CN107420494A - 一种电动车变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种电动车变速器，包括换挡器、同步器、传动机构；传动机构包括输出轴、中间轴；第一同步齿锥套、第二同步齿锥套外均套设齿轮，固定齿座外套设同步齿环，同步齿环外套设滑套，滑套内壁设内齿结构；换挡器包括本体，本体内水平设有拔叉轴，拔叉轴两端分设永久磁铁环，于本体两端分设电磁线圈，电磁线圈配合永久磁铁环带动拔叉轴轴向运动。本发明控制环节少，操作简便，变档可靠性高，电机有了换档调速使电机的动力性能得到有效发挥，使电机的效率达到更高从而达到节能效果，大幅度提高了传动效率。

Description

一种电动车变速器
技术领域
本发明涉及电动车变速换挡装置，具体涉及一种电动车变速器。
背景技术
电动车的开发，正是现在汽车开发的热点，对于电动车的变速箱，各厂家常规做法是将燃油汽车上的手动变速箱照搬到电动车上，但手动变速箱通过离合踏板和变档杆的配合使拔叉在导向杆上滑移，由拔叉推动同步器结合套改变啮合对象实现变档，不仅控制环节多，操作繁琐，变档可靠性较差。
也有采取通过调节输入电机的电压电流，改变电机的转速进行变速的电动车，但是电机调整至低速运转时，其输出的功率和扭矩相应变小，使得电动车在上坡过程中无力，上坡时电流放大电机发热，使电机和控制系统容易烧毁。
传统同步器的同步环在同步器轴向上有较大的自由活动空间，容易不受控制地向结合齿贴近，导致同步环的摩擦锥面和结合齿的摩擦锥面出现大面积摩擦的问题，这样不但会降低变速器传递效率，致使变速器的换挡效率下降，还会加剧同步环的磨损，缩短同步环的寿命，为驾驶带来危害。
发明内容
因此本发明提出一种电动车变速器，解决了现有电动车控制环节多，操作繁琐，变档可靠性较差，电机低速运转时电机和控制系统容易烧毁、驾驶不安全的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种电动车变速器，包括换挡器、同步器、传动机构；所述传动机构包括输出轴、中间轴，所述输出轴上分别套设输入齿轮、输出齿轮，所述中间轴一端套设与输入齿轮啮合的传动齿轮，所述中间轴另一端传动连接输出齿轮；所述同步器包括依次套设于输入齿轮、输出齿轮之间的输出轴上的第一同步齿锥套、固定齿座、第二同步齿锥套，所述第一同步齿锥套固定连接输入齿轮内侧端面，所述第二同步齿锥套固定连接输出齿轮内侧端面，所述第一同步齿锥套、第二同步齿锥套外均套设齿轮，所述固定齿座外套设同步齿环，所述同步齿环外套设滑套，所述滑套内壁设内齿结构，所述内齿结构与同步齿环、第一同步齿锥套的齿轮相互啮合，或所述内齿结构与同步齿环、第二同步齿锥套的齿轮相互啮合；所述换挡器包括本体，所述本体内水平设有拔叉轴，所述拔叉轴两端分设永久磁铁环，于本体两端分设电磁线圈，电磁线圈配合永久磁铁环带动拔叉轴沿拔叉轴轴向运动，所述拔叉轴上设换挡拔叉，所述换挡拔叉连接滑套，所述拔叉轴带动滑套于第一同步齿锥套、固定齿座、同步齿环、第二同步齿锥套之间沿输出轴轴向运动。一端电磁线圈通电，另一端电磁线圈断电，通电端电磁线圈产生磁场对永久磁铁环呈现出吸引，永久磁铁环被吸引带动设于拔叉轴上的换挡拔叉运动，换挡拔叉带动滑套的内齿结构啮合第一同步齿锥套齿轮、同步齿环或啮合第二同步齿锥套齿轮、同步齿环，以此实现档位的切换，控制环节少，操作简便，变档可靠性高，且设置了换挡器后上坡时换档用小电流就可以达到大扭力，确保电机不易发热从而了保护电机和控制系统不会烧毁，电机在相同转速下可以得到不同车速和不同扭矩，电机有了换档调速使电机的动力性能得到有效发挥，使电机的效率达到更高从而达到节能效果，并且由于啮合齿轮的数量减少，从而大幅度提高了传动效率；且本发明合理设计，第一同步齿锥套、第二同步齿锥套固定无需轴向运动，靠滑套运动带动换挡、齿轮啮合同步，延长了设备的使用寿命，使驾驶更安全。
