CN115507157A - 一种双离合器变速机构、两挡变速器、变速箱及电动车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双离合器变速机构、两挡变速器、变速箱及电动车，变速机构包括换挡执行机构和由动力齿轮和动力轴构成的动力机构，动力齿轮和动力轴之间设有第一离合器和第二离合器，第一离合器呈螺旋花键单向离合器结构；换挡执行机构用于使第一离合器和第二离合器顺序动作，以在第一离合器结合状态下，由第二离合器锁定或解除动力齿轮和动力轴二者相位相对固定的关系。两挡变速器包括前述变速机构；变速箱包括前述两挡变速器；电动车包括前述变速箱。本发明的有益效果是，双离合器变速机构消除了空滑行安全隐患。两挡变速器换挡时间可达到0.8秒左右，可基本保证在1秒以内完成换挡。变速箱和电动车均具有前述两挡变速器的优良特性。

Description

一种双离合器变速机构、两挡变速器、变速箱及电动车

技术领域

本发明涉及电动车用变速装置，特别是一种双离合器变速机构、两挡变速器、变速箱及电动车。

背景技术

双离合器变速机构通常用于传统燃油车的多档位变速箱，两个离合器分别对应数个不同的挡位，以在其中离合器及对应的挡位工作时，另一个离合器即对应挡位已做好换挡准备工作，以便在需要挡位时，可瞬时切换到另一个挡位，从而解决了换挡挫顿问题。但由于其结构复杂，造价高，在新能源电动车或电动摩托车领域的两挡变速器中基本没有推广应用。现有变速换挡大多离不开同步器，同步器是使在换挡中相互结合的齿轮实现同步的装置，其工作原理是依靠同步环的锥面与齿轮摩擦，使快的减慢、慢的加快，在达到同步后，齿圈结合达到变换转速目的。采用同步器的换挡过程包括摘挡、转速同步阶段的停顿和挂挡三个阶段，整个过程大致需要1～1.5秒时间，即使电动车的两挡变速器，通过对外围结构的改进和算法的充分应用，其换挡也需要1～1.3秒左右的时间，因此，还需要通过其他手段改善或消除换挡挫顿现象。在现有技术中，基于螺旋花键和端面单向齿的牙嵌式单向离合器可在0.3秒内实现结合同步。由于该离合器为单向超越结构，在应用于车辆时，仅靠该超越离合器不能消除陡坡后溜的空滑行现象，存在安全隐患。为此，需要进一步改进。

发明内容

本发明的第一目的就是针对仅具有螺旋单向离合器的变速机构存在空滑行安全隐患的不足，提供一种双离合器变速机构，该变速机构通过在设有螺旋花键单向齿第一离合器的动力轴和动力齿轮之间设置第二离合器，以在第一离合器结合状态下，利用第二离合器的结合将动力轴和动力齿轮相对位置关系锁定，从而形成正反动力传递关系。用于电动车时，可利用下坡滑行使电机由电驱动工况转换为发电工况，不仅具有制动效果，还可对电池进行充电，消除了空滑行安全隐患。本发明的第二目的是提供一种具有前述双离合器变速机构的变速器。本发明的第三目的是提供一种具有前述变速器的变速箱，本发明的第三目的是提供一种具有前述变速箱的电动车。

为实现第一目的，本发明采用如下技术方案。

一种双离合器变速机构，包括动力机构和换挡执行机构，动力机构包括动力齿轮和动力轴；所述动力齿轮和动力轴之间设有第一离合器和第二离合器，第一离合器呈螺旋花键单向离合器结构，第一离合器用于使动力齿轮和动力轴形成动力传递；所述换挡执行机构用于使所述第一离合器和第二离合器顺序动作，以在第一离合器结合状态下，由第二离合器锁定或解除动力齿轮和动力轴二者相位相对固定的关系。

