CN202371146U - 用于电动汽车的变速器 - Google Patents
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Abstract
用于电动汽车的变速器,包括具有接合齿圈的多个变档齿轮以及安装在变速器输出轴(5)并用于与相应的接合齿圈选择性接合的接合套(6,8),其特征在于,各个所述接合套外周面的环向凹槽内伸入有相应的变速拨动杆(9,10)的一端,各个所述变速拨动杆分别连接于相应的平行于所述变速器输出轴(5)往复运动的驱动杆(19,20)。本实用新型的变速器在应用于电动汽车时能够取消传统的离合器机构以及同步器,此外,该变速器取消了倒档机构等部件。本实用新型的变速器具有结构简单,性能可靠,传动效率高,成本低廉等优点,其大大降低了变速器的成本。本实用新型的变速器能够广泛地应用电动汽车,具有良好的实用性和技术推广价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种汽车变速器,具体地,涉及一种用于电动汽车的变速器。
背景技术
汽车变速器用于改变汽车发动机的输出转速,其还配备有相应的操纵机构以能够实现档位切换。传统的变速器随着电动汽车的日益普遍已经越来越不适应需要,其结构繁琐,尤其是手动变速器结构复杂,操纵不便,并且需要与离合器操作相配合以进行换档。
在此情形下,电动汽车广泛采用自动变速器。但是,现有的自动变速器虽然有着使用舒适、操作简便等优点,并且其市场份额也越来越大。但是,一般自动变速器开发和生产成本都很高,结构复杂,容易发生故障,并且其维修成本高。这很大程度上导致了现阶段电动汽车成本居高不下,成为电动车推广应用的最大障碍。
实际上,由于电动汽车采用的发动机为电机,电机的可操纵性远远高于传统的内燃机,因此电动汽车的变速器可供改善的空间很大,其无需使用传统的变速器,而且使用上述结构复杂的自动变速器也使得电动汽车成本过高,容易发生故障。
有鉴于此,需要设计一种新型的用于电动汽车的变速器,该电动汽车传动系统应当具有简单有效的换档结构,以降低电动汽车的成本,为电动车的发展创造有利条件。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于电动汽车的变速器,该变速器不但结构简单,变速操纵便捷,而且应用到电动汽车上能够有效地保证电机动力的平稳传递以及完善的变速功能。
为了解决上述技术问题,本实用新型提供一种用于电动汽车的变速器,包括具有接合齿圈的多个变档齿轮以及安装在变速器输出轴并用于与相应的所述接合齿圈选择性接合的接合套,各个所述接合套外周面的环向凹槽内伸入有相应的变速拨动杆的一端,各个所述变速拨动杆分别连接于相应的平行于所述变速器输出轴往复运动的驱动杆。
优选地,各个所述驱动杆分别为相应的气压缸的活塞杆。
优选地,各个所述气压缸的有杆腔接口和无杆腔接口连接有用于连接到电动汽车的制动气源的电控换向阀,所述电控换向阀能够使得所述气压缸的有杆腔接口和无杆腔接口选择性地与所述制动气源或大气连通。
具体选择地,所述电控换向阀为电磁三位四通换向阀。
可选择地,所述电控换向阀包括两个电磁二位三通换向阀。
作为另一种可选择的实施方式,各个所述气压缸的有杆腔接口通过三通管路连接有两个电磁开关阀,无杆腔接口通过另一三通管路连接有另两个电磁开关阀。
可选择地,各个所述驱动杆分别为相应的液压缸的活塞杆或者相应的电动伸缩杆的伸缩杆件。
优选地,各个所述变速拨动杆的伸入到相应的所述环向凹槽内的一端设有滚球或滚轮。
具体地,各个所述变速拨动杆的另一端连接到相应的所述驱动杆上。
