一种双向电控超越离合式永磁两挡变速器及其换挡方法技术

本发明专利技术涉及一种双向电控超越离合式永磁两挡变速器及其换挡方法，该离合器包括变速器壳体、驱动机构、磁场调制齿轮变速机构、变速机机构连接件、电控超越离合器和离合器。通过磁场调制齿轮作为变速传动机构，降低了换挡冲击与减速器噪声；采用双输出轴的结构形式，输出低速轴和电控超越离合器连接，离合器与输出高速轴相连接，离合器接合时，电控超越离合器自动超越实现了无动力中断换挡，提升了车辆行驶平稳性；同时，通过电控超越离合器内部双向可控棘爪实现双向可超越功能，在结构紧凑的前提下，实现了前进两挡，倒挡和空挡四个工位，换挡方法简单，便于控制。便于控制。便于控制。

【技术实现步骤摘要】
一种双向电控超越离合式永磁两挡变速器及其换挡方法


[0001]本专利技术涉及电动汽车变速器
，尤其涉及一种双向电控超越离合式永磁两挡变速器及其换挡方法。

技术介绍

[0002]随着人类科技发展与工业水平的不断提高，因温室气体的大量排放所带来的环境问题日益突出。为降低碳排放量，实现碳中和目标，缓解化石能源的大量使用带来的生态问题，世界各国开始大力发展电动汽车。电动汽车主要由动力电池系统、驱动系统、整车控制系统组成。由于电动汽车电机具备较大的启动扭矩以及较宽的调速区间，所以现阶段电动汽车驱动系统采用单级减速器配合电动机的结构形式。然而，在单级减速器下，为了达到较高的车速，单级减速器减速比设计较小，这导致电机工作转矩较大、输出电流较高，并未达到最优工作效率，耗电较快。因此，为令电动机既可在恒转矩区间提供较高的启动、爬坡、提速转矩，也可在恒功率区间提供较高的行车速度，需要设计研发兼顾电动车经济性和动力性的两挡变速器。
[0003]随着越来越多的纯电动车的出现，人们对电动汽车的要求也不再仅仅满足于驾驶舒适性、经济性，还希望电动汽车具有和传统燃油汽车的媲美的动力性。这对电动汽车的两挡变速器的性能提出了挑战。通过检索现有相关技术得知，中国专利CN209262227公开了一种两挡变速器换挡系统。包括变速器前壳、变速器后壳、拨叉轴和拨叉。该方案中，采用拨叉换挡时需要断开动力源，导致行车过程中产生换挡顿挫，影响驾驶体验。中国专利CN110748615公开了一种两挡变速器换挡装置及其换挡方法。包括齿轮座、高速主动齿轮、高速从动齿轮、低速主动齿轮、低速从动齿轮、输入轴和输出轴、离合换挡机构以及倒挡机构。该方案实现了前进无动力中断换挡，但采用带齿滑套实现倒挡，增加了机构复杂性，存在倒挡打齿的噪声问题。中国专利CN207648063公开了一种两挡变速器的传动机构。包括输入轴、中间轴和差速器。该方案中传动齿轮采用平行轴布置方案，并在中间轴上增加了主动减速齿来实现大减速比，但此方案，传动链长，传动效率低，同时采用同步器换挡，存在换挡冲击问题。中国专利CN106763619公开了一种电动汽车用两挡变速器，包括输入轴总成、中间轴总成、输出轴总成以及箱体总成。该方案中采用平行轴上放置两组齿轮的布置方案，并采用两个离合器来实现换挡，可以克服动力中断问题，但由于齿轮多、导致变速箱质量大。另外两个离合器切换存在摩擦拖拽，增加了换挡粘滞感以及能量损耗，影响车辆驾驶舒适感。中国专利CN107763153公开了一种用于电动车辆的行星齿轮型两挡变速器。包括行星齿轮系、第一离合装置、第二离合装置。该方案通过分开布置的两个离合器机构配合行星齿轮机构进行挡位切换，但是由于行星齿轮机构结构复杂，两个离合器相互配合控制难度高，换挡平顺性差，影响驾驶舒适感。中国专利CN105526318公开了一种基于两挡变速器的电驱动系统，包括驱动机构、行星齿轮系、制动器、离合器、单向超越离合器、输出轴。该方案采用离合器配合单向超越离合器进行挡位切换，实现了动力无中断切换，换挡平顺性好，但由于单向超越离合器的工作特性，导致需要使用制动器来实现倒挡，在低位挡时也需要离合器通
