箱输出轴(24)组成；一挡主动齿轮(2)与二挡主动齿轮(3)前后平行固定安装在变速箱输入轴(1)上；二挡从动齿轮(4)空套在变速箱输出轴(25)上，一挡从动齿轮(27)通过单向轴承(26)安装在变速箱输出轴(25)上；

所述片式离合器安装在变速箱输入轴(1)或变速箱输出轴(25)上；

所述倒挡控制组件与一挡从动齿轮配合安装，由倒挡压盘(30)、倒挡毂(31)、折叠弹簧(28)、摆块(29)和圆柱销(32)组成；倒挡毂(31)与倒挡压盘(30)均滑动安装在变速箱输出轴(25)上；在倒挡毂(31)的端面上均匀开有摆块安装孔，与摆块安装孔位置相对应的一挡从动齿轮(27)的端面上也开有摆块卡槽，摆块(29)通过圆柱销(32)安装在摆块安装孔内，在摆块(29)与倒挡毂(31)之间安装有折叠弹簧(28)，在倒挡压盘(30)轴向压力下，摆块(29)绕圆柱销(32)摆动，使摆块(29)一端卡进或滑出一挡从动齿轮(27)端面上的摆块卡槽，实现倒挡毂(31)与一挡从动齿轮(27)的结合或分离；

所述联动换挡执行机构有两个执行端实现联动换挡动作，其第一执行端与片式离合器外侧连接，控制离合器的离合，第二执行端与倒挡压盘(30)外侧连接，控制倒挡毂(31)与一挡从动齿轮(27)的离合。

2.如权利要求1所述带有联动换挡执行机构的电动车变速箱，其特征在于：

所述联动换挡执行机构由执行电机(22)、执行输入轴(23)、执行主动齿轮(24)、执行从动齿轮(21)、滚珠丝杠螺杆(13)、滚珠丝杠螺母(20)、滑圈Ⅰ(14)、螺旋弹簧Ⅰ(15)、离合器杠杆(11)、倒挡杠杆(16)、推力轴承Ⅱ(17)、滑圈Ⅱ(18)和螺旋弹簧Ⅱ(19)组成；

执行电机(22)与执行输入轴(23)同轴连接，执行主动齿轮(24)固定安装在执行输入轴(23)上，执行从动齿轮(21)与滚轴丝杠螺母(20)固连为一体式结构，并套装在滚珠丝杠螺杆(13)上，滚轴丝杠螺杆(13)左半段有螺纹，右半段为光杆，滚轴丝杠螺杆(13)光杆部分设有两凸起；

螺旋弹簧Ⅰ(15)与滑圈Ⅰ(14)空套在一凸起一侧，倒挡杠杆(16)两端分别与滑圈Ⅰ(14)和倒挡压盘(30)外侧的推力轴承Ⅱ连接，倒挡杠杆(16)中部与变速箱箱体铰接；螺旋弹簧Ⅱ(19)与滑圈Ⅱ(18)空套在另一凸起一侧，离合器杠杆(11)两端分别与滑圈Ⅱ(18)和离合器外侧的推力轴承Ⅰ(8)连接，离合器杠杆(11)中部与变速箱箱体铰接；

螺旋弹簧Ⅱ(19)的刚度大于螺旋弹簧Ⅰ(15)的刚度。

3.如权利要求1或2所述带有联动换挡执行机构的电动车变速箱，其特征在于：

所述片式离合器为双片离合器。

4.带有联动换挡执行机构的电动车变速箱的换挡控制方法，具体控制过程如下：

电动车一挡升至二挡的控制过程为：

电动车一挡行驶，联动换挡执行机构开始工作，联动换挡执行机构第二执行端推动推力轴承Ⅱ(17)挤压倒挡压盘(30)左移，摆块(29)克服折叠弹簧(28)的弹力摆动，摆块(29)端部从动齿轮(27)端面上脱开，一挡从动齿轮(27)与倒挡毂(31)分离，此时换挡联动换挡执行机构从初始位置状态运动至中间位置状态，联动换挡执行机构继续工作，联动换挡执行机构第一执行端开始推动推力轴承Ⅰ(8)使离合器结合，此时联动换挡执行机构从中间位置状态运动至最终位置状态，在离合器结合过程中，变速箱输出轴(25)转速上升，单向轴承(26)内外圈分离，不传递动力，电动车挂入二挡，电动车驱动电机输出动力依次通过变速箱输入轴(1)、二挡主动齿轮(3)、二挡从动齿轮(4)、离合器，最终传递到变速箱输出轴(25)，完成升挡动作；

