CN113090728A - 具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱，其特征是包括具有速度传感器的驱动电机、输入轴、中间轴以及行驶差速器，其特征是输入轴和中间轴分别配有低速挡齿轮(简称一挡)和高速挡齿轮(简称二挡)；在中间轴一挡齿轮和中间轴二挡齿轮之间设有换挡同步齿轮，且在中间轴二挡齿轮一侧设有时差补偿机构。彻底消除电动汽车二级变速箱在低、高速变换过程中出现的失能感、顿挫感、打齿等现象，满足车辆各种运行环境条件或过程参数的变化要求，大大提高了整个变速系统的适应能力，可根据系统变化调节摩擦片作用力的大小范围，实现周而复始按设定车速进行高低速挡位切换、平稳顺畅挡位切换，结构合理简捷。

Description

具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱
技术领域
本发明涉及电动汽车变速箱技术，尤其是一种具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱。
背景技术
在使用现有电动汽车二级变速器的情况下，当从一级向二级变速时，需要有一个利用同步器等中间环节来强制使输入轴与输出轴之间的速度同步的过程，如本发明人以前研发的如专利公告号为CN206054711U的一种电动汽车两挡自动换挡变速箱，包括设有速度传感器的驱动电机、输入轴、中间轴以及差速器，输入轴和中间轴分别设有一挡齿轮和二挡齿轮，同步器设置在中间轴一挡齿轮和中间轴二挡齿轮之间，同步器由换挡电机通过拨杆齿轮控制；换挡电机上设有位置传感器，以实现电动汽车在无离合器状态下的无级变速，车辆根据汽车本身速度实现自动换挡。但是，这种结构在控制器方面，当变速箱换挡时，因拨出挡位与拨入的速比不同，即两对齿轮的转速是不同的，因此控制器必须及时调整拨入挡位的输入转速，使其基本达到与拨出挡位转速相近，才能完成顺利换挡。如，当变速过程处于升挡时，由于一、二挡之间速比差距很大，在换挡同步器退出一挡时，同步器转速大大低于二挡齿轮转速，因此需要依赖主电机切断电源来给二挡降速，使二挡齿轮匹配同步器转速，才能正常挂挡。由于这个换挡过程有一定的时间，因此驾驶者便有电门失灵的感觉，车辆起步时也会存在较强的“顿挫”感，另外在速比不匹配状态下强制挂齿也会出现打齿现象。
发明内容
本发明的目的是为了解决电动汽车二级变速器换挡过程存在的时差问题，提供一种具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱，实现平顺挡位切换。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱，其特征是包括具有速度传感器的驱动电机、输入轴、中间轴以及行驶差速器，其特征是输入轴和中间轴分别配有低速挡齿轮(即一挡)和高速挡齿轮(即二挡)；在中间轴一挡齿轮和中间轴二挡齿轮之间设有换挡同步齿轮，且在中间轴二挡齿轮一侧设有时差补偿机构。
前述的具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱中，作为优选，所述时差补偿机构为智能摩擦调节器，智能摩擦调节器的主动部分与中间轴固定，智能摩擦调节器的从动部分与中间轴二挡齿轮连接。
前述的具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱中，作为优选，所述智能摩擦调节器通过智能电子模糊调节器ECU模块控制。
前述的具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱中，作为优选，所述智能摩擦调节器中设有矢量摩擦片。
前述的具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱中，作为优选，所述换挡同步齿轮由换挡电机通过换挡拔叉控制。
前述的具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱中，作为优选，所述换挡电机上设有位置传感器。
前述的具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱中，作为优选，还包括壳体，所述壳体设有输入轴、中间轴以及行驶差速器固定轴的轴承安装部。
前述的具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱中，作为优选，所述智能摩擦调节器为电磁离合器。
