CN111043302A - 一种两档减速器电驱动变速换档系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种两档减速器电驱动变速换档系统，包括电机控制器，所述电机控制器通过驱动线对驱动电机控制，所述驱动电机连接着离合器，所述离合器连接着两档减速器，所述两档减速器连接着换挡操纵机构，所述换挡操纵机构连接着换挡操作手球，所述换挡操作机构信号连接有CAN网络，所述CAN网络通讯连接有整车控制器，所述换挡操纵机构通过硬线连接着电子油泵，所述电子油泵通过液压油管连接着两档减速器；本发明可使驱动电机充分利用两种不同档位适应不同工况，结合了离合器、手动变速器、传统换档机构的机械结构技术和电控技术，是动力总成未来发展的趋势，且驱动电机可以实现正反转，两档减速器可以省去倒档齿轮。

Description

一种两档减速器电驱动变速换档系统

技术领域

本发明属于汽车变速档位技术领域，具体涉及一种两档减速器电驱动变速换档系统。

背景技术

当前汽车行业，传统燃油车受到愈加严格的法规限制，越来越多的车企开始研发纯电动汽车，甚至在国内出现了一股互联网公司造车热潮。但在国内百花齐放的纯电动车市场，我们却看到的是极其单一的单档减速器电驱动系统。所谓的单档减速器驱动系统，是指整车动力主要由电机、电机控制器、单档减速器组成，电机控制器将电池包输入的直流电通过PWM控制，转变为交流电压，调节交流电压的幅值和频率，就能调节电机的转速和扭矩，单档减速器又把电机输入的扭矩放大数倍输出给传动轴。单档减速器电驱动系统的变速换档系统只需要一个电子换档器，将驾驶员操作的档位通过电信号发送给整车控制器VCU，VCU综合判断换档条件再发指令给电机控制器MCU，MCU控制电机正、反和停转来实现RND档位。而国内市场，多档位电驱动系统目前正在研发但应用极少。

但是，在现有技术中，单档位变速换挡系统中普遍存在有，变速系统的恒扭矩区域和恒功区域，恒扭矩区域反应了整车的起步性能和低速区加速性能(一般0-50km/h)和低速爬坡性能；恒功区域反应了中高速车速的加速性能(50-120km/h)和最高车速性能，当电机电控选定之后，如若想提高恒扭矩区域整车性能，需要选用一个高的速比；若想提高恒功区域的整车性能，有需要一个较小的速比。而单档减速器驱动系统无法同时满足低速区加速性能和中高速加速性能，并且随着社会的发展单档位变速的使用越来越不能够满足车辆的使用，并且单档位变速需要设有倒档，在操作上较为复杂，并且设计复杂，成本较高。

为此，我们提出一种两档减速器电驱动变速换档系统来解决现有技术中存在的问题，使其利用两种不同档位适应不同工况，有利于减小驱动电机系统功率，体积和成本，结合了离合器、手动变速器、传统换档机构的机械结构技术和电控技术，是动力总成未来发展的趋势，设计、工艺简单，成本低，且因为驱动电机可以实现正反转，两档减速器可以省去倒档齿轮。

发明内容

本发明的目的在于提供一种两档减速器电驱动变速换档系统，以解决上述背景技术中提出现有技术中不能快速的适应不同工况，设计成本高，设有倒档，档位复杂，无法满足车辆需求的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种两档减速器电驱动变速换档系统，包括电机控制器，所述电机控制器通过驱动线实现对驱动电机的控制，所述驱动电机的输出端固定连接有电机飞轮，所述驱动电机通过机械力连接着离合器，所述离合器通过机械力连接着两档减速器，所述两档减速器通过档位拉索连接着换挡操纵机构，所述换挡操纵机构通过机械力连接着换挡操作手球，所述换挡操作机构信号连接有CAN网络，所述CAN网络通讯连接有整车控制器，所述换挡操纵机构通过硬线连接着电子油泵，所述电子油泵通过液压油管连接着两档减速器；

所述离合器通过内换挡机构连接着换挡拨叉，所述换挡拨叉上固定设有结合套，所述结合套与两侧同步器连接，所述换挡拨叉与中间轴传动连接，所述中间轴与输入轴传送连接，所述输入轴上传送连接有液压轴承，所述液压轴承上通过液压管道连接有离合电子油泵；

