CN111853177A

CN111853177A - 一种自动换挡变速系统

Info

Publication number: CN111853177A
Application number: CN202010748293.7A
Authority: CN
Inventors: 李如剑; 马骁; 李果
Original assignee: Chongqing Zongshen Jiyan Mechanical And Electrical Technology Co ltd
Current assignee: Chongqing Zongshen Jiyan Mechanical And Electrical Technology Co ltd
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2020-10-30

Abstract

本发明公开了一种自动换挡变速系统，包括箱体、输入轴和换挡轴；输入轴的一端通过离合器安装有主动齿轮；换挡轴上设置有同步器、换挡齿轮和结合套，结合套上配合设置有换挡拨叉；换挡齿轮与主动齿轮之间通过齿轮传动连接；箱体上还设置有自动离合机构和自动换挡机构，自动离合机构包括用于推挤分离轴承实现离合器分离的离合操控机构和用于驱动离合操控机构的离合电驱组件；自动换挡机构包括可轴向滑动地安装在箱体上的换挡推杆和用于驱动换挡推杆沿轴向移动的换挡电驱组件；换挡推杆与换挡轴平行设置，且一端与换挡拨叉固定连接。本发明具有结构设计合理，能够实现换挡操作的自动执行，有利于降低操作难度，提高使用寿命等优点。

Description

一种自动换挡变速系统

技术领域

本发明涉及动力传动系统技术领域，特别的涉及一种自动换挡变速系统。

背景技术

目前，在中小型的两轮、三轮或四轮车的驱动系统中，普遍采用拉索操控换挡机构实现换挡操作，换挡前，需要降低引擎的转速或者操控离合器切断输入轴的动力，再进行换挡操作。而在手动换挡时，需要操作者具有较为熟练的驾驶技能，即需要先操作引擎降低转速或操作离合器切断动力，在执行换挡操作，而且换挡时机需要与车辆的行驶速度相适配，否则，就可能存在换挡阻力大，换挡操作困难，换挡不平稳，换挡噪音大，甚至造成换挡操作机构使用寿命低的不足。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种结构设计合理，能够实现换挡操作的自动执行，有利于降低操作难度，提高使用寿命的自动换挡变速系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种自动换挡变速系统，包括箱体，所述箱体内可转动地设置有输入轴和换挡轴；所述输入轴的一端为用于连接引擎或电机的动力输入端，另一端通过离合器安装有主动齿轮；所述换挡轴上设置有同步器、换挡齿轮以及与所述同步器配合设置的结合套，所述结合套上配合设置有换挡拨叉；所述换挡齿轮与所述主动齿轮之间通过齿轮传动连接；其特征在于，所述箱体上还设置有自动离合机构和自动换挡机构，所述自动离合机构包括用于推挤分离轴承实现离合器分离的离合操控机构和用于驱动所述离合操控机构的离合电驱组件；所述自动换挡机构包括可轴向滑动地安装在箱体上的换挡推杆和用于驱动所述换挡推杆沿轴向移动的换挡电驱组件；所述换挡推杆与所述换挡轴平行设置，且一端与所述换挡拨叉固定连接。

采用上述结构，由于离合器的控制和换挡拨叉的控制均可通过电驱动实现，无需分别进行人工操作。这样，基于该结构，就可以将离合和换挡在控制逻辑上合二为一，在行驶过程中获取到换挡意图时，先通过离合电驱组件驱动离合操控机构推挤离合器上的分离轴承，实现离合器的断开，切断主动齿轮上的动力输入；然后通过换挡电驱组件驱动换挡推杆带动换挡拨叉沿轴向移动，使结合套与换挡齿轮结合，就可以完成换挡操作。行驶过程中的换挡意图可以通过驾驶者的手动操作进行发送，也可以通过控制程序自动发送。该系统中，只需要获取换挡意图，就可以自动完成离合和换挡操作，从而降低了操作的难度，避免换挡操作的不规范而造成的损坏，有利于提高使用寿命。

进一步的，所述换挡推杆上具有可沿轴向拉伸或压缩的换挡弹簧，所述换挡弹簧设置于所述换挡电驱组件的驱动端与所述换挡推杆之间，使所述换挡电驱组件的驱动端的换挡驱动力通过拉伸或压缩所述换挡弹簧传递至所述换挡推杆。

