CN111102330A - 电动车变速装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种电动车变速装置及其方法，电动车变速方法的步骤包含有：检测换档指令；判断该换档指令是否冲突，若冲突，则回到该检测换档指令的步骤，若未冲突，则至下一步骤；至一同步位置，一拨叉带动一同步器，以使该同步器由一原始档位移动至一同步位置，该拨叉于一同步时间内不作动；以及至一目标档位，该拨叉再次带动该同步器，而使该同步器移动至该目标档位。

Description

电动车变速装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种电动车变速装置及其方法，尤其涉及一种能够稳定换档，并能消弥或降低换档时所产生的振动的方法及其装置。
背景技术
现有的电动车或油电混合车因具有离合装置，故于转换档位时，离合装置会断开动力源与变速装置之间的耦接关系，当进入所转换档位后，动力源会与变速装置再次耦接，所以驾驶不会感受到换档不顺感。
然现有的电动车大部分未具有多速变速系统或设置离合装置，所以驾驶会感受到进档时，档位齿轮之间因非同步所产生的振荡，而使驾驶于行驶上有不顺畅的感觉。此外，该振荡有时可能会造成档位齿轮的毁损。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电动车变速装置及其方法，其可利用同步器与同步时间，而消弥或降低换档时所产生的振动。
本发明提出的一种电动车变速装置，其包含有：
一传动源；
一传动轴，其耦接该传动源；
一第一档位齿轮，其设于该传动轴；
一第二档位齿轮，其设于该传动轴；
一同步器，其设于该传动轴，该同步器位于该第一档位齿轮与该第二档位齿轮之间；
一拨叉，其耦接该同步器；
一拨叉驱动源，其耦接该拨叉；以及
一控制单元，其电性连接该传动源与该拨叉驱动源；
其中，该拨叉带动该同步器，以使该同步器由一原始档位移动至一同步位置后，该拨叉于一同步时间不作动；该拨叉再次带动该同步器，以使该同步器由该同步位置移动至一目标档位；该原始档位为该第一档位齿轮或该第二档位齿轮；该目标档位为该第二档位齿轮或该第一档位齿轮。
本发明再提出的一种电动车变速方法，其步骤包含有：
检测换档指令；
判断该换档指令是否冲突，若冲突，则回到该检测换档指令的步骤，若未冲突，则至下一步骤；
至一同步位置，一拨叉带动一同步器，以使该同步器由一原始档位移动至该同步位置，该拨叉于一同步时间内不作动；以及
至一目标档位，该拨叉再次带动该同步器，而使该同步器移动至该目标档位。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1本发明的一种电动车变速装置的示意图；
图2本发明的一种电动车变速装置的又一示意图；
图3本发明的一种电动车变速方法的流程图；
图4本发明的一种电动车变速方法的时间示意图；
图5一同步器位于空档的示意图；
图6一接合套位于一同步位置的示意图；
图7一接合套啮合一压盖(第二压盖)的示意图。
其中，附图标记
10 传动源
11 传动轴
12 第二档位齿轮
13 同步器
130 接合套
131 轮毂
132 第一同步环
133 第二同步环
134 第一锥面
135 第二锥面
136 第一压盖
137 第二压盖
138 第一磨擦环组
139 第二磨擦环组
14 第一档位齿轮
15 拨叉
16 螺杆
17 拨叉动力源
18 控制单元
S1～S7 步骤
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请配合参考图1与图2，本发明一种电动车变速装置，其包含有一传动源10、一传动轴11、一第一档位齿轮14、一同步器13、一第二档位齿轮12、一拨叉15、一螺杆16、一拨叉动力源17与一控制单元18。
传动源10为一马达。传动源10耦接传动轴11。传动轴11耦接第一档位齿轮14、同步器13与第二档位齿轮12。