通过上述技术方案,本实用新型的变速器在换档时能够利用电机的瞬时取消励磁而使得电机输出轴空转的功能以及电机的调速功能,实现换档的平顺无冲击,从而在应用于电动汽车时能够取消传统的离合器机构以及同步 器,此外,通过利用电机的正反转功能,该变速器取消了倒档机构等部件。因此,本实用新型的变速器具有结构简单,性能可靠,传动效率高,成本低廉等优点,其大大降低了变速器的成本。本实用新型的变速器能够广泛地应用电动汽车,具有良好的实用性和技术推广价值。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
下列附图用来提供对本实用新型的进一步理解,并且构成说明书的一部分,其与下述的具体实施方式一起用于解释本实用新型,但本实用新型的保护范围并不局限于下述附图及具体实施方式。在附图中:
图1是本实用新型具体实施方式的用于电动汽车的变速器的结构示意图。
图2是本实用新型具体实施方式的变速器应用于电动汽车传动系统的布置结构示意图。
附图标记说明:
1 电机; 2 电机输出轴;
3 变速器输入轴; 4 中间轴;
5 变速器输出轴; 6 第一接合套;
7 接合齿圈; 8 第二接合套;
9 第一变速拨动杆;10 第二变速拨动杆;
11 四档齿轮; 12 四档啮合齿轮;
13 三档齿轮; 14 三档啮合齿轮;
15 二档齿轮; 16 二档啮合齿轮;
17 一档齿轮; 18 一档啮合齿轮;
19 第一驱动杆; 20 第二驱动杆;
21 第一气压缸; 22 第二气压缸;
23 管路; 24 电磁阀;
25 电磁阀阀座; 26 制动气源。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明,应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型,本实用新型的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。
本实用新型的用于电动汽车的变速器结构更为简单,参见图1所示,该变速器包括变速器输入轴3、中间轴4以及变速器输出轴5,其中变速器输入轴3上固定有一个变档齿轮(该变档齿轮一般为高速档齿轮),变速器输出轴5上安装有能够相对于该变速器输出轴5自由旋转的多个变档齿轮(该多个变档齿轮一般为其它相应档位的齿轮),中间轴4上固定有与所述高速档齿轮和多个变档齿轮对应啮合的啮合齿轮,所述变速器输出轴5上还安装有位于相邻的变档齿轮之间的接合套,该接合套能够在变速器输出轴5上滑动并与该变速器输出轴5一起转动(例如花键配合、型面配合等),所述变档齿轮上分别设置有用于与相应的所述接合套啮合(通常也称为“接合”)的接合齿圈,通过接合套的移动,使得相应的接合套与相应档位的变档齿轮的接合齿圈接合,从而实现传动。
上述变速器中的构件的结构与现有技术的变速器中相应部件是基本类似,不同的是,由于电动汽车采用电机作为汽车发动机,由于电机能够方便地进行操纵以实现正反转,因此本实用新型的变速器不包括倒档轴以及相应的倒档齿轮,通过控制电机的正反转即能够实现倒车。
具体地,例如参见图1所示,该具体实施例的变速器为四档变速器,上 述变档齿轮包括四档齿轮11、三档齿轮13、二档齿轮15以及一档齿轮17。其中,变速器输入轴1上固定有四档齿轮11,中间轴4上依次固定有四档啮合齿轮12、三档啮合齿轮14、二档啮合齿轮16以及一档啮合齿轮18,变速器输出轴5上依次固定有三档齿轮13、二档齿轮15以及一档齿轮17,其中所述四档齿轮11与四档啮合齿轮12啮合,三档齿轮13与三档啮合齿轮14啮合,二档齿轮15与二档啮合齿轮16啮合,一档齿轮17与一档啮合齿轮18啮合。