断配合实现制动能量回收，控制难度高，离合器易磨损，影响变速箱使用寿命。
[0004]综上所述，换挡动力中断、噪声、换挡粘滞、冲击、制动能量回收控制复杂的问题普遍存在于现有两挡变速箱之中。另外，为克服各类问题，所带来的结构复杂性增加又降低了两挡变速箱的经济性与可靠性。因此，以相对简单可靠的结构与控制方法实现无动力中断平顺换挡、快速响应制动能量回收，并降低因变速器而带来的车辆噪声是高性能两挡变速箱所需要解决的迫切难题。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种双向电控超越离合式永磁两挡变速器及其换挡方法，能够有效克服现有两挡变速器在换挡时的动力中断、冲击、噪声等问题，且整体结构更加紧凑，换挡控制更加简单。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术所提出的一种双向电控超越离合式永磁两挡变速器，包括变速器壳体、驱动机构、磁场调制齿轮变速机构、变速机构连接件、电控超越离合器和离合器；所述驱动机构、磁场调制齿轮变速机构、变速机构连接件、电控超越离合器和离合器均设置在变速器壳体之中；
[0008]所述驱动机构包括驱动电机、输入轴、中间轴和输出轴；所述输入轴、中间轴和输出轴通过轴承依次与变速器壳体连接；所述输出轴与电动汽车主减速器固定连接；所述驱动电机主轴与输入轴固定连接；所述驱动电机与变速器壳体固定连接；
[0009]所述磁场调制齿轮变速机构包括具有M对磁极的内磁轮、调磁环和具有N对磁极的外磁轮；所述磁极对数满足M小于N；所述外磁轮或内磁轮与变速器壳体固定连接；
[0010]所述离合器与输出轴固定连接，并可选择性的与中间轴固定连接或断开；所述离合器与电控超越离合器的输出端固定连接；所述电控超越离合器的输入端通过变速机构连接件与调磁环连接；所述输入轴与磁场调制齿轮变速机构内任一转动构件固定连接；所述中间轴与磁场调制齿轮变速机构内与输入轴固定连接的转动构件固定连接。
[0011]进一步的，所述电控超越离合器包括内环、正向拨爪、反向拨爪、拨爪弹簧、外环和超越功能控制机构；所述超越功能控制机构包括控制筒环、第一连杆、第二连杆、侧板和轴上滑环；所述控制筒环内壁通过均布的定位凸起与外环外壁上对应的定位槽沿轴向滑动连接；所述控制筒环侧壁均布设置有相互间隔的正向控制槽和反向控制槽；所述外环内壁设置有与各控制槽对应的轴向限位槽；所述正向拨爪和反向拨爪分别对应设置在限位槽内，且拨爪的尾端中部分别固连有矩形柱，各矩形柱分别径向穿过外环侧壁后对应与各控制槽的边线接触；所述拨爪弹簧连接在拨爪与外环内壁之间；所述控制筒环外壁与定位凸起对应位置的外端部均固连有矩形凸起部；所述第一连杆的一端通过螺栓与矩形凸起部构成转动连接，另一端与第二连杆的一端通过螺栓同轴心可转动连接；所述侧板通过螺栓固连在外环的右侧端面；所述侧板上设有轴向突起爪，第二连杆中部与突起爪端部通过螺栓构成可转动连接；所述轴上滑环同轴设置在侧板的右侧，且其圆周外侧分别设置有与第二连杆对应的直槽口接头；所述第二连杆另一端与轴上滑环上对应的直槽口接头通过螺栓构成限位滑动、转动连接；所述轴上滑环内孔与中间轴构成滑动连接；所述内环同轴布置在外环内侧；所述内环的外壁圆周均布若干轴向凸起，拨爪可与内环上的凸起侧面可选择的接触；所
述内环通过变速机构连接件与调磁环连接，外环与离合器固定连接。
[0012]进一步的，所述磁场调制齿轮变速机构为轴向充磁磁场调制齿轮或径向充磁磁场调制齿轮。
[0013]进一步的，所述磁场调制齿轮变速机构为径向充磁磁场调制齿轮，输入轴与外磁轮固定连接，内磁轮与变速器壳体固定连接。
[0014]进一步的，所述磁场调制齿轮变速机构为径向充磁磁场调制齿轮，输入轴与内磁轮固定连接，外磁轮与变速器壳体固定连接。
