带有联动换挡执行机构的电动车变速箱及其换挡控制方法技术

本发明专利技术公开了带有联动换挡执行机构的电动车变速箱及其换挡控制方法，所述电动车变速箱由两挡齿轮对传动机构、片式离合器、倒挡控制组件，以及联动换挡执行机构组成，片式离合器安装在输入轴或输出轴上，倒挡控制组件与一挡齿轮对配合安装，实现一挡倒挡，联动换挡执行机构有两个执行端实现联动换挡动作，其一执行端与片式离合器外侧连接，控制离合器的离合，另一执行端与倒挡控制组件外侧连接，控制倒挡组件与一挡从动齿轮的离合。本发明专利技术通过联动换挡执行机构实现换挡动作，并取消了结构复杂的可控单向轴承，实现了一挡、二挡以及倒挡之间换挡无动力中断，控制过程简单，生产成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电动汽车传动
，具体涉及带有联动换挡执行机构的电动车变速箱及其换挡控制方法。
技术介绍
如何降低对石油的依赖是现代汽车工业的重要发展方向。近两年我国纯电动汽车的发展迅速，多个企业已经在市场上推出纯电动汽车，纯电动汽车已经进入产业化。纯电动汽车的驱动机构有多种，例如无挡位的电机直驱方案，电动机直接通过一级减速装置驱动车轮，这种电机直驱方案平顺性好，但是对电机电池的性能要求很高，车辆动力性较差。电机加电控机械式自动变速箱的传动方案降低了车辆对电机电池的要求，提升了车辆的低速爬坡能力和高速行驶能力，提高了电动机运行效率。但是，传统电控机械式自动变速箱换挡过程存在动力中断，影响车辆行驶的平顺性。同时不同于内燃机，电动机对变速箱挡位数量的需求不是很多，但是对变速箱的传动效率要求很高。因此，开发出专门应用于电动车的简单、高效且无动力中断的专用换挡变速箱十分重要。专利CN105864368A提出了一种新的电动车变速箱传动方案，该方案通过可控单向轴承实现一挡与二挡之间的切换，并能够实现换挡过程中无动力中断，同时还避免了倒挡过程出现动力干涉的问题。但是该技术方案仍存在诸多缺陷，其一，该方案采用的可控单向轴承结构复杂，生产制造成本较高，限制了其推广应用；其二，该方案无法实现一挡行驶过程中的制动能量回收，车辆行驶过程中能耗较高；其三，该方案只能实现二挡状态下挂倒挡动作，限制了车辆的倒挡行驶能力。
技术实现思路
为了解决现有电动车变速箱结构复杂，制造成本高，换挡过程中存在动力中断的问题，本专利技术提供了带有联动换挡执行机构的电动车变速箱及其换挡控制方法。结合说明书附图，本专利技术的技术方案如下：带有联动换挡执行机构的电动车变速箱，所述电动车变速箱由两挡齿轮对传动机构、片式离合器、倒挡控制组件，以及联动换挡执行机构组成；两挡齿轮对传动机构由变速箱输入轴1、一挡齿轮对、二挡齿轮对和变速箱输出轴24组成；一挡主动齿轮2与二挡主动齿轮3前后平行固定安装在变速箱输入轴1上；二挡从动齿轮4空套在变速箱输出轴25上，一挡从动齿轮27通过单向轴承26安装在变速箱输出轴25上；所述片式离合器安装在变速箱输入轴1或变速箱输出轴25上；所述倒挡控制组件与一挡从动齿轮配合安装，由倒挡压盘30、倒挡毂31、折叠弹簧28、摆块29和圆柱销32组成；倒挡毂31与倒挡压盘30均滑动安装在变速箱输出轴25上