CN112212000A - 自动档变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动档变速器，包括电机、控制器、传动系统、电磁铁操纵换档系统、控制电路。其特征是：所述电磁铁操纵换档系统包括双向电磁铁与顶齿配合操纵离合器或单向电磁铁与压簧配合操纵离合器；所述单向电磁铁与压簧配合操纵离合器是双行程电磁铁操纵离合器或电磁铁操纵倒档离合器。顶齿是中轴的通孔装配齿滑柱，齿滑柱装配C形箍簧，中轴空芯腔装配滑柱，滑柱设有角形槽。双行程电磁铁的线圈设有左抽头、中抽头、右抽头。电磁铁操纵倒档离合器是与前行自动二档齿轮传动配合。本发明自动档变速器装配于电动车可以增加续航里程、增强爬坡能力和延长电动车的使用寿命。

Description

自动档变速器

技术领域

本发明涉及一种电动车后桥驱动的自动变档变速装置，尤其是装配于电动三轮车、四轮车后桥的一种自动档变速器，是驱动后桥的动力部分，其属于机械传动技术领域。

背景技术

目前，市场上的电动车一般都没有装配自动档变速器，其扭矩小、电流大，无论是爬坡、提速、载重均要靠成倍加大电流来实现，特别是在山区和丘陵地区需要经常爬坡，消耗电量大，大大降低了续行里程。电瓶使用寿命较短，且容易烧坏电机及控制器。已有手动换档也非常不方便，需要将车辆停好了再操作换档，运输效率低。

已有技术中，中国发明专利申请(申请号：201510818747.2)公开的电动车辆自动换挡驱动器，中国发明专利申请(申请号：201510818746.8)公开的电动车辆倒车装置，中国发明专利申请(申请号：201510300340.0)公开的一种电动车用自动换挡减速器中间轴系。其技术所开发的产品存在换档冲击问题非常严重；还有其倒档的换向拨叉导向器设置有与其螺旋齿配合的换向圈，在换向圈的外凹环槽设有与其相互配合的摩擦夹簧，在所述驱动器外壳内设置有与摩擦夹簧配合的U型限位卡板。其摩擦夹簧的摩擦功率损耗达到一百瓦左右，在车辆前行时，摩擦夹簧始终处于摩擦状态，造成电能浪费，对电机、电池、控制器都有加大功率损耗的缺陷，不符合节能高效的要求。

以上现有技术在实际装车应用时不能很好的解决电动车驱动桥行车舒适可靠和传动机械效率高的实际问题，本自动档变速器就是为了使以上问题得到解决。

发明内容

本发明的目的在于：解决当前自动档变速器技术在后桥驱动的应用中存在换档冲击严重、传动效率低的问题。增加传动缓冲装置以便解决换档的冲击问题；本发明提供一种应用于驱动桥使其车辆传动机械效率提高且变档平顺行车舒适的自动档变速器。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种自动档变速器，包括电机、控制器、传动系统、电磁铁操纵换档系统、控制电路；所述传动系统包括机壳、封装机油、二档齿轮传动和差速器。

所述电磁铁操纵换档系统包括双向电磁铁与顶齿配合操纵离合器或单向电磁铁与压簧配合操纵离合器；所述单向电磁铁与压簧配合操纵离合器是双行程电磁铁操纵离合器或电磁铁操纵倒档离合器。

所述顶齿是中轴右边空芯腔部位与轴心线垂直的设有两个通孔，每个通孔相向的装配一个齿滑柱，齿滑柱外端膨大圆头部位向外设有一个开口凹槽，齿滑柱相向端设有一个等腰形的角齿，两个齿滑柱外端的开口凹槽里装配一个回折弯曲的C形箍簧，C形箍簧的端头凹形部位装配在开口凹槽里；中轴右边空芯腔滑动配合装配滑柱，滑柱左端设有通孔装配销轴，销轴的两端装配在离合器的结合套上，滑柱右边与齿滑柱接触的部位上下对称的设有两组四个角形槽，角形槽与角齿适配，角形槽的左右间距离与结合套左右移动的距离相等，结合套左右移动实现一档和二档的啮合而达到换档的目的。

所述双行程电磁铁是电磁铁的线圈设有左抽头、中抽头、右抽头，线圈的左端至右端的长度与铁芯的长度相等，中抽头从线圈的中部位置引出，中抽头与中间继电器一端的常闭动断触点电连接，左抽头与中间继电器一端的常开动合触点电连接，中间继电器另一端的常开动合触点与常闭动断触点并联后和右抽头与控制器电连接，中间继电器的电磁铁线圈与倒车的翘板开关串联。

所述电磁铁操纵倒档离合器是与前行自动二档齿轮传动配合，一档从动齿轮装配单向超越离合器，一档从动齿轮的齿轮圈右端圆周排列设有多个牙嵌齿，中轴通过花键滑动配合装配倒档牙嵌齿盘，倒档牙嵌齿盘左端圆周排列设有多个牙嵌齿，倒档牙嵌齿盘左端小圆部位与塔簧右端接触，倒档牙嵌齿盘右端与框形弹簧接触或间隙配合，框形弹簧的一折弯短边装配在压片的弧形凹槽处，压片两端设有圆孔通过螺栓与机壳固定，框形弹簧的另一折弯短边由钢丝的两个端头折成曲拐对着装配而成，两个曲拐装配在电磁铁铁芯固定的小滑柱左端的通孔上，在两个曲拐外边通过钢片卡扣装配固定，电磁铁装配在右半壳上，齿轮圈的牙嵌齿与倒档牙嵌齿盘的牙嵌齿适配由电磁铁工作实现啮合或由塔簧回位实现分离。

所述前行自动二档齿轮传动，输入轴从右至左依次是右端轴台阶、轴加工出齿轮为一档主动齿轮、通过台阶和挡圈定位转动配合装配的二档主动齿轮、花键滑动配合装配的牙嵌齿盘、反向动作装置、左轴台阶、左端外花键装配部，二档主动齿轮左端设有牙嵌齿与牙嵌齿盘右端的牙嵌齿适配，牙嵌齿盘左端通过二个连接杆与反向动作装置的从动架装配连接；中轴从右至左依次是右端轴台阶、间隙配合装配的框形压簧、花键滑动配合装配的倒档牙嵌齿盘、小塔簧、通过棘爪单向离合器装配的一档从动齿轮、通过花键装配的二档从动齿轮、轴齿轮、左端轴台阶，一档从动齿轮的齿轮圈右端的牙嵌齿与倒档牙嵌齿盘左端的牙嵌齿适配，一档主动齿轮与一档从动齿轮啮合，二档主动齿轮与二档从动齿轮啮合，中轴上的轴齿轮与差速器上的缓冲大齿轮啮合。

