一种多档变速器及其控制方法技术

本发明专利技术属于电动汽车变速箱领域的一种多档变速器及其控制方法，所述变速器包括换挡机构和执行机构，所述换挡机构包括第一换挡电机、第一滚柱丝杠、第一拨头、第一换挡轴、第一传感器、第一导块、一二档拨叉、第一换挡拨叉轴、第二换挡电机、第二滚柱丝杠、第二拨头、第二换挡轴、第二传感器、第二导块、三四档拨叉和第二换挡拨叉轴。本发明专利技术采用电动换挡执行机构，通过两套相互独立的电机和滚珠丝杠机构分别负责一二挡和三四挡的换挡执行动作，取消了传统AMT变速器中的选挡操作，具有结构简单、控制精度高、响应速度快及拆装维护便利的优点。本发明专利技术所述方法的选、换档为TCU自动变速箱控制单元控制的自动换档，无须人工操纵。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电动汽车变速器研究领域，具体涉及一种多档变速器及其控制方法。
技术介绍
变速器是用来改变来自发动机的转速和转矩的机构，它能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比，又称变速箱。变速器由变速传动机构和操纵机构组成，有些汽车还有动力输出机构。传动机构大多用普通齿轮传动，也有的用行星齿轮传动。普通齿轮传动变速机构一般用滑移齿轮和同步器等。传统自动变速箱的原有的换档机构为：伺服阀控制气缸或者油缸工作，气缸或者油缸带动拨头，拨头带动换挡叉，从而实现档位变换，由于气源压力或者液压力、换档位置不确定因素的影响，如输入信号，经过TCU处理过的输出信号也不是很准确，从而造成换档力不平稳，换挡不准确。再者，目前中小型电动汽车多采用固定速比的一挡减速器，这种传动方式结构简单，制造成本低。但是采用固定速比的一挡减速器，对电机提出了较高的要求，牵引电机既要在恒扭矩区提供较高的转矩，又要在恒功率区提供较高的车速的要求。同时，采用固定速比的一挡减速器存在电机利用效率较低的问题，为了保证汽车的最高车速，减速比往往选取的比较小，这就使得电机长期处于高转矩、大电流的工作状态下，电机的效率较低，从而不能使动力电池提供最大的续驶里程。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题提供一种多档变速器及其控制方法，变速器采用电机驱动的选换档机构，选、换档为计算机控制的自动换档，无须人工操纵，一方面可以直接使用车载电源为动力源，不需要附加装置，省去液压操纵所需要的复杂油源装置；另一方面以直流电机取代液压系统中的油缸及电磁阀，不仅大大降低系统成本，而且简化了机构，提高了可靠性。同时使用本专利技术所述多档变速器的电动汽车具有电机的最高车速大、加速性能好、电机在各个速度范围内的效率高以及最高车速时电机的噪声低等优点。本专利技术的技术方案是：一种多档变速器，包括换挡机构和执行机构，所述换挡机构包括第一换挡电机、第一滚柱丝杠、第一拨头、第一换挡轴、一二档拨叉、第一换挡拨叉轴、第二换挡电机、第二滚柱丝杠、第二拨头、第二换挡轴、三四档拨叉、第二换挡拨叉轴；所述第一滚柱丝杠安装在第一换挡电机的输出轴上；所述第一拨头上端的第一拨头凹处与第一滚柱丝杠中部的第一凸台凹凸配合连接；第一拨头的下端拨头圆弧处与一二档拨叉连接；所述第一换挡轴穿过第一拨头、且与第一拨头转动副连接；所述第二滚柱丝杠安装在第二换挡电机的输出轴上；所述第二拨头上端的第二拨头凹处与第二滚柱丝杠中部的第二凸台凹凸配合连接；第二拨头下端的拨头圆弧处与三四档拨叉连接；所述第二换挡轴穿过第二拨头、且与第二拨头转动副连接。所述一二档拨叉和三四档拨叉分别与执行机构连接。上述方案中，所述执行机构包括第一换挡齿轮、第二换挡齿轮、第三换挡齿轮、第四换挡齿轮、一二档啮合套、三四档啮合套、一档齿轮中间轴、二档齿轮中间轴、三档齿轮中间轴、四档齿轮中间轴、输入轴和输出轴；所述第四换挡齿轮与输入轴固定连接，所述第一换挡齿轮、第二换挡齿轮、第三换挡齿轮通过轴承配合套在所述输出轴上第四换挡齿轮通过轴承配合在输出轴顶端；所述第一换挡齿轮的下方与一档齿轮中间轴啮合，所述一档齿轮中间轴、二档齿轮中间轴、三档齿轮中间轴和四档齿轮中间轴同轴固定连接，所述第二换挡齿轮与二档齿轮中间轴啮合，所述第三换挡齿轮与三档齿轮中间轴啮合，所述第四换挡齿轮与四档齿轮中间轴啮合；所述一二档啮合套安装在所述第一换挡齿轮和第二换挡齿轮之间，一二档啮合套通过花键与输出轴移动副连接，所述一二档啮合套与一二档拨叉交叉配合连接；所述三四档啮合套安装在所述第三换挡齿轮和第四换挡齿轮之间，三四档啮合套通过花键与输出轴移动副连接，所述三四档啮合套与三四档拨叉交叉配合连接。