所述电机飞轮上刚性来接有压盘，所述压盘通过减速器输入轴连接有从动盘，所述压盘上连接有液压轴承，所述液压轴承通过液压管路电子油泵执行机构，所述电子油泵执行机构与电子换挡ECU电性连接；

所述离合电子油泵通过硬线连接有换挡操纵机构，所述整车控制器通过CAN线通讯连接着换挡操纵机构，所述换挡操纵机构机械力连接有换挡手柄，所述换挡操纵机构中包括有电子换挡ECU、档位杆、离合开关和换挡摇臂，所述换挡摇臂上连接着两档减速器换挡摇臂。

优选的，所述换挡拨叉通过高速比长啮合齿轮和低速比长啮合齿轮与中间轴内核连接，所述中间轴和输出轴之间通过两组常啮合齿轮啮合传动连接。

优选的，所述内置内换档机构控制换档拨叉，外置换档摇臂和拉索支架连接换档钢丝。

优选的，所述换挡拨叉内置有输出轴及差速器总成设备。

优选的，所述中间轴花键需要与任一常啮合齿轮接合，减速器不在高速档，就在低速档，即两档减速器需要档位锁定设计。

优选的，所述离合器为干湿离合器，所述电机飞轮通过花键与电机连接，所述压盘通过螺栓与飞轮刚性连接，所述从动盘与减速器输入轴花键连接。

优选的，所述换档操纵机构集成离合开关以及电子换挡ECU，控制电子油泵输出液压力，控制减速器上的离合拨叉，离合拨叉推动压盘上的膜片弹簧，从而控制从动盘断开与飞轮连接，控制动力中断。

优选的，所述换挡操纵机构包括换档杆、换档摇臂底座等主要组件，能配合换档拉索输出力和行程，控制两档减速器。

优选的，所述换档杆由金属杆和可滑动的推杆组成，在

档行程之间设置挡块，抵住推杆上的推销，使换档杆不能在

档位间自由移动；通过按压换档手球上的按钮，可使推杆沿着金属杆轴向运用，推销即可不受挡块限制，达到换档杆在

档位间自由移动的效果。

本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种两档减速器电驱动变速换档系统，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明可使驱动电机充分利用两种不同档位适应不同工况，有利于减小驱动电机系统功率，体积和成本，结合了离合器、手动变速器、传统换档机构的机械结构技术和电控技术，是动力总成未来发展的趋势，并且使得系统的操作简单，能够快速的完成，且设计、工艺简单，成本低，且因为驱动电机可以实现正反转，两档减速器可以省去倒档齿轮。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的拨叉轴承示意图；

图3为本发明的离合开关示意图；

图4为本发明的换挡操控示意图；

图5为本发明换挡杆操作示意图。

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。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。

本发明提供了如图1-5所示的一种两档减速器电驱动变速换档系统，包括电机控制器；

根据图1，为了实现对电机的控制，设有电机控制器通过驱动线实现对驱动电机的控制，为了实现动力的输出，设有驱动电机的输出端固定连接有电机飞轮，为了实现对驱动电机的减速，在驱动电机通过机械力连接着离合器，为了实现两档减速，使得离合器通过机械力连接着两档减速器，为了操作换挡，在两档减速器通过档位拉索连接着换挡操纵机构，换挡操纵机构通过机械力连接着换挡操作手球，为了实现车辆的信息传输，设有换挡操作机构信号连接有CAN网络，CAN网络通讯连接有整车控制器，为了实现对的换挡机构共有，使得换挡操纵机构通过硬线连接着电子油泵，电子油泵通过液压油管连接着两档减速器；

根据图2，为了实现换挡，使得离合器通过内换挡机构连接着换挡拨叉，换挡拨叉内置有输出轴及差速器总成设备，为了实现与同步器连接，在换挡拨叉上固定设有结合套，结合套与两侧同步器连接，换挡拨叉与中间轴传动连接，为了实现传动连接，使得换挡拨叉通过高速比长啮合齿轮和低速比长啮合齿轮与中间轴内核连接，因为电机能实现空档，减速器不需要空档，所以中间轴花键需要与任一常啮合齿轮接合，减速器不在高速档，就在低速档，即两档减速器需要档位锁定设计，为了实现传动连接，使得中间轴与输入轴传送连接，中间轴和输出轴之间通过两组常啮合齿轮啮合传动连接，为了对液压轴承输入液压油，使得输入轴上传送连接有液压轴承，液压轴承上通过液压管道连接有离合电子油泵，且为了实现换挡操作，使得内置内换档机构控制换档拨叉，外置换档摇臂和拉索支架连接换档钢丝；