电动车二挡降至一挡的控制过程为：

联动换挡执行机构开始反向运动，联动换挡执行机构第一执行端带动推力轴承Ⅰ(8)向右移动，离合器分离；此时一挡从动齿轮(27)转速上升，当一挡从动齿轮(27)转速等于变速箱输出轴(25)转速时，单向轴承(29)内外圈卡死，传递动力，电动车挂入一挡，电动车驱动电机输出动力依次通过变速箱输入轴(1)、一挡主动齿轮(2)、一挡从动齿轮(27)、单向轴承(29)，最终通过变速箱输出轴(25)输出，完成降挡动作；

此时联动换挡执行机构从最终位置状态回到中间位置状态，联动换挡执行机构继续反向运动，联动换挡执行机构第二执行端带动推力轴承Ⅱ(17)使倒挡压盘(30)右移，摆块(29)在折叠弹簧(28)的恢复力作用下摆动，摆块(29)端部卡入一挡从动齿轮(27)端面卡槽中，一挡从动齿轮(27)与倒挡毂(31)重新结合，联动换挡执行机构回到初始位置状态；

倒挡的控制过程为：

当需要挂倒挡时，车辆停止，联动换挡执行机构运动至初始位置状态，电动车驱动电机反转，电动车驱动电机输出动力依次通过变速箱输入轴(1)、一挡主动齿轮(2)、一挡从动齿轮(27)、摆块(29)、倒挡毂(31)，最终传递到变速箱输出轴(25)，此时单向轴承(26)内外圈分离，不传递扭矩，电动车完成一挡状态下挂倒挡。

5.如权利要求4所述带有联动换挡执行机构的电动车变速箱的换挡控制方法，其特征在于：当所述联动换挡执行机构为机械式联动换挡执行机构时，联动换挡执行机构的控制过程为：

当联动换挡执行机构位于初始位置状态时，执行电机(22)不旋转，滚珠丝杠螺杆(13)处于最左位置，螺旋弹簧Ⅰ(15)与螺旋弹簧Ⅱ(19)均处于松开状态，离合器杠杆(11)和倒挡杠杆(16)均未旋转，摩擦片与离合器压盘分开，倒挡压盘(30)与倒挡毂(31)相互分开，摆块(29)端部卡在一挡从动齿轮(27)的摆块卡槽中；

当联动换挡执行机构由初始位置状态转向中间位置状态时，执行电机(22)旋转，通过执行主动齿轮(24)、执行从动齿轮(21)减速，带动滚珠丝杠螺母(20)进行旋转，滚珠丝杠螺杆(13)向右移动，滑圈Ⅰ(14)相对滚珠丝杠螺杆(13)向左移动，螺旋弹簧Ⅰ(15)被压紧变形，离合器杠杆(11)未旋转，未变形的螺旋弹簧Ⅱ(19)推着滑圈Ⅱ(18)向右移动，倒挡杠杆(16)旋转并推动推力轴承Ⅱ(17)向左移动，倒挡压盘(30)向左侧倒挡毂移动，压动摆块(29)克服折叠弹簧(28)的力，绕固定在倒挡毂(31)上的圆柱销(32)旋转，摆块(29)端部从动齿轮(27)端面卡槽内脱开；

当联动换挡执行机构由中间位置状态转向最终位置状态时，执行电机(22)继续旋转，通过执行主动齿轮(24)，执行从动齿轮(21)减速，带动滚珠丝杠螺母(20)进行旋转，滚珠丝杠螺杆(13)向右继续移动，滑圈Ⅱ(18)相对滚珠丝杠螺杆(13)向左移动，螺旋弹簧Ⅱ(19)被压紧，由于中间位置状态螺旋弹簧Ⅰ(15)已被压紧，因此此时离合器杠杆(11)将旋转并推动推力轴承Ⅰ(8)向左移动，在推力轴承Ⅰ(8)的挤压下，膜片弹簧(7)压动摩擦片与离合器压盘结合，传动扭矩。

6.如权利要求4所述带有联动换挡执行机构的电动车变速箱的换挡控制方法，其特征在于：还包括能量回收方法，当车辆在一挡或二挡情况下制动时，车辆制动能量通过变速箱输出轴(25)输入，通过对应挡位的齿轮对传递，最终经变速箱输入轴(1)传递到驱动电机，转化为电能，存储在电池之中。