同时,变速器输出轴5上设置有位于四档齿轮11与三档齿轮13之间的第一接合套6和位于二档齿轮15与一档齿轮17之间的第二接合套8,四档齿轮11和三档齿轮13朝向第一接合套6的一侧上分别设有接合齿圈7,二档齿轮15和一档齿轮17朝向第二接合套7的一侧上分别设有接合齿圈7,这样在图1中,当第一接合套6在图1中向下运动时,第一接合套6与四档齿轮11的接合齿圈7啮合,电机输出轴2经由变速器输入轴3直接驱动变速器输出轴5旋转,也就是说,在图1所示的变速器中,四档为最高档;当第一接合套6在图1中向上运动时,第一接合套6与三档齿轮13上的接合齿圈7啮合,动力经由变速器输入轴3、四档齿轮11、四档啮合齿轮12、中间轴4、三档啮合齿轮14、三档齿轮13、第一接合套6传递到变速器输出轴5,这样就实现了三档行驶。另外二档动力传输以及一档动力传输与上述三档动力传输的情形是类似的,不再赘述。
需要说明的是,上述第一接合套6和第二接合套7仅是示例性地,其设置位置可以根据需要进行变型,例如在图1中,四档齿轮11可以单独使用一个接合套,三档齿轮13与二档齿轮12之间设有一个接合套,一档齿轮17可以单独使用另外一个接合套等等,这些简单变型均属于本实用新型的技术构思,其应当属于本实用新型的保护范围。
与现有技术不同的是,本实用新型的变速器还取消了传统变速器复杂的 变速操纵机构,仅保留了接合套与接合齿圈的结构。接合套由于要跟随变速器输出轴5旋转,为了方便与变速拨动杆进行配合,本实用新型的接合套的外周面上形成有环向凹槽,所述变速拨动杆的一端伸入到该环向凹槽内,这样,当接合套跟随变速器输出轴5转动时,变速拨动杆不会对接合套的转动造成运动干涉。
如图1所示,各个所述变速拨动杆的一端伸入到相应的所述接合套的环向凹槽内,该变速拨动杆的另一端连接到与变速拨动杆对应的能够平行于所述变速器输出轴5往复运动的驱动杆上,这是非常重要的,如果驱动杆不能平行于所述变速器输出轴5往复运动,则在本实用新型中无法实现变速操纵。在此需要注意的是,所述变速拨动杆的一端伸入到相应的接合套的环向凹槽内仅是精简性的结构表述,实际使用过程中,例如接合套的环向凹槽还可以设置相应止挡边,变速拨动杆的一端可以成形为球形或安装有滚球或滚轮等,这样既能够防止变速拨动杆松脱,也能够在接合套旋转时变速拨动杆不会对接合套形成阻滞感。
具体地,例如在图1中,第一变速拨动杆9的一端伸入到第一接合套6的环向凹槽内,第二变速拨动杆9的一端伸入到第二接合套8的环向凹槽内,第一变速拨动杆9的另一端连接于第一驱动杆19,第二变速拨动杆10的另一端连接于第二驱动杆20。这样,通过第一驱动杆19或第二驱动杆20的伸缩运动,可以带动第一变速拨动杆9和第二变速拨动杆10来回运动,从而拨动第一接合套6和第二接合套8往复移动,以实现换档变速。
在本实用新型的技术构思启示下,本领域技术人员可以想到各种类型的能够实现平行于变速器输出轴进行伸缩运动的驱动杆,例如液压缸的活塞杆、气压缸的活塞杆、电动伸缩杆的伸缩杆件等等。采用这些类型的驱动杆均能够实现驱动上述变速拨动杆的目的,接合套的接合位置以及非接合位置一般可以通过驱动杆的伸缩运动时间来进行经验性控制,例如在图1中,第 一接合套6向下运动到位便会与四档齿轮11的接合齿圈7啮合,向上运动到位便会与三档齿轮13的接合齿圈7啮合,这无需进行专门的控制,当需要控制第一接合套6与三档齿轮13和四档齿轮11均不啮合时,例如当图1中的第一接合套6从与四档齿轮11的啮合状态退出时,驾驶员可以通过控制相应的控制元件(例如下述的电控换向阀24,27)的通电时间,来使得第一接合套6基本移动到中间非接合位置。
为帮助本领域技术人员理解本实用新型的技术方案,以下以图2为例描述驱动杆为气压缸的活塞杆的一种具体的驱动管路布置情形。
