一种电动车用两挡自动变速箱及其换挡控制方法技术

本发明专利技术公开了一种电动车用两挡自动变速箱及其换挡控制方法，属于电动车辆传动技术领域，针对现有技术前进挡切换倒挡以及倒挡切换前进挡的过程中伴随着超越离合器的冲击，影响换挡舒适性且缩短了超越离合器使用寿命的问题。本发明专利技术所述两挡自动变速器将换挡过程转换为甩块离合器的自动结合过程，消除了换挡过程中的动力中断的同时，通过预贴合过程消除了超越离合器在换挡过程中的冲击，改善车辆换挡过程的舒适性以及行驶平顺性。本发明专利技术基于齿轮副传递动力，传动效率高。并且由于提供了两个前进挡，提高了电机工作在高效区间的可能性，使得能量利用率高，同等条件下提高了车辆的续航里程。

A Two-Gear Automatic Transmission for Electric Vehicle and Its Shifting Control Method

The invention discloses a two-gear automatic transmission for electric vehicles and its shift control method, which belongs to the field of electric vehicle transmission technology. In view of the impact of overrunning clutch in the process of forward gear switching and reverse gear switching and forward gear switching in the existing technology, it affects the comfort of shift and shortens the service life of overrunning clutch. The two-gear automatic transmission of the invention converts the shift process into the automatic combination process of the swing block clutch, eliminates the power interruption in the shift process, eliminates the impact of the overrunning clutch in the shift process through the pre-engagement process, and improves the comfort and ride comfort of the vehicle in the shift process. The invention is based on the transmission power of the gear pair and has high transmission efficiency. And because of providing two forward gears, it improves the possibility of motor working in the high efficiency range, makes the energy utilization rate high, and improves the vehicle's endurance mileage under the same conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种电动车用两挡自动变速箱及其换挡控制方法
本专利技术属于电动车辆传动
，具体涉及一种电动车用两挡自动变速箱及其换挡控制方法。
技术介绍
