CN106609842A - 换挡机构、变速箱及电动车 - Google Patents

换挡机构、变速箱及电动车 Download PDF

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CN106609842A CN201710022389.3A CN201710022389A CN106609842A CN 106609842 A CN106609842 A CN 106609842A CN 201710022389 A CN201710022389 A CN 201710022389A CN 106609842 A CN106609842 A CN 106609842A
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Abstract

本发明提供一种换挡机构、变速箱及电动车，换挡机构包括换挡电机、拨叉轴和拨叉；所述换挡电机与所述拨叉轴连接，以用于驱动所述拨叉轴绕该拨叉轴的轴线转动；所述拨叉安装在所述拨叉轴上，所述拨叉轴绕该拨叉轴的轴线转动时能够带动所述拨叉沿所述拨叉轴的延伸方向运动。换挡时，利用换挡电机驱动拨叉轴转动，拨叉轴绕该拨叉轴的轴线转动时，能够带动拨叉沿拨叉轴的延伸方向运动，进而能够实现换挡。在换挡的过程中，不需要驾驶员手动操作，使换挡的操作较为简便，能够提高使用的舒适性和便捷性。

Description

换挡机构、变速箱及电动车
技术领域
本发明涉及电动车技术领域，尤其是涉及一种换挡机构，一种具有该换挡机构的变速箱，以及一种具有该换挡机构或具有该变速箱的电动车。
背景技术
随着石油资源的日益减少、大气环境的污染的日益严重，电动车是当前世界各国研究的热点，是解决能源危机和环境污染的重要途径。电动车，即使用电力驱动的车辆，又名电驱车。通常说的电动车是以电池作为能量来源，通过控制器、电机等部件，将电能转化为机械能，进而驱动车辆运动。第一辆电动车于1834年制造出来，它是由直流电机驱动的，时至今日，电动车已发生了巨大变化，类型也多种多样。电动车按用途方式可以分为：电动汽车、电动三轮车以及电动自行车。
目前，现有的电动三轮车，在行驶至爬坡、弯路、下坡等路况时，需要经常变换不同的挡位，例如爬坡的时候，需要使用低速挡以使得电动三轮车获得更大的转矩；在需要高速行驶时，需要使用高速挡以使得电动三轮车获得更高的速度。为了使电动三轮车能够变换挡位，人们常用两挡变速箱来实现换挡。
现有的两档变速箱为手动换挡，换挡轴伸出至变速的箱体外，驾驶员通过换挡手柄来带动换挡轴转动，进而通过换挡片推动拨叉实现换挡。手动换挡的操作较为复杂，使用较为不便，造成驾驶的过程较为复杂，使用的便捷性和舒适性较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种换挡机构，以解决现有技术中的手动换挡的便捷性和舒适性较差的技术问题。
本发明提供一种换挡机构，包括换挡电机、拨叉轴和拨叉；
所述换挡电机与所述拨叉轴连接，以用于驱动所述拨叉轴绕该拨叉轴的轴线转动；所述拨叉安装在所述拨叉轴上，所述拨叉轴绕该拨叉轴的轴线转动时能够带动所述拨叉沿所述拨叉轴的延伸方向运动。
进一步地，拨叉轴的外表面上具有凹槽，所述凹槽绕所述拨叉轴的轴线呈螺旋状设置；
所述拨叉包括连接环，所述连接环套设在所述拨叉轴的外表面上，且所述连接环上设有滑块，所述滑块伸入所述凹槽中，并能够沿所述凹槽滑动。
进一步地，所述换挡机构还包括减速组件；
所述减速组件包括从动轴，所述从动轴上固定有第二齿轮和第三齿轮；所述换挡电机的输出轴上固定有第一齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合；所述拨叉轴上固定有连接齿轮，所述连接齿轮与所述第三齿轮啮合。
进一步地，所述连接齿轮空套在所述拨叉轴上，且所述连接齿轮通过弹性连接组件与所述拨叉轴固定连接。
进一步地，所述弹性连接组件包括：连接部和转盘；
所述转盘用于与拨叉轴固定连接；
所述转盘和所述连接齿轮通过所述连接部固定连接，且所述连接部在径向上的外力作用下能够发生弹性形变。
进一步地，所述换挡机构还包括控制组件；