上述方案中，所述换挡机构还包括第一传感器和第二传感器；所述第一传感器安装在第一换挡轴的外端；所述第二传感器安装在第二换挡轴的外端。进一步的，所述第一传感器和第二传感器为角度传感器，所述第一传感器用于监控第一换挡轴的转动角度；所述第二传感器用于监控第二换挡轴的转动角度；所述第一传感器和第二传感器分别与汽车控制单元连接，将检测的角度信号传送到TCU自动变速箱控制单元，TCU自动变速箱控制单元根据角度信号判断当前档位位置、且生成换挡指令，自动控制第一换挡电机和第二换挡电机的工作。上述方案中，还包括第一导块、第一换挡拨叉轴、第二导块和第二换挡拨叉轴；所述第一导块固定安装在第一换挡拨叉轴上，所述第一导块的顶端导块凹处与第一拨头的拨头圆弧处凹凸配合连接；所述第一换挡拨叉轴与一二档拨叉固定连接；所述第二导块固定安装在第二换挡拨叉轴上，所述第二导块的顶端导块凹处与第二拨头的拨头圆弧处凹凸配合连接；第二换挡拨叉轴固定连接，所述二换挡拨叉轴与三四档拨叉固定连接。上述方案中，所述第一换挡电机和第二换挡电机为24V直流电机。上述方案中，还包括壳体；所述壳体罩在第一滚柱丝杠和第二滚柱丝杠上、且与第一换挡电机和第二换挡电机通过螺栓连接。一种根据所述多档变速器的控制方法，包括以下步骤：所述第一传感器与第一换挡轴连接，所述第二传感器与第二换挡轴连接；汽车行驶过程中，需要换挡时，第一拨头和第二拨头在左右移动时会分别带第一换挡轴和第二换挡轴做半旋转运动，在半旋转中产生的角度信号分别所述第一传感器和所述第二传感器监测记录，并将产生的角度信号发送到TCU自动变速箱控制单元，TCU自动变速箱控制单元根据角度信号判断当前档位位置、自动控制执行机构的工作。上述方案中，所述执行机构的工作方法具体为：当第一换挡电机正转时，第一拨头向左移动，第一拨头带动第一导块在第一换挡叉轴上向左滑动，第一导块带动一二档拨叉左移，一二档拨叉带动一二档啮合套向左移动，使得一二档啮合套与第一换挡齿轮啮合，第一换挡齿轮与输出轴固定连接，输入轴将动力传输到第四换挡齿轮，第四换挡齿轮将动力通过四档齿轮中间轴连接的一档齿轮中间轴传递给第一换挡齿轮，完成一档动力输出轴的传输；当第一换挡电机反转时，第一拨头向右移动，第一拨头带动第一导块在第一换挡叉轴上向右滑动，第一导块带动一二档拨叉右移，一二档拨叉带动一二档啮合套向右移动，使得一二档啮合套与第二换挡齿轮啮合，输入轴将动力传输到第四换挡齿轮，第四换挡齿轮将动力通过四档齿轮中间轴连接的二档齿轮中间轴传递给第二换挡齿轮，完成二档动力输出轴的传输；当第二换挡电机正转时，第二拨头向左移动，第二拨头带动第二导块在第二换挡叉轴上向左滑动，第二导块带动三四档拨叉左移，三四档拨叉带动三四档啮合套向左移动，使得三四档啮合套与第三换挡齿轮啮合，输入轴将动力传输到第四换挡齿轮，第四换挡齿轮将动力通过四档齿轮中间轴连接的三档齿轮中间轴传递给第三换挡齿轮，完成三档动力输出轴的传输；当第二换挡电机反转时，第二拨头向右移动，第二拨头带动第二导块在第二换挡叉轴上向右滑动，第二导块带动三四档拨叉右移，三四档拨叉带动三四档啮合套向右移动，使得三四档啮合套与第四换挡齿轮啮合，输入轴将动力传输到第四换挡齿轮，第四换挡齿轮将动力通过输入轴直接进行动力传输，完成四档动力输出轴的传输。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术所述变速器采用电动换挡执行机构，用电机替换气缸或者油缸，使得换挡力平稳输出，使得换挡更准确，并且是通过两套相互独立的电机和滚珠丝杠机构分别负责一二挡和三四挡的换挡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多档变速器，其特征在于，包括换挡机构和执行机构，所述换挡机构包括第一换挡电机(1)、第一滚柱丝杠(3)、第一拨头(5)、第一换挡轴(7)、一二档拨叉(13)、第二换挡电机(2)、第二滚柱丝杠(4)、第二拨头(6)、第二换挡轴(8)、三四档拨叉(14)；所述第一滚柱丝杠(3)安装在第一换挡电机(1)的输出轴上；所述第一拨头(5)上端的第一拨头凹处(30)与第一滚柱丝杠(3)中部的第一凸台(32)凹凸配合连接；第一拨头(5)下端的拨头圆弧处(34)与一二档拨叉(13)连接；所述第一换挡轴(7)穿过第一拨头(5)、且与第一拨头(5)转动副连接；；所述第二滚柱丝杠(4)安装在第二换挡电机(2)的输出轴上；所述第二拨头(6)上端的第二拨头凹处(31)与第二滚柱丝杠(4)中部的第二凸台(33)凹凸配合连接；第二拨头(6)的下端的拨头圆弧处(34)与三四档拨叉(14)连接；所述第二换挡轴(8)穿过第二拨头(6)、且与第二拨头(6)转动副连接。所述一二档拨叉(13)和三四档拨叉(14)分别与执行机构连接。