；在倒挡毂31的端面上均匀开有摆块安装孔，与摆块安装孔位置相对应的一挡从动齿轮27的端面上也开有摆块卡槽，摆块29通过圆柱销32安装在摆块安装孔内，在摆块29与倒挡毂31之间安装有折叠弹簧28，在倒挡压盘30轴向压力下，摆块29绕圆柱销32摆动，使摆块29一端卡进或滑出一挡从动齿轮27端面上的摆块卡槽，实现倒挡毂31与一挡从动齿轮27的结合或分离；所述联动换挡执行机构有两个执行端实现联动换挡动作，其第一执行端与片式离合器外侧连接，控制离合器的离合，第二执行端与倒挡压盘30外侧连接，控制倒挡毂31与一挡从动齿轮27的离合。带有联动换挡执行机构的电动车变速箱，其中，所述联动换挡执行机构由执行电机22、执行输入轴23、执行主动齿轮24、执行从动齿轮21、滚珠丝杠螺杆13、滚珠丝杠螺母20、滑圈Ⅰ14、螺旋弹簧Ⅰ15、离合器杠杆11、倒挡杠杆16、推力轴承Ⅱ17、滑圈Ⅱ18和螺旋弹簧Ⅱ19组成；执行电机22与执行输入轴23同轴连接，执行主动齿轮24固定安装在执行输入轴23上，执行从动齿轮21与滚轴丝杠螺母20固连为一体式结构，并套装在滚珠丝杠螺杆13上，滚轴丝杠螺杆13左半段有螺纹，右半段为光杆，滚轴丝杠螺杆13光杆部分设有两凸起；螺旋弹簧Ⅰ15与滑圈Ⅰ14空套在一凸起一侧，倒挡杠杆16两端分别与滑圈Ⅰ14和倒挡压盘30外侧的推力轴承Ⅱ连接，倒挡杠杆16中部与变速箱箱体铰接；螺旋弹簧Ⅱ19与滑圈Ⅱ18空套在另一凸起一侧，离合器杠杆11两端分别与滑圈Ⅱ18和离合器外侧的推力轴承Ⅰ8连接，离合器杠杆11中部与变速箱箱体铰接；螺旋弹簧Ⅱ19的刚度大于螺旋弹簧Ⅰ15的刚度。带有联动换挡执行机构的电动车变速箱，其中，所述片式离合器为双片离合器。带有联动换挡执行机构的电动车变速箱的换挡控制方法，具体控制过程如下：电动车一挡升至二挡的控制过程为：电动车一挡行驶，联动换挡执行机构开始工作，联动换挡执行机构第二执行端推动推力轴承Ⅱ17挤压倒挡压盘30左移，摆块29克服折叠弹簧28的弹力摆动，摆块29端部从动齿轮27端面上脱开，一挡从动齿轮27与倒挡毂31分离，此时换挡联动换挡执行机构从初始位置状态运动至中间位置状态，联动换挡执行机构继续工作，联动换挡执行机构第一执行端开始推动推力轴承Ⅰ8使离合器结合，此时联动换挡执行机构从中间位置状态运动至最终位置状态，在离合器结合过程中，变速箱输出轴25转速上升，单向轴承26内外圈分离，不传递动力，电动车挂入二挡，电动车驱动电机输出动力依次通过变速箱输入轴1、二挡主动齿轮3、二挡从动齿轮4、离合器，最终传递到变速箱输出轴25，完成升挡动作；电动车二挡降至一挡的控制过程为：联动换挡执行机构开始反向运动，联动换挡执行机构第一执行端带动推力轴承Ⅰ8向右移动，离合器分离；此时一挡从动齿轮27转速上升，当一挡从动齿轮27转速等于变速箱输出轴25转速时，单向轴承29内外圈卡死，传递动力，电动车挂入一挡，电动车驱动电机输出动力依次通过变速箱输入轴1、一挡主动齿轮2、一挡从动齿轮27、单向轴承29，最终通过变速箱输出轴25输出，完成降挡动作；此时联动换挡执行机构从最终位置状态回到中间位置状态，联动换挡执行机构继续反向运动，联动换挡执行机构第二执行端带动推力轴