采用前述技术方案的变速机构，通过在具有螺旋花键单向齿的第一离合器的基础上设置第二离合器，以在第一离合器结合状态的动力齿轮和动力轴同步正转的条件下，由第二离合器结合锁定动力齿轮和动力轴二者相位相对固定的关系，从而形成正反动力传递关系，用于电动车时，可利用下坡滑行使电机转换为发电机，不仅具有制动效果，还可对电池进行充电，消除了空滑行安全隐患。需要解除动力齿轮和动力轴的正反动力传递关系时，第二离合器分离即可。其中，动力轴和动力齿轮两者呈主被动关系，且二者的主被动角色可互换。用于两个挡位变换时，通常需要配置两套第一离合器和第二离合器，每次换挡变速总耗时包括一个第二离合器分离所需时间，一个第一离合器分离所需时间，以及一个第一离合器结合所需时间的总和。经多次验证第一离合器自身结合过程所耗时间约0.3秒左右，分离所需时间也大致为0.3秒。第二离合器结合和分离的时间一般可在0.2秒左右完成，但由于第二离合器的分离与结合都是在动力齿轮和动力轴相对静止的状态下进行的，即其结合过程在换挡之后完成的，其结合时间可不计入换挡时间。因此，基于前述结构的两挡变速器换挡时间可达到0.8秒左右，可基本保证在1秒以内完成换挡，可使换挡挫顿现象得到明显改善。另外，由于第一离合器采用螺旋花键单向离合器结构，在第二离合器分离后，即使第一离合器没有脱开，动力齿轮和动力轴可利用第一离合器的超越特性可形成相对转动，利用超越期间实施第一离合器的分离，从而使整个换挡时间可扣除第一离合器的分离时间，以进一步缩短换挡时间，改善换挡挫顿提供保障。

优选的，所述第一离合器包括主动端和从动端，主动端和从动端的相向端面之间设有相互啮合的单向齿，主动端通过第一螺旋花键配合结构与所述动力轴连接，从动端与所述动力齿轮的轴颈形成有第二螺旋花键配合结构，从动端通过第二螺旋花键配合结构与所述动力齿轮连接，从动端和动力齿轮的齿盘之间设有加载弹簧；所述动力齿轮空套在所述动力轴上。确保第一离合器结构简单、布局紧凑，可靠性高。

优选的，所述第二离合器包括直花键套，直花键套通过同时与分别位于所述动力齿轮和动力轴上的两段花键齿配合使二者保持锁定关系；其中，位于所述动力轴上的花键齿一体形成在动力轴上，或者，形成在具有内花键的内外花键套上，齿套通过内花键固定在所述动力轴上。在第一离合器结合状态，动力齿轮和动力轴相对静止，分布在动力齿轮和动力轴上的花键齿也呈一一对齐的静止状态，利于直花键套快速移动，以迅速与通过花键齿配合形成结合与分离状态。

优选的，所述换挡执行机构由鼓式拨叉机构构成，包括第一拨叉、第二拨叉和变速鼓，第一拨叉和第二拨叉的一端分别与第一离合器和第二离合器连接，第一拨叉和第二拨叉的另一端均滑套在所述变速鼓上，变速鼓平行于所述动力轴，变速鼓上设有凸轮槽，第一拨叉和第二拨叉上均设有滑动配合在所述凸轮槽内的销轴。以通过变速鼓的转动顺序驱动两个拨叉移动，确保动力传动的通断过程准确、迅速。

优选的，所述换挡执行机构由鼓式拨叉机构构成，包括第一拨叉、第二拨叉、变速鼓和拨叉轴，拨叉轴位于动力轴和所述变速鼓之间，拨叉轴和所述变速鼓均平行于所述动力轴，变速鼓上设有凸轮槽；所述第一拨叉和第二拨叉的一端分别与第一离合器和第二离合器连接，第一拨叉和第二拨叉均通过自身中部滑套在所述拨叉轴上，所述第一拨叉和第二拨叉由其对应的中部滑套在所述拨叉轴上，第一拨叉和第二拨叉的另一端均设有滑动配合在所述凸轮槽内的销轴。以通过变速鼓的转动顺序驱动两个拨叉移动，确保动力传动的通断过程准确、迅速；并利用位于变速鼓和动力轴之间拨叉轴形成两个拨叉的移动导向，使拨叉形成类似杠杆结构，消除无拨叉轴的悬臂式的长力臂抗弯能力差的缺陷，可确保保持移动灵活，并延长使用寿命。

为实现第二目的，本发明首先提供了以下第一种技术方案。

一种两挡变速器，包括两套实现第一目的的双离合器变速机构；两套所述双离合器变速机构共用同一所述动力轴，两个动力齿轮分别由低速挡从动齿轮和高速挡从动齿轮构成。

采用前述技术方案的变速器，具有前述双离合器变速机构的优良特性，换挡时间可达到0.8秒左右，小于1秒。其结构紧凑，布局合理。可用于两轮电动车、三轮电动车或新能源车的乘用车、商用车或工程车等。

