CN202756601U - 换挡执行装置及包括其的电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于电动汽车的换挡执行装置及包括其的电动汽车。所述换档执行装置包括换挡电机及其控制器、动力传递装置和拨叉，其中，所述控制器与所述换挡电机通信连接，所述控制器接收来自车辆控制单元的换挡信号并控制所述换挡电机运转；所述动力传递装置由所述换挡电机驱动并将所述换挡电机的动力传递到所述拨叉，拨叉与变速箱的同步器配合，从而推动所述同步器移动、实现换挡。根据本实用新型的汽车换挡执行装置及电动汽车使得拨叉及同步器的移动灵活、控制方便。

Description

换挡执行装置及包括其的电动汽车

技术领域

 本实用新型涉及汽车换挡控制领域；具体地说，本实用新型涉及一种换挡执行装置，并进一步涉及包括这种换挡执行装置的电动汽车。

背景技术

汽车换挡中同步器的使用和控制是汽车领域的一个重要课题。

由于汽车变速器的输入轴与输出轴以各自的速度旋转，一旦需要换挡，其上两个旋转速度不一样齿轮强行啮合必然会冲击碰撞、损坏齿轮。旧式变速器的换挡要采用“两脚离合”的方式，升挡在空挡位置停留片刻，减挡要在空挡位置加油门，以减少齿轮的转速差。这种操作方式复杂、难以掌握精确。

同步器是使在汽车换挡中相互接合的齿轮实现同步的装置。在换挡过程中，首先使准备啮合的那一对齿轮的接合齿圈的圆周速度达到相等（即同步），然后再进行换挡，否则，两齿轮齿圈间会发出冲击和噪音，影响齿轮的寿命。为了便于换挡，汽车变速器在常用的各挡间都装有同步器，使相啮合的一对齿轮先同步、后啮合。汽车同步器齿环采用特种金属材料、特种铸造方法、特种精锻工艺加工而成，产品需要具有高强度、高耐磨、高韧性。

在现有技术中使用液压控制同步器的移动，这种同步器的缺点是延迟现象明显，使得换挡品质和平顺性受到影响，不适用于当代的、尤其是电动汽车中对控制精度和响应时间的需要。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是提供一种能够降低对同步器的设计要求并且能够满足电动汽车控制精度要求的换挡执行装置。

本实用新型要解决的问题还在于提供包括前述换挡执行装置的汽车。

本实用新型的前述技术问题通过如下技术方案得以解决。

根据本实用新型的第一方面提供了一种换挡执行装置，所述装置包括换挡电机及其控制器、动力传递装置和拨叉，其中，

所述控制器与所述换挡电机通信连接，所述控制器适于接收来自车辆控制单元的换挡信号并控制所述换挡电机运转；

所述动力传递装置由所述换挡电机驱动并将所述换挡电机的动力传递到所述拨叉，拨叉与变速箱的同步器以能推动所述同步器移动的方式配合，从而能够实现换挡。

可选地，在如前所述的换挡执行装置中，所述动力传递装置包括蜗轮蜗杆装置和拨头，其中，所述蜗杆的一端与所述换挡电机的转子固定连接，所述蜗轮通过位于其轮心的中心轴以可旋转的方式固定，所述拨头的一端固定在所述蜗轮的中心轴上从而能够随所述蜗轮的旋转而一起旋转，所述拨头的另一端能够拨动所述拨叉。