参见图1所示,上述第一驱动杆19为第一气压缸21的活塞杆,第二驱动杆20为第二气压缸22的活塞杆,第一气压缸21的有杆腔接口和无杆腔接口分别经由第一电控换向阀24连接于电动汽车的制动气源,其中第一电控换向阀24使得第一气压缸21的有杆腔接口和无杆腔接口选择性地与制动气源或大气连通,第二气压缸22的有杆腔接口和无杆腔接口分别经由第二电控换向阀27连接于所述制动气源,第二电控换向阀27使得第二气压缸22的有杆腔接口和无杆腔接口选择性地与制动气源或大气连通。
实现上述功能的第一和第二电控换向阀在气压和液压领域对于本领域技术人员而言是常用的,其可以采用多种阀门,其主要用于实现气压缸或液压缸的有杆腔和无杆腔管路的切换,以实现活塞杆的伸缩运动。
例如,在图1中,第一电控换向阀24和第二电控换向阀27各自可以包括两个电磁二位三通换向阀,众所周知地,二位三通换向阀包括三个接口,通过阀芯的移动能够使得其中一个接口选择性地与其它两个接口中的一个接口连通。具体地,以第一气压缸21为例,第一气压缸21的有杆腔接口可以通过管路23连接所述电磁二位三通换向阀的一个接口,电磁二位三通换向阀的另一个接口连接于制动气源,第三个接口则不进行连接而与大气相通。另外,该第一气压缸21的无杆腔接口经由另一个所述电磁二位三通换 向阀连接于所述制动气源,其具体连接关系与上述情形类似。这样,当需要活塞杆伸出时,通过操作使得第一气压缸21的无杆腔接口所连接的电磁二位三通换向阀换向,以使得第一气压缸21的无杆腔与制动气源连通,从而制动气源的压缩空气经由电磁二位三通换向阀进入该第一气压缸21的无杆腔,同时操作另一个电磁二位三通换向阀换向,以使得第一气压缸的有杆腔与大气连通,从而有杆腔内的气体可以通过管路经由另一个电磁二位三通换向阀排出,这样第一气压缸21的活塞杆就能够顺利的伸出。缩回的过程与上述过程正好相反,即第一气压缸21的有杆腔进气,而无杆腔排气。在第二电控换向阀27包括两个电磁二位三通换向阀,第二气压缸22具体连接情形与第一气压缸的连接情形类似,对此不再赘述。此外,在图1中第一气压缸21和两个电磁二位三通换向阀以及第二气压缸22的两个电磁二位三通换向阀还设有共用的电磁阀阀座25,该电磁阀阀座25的内部具有空腔,该空腔经由管路连接于制动气源,这样的结构使得各个电磁二位三通换向阀无需各自通过单独的管道连接于制动气源。
又如,上述第一电控换向阀24和第二电控换向阀27还分别可以是电磁三位四通换向阀,电磁三位四通换向阀是气压缸或液压缸实现伸缩换向的最常用的阀门,其与气压缸的连接关系是公知地,具体地,例如就第一气压缸21而言,第一气压缸21的有杆腔接口和无杆腔接口分别连接与电磁三位四通阀的两个接口,该电磁三位四通阀的第三个接口连接于制动气源,另一个接口不连接而与大气连通,通过该电磁三位四通换向阀使得第一气压缸21的有杆腔接口和无杆腔接口选择性地与制动气源或大气连通。当然,电磁换向阀也不限于上述三位四通换向阀,其还可以是其它换向阀,例如三位六通换向阀、四位六通换向阀等,当然采用这些换向阀一些工作接口或阀芯的工作位置无需使用,这些简单变型对于气压或液压领域的技术人员而言是显然的。
另外,上述第一和第二电控换向阀24,27也不限于电磁换向阀,其还可以是电液换向阀等。作为一种可选择的实施方式,上述气压缸21,22还可以采用电磁开关阀,具体地,第一气压缸21的有杆腔接口通过管路经由一个电磁开关阀连接于制动气源,并且该有杆腔接口还通过一个分支管路(例如三通管)连接于另一个电磁开关阀,通过选择性地打开或关闭这两个电磁开关阀,第一气压缸的有杆腔可以选择性地连接于制动气源或与大气连通。同样地,第一气压缸21的无杆腔接口也可以通过两个电磁开关阀按照上述连接结构进行连接。这样,第一气压缸21可以连接有四个电磁开关阀,通过操作这四个电磁开关阀,同样能够实现第一气压缸21的伸缩运动。
