CN108799489A - 电动汽车、自动变速箱及电动汽车的自动换挡系统 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车、自动变速箱及电动汽车的自动换挡系统，其中自动换挡系统包括：电机、与所述电机的输出轴连接的传动部；还包括：换挡轴，所述换挡轴上设有拨叉，所述拨叉能够随所述换挡轴同步运动以进行挡位的切换；所述传动部与所述换挡轴连接，以带动所述换挡轴沿轴向运动；所述传动部经过一次运动转换将所述电机的周向运动转换为直线运动，所述直线运动平行于所述输出轴或者沿所述输出轴的轴向。本发明的自动换挡系统换挡效率高。

Description

电动汽车、自动变速箱及电动汽车的自动换挡系统

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车、自动变速箱及电动汽车的自动换挡系统。

背景技术

现有的电动汽车的变速箱包括齿轮传动系统和换挡系统，参考图1，齿轮传动系统包括输出轴10，输出轴10上沿轴向间隔套设有第一从动齿轮11和第二从动齿轮12，换挡系统中的同步器位于第一从动齿轮11和第二从动齿轮12之间，同步器与拨叉13连接。拨叉13驱动同步器沿轴向移动分别与第一从动齿轮11和第二从动齿轮12连接，以进行变速箱挡位的切换。

继续参考图1，换挡系统中的拨叉13的轴向运动由电机14驱动，电机14的输出轴15沿竖直方向垂直于齿轮传动系统的输出轴10，即，电机14为纵向布置，“纵向”为汽车的车高方向。另外，电机14与拨叉13之间设有丝杠16，拨叉13通过丝杠螺母18与丝杠16连接，丝杠16上设有齿盘17；电机14的输出轴的外周面设有齿面。

电机14的输出轴15做周向运动，带动丝杠16上的齿盘17做周向运动，从而丝杠16也做周向运动，继而丝杠螺母18做直线运动，以驱动拨叉13沿轴向做直线运动进行挡位的切换。

现有的电动汽车的换挡系统换挡效率低；同时，电机14为纵向布置，增加了变速箱在纵向上的空间。

发明内容

本发明解决的问题是现有的自动换挡系统电机为纵向布置，增加了变速箱在纵向上的空间。

为解决上述问题，本发明提供一种电动汽车的自动换挡系统，包括：电机、与所述电机的输出轴连接的传动部；还包括：换挡轴，所述换挡轴上设有拨叉，所述拨叉能够随所述换挡轴同步运动以进行挡位的切换；所述传动部与所述换挡轴连接，以带动所述换挡轴沿轴向运动；