或是牙嵌齿盘改为缓冲牙嵌齿盘，缓冲牙嵌齿盘由内圆筒座和外圆筒座通过橡胶块和内卡簧装配而成，内圆筒座左边设有外凸挡圈，外凸挡圈右端面与内圆筒外圆面圆周排列设有三个外挡片，内圆筒右端凸出与外圆筒座右端的內凸挡圈的圆孔配合装配，外圆筒内圆面与内凸挡圈左端面圆周排列设有三个内挡片，三个外挡片与三个内挡片相间装配，每个外挡片与每个内挡片之间装配一个橡胶块，外圆筒左端向左凸出，凸出部位设有内卡簧槽通过内卡簧装配内圆筒座，内圆筒座的外凸挡圈左端面与内卡簧右端面接触，内圆筒座的内圆筒左端凸出设有一个外卡簧槽和两个缺口，连接杆右端的曲拐插入缺口通过外卡簧装配。

所述反向动作装置是飞锤曲拐操纵反向机构或钢球斜面操纵反向机构。

所述飞锤曲拐操纵反向机构，夹板架和夹板通过四个轴杆装配固定为一体，夹板的内凸齿装配在输入轴的花键槽里，夹板架设有二个上凸耳和二个下凸耳，两个上凸耳各设有通孔通过销轴与上曲拐活动连接，上曲拐上端固定飞锤，上曲拐下端设有弧面爪，二个下凸耳通过销轴与下曲拐活动连接，主动架为长形框，主动架的上边框上设有两个滑孔，两个滑孔之间的平面块与弧面爪接触，主动架的下边框上也设有两个滑孔和平面块，上边框和下边框之间是两个弧边框，弧边框各设有一个压簧座，两个压簧座相向设置，主动架的四个滑孔分别套在四个轴杆上，四个轴杆上还分别套有一个压簧，主动架与从动架通过两个腰鼓形弹簧弹性连接，夹板架和夹板套在输入轴上通过外卡簧或挡圈轴向定位，从动架套在输入轴上通过齿槽滑动配合，从动架右端设有两个右凸爪与夹板架接触定位，从动架左端设有两个左凸爪与夹板接触定位，从动架设有两个向外凸的压簧座，从动架与牙嵌齿盘通过两个连接杆装配，两个连接杆穿过夹板架的两个缺口，牙嵌齿盘的內凸齿装配在输入轴的花键槽里滑动配合，主动架的轴向滑动行程比从动架的轴向滑动行程大，主动架的轴向滑动行程的中点与从动架的轴向滑动行程的中点在同一个平面上，上曲拐和下曲拐的弧面爪分别压主动架的两个平面块上，上曲拐和下曲拐的两个飞锤与机壳的内腔弧形面适配间隙配合，夹板架还设有两个长形通孔便于上曲拐和下曲拐的往返摆动幅度增大。

所述钢球斜面操纵反向机构，是将飞锤曲拐操纵反向机构中的主动架和夹板架进行替换，夹板架设有二个上斜面爪和二个下斜面爪，主动架为长形框，主动架的上边框上设有两个滑孔和两个钢球槽，主动架的下边框上也设有两个滑孔和两个钢球槽，每个钢球槽设有一个小开口与斜面爪配合和两个小折边与钢球配合，每个钢球槽里装配一个钢球与斜面爪配合。

所述双行程电磁铁操纵离合器，其塔簧是由一个小塔簧和一个大塔簧叠合组成，小塔簧装在大塔簧里面，小塔簧和大塔簧都套在中轴上，二档啮合状态时大塔簧轴向长度是小塔簧轴向长度的二倍，小塔簧右端与结合套左端接触控制双行程电磁铁的第一行程即一档运行状态；或是塔簧只由一个大塔簧装配。

所述双行程电磁铁操纵离合器，中间继电器的线圈与车辆前行控制的翘板开关电连接，翘板开关在车辆前行状态，中间继电器的线圈电路断开，双行程电磁铁线圈的中抽头和右抽头在电路中闭合通电，左抽头在电路中断开，小塔簧回位，大塔簧处于压缩状态，结合套左端的牙嵌齿与一档从动齿轮齿轮圈右端的牙嵌齿分离，结合套右端的牙嵌齿与二档从动齿轮左端的牙嵌齿分离，一档传动由一档从动齿轮装配的棘爪单向离合器实现，双行程电磁铁处于第一行程状态。

中间继电器的线圈与倒车控制的翘板开关电连接，翘板开关在倒车状态，中间继电器的线圈电路闭合，电磁铁线圈的左抽头和右抽头在电路中闭合通电，中抽头在电路中断开，小塔簧和大塔簧处于压缩状态，结合套左端的牙嵌齿与一档从动齿轮的齿轮圈右端的牙嵌齿啮合，双行程电磁铁处于第二行程状态。

所述双行程电磁铁操纵离合器，在一档从动齿轮装配棘爪单向离合器的结构中，还需装配检修装置，在装配电磁铁铁芯的滑柱右端外装配有推杆螺栓，在圆筒罩右端外部设有内凹形腔、外凹形腔和通孔，内凹形腔里装配橡胶圈，外凹形腔里装配圆环垫，压板的正中位置设有螺丝孔，推杆螺栓的大头螺丝部位与螺丝孔配合，推杆螺栓左边的小径部位圆柱形推杆穿过圆环垫、橡胶圈、圆筒罩右端通孔，推杆左端与装配电磁铁铁芯的滑柱右端可以接触定位，推杆螺栓右端设有内六角头或十字头便于调节，压板还设有两个通孔通过螺栓固定在圆筒罩上；或是圆筒罩与机壳的右半壳一体成型再加工而成。

所述双行程电磁铁操纵离合器，车辆前行加速时控制器使电磁铁线圈的中抽头和右抽头在电路中断电，大塔簧向右推动结合套，结合套右端的牙嵌齿与二档从动齿轮左端的牙嵌齿啮合传动，车辆前行变为二档，一档从动齿轮的棘爪单向离合器超越运行，双行程电磁铁处于初始状态。