进一步地，所述固定齿座内设第一凹槽，所述第一凹槽底部竖直设有第一压缩弹簧，所述第一压缩弹簧顶部设圆头柱，所述圆头柱球面部分作用于内齿结构上。通过第一压缩弹簧使圆头柱球面部分作用于内齿结构上起支撑作用，使滑套在转动时不会摆动。
进一步地，所述换挡器还包括限位机构，所述限位机构包括孔、钢球、第二压缩弹簧、调整螺钉，所述孔设于本体顶部且延伸至拔叉轴，所述拔叉轴上设内凹结构，所述孔内设配合内凹结构对拔叉轴限位的钢球，所述钢球顶部设第二压缩弹簧，所述第二压缩弹簧通过调整螺钉固定于孔内，所述内凹结构为两个，对称设于拔叉轴上，所述限位机构为两组，两组限位机构对称设于换挡拔叉与永久磁铁环之间的本体顶部。在永久磁铁环带动拔叉轴于本体内移动的时候，限位机构通过第二压缩弹簧使钢球作用于内凹结构上实现对拔叉轴运动的限位，保护了电磁线圈与永久磁铁环，延长了换挡器的使用寿命；通过调整螺钉调整第二压缩弹簧的压缩量，使限位效果更好。
进一步地，所述本体两端分设端盖，所述电磁线圈通过线圈芯轴设于本体两端，所述永久磁铁环外端面设压板，所述压板通过沉头螺钉设于永久磁铁环外端面。端盖保护本体且便于安装、拆卸，压板起到了更好地固定永久磁铁环于拔叉轴上的效果，且起到了保护永久磁铁环的作用。
进一步地，所述换挡拔叉通过紧固螺钉固定于拔叉轴上。连接更紧固。
进一步地，所述输出齿轮通过由内而外依次套设于输出轴的固定轴套、滚针轴承连接输出轴；所述输入齿轮通过深沟球轴承套设于输出轴外，所述输出轴上套设卡簧，所述卡簧连接深沟球轴承外端面。滚针轴承、深沟球轴承能减小摩擦、延长设备使用寿命，卡簧固定深沟球轴承使其不会滑动，保证了本发明的使用效果。
进一步地，所述固定齿座与输入齿轮之间的输出轴上套设轴用卡簧，所述轴用卡簧连接固定齿座外端面。轴用卡簧保证固定齿座不会滑动，保证了本发明的使用效果。
通过上述公开内容，本发明的有益效果为：一端电磁线圈通电，另一端电磁线圈断电，通电端电磁线圈产生磁场对永久磁铁环呈现出吸引，永久磁铁环被吸引带动设于拔叉轴上的换挡拔叉运动，换挡拔叉带动滑套的内齿结构啮合第一同步齿锥套齿轮、同步齿环或啮合第二同步齿锥套齿轮、同步齿环，以此实现档位的切换，控制环节少，操作简便，变档可靠性高，且设置了换挡器后上坡时换档用小电流就可以达到大扭力，确保电机不易发热从而了保护电机和控制系统不会烧毁，电机在相同转速下可以得到不同车速和不同扭矩，电机有了换档调速使电机的动力性能得到有效发挥，使电机的效率达到更高从而达到节能效果，并且由于啮合齿轮的数量减少，从而大幅度提高了传动效率；且本发明合理设计，第一同步齿锥套、第二同步齿锥套固定无需轴向运动，靠滑套运动带动换挡、齿轮啮合同步，延长了设备的使用寿命，使驾驶更安全。
附图说明
图1为电动车变速器的结构示意图。
附图标记如下：
1端盖，2线圈芯轴，3电磁线圈，4压板，5永久磁铁环，6调整螺钉，7第二压缩弹簧，8钢球，9换挡拔叉,10紧固螺钉,11拔叉轴,12沉头螺钉,13滑套,14圆头柱,15同步齿环,16固定齿座,17滚针轴承,18输出轴,19固定轴套,20输出齿轮,21中间轴,22传动齿轮,23轴用卡簧,24深沟球轴承,25卡簧,26输入齿轮,27第一同步齿锥套,28第二同步齿锥套,29第一压缩弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。
如图1所示，一种电动车变速器，包括换挡器、同步器、传动机构。
所述传动机构包括输出轴18、中间轴21，所述输出轴18上分别套设输入齿轮26、输出齿轮20，所述中间轴21一端套设与输入齿轮26啮合的传动齿轮22，所述中间轴21另一端传动连接输出齿轮20。
所述同步器包括依次套设于输入齿轮26、输出齿轮20之间的输出轴18上的第一同步齿锥套27、固定齿座16、第二同步齿锥套28，所述第一同步齿锥套27固定连接输入齿轮26内侧端面，所述第二同步齿锥套28固定连接输出齿轮20内侧端面，所述第一同步齿锥套27、第二同步齿锥套28外均套设齿轮，所述固定齿座16外套设同步齿环15，所述同步齿环15外套设滑套13，所述滑套13内壁设内齿结构，所述内齿结构与同步齿环15、第一同步齿锥套27的齿轮相互啮合，或所述内齿结构与同步齿环15、第二同步齿锥套28的齿轮相互啮合。