拨叉15耦接同步器13，以使拨叉15拨动同步器13。拨叉15进一步耦接螺杆16。螺杆16耦接拨叉动力源17。拨叉动力源17为一马达。
同步器在换挡中相互接合的齿轮实现同步的装置。于换挡过程中，应当使准备啮合的那一对齿轮的接合齿圈的圆周速度达到相等(即同步)，才能平顺地挂上挡。否则，两齿轮齿间会发出冲击和噪音，影响齿轮的寿命。同步器的基本原理，是靠同步环的锥面在两个齿轮之间进行摩擦，使快的减慢，慢的加快。达到同步后，才能使齿轮接合。
请配合参考图5所示，同步器13具有一接合套130、一轮毂131、一第一同步环132、一第二同步环133、一第一磨擦环组138、一第二磨擦环组139、一第一锥面134、一第二锥面135、一第一压盖136与一第二压盖137。
接合套130的内部具有栓槽(图中未示)。轮毂131的外部具有栓槽(图中未示)。接合套130的栓槽可在轮毂131的栓槽上滑动。第一同步环132、第二同步环133、第一压盖136与第二压盖137的外部设有外齿，分别可与接合套130的栓槽相啮合，并分别与第一磨擦环组138、第二磨擦环组139的第一锥面134、第二锥面135结合一体达成换档位置。
第一磨擦环组138、第二磨擦环组139分别具有衬套环及摩擦环(图中未示)，第一锥面134与第二锥面135分别设置于衬套环的外部，摩擦环与传动轴11紧密结合，第一压盖136与第二压盖137又分别与第一档位齿轮14、第二档位齿轮12相互固定，当接合套130分别与第一同步环132、第二同步环133、第一压盖136与第二压盖137接合时，可分别将第一同步环13与第一磨擦环组138上的衬套环及摩擦环，及第二同步环133与第二磨擦环组139上的衬套环及摩擦环结合一体，并将动力分别输出至第一档位齿轮14与第二档位齿轮12上。
如图5所示，传动轴11依序穿过第一档位齿轮14、第一磨擦环组138、第一同步环132、轮毂131、第二同步环133、第二磨擦环组139与第二档位齿轮12，且该传动轴11以栓槽方式固定于轮毂131上，当接合套130未结合状态时，传动轴11处于空转状态，未作动力输出。
第一锥面134耦接第一档位齿轮14。第一压盖136设于第一锥面134，并且相邻于第一档位齿轮14。
接合套130被拨叉15所拨动。接合套130套设于轮毂131，并且接合套130的内部啮合轮毂131的外部。轮毂131的两端分别耦接第一同步环132与第二同步环133。接合套130的内部可选择性啮合第一同步环132的外部或第二同步环133的外部。
第二锥面135耦接第二档位齿轮12。第二压盖137设于第二锥面135，并且相邻于第二档位齿轮12。接合套130的内部可选择性啮合第二压盖137的外部或第一压盖136的外部。
控制单元18电性连接传动源10与拨叉动力源17。控制单元18更进一步电性连接一轮转速感应器19。
请配合参考图3所示，本申请一种电动车变速方法，其步骤包含有：
步骤S1，检测换档指令。控制单元18检测是否有一换档指令产生。若控制单元18检测有换档指令产生，则至下一步骤S2。
步骤S2，判断指令是否冲突。控制单元18依据换档指令，并检测档位齿轮是否与换档指令冲突。若未冲突，举例而言，若换档指令切换至第一档位齿轮14，然于此时点，如档位不在第一档位齿轮14时，则换档指令未冲突，则回到下一步骤S3。若冲突，举例而言，若换档指令切换至第一档位齿轮14，然于此时点，如档位在第一档位齿轮14，则换档指令为冲突，则回到上一步骤S1。步骤S1与步骤S2为一防呆步骤。
步骤S3，至一同步位置。请配合参考第6图所示，控制单元18指示拨叉动力源17驱动螺杆16，螺杆16带动拨叉15，以使同步器13脱离与其啮合的档位齿轮(原始档位)，并至一同步位置，并于一同步时间内不作动。举例而言，若换档指令由第一档位齿轮14换至第二档位齿轮12。螺杆16带动拨叉15，以使同步器13脱离与其啮合的第一档位齿轮14，并至一同步位置。