我国纯电动汽车的发展迅速，市场上已经出现大规模的纯电动汽车，纯电动汽车已经进入规模化生产阶段。纯电动汽车的驱动形式有很多种，现今纯电动汽车常用的是无离合器的单挡直驱形式。这种驱动形式即电机直接通过固定减速比装置驱动车轮，具有传动平顺性好的优点，但是该动力系统对电机以及电池的性能要求很高，为了兼顾高速巡航特性，难以避免使得车辆的加速性、爬坡能力较差且电动机的工作效率较低。还有一种典型的驱动形式是配置多挡传动装置的传统驱动系，具有加速性好，爬坡能力强且电机运行效率高等优点。与传统内燃机不同，电动机的高效运转区间更宽。因此，纯电动车对变速箱档位数要求不高，二挡即为较合适挡位。而且，对变速箱的传动效率和换挡变挡舒适性要求较高。目前无换挡动力中断的变速的传动方案有无级变速箱CVT、双离合器自动变速箱DCT等，这些方案采用湿式离合器或者传动带，不仅机械结构复杂，成本较高，而且自身传动效率较低。电控机械式自动变速器AMT具有传动效率高的优点，但是传统电控机械式自动变速器换挡过程存在动力中断，影响车辆行驶的平顺性。此外，传统机械式自动变速箱的操纵机构包括换挡拨叉和换挡拨叉轴，这增大了变速器尺寸，增加了成本。可见开发出专门应用于电动车的简单、高效、无动力中断换挡专用变速箱十分必要。中国专利技术专利(CN105864368A)中公开了一种电动车无动力中断换挡变速箱及其换挡控制方法，通过可控式超越离合器和干式离合器的耦合为单驱动电机的动力输出提供了两个前进挡位和一个倒挡位。利用离合器滑磨的原理在换挡过程中提供助力，实现换挡过程无动力中断。但是该装置的倒挡动力通过二挡齿轮副传递，使得倒挡扭矩小，车速快，不能很好地满足使用要求；另一方面，该方案采用离合器控制机构实现前进挡变挡控制，结构较为复杂，体积较大，成本较高。中国专利(CN107489741A)中，通过使用双向超越离合器，在消除两挡变速箱前进过程中换挡动力中断地同时，能够实现车辆倒挡动力通过一挡齿轮副传递，倒挡性能得到提升。但是由于其双向超越离合器地工作特性：在前进倒退两传力楔面与滚柱之间在切换时存在间隙。因此，在前进挡切换倒挡以及倒挡切换前进挡的过程中伴随着超越离合器的冲击，影响换挡舒适性的同时，缩短了超越离合器的使用寿命。另一方面，该专利所述方案通过离合器控制机构以操纵前进过程中的挡位切换动作，同样存在结构较为复杂，成本较高，换挡控制要求高的特点。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供了一种电动车用两挡自动变速箱；由箱体1、输入轴2、一挡齿轮副、二挡齿轮副、甩块离合器、输出轴6、换挡控制机构以及电机控制器组成。所述一挡齿轮副由一挡小齿轮31和一挡大齿轮32啮合传动连接组成，一挡小齿轮31固连在输入轴2上，一挡大齿轮32安装在输出轴6上；所述二档齿轮副由二挡小齿轮41和二挡大齿轮42啮合传动连接组成，二挡小齿轮41通过轴承可旋转地套接在输入轴2上，二挡大齿轮42固连在输出轴6上；所述甩块离合器为离心式甩块离合器，由甩块离合器外圈51、甩块离合器内圈52、摩擦块53和回位弹簧54组成；甩块离合器内圈52与二挡小齿轮41相连，二者同步转动；甩块离合器外圈51与输入轴2相连，二者同步转动；摩擦块53设置在甩块离合器外圈51和甩块离合器内圈52之间，通过回位弹簧54固定在甩块离合器内圈52上，摩擦块53与甩块离合器内圈52同步转动；所述甩块离合器为通过甩块离合器内圈52转速控制摩擦块53与甩块离合器外圈51的结合和分离；当二挡小齿轮41的转速足够高时，连接在甩块离合器内圈52上的摩擦块53在离心作用下克服回位弹簧54的拉力，沿径向向外运动，使摩擦块53与甩块离合器外圈51的内表面接触作用，并传递扭矩，使得甩块离合器外圈51在摩擦力的作用下，与内圈同步转动，即离合器结合；当二挡小齿轮41的转速不够高时，摩擦块53的离心作用不足以克服回位弹簧54的拉力，沿径向向内收缩，摩擦块53与甩块离合器外圈51的内表面分离，不传递转矩，允许离合器内外圈之间存在转速差，即离合器分离。所述换挡控制机构包括控制齿轮副、控制齿超越离合器72和一挡超越离合器73。所述控制齿轮副，由控制小齿轮711和控制大齿轮712啮合传动连接组成；控制小齿轮711通过控制超越离合器72安装在输入轴2上，控制大齿轮712固连在输出轴6上；控制齿轮副的传动比大于一挡齿轮副的传动比；控制超越离合器72设置使控制齿轮副在变速器倒挡工作时起作用，当变速箱工作在前进挡时，控制齿轮副空转不起作用。