根据图3，为了实现减速控制，在电机飞轮上刚性来接有压盘，压盘通过减速器输入轴连接有从动盘，压盘上连接有液压轴承，液压轴承通过液压管路电子油泵执行机构，为了实现对电子油泵执行机构控制检测，使得电子油泵执行机构与电子换挡ECU电性连接，离合器为干湿离合器，电机飞轮通过花键与电机连接，压盘通过螺栓与飞轮刚性连接，从动盘与减速器输入轴花键连接；

根据图4，为了实现换挡操作，使得离合电子油泵通过硬线连接有换挡操纵机构，为了检测换挡信息，使得整车控制器通过CAN线通讯连接着换挡操纵机构，为了手动换挡，使得换挡操纵机构机械力连接有换挡手柄，换挡操纵机构中包括有电子换挡ECU、档位杆、离合开关和换挡摇臂，换挡摇臂上连接着两档减速器换挡摇臂，换档操纵机构集成离合开关以及电子换挡ECU，控制电子油泵输出液压力，控制减速器上的离合拨叉，离合拨叉推动压盘上的膜片弹簧，从而控制从动盘断开与飞轮连接，控制动力中断，换挡操纵机构包括换档杆、换档摇臂底座等主要组件，能配合换档拉索输出力和行程，控制两档减速器。

根据图5为了防止换挡操作失误，使得换档杆由金属杆和可滑动的推杆组成，在

档行程之间设置挡块，抵住推杆上的推销，使换档杆不能在

档位间自由移动；通过按压换档手球上的按钮，可使推杆沿着金属杆轴向运用，推销即可不受挡块限制，达到换档杆在

档位间自由移动的效果，换档原理：

档：采用霍尔传感器技术，置于换档ECU上的霍尔传感器感应换档杆上左磁铁位置，输出档位电压信号给ECU的主控芯片，主控芯片利用CAN收发器将档位信号发送至整车CAN网络，整车控制器从CAN网络得到档位信号后，经过逻辑判断指令驱动电机控制单元控制电机(正、反、不转)。

档：当把换档杆从D1档推向A档时，位于换档机构右端的离合开关感应到换档杆上右磁铁位置变化，激活离合开关经硬线发送至换档机构ECU，换档机构ECU经过内部逻辑判断，控制离合电子油泵断开离合器与飞轮连接；当把换档杆从A档推向D2档时，离合器一直处于离状态，直至换档杆达到D2档，霍尔感应开关识别档位状态，离合开关才被断开，换档机构ECU随后控制电子油泵使离合器处于合状态；同时换档杆与换档摇臂接合，换档杆从A档推至D2档时时换档摇臂带动换档拉索输出一段行程，减速器从D1档切换到D2档。

换档逻辑见下表：

结构原理：所用两档减速器为传统三轴手动变速器结构，中间轴和输出轴有两组常啮合齿轮组合，输出轴上分布有两个同步器、一个换档拨叉和接合套，内置内换档机构控制换档拨叉，外置换档摇臂和拉索支架连接换档钢丝，输入轴上带有离合液压分离轴承通过离合管路与电子油泵连接；

因电机能实现空档，减速器不需要空档，此两档减速器需要档位锁定设计，即中间轴花键需要与任一常啮合齿轮接合，减速器不在高速档，就在低速档。

此结构优点是采用传统手动变速箱原理结构，设计、工艺简单，成本低，且因为驱动电机可以实现正反转，所以两档减速器可以省去倒档齿轮。

所用离合系统为电子离合，由离合开关(实则集成到换档机构ECU部分)、电子油泵执行机构、液压管路、普通干式离合器以及电机飞轮组成。

传动路线：离合器为干湿离合器，电机飞轮通过花键与电机连接，压盘通过螺栓与飞轮刚性连接，从动盘毂与减速器输入轴花键连接。

控制路线：换档操纵机构集成离合开关以及控制ECU，控制电子油泵输出液压力，控制减速器上的离合拨叉，离合拨叉推动压盘上的膜片弹簧，从而控制从动盘断开与飞轮连接，控制动力中断。