以上以气压缸为例列举了其活塞杆实现伸缩运动的一些管路切换形式,但是上述实施例及其变型形式并不能穷尽本实用新型技术构思范围内的各种可选择的具体形式,气压缸实现的活塞杆实现伸缩运动的管路布置形式多种多样,在不违背本实用新型目的的情形下均可以应用于本实用新型。另外,需要说明的是,上述驱动杆之所以采用气压缸的活塞杆,在于电动汽车上一般具有现成的制动助力用的制动压缩空气源(即制动气源,一般为空气压缩机)。
此外,上述驱动杆还可以采用液压缸的活塞杆,电动汽车上也常常存在液压系统,例如用于驱动车门开关用液压缸的液压系统,在此情形下,本实用新型的驱动杆也可以为液压缸的活塞杆,这样可以方便地通过电动汽车既有的液压油源驱动液压缸,当然,即使电动汽车不存在相应的液压油源、油箱等,也可以进行针对性安装设置。在采用液压缸的情形下,液压缸的活塞杆(即活塞杆)的伸缩运动的油路换向连接关系是公知地,由于液压和气压其均属于流体领域,其与上述气压缸的连接关系以及采用的阀门基本是类似的,区别在于上述与大气连通的阀门接口或阀门需要通过管路连接于油箱。由于实现液压缸伸缩运动的油路连接关系对于本领域技术人员是熟知的,在 此不再赘述。
在上述驱动杆为电动伸缩杆的伸缩杆件的情形下,其连接关系主要通过电路连接,因而更加简单,电动伸缩杆属于公知产品,电动伸缩杆的电驱动装置一般包括伸缩驱动用电机,通过设置的相应的电路切换开关控制所述伸缩驱动用电机的正反转即可实现驱动杆的伸缩。
以上描述了本实用新型的变速器的主要结构,并说明了相应的变速操纵机构,下面结合本实用新型的变速器应用于电动汽车传动系统的操作过程及其优点.
参见图2所示,电动汽车传动系统包括上述变速器,该变速器的变速器输出轴5经由传动轴连接于驱动桥(其中所述传动轴和驱动桥在图2中未显示)。在此需要说明的是,对于本领域技术人员而言,公知地,上述传动轴根据电动汽车的实际布置情形,一般需要采用万向节、中间支承等以满足传动需要,上述驱动桥一般可以包括主减速器、差速器、左右半轴以及桥壳等,对此不再赘述。
与现有技术的汽车传动系统不同的是,变速器的变速器输入轴3连接于电机1的电机输出轴2,也就是说,本实用新型的变速器输入轴3不经由离合器连接于电机输出轴2,而是直接连接于电机输出轴2,众所周知地,电动汽车主要采用电机作为汽车的动力源,由于电机的可操纵性远远高于传统内燃机,因此电动汽车传动系统可以取消传统汽车传动系统所采用的离合器,在变速过程中,通过瞬间取消电机励磁(即电机断电)来切断动力供应,从而能够方便地进行变速操纵。
在换档时利用电机可以瞬时取消励磁(即使得电动汽车的驱动电机断电),电机输出轴1无扭矩输出,在电机输出轴1无转矩输出时相当于传统离合器的分离状态,这样可以取消传统的离合器机构。在电机断电的情形下,迅速操纵相应的驱动杆,例如操纵图1中的第一驱动杆19使得第一接合套6 从与四档齿轮11的接合齿套7相啮合的状态退出,然后想要挂三档时,利用电机可以短时间能将转速调整到指定转速的功能,即使得电机再次通电,通过加大电机的工作电流而使得电机转速增加,从而使得三档齿轮13的转速增加(三档齿轮13由于齿轮传动关系而与电机转速存在对应的关系),使得三档齿轮13的转速增加到第一接合套6基本相同的转速(即保持同步状态),进而操纵第一驱动杆19,使得第一驱动杆19缩回,从而驱动第一接合套6与三档齿轮13的接合齿圈7啮合,平稳顺利地挂入三档。也就是说,通过本实用新型的变速器,可以不再采用传统变速器的同步器,而是利用电机能够调整转速的功能,使得相应档位的变档齿轮(即主动齿轮,例如三档齿轮等)的接合齿圈7与相应的接合套达到转速同步的状态,实现换档时平顺无冲击。其它档位的换档操作是类似的,对此不再赘述。