所述一挡超越离合器73由一挡超越离合器外圈735、一挡超越离合器内圈731、滚柱保持架732、滚柱733、预紧弹簧734、控制压盘741、控制摩擦片742、波形弹簧743组成。所述一挡超越离合器73为双向超越离合器，以实现一挡正向行驶及一挡倒挡行驶；一挡超越离合器外圈735固定在一档大齿轮32内圈，一挡超越离合器内圈731固连在输出轴6上；一挡超越离合器外圈735的内表面上设置有若干个锁止板，一挡超越离合器外圈735的内表面与一挡超越离合器内圈731外表面配合形成多个绕圆周均布的楔形空间，所述单个楔形空间的两端为两个相对的楔形锁止面，一端为一挡运行锁止面，另一端为倒挡运行锁止面；滚柱保持架732一端的端面上设有多个用于安装滚柱733的滚珠槽，另一端端面设有若干的凹槽；所述滚柱保持架732通过预紧弹簧734将滚柱733预紧在楔形空间的一挡运行锁止面内；所述控制摩擦片742通过其外边缘的凸起固定在滚柱保持架732端面的凹槽内，二者同步转动；控制大齿轮712端面设有一环形凹槽，其边缘还设有多个半圆小凹槽；所述波形弹簧743安装环形凹槽内，所述控制压盘741安装在控制摩擦片742和波形弹簧743之间，并通过其边缘的凸起固定在控制大齿轮712端面边缘的半圆小凹槽内，与之同步转动，并通过波形弹簧743轴向预紧，使控制压盘741紧贴在控制摩擦片上，以使得控制大齿轮712能够以波形弹簧743预紧取得的摩擦力带动滚柱保持架732以与之相同的运动趋势动作。在上述结构的基础上，本专利技术中的电动车用两挡自动变速箱能够取得低速前进挡(一挡)，高速前进挡(二挡)以及倒挡三个工作挡位，各挡位动力传递路径如下：一挡前进工作状态时，二挡小齿轮41的转速较低，甩块离合器呈分离状态，滚柱733贴合在一挡超越离合器外圈735中的一挡运行锁止面，一挡超越离合器锁止传递转矩。驱动电机输入的功率经过输入轴2传递至一挡小齿轮31，经过一挡齿轮副传递至一挡大齿轮32，一挡大齿轮32通过贴合在一挡超越离合器外圈735中的一挡运行锁止面的滚柱733将功率传递至一挡超越离合器内圈731，由一挡超越离合器内圈731将功率传递至输出轴6。二挡前进工作状态时，二挡小齿轮41的转速较高，甩块离合器呈结合状态，滚柱733贴合在一挡超越离合器外圈735中的一挡运行锁止面，但由于一挡超越离合器内圈731的转速大于一挡超越离合器外圈735的转速，一挡超越离合器超越，不传递扭矩。驱动电机输入的功率经过输入轴2传递至甩块离合器外圈51，并利用摩擦块53与甩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动车用两挡自动变速箱，其特征在于，该变速箱由箱体(1)、输入轴(2)、一挡齿轮副、二挡齿轮副、甩块离合器、输出轴(6)、换挡控制机构以及电机控制器组成；所述一挡齿轮副由一挡小齿轮(31)和一挡大齿轮(32)啮合传动连接组成，一挡小齿轮(31)固连在输入轴(2)上，一挡大齿轮(32)安装在输出轴(6)上；所述二档齿轮副由二挡小齿轮(41)和二挡大齿轮(42)啮合传动连接组成，二挡小齿轮(41)通过轴承可旋转地套接在输入轴(2)上，二挡大齿轮(42)固连在输出轴(6)上；所述甩块离合器为离心式甩块离合器，由甩块离合器外圈(51)、甩块离合器内圈(52)、摩擦块(53)和回位弹簧(54)组成；甩块离合器内圈(52)与二挡小齿轮(41)相连，二者同步转动；甩块离合器外圈(51)与输入轴(2)相连，二者同步转动；摩擦块(53)设置在甩块离合器外圈(51)和甩块离合器内圈(52)之间，通过回位弹簧(54)固定在甩块离合器内圈(52)上，摩擦块(53)与甩块离合器内圈(52)同步转动；所述甩块离合器为通过甩块离合器内圈(52)转速控制摩擦块(53)与甩块离合器外圈(51)的结合和分离；当二挡小齿轮(41)的转速足够高时，连接在甩块离合器内圈(52)上的摩擦块(53)在离心作用下克服回位弹簧(54)的拉力，沿径向向外运动，使摩擦块(53)与甩块离合器外圈(51)的内表面接触作用，并传递扭矩，使得甩块离合器外圈(51)在摩擦力的作用下，与内圈同步转动，即离合器结合；当二挡小齿轮(41)的转速不够高时，摩擦块(53)的离心作用不足