所述双向电磁铁与顶齿配合操纵离合器，其中轴上装配有顶齿和双向离合器，中轴从左至右依次是左端轴台阶、与差速器大齿轮啮合的轴齿轮、转动配合的一档从动齿轮、通过花键滑动配合装配的结合套、转动配合的二档从动齿轮、轴台阶、通过C形箍簧装配的二个齿滑柱、右端盲孔装配的滑柱；输入轴从左至右依次是外花键、轴台阶、轴加工出齿轮为一档主动齿轮、通过花键和轴台阶装配的二档主动齿轮、右端轴台阶，外花键与电机装配；一档主动齿轮与一档从动齿轮啮合，二档主动齿轮与二档从动齿轮啮合，一档从动齿轮右端设有牙嵌齿，二档从动齿轮左端设有牙嵌齿，结合套通过销轴与滑柱左端连接，滑柱右端与双向电磁铁的铁芯装配。

所述电机是与输入轴的传动连接采用锥面摩擦式扭矩限制器，所述传动系统的中轴是缓冲中轴或差速器的大齿轮是缓冲大齿轮，所述结合套为缓冲结合套，所述一档从动齿轮装配单向超越离合器是一档从动齿轮装配棘爪单向离合器或一档从动齿轮装配嵌块单向离合器。

所述控制器包括电机的转速霍尔信号和电流大小的感应信息采集后依据程序设定值对电磁铁操纵换档系统的线圈通电或断电实现换档，控制器对电磁铁操纵换档系统的线圈通电或断电之前对电机断电或限制电流。

所述电磁铁操纵倒档离合器，其控制器控制加速时的电流缓慢增加，控制器控制手柄加速的时间。

与现有技术相比，本发明自动档变速器的有益效果是：

1.自动档变速器装配缓冲中轴，其差速器装配缓冲大齿轮，使本发明自动档变速器在换档和启动时，传动冲击得到缓冲，延长了各零部件的使用寿命，使车辆行驶的舒适性也得到提高。

2.电磁铁操纵倒档离合器与前行自动二档齿轮传动配合，且电磁铁线圈与倒车翘板开关电连接，控制简便。车辆前行的传动效率高，单向离合器可以超越运行，车辆减速回到一档不会产生倒拉现象，可以增加车辆的续行里程，可以延长电瓶、电机和控制器的使用寿命。

附图说明

图1为本发明自动档变速器的第一实施例双行程电磁铁换档驱动器的结构示意图。

图2为图1中缓冲中轴的零部件分解示意图。

图3为第一实施例中电磁铁线圈与翘板开关、中间继电器和控制器的电连接示意图。

图4为本发明自动档变速器的第二实施例双向电磁铁换档驱动器的结构示意图。

图5为图4中中轴的结构示意图。

图6为图4中C形箍簧的结构示意图。

图7为本发明自动档变速器的第三实施例电磁铁操纵倒档驱动器的结构示意图。

图8为缓冲牙嵌齿盘的分解示意图。

图9为图7中框形弹簧的结构示意图。

图10为图7中钢片卡扣的结构示意图。

图11为图7中飞锤曲拐反向动作装置的结构示意图。

图12为图11的零部件分解示意图。

图13为钢球斜面反向动作装置的零部件分解示意图。

图中：1、推杆螺栓，2、橡胶圈，3、压板，4、圆环垫，5、圆筒罩，6、右抽头，7、线圈，8、中抽头，9、左抽头，10、铁芯，11、二档主动齿轮，12、右半壳，13、轴承，14、二档从动齿轮，15、结合套，16、一档主动齿轮，17、左半壳，18、一档从动齿轮，19、大塔簧，20、挡圈，21、内半轴，22、轴齿轮，23、大齿轮，24、橡胶块，25、棘爪单向离合器，26、下连接杆，27、上连接杆，28、销轴，29、右半轴，30、滑柱，31、小塔簧，32、输入轴，33、牙嵌齿，34、橡胶条，35、装配端面，36、外凸条，37、中间继电器，38、控制器，39、翘板开关，40、轴承台阶，41、销轴孔，42、外卡簧槽，43、长形通孔，44、盲孔，45、外卡簧槽，46、长凹槽，47、齿滑柱，48、中轴，49、轴瓦，50、垫圈，51、二档线圈，52、齿滑柱，53、C形箍簧，54、销轴，55、滑柱，56、一档线圈，57、通孔，58、轴台阶，59、外卡簧槽，60、伞齿轮，61、金属罩壳，62、挡圈，63、半轴齿轮，64、内挡片，65、外挡片，66、内卡簧槽，67、内凸挡圈，68、外凸挡圈，69、外圆筒，70、内圆筒，71、牙嵌齿盘，72、飞锤曲拐反向动作机构，73、电磁铁，74、框形弹簧，75、不锈钢滑柱，76、钢片卡扣，77、连接杆，78、主动架，79、压簧，80、上曲拐，81、夹板，82、滑孔，83、小销轴，84、小滑轴，85、从动架，86、夹板架，87、销轴孔，88、压簧座，89、腰鼓形压簧，90、钢球，91、主动架，92、钢球槽，93、小折边，94、小开口，95、夹板架，96、斜面爪，97、开口孔，98、安装孔，99、倒档牙嵌齿盘。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例详细描述一下本发明的具体内容。

如图1、图2和图3所示。图1所示是本发明自动档变速器的第一实施例双行程电磁铁换档驱动器的结构示意图。由电机、控制器、传动系统、电磁铁操纵换档系统、控制电路组成。传动系统还包括机壳、封装机油、二档齿轮传动和差速器。

双行程电磁铁是电磁铁的线圈7设有左抽头9、中抽头8、右抽头6，线圈7的左端至右端的长度与铁芯10的长度相等，中抽头从线圈的中部位置引出，中抽头与中间继电器37一端的常闭动断触点电连接，左抽头与中间继电器一端的常开动合触点电连接，中间继电器另一端的常开动合触点与常闭动断触点并联后和右抽头与控制器38电连接，中间继电器的电磁铁线圈与倒车的翘板开关39串联。