换挡时，结合套并非在换挡拨叉的推动作用下立马完成换挡过程，而是需要先推动同步环向换挡齿轮移动，将同步环与换挡齿轮的结合齿接触摩擦并同步转动后，结合套才能顺利经由同步环套入换挡齿轮的结合齿。由于采用换挡电驱组件驱动换挡推杆实现换挡动作，若换挡驱动组件的换挡速度过快，使得同步环与换挡齿轮的结合齿之间还未达到最佳换挡位置，容易使结合套与换挡齿轮的结合齿之间发生碰撞，同时也会形成对换挡电驱组件的反向冲击，容易造成换挡齿轮、结合套和换挡电驱组件的损坏，影响使用寿命；若换挡驱动组件的换挡速度太慢，延长换挡时间，使得动力中断时间较长，动力连贯性较差，影响驾驶体验，还容易因动力中断而使车速过慢，造成换挡后动力输入的冲击。上述结构中，换挡电驱组件的驱动端的换挡驱动力先作用在换挡弹簧上，使换挡弹簧处于拉伸或压缩的蓄能状态，一旦同步器和换挡齿轮的结合齿到达最佳换挡位置时，换挡推杆在换挡弹簧的作用下迅速将结合套套在同步器和换挡齿轮的结合齿上，从而能够以最快的速度完成换挡，既可以避免换挡齿轮、结合套和换挡电驱组件受到冲击，又能够改善驾驶体验。

进一步的，所述换挡推杆上可滑动地套设有换挡滑环，所述换挡滑环的至少一侧设置有所述换挡弹簧，所述换挡弹簧为套设在所述换挡推杆上的螺旋弹簧，所述换挡推杆上具有与所述换挡弹簧对应设置的挡板，所述换挡弹簧的两端分别与所述换挡滑环和对应的挡板相抵接；所述换挡电驱组件的驱动端与所述换挡滑环活动连接。

将换挡滑环和换挡弹簧套设在换挡推杆上，利用换挡推杆自身的导向作用，可以保证换挡电驱组件的驱动端最终作用在换挡推杆上的换挡驱动力始终沿换挡推杆的轴向施加在换挡弹簧上，从而可以保证换挡驱动力能够可靠地传递至换挡推杆上，可靠地完成换挡操作；换挡推杆对换挡弹簧的导向作用还可以避免换挡弹簧受压后沿径向弯曲而变形，从而有利于提高使用寿命。

进一步的，所述换挡电驱组件包括换挡电机和换挡蜗轮蜗杆减速机，所述换挡蜗轮蜗杆减速机的输入端与所述换挡电机的输出端相连，所述换挡蜗轮蜗杆减速机的输出轴上具有垂直安装的换挡摆杆；所述换挡摆杆的端部与所述换挡滑环活动连接。

通过换挡蜗轮蜗杆减速机既能够降低输出转速，还能够增大输出轴的转矩。另外，还可以利用换挡蜗轮蜗杆减速机的自锁特性将换挡推杆固定在档位上。

进一步的，所述换挡滑环的外圆面上具有同轴设置的环形凹槽，所述换挡摆杆的端部伸入所述环形凹槽内，且端部宽度与所述环形凹槽的宽度相匹配，使所述换挡摆杆转动时能够拨动所述换挡滑环沿轴向移动。

进一步的，所述换挡摆杆的端部呈U形分叉，并分别位于所述环形凹槽径向上的两侧。

进一步的，所述自动换挡机构还包括用于检测换挡电驱组件的驱动到位信号的第一传感器和用于检测所述换挡推杆的换挡到位信号的第二传感器。

由于设置有换挡弹簧，第一传感器检测到换挡电驱组件的驱动到位信号后，换挡弹簧先产生弹性形变，待同步套完全套上同步环和换挡齿轮的结合齿后，第二传感器才能检测到换挡推杆的换挡到位信号，最终完成换挡操作。

进一步的，所述离合操控机构包括可转动地安装在所述箱体上的离合压轴，所述离合器的分离轴承上安装有分离轴，所述离合压轴上具有与所述分离轴配合的偏心结构；所述离合电驱组件包括离合电机和离合蜗轮蜗杆减速机，所述离合蜗轮蜗杆减速机的输入端与所述离合电机的输出端相连，所述离合蜗轮蜗杆减速机的输出轴与所述离合压轴之间连接有连杆机构。