所述传动部经过一次运动转换将所述电机的周向运动转换为直线运动，所述直线运动平行于所述输出轴或者沿所述输出轴的轴向。

可选的，所述输出轴平行于所述换挡轴。

可选的，所述传动部包括：设于所述输出轴的内螺纹、与所述内螺纹啮合的丝杠；连接机构，连接所述丝杠和所述换挡轴。

可选的，所述输出轴端部设有轴孔，所述内螺纹设于轴孔内周面；或者，所述轴孔内固定套设有具有所述内螺纹的螺母；或者，所述输出轴外固定有具有所述内螺纹的螺母。

可选的，所述连接机构与所述丝杠、所述换挡轴固定连接。

可选的，所述连接机构与所述丝杠轴向固定，沿换挡轴至输出轴的方向可移动；所述连接机构与所述换挡轴轴向固定、周向方向转动连接；

在所述换挡轴与所述输出轴相背一侧，所述连接机构具有伸出所述换挡轴的延伸部；

所述自动换挡系统还包括：第一定位销和第二定位销；

所述第一定位销、第二定位销垂直于所述输出轴和所述换挡轴所在的平面，沿输出轴至换挡轴的方向依次固定布置；

所述第一定位销与所述延伸部可转动连接；

所述延伸部设置有限位孔，所述第二定位销插设于所述限位孔，在所述连接机构围绕所述第一定位销旋转时，所述第二定位销在所述限位孔内相对运动

可选的，沿平行于所述换挡轴的轴向的方向，所述限位孔具有两相对侧壁，对应挡位切换过程中，第二定位销相对限位孔运动的终点。

可选的，所述连接机构与所述丝杠通过卡设的方式实现轴向固定连接。

可选的，所述自动换挡系统还包括：固设于所述丝杠的卡口；所述连接机构具有朝向所述丝杠凸伸的凸伸部，所述凸伸部卡设于所述卡口。

可选的，所述卡口为通孔，沿换挡轴至输出轴的方向，所述通孔两端开口；或者，所述卡口为顶部开口的卡槽，所述卡槽具有两相对侧壁，沿轴向限定所述凸伸部，沿换挡轴至输出轴的方向，所述卡槽两端开口。

可选的，所述卡口设于固定于所述丝杠上的基座；或者，所述卡口设于所述丝杠的丝杠本体。

可选的，所述连接机构面向所述换挡轴的部分设有凸块，所述换挡轴上与所述凸块对应的位置设有卡块，所述凸块可转动地设于所述卡块内。

可选的，所述输出轴垂直于所述换挡轴；所述传动部包括设于所述输出轴的外螺纹、与所述外螺纹啮合的齿条；

所述齿条与所述换挡轴连接，平行于所述换挡轴或者与所述换挡轴位于同一轴向。

本发明还提供一种自动变速箱，包括：上述任一项所述的自动换挡系统；

沿轴向间隔设置的第一从动齿轮、第二从动齿轮；

同步器，与所述拨叉连接，所述同步器位于所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮之间。

本发明还提供一种电动汽车，包括：上述所述的自动变速箱。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明的自动换挡系统包括换挡轴，换挡轴上设有拨叉，电机通过传动部带动换挡轴沿轴向运动以使拨叉进行挡位的切换。其中，传动部经过一次运动转换将电机的周向运动转换为直线运动，直线运动平行于输出轴或者沿输出轴的轴向。本发明仅经过一次运动转换即可实现换挡动作，换挡效率更高。

附图说明

图1是现有技术中变速箱的立体图；

图2是本发明实施例变速箱的立体图；

图3是本发明实施例变速箱中自动换挡系统的俯视图，图中示出了电机、电机的输出轴、丝杠及连接部；

图4是本发明实施例变速箱中自动换挡系统的仰视图，图中示出了拨叉、换挡轴、电机、电机的输出轴、丝杠及连接部；

图5是本发明实施例挡位传感器的结构示意图，图中示出挡位传感器的滚动体与换挡轴上的凹部相接触。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

第一实施例

参考图2，本发明提供一种自动变速箱1，包括：自动换挡系统和沿轴向(图2中X方向所示)间隔设置的第一从动齿轮2、第二从动齿轮3。第一从动齿轮2和第二从动齿轮3之间设有同步器(图未示出)，同步器与自动换挡系统中的拨叉40连接。拨叉40能够在电机20的驱动下带动同步器沿轴向移动分别与第一从动齿轮2或第二从动齿轮3连接，以进行变速箱1挡位的切换。

本实施例中，拨叉40套设于换挡轴30上，换挡轴30的延伸方向平行于轴向，拨叉40能够随换挡轴30同步运动以进行挡位的切换。参考图3，电机20具有输出轴21，电机20的输出轴21平行于换挡轴30。即，电机20为横向布置，“横向”可以是汽车的车宽方向或车长方向。电机20横向布置后，节约了变速箱1在纵向(图2中Y方向所示)上的空间。

继续参考图2，自动换挡系统还包括：传动部50，传动部50分别与换挡轴30和输出轴21连接，以带动换挡轴30沿轴向运动。本发明中，传动部50经过一次运动转换将电机20的周向运动转换为直线运动，直线运动平行于输出轴21或者沿输出轴21的轴向。

现有技术中，参考图1，电机14的输出轴15做周向运动，带动丝杠16上的齿盘17做周向运动(第一次运动转换)，从而丝杠16做周向运动，继而丝杠16驱动丝杠螺母18做直线运动(第二次运动转换)，以驱动拨叉13沿轴向做直线运动进行挡位的切换。相比于现有技术，本发明仅经过一次运动转换即可实现换挡动作，换挡效率更高。