所述换挡器包括本体，所述本体内水平设有拔叉轴11，所述拔叉轴11两端分设永久磁铁环5，所述本体两端分设端盖1，电磁线圈3通过线圈芯轴2设于本体两端，所述永久磁铁环5外端面设压板4，所述压板4通过沉头螺钉12设于永久磁铁环5外端面；电磁线圈3配合永久磁铁环5带动拔叉轴11沿拔叉轴11轴向运动，所述拔叉轴11上设换挡拔叉9，所述换挡拔叉9通过紧固螺钉10固定于拔叉轴11上，所述换挡拔叉9上设连接滑套13且带动滑套13于第一同步齿锥套27、固定齿座16、同步齿环15、第二同步齿锥套28之间沿输出轴18轴向运动的调节杆；所述换挡器还包括限位机构，所述限位机构包括孔、钢球8、第二压缩弹簧7、调整螺钉6，所述孔设于本体顶部且延伸至拔叉轴11，所述拔叉轴11上设内凹结构，所述孔内设配合内凹结构对拔叉轴11限位的钢球，所述钢球顶部设第二压缩弹簧7，所述第二压缩弹簧7通过调整螺钉6固定于孔内，所述内凹结构为两个，对称设于拔叉轴11上，所述限位机构为两组，两组限位机构对称设于换挡拔叉9与永久磁铁环5之间的本体顶部。
所述固定齿座16内设第一凹槽，所述第一凹槽底部竖直设有第一压缩弹簧29，所述第一压缩弹簧29顶部设圆头柱14，所述圆头柱14球面部分作用于内齿结构上。
所述输出齿轮20通过由内而外依次套设于输出轴18的固定轴套19、滚针轴承17连接输出轴18；所述输入齿轮26通过深沟球轴承24套设于输出轴18外，所述输出轴18上套设卡簧25，所述卡簧25连接深沟球轴承24外端面；所述固定齿座16与输入齿轮26之间的输出轴18上套设轴用卡簧23，所述轴用卡簧23连接固定齿座16外端面。
本发明的使用流程：如图1所示，当与输入齿轮26同侧的电磁线圈3通电产生磁场，吸引与之配合的永久磁铁环5，另一侧的电磁线圈3断电，被磁力吸引的永久磁铁环5带动拔叉轴11向对应的电磁线圈3侧移动，则换挡拔叉9以及连接换挡拔叉9的调节杆同向移动，当对应的内凹结构移动到对应的孔的下方时，对应孔内的第二压缩弹簧7使钢球8与配合钢球8的内凹结构结合，拔叉轴11被限位而不再移动，此时调节杆带动滑套13向输入齿轮26的移动同时停止，且滑套13的内齿结构与同步齿环15、第一同步齿锥套27的齿轮相互啮合，意味着滑套13的内齿结构并未与第二同步齿锥套28的齿轮啮合，此状态为本发明的状态一；
在状态一的情况下，电机带动输入齿轮26转动，则固定在输入齿轮26上的第一同步齿锥套27被带动转动，且带动互相啮合的滑套13、同步齿环15转动，进而带动固定齿座16转动，最终固定齿座16带动输出轴18转动输出动力，达到变速目的；同时输入齿轮26转动带动传动齿轮22、中间轴21转动，即带动输出齿轮20转动，因此时接于输出齿轮20的第二同步齿锥套28与滑套13分离，故输出齿轮20空转。
当与输出齿轮20同侧的电磁线圈3通电产生磁场，吸引与之配合的永久磁铁环5，另一侧的电磁线圈3断电，被磁力吸引的永久磁铁环5带动拔叉轴11向输出齿轮20侧的电磁线圈3移动，则换挡拔叉9以及连接换挡拔叉9的调节杆同向移动，当对应的内凹结构移动到对应的孔的下方时，对应孔内的第二压缩弹簧7使钢球8与配合钢球8的内凹结构结合，拔叉轴11被限位而不再移动，此时调节杆带动滑套13向输出齿轮20的移动同时停止，且滑套13的内齿结构与同步齿环15、第二同步齿锥套28的齿轮相互啮合，意味着滑套13的内齿结构并未与第一同步齿锥套27的齿轮啮合，此状态为本发明的状态二；
在状态二的情况下，电机带动输入齿轮26转动，输入齿轮26转动带动传动齿轮22、中间轴21转动，即带动输出齿轮20转动，输出齿轮20带动第二同步齿锥套28转动，即带动与第二同步齿锥套28的齿轮啮合的滑套13转动，滑套13转动带动相互啮合的同步齿环15转动，进而带动固定齿座16转动，带动输出轴18转动输出动力，达到减速目的，而此时第一同步齿锥套27与滑套13分离，故不影响输入齿轮26的转动。