以克服回位弹簧(54)的拉力，沿径向向内收缩，摩擦块(53)与甩块离合器外圈(51)的内表面分离，不传递转矩，允许离合器内外圈之间存在转速差，即离合器分离；所述换挡控制机构包括控制齿轮副、控制齿超越离合器(72)和一挡超越离合器(73)；所述控制齿轮副，由控制小齿轮(711)和控制大齿轮(712)啮合传动连接组成；控制小齿轮(711)通过控制超越离合器(72)安装在输入轴(2)上，控制大齿轮(712)固连在输出轴(6)上；控制齿轮副的传动比大于一挡齿轮副的传动比；控制超越离合器(72)设置使控制齿轮副在变速器倒挡工作时起作用，当变速箱工作在前进挡时，控制齿轮副空转不起作用；所述一挡超越离合器(73)由一挡超越离合器外圈(735)、一挡超越离合器内圈(731)、滚柱保持架(732)、滚柱(733)、预紧弹簧(734)、控制压盘(741)、控制摩擦片(742)、波形弹簧(743)组成；所述一挡超越离合器(73)为双向超越离合器，以实现一挡正向行驶及一挡倒挡行驶；一挡超越离合器外圈(735)固定在一档大齿轮(32)内圈，一挡超越离合器内圈(731)固连在输出轴(6)上；一挡超越离合器外圈(735)的内表面上设置有若干个锁止板，一挡超越离合器外圈(735)的内表面与一挡超越离合器内圈(731)外表面配合形成多个绕圆周均布的楔形空间，所述单个楔形空间的两端为两个相对的楔形锁止面，一端为一挡运行锁止面，另一端为倒挡运行锁止面；滚柱保持架(732)一端的端面上设有多个用于安装滚柱(733)的滚珠槽，另一端端面设有若干的凹槽；所述滚柱保持架(732)通过预紧弹簧(734)将滚柱(733)预紧在楔形空间的一挡运行锁止面内；所述控制摩擦片(742)通过其外边缘的凸起固定在滚柱保持架(732)端面的凹槽内，二者同步转动；控制大齿轮(712)端面设有一环形凹槽，其边缘还设有多个半圆小凹槽；所述波形弹簧(743)安装环形凹槽内，所述控制压盘(741)安装在控制摩擦片(742)和波形弹簧(743)之间，并通过其边缘的凸起固定在控制大齿轮(712)端面边缘的半圆小凹槽内，与之同步转动，并通过波形弹簧(743)轴向预紧，使控制压盘(741)紧贴在控制摩擦片上，以使得控制大齿轮(712)能够以波形弹簧(743)预紧取得的摩擦力带动滚柱保持架(732)以与之相同的运动趋势动作。...

【技术特征摘要】
1.一种电动车用两挡自动变速箱，其特征在于，该变速箱由箱体(1)、输入轴(2)、一挡齿轮副、二挡齿轮副、甩块离合器、输出轴(6)、换挡控制机构以及电机控制器组成；所述一挡齿轮副由一挡小齿轮(31)和一挡大齿轮(32)啮合传动连接组成，一挡小齿轮(31)固连在输入轴(2)上，一挡大齿轮(32)安装在输出轴(6)上；所述二档齿轮副由二挡小齿轮(41)和二挡大齿轮(42)啮合传动连接组成，二挡小齿轮(41)通过轴承可旋转地套接在输入轴(2)上，二挡大齿轮(42)固连在输出轴(6)上；所述甩块离合器为离心式甩块离合器，由甩块离合器外圈(51)、甩块离合器内圈(52)、摩擦块(53)和回位弹簧(54)组成；甩块离合器内圈(52)与二挡小齿轮(41)相连，二者同步转动；甩块离合器外圈(51)与输入轴(2)相连，二者同步转动；摩擦块(53)设置在甩块离合器外圈(51)和甩块离合器内圈(52)之间，通过回位弹簧(54)固定在甩块离合器内圈(52)上，摩擦块(53)与甩块离合器内圈(52)同步转动；所述甩块离合器为通过甩块离合器内圈(52)转速控制摩擦块(53)与甩块离合器外圈(51)的结合和分离；当二挡小齿轮(41)的转速足够高时，连接在甩块离合器内圈(52)上的摩擦块(53)在离心作用下克服回位弹簧(54)的拉力，沿径向向外运动，使摩擦块(53)与甩块离合器外圈(51)的内表面接触作用，并传递扭矩，使得甩块离合器外圈(51)在摩擦力的作用下，与内圈同步转动，即离合器结合；当二挡小齿轮(41)的转速不够高时，摩擦块(53)的离心作用不足以克服回位弹簧(54)的拉力，沿径向向内收缩，摩擦块(53)与甩块离合器外圈(51)的内表面分离，不传递转矩，允许离合器内外圈之间存在转速差，即离合器分离；所述换挡控制机构包括控制齿轮副、控制齿超越离合器(72)和一挡