其中，本发明的电机20的输出轴21平行于换挡轴30，电机20的输出轴21也可以不平行于换挡轴30，只要传动部50能够将输出轴21的周向运动转化为换挡轴30沿轴向的运动即可。

具体而言，参考图2，本实施例中，传动部50包括：丝杠51，以及设于输出轴21的内螺纹。丝杠51与内螺纹啮合。电机20的输出轴21的周向运动能够转化为丝杠51的直线运动；丝杠51通过连接机构52与换挡轴30连接，连接机构52的具体形状不做限制，只要能够连接换挡轴30和丝杠51即可，例如可以呈板状。

其中，连接机构52与丝杠51轴向固定，沿换挡轴30至输出轴21的方向可移动；连接机构52与换挡轴30轴向固定、周向方向转动连接。从而，丝杠51沿轴向(图2中X方向所示)做直线运动，可带动换挡轴30也沿轴向做直线运动，从而，设于换挡轴30上的拨叉40也沿轴向做直线运动，可实现挡位的切换。其中，电机20正转，拨叉40沿轴向向右(图2中A方向所示)移动可进行第一挡位的切换；电机20反转，拨叉40沿轴向向左(图2中B方向所示)移动可进行第二挡位的切换。

本实施例中，电机20的输出轴21的端部设有轴孔，内螺纹设于轴孔内周面。也可以是，轴孔内固定套设有具有内螺纹的螺母；或者，输出轴外固定有具有内螺纹的螺母。即，内螺纹可以是直接设于输出轴上，也可以是间接设于输出轴上。

参考图2和图3，连接机构52位于丝杠51和换挡轴30之上，连接机构也可以位于丝杠和换挡轴之下。丝杠51上固设有卡口51a，连接机构52具有朝向丝杠51凸伸的凸伸部521，凸伸部521卡设于卡口51a内。本实施例中，丝杠51上固设有基座511，卡口51a设于基座511。

卡口51a为顶部开口的卡槽，卡槽具有两相对侧壁，沿轴向限定凸伸部521，沿换挡轴30至输出轴21的方向，卡槽两端开口。这样，连接机构52与丝杠51轴向固定，沿换挡轴30至输出轴21的方向可移动。

其它实施例中，卡口设于丝杠的丝杠本体，即，卡口直接设于丝杠上。卡口为通孔，沿换挡轴至输出轴的方向，通孔两端开口，凸伸部卡设于卡口内。

参考图4，连接机构52面向换挡轴30的部分设有凸块52a，凸块52a呈柱状；换挡轴30在对应位置设有卡块34，连接机构52上的凸块52a可转动地设于换挡轴30上的卡块34内，以实现连接机构52与换挡轴30轴向固定、周向方向转动连接。

参考图2，在换挡轴30与输出轴21相背一侧，连接机构52具有伸出换挡轴30的延伸部522。自动换挡系统还包括：与变速箱的壳体连接的第一定位销53和第二定位销54。第一定位销53、第二定位销54垂直于输出轴21和换挡轴30所在的平面，沿输出轴21至换挡轴30的方向依次固定布置。第一定位销53与延伸部522可转动连接；延伸部522设置有限位孔55，第二定位销54插设于限位孔55，在连接机构52围绕第一定位销53旋转时，第二定位销54在限位孔55内相对运动。

即，丝杠51、第一定位销53、换挡轴30及连接机构52形成杠杆结构，第一定位销53作为支点。丝杠51沿轴向运动时，连接机构52绕第一定位销53转动，连接机构52的凸伸部521伸出卡口51a，并带动换挡轴30沿轴向做直线运动。