双行程电磁铁操纵离合器，在一档从动齿轮18装配棘爪单向离合器25的结构中，还需装配检修装置，在装配电磁铁铁芯10的滑柱30右端外装配有推杆螺栓1，在圆筒罩5右端外部设有内凹形腔、外凹形腔和通孔，内凹形腔里装配橡胶圈2，外凹形腔里装配圆环垫4，压板3的正中位置设有螺丝孔，推杆螺栓1的大头螺丝部位与螺丝孔配合，推杆螺栓左边的小径部位圆柱形推杆穿过圆环垫、橡胶圈、圆筒罩右端通孔，推杆左端与装配电磁铁铁芯的滑柱30右端可以接触定位，推杆螺栓右端设有内六角头便于调节，压板3还设有两个通孔通过螺栓固定在圆筒罩5上。

车辆前行加速时控制器38使电磁铁线圈的中抽头8和右抽头6在电路中断电，大塔簧19向右推动结合套15，结合套右端的牙嵌齿与二档从动齿轮14左端的牙嵌齿啮合传动，车辆前行变为二档，一档从动齿轮18的棘爪单向离合器25超越运行，双行程电磁铁处于初始状态。

塔簧是由一个小塔簧31和一个大塔簧19叠合组成，小塔簧装在大塔簧里面，小塔簧和大塔簧都套在中轴的外半轴29上，二档啮合状态时大塔簧轴向长度是小塔簧轴向长度的二倍，小塔簧31右端与结合套15左端接触控制双行程电磁铁的第一行程即一档运行状态。

中间继电器37的线圈与车辆前行控制的翘板开关39电连接，翘板开关在车辆前行状态，中间继电器的线圈电路断开，双行程电磁铁线圈7的中抽头和右抽头在电路中闭合通电，左抽头9在电路中断开，小塔簧31回位，大塔簧处于压缩状态，结合套左端的牙嵌齿与一档从动齿轮18齿轮圈牙嵌齿33分离，结合套右端的牙嵌齿与二档从动齿轮14左端的牙嵌齿分离，一档传动由一档从动齿轮装配的棘爪单向离合器25实现，双行程电磁铁处于第一行程状态，图1和图3所示是一档传动状态的电路示意图，控制器38使电磁铁线圈的中抽头8和右抽头6在电路中闭合通电。

为了使换档时得到缓冲，中轴由内半轴21和外半轴29装配成缓冲中轴，内半轴从左至右依次是轴台阶、轴齿轮22、一档从动齿轮装配部位、装配端面35、外凸条36，外半轴29从左至右依次是装配端面、装配结合套的外花键部、装配二档从动齿轮的外卡簧槽、装配轴承定位的轴台阶40、长形通孔43、盲孔44，外半轴设有外花键槽，外半轴左边的盲孔内圆设有内凸条部位，外凸条36部位插入到内凸条部位，外凸条与内凸条相间装配，每个外凸条与内凸条之间装配一个橡胶条34；外半轴左边的外卡簧槽45通过外卡簧20装配一档从动齿轮的棘爪单向离合器25、右边的一个外卡簧槽通过外卡簧装配二档从动齿轮，盲孔44里滑动配合装配滑柱30，滑柱左端的销轴孔41装配销轴28，销轴的二端分别与上连接杆27和下连接杆26的右端装配，上连接杆和下连接杆的左端曲拐与结合套15装配，滑柱右端通过台阶定位装配铁芯10，再通过外卡簧槽42安装外卡簧锁定铁芯。

电机与输入轴32左端的外花键连接，输入轴中部加工出轴齿轮为一档主动齿轮16，输入轴右边通过花键和台阶装配固定二档主动齿轮11，输入轴右端的轴台阶安装轴承13与机壳的右半壳12的轴承座装配，输入轴左端穿过机壳的左半壳17的轴承座通孔，一档主动齿轮16与一档从动齿轮18啮合，二档主动齿轮11与二档从动齿轮14啮合，中轴内半轴的轴齿轮22与差速器上的缓冲大齿轮23啮合，差速器上的缓冲大齿轮23圆周排列镶嵌聚氨酯橡胶块24进行传动缓冲，电机外壳与左半壳17装配固定。

倒车时，翘板开关操作为倒车状态，中间继电器37的线圈电路闭合，电磁铁线圈7的左抽头9和右抽头6在电路中闭合通电，中抽头8在电路中断开，小塔簧31和大塔簧19都处于压缩状态，结合套15左端的牙嵌齿与一档从动齿轮18的齿轮圈右端的牙嵌齿33啮合，双行程电磁铁处于第二行程状态，也就是倒车行驶状态。

如图4、图5和图6所示。图4所示是本发明自动档变速器的第二实施例双向电磁铁换档驱动器的结构示意图。主要由电机、控制器、传动系统、电磁铁操纵换档系统组成。

采用双向电磁铁与顶齿配合操纵离合器，中轴48上装配有顶齿和双向离合器，中轴从左至右依次是左端轴台阶、与差速器大齿轮啮合的轴齿轮22、通过轴瓦49和挡圈62转动配合装配的一档从动齿轮18、通过花键滑动配合装配的结合套15、通过外卡簧槽59以及相应的外卡簧和垫圈50转动配合装配的二档从动齿轮14、轴台阶58装配轴承、通过C形箍簧53装配的二个齿滑柱、右端盲孔44装配的滑柱55；结合套15设有内齿条与长凹槽46滑动配合，中轴的长形通孔43装配销轴54，输入轴32从左至右依次是外花键、轴台阶装配轴承、轴加工出齿轮为一档主动齿轮16、通过花键和轴台阶装配固定的二档主动齿轮11、右端轴台阶装配轴承13，左端的外花键与电机装配；一档主动齿轮与一档从动齿轮18啮合，二档主动齿轮与二档从动齿轮14啮合，一档从动齿轮右端设有牙嵌齿，二档从动齿轮左端设有牙嵌齿，结合套15通过销轴54与滑柱55连接，滑柱右端与双向电磁铁的铁芯10装配。

顶齿是中轴48右边空芯腔部位与轴心线垂直的设有两个通孔57，每个通孔相向的装配一个齿滑柱，上边通孔装配齿滑柱47，下边通孔装配齿滑柱52，齿滑柱外端膨大圆头部位向外设有一个开口凹槽，齿滑柱相向端设有一个等腰形的角齿，两个齿滑柱外端的开口凹槽里装配一个回折弯曲的C形箍簧53，C形箍簧的端头凹形部位装配在开口凹槽里；中轴48右边空芯腔滑动配合装配滑柱55，滑柱左端设有通孔装配销轴54，销轴的两端装配在离合器的结合套15上，滑柱右边与齿滑柱接触的部位上下对称的设有两组四个角形槽，角形槽与角齿适配，角形槽的左右间距离与结合套左右移动的距离相等，结合套左右移动实现一档和二档的啮合而达到换档的目的。