所述控制组件用于获取电动车的车速和挡位信息，并根据预设的车速信息和挡位信息之间的对应关系，在所述电动车的车速信息和档位信息不对应时，控制所述换挡机构执行换挡操作。
本发明的目的还在于提供一种变速箱，包括变速箱从动轴以及本发明所述的换挡机构；
所述变速箱从动轴上设有结合环，所述结合环滑动连接在变速箱从动轴上，且所述结合环与所述拨叉固定连接，所述拨叉沿所述拨叉轴的延伸方向运动时能够带动所述结合环沿所述变速箱从动轴的延伸方向运动。
进一步地，所述变速箱从动轴的轴线与所述拨叉轴的轴线平行设置。
进一步地，所述变速箱从动轴上还设有第一换挡齿轮和第二换挡齿轮，所述第一换挡齿轮和所述第二换挡齿轮分别位于所述结合环的两侧，且空套在所述变速箱从动轴上，所述结合环能够分别与所述第一换挡齿轮和所述第二换挡齿轮卡接。
本发明的目的还在于提供一种电动车，包括本发明所述的换挡机构或本发明所述的变速箱。
本发明提供的换挡机构，包括换挡电机、拨叉轴和拨叉；所述换挡电机与所述拨叉轴连接，以用于驱动所述拨叉轴绕该拨叉轴的轴线转动；所述拨叉安装在所述拨叉轴上，所述拨叉轴绕该拨叉轴的轴线转动时能够带动所述拨叉沿所述拨叉轴的延伸方向运动。换挡时，利用换挡电机驱动拨叉轴转动，拨叉轴绕该拨叉轴的轴线转动时，能够带动拨叉沿拨叉轴的延伸方向运动，进而能够实现换挡。在换挡的过程中，不需要驾驶员手动操作，使换挡的操作较为简便，能够提高使用的舒适性和便捷性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的换挡机构的结构示意图；
图2是图1所示的换挡机构的局部放大图；
图3是本发明实施例提供的换挡机构中拨叉轴的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的换挡机构中拨叉轴的局部展开图。
图标：1-换挡电机；2-拨叉轴；21-凹槽；3-拨叉；31-连接环；32-滑块；4-结合环；5-第一换挡齿轮；6-第二换挡齿轮；7-连接齿轮；8-弹性连接组件；81-转盘；82-连接部。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供一种换挡机构，如图1至图2所示，包括换挡电机1、拨叉轴2和拨叉3；换挡电机1与拨叉轴2连接，以用于驱动拨叉轴2绕该拨叉轴2的轴线转动；拨叉3安装在拨叉轴2上，拨叉轴2绕该拨叉轴2的轴线转动时能够带动拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向运动。
其中，换挡电机1和拨叉轴2可以通过法兰盘连接，可以通过联轴器连接，只要能够将换挡电机1的输出轴与拨叉轴2固定连接即可。优选地换挡电机1和拨叉轴2通过弹性联轴器连接，当换挡电机1的输出轴的轴线和拨叉轴2的轴线发生径向偏移时，弹性联轴器可以发生相应的弹性形变，进而能够补偿换挡电机1的输出轴的轴线与拨叉轴2的轴线之间的径向偏移，从而降低换挡电机1与拨叉轴2之间的振动，优化换挡机构的运行情况，延长换挡机构的使用寿命。此外，利用弹性联轴器，还可以缓冲拨叉轴2对换挡电机1传递的振动，降低换挡电机1受到的振动，能够较好地保护换挡电机1，更进一步地延长换挡电机1的使用寿命。
拨叉轴2绕该拨叉轴2的轴线转动时，能够带动拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向运动，其中，拨叉3与拨叉轴2的连接方式能够将拨叉轴2的圆周运动转化为拨叉3的直线运动，例如，拨叉轴2为螺纹轴，拨叉3具有连接环31，连接环31套设在螺纹轴上，并且连接环31能够与螺纹轴啮合，换挡电机1驱动拨叉轴2自转时，连接环31能够沿拨叉轴2的延伸方向作直线运动，进而使拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向作直线运动。
使用本发明提供的换挡机构时，换挡电机1驱动拨叉轴2转动，拨叉轴2绕该拨叉轴2的轴线转动时，能够将拨叉轴2的圆周运动转化为拨叉3的直线运动，拨叉3能够沿拨叉轴2的延伸方向作直线运动，使拨叉3能够沿拨叉轴2的延伸方向拨动结合环4，使结合环4能够分别朝向不同的换挡齿轮运动并与其卡合连接，以完成换挡。