优选的；两套双离合器变速机构的两个第二离合器共用一个直花键套。以减少零件数量，降低制造成本。

为实现第二目的，本发明还提供了以下第二种技术方案。

一种两挡变速器，包括两套实现第一目的的双离合器变速机构；两套所述双离合器变速机构的两根动力轴分别由主动轴和从动轴构成；两套所述双离合器变速机构的两个动力齿轮分别由高速主动齿轮和低速挡从动齿轮构成，主动轴上还固定连接有低速主动齿轮，从动轴上还固定连接有高速从动齿轮，且对应主动齿轮和从动齿轮常啮合。

采用前述技术方案的变速器，相对于第一种方案而言，缩短了动力轴的轴向尺寸，适用于轴向尺寸空间紧张的车辆布局。

为实现第三目的，本发明采用如下技术方案。

一种变速箱，包括换挡电机和变速器，所述变速器由实现第二目的的两挡变速器构成，所述换挡电机与两挡变速器的变速鼓连接。

采用前述技术方案的动力箱，通过设置换挡电机，并利用现有控制技术可形成完整的自动变速箱结构，并具有前述两挡变速器的优良特性。可用于两轮电动车、三轮电动车或新能源车的乘用车、商用车或工程车等。其中，换挡电机采用常用于汽车车窗玻璃升降器的蜗轮蜗杆减速电机。

为实现第四目的，本发明采用如下技术方案。

一种电动车，包括实现第三目的的变速箱。

采用前述技术方案的电动车，具有前述变速箱的优良特性。车辆型式包括且不限于两轮电动车、三轮电动车或新能源车的乘用车、商用车或工程车等。

本发明的有益效果是，双离合器变速机构通过设置第二离合器，消除了空滑行安全隐患。两挡变速器换挡时间可达到0.8秒左右，可基本保证在1秒以内完成换挡。变速箱通过设置换挡电机，并利用现有控制技术可形成完整，且具有前述两挡变速器优良特性的自动变速箱。电动车具有前述变速箱的优良特性。

附图说明

图1是本发明中实施例1的双离合器变速机构结构示意图。

图2是本发明中实施例1的结构示意轴测图，图中包括换挡电机。

图3是本发明中实施例2的双离合器变速机构结构示意图。

图4是本发明中实施例3的两挡变速器结构示意图。

图5是本发明中实施例4的两挡变速器结构示意图。

图6是本发明中实施例5的两挡变速器结构示意图。

图7是本发明中实施例6的变速箱结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1，参见图1和图2，一种双离合器变速机构，包括动力机构和换挡执行机构，动力机构包括动力齿轮1和动力轴2；动力齿轮1和动力轴2之间设有第一离合器和第二离合器，第一离合器呈螺旋花键单向离合器结构，第一离合器用于使动力齿轮1和动力轴2形成动力传递；换挡执行机构用于使第一离合器和第二离合器顺序动作，以在第一离合器结合状态下，由第二离合器锁定或解除动力齿轮1和动力轴2二者相位相对固定的关系。

其中，第一离合器包括主动端4和从动端5，主动端4和从动端5的相向端面之间设有相互啮合的单向齿，主动端4通过第一螺旋花键配合结构与动力轴2连接，从动端5与动力齿轮1的轴颈形成有第二螺旋花键配合结构，从动端5通过第二螺旋花键配合结构与动力齿轮1连接，从动端5和动力齿轮1的齿盘之间设有加载弹簧6；动力齿轮1空套在动力轴2上。第二离合器包括直花键套3，直花键套3通过同时与分别位于动力齿轮1和动力轴2上的两段花键齿配合使二者保持锁定关系；形成在具有内花键的内外花键套7上，齿套7通过内花键固定在动力轴2上。

换挡执行机构由鼓式拨叉机构构成，包括第一拨叉8、第二拨叉9和变速鼓10，第一拨叉8和第二拨叉9的一端分别与第一离合器和第二离合器连接，第一拨叉8和第二拨叉9的另一端均滑套在变速鼓10上，变速鼓10平行于动力轴2，变速鼓10上设有凸轮槽，第一拨叉8和第二拨叉9上均设有滑动配合在凸轮槽内的销轴。

本实施例中，位于动力轴2上的花键齿一体形成在动力轴2上，以取代内外花键套7。

实施例2，参见图3，换挡执行机构由鼓式拨叉机构构成，包括第一拨叉8、第二拨叉9、变速鼓10和拨叉轴11，拨叉轴11位于动力轴2和变速鼓10之间，拨叉轴11和变速鼓10均平行于动力轴2，变速鼓10上设有凸轮槽；第一拨叉8和第二拨叉9的一端分别与第一离合器和第二离合器连接，第一拨叉8和第二拨叉9均通过自身中部滑套在拨叉轴11上，第一拨叉8和第二拨叉9由其对应的中部滑套在拨叉轴11上，第一拨叉8和第二拨叉9的另一端均设有滑动配合在凸轮槽内的销轴。