中轴右端的右半壳12凹形腔里装配固定有双向电磁铁的线圈，双向电磁铁的一档线圈56和二档线圈51左右排列，一档线圈和二档线圈的接线端穿过右半壳的穿线通孔与控制器电连接，穿线通孔通过橡胶套绝缘和密封处理，双向电磁铁的线圈左端还设有金属罩壳61屏蔽，防止中轴上的零部件被磁化，滑柱为不锈钢材质，结合套是双向端面牙嵌齿结合套，中轴的轴齿轮22与差速器上的缓冲大齿轮23啮合，差速器的伞齿轮60与半轴齿轮63啮合，缓冲大齿轮23圆周排列镶嵌聚氨酯橡胶块24进行传动缓冲，电机外壳与左半壳17装配固定。申请号为202010630007.7的中国发明专利申请电动车自动档驱动器对差速器上的缓冲大齿轮有具体的结构说明，申请号为202010834411.6的中国发明专利申请自动档变速器对双向电磁铁的结构有详细的说明。

如图7、图8、图9、图10、图11、图12和图13所示。图7所示是本发明自动档变速器的第三实施例电磁铁操纵倒档驱动器的结构示意图。

电磁铁操纵倒档离合器是与前行自动二档齿轮传动配合，一档从动齿轮18装配棘爪单向离合器，一档从动齿轮的齿轮圈右端圆周排列设有八个牙嵌齿，中轴通过花键滑动配合装配倒档牙嵌齿盘99，倒档牙嵌齿盘左端圆周排列设有八个牙嵌齿，倒档牙嵌齿盘左端小圆部位与小塔簧31右端接触，倒档牙嵌齿盘99右端与框形弹簧74间隙配合，框形弹簧的上部折弯短边装配在压片的弧形凹槽处，压片两端设有圆孔通过螺栓与机壳的右半壳12固定，框形弹簧的下部折弯短边由钢丝的两个端头折成曲拐对着装配而成，两个曲拐装配在电磁铁铁芯固定的不锈钢滑柱75左端的通孔上，在两个曲拐外边通过钢片卡扣76装配防止张开脱落，电磁铁73装配在右半壳12上，电磁铁73的防护散热罩壳与右半壳外部通过螺栓装配固定，电磁铁的线圈7装配在罩壳里面的左边，铁芯装配在不锈钢滑柱75的右端，在右半壳装配电磁铁的外部设有内凹形腔、外凹形腔和通孔，内凹形腔里装配橡胶圈2，外凹形腔里装配圆环垫4，不锈钢滑柱75左端穿过圆环垫4、橡胶圈2、右半壳通孔，回位压簧间隙配合套在不锈钢滑柱右端外圆，回位压簧装配在铁芯与圆环垫4之间。一档从动齿轮18的齿轮圈牙嵌齿与倒档牙嵌齿盘99的牙嵌齿适配由电磁铁73工作实现啮合或由小塔簧31回位实现分离。电磁铁73的线圈7与倒车的翘板开关在电路中串联，翘板开关在倒车状态线圈7在电路中闭合。

输入轴32从右至左依次是右端轴台阶装配轴承、轴加工齿轮为一档主动齿轮16、通过台阶和挡圈定位转动配合装配的二档主动齿轮11、花键滑动配合装配的牙嵌齿盘71、反向动作装置中的飞锤曲拐操纵反向机构72、左轴台阶装配轴承、左端外花键装配部，二档主动齿轮11左端设有牙嵌齿与牙嵌齿盘71右端的牙嵌齿适配，牙嵌齿盘左端通过二个连接杆77与飞锤曲拐操纵反向机构72的从动架85装配连接；中轴从右至左依次是右端轴台阶装配的轴承、间隙配合装配框形压簧74、花键滑动配合装配的倒档牙嵌齿盘99、小塔簧31、定位挡圈、通过棘爪单向离合器装配的一档从动齿轮18、通过花键装配固定的二档从动齿轮14、轴齿轮、左端轴台阶装配的轴承，倒档牙嵌齿盘99的轴孔部位设有右凸圈，框形弹簧中部向左凸为弧形套在右凸圈的外圆，一档从动齿轮的齿轮圈右端的牙嵌齿与倒档牙嵌齿盘左端的牙嵌齿适配，一档主动齿轮16与一档从动齿轮18啮合，二档主动齿轮11与二档从动齿轮14啮合，中轴48上的轴齿轮与差速器上的缓冲大齿轮23啮合，缓冲大齿轮23圆周排列镶嵌聚氨酯橡胶块24进行传动缓冲，电机外壳与左半壳17装配固定。

为了使换档平稳和保护零部件，可以将牙嵌齿盘71更换为缓冲牙嵌齿盘，主要如图8所示缓冲牙嵌齿盘由内圆筒座和外圆筒座通过橡胶块24和内卡簧装配而成，内圆筒座左边设有外凸挡圈68，外凸挡圈右端面与内圆筒70外圆面圆周排列设有三个外挡片65，内圆筒右端凸出与外圆筒座右端的內凸挡圈67的圆孔配合装配，外圆筒69内圆面与内凸挡圈67左端面圆周排列设有三个内挡片64，三个外挡片与三个内挡片相间装配，每个外挡片与每个内挡片之间装配一个橡胶块24，外圆筒左端向左凸出，凸出部位设有内卡簧槽66通过内卡簧装配内圆筒座，内圆筒座的外凸挡圈68左端面与内卡簧右端面接触，内圆筒座的内圆筒70左端凸出设有一个外卡簧槽42和两个缺口，连接杆右端的曲拐插入缺口通过外卡簧装配。