承Ⅱ17使倒挡压盘30右移，摆块29在折叠弹簧28的恢复力作用下摆动，摆块29端部卡入一挡从动齿轮27端面卡槽中，一挡从动齿轮27与倒挡毂31重新结合，联动换挡执行机构回到初始位置状态；倒挡的控制过程为：当需要挂倒挡时，车辆停止，联动换挡执行机构运动至初始位置状态，电动车驱动电机反转，电动车驱动电机输出动力依次通过变速箱输入轴1、一挡主动齿轮2、一挡从动齿轮27、摆块29、倒挡毂31，最终传递到变速箱输出轴25，此时单向轴承26内外圈分离，不传递扭矩，电动车完成一挡状态下挂倒挡。带有联动换挡执行机构的电动车变速箱的换挡控制方法，当所述联动换挡执行机构为机械式联动换挡执行机构时，联动换挡执行机构的控制过程为：当联动换挡执行机构位于初始位置状态时，执行电机22不旋转，滚珠丝杠螺杆13处于最左位置，螺旋弹簧Ⅰ15与螺旋弹簧Ⅱ19均处于松开状态，离合器杠杆11和倒挡杠杆16均未旋转，摩擦片与离合器压盘分开，倒挡压盘30与倒挡毂31相互分开，摆块29端部卡在一挡从动齿轮27的摆块卡槽中；当联动换挡执行机构由初始位置状态转向中间位置状态时，执行电机22旋转，通过执行主动齿轮24、执行从动齿轮21减速，带动滚珠丝杠螺母20进行旋转，滚珠丝杠螺杆13向右移动，滑圈Ⅰ14相对滚珠丝杠螺杆13向左移动，螺旋弹簧Ⅰ15被压紧变形，离合器杠杆11未旋转，未变形的螺旋弹簧Ⅱ19推着滑圈Ⅱ18向右移动，倒挡杠杆16旋转并推动推力轴承Ⅱ17向左移动，倒挡压盘30向左侧倒挡毂移动，压动摆块29克服折叠弹簧28的力，绕固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
带有联动换挡执行机构的电动车变速箱，其特征在于：所述电动车变速箱由两挡齿轮对传动机构、片式离合器、倒挡控制组件，以及联动换挡执行机构组成；两挡齿轮对传动机构由变速箱输入轴(1)、一挡齿轮对、二挡齿轮对和变速箱输出轴(24)组成；一挡主动齿轮(2)与二挡主动齿轮(3)前后平行固定安装在变速箱输入轴(1)上；二挡从动齿轮(4)空套在变速箱输出轴(25)上，一挡从动齿轮(27)通过单向轴承(26)安装在变速箱输出轴(25)上；所述片式离合器安装在变速箱输入轴(1)或变速箱输出轴(25)上；所述倒挡控制组件与一挡从动齿轮配合安装，由倒挡压盘(30)、倒挡毂(31)、折叠弹簧(28)、摆块(29)和圆柱销(32)组成；倒挡毂(31)与倒挡压盘(30)均滑动安装在变速箱输出轴(25)上；在倒挡毂(31)的端面上均匀开有摆块安装孔，与摆块安装孔位置相对应的一挡从动齿轮(27)的端面上也开有摆块卡槽，摆块(29)通过圆柱销(32)安装在摆块安装孔内，在摆块(29)与倒挡毂(31)之间安装有折叠弹簧(28)，在倒挡压盘(30)轴向压力下，摆块(29)绕圆柱销(32)摆动，使摆块(29)一端卡进或滑出一挡从动齿轮(27)端面上的摆块卡槽，实现倒挡毂(31)与一挡从动齿轮(27)的结合或分离；所述联动换挡执行机构有两个执行端实现联动换挡动作，其第一执行端与片式离合器外侧连接，控制离合器的离合，第二执行端与倒挡压盘(30)外侧连接，控制倒挡毂(31)与一挡从动齿轮(27)的离合。...

