CN206377256U - 电动车用换档执行机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动车用换档执行机构，其包括：上壳体、下壳体、斜齿轮、蜗杆、直流电机、联轴器、换档拨头和角位移传感器。本实用新型提出了一种适用于电动车辆及带有高低档的电驱动后桥的电动车用换档执行机构，TCU直接控制直流电机正反转，通过蜗杆及斜齿轮组成的减速机构及反馈换档拨头位置的角位移传感器来实现高低档及空档三个位置切换。该电动车用换档执行机构与TCU配合可以实现精确地换档位移及换档速度控制，实现低噪音的快速换档。

Description

电动车用换档执行机构

技术领域

本实用新型属于电动车两档变速器及后桥高低档自动控制技术领域，尤其涉及一种电动车用换档执行机构。

背景技术

现阶段的纯电动车辆普遍采用单一速比的多级减速器，其优势在于结构简单，无需对变速器进行自动控制。但是其缺点也比较明显，为平衡大扭矩起步加速及最高车速的要求，主驱动电机的转速基本都在10000rpm以上，部分产品的驱动电机最高转速甚至达到18000rpm以上。超高的电机转速对变速器轴齿设计、轴承匹配、润滑以及噪声控制都产生了较大的影响。为减小变速器硬件设计难度，两档自动变速器的设计方案越来越受到重视，作为两档自动变速器中的关键总成，换档执行机构的设计品质很大程度上决定了两档自动变速器的换档性能。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种电动车用换档执行机构，其在TCU的控制下可以实现对换档位移、换档速度的精确实时控制，满足变速器的自动换档需求。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：一种电动车用换档执行机构，其包括：上壳体、下壳体、斜齿轮、蜗杆、直流电机、联轴器、换档拨头和角位移传感器；

所述上壳体固定于所述下壳体上，所述上壳体和下壳体之间形成有容置空间；

所述斜齿轮位于所述容置空间内，并通过齿轮轴可转动地支撑于所述上壳体和下壳体上；

所述齿轮轴的上端穿出所述上壳体，并位于所述上壳体外部；所述齿轮轴的下端穿出所述下壳体，并位于所述下壳体的外部；

所述蜗杆的两端通过轴承支撑于所述上壳体的两个侧壁上，且所述蜗杆位于所述容置空间内；所述蜗杆与所述斜齿轮传动啮合；

所述直流电机的壳体固定于所述上壳体或者下壳体上，且所述直流电机的输出轴通过联轴器同轴固定于所述蜗杆上；

所述换档拨头垂直于所述齿轮轴，且所述换档拨头的一端固定于所述齿轮轴的下端，所述换档拨头的另一端伸出所述下壳体；

所述角位移传感器固定于所述上壳体，并用于检测所述齿轮轴的转动位置。

可选的，支撑所述蜗杆的轴承为球轴承。

可选的，所述蜗杆通过卡环轴向固定于所述上壳体上。

可选的，所述斜齿轮为扇形斜齿轮，且采用塑料材质制备。

可选的，所述蜗杆与斜齿轮的法向压力角均小于15度。

可选的，所述联轴器为塑料联轴器。

本实用新型具有如下有益效果：本实用新型的电动车用换档执行机构可以实现22mm换档行程中任意位置的精确控制，与变速器及TCU控制器配合使用，可以实现低速档、空档和高速档之间的智能切换；机构采用模块化设计理念，可以在不同的变速器上方便的进行移植。

附图说明

图1为本实用新型的电动车用换档执行机构的结构示意图；

图2为本实用新型的蜗杆与斜齿轮的啮合关系示意图；

图中标记示意为：1-直流电机；2-联轴器；3-蜗杆；4-斜齿轮；5-角位移传感器；6-换档拨头。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步阐述。

实施例1

本实施例提供了一种电动车用换档执行机构，其用于电动车两档自动变速器或者带有高低档的电驱动后桥中，并包括：上壳体、下壳体、斜齿轮、蜗杆、直流电机和联轴器。

所述上壳体固定于所述下壳体上，例如可以通过螺钉等连接方式，将所述上壳体固定于所述下壳体上，并在所述上壳体和下壳体之间形成有容置所述蜗杆和斜齿轮的容置空间。

所述斜齿轮通过齿轮轴可转动地设置于所述上壳体和下壳体上，本实施例中，所述斜齿轮固定于所述齿轮轴上，并且与所述齿轮轴一起转动；所述齿轮轴的上端通过轴承支撑于所述上壳体上，所述齿轮轴的下端通过齿轮轴支撑于所述下壳体上；本实施例中，优选地，所述齿轮轴的上端穿出所述上壳体，并位于所述上壳体外部(上部)；同时，所述齿轮轴的下端穿出所述下壳体，并位于所述下壳体的外部(下部)。

本实施例中，由于所述斜齿轮并不需要整周转动，因此，可以将所述斜齿轮设置为扇形斜齿轮，并且所述扇形斜齿轮可以通过塑料材质制备，例如采用玻纤含量为10％至20％之间的增强尼龙，保证了传动副摩擦面在整个寿命周期内不会发生较大的磨损变形，即保证了塑料齿根强度的同时，钢制蜗杆表面不会在大量玻纤颗粒的作用下迅速磨损，执行器可以达到全寿命免维护，且性能基本不降低的使用要求。