可选地，在如前所述的换挡执行装置中，所述拨叉具有拨叉柄及从所述拨叉柄延伸出的拨叉臂，所述拨叉柄上设置有凹槽，所述拨头的所述另一端陷在所述凹槽内以拨动拨叉。

可选地，在如前所述的换档执行装置中，所述同步器的外缘上设置有环形凹槽，所述拨叉与所述同步器的配合通过拨叉的拨叉臂接合在所述环形凹槽上实现。

可选地，在如前所述的换档执行装置中，所述拨叉臂的个数为两个，分别从两侧接合在所述环形凹槽上。

可选地，在如前所述的换档执行装置中，所述转子与所述蜗杆的固定连接通过键槽连接实现。

可选地，在如前所述的换档执行装置中，所述键槽连接为花键连接。

根据本实用新型的第二方面提供了一种电动汽车，所述电动汽车包括前述中任一项所述的换挡执行装置。

根据本实用新型的第三方面提供了一种用前述根据本实用新型的第一方面中任一项所述的换档执行装置进行换挡的方法。

可选地，在如前所述的方法中，前进挡的换挡步骤包括：

步骤S101：开始；

步骤S102：控制器发出换挡请求到指定前进挡；

步骤S103：判断同步器现在挡位，如果是目标挡位则前进到步骤S111，如果是空挡则前进到步骤S106，否则前进到S104；

步骤S104：降低驱动电机扭矩到零；

步骤S105：换挡电机驱动同步器进入空挡；

步骤S106：确定同步器空挡位置；

步骤S107：驱动电机调速到目标挡位对应转速；

步骤S108：进挡指令；

步骤S109：换挡电机驱动同步器进入目标挡位；

步骤S110：增加驱动电机扭矩到驾驶员要求；

步骤S111：结束。

可选地，在如前所述的方法中，所述前进档包括一档和二档。

可选地，在如前所述的方法中，空挡的换挡步骤包括：

步骤S201：开始；

步骤S202：控制器发出换挡请求到指定空挡；

步骤S203：判断同步器现在挡位，如果为空挡则前进至步骤S206，否则前进到步骤S204；

步骤S204：降低驱动电机扭矩到零；

步骤S205：换挡电机驱动同步器进入空挡；

步骤S206：结束。

可选地，在如前所述方法中，倒挡的换挡步骤包括：

步骤S301：开始；

步骤S302：控制器发出换挡请求到倒挡；

步骤S303：车速降为零；

步骤S304：判断同步器是否在空挡，是则前进到步骤S305，否则前进到步骤S306；

步骤S305：换挡电机驱动同步器进一挡；

步骤S306：电机输出负扭矩；

步骤S307：结束。

从以上可以看出，根据本实用新型的汽车换挡执行装置及换挡控制方法，由于使用了电机对同步器的拨叉进行控制，使得拨叉及同步器的移动灵活、控制方便。

进一步地，通过使用同步器调速装置在同步器进入挡位之前进行调速、减小同步器与目标挡位齿轮之间的齿速，有利地减小了同步器的磨损，降低了对同步器设计的要求。

附图说明

参照附图，本实用新型的公开内容将更加显然。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在限制本实用新型的保护范围。图中：

图1示出了根据本实用新型的第一方面的用于电动汽车的换挡执行装置的示意图；

图2示出了根据本实用新型的第一方面的用于电动汽车的换挡执行装置的另一示意图；

图3示出了根据本实用新型的第三方面的汽车换挡方法中前进挡的换挡流程图；

图4示出了根据本实用新型的第三方面的汽车换挡方法中空挡的换挡流程图；以及

图5示出了根据本实用新型的第三方面的汽车换挡方法中倒挡的换挡流程图。

具体实施方式

下面根据附图更详细地说明本实用新型的具体实施方式。

图1示出了根据本实用新型的第一方面的换挡执行装置的示意图，这种换挡执行装置尤其适用于电动汽车。如图中所示，这种用于电动汽车的换挡执行装置10包括换挡电机11及其控制器（未图示）、动力传递装置（蜗轮蜗杆机构12、13及拨头14）及拨叉15等，其使用了换挡电机对同步器的拨叉进行控制，使得拨叉及同步器的移动灵活、控制方便。

换挡电机11由其控制器控制。具体地，换挡电机11的控制器与换挡电机11通信连接，当控制器接收到来自车辆控制单元的换挡信号时，根据信号指令控制换挡电机11的运转，例如按正方向、负方向运转，或者以不同的速度运转。从下面的具体介绍中可以了解，在控制器的控制下，换挡电机11的旋转速度改变或者方向改变，将关系到换挡时拨叉15带动同步器的移动速度的改变或者方向改变。

换挡电机11的转子与蜗轮蜗杆装置中蜗杆13的一端固定连接，这样，换挡电机11的转子的旋转传递给蜗杆13。在具体的实施方式中，转子与蜗杆13的连接可以能够键槽连接实现，在优选的实施方式中可以采用花键连接，以实现转子与蜗杆13的同步旋转。由于蜗杆13还与以可旋转的方式固定的蜗轮12相啮合，所以蜗杆13的旋转拨动蜗轮12的轮齿使蜗轮12也产生旋转运动。蜗轮的中心轴优选为固定在机架上。蜗轮蜗杆装置的使用改变了旋转运动的方向，这非常适合于需要控制车辆布局的应用。

拨头14的一端固定在蜗轮12的中心轴上从而能够在蜗轮12旋转时随蜗轮12一起旋转，同时通过拨动拨叉15内的凹槽16而使拨叉15移动。凹槽16设置在拨叉15的一端内，其尺寸使得拨头14的相应端能够容纳于其中，并且有足够的间隙使得拨头14的该端能够适当地活动，从而在随蜗轮12旋转的同时能够拨动拨叉15，将来自换挡电机11的旋转在此转换成拨叉15的移动。拨叉15的另一端与变速箱的同步器配合，推动同步器移动、实现挡位变换。

图2示出了根据本实用新型的第一方面的用于电动汽车的换挡执行装置的另一示意图，该示意图为沿图1中箭头所示方向观察的视图。图中清楚地示出了换挡电机11的旋转运动经过蜗轮蜗杆装置12、13、蜗轮12的中心轴、拨头14以及拨叉15、最后拨动同步器的整个传递路径。从图中可以看出，拨叉15包括有拨叉柄151以及从拨叉柄151延伸出的两个拨叉臂152、153，凹槽16位于拨叉柄151内以便于拨头14的一端陷入并进行拨动。同步器的外缘上设置有环形凹槽（未图示），拨叉臂152、153从两侧接合在该环形凹槽上从而骑接同步器，实现能够拨动同步器。