简而言之，同步器13依据该换档指令，并由原始档位移动至一同步位置。若更进一步说明，拨叉15拨动接合套130，以使接合套130离开第一压盖136，并朝向第二压盖137方向移动，且接合套130移动至一同步位置，同步位置A同步器13的同步环(第一同步环132或第二同步环133)接触磨擦环组(第一磨擦环组138或第二磨擦环组139)将啮合之间的间隙，并且接合套130未与压盖(第一压盖136或第二压盖137)啮合。
步骤S4，至一目标档位。于同步时间后，螺杆16再次带动拨叉15，以使同步器13啮合换档指令所指定的档位齿轮(目标档位)。举例而言，若目标档位为第一档位齿轮14。于同步时间后，螺杆16再次带动拨叉15，以使同步器13啮合第一档位齿轮14。简而言之，于一同步时间后，同步器13由该同步位置A移动至一目标档位。同步时间可为50ms～500ms。
若更进一步说明，于一同步时间后，接合套130由同步位置A朝向目标档位移动，并且啮合目标档位的压盖，如图7所示，目标档位为第二档位齿轮12，压盖为第二压盖137，所以接合套130于同步时间后，由同步位置A朝向第二档位齿轮12方向移动，并且啮合第二压盖137。
请配合参考图4所示，若欲由第二档位齿轮12换至第一档位齿轮14。时间t0～t1之间一换档指令被控制单元18接收。拨叉15带动同步器13，以使同步器13与第二档位齿轮12不在啮合。此时同步器13由原始档位移动到空档(空档，如图4所标示的位置)，同步器13的移动时间为t1～t2。拨叉15持续带动同步器13，以使同步器13由空档移动至同步位置，同步器13的移动时间为t2～t3。
同步器13进入同步位置(如图4所标示的位置，其位于第一档位与空档之间)，并于时间t3～t4，同步器13停止作动，此时间是上述的同步时间。同步器13再由同步位置移动到一上档的位置，同步器13的移动时间为t4～t5。过了时间t5后，同步器13啮合第一档位齿轮14。如图4所示的t3～t4为同步时间。
步骤S5，判断是否安全，即由转诉判断是否在正确的档位。轮转速感应器19感应轮胎转速，并将轮胎转速传送给控制单元18。若安全，则轮胎转速为其所对应目标档位的档位齿轮所产生的转速，则控制单元18不作动，并至步骤S1。
若不安全，则轮胎转速不为其所对应目标档位的档位齿轮所产生的转速，则控制单元18使拨叉15带动同步器13，以使同步器13脱离与其啮合目标档位的档位齿轮，并至步骤S6。
步骤S6，判断回报次数是否已达一设定次数，即判断机件是否异常。若回报给控制单元18的次数未达设定次数，则回到步骤S3。若回报给控制单元18的次数已达设定次数，则至步骤S7。
该回报为轮胎转速不为其所对应目标档位的档位齿轮所产生的转速，并且该同步器13脱离与其啮合目标档位的档位齿轮的信息。该设定次数为至少一次或二～十次。
步骤S7，警示驾驶人。控制单元18发出一警示，以提醒驾驶人，轮胎转速仍不为其所对应的档位齿轮所产生的转速。该警示可为声音、灯光、无线信息。
综合上述，本申请的电动车变速装置及其方法，其利用同步器与同步时间，而消弥或降低换档时所产生的振动。
另外，本申请的电动车变速方法的步骤S3～S4可视为一开放回路，再藉由步骤S5的封闭回路的检测，而使本申请形成一种开放回路的换档方法，以及半开放回路的换档及其检测方法。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (20)

1.一种电动车变速装置，其特征在于，包含有：
一传动源；
一传动轴，其耦接该传动源；
一第一档位齿轮，其设于该传动轴；
一第二档位齿轮，其设于该传动轴；
一同步器，其设于该传动轴，该同步器位于该第一档位齿轮与该第二档位齿轮之间；
一拨叉，其耦接该同步器；
一拨叉驱动源，其耦接该拨叉；以及
一控制单元，其电性连接该传动源与该拨叉驱动源；
其中，该拨叉带动该同步器，以使该同步器由一原始档位移动至一同步位置后，该拨叉于一同步时间不作动；该拨叉再次带动该同步器，以使该同步器由该同步位置移动至一目标档位；该原始档位为该第一档位齿轮或该第二档位齿轮；该目标档位分别为该第二档位齿轮或该第一档位齿轮。
2.根据权利要求1所述的电动车变速装置，其特征在于，该拨叉动力源耦接一螺杆，该螺杆耦接该拨叉。