反向动作装置可以做成飞锤曲拐操纵反向机构72，主要如图11和图12所示夹板架86和夹板81通过四个轴杆84装配固定为一体，夹板的内凸齿装配在输入轴32的花键槽里，夹板架86设有二个上凸耳和二个下凸耳，两个上凸耳各设有销轴孔87通过销轴83与上曲拐80活动连接，上曲拐上端固定飞锤，上曲拐下端设有弧面爪，二个下凸耳通过销轴与下曲拐活动连接，主动架78为长形框，主动架的上边框上设有两个滑孔，两个滑孔之间的平面块与弧面爪接触，主动架的下边框上也设有两个滑孔82和平面块，上边框和下边框之间是两个弧边框，弧边框各设有一个压簧座88，两个压簧座相向设置，主动架78的四个滑孔分别套在四个轴杆上，四个轴杆上还分别套有一个压簧79，主动架与从动架85通过两个腰鼓形弹簧89弹性连接，夹板架和夹板套在输入轴32上通过外卡簧轴向定位，从动架85套在输入轴32上通过齿槽滑动配合，从动架85右端设有两个右凸爪与夹板架86接触定位，从动架左端设有两个左凸爪与夹板81接触定位，从动架85设有两个向外凸的压簧座，从动架与牙嵌齿盘71通过两个连接杆77装配，两个连接杆穿过夹板架86的两个缺口，牙嵌齿盘71的內凸齿装配在输入轴32的花键槽里滑动配合，主动架的轴向滑动行程比从动架的轴向滑动行程大，主动架的轴向滑动行程的中点与从动架的轴向滑动行程的中点在同一个平面上，上曲拐80和下曲拐的弧面爪分别压在主动架78的两个平面块上，上曲拐和下曲拐的两个飞锤与机壳的内腔弧形面适配间隙配合，夹板架还设有两个长形通孔便于上曲拐和下曲拐的往返摆动幅度增大。申请号为202010834411.6的中国发明专利申请自动档变速器中的曲拐反向触发装置与飞锤曲拐操纵反向机构72的结构非常相似。

反向动作装置还可以做成钢球斜面操纵反向机构，主要如图13所示是将飞锤曲拐操纵反向机构中的主动架和夹板架进行替换，夹板架95和夹板81通过四个轴杆84装配固定为一体，夹板的内凸齿装配在输入轴32的花键槽里，夹板架95设有二个上斜面爪和二个下斜面爪，夹板架还设有轴杆装配的四个定位孔98，主动架91为长形框，主动架的上边框上设有两个滑孔和两个钢球槽92，主动架的下边框上也设有两个滑孔82和两个钢球槽，每个钢球槽92设有一个小开口94与斜面爪96配合和两个小折边93与钢球90配合，每个钢球槽里装配一个钢球与斜面爪的工作面接触，主动架的上边框和下边框之间是两个弧边框，弧边框各设有一个压簧座88，两个压簧座相向设置，主动架91的四个滑孔82分别套在四个轴杆84上，四个轴杆上还分别套有一个压簧79，压簧79的左端与夹板81接触右端与主动架91接触，主动架91与从动架85通过两个腰鼓形弹簧89弹性连接，从动架与牙嵌齿盘71通过两个连接杆77装配，两个连接杆穿过夹板架95的两个缺口97，牙嵌齿盘71的內凸齿装配在输入轴32的花键槽里滑动配合。

为了减轻传动冲击和惯性冲击对零部件的损害，电机与输入轴32的传动连接还可以采用锥面摩擦式扭矩限制器。

本发明自动档变速器的变速原理和操作过程是：

以自动档变速器的第三实施例电磁铁操纵倒档驱动器进行说明，如图7、图9、图10、图11和图12所示。其属于转速自动变档，采用飞锤曲拐操纵反向机构72的反向动作而实现换档，在车辆前行起步和低速行驶时，飞锤曲拐操纵反向机构72处于初始状态，二档主动齿轮11左端牙嵌齿与牙嵌齿盘71右端牙嵌齿处于分离状态，一档传动由一档从动齿轮18装配的棘爪单向离合器实现，当车辆前行加速得到高速行驶时，飞锤曲拐操纵反向机构72产生反向动作使从动架85向右移动通过两个连接杆77推动与牙嵌齿盘71，牙嵌齿盘的內凸齿在输入轴32的花键槽里滑动，牙嵌齿盘71右端牙嵌齿与二档主动齿轮11左端牙嵌齿啮合，二档传动启动，一档从动齿轮18装配的棘爪单向离合器超越运行，车辆行驶速度便于加快得到需要的车速和动力匹配。

当车辆前行需要减速行驶或停车时，车辆行驶速度由高速变为低速，飞锤曲拐操纵反向机构72产生反向动作使从动架85向左移动通过两个连接杆77拉动牙嵌齿盘71，牙嵌齿盘右端牙嵌齿与二档主动齿轮11左端牙嵌齿分离，一档传动启动由一档从动齿轮18装配的棘爪单向离合器工作实现，一档运行状态也可以实现减速停车。图7所示一档处于结合状态，说明自动档变速器是处于低转速的运行状态或车辆停车状态。

当车辆需要倒车行驶时，打开车锁后，将控制倒车的翘板开关按到倒车工作状态，装配在右半壳12上的电磁铁73的线圈7在电路中闭合通电，电磁铁铁芯固定的不锈钢滑柱75向左运动推动框形弹簧74，框形弹簧向左摆动推动倒档牙嵌齿盘99，倒档牙嵌齿盘在中轴上向左滑动与一档从动齿轮的齿轮圈啮合，小塔簧31被压缩，倒档传动随着电机的反转驱动而实现倒车行驶，由控制器限定了倒车最高车速，倒车安全可靠。当倒车任务完成后，将控制的翘板开关按到前行工作状态，电磁铁73的线圈7在电路中断电，小塔簧31回位推动倒档牙嵌齿盘99向右滑动，电磁铁铁芯固定的不锈钢滑柱75由回位压簧的作用向右运动拉动框形弹簧74，框形弹簧向右摆动与倒档牙嵌齿盘99间隙配合，倒档牙嵌齿盘在中轴上向右滑动与一档从动齿轮的齿轮圈分离，一档从动齿轮18装配的棘爪单向离合器可以使车辆前行时正常工作，车辆回到前行的状态。

本发明自动档变速器的操作非常简便！当车辆的行车阻力减小，车速加快，操作加速行驶时，电机转速升高，飞锤曲拐操纵反向机构由离心力作用产生反向动作实现二档自动啮合实现高速行驶。当行车的阻力增大或操作减速时，自动档变速器的飞锤曲拐操纵反向机构由四个压簧的回位作用产生反向动作实现二档自动分离回到一档大扭矩驱动，此时也可以减速停车。由此周而复始，实现本发明自动档变速器的前行自动二档齿轮传动。