通过状态一与状态二的切换，轻松实现了变档过程，操作简单，通过少数齿轮的啮合即达到变速目的，提高了传动效果。
本发明安装方式多样，可采用轴连接方式安装也可采用孔连接方式安装，本实施例采取孔连接方式安装。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种电动车变速器，其特征在于：包括换挡器、同步器、传动机构；
所述传动机构包括输出轴(18)、中间轴(21)，所述输出轴(18)上分别套设输入齿轮(26)、输出齿轮(20)，所述中间轴(21)一端套设与输入齿轮(26)啮合的传动齿轮(22)，所述中间轴(21)另一端传动连接输出齿轮(20)；
所述同步器包括依次套设于输入齿轮(26)、输出齿轮(20)之间的输出轴(18)上的第一同步齿锥套(27)、固定齿座(16)、第二同步齿锥套(28)，所述第一同步齿锥套(27)固定连接输入齿轮(26)内侧端面，所述第二同步齿锥套(28)固定连接输出齿轮(20)内侧端面，所述第一同步齿锥套(27)、第二同步齿锥套(28)外均套设齿轮，所述固定齿座(16)外套设同步齿环(15)，所述同步齿环(15)外套设滑套(13)，所述滑套(13)内壁设内齿结构，所述内齿结构与同步齿环(15)、第一同步齿锥套(27)的齿轮相互啮合，或所述内齿结构与同步齿环(15)、第二同步齿锥套(28)的齿轮相互啮合；
所述换挡器包括本体，所述本体内水平设有拔叉轴(11)，所述拔叉轴(11)两端分设永久磁铁环(5)，于本体两端分设电磁线圈(3)，电磁线圈(3)配合永久磁铁环(5)带动拔叉轴(11)沿拔叉轴(11)轴向运动，所述拔叉轴(11)上设换挡拔叉(9)，所述换挡拔叉(9)连接滑套(13)，所述拔叉轴(11)带动滑套(13)于第一同步齿锥套(27)、固定齿座(16)、同步齿环(15)、第二同步齿锥套(28)之间沿输出轴(18)轴向运动。
2.如权利要求1所述的一种电动车变速器，其特征在于：所述固定齿座(16)内设第一凹槽，所述第一凹槽底部竖直设有第一压缩弹簧(29)，所述第一压缩弹簧(29)顶部设圆头柱(14)，所述圆头柱(14)球面部分作用于内齿结构上。
3.如权利要求1所述的一种电动车变速器，其特征在于：所述换挡器还包括限位机构，所述限位机构包括孔、钢球(8)、第二压缩弹簧(7)、调整螺钉(6)，所述孔设于本体顶部且延伸至拔叉轴(11)，所述拔叉轴(11)上设内凹结构，所述孔内设配合内凹结构对拔叉轴(11)限位的钢球，所述钢球顶部设第二压缩弹簧(7)，所述第二压缩弹簧(7)通过调整螺钉(6)固定于孔内，所述内凹结构为两个，对称设于拔叉轴(11)上，所述限位机构为两组，两组限位机构对称设于换挡拔叉(9)与永久磁铁环(5)之间的本体顶部。
4.如权利要求1所述的一种电动车变速器，其特征在于：所述本体两端分设端盖(1)，所述电磁线圈(3)通过线圈芯轴(2)设于本体两端，所述永久磁铁环(5)外端面设压板(4)，所述压板(4)通过沉头螺钉(12)设于永久磁铁环(5)外端面。
5.如权利要求1所述的一种电动车变速器，其特征在于：所述换挡拔叉(9)通过紧固螺钉(10)固定于拔叉轴(11)上。
6.如权利要求1所述的一种电动车变速器，其特征在于：所述输出齿轮(20)通过由内而外依次套设于输出轴(18)的固定轴套(19)、滚针轴承(17)连接输出轴(18)；
所述输入齿轮(26)通过深沟球轴承(24)套设于输出轴(18)外，所述输出轴(18)上套设卡簧(25)，所述卡簧(25)连接深沟球轴承(24)外端面。
7.如权利要求1所述的一种电动车变速器，其特征在于：所述固定齿座(16)与输入齿轮(26)之间的输出轴(18)上套设轴用卡簧(23)，所述轴用卡簧(23)连接固定齿座(16)外端面。
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