在其它实施例中，连接部分别与丝杠和换挡轴固定连接，丝杠同样也能够驱动换挡轴沿轴向做直线运动。

继续参考图2，沿平行于换挡轴30的轴向(图2中X方向所示)的方向，限位孔55具有两相对侧壁，对应挡位切换过程中，第二定位销54相对限位孔55运动的终点。沿轴向，限位孔55的尺寸大于第二定位销54的尺寸。电机20正转，连接机构52绕第一定位销53转动至第二定位销54与其中一侧壁相抵时(图2中所示位置状态)，拨叉40进行第一挡位的切换，此时，电动汽车处于第一挡位，连接机构52不能继续转动，控制电机20停止工作。

电机20反转，连接机构52绕第一定位销53转动至第二定位销54与另一侧壁相抵时，拨叉40进行第二挡位的切换，此时，电动汽车处于第二挡位，连接机构52不能继续转动，控制电机20停止工作。

参考图5，在换挡轴30上设有挡位传感器60用于检测电动汽车是否处于目标挡位，以控制电机20转动与否。当第二定位销54与其中一侧壁相抵时，挡位传感器60检测到电动汽车处于第一挡位，控制电机20停止转动；当第二定位销54与另一侧壁相抵时，挡位传感器60检测到电动汽车处于第二挡位，控制电机20停止转动。

参考图5，换挡轴30上具有凹部31，和位于凹部31轴向两侧的第一凸部33和第二凸部32。挡位传感器60包括滚动体61，用于和换挡轴30相接触，在挡位传感器60内还设有弹性件62。当滚动体61位于换挡轴30上的凹部31时，电动汽车处于空挡；当滚动体61位于换挡轴30上的第一凸部33时，电动汽车处于第一挡位；当滚动体61位于换挡轴30上的第二凸部32时，电动汽车处于第二挡位。

其中，参考图5，换挡轴30沿轴向向右移动(图5中A方向所示)，使得滚动体61运动至第一凸部33时，挡位传感器60内的弹性件62会被压缩，并产生弹性力F1；当挡位传感器60识别到弹性件62产生了弹性力F1时，判定电动汽车处于第一挡位，控制电机20停止工作。换挡轴30沿轴向向左移动(图5中B方向所示)，使得滚动体61运动至第二凸部32时，挡位传感器60内的弹性件62同样会被压缩，并产生弹性力F2，当挡位传感器60识别到弹性件62产生了弹性力F2时，判定电动汽车处于第二挡位，控制电机20停止工作。

从而，本实施例中自动换挡系统包括：呈板状的连接机构52、丝杠51、第一定位销53、第二定位销54及换挡轴30。各零部件结构简单，加工简单。换挡动力传动路径为：输出轴21的周向运动转化为丝杠51的直线运动，通过连接机构52绕第一定位销53转动以驱动换挡轴30沿轴向做直线运动，实现拨叉40的挡位切换。换挡动力传动路径短，换挡效率提高。

挡位传感器的类型不限于此，只要能够检测到电动汽车已处于目标挡位，以控制电机20停止工作即可。例如，挡位传感器为电机角度传感器，用于检测电机20的输出轴21转动的角度。预先标定电动汽车处于第一挡位，输出轴21需转动第一角度，电动汽车处于第二挡位，输出轴21需转动第二角度。因此，当电机角度传感器检测到输出轴21转动了第一角度时，拨叉40切换电动汽车处于第一挡位，此时，电动汽车处于第一挡位，并控制电机20停止转动。当电机角度传感器检测到输出轴21转动第二角度时，拨叉40切换电动汽车处于第二挡位，此时，电动汽车处于第二挡位，并控制电机20停止转动。

第二实施例

本实施例中电机的输出轴垂直于换挡轴，传动部包括设于电机的输出轴的外螺纹、以及与外螺纹啮合的齿条。其中，齿条与换挡轴连接，平行于换挡轴或者与换挡轴位于同一轴向。电机的输出轴做周向运动，会驱动齿条沿平行于电机的输出轴的方向做直线运动，继而带动换挡轴沿轴向做直线运动，以实现挡位的切换。

第三实施例

本实施例还提供一种电动汽车，包括上述实施例所述的自动变速箱。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (15)