尽管结合附图对本发明进行了上述描述，但是本发明并不局限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，比如飞锤曲拐操纵反向机构的反向动作实现换档还可以采用控制器和电磁铁配合实现换档来替换。本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形。这些均属于本发明的保护之列。

Claims (10)

1.一种自动档变速器，包括电机、控制器、传动系统、电磁铁操纵换档系统、控制电路；所述传动系统包括机壳、封装机油、二档齿轮传动和差速器；

其特征是：所述电磁铁操纵换档系统是双向电磁铁与顶齿配合操纵离合器或单向电磁铁与压簧配合操纵离合器；所述单向电磁铁与压簧配合操纵离合器是双行程电磁铁操纵离合器或电磁铁操纵倒档离合器；

所述顶齿是中轴右边空芯腔部位与轴心线垂直的设有两个通孔，每个通孔相向的装配一个齿滑柱，齿滑柱外端膨大圆头部位向外设有一个开口凹槽，齿滑柱相向端设有一个等腰形的角齿，两个齿滑柱外端的开口凹槽里装配一个回折弯曲的C形箍簧，C形箍簧的端头凹形部位装配在开口凹槽里，中轴右边空芯腔滑动配合装配滑柱，滑柱左端设有通孔装配销轴，销轴的两端装配在离合器的结合套上，滑柱右边与齿滑柱接触的部位上下对称的设有两组四个角形槽，角形槽与角齿适配，角形槽的左右间距离与结合套左右移动的距离相等，结合套左右移动实现一档和二档的啮合而达到换档的目的；

所述双行程电磁铁是电磁铁的线圈设有左抽头、中抽头、右抽头，线圈的左端至右端的长度与铁芯的长度相等，中抽头从线圈的中部位置引出，中抽头与中间继电器一端的常闭动断触点电连接，左抽头与中间继电器一端的常开动合触点电连接，中间继电器另一端的常开动合触点与常闭动断触点并联后和右抽头与控制器电连接，中间继电器的电磁铁线圈与倒车的翘板开关串联；

所述电磁铁操纵倒档离合器是与前行自动二档齿轮传动配合，一档从动齿轮装配单向超越离合器，一档从动齿轮的齿轮圈右端圆周排列设有多个牙嵌齿，中轴通过花键滑动配合装配倒档牙嵌齿盘，倒档牙嵌齿盘左端圆周排列设有多个牙嵌齿，倒档牙嵌齿盘左端小圆部位与塔簧右端接触，倒档牙嵌齿盘右端与框形弹簧接触或间隙配合，框形弹簧的一折弯短边装配在压片的弧形凹槽处，压片两端设有圆孔通过螺栓与机壳固定，框形弹簧的另一折弯短边由钢丝的两个端头折成曲拐对着装配而成，两个曲拐装配在电磁铁铁芯固定的小滑柱左端的通孔上，在两个曲拐外边通过钢片卡扣装配固定，电磁铁装配在右半壳上，齿轮圈的牙嵌齿与倒档牙嵌齿盘的牙嵌齿适配由电磁铁工作实现啮合或由塔簧回位实现分离。

2.根据权利要求1所述的自动档变速器，其特征是：所述前行自动二档齿轮传动，输入轴从右至左依次是右端轴台阶、轴加工出齿轮为一档主动齿轮、通过台阶和挡圈定位转动配合装配的二档主动齿轮、花键滑动配合装配的牙嵌齿盘、反向动作装置、左轴台阶、左端外花键装配部，二档主动齿轮左端设有牙嵌齿与牙嵌齿盘右端的牙嵌齿适配，牙嵌齿盘左端通过二个连接杆与反向动作装置的从动架装配连接；中轴从右至左依次是右端轴台阶、间隙配合装配框形压簧、花键滑动配合装配的倒档牙嵌齿盘、小塔簧、通过棘爪单向离合器装配的一档从动齿轮、通过花键装配的二档从动齿轮、轴齿轮、左端轴台阶，一档从动齿轮的齿轮圈右端的牙嵌齿与倒档牙嵌齿盘左端的牙嵌齿适配，一档主动齿轮与一档从动齿轮啮合，二档主动齿轮与二档从动齿轮啮合，中轴上的轴齿轮与差速器上的缓冲大齿轮啮合；

或是牙嵌齿盘改为缓冲牙嵌齿盘，缓冲牙嵌齿盘由内圆筒座和外圆筒座通过橡胶块和内卡簧装配而成，内圆筒座左边设有外凸挡圈，外凸挡圈右端面与内圆筒外圆面圆周排列设有三个外挡片，内圆筒右端凸出与外圆筒座右端的內凸挡圈的圆孔配合装配，外圆筒内圆面与内凸挡圈左端面圆周排列设有三个内挡片，三个外挡片与三个内挡片相间装配，每个外挡片与每个内挡片之间装配一个橡胶块，外圆筒左端向左凸出，凸出部位设有内卡簧槽通过内卡簧装配内圆筒座，内圆筒座的外凸挡圈左端面与内卡簧右端面接触，内圆筒座的内圆筒左端凸出设有一个外卡簧槽和两个缺口，连接杆右端的曲拐插入缺口通过外卡簧装配。