本发明提供的换挡机构，包括换挡电机1、拨叉轴2和拨叉；换挡电机1与拨叉轴2连接，以用于驱动拨叉轴2绕该拨叉轴2的轴线转动；拨叉3安装在拨叉轴2上，拨叉轴2绕该拨叉轴2的轴线转动时能够带动拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向运动。换挡时，利用换挡电机1驱动拨叉轴2转动，拨叉轴2绕该拨叉轴2的轴线转动时，能够带动拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向运动，进而能够实现换挡。在换挡的过程中，不需要驾驶员手动操作，使换挡的操作较为简便，能够提高使用的舒适性及便捷性。
优选地，拨叉轴2的外表面上具有凹槽21，凹槽21绕拨叉轴2的轴线呈螺旋状设置；拨叉3包括连接环31，连接环31套设在拨叉轴2的外表面上，且连接环31上设有滑块32，滑块32伸入所述凹槽21中，并能够沿所述凹槽21滑动。
拨叉轴2转动时，滑块32能够沿凹槽21滑动，进而带动拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向运动。其中，凹槽21能够对滑块32起导向作用，使滑块32沿着凹槽21滑动，进而保证拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向作直线运动。此外，连接环31套设在拨叉轴2上，能够较为稳固地将拨叉3安装在拨叉轴2上，防止拨叉3掉落，并且当滑块32沿凹槽21滑动时，连接环31能够对拨叉3起导向作用，使拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向运动，保证拨叉3能够较为准确的拨动结合环4，提高换挡机构的可靠性。
本实施例中，滑块32位于凹槽21的最左侧时，拨叉3能够拨动结合环4与第一换挡齿轮5卡合连接，变速箱实现一挡运行；滑块32位于凹槽21的最右侧时，拨叉3能够拨动结合环4与第二换挡齿轮6卡合连接，变速箱实现二挡运行；滑块32位于凹槽21的中间位置时，拨叉3能够拨动结合环4至既不与第一换挡齿轮5接触，也不与第二换挡齿轮6接触的位置，变速箱实现空挡运行。例如从一挡换至二挡的过程中，可以利用拨叉3将结合环4从与第一换挡齿轮5卡接的位置拨动至空挡位置，然后再将结合环4拨动至与第二换挡齿轮6卡接的位置，能够起到一定的缓冲作用，使换挡的过程更加平稳和顺滑，降低换挡噪声和振动。
进一步地，换挡机构还包括减速组件；减速组件包括从动轴，从动轴上固定有第二齿轮和第三齿轮；换挡电机1的输出轴上固定有第一齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合；拨叉轴2上固定有连接齿轮7，连接齿轮7与第三齿轮啮合。
换挡电机1和拨叉轴2之间通过减速组件连接，能够降低拨叉轴2的转动速度，从而便于调节拨叉轴2的转动角度，进而能够便于调节拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向的直线运动距离，提高调节精度，从而使拨叉3定位较为准确，能够较为准确地运动至需要的位置，增强挂挡机构的可靠性。同时减速组件还能够使拨叉轴2根据使用要求调节不同的转速，提高了挂挡机构的利用率及便捷性。
优选地，连接齿轮7空套在拨叉轴2上，且连接齿轮7通过弹性连接组件8与拨叉轴2固定连接，弹性连接组件8包括：连接部82和转盘81；转盘81用于与拨叉轴2固定连接；转盘81和连接齿轮7通过连接部82固定连接，且连接部82在径向上的外力作用下能够发生弹性形变。
连接齿轮7能够带动连接部82转动，由于连接齿轮7和转盘81通过连接部82固定连接，进而能够带动转盘81转动，转盘81固定在拨叉轴2上，从而能够驱动拨叉轴2转动。
连接部82在径向上的外力作用下能够发生弹性形变，当连接齿轮7的轴线和拨叉轴2的轴线发生径向偏移时，连接部82可以发生相应的弹性形变，进而能够补偿连接齿轮7的轴线和拨叉轴2的轴线之间径向偏移，从而减速组件与拨叉轴2之间的振动，优化换挡机构的运行情况，延长换挡机构的使用寿命。
进一步地，换挡机构还包括控制组件；控制组件用于获取电动车的车速和挡位信息，并根据预设的车速信息和挡位信息之间的对应关系，在电动车的车速信息和档位信息不对应时，控制换挡机构执行换挡操作。