前述的具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱中，作为优选，当换挡同步齿轮脱离中间轴一挡齿轮的同时，时差补偿机构启动，使中间轴二挡齿轮与换挡同步齿轮立即同步。
单级减速的电动汽车由于不能同时兼顾低速爬坡和高速巡航，所以经多年的实践，二级变速成为一种比较合理的解决方案，本技术方案根据电动汽车的传动原理，并针对二级变速存在换挡时间差而引起的失能、顿挫、打齿等现象进行补偿性设计。由于这种时间差虽然存在时间很短，但在行驶过程中会给驾驶者带来疑惑，特别是频繁切换过程，其根源就在从低速齿轮和高速齿轮切换的瞬间。本方案在二挡部位设置一件时差补偿机构，使得在换挡过程中，当同步器退出一挡时，控制器同时启动时差补偿机构，由于时差补偿机构与换挡同步器同轴设计，因此中间轴二挡齿轮与换挡同步器在时差补偿机构启动之际两者就会立即同步，促使换挡同步器同时拔入二挡齿轮，从而避免了由于时间差引起的各种操作缺陷。
进一步，优选一种智能摩擦调节器作为时差补偿机构，它结构紧凑，安装于中间轴二挡齿轮一侧，并通过智能电子模糊调节器ECU模块来控制，这种自动换挡控制器设有模糊自适应电子系统，在模糊控制器的参数存在不确定的变化或者未知时，它可以根据车辆系统运行状态获取过程状态的连续信息，并通过在线辨识和修正过程的模糊模型，从中获得所需要的模糊控制规则，实现即时线模糊控制规则的自学习，获得控制器参数，以适应车辆各种运行环境条件或过程参数的变化，使整个变速系统适应能力大大提高。由于模糊自适应控制系统对参数变化和环境变化不敏感，能用于非线性和多变量复杂对象，不仅收敛速度快、鲁棒性好，而且可以在随后的运行过程中不断修正自己的控制规则来改善控制性能，使两挡接驳过程保持良好的稳定性。而采用矢量摩擦片也不仅可调节摩擦力的大小范围，同时包含其它摩擦片功能的接合形式。
本方案换挡操作方法以现有的电动汽车两挡自动换挡变速箱为基础，同步齿轮经换挡电机通过换挡拔叉控制，由位置传感器提供换挡电机动作信息，在挡位啮合时，换挡电机自动停止运转；位置传感器、换挡电机均受换挡控制器控制。
本方案成套装置的表现形式优选统一壳体，即输入轴、中间轴以及行驶差速器固定轴(输出轴)均集中在一个壳体内，同时把控制器、换铛电机、传感器(速度传感器、位置传感器)、接线端子等等安装在壳体外部，并采用保护外罩进行合并保护。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：彻底消除电动汽车二级变速箱在低、高速变换过程中出现的失能感、顿挫感、打齿等现象，满足车辆各种运行环境条件或过程参数的变化要求，大大提高了整个变速系统的适应能力，可根据系统变化调节摩擦片作用力的大小范围，实现周而复始按设定车速进行高低速挡位切换、平稳顺畅挡位切换，结构合理简捷，是一款综合成本较低的产品。
附图说明
图1是本发明的一种总成结构示意图。
图2是本发明的一种机械传动部位结构示意图。
图3是本发明的一种中间轴结构示意图。
图4是本发明的一种时差补偿机构在中间轴上位置结构示图。
图5本发明的一种智能摩擦调节器结构示意图。
图6是本发明的一种智能摩擦调节器控制原理图。
图中：1.壳体，2.保护罩，3.输入轴低速挡齿轮，4.换挡电机，5.换挡拔叉，6.输入轴高速挡齿轮，7.输入轴，8.中间轴输出齿轮，9.中间轴，10.行驶差速器，11.智能摩擦调节器，12.中间轴二挡齿轮，13.换挡同步齿轮，14.中间轴一挡齿轮。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
参见图1至图3，本实施例一种具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱，设有壳体1，壳体1中设有三支平行布置的轴，即输入轴7、中间轴9和行驶差速器10固定轴(输出轴)，三轴均通过壳体1上的轴承安装部定位。输入轴7一端与驱动电机连接。
输入轴7和中间轴9分别配有低速挡齿轮(简称一挡)和高速挡齿轮(简称二挡)：即输入轴7上设有输入轴低速挡齿轮3和输入轴高速挡齿轮6；中间轴9上设有中间轴一挡齿轮14和中间轴二挡齿轮12，换挡同步齿轮13通过中间轴花键设置在中间轴一挡齿轮14和中间轴二挡齿轮12之间，换挡同步齿轮13两侧均设有同步器铜环。换挡同步齿轮13由换挡电机4通过换挡拔叉5控制，换挡电机4上设有位置传感器，位置传感器、换挡电机4均与换挡控制板连接，换挡电机4和位置传感器都安装在与壳体1连为一体的保护罩2中。换挡电机4具有过载保护装置；换挡电机4上设有电机齿轮轴，电机齿轮轴啮合拨杆齿轮，拨杆齿轮连动换挡拔叉5，换挡拔叉5带动同步器拨块，同步器拨块控制换挡同步齿轮13动作。中间轴输出齿轮8布置在中间轴9一端轴承内侧，在中间轴二挡齿轮12一侧设有时差补偿机构，如图4所示。