3.根据权利要求2所述的自动档变速器，其特征是：所述反向动作装置是飞锤曲拐操纵反向机构或钢球斜面操纵反向机构；

所述飞锤曲拐操纵反向机构，夹板架和夹板通过四个轴杆装配固定为一体，夹板的内凸齿装配在输入轴的花键槽里，夹板架设有二个上凸耳和二个下凸耳，两个上凸耳各设有通孔通过销轴与上曲拐活动连接，上曲拐上端固定飞锤，上曲拐下端设有弧面爪，二个下凸耳通过销轴与下曲拐活动连接，主动架为长形框，主动架的上边框上设有两个滑孔，两个滑孔之间的平面块与弧面爪接触，主动架的下边框上也设有两个滑孔和平面块，上边框和下边框之间是两个弧边框，弧边框各设有一个压簧座，两个压簧座相向设置，主动架的四个滑孔分别套在四个轴杆上，四个轴杆上还分别套有一个压簧，主动架与从动架通过两个腰鼓形弹簧弹性连接，夹板架和夹板套在输入轴上通过外卡簧或挡圈轴向定位，从动架套在输入轴上通过齿槽滑动配合，从动架右端设有两个右凸爪与夹板架接触定位，从动架左端设有两个左凸爪与夹板接触定位，从动架设有两个向外凸的压簧座，从动架与牙嵌齿盘通过两个连接杆装配，两个连接杆穿过夹板架的两个缺口，牙嵌齿盘的內凸齿装配在输入轴的花键槽里滑动配合，主动架的轴向滑动行程比从动架的轴向滑动行程大，主动架的轴向滑动行程的中点与从动架的轴向滑动行程的中点在同一个平面上，上曲拐和下曲拐的弧面爪分别压主动架的两个平面块上，上曲拐和下曲拐的两个飞锤与机壳的内腔弧形面适配间隙配合，夹板架还设有两个长形通孔便于上曲拐和下曲拐的往返摆动幅度增大；

所述钢球斜面操纵反向机构，是将飞锤曲拐操纵反向机构中的主动架和夹板架进行替换，夹板架设有二个上斜面爪和二个下斜面爪，主动架为长形框，主动架的上边框上设有两个滑孔和两个钢球槽，主动架的下边框上也设有两个滑孔和两个钢球槽，每个钢球槽设有一个小开口与斜面爪配合和两个小折边与钢球配合，每个钢球槽里装配一个钢球与斜面爪配合。

4.根据权利要求1所述的自动档变速器，其特征是：所述双行程电磁铁操纵离合器，其塔簧是由一个小塔簧和一个大塔簧叠合组成，小塔簧装在大塔簧里面，小塔簧和大塔簧都套在中轴上，二档啮合状态时大塔簧轴向长度是小塔簧轴向长度的二倍，小塔簧右端与结合套左端接触控制双行程电磁铁的第一行程即一档运行状态；

或是塔簧只由一个大塔簧装配。

5.根据权利要求1所述的自动档变速器，其特征是：所述双行程电磁铁操纵离合器，中间继电器的线圈与车辆前行控制的翘板开关电连接，翘板开关在车辆前行状态，中间继电器的线圈电路断开，双行程电磁铁线圈的中抽头和右抽头在电路中闭合通电，左抽头在电路中断开，小塔簧回位，大塔簧处于压缩状态，结合套左端的牙嵌齿与一档从动齿轮外圈右端的牙嵌齿分离，结合套右端的牙嵌齿与二档从动齿轮左端的牙嵌齿分离，一档传动由一档从动齿轮装配的棘爪单向离合器实现，双行程电磁铁处于第一行程状态；

中间继电器的线圈与倒车控制的翘板开关电连接，翘板开关在倒车状态，中间继电器的线圈电路闭合，电磁铁线圈的左抽头和右抽头在电路中闭合通电，中抽头在电路中断开，小圈塔簧和大圈塔簧处于压缩状态，结合套左端的牙嵌齿与一档从动齿轮的齿轮圈右端的牙嵌齿啮合，双行程电磁铁处于第二行程状态。

6.根据权利要求1所述的自动档变速器，其特征是：所述双行程电磁铁操纵离合器，在一档从动齿轮装配棘爪单向离合器的结构中，还需装配检修装置，在装配电磁铁铁芯的滑柱右端外装配有推杆螺栓，在圆筒罩右端外部设有内凹形腔、外凹形腔和通孔，内凹形腔里装配橡胶圈，外凹形腔里装配圆环垫，压板的正中位置设有螺丝孔，推杆螺栓的大头螺丝部位与螺丝孔配合，推杆螺栓左边的小径部位圆柱形推杆穿过圆环垫、橡胶圈、圆筒罩右端通孔，推杆左端与装配电磁铁铁芯的滑柱右端可以接触定位，推杆螺栓右端设有内六角头或十字头便于调节，压板还设有两个通孔通过螺栓固定在圆筒罩上；

或是圆筒罩与机壳的右半壳一体成型再加工而成。

7.根据权利要求1所述的自动档变速器，其特征是：所述双行程电磁铁操纵离合器，车辆前行加速时控制器使电磁铁线圈的中抽头和右抽头在电路中断电，大塔簧向右推动结合套，结合套右端的牙嵌齿与二档从动齿轮左端的牙嵌齿啮合传动，车辆前行变为二档，一档从动齿轮的棘爪单向离合器超越运行，双行程电磁铁处于初始状态。

8.根据权利要求1所述的自动档变速器，其特征是：所述双向电磁铁与顶齿配合操纵离合器，其中轴上装配有顶齿和双向离合器，中轴从左至右依次是左端轴台阶、与差速器大齿轮啮合的轴齿轮、转动配合的一档从动齿轮、通过花键滑动配合装配的结合套、转动配合的二档从动齿轮、轴台阶、通过C形箍簧装配的二个齿滑柱、右端盲孔装配的滑柱；输入轴从左至右依次是外花键、轴台阶、轴加工出齿轮为一档主动齿轮、通过花键和轴台阶装配的二档主动齿轮、右端轴台阶，外花键与电机装配；一档主动齿轮与一档从动齿轮啮合，二档主动齿轮与二档从动齿轮啮合，一档从动齿轮右端设有牙嵌齿，二档从动齿轮左端设有牙嵌齿，结合套通过销轴与滑柱左端连接，滑柱右端与双向电磁铁的铁芯装配。

9.根据权利要求1所述的自动档变速器，其特征是：所述电机是与输入轴的传动连接采用锥面摩擦式扭矩限制器，所述传动系统的中轴是缓冲中轴或差速器的大齿轮是缓冲大齿轮，所述结合套为缓冲结合套，所述一档从动齿轮装配单向超越离合器是一档从动齿轮装配棘爪单向离合器或一档从动齿轮装配嵌块单向离合器。

10.根据权利要求1所述的自动档变速器，其特征是：所述控制器包括电机的转速霍尔信号和电流大小的感应信息采集后依据程序设定值对电磁铁操纵换档系统的线圈通电或断电实现换档，控制器对电磁铁操纵换档系统的线圈通电或断电之前对电机断电或限制电流；

所述电磁铁操纵倒档离合器，其控制器控制加速时的电流缓慢增加，控制器控制手柄加速的时间。

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