由上描述可以看出,本实用新型提供了一种新型的用于电动汽车的变速器,该变速器在换档时能够利用电机的瞬时取消励磁而使得电机输出轴空转的功能以及电机的调速功能,实现换档的平顺无冲击,从而在应用于电动汽车时能够取消传统的离合器机构以及同步器,此外,通过利用电机的正反转功能,该变速器取消了倒档机构等部件。因此,本实用新型的变速器具有结构简单,性能可靠,传动效率高,成本低廉等优点,其大大降低了变速器的成本。本实用新型的变速器能够广泛地应用电动汽车,具有良好的实用性和技术推广价值。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式,但是,本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节,在本实用新型的技术构思范围内,可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。例如,上述变速器的操纵机构还可以采用齿轮齿条机构,其中驱动杆为与齿轮配合的齿条,齿轮可以由专门的用于变速操纵的电机驱动。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本实用新型的思想,其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (9)
1.用于电动汽车的变速器,包括具有接合齿圈的多个变档齿轮以及安装在变速器输出轴(5)并用于与相应的所述接合齿圈选择性接合的接合套(6,8),其特征在于,各个所述接合套(6,8)外周面的环向凹槽内伸入有相应的变速拨动杆(9,10)的一端,各个所述变速拨动杆分别连接于相应的平行于所述变速器输出轴(5)往复运动的驱动杆(19,20)。
2.根据权利要求1所述的变速器,其特征在于,各个所述驱动杆(19,20)分别为相应的气压缸(21,22)的活塞杆。
3.根据权利要求2所述的变速器,其特征在于,各个所述气压缸(21,22)的有杆腔接口和无杆腔接口连接有用于连接到电动汽车的制动气源的电控换向阀(24,27),所述电控换向阀(24)能够使得所述气压缸(21)的有杆腔接口和无杆腔接口选择性地与所述制动气源或大气连通。
4.根据权利要求3所述的变速器,其特征在于,所述电控换向阀(24,27)为电磁三位四通换向阀。
5.根据权利要求3所述的变速器,其特征在于,所述电控换向阀(24,27)包括两个电磁二位三通换向阀。
6.根据权利要求2所述的变速器,其特征在于,各个所述气压缸(21,22)的有杆腔接口通过三通管路连接有两个电磁开关阀,无杆腔接口通过另一三通管路连接有另两个电磁开关阀。
7.根据权利要求1所述的变速器,其特征在于,各个所述驱动杆(19,20)分别为相应的液压缸的活塞杆或者相应的电动伸缩杆的伸缩杆件。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的变速器,其特征在于,各个所述变速拨动杆(9,10)的伸入到相应的所述环向凹槽内的一端设有滚球或滚轮。
9.根据权利要求8所述的变速器,其特征在于,各个所述变速拨动杆(9,10)的另一端连接到相应的所述驱动杆(19,20)上。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120808 Termination date: 20171117 |
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