超越离合器(73)；所述控制齿轮副，由控制小齿轮(711)和控制大齿轮(712)啮合传动连接组成；控制小齿轮(711)通过控制超越离合器(72)安装在输入轴(2)上，控制大齿轮(712)固连在输出轴(6)上；控制齿轮副的传动比大于一挡齿轮副的传动比；控制超越离合器(72)设置使控制齿轮副在变速器倒挡工作时起作用，当变速箱工作在前进挡时，控制齿轮副空转不起作用；所述一挡超越离合器(73)由一挡超越离合器外圈(735)、一挡超越离合器内圈(731)、滚柱保持架(732)、滚柱(733)、预紧弹簧(734)、控制压盘(741)、控制摩擦片(742)、波形弹簧(743)组成；所述一挡超越离合器(73)为双向超越离合器，以实现一挡正向行驶及一挡倒挡行驶；一挡超越离合器外圈(735)固定在一档大齿轮(32)内圈，一挡超越离合器内圈(731)固连在输出轴(6)上；一挡超越离合器外圈(735)的内表面上设置有若干个锁止板，一挡超越离合器外圈(735)的内表面与一挡超越离合器内圈(731)外表面配合形成多个绕圆周均布的楔形空间，所述单个楔形空间的两端为两个相对的楔形锁止面，一端为一挡运行锁止面，另一端为倒挡运行锁止面；滚柱保持架(732)一端的端面上设有多个用于安装滚柱(733)的滚珠槽，另一端端面设有若干的凹槽；所述滚柱保持架(732)通过预紧弹簧(734)将滚柱(733)预紧在楔形空间的一挡运行锁止面内；所述控制摩擦片(742)通过其外边缘的凸起固定在滚柱保持架(732)端面的凹槽内，二者同步转动；控制大齿轮(712)端面设有一环形凹槽，其边缘还设有多个半圆小凹槽；所述波形弹簧(743)安装环形凹槽内，所述控制压盘(741)安装在控制摩擦片(742)和波形弹簧(743)之间，并通过其边缘的凸起固定在控制大齿轮(712)端面边缘的半圆小凹槽内，与之同步转动，并通过波形弹簧(743)轴向预紧，使控制压盘(741)紧贴在控制摩擦片上，以使得控制大齿轮(712)能够以波形弹簧(743)预紧取得的摩擦力带动滚柱保持架(732)以与之相同的运动趋势动作。2.如权利要求1所述的电动车用两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，所述的电动车用两挡自动变速箱通过车轮转速大小和输入轴(2)的旋转方向进行自动换挡，可实现一挡、二挡和倒挡三个档位；一挡前进工作状态时，二挡小齿轮(41)的转速较低，甩块离合器呈分离状态，滚柱(733)贴合在一挡超越离合器外圈(735)中的一挡运行锁止面，一挡超越离合器(73)锁止传递转矩；驱动电机输入的功率经过输入轴(2)传递至一挡小齿轮(31)，经过一挡齿轮副传递至一挡大齿轮(32)，一挡大齿轮(32)通过贴合在一挡超越离合器外圈(735)中的一挡运行锁止面的滚柱(733)将功率传递至一挡超越离合器内圈(731)，由一挡超越离合器内圈(731)将功率传递至输出轴(6)；二挡前进工作状态时，二挡小齿轮(41)的转速较高，甩块离合器呈结合状态，滚柱(733)贴合在一挡超越离合器外圈(735)中的一挡运行锁止面，但由于一挡超越离合器内圈(731)的转速大于一挡超越离合器外圈(735)的转速，一挡超越离合器超越，不传递扭矩；驱动电机输入的功率经过输入轴(2)传递至甩块离合器外圈(51)，并利用摩擦块(53)与甩块离合器外圈(51)之间的摩擦力，将功率传递至甩块离合器内圈(52)，由此传递至二挡小齿轮(41)，经过二挡齿轮副传递至二挡大齿轮(42)，由二挡大齿轮(42)将功率传递至输出轴(6)；倒挡工作状态时，驱动电机的输入转速较低，二挡小齿轮(41)的转速较低，甩块离合器呈分离状态，由于输入轴(2)反向转动，滚柱(733)贴合在一挡超越离合器外圈(735)中的倒挡运行锁止面上，一挡超越离合器(73)反向锁止，传递扭矩；驱动电机输入的功率经过输...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡文琦，尹倪，陈前，楚汉昆，韩毓东，高炳钊，
申请(专利权)人：吉林博承传动系统科技有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22