优选地，拨叉轴2上设有角位移传感器，角位移传感器能够检测拨叉轴2的角位移信息，角位移传感器和换挡电机1均与控制组件连接，控制组件能够接收角位移传感器的角位移信息。
控制组件能够接收拨叉轴2的角位移信息，并且根据该角位移信息计算出拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向运动的距离，进而控制拨叉轴2转动一定的角度以使拨叉3到达需要的位置。
本实施例中，需要挂一挡时，控制组件控制换挡电机1启动，并控制换挡电机1正转，控制组件不断接收拔叉轴的角位移信息，并且根据该角位移信息得出拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向作直线运动的距离，直到拨叉3运动至能够拨动结合环4与第一换挡齿轮5卡接的位置时，控制组件控制换挡电机1停止转动，即可实现一挡运行，此后，再需要挂二挡时，控制组件控制换挡电机1启动，并控制换挡电机1反转，控制组件不断接收拔叉轴的角位移信息，并且根据该角位移信息得出拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向运动的距离，直到拨叉3运动至能够拨动结合环4与第二换挡齿轮6卡接的位置时，控制组件控制换挡电机1停止转动，即可实现二挡运行。
控制组件能够根据电动车的车速和挡位信息，自动调节电动车的挡位，以实现自动换挡，能够简化换挡过程，不需要驾驶员手动操作即可换挡，增强了使用的便捷性和舒适性。
此外，本实施例提供的换挡机构，能够根据电动车的行驶状态自动调整挡位，能够提高电动车的工作效率，降低电动车的能耗。
本发明的目的还在于提供一种变速箱，包括变速箱从动轴以及本发明所述的换挡机构；变速箱从动轴上设有结合环4，结合环4滑动连接在变速箱从动轴上，且结合环4与拨叉3固定连接，拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向运动时能够带动结合环4沿变速箱从动轴的延伸方向运动。
拨叉轴2自转时，能够驱动拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向运动，由于拨叉3与结合环4固定连接，拨叉3能够推动结合环4沿变速箱从动轴的延伸方向滑动，进而能够分别与第一换挡齿轮5或第二换挡齿轮6接触并卡接，实现换挡操作。
优选地，变速箱从动轴的轴线与拨叉轴2的轴线平行设置，使拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向运动时，结合环4能够较为顺滑地在变速箱从动轴上滑动，便于结合环4分别与第一换挡齿轮5和第二换挡齿轮6卡合连接，提高了使用的可靠性。
具体地，变速箱从动轴上还设有第一换挡齿轮5和第二换挡齿轮6，第一换挡齿轮5和第二换挡齿轮6分别位于结合环4的两侧，且空套在变速箱从动轴上，结合环4能够分别与第一换挡齿轮5和第二换挡齿轮6卡接。
其中，变速箱从动轴由变速箱电机驱动，变速箱从动轴齿轮能够在变速箱电机的驱动下，绕其自身的轴线转动，结合环4滑动连接在变速箱从动轴上，结合环4能够传递变速箱从动轴的转矩；第一换挡齿轮5和第二换挡齿轮6空套在变速箱从动轴上，不能传递变速箱从动轴的转矩。当结合环4与第一换挡齿轮5卡合连接时，能够使第一换挡齿轮5传递变速箱从动轴的转矩；当结合环4与第二换挡齿轮6卡合连接时，能够使第二换挡齿轮6传递变速箱从动轴的转矩，拨叉3在沿拨叉轴2的延伸方向运动时，能够驱动结合环4分别通第一换挡齿轮5和第二换挡齿轮卡合连接，进而实现换挡。
使用本实施例提供的变速箱进行换挡时，需要挂一挡时，控制组件控制换挡电机1启动，并控制换挡电机1正转，控制组件不断接收拔叉轴的角位移信息，并且根据该角位移信息得出拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向作直线运动的距离，直到拨叉3运动至能够拨动结合环4与第一换挡齿轮5卡接的位置时，控制组件控制换挡电机1停止转动，即可实现一挡运行。