1.一种电动汽车的自动换挡系统，包括：电机、与所述电机的输出轴连接的传动部；

其特征在于，还包括：换挡轴，所述换挡轴上设有拨叉，所述拨叉能够随所述换挡轴同步运动以进行挡位的切换；

所述传动部与所述换挡轴连接，以带动所述换挡轴沿轴向运动；

所述传动部经过一次运动转换将所述电机的周向运动转换为直线运动，所述直线运动平行于所述输出轴或者沿所述输出轴的轴向。

2.如权利要求1所述的自动换挡系统，其特征在于，所述输出轴平行于所述换挡轴。

3.如权利要求2所述的自动换挡系统，其特征在于，所述传动部包括：

设于所述输出轴的内螺纹、与所述内螺纹啮合的丝杠；

连接机构，连接所述丝杠和所述换挡轴。

4.如权利要求3所述的自动换挡系统，其特征在于，所述输出轴端部设有轴孔，所述内螺纹设于轴孔内周面；或者，所述轴孔内固定套设有具有所述内螺纹的螺母；或者，所述输出轴外固定有具有所述内螺纹的螺母。

5.如权利要求3所述的自动换挡系统，其特征在于，所述连接机构与所述丝杠、所述换挡轴固定连接。

6.如权利要求3所述的自动换挡系统，其特征在于，所述连接机构与所述丝杠轴向固定，沿换挡轴至输出轴的方向可移动；

所述连接机构与所述换挡轴轴向固定、周向方向转动连接；

在所述换挡轴与所述输出轴相背一侧，所述连接机构具有伸出所述换挡轴的延伸部；

所述自动换挡系统还包括：第一定位销和第二定位销；

所述第一定位销、第二定位销垂直于所述输出轴和所述换挡轴所在的平面，沿输出轴至换挡轴的方向依次固定布置；

所述第一定位销与所述延伸部可转动连接；

所述延伸部设置有限位孔，所述第二定位销插设于所述限位孔，在所述连接机构围绕所述第一定位销旋转时，所述第二定位销在所述限位孔内相对运动。

7.如权利要求6所述的自动换挡系统，其特征在于，沿平行于所述换挡轴的轴向的方向，所述限位孔具有两相对侧壁，对应挡位切换过程中，第二定位销相对限位孔运动的终点。

8.如权利要求3所述的自动换挡系统，其特征在于，所述连接机构与所述丝杠通过卡设的方式实现轴向固定连接。

9.如权利要求8所述的自动换挡系统，其特征在于，所述自动换挡系统还包括：固设于所述丝杠的卡口；

所述连接机构具有朝向所述丝杠凸伸的凸伸部，所述凸伸部卡设于所述卡口。

10.如权利要求9所述的自动换挡系统，其特征在于，所述卡口为通孔，沿换挡轴至输出轴的方向，所述通孔两端开口；

或者，所述卡口为顶部开口的卡槽，所述卡槽具有两相对侧壁，沿轴向限定所述凸伸部，沿换挡轴至输出轴的方向，所述卡槽两端开口。

11.如权利要求9所述的自动换挡系统，其特征在于，所述卡口设于固定于所述丝杠上的基座；或者，所述卡口设于所述丝杠的丝杠本体。

12.如权利要求6所述的自动换挡系统，其特征在于，所述连接机构面向所述换挡轴的部分设有凸块，所述换挡轴上与所述凸块对应的位置设有卡块，所述凸块可转动地设于所述卡块内。

13.如权利要求1所述的自动换挡系统，其特征在于，所述输出轴垂直于所述换挡轴；

所述传动部包括设于所述输出轴的外螺纹、与所述外螺纹啮合的齿条；

所述齿条与所述换挡轴连接，平行于所述换挡轴或者与所述换挡轴位于同一轴向。

14.一种自动变速箱，其特征在于，包括：

权利要求1-13任一项所述的自动换挡系统；

沿轴向间隔设置的第一从动齿轮、第二从动齿轮；

同步器，与所述拨叉连接，所述同步器位于所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮之间。

15.一种电动汽车，其特征在于，包括：权利要求14所述的自动变速箱。