[0015]一种双向电控超越离合式永磁两挡变速器的换挡方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向电控超越离合式永磁两挡变速器，其特征在于：所述变速器包括变速器壳体、驱动机构、磁场调制齿轮变速机构、变速机构连接件、电控超越离合器和离合器；所述驱动机构、磁场调制齿轮变速机构、变速机构连接件、电控超越离合器和离合器均设置在变速器壳体之中；所述驱动机构包括驱动电机、输入轴、中间轴和输出轴；所述输入轴、中间轴和输出轴通过轴承依次与变速器壳体连接；所述输出轴与电动汽车主减速器固定连接；所述驱动电机主轴与输入轴固定连接；所述驱动电机与变速器壳体固定连接；所述磁场调制齿轮变速机构包括具有M对磁极的内磁轮、调磁环和具有N对磁极的外磁轮；所述磁极对数满足M小于N；所述外磁轮或内磁轮与变速器壳体固定连接；所述离合器与输出轴固定连接，并可选择性的与中间轴固定连接或断开；所述离合器与电控超越离合器的输出端固定连接；所述电控超越离合器的输入端通过变速机构连接件与调磁环连接；所述输入轴与磁场调制齿轮变速机构内任一转动构件固定连接；所述中间轴与磁场调制齿轮变速机构内与输入轴固定连接的转动构件固定连接。2.根据权利要求1所述的一种双向电控超越离合式永磁两挡变速器，其特征在于：所述电控超越离合器包括内环、正向拨爪、反向拨爪、拨爪弹簧、外环和超越功能控制机构；所述超越功能控制机构包括控制筒环、第一连杆、第二连杆、侧板和轴上滑环；所述控制筒环内壁通过均布的定位凸起与外环外壁上对应的定位槽沿轴向滑动连接；所述控制筒环侧壁均布设置有相互间隔的正向控制槽和反向控制槽；所述外环内壁设置有与各控制槽对应的轴向限位槽；所述正向拨爪和反向拨爪分别对应设置在限位槽内，且拨爪的尾端中部分别固连有矩形柱，各矩形柱分别径向穿过外环侧壁后对应与各控制槽的边线接触；所述拨爪弹簧连接在拨爪与外环内壁之间；所述控制筒环外壁与定位凸起对应位置的外端部均固连有矩形凸起部；所述第一连杆的一端通过螺栓与矩形凸起部构成转动连接，另一端与第二连杆的一端通过螺栓同轴心可转动连接；所述侧板通过螺栓固连在外环的右侧端面；所述侧板上设有轴向突起爪，第二连杆中部与突起爪端部通过螺栓构成可转动连接；所述轴上滑环同轴设置在侧板的右侧，且其圆周外侧分别设置有与第二连杆对应的直槽口接头；所述第二连杆另一端与轴上滑环上对应的直槽口接头通过螺栓构成限位滑动、转动连接；所述轴上滑环内孔与中间轴构成滑动连接；所述内环同轴布置在外环内侧；所述内环的外壁圆周均布若干轴向凸起，拨爪可与内环上的凸起侧面可选择的接触；所述内环通过变速机构连接件与调磁环连接，外环与离合器固定连接。3.根据权利要求1所述的一种双向电控超越离合式永磁两挡变速器，其特征在于：所述磁场调制齿轮变速机构为轴向充磁磁场调制齿轮或径向充磁磁场调制齿轮。4.根据权利要求3所述的一种双向电控超越离合式永磁两挡变速器，其特征在于：所述磁场调制齿轮变速机构为径向充磁磁场调制齿轮，输入轴与外磁轮固定连接，内磁轮与变速器壳体固定连接。5.根据权利要求3所述的一种双向电控超越离合式永磁两挡变速器，其特征在于：所述磁场调制齿轮变速机构为径向充磁磁场调制齿轮，输入轴与内磁轮固定连接，外磁轮与变速器壳体固定连接。6.一种根据权利要求1所述的双向电控超越离合式永磁两挡变速器的换挡方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：所述离合器与中间轴断开连接，所述轴上滑环移动至远离外环的右侧第一位置，通过直槽口接头上的螺栓带动第二连杆绕凸起爪上转动副转动，同时，第二连杆外...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大伟，杜俊良，王高磊，任廷志，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：