所用换档操纵系统方案：换档机构结构参照传统杠杆结构设计，带有换档杆、换档摇臂底座等主要组件，能配合换档拉索输出力和行程，控制两档减速器。

机械设计：档位排列为直排+蛇形，当换档杆位于直排档位R/N/D1时，换档杆与换档摇臂脱开连接，使换档杆在R/N/D1任意档位间跳动时，换档摇臂不动作即换档拉索不输出力和行程，减速器档位不变；当换档杆位于A档时.换档杆与换档摇臂刚性连接，此时换档杆在A/D2档之间跳动时，换档摇臂带动换档拉索输出力和行程，减速器内部接合套可以在高速比和低速比常啮合齿轮之间切换，实现高速档和低速档档位变换。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种两档减速器电驱动变速换档系统，包括电机控制器，其特征在于：所述电机控制器通过驱动线实现对驱动电机的控制，所述驱动电机的输出端固定连接有电机飞轮，所述驱动电机通过机械力连接着离合器，所述离合器通过机械力连接着两档减速器，所述两档减速器通过档位拉索连接着换挡操纵机构，所述换挡操纵机构通过机械力连接着换挡操作手球，所述换挡操作机构信号连接有CAN网络，所述CAN网络通讯连接有整车控制器，所述换挡操纵机构通过硬线连接着电子油泵，所述电子油泵通过液压油管连接着两档减速器；

所述离合器通过内换挡机构连接着换挡拨叉，所述换挡拨叉上固定设有结合套，所述结合套与两侧同步器连接，所述换挡拨叉与中间轴传动连接，所述中间轴与输入轴传送连接，所述输入轴上传送连接有液压轴承，所述液压轴承上通过液压管道连接有离合电子油泵；

所述电机飞轮上刚性来接有压盘，所述压盘通过减速器输入轴连接有从动盘，所述压盘上连接有液压轴承，所述液压轴承通过液压管路电子油泵执行机构，所述电子油泵执行机构与电子换挡ECU电性连接；

所述离合电子油泵通过硬线连接有换挡操纵机构，所述整车控制器通过CAN线通讯连接着换挡操纵机构，所述换挡操纵机构机械力连接有换挡手柄，所述换挡操纵机构中包括有电子换挡ECU、档位杆、离合开关和换挡摇臂，所述换挡摇臂上连接着两档减速器换挡摇臂。

2.根据权利要求1所述的一种两档减速器电驱动变速换档系统，其特征在于：所述换挡拨叉通过高速比长啮合齿轮和低速比长啮合齿轮与中间轴内核连接，所述中间轴和输出轴之间通过两组常啮合齿轮啮合传动连接。

3.根据权利要求1所述的一种两档减速器电驱动变速换档系统，其特征在于：所述内置内换档机构控制换档拨叉，外置换档摇臂和拉索支架连接换档钢丝。

4.根据权利要求1所述的一种两档减速器电驱动变速换档系统，其特征在于：所述换挡拨叉内置有输出轴及差速器总成设备。

5.根据权利要求2所述的一种两档减速器电驱动变速换档系统，其特征在于：所述中间轴花键需要与任一常啮合齿轮接合，减速器不在高速档，就在低速档，即两档减速器需要档位锁定设计。

6.根据权利要求1所述的一种两档减速器电驱动变速换档系统，其特征在于：所述离合器为干湿离合器，所述电机飞轮通过花键与电机连接，所述压盘通过螺栓与飞轮刚性连接，所述从动盘与减速器输入轴花键连接。

7.根据权利要求1所述的一种两档减速器电驱动变速换档系统，其特征在于：所述换档操纵机构集成离合开关以及电子换挡ECU，控制电子油泵输出液压力，控制减速器上的离合拨叉，离合拨叉推动压盘上的膜片弹簧，从而控制从动盘断开与飞轮连接，控制动力中断。

8.根据权利要求1所述的一种两档减速器电驱动变速换档系统，其特征在于：所述换挡操纵机构包括换档杆、换档摇臂底座等主要组件，能配合换档拉索输出力和行程，控制两档减速器。

9.根据权利要求8所述的一种两档减速器电驱动变速换档系统，其特征在于：所述换档杆由金属杆和可滑动的推杆组成，在

档行程之间设置挡块，抵住推杆上的推销，使换档杆不能在

档位间自由移动；通过按压换档手球上的按钮，可使推杆沿着金属杆轴向运用，推销即可不受挡块限制，达到换档杆在

档位间自由移动的效果。

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