【技术特征摘要】
1.带有联动换挡执行机构的电动车变速箱，其特征在于：所述电动车变速箱由两挡齿轮对传动机构、片式离合器、倒挡控制组件，以及联动换挡执行机构组成；两挡齿轮对传动机构由变速箱输入轴(1)、一挡齿轮对、二挡齿轮对和变速箱输出轴(24)组成；一挡主动齿轮(2)与二挡主动齿轮(3)前后平行固定安装在变速箱输入轴(1)上；二挡从动齿轮(4)空套在变速箱输出轴(25)上，一挡从动齿轮(27)通过单向轴承(26)安装在变速箱输出轴(25)上；所述片式离合器安装在变速箱输入轴(1)或变速箱输出轴(25)上；所述倒挡控制组件与一挡从动齿轮配合安装，由倒挡压盘(30)、倒挡毂(31)、折叠弹簧(28)、摆块(29)和圆柱销(32)组成；倒挡毂(31)与倒挡压盘(30)均滑动安装在变速箱输出轴(25)上；在倒挡毂(31)的端面上均匀开有摆块安装孔，与摆块安装孔位置相对应的一挡从动齿轮(27)的端面上也开有摆块卡槽，摆块(29)通过圆柱销(32)安装在摆块安装孔内，在摆块(29)与倒挡毂(31)之间安装有折叠弹簧(28)，在倒挡压盘(30)轴向压力下，摆块(29)绕圆柱销(32)摆动，使摆块(29)一端卡进或滑出一挡从动齿轮(27)端面上的摆块卡槽，实现倒挡毂(31)与一挡从动齿轮(27)的结合或分离；所述联动换挡执行机构有两个执行端实现联动换挡动作，其第一执行端与片式离合器外侧连接，控制离合器的离合，第二执行端与倒挡压盘(30)外侧连接，控制倒挡毂(31)与一挡从动齿轮(27)的离合。2.如权利要求1所述带有联动换挡执行机构的电动车变速箱，其特征在于：所述联动换挡执行机构由执行电机(22)、执行输入轴(23)、执行主动齿轮(24)、执行从动齿轮(21)、滚珠丝杠螺杆(13)、滚珠丝杠螺母(20)、滑圈Ⅰ(14)、螺旋弹簧Ⅰ(15)、离合器杠杆(11)、倒挡杠杆(16)、推力轴承Ⅱ(17)、滑圈Ⅱ(18)和螺旋弹簧Ⅱ(19)组成；执行电机(22)与执行输入轴(23)同轴连接，执行主动齿轮(24)固定安装在执行输入轴(23)上，执行从动齿轮(21)与滚轴丝杠螺母(20)固连为一体式结构，并套装在滚珠丝杠螺杆(13)上，滚轴丝杠螺杆(13)左半段有螺纹，右半段为光杆，滚轴丝杠螺杆(13)光杆部分设有两凸起；螺旋弹簧Ⅰ(15)与滑圈Ⅰ(14)空套在一凸起一侧，倒挡杠杆(16)两端分别与滑圈Ⅰ(14)和倒挡压盘(30)外侧的推力轴承Ⅱ连接，倒挡杠杆(16)中部与变速箱箱体铰接；螺旋弹簧Ⅱ(19)与滑圈Ⅱ(18)空套在另一凸起一侧，离合器杠杆(11)两端分别与滑圈Ⅱ(18)和离合器外侧的推力轴承Ⅰ(8)连接，离合器杠杆(11)中部与变速箱箱体铰接；螺旋弹簧Ⅱ(19)的刚度大于螺旋弹簧Ⅰ(15)的刚度。3.如权利要求1或2所述带有联动换挡执行机构的电动车变速箱，其特征在于：所述片式离合器为双片离合器。4.带有联动换挡执行机构的电动车变速箱的换挡控制方法，具体控制过程如下：电动车一挡升至二挡的控制过程为：电动车一挡行驶，联动换挡执行机构开始工作，联动换挡执行机构第二执行端推动推力轴承Ⅱ(17)挤压倒挡压盘(30)左移，摆块(29)克服折叠弹簧(28)的弹力摆动，摆块(29)端部从动齿轮(27)端面上脱开，一挡从动齿轮(27)与倒挡毂(31)分离，此时换挡联动换挡执行机构从初始位置状态运动至中间位置状态，联动换挡执行机构继续工作，联动换挡执行机构第一执行端开始推动推力轴承Ⅰ(8)使离合器结合，此时联动换挡执行机构从中间位置状态运动至最终位置状态，在离合器结合过程中，变速箱输出轴(25)转速上升，单向轴承(26)内外圈分离，不传递...

【专利技术属性】
技术研发人员：高炳钊，岳汉奇，陈虹，林志斌，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22