实施例3，参见图4，一种两挡变速器，包括两套实施1的双离合器变速机构；两套双离合器变速机构共用同一动力轴1，两个动力齿轮分别由低速挡从动齿轮12和高速挡从动齿轮13构成。

两个第一拨叉8和两个第二拨叉9设在同一变速鼓10上，动力轴1一端设有动力输出齿轮20。

在低速挡从动齿轮12对应的第一离合器结合状态下，动力轴1随低速挡从动齿轮12等转速同步正转，在低速挡从动齿轮12对应的第二离合器结合后，动力轴1可在外加负载作用下反转。高速挡从动齿轮13对应的第一离合器和第二离合器分离，高速挡从动齿轮13在动力轴1上空转。

在高速挡从动齿轮13对应的第一离合器结合状态下，动力轴1随高速挡从动齿轮13等转速同步正转，在高速挡从动齿轮13对应的第二离合器结合后，动力轴1可在外加负载作用下反转。低速挡从动齿轮12对应的第一离合器和第二离合器分离，低速挡从动齿轮12在动力轴1上空转。

本实施例的其余结构与实施例1或2相同，在此不再赘述。

实施例4，参见图5，一种两挡变速器，包括两套实现第一目的的双离合器变速机构；两套双离合器变速机构共用同一动力轴1，两个动力齿轮分别由低速挡从动齿轮12和高速挡从动齿轮13构成；两个第二离合器共用一个直花键套3和一个第二拨叉9。

两个第一拨叉8和一个第二拨叉9设在同一变速鼓10上，动力轴1一端设有动力输出齿轮20。

在低速挡从动齿轮12对应的第一离合器结合状态下，动力轴1随低速挡从动齿轮12等转速同步正转，在第二离合器与低速挡从动齿轮12结合后，动力轴1可在外加负载作用下反转。高速挡从动齿轮13对应的第一离合器分离，同时，第二离合器与高速挡从动齿轮13分离，高速挡从动齿轮13在动力轴1上空转。

在高速挡从动齿轮13对应的第一离合器结合状态下，动力轴1随高速挡从动齿轮13等转速同步正转，在第二离合器与高速挡从动齿轮13结合后，动力轴1可在外加负载作用下反转。低速挡从动齿轮12对应的第一离合器分离，第二离合器与低速挡从动齿轮12分离，低速挡从动齿轮12在动力轴1上空转。

本实施例的其余结构与实施例3相同，在此不再赘述。

实施例5，参见图6，一种两挡变速器，包括两套实现第一目的的双离合器变速机构；两套双离合器变速机构的两根动力轴分别由主动轴14和从动轴15构成；两套双离合器变速机构的两个动力齿轮分别由高速主动齿轮16和低速挡从动齿轮12构成，主动轴14上还固定连接有低速主动齿轮18，从动轴15上还固定连接有高速从动齿轮17，且对应主动齿轮和从动齿轮常啮合。

两个第一拨叉8和两个第二拨叉9设在同一变速鼓10上，从动轴15一端设有动力输出齿轮20。

本实施例的其余结构与实施例3相同，在此不再赘述。

实施例6，参见图7，一种变速箱，包括换挡电机19和变速器，变速器由实现实施例5的两挡变速器构成，换挡电机19与两挡变速器的变速鼓10连接。换挡电机19由常用于汽车车窗玻璃升降器的蜗轮蜗杆减速电机构成。

并且在变速箱位于变速鼓10一端的箱体上设有多个磁钢21，变速鼓10的对应端部设有霍尔元件22，以通过霍尔元件22检测变速鼓10相位，形成变速鼓10相位信号，从而准确实施对离合器的控制。