图3-5示出了根据本实用新型的第三方面的汽车换挡方法的流程图。这种汽车换挡方法适用于各种汽车，尤其适用于具有前述换挡执行装置10的电动汽车，其通过在同步器进入挡位之前对同步器进行调速、减小同步器与目标挡位齿轮之间的齿速，有利地减小了同步器的磨损，降低了对同步器设计的要求。该方法的步骤如图中所示，下面针对不同的换挡情况对其进行更进一步的说明。

1．换至前进挡

图3示出了根据本实用新型的第三方面的汽车换挡方法中前进挡的换挡流程图。根据该换挡流程，驾驶员转换换挡杆（或其它换挡装置）后，挡位传感器将换挡信号传递给车辆控制单元，车辆控制单元发出换挡请求到指定前进挡。当变速器控制模块接收到换挡请求后，其首先检测到同步器的当前位置，如果正处在目标挡位则结束控制；如果是空挡则确定同步器的空挡位置，并驱动电机调速到目标挡位对应转速，然后执行进挡指令，使换挡电机驱动同步器进入目标挡位、再增加驱动电机扭矩至驾驶员要求，换挡结束。

如果在检测同步器的当前位置时检测结果为目标挡位和空挡之外的其它结果，则先降低驱动电机扭矩到零，然后换挡电机驱动同步器进入空挡，然后再执行确定同步器空挡位置之后的步骤，即，驱动电机调速到目标挡位对应转速，然后执行进挡指令，使换挡电机驱动同步器进入目标挡位、再增加驱动电机扭矩至驾驶员要求，换挡结束。

2．换至空挡

图4示出了根据本实用新型的第三方面的汽车换挡方法中空挡的换挡流程图。根据该换挡流程，驾驶员转换换挡杆时后，挡位传感器将换挡信号传递给车辆控制单元，车辆控制单元发出换挡请求到指定空挡。当变速器控制模块接收到换挡请求后，其检测同步器位置当前位置，如果位于空挡则结束控制，如果处于空挡之外的其它挡位（前进挡或R挡），则车辆控制单元首先指令降低驱动电机扭矩至零，然后换挡电机驱动换挡机构，推动同步器进入空挡，换挡结束。

3．换至倒挡

图5示出了根据本实用新型的第三方面的汽车换挡方法中倒挡的换挡流程图。根据该换挡流程，驾驶员转换换挡杆后，挡位传感器将换挡信号传递给车辆控制单元，车辆控制单元发出换挡请求。当变速器控制模块接收到换挡请求后，其检测同步器位置的当前位置，判断是否为空挡，如果是空挡则换挡电机驱动同步器进入一挡，然后驱动电机输出负扭矩；如果检测结果为同步器并未在空挡则电机直接输出负扭矩，换挡结束。

前面在本实用新型的具体实施方式部分中结合附图详细介结了根据本实用新型的装置的实施方式。所属领域的技术人员可以了解，上述实施方式是以说明性和示例性的方式给出的，对它们的各个技术特征进行的重新组合和等同替换等所得到的技术方案均应视为落入本实用新型的范围内。

Claims (8)

1.一种换挡执行装置，所述装置包括换挡电机及其控制器、动力传递装置和拨叉，其特征在于，

所述控制器与所述换挡电机通信连接，所述控制器被设置成适于接收来自车辆控制单元的换挡信号并控制所述换挡电机运转；

所述动力传递装置设置成由所述换挡电机驱动并将所述换挡电机的动力传递到所述拨叉，拨叉与变速箱的同步器以能推动所述同步器移动的方式配合。

2.如权利要求1所述的换挡执行装置，其特征在于，所述动力传递装置包括蜗轮蜗杆装置和拨头，其中，所述蜗杆的一端与所述换挡电机的转子固定连接，所述蜗轮通过位于其轮心的中心轴以可旋转的方式固定，所述拨头的一端固定在所述蜗轮的中心轴上从而能够随所述蜗轮的旋转而一起旋转，所述拨头的另一端能够拨动所述拨叉。

3.如权利要求2所述的换挡执行装置，其特征在于，所述拨叉具有拨叉柄及从所述拨叉柄延伸出的拨叉臂，所述拨叉柄上设置有凹槽，所述拨头的所述另一端陷在所述凹槽内以拨动拨叉。

4.如权利要求1所述的换档执行装置，其特征在于，所述同步器的外缘上设置有环形凹槽，所述拨叉与所述同步器的配合通过拨叉的拨叉臂接合在所述环形凹槽上实现。

5.如权利要求3或4所述的换档执行装置，其特征在于，所述拨叉臂的个数为两个，分别从两侧接合在所述环形凹槽上。

6.如权利要求2所述的换档执行装置，其特征在于，所述转子与所述蜗杆的固定连接通过键槽连接实现。

7.如权利要求6所述的换档执行装置，其特征在于，所述键槽连接为花键连接。

8.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括权利要求1至7中任一项所述的换挡执行装置。

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