所述蜗杆的两端通过轴承支撑于所述上壳体的两个侧壁上，并使得所述蜗杆位于所述容置空间；本实施例中，所述蜗杆与所述斜齿轮啮合，以当所述蜗杆转动时，能带动所述斜齿轮转动，而且所述蜗杆的轴线与所述齿轮轴的轴线垂直；本实施例中，支撑所述蜗杆的轴承为球轴承，以使得所述蜗杆和斜齿轮机构具有长寿命、免维护的使用要求。

为防止所述蜗杆转动时产生沿蜗杆轴线的力使得蜗杆沿轴线方向运动，并进一步影响直流电机，本实施例中，所述蜗杆通过卡环(孔用弹性挡圈)轴向固定于所述上壳体上(图中未示出)，此时，所述卡环限制了所述蜗杆的轴向移动，并且可以随所述蜗杆一起转动。

所述直流电机为12V或24V电压驱动的直流电机，所述直流电机的壳体固定于所述上壳体或者下壳体上，且所述直流电机的输出轴通过联轴器同轴固定于所述蜗杆上，以通过所述直流电机带动所述蜗杆转动；本实施例中，所述联轴器为塑料联轴器，而且所述塑料联轴器可以通过塑料一次注塑成型。

所述换档拨头的一端固定于所述齿轮轴的下端，以通过所述齿轮轴的转动带动所述换档拨头的运动，即所述塑料斜齿轮将换档扭矩传递到与其同轴固定的换档拨头上，输出换档力拨动变速器叉轴进行换档操作。本实施例中，所述换档拨头的另一端伸出所述下壳体，从而可以方便地与其他换档部件连接。

本实施例中，所述斜齿轮与蜗杆均采用小于15度的法面压力角，由此提高了同时参与啮合的齿数。

本实施例中，所述斜齿轮的齿厚进行了加厚设计，相应的蜗杆采用齿厚减薄设计，大幅提升了斜齿轮的齿根强度，而且由于所述蜗杆采用钢制备，因此，其强度完全符合使用环境要求。

为控制所述齿轮轴的位置，所述电动车用换档执行机构还包括角位移传感器，所述角位移传感器固定于所述上壳体，并用于检测所述齿轮轴的转动位置，而且可以将该齿轮轴的位置信息实时发送给车辆的控制器(TCU)，经过计算得到相应的换档位移及换档速度等信息，控制器据此调整直流电机的等效驱动电压实现对换档过程的闭环控制，达到高品质的换档过程控制。

本实用新型的电动车用换档执行机构还通过在传统蜗轮蜗杆传动的基础上进行了一系列的创造性设计，即蜗杆齿厚进行了减薄，相应的塑料斜齿轮齿厚则进行了增加，该设计最大程度的保证了钢制蜗杆和塑料斜齿轮参与啮合的轮齿的齿根弯曲强度的平衡；同时，法向压力角采用了小于15度的角度，使传动副上同时参与啮合的齿数不小于4个，大幅提升了减速机构的传扭能力，实现了低成本、高效率和高可靠性的传动机构设计。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种电动车用换档执行机构，其特征在于，包括：上壳体、下壳体、斜齿轮、蜗杆、直流电机、联轴器、换档拨头和角位移传感器；

所述上壳体固定于所述下壳体上，所述上壳体和下壳体之间形成有容置空间；

所述斜齿轮位于所述容置空间内，并通过齿轮轴可转动地支撑于所述上壳体和下壳体上；

所述齿轮轴的上端穿出所述上壳体，并位于所述上壳体外部；所述齿轮轴的下端穿出所述下壳体，并位于所述下壳体的外部；

所述蜗杆的两端通过轴承支撑于所述上壳体的两个侧壁上，且所述蜗杆位于所述容置空间内；所述蜗杆与所述斜齿轮传动啮合；

所述直流电机的壳体固定于所述上壳体或者下壳体上，且所述直流电机的输出轴通过联轴器同轴固定于所述蜗杆上；

所述换档拨头垂直于所述齿轮轴，且所述换档拨头的一端固定于所述齿轮轴的下端，所述换档拨头的另一端伸出所述下壳体；

所述角位移传感器固定于所述上壳体，并用于检测所述齿轮轴的转动位置。

2.根据权利要求1所述的电动车用换档执行机构，其特征在于，支撑所述蜗杆的轴承为球轴承。

3.根据权利要求2所述的电动车用换档执行机构，其特征在于，所述蜗杆通过卡环轴向固定于所述上壳体上。

4.根据权利要求1所述的电动车用换档执行机构，其特征在于，所述斜齿轮为扇形斜齿轮，且采用塑料材质制备。

5.根据权利要求1所述的电动车用换档执行机构，其特征在于，所述蜗杆与斜齿轮的法向压力角均小于15度。

6.根据权利要求1所述的电动车用换档执行机构，其特征在于，所述联轴器为塑料联轴器。