进一步的，所述离合压轴上具有沿径向贯通设置的切槽，所述分离轴的端部抵接在所述切槽上，且所述离合压轴的轴心线与所述分离轴的轴心线相互错位设置。

进一步的，所述自动离合机构还包括用于检测离合电驱组件的驱动到位信号的第三传感器。

综上所述，本发明具有结构设计合理，能够实现换挡操作的自动执行，有利于降低操作难度，提高使用寿命等优点。

附图说明

图1为一种电动三轮车的自动换挡变速系统的外形结构示意图。

图2为图1中电控箱的内部结构示意图。

图3为图1中箱体内部的结构示意图。

图4为自动换挡机构的整体结构示意图。

图5为图4的俯视结构示意图。

图6为换挡部位的结构示意图。

图7为第一传感器和第二传感器的布置结构示意图。

具体实施方式

下面结合一种采用本发明方案的电动三轮车自动换挡变速系统对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：一种电动三轮车的自动换挡变速系统，如图1~图7所示，包括箱体1，所述箱体1内可转动地设置有输入轴2和换挡轴3；所述输入轴2的一端为用于连接引擎或电机的动力输入端，另一端通过离合器4安装有主动齿轮21；所述换挡轴3上设置有同步器31、换挡齿轮以及与所述同步器31配合设置的结合套32，所述结合套32上配合设置有换挡拨叉33；所述换挡齿轮与所述主动齿轮21之间通过齿轮传动连接。

具体的，本实施例中，所述箱体1包括位于中部的主箱体11和副箱体12，所述输入轴2和换挡轴3相互平行的设置在主箱体11内，所述主箱体11的一侧安装有驱动电机7，所述驱动电机7的输出轴通过花键配合与所述输入轴2同轴相连。所述输入轴2的另一端伸出所述主箱体11，并同轴安装有离合器4，所述主动齿轮21安装在所述离合器4的输出端；所述离合器4和主动齿轮21均位于所述副箱体12内。所述主箱体11内还具有可转动设置的中间轴8，所述中间轴8的一端伸入所述副箱体12内，并安装有输入齿轮81，所述输入齿轮81与所述主动齿轮21相啮合。所述换挡齿轮包括低速换挡齿轮34和高度换挡齿轮35，所述低速换挡齿轮34和高度换挡齿轮35分别位于所述同步器31的两侧；所述中间轴8上具有分别与所述低速换挡齿轮34和高度换挡齿轮35相啮合的低速输入齿轮82和高速输入齿轮83。所述副箱体12内还设置有差速器9，所述换挡轴3上具有与所述差速器9啮合设置的输出齿轮。同时，本实施例中，所述箱体1上还具有一体集成的电控箱10。

所述箱体1上还设置有自动离合机构5和自动换挡机构6，所述自动离合机构5包括用于推挤分离轴承实现离合器分离的离合操控机构51和用于驱动所述离合操控机构51的离合电驱组件52；所述自动换挡机构6包括可轴向滑动地安装在箱体1上的换挡推杆61和用于驱动所述换挡推杆61沿轴向移动的换挡电驱组件62；所述换挡推杆61与所述换挡轴3平行设置，且一端与所述换挡拨叉33固定连接。

为了改善自动换挡的稳定性和顺畅性，所述换挡推杆61上具有可沿轴向拉伸或压缩的换挡弹簧63，所述换挡弹簧63设置于所述换挡电驱组件62的驱动端与所述换挡推杆61之间，使所述换挡电驱组件62的驱动端的换挡驱动力通过拉伸或压缩所述换挡弹簧63传递至所述换挡推杆61。

本实施例中，所述换挡推杆61上可滑动地套设有换挡滑环64，所述换挡滑环64的两侧各设置有一个所述换挡弹簧63，所述换挡弹簧63为套设在所述换挡推杆61上的螺旋弹簧，所述换挡推杆61上具有与所述换挡弹簧63对应设置的挡板65，所述换挡弹簧63的两端分别与所述换挡滑环64和对应的挡板65相抵接；所述换挡电驱组件62的驱动端与所述换挡滑环64活动连接。

本实施例中，所述换挡电驱组件62为一体安装的换挡电机和换挡蜗轮蜗杆减速机，所述换挡蜗轮蜗杆减速机的输入端与所述换挡电机的输出端相连，所述换挡蜗轮蜗杆减速机的输出轴上具有垂直安装的换挡摆杆66；所述换挡摆杆66的端部与所述换挡滑环64活动连接。