此后，再需要挂二挡时，控制组件控制变速箱电机停止转动，控制换挡电机1启动，并控制换挡电机1反转，控制组件不断接收拔叉轴的角位移信息，并且根据该角位移信息得出拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向运动的距离，直到拨叉3驱动结合环4运动至空档位置，控制组件控制换挡电机1停止转动，控制组件开启变速箱电机，并调节变速箱从动轴的转速与第二换挡齿轮6的转速接近后(第二换挡齿轮6的转速可以根据变速箱输出轴转速和变速比进行计算)，再启动换挡电机1并使电机反转，控制组件不断接收拔叉轴轴的角位移信息，并且根据该角位移信息得出拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向运动的距离，直至拨叉3运动至能够拨动结合环4与第二换挡齿轮6卡接的位置时，控制组件控制换挡电机1停止转动，即可实现二挡运行。本实施例中，在换挡的过程中，利用空档位置，对变速箱从动轴进行调速，使结合环4与第二换挡齿轮6的转速接近后再进行卡合连接，能够使换挡的过程更加平稳，降低换挡的振动和噪声，提高了使用的舒适性。
本发明的目的还在于提供一种电动车，包括本发明所述的换挡机构或本发明所述的变速箱。此处需要说明的是，本发明提供的电动车，可以为电动三轮车，也可以为低速电动四轮车。驾驶本发明提供的电动车时，在换挡的过程中，利用换挡电机1驱动拨叉轴2转动，拨叉轴2绕该拨叉轴2的轴线转动时，能够带动拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向运动，进而实现换挡。在换挡的过程中，不需要驾驶员手动操作，使换挡的操作较为简便，简化换挡的操作过程，能够提高使用的舒适性及便捷性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种换挡机构，其特征在于，包括换挡电机、拨叉轴和拨叉；
所述换挡电机与所述拨叉轴连接，以用于驱动所述拨叉轴绕该拨叉轴的轴线转动；所述拨叉安装在所述拨叉轴上，所述拨叉轴绕该拨叉轴的轴线转动时能够带动所述拨叉沿所述拨叉轴的延伸方向运动。
2.根据权利要求1所述的换挡机构，其特征在于，拨叉轴的外表面上具有凹槽，所述凹槽绕所述拨叉轴的轴线呈螺旋状设置；
所述拨叉包括连接环，所述连接环套设在所述拨叉轴的外表面上，且所述连接环上设有滑块，所述滑块伸入所述凹槽中，并能够沿所述凹槽滑动。
3.根据权利要求1所述的换挡机构，其特征在于，所述换挡机构还包括减速组件；
所述减速组件包括从动轴，所述从动轴上固定有第二齿轮和第三齿轮；所述换挡电机的输出轴上固定有第一齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合；所述拨叉轴上固定有连接齿轮，所述连接齿轮与所述第三齿轮啮合。
4.根据权利要求3所述的换挡机构，其特征在于，所述连接齿轮空套在所述拨叉轴上，且所述连接齿轮通过弹性连接组件与所述拨叉轴固定连接。
5.根据权利要求4所述的换挡机构，其特征在于，所述弹性连接组件包括：连接部和转盘；
所述转盘用于与拨叉轴固定连接；
所述转盘和所述连接齿轮通过所述连接部固定连接，且所述连接部在径向上的外力作用下能够发生弹性形变。
6.根据权利要求1－5中任一项所述的换挡机构，其特征在于，所述换挡机构还包括控制组件；
所述控制组件用于获取电动车的车速和挡位信息，并根据预设的车速信息和挡位信息之间的对应关系，在所述电动车的车速信息和档位信息不对应时，控制所述换挡机构执行换挡操作。
7.一种变速箱，其特征在于，包括变速箱从动轴以及权利要求1－6中任一项所述的换挡机构；
所述变速箱从动轴上设有结合环，所述结合环滑动连接在变速箱从动轴上，且所述结合环与所述拨叉固定连接，所述拨叉沿所述拨叉轴的延伸方向运动时能够带动所述结合环沿所述变速箱从动轴的延伸方向运动。
8.根据权利要求7所述的变速箱，其特征在于，所述变速箱从动轴的轴线与所述拨叉轴的轴线平行设置。
9.根据权利要求7所述的变速箱，其特征在于，所述变速箱从动轴上还设有第一换挡齿轮和第二换挡齿轮，所述第一换挡齿轮和所述第二换挡齿轮分别位于所述结合环的两侧，且空套在所述变速箱从动轴上，所述结合环能够分别与所述第一换挡齿轮和所述第二换挡齿轮卡接。
10.一种电动车，其特征在于，包括权利要求1－6中任一项所述的换挡机构或根据权利要求7－9中任一项所述的变速箱。
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