时差补偿机构为智能摩擦调节器11，其机械结构如图5所示，智能摩擦调节器11的主动部分与中间轴9固定，智能摩擦调节器11的从动部分与中间轴二挡齿轮12连接。智能摩擦调节器11通过智能电子模糊调节器ECU模块控制。智能摩擦调节器11中的摩擦片为矢量摩擦片。
进一步，如本实施例提出的智能摩擦调节器，在实际运用中，可以采用成熟的电磁离合器原理结构来实现。
传动过程，其原理如图6所示：
一、低速行驶：动力由输入轴低速挡齿轮3带动中间轴一挡齿轮14，中间轴一挡齿轮14带动换挡拔叉5使得中间轴9转动，通过中间轴9带动中间轴输出齿轮8同步转动，由中间轴输出齿轮8带动行驶差速器10输出动力。
二、高速行驶：车辆行驶到设定的车速时，通过智能电子模糊调节器ECU进行检测控制，当达到预设定的工况值时，智能电子模糊调节器ECU模块对智能摩擦调节器11发出指令进行矢量控制，使得换挡拔叉5从输入轴低速挡齿轮3退出，同时启动智能摩擦调节器11，使得中间轴二挡齿轮12和智能摩擦调节器11立即同步，动力由输入轴高速挡齿轮6通过智能摩擦调节器11带动中间轴输出齿轮8进行传递至行驶差速器10输出动力。在此，智能摩擦调节器11通过设定的扭矩运行达到设定值后，智能电子模糊调节器ECU将换挡拔叉5啮合中间轴二挡齿轮12，由中间轴二挡齿轮12带动中间轴输出齿轮8，中间轴输出齿轮8带动行驶差速器10输出动力，而智能摩擦调节器11又进入初始设定工作状态。如此反复进行高低速挡位平顺切换。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的结构、方法等均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱，其特征是包括具有速度传感器的驱动电机、输入轴(7)、中间轴(9)以及行驶差速器(10)，其特征是输入轴和中间轴分别配有低速挡齿轮(即一挡)和高速挡齿轮(即二挡)；在中间轴一挡齿轮(14)和中间轴二挡齿轮(12)之间设有换挡同步齿轮(13)，且在中间轴二挡齿轮一侧设有时差补偿机构。
2.根据权利要求1所述的具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱，其特征在于，所述时差补偿机构为智能摩擦调节器(11)，智能摩擦调节器的主动部分与中间轴(9)固定，智能摩擦调节器的从动部分与中间轴二挡齿轮(12)连接。
3.根据权利要求2所述的具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱，其特征是，所述智能摩擦调节器(11)通过智能电子模糊调节器ECU模块控制。
4.根据权利要求2或3所述的具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱，其特征是，所述智能摩擦调节器(11)中设有矢量摩擦片。
5.根据权利要求1所述的具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱，其特征是，所述换挡同步齿轮(13)由换挡电机(4)通过换挡拔叉(5)控制。
6.根据权利要求1所述的具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱，其特征是，所述换挡电机(4)上设有位置传感器。
7.根据权利要求1所述的具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱，其特征在于，还包括壳体(1)，所述壳体设有输入轴(7)、中间轴(9)以及行驶差速器(10)固定轴的轴承安装部。
8.根据权利要求2所述的具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱，其特征在于，所述智能摩擦调节器(11)为电磁离合器。
9.根据权利要求1所述的具有变速补偿的电动汽车二挡变速箱，其特征在于，当换挡同步齿轮(13)脱离中间轴一挡齿轮(14)的同时，时差补偿机构启动，使中间轴二挡齿轮(12)与换挡同步齿轮立即同步。
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