3.根据权利要求1所述的电动车变速装置，其特征在于，该拨叉动力源与该动力源为一马达。
4.根据权利要求1所述的电动车变速装置，其特征在于，该同步器具有一接合套、一轮毂、一第一同步环、一第二同步环、一第一锥面、一第二锥面、一第一压盖与一第二压盖，该传动轴依序穿过该第一档位齿轮、该第一锥面、该第一同步环、该轮毂、该第二同步环与该第二锥面；该第一压盖设于该第一锥面；该第二压盖设于该第二锥面；该接合套套设于该轮毂。
5.根据权利要求4所述的电动车变速装置，其特征在于，该接合套的内部啮合该轮毂的外部；该轮毂的两端耦接该第一同步环与该第二同步环；该接合套的内部啮合该第一同步环的外部或该第二同步环的外部；该接合套的内部啮合该第二压盖的外部或该第一压盖的外部。
6.根据权利要求5所述的电动车变速装置，其特征在于，该同步器更具有一第一摩擦环组与一第二摩擦环组；该第一磨擦环组与该第二摩擦环分别具有衬套环及摩擦环；该第一锥面与该第二锥面分别设置于该些衬套环的外部，该些摩擦环与该传动轴紧密结合。
7.根据权利要求5所述的电动车变速装置，其特征在于，该同步位置为一同步环接触一磨擦环组将啮合之间的间隙，并且该接合套未与一压盖啮合；该同步环为该第一同步环或该第二同步环；该摩擦环组为该第一磨擦环组或该第二磨擦环组；该压盖为该第一压盖或该第二压盖。
8.根据权利要求5所述的电动车变速装置，其特征在于，该接合套的内部具有栓槽；该轮毂的外部具有栓槽，该接合套的该栓槽在该轮毂的该栓槽上滑动。
9.根据权利要求5所述的电动车变速装置，其特征在于，该第一同步环、该第二同步环、该第一压盖与该第二压盖的外部设有外齿，分别与该接合套的该栓槽相啮合。
10.根据权利要求1所述的电动车变速装置，其特征在于，该同步时间为50ms～500ms。
11.一种电动车变速方法，其特征在于，该电动车变速方法的步骤包含有：
检测换档指令；
判断该换档指令是否冲突，若冲突，则回到该检测换档指令的步骤，若未冲突，则至下一步骤；
至一同步位置，一拨叉带动一同步器，以使该同步器由一原始档位移动至该同步位置，该拨叉于一同步时间内不作动；以及
至一目标档位，该拨叉再次带动该同步器，而使该同步器移动至该目标档位。
12.根据权利要求11所述的电动车变速方法，其特征在于，更具有一判断是否安全的步骤，若安全，则一轮胎转速对应该目标档位的档位齿轮所产生的转速，并回到该检测换档指令的步骤。
13.根据权利要求12所述的电动车变速方法，其特征在于，于该判断是否安全的步骤，若不安全，该拨叉带动该同步器，以使该同步器离开该目标档位，并至一判断回报是否已达一设定次数的步骤。
14.根据权利要求13所述的电动车变速方法，其特征在于，该判断回报是否已达该设定次数的步骤，若回报给一控制单元的次数未达设定次数，则回到该至一同步位置的步骤。
15.根据权利要求14所述的电动车变速方法，其特征在于，该判断回报是否已达一设定次数的步骤，若回报给该控制单元的次数已达该设定次数，则至一警示驾驶人的步骤。
16.根据权利要求15所述的电动车变速方法，其特征在于，该设定次数为至少一次或二至十次。
17.根据权利要求15所述的电动车变速方法，其特征在于，该判断回报为该轮胎转速不为其所对应该档位齿轮所产生的转速的信息。
18.根据权利要求15所述的电动车变速方法，其特征在于，该警示驾驶人的步骤，该控制单元发出一警示，以告知该轮胎转速不为其所对应该档位齿轮所产生的转速；该警示为声音、灯光、无线信息。
19.根据权利要求11所述的电动车变速方法，其特征在于，该同步时间为50ms～500ms。
20.根据权利要求11所述的电动车变速方法，其特征在于，该同步位置为一同步环接触一磨擦环组将啮合之间的间隙，并且一接合套未与一压盖啮合；该同步环为一第一同步环或一第二同步环；该摩擦环组为一第一磨擦环组或一第二磨擦环组；该压盖为一第一压盖或一第二压盖。
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