动力输出齿轮20通过主减速轴23的减速齿轮连接有差速器24。

本实施例的其余结构与实施例5相同，在此不再赘述。

本实施例中，变速器也可由实施3或实施例4的两挡变速器构成，以替代实施例5的变速器。

本实施例的变速箱，通过合理调校，换挡时间可达到0.8秒左右，可基本保证在1秒以内完成换挡。

实施例7，结合图7，一种电动车，包括实施例6的变速箱，其中，主动轴14连接有驱动电机。

本实施例的其余结构与实施例6相同，在此不再赘述。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种双离合器变速机构，包括动力机构和换挡执行机构，动力机构包括动力齿轮（1）和动力轴（2）；其特征在于，所述动力齿轮（1）和动力轴（2）之间设有第一离合器和第二离合器，第一离合器呈螺旋花键单向离合器结构，第一离合器用于使动力齿轮（1）和动力轴（2）形成动力传递；所述换挡执行机构用于使所述第一离合器和第二离合器顺序动作，以在第一离合器结合状态下，由第二离合器锁定或解除动力齿轮（1）和动力轴（2）二者相位相对固定的关系。

2.根据权利要求1所述的双离合器变速机构，其特征在于，所述第一离合器包括主动端（4）和从动端（5），主动端（4）和从动端（5）的相向端面之间设有相互啮合的单向齿，主动端（4）通过第一螺旋花键配合结构与所述动力轴（2）连接，从动端（5）与所述动力齿轮（1）的轴颈形成有第二螺旋花键配合结构，从动端（5）通过第二螺旋花键配合结构与所述动力齿轮（1）连接，从动端（5）和动力齿轮（1）的齿盘之间设有加载弹簧（6）；所述动力齿轮（1）空套在所述动力轴（2）上。

3.根据权利要求1所述的双离合器变速机构，其特征在于，所述第二离合器包括直花键套（3），直花键套（3）通过同时与分别位于所述动力齿轮（1）和动力轴（2）上的两段花键齿配合使二者保持锁定关系；其中，位于所述动力轴（2）上的花键齿一体形成在动力轴（2）上，或者，形成在具有内花键的内外花键套（7）上，齿套（7）通过内花键固定在所述动力轴（2）上。

4.根据权利要求1所述的双离合器变速机构，其特征在于，所述换挡执行机构由鼓式拨叉机构构成，包括第一拨叉（8）、第二拨叉（9）和变速鼓（10），第一拨叉（8）和第二拨叉（9）的一端分别与第一离合器和第二离合器连接，第一拨叉（8）和第二拨叉（9）的另一端均滑套在所述变速鼓（10）上，变速鼓（10）平行于所述动力轴（2），变速鼓（10）上设有凸轮槽，第一拨叉（8）和第二拨叉（9）上均设有滑动配合在所述凸轮槽内的销轴。

5.根据权利要求1所述的双离合器变速机构，其特征在于，所述换挡执行机构由鼓式拨叉机构构成，包括第一拨叉（8）、第二拨叉（9）、变速鼓（10），和拨叉轴（11），拨叉轴（11）位于动力轴（2）和所述变速鼓（10）之间，拨叉轴（11）和所述变速鼓（10）均平行于所述动力轴（2），变速鼓（10）上设有凸轮槽；所述第一拨叉（8）和第二拨叉（9）的一端分别与第一离合器和第二离合器连接，第一拨叉（8）和第二拨叉（9）均通过自身中部滑套在所述拨叉轴（11）上，所述第一拨叉（8）和第二拨叉（9）由其对应的中部滑套在所述拨叉轴（11）上，第一拨叉（8）和第二拨叉（9）的另一端均设有滑动配合在所述凸轮槽内的销轴。

6.一种两挡变速器，其特征在于，包括两套权利要求1～5中任意一项所述的双离合器变速机构；两套所述双离合器变速机构共用同一所述动力轴（1），两个动力齿轮分别由低速挡从动齿轮（12）和高速挡从动齿轮（13）构成。

7.根据权利要求6所述的两挡变速器，其特征在于，两套所述双离合器变速机构的两个第二离合器共用一个直花键套（3）。

8.一种两挡变速器，其特征在于，包括两套权利要求1～5中任意一项所述的双离合器变速机构；两套所述双离合器变速机构的两根动力轴分别由主动轴（14）和从动轴（15）构成；两套所述双离合器变速机构的两个动力齿轮分别由高速主动齿轮（16）和低速挡从动齿轮（12）构成，主动轴（14）上还固定连接有低速主动齿轮（18），从动轴（15）上还固定连接有高速从动齿轮（17），且对应主动齿轮和从动齿轮常啮合。

9.一种变速箱，包括换挡电机（19）和变速器，其特征在于，所述变速器由权利要求6～8中任意一项所述的两挡变速器构成，所述换挡电机（19）与两挡变速器的变速鼓（10）连接。

10.一种电动车，其特征在于，包括权利要求9所述的变速箱。

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