本实施例中，所述换挡滑环64的外圆面上具有同轴设置的环形凹槽，所述换挡摆杆66的端部伸入所述环形凹槽内，且端部宽度与所述环形凹槽的宽度相匹配，使所述换挡摆杆66转动时能够拨动所述换挡滑环64沿轴向移动。

为了使换挡摆杆66能够更加可靠地推动换挡滑环64，所述换挡摆杆66的端部呈U形分叉，并分别位于所述环形凹槽径向上的两侧，且其端部沿宽度方向向两侧突出形成推板，所述推板的外端为圆弧型，且直径与所述环形凹槽的宽度相匹配。这样，通过在端部宽度方向突出形成的推板，可以让换挡摆杆具有更大的摆动空间，从而保证换挡滑环的换挡行程。同时，推板外端的圆弧直径与环形凹槽的宽度相匹配，使得换挡摆杆在换挡过程中始终与换挡滑环保持接稳定接触，保证换挡的顺畅。

本实施例中，所述离合操控机构51包括可转动地安装在所述箱体1上的离合压轴，所述离合器4的分离轴承上安装有分离轴，所述离合压轴上具有与所述分离轴配合的偏心结构；所述离合电驱组件52包括离合电机和离合蜗轮蜗杆减速机，所述离合蜗轮蜗杆减速机的输入端与所述离合电机的输出端相连，所述离合蜗轮蜗杆减速机的输出轴与所述离合压轴之间连接有连杆机构53。具体的，本实施例中的偏心结构为所述离合压轴上沿径向贯通设置的切槽，所述分离轴的端部抵接在所述切槽上，且所述离合压轴的轴心线与所述分离轴的轴心线相互错位设置。

本实施例中，所述自动换挡机构6还包括用于检测换挡电驱组件62的驱动到位信号的第一传感器67和用于检测所述换挡推杆61的换挡到位信号的第二传感器68；所述自动离合机构5还包括用于检测离合电驱组件52的驱动到位信号的第三传感器54。

同时，本实施例中，所述第一传感器、第二传感器和第三传感器均采用光电传感器，包括相对设置的发射端和接收端，所述发射端和接收端之间形成间隔的检测槽；所述第三传感器54设置有两个，并沿周向设置在所述离合蜗轮蜗杆减速机的输出轴的外侧，且所述第三传感器54的发射端和接收端沿所述离合蜗轮蜗杆减速机的输出轴的径向相对设置；所述离合蜗轮蜗杆减速机的输出轴上沿径向安装有离合检测挡片55，所述离合检测挡片55的端部弯折伸入所述第三传感器54的检测槽内。

所述第二传感器68沿所述换挡推杆61的轴向设置有3个，分别与一档、空档和二挡的位置相对应；所述换挡推杆61的端部安装有档位检测挡片69，所述档位检测挡片69的端部弯折伸入所述所述第二传感器68的检测槽内。

所述第一传感器67沿所述换挡蜗轮蜗杆减速机的输出轴的周向设置有2个，分别与一档和二挡的位置相对应，且所述第一传感器67的发射端和接收端沿所述换挡蜗轮蜗杆减速机的输出轴的径向相对设置；所述换挡蜗轮蜗杆减速机的输出轴上沿径向安装有换挡检测挡片70，所述换挡检测挡片70的端部弯折伸入所述第一传感器67的检测槽内。

工作时，自动换挡变速系统接收到驾驶员通过手动换挡部件发送的换挡意图或自动控制程序根据行驶工况发送的换挡意图后，先由离合电机通过离合蜗轮蜗杆减速机带动连杆机构，使离合压轴转动，推压分离轴承上的分离轴，使离合器断开，第三传感器检测到离合器断开到位的信号后，再由换挡电机通过换挡蜗轮蜗杆减速机带动换挡摆杆推动换挡滑环沿轴向移动，直到第一传感器检测到换挡检测挡片移动到位，停止换挡电机；此时，换挡弹簧受到压缩而蓄能，待同步器和换挡齿轮上的结合齿到达最佳换挡位置时，换挡弹簧的弹力继续推动换挡推杆，最终通过换挡拨叉带动同步套移动到同步器和换挡齿轮上的结合齿上，同时，第二传感器检测到档位检测挡片的到位信号，表明换挡到位，最后由离合电机通过离合蜗轮蜗杆减速机带动连杆机构，使离合压轴复位，让离合器重新结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种自动换挡变速系统，包括箱体（1），所述箱体（1）内可转动地设置有输入轴（2）和换挡轴（3）；所述输入轴（2）的一端为用于连接引擎或电机的动力输入端，另一端通过离合器（4）安装有主动齿轮（21）；所述换挡轴（3）上设置有同步器（31）、换挡齿轮以及与所述同步器（31）配合设置的结合套（32），所述结合套（32）上配合设置有换挡拨叉（33）；所述换挡齿轮与所述主动齿轮（21）之间通过齿轮传动连接；其特征在于，所述箱体（1）上还设置有自动离合机构（5）和自动换挡机构（6），所述自动离合机构（5）包括用于推挤分离轴承实现离合器分离的离合操控机构（51）和用于驱动所述离合操控机构（51）的离合电驱组件（52）；所述自动换挡机构（6）包括可轴向滑动地安装在箱体（1）上的换挡推杆（61）和用于驱动所述换挡推杆（61）沿轴向移动的换挡电驱组件（62）；所述换挡推杆（61）与所述换挡轴（3）平行设置，且一端与所述换挡拨叉（33）固定连接。