【技术特征摘要】
1.一种多档变速器，其特征在于，包括换挡机构和执行机构，所述换挡机构包括第一换挡电机(1)、第一滚柱丝杠(3)、第一拨头(5)、第一换挡轴(7)、一二档拨叉(13)、第二换挡电机(2)、第二滚柱丝杠(4)、第二拨头(6)、第二换挡轴(8)、三四档拨叉(14)；所述第一滚柱丝杠(3)安装在第一换挡电机(1)的输出轴上；所述第一拨头(5)上端的第一拨头凹处(30)与第一滚柱丝杠(3)中部的第一凸台(32)凹凸配合连接；第一拨头(5)下端的拨头圆弧处(34)与一二档拨叉(13)连接；所述第一换挡轴(7)穿过第一拨头(5)、且与第一拨头(5)转动副连接；；所述第二滚柱丝杠(4)安装在第二换挡电机(2)的输出轴上；所述第二拨头(6)上端的第二拨头凹处(31)与第二滚柱丝杠(4)中部的第二凸台(33)凹凸配合连接；第二拨头(6)的下端的拨头圆弧处(34)与三四档拨叉(14)连接；所述第二换挡轴(8)穿过第二拨头(6)、且与第二拨头(6)转动副连接。所述一二档拨叉(13)和三四档拨叉(14)分别与执行机构连接。2.根据权利要求1所述的多档变速器，其特征在于，所述执行机构包括第一换挡齿轮(17)、第二换挡齿轮(18)、第三换挡齿轮(19)、第四换挡齿轮(20)、一二档啮合套(21)、三四档啮合套(22)、一档齿轮中间轴(23)、二档齿轮中间轴(24)、三档齿轮中间轴(25)、四档齿轮中间轴(26)、输入轴(28)和输出轴(29)；所述第四换挡齿轮(20)与输入轴(28)固定连接，所述第一换挡齿轮(17)、第二换挡齿轮(18)、第三换挡齿轮(19)和第四换挡齿轮(20)通过轴承配合套在所述输出轴(29)上；所述第一换挡齿轮(17)的下方与一档齿轮中间轴(23)啮合，所述一档齿轮中间轴(23)、二档齿轮中间轴(24)、三档齿轮中间轴(25)和四档齿轮中间轴(26)同轴固定连接，所述第二换挡齿轮(18)与二档齿轮中间轴(24)啮合，所述第三换挡齿轮(19)与三档齿轮中间轴(25)啮合，所述第四换挡齿轮(20)与四档齿轮中间轴(26)啮合；所述一二档啮合套(21)安装在所述第一换挡齿轮(17)和第二换挡齿轮(18)之间，一二档啮合套(21)通过花键与输出轴(29)移动副连接，所述一二档啮合套(21)与一二档拨叉(13)交叉配合连接；所述三四档啮合套(22)安装在所述第三换挡齿轮(19)和第四换挡齿轮(20)之间，三四档啮合套(22)通过花键与输出轴(29)移动副连接，所述三四档啮合套(22)与三四档拨叉(14)交叉配合连接。3.根据权利要求1所述的多档变速器，其特征在于，所述换挡机构还包括第一传感器(9)和第二传感器(10)；所述第一传感器(9)安装在第一换挡轴(7)的外端；所述第二传感器(10安装在第二换挡轴(8)的外端。4.根据权利要求3所述的多档变速器，其特征在于，所述第一传感器(9)和第二传感器(10)为角度传感器，所述第一传感器(9)用于监控第一换挡轴(7)的转动角度；所述第二传感器(10)用于监控第二换挡轴(8)的转动角度；所述第一传感器(9)和第二传感器(10)分别与汽车控制单元连接，将检测的角度信号传送到TCU自动变速箱控制单元，TCU自动变速箱控制单元根据角度信号判断当前档位位置、且生成换挡指令，自动控制第一换挡电机(1)和第二换挡电机(2)的工作。5.根据权利要求1所述的多档变速器，其特征在于，还包括第一导块(11)、第一换挡拨叉轴(15)、第二导块(12)和第二换挡拨叉轴(16)；所述第一导块(11)固定安装在第一换挡拨叉轴(15)上，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐海滨，雷雨龙，王军，王志福，卢晓辉，邱露琴，陈加红，顾欢乐，
申请(专利权)人：泰州市海博汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32