2.如权利要求1所述的自动换挡变速系统，其特征在于，所述换挡推杆（61）上具有可沿轴向拉伸或压缩的换挡弹簧（63），所述换挡弹簧（63）设置于所述换挡电驱组件（62）的驱动端与所述换挡推杆（61）之间，使所述换挡电驱组件（62）的驱动端的换挡驱动力通过拉伸或压缩所述换挡弹簧（63）传递至所述换挡推杆（61）。

3.如权利要求2所述的自动换挡变速系统，其特征在于，所述换挡推杆（61）上可滑动地套设有换挡滑环（64），所述换挡滑环（64）的至少一侧设置有所述换挡弹簧（63），所述换挡弹簧（63）为套设在所述换挡推杆（61）上的螺旋弹簧，所述换挡推杆（61）上具有与所述换挡弹簧（63）对应设置的挡板（65），所述换挡弹簧（63）的两端分别与所述换挡滑环（64）和对应的挡板（65）相抵接；所述换挡电驱组件（62）的驱动端与所述换挡滑环（64）活动连接。

4.如权利要求3所述的自动换挡变速系统，其特征在于，所述换挡电驱组件（62）包括换挡电机和换挡蜗轮蜗杆减速机，所述换挡蜗轮蜗杆减速机的输入端与所述换挡电机的输出端相连，所述换挡蜗轮蜗杆减速机的输出轴上具有垂直安装的换挡摆杆（66）；所述换挡摆杆（66）的端部与所述换挡滑环（64）活动连接。

5.如权利要求4所述的自动换挡变速系统，其特征在于，所述换挡滑环（64）的外圆面上具有同轴设置的环形凹槽，所述换挡摆杆（66）的端部伸入所述环形凹槽内，且端部宽度与所述环形凹槽的宽度相匹配，使所述换挡摆杆（66）转动时能够拨动所述换挡滑环（64）沿轴向移动。

6.如权利要求5所述的自动换挡变速系统，其特征在于，所述换挡摆杆（66）的端部呈U形分叉，并分别位于所述环形凹槽径向上的两侧。

7.如权利要求2~6中任一权利要求所述的自动换挡变速系统，其特征在于，所述自动换挡机构（6）还包括用于检测换挡电驱组件（62）的驱动到位信号的第一传感器（67）和用于检测所述换挡推杆（61）的换挡到位信号的第二传感器（68）。

8.如权利要求1~6中任一权利要求所述的自动换挡变速系统，其特征在于，所述离合操控机构（51）包括可转动地安装在所述箱体（1）上的离合压轴，所述离合器（4）的分离轴承上安装有分离轴，所述离合压轴上具有与所述分离轴配合的偏心结构；所述离合电驱组件（52）包括离合电机和离合蜗轮蜗杆减速机，所述离合蜗轮蜗杆减速机的输入端与所述离合电机的输出端相连，所述离合蜗轮蜗杆减速机的输出轴与所述离合压轴之间连接有连杆机构（53）。

9.如权利要求8所述的自动换挡变速系统，其特征在于，所述离合压轴上具有沿径向贯通设置的切槽，所述分离轴的端部抵接在所述切槽上，且所述离合压轴的轴心线与所述分离轴的轴心线相互错位设置。

10.如权利要求1~6中任一权利要求所述的自动换挡变速系统，其特征在于，所述自动离合机构（5）还包括用于检测离合电驱组件（52）的驱动到位信号的第三传感器（54）。