本发明专利技术涉及一种用于驱动电机前置后驱的自动机械式变速箱换挡系统，尤其涉及一种基于少挡位的中间轴主动调速的无同步器换挡的自动机械式变速箱，属于汽车控制技术领域，该系统包括：输入轴、中间轴、输出轴、各挡位主从动齿轮、花键毂、接合套、传感器、调速电机、调速电机传动机构、离合器操纵机构、换挡执行机构以及控制器。该系统通过调速电机对中间轴转速的调节从而实现换挡时接合套与目标挡位齿轮的同步，去掉了对材料要求高的同步器，有利于减小成本，同时利于解决小型纯电动汽车起步与加速性能和相对高速行驶不能兼得的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提出一种用于电动汽车对中间轴调速的无同步器换挡系统，尤其涉及一种用于驱动电机前置后驱式电动汽车的基于少挡位的自动机械式变速箱(以下简称AMT)换挡系统，属于电动汽车控制
技术介绍
随着对环境问题的日益关注，以及当今社会石油能源问题的极度匮乏，人们已大力投入到新能源汽车的研究生产之中，其中，电动汽车以其零污染，对燃油零消耗的优势在当今社会发挥越来越重要的作用。当前已有电动汽车投入使用，但其结构上直接由电机驱动，无变速器，动力经一级或者两级减速直接传递至传动轴，保证了起步与爬坡性能，却以牺牲高速行驶为代价，同时，由于无变速箱，爬坡或加速基本上均由驱动电机直接驱动，对电机的最大转矩Tmax和最 高转速nmax要求高，从而使电机或者整车的质量、体积和成本提高。或者安装二挡位变速箱的电动汽车，虽然一定程度上满足了起步爬坡和高速性能，却具有局限性要么低速高转矩起步或爬坡，要么高速行驶，无中间正常行驶速度，工况适应性降低，同时，电机高速运行时效率大大降低，电耗升高；即使将二挡设置为较低的正常行驶速度，却无法满足速度相对较高的高速行驶，也可能对交通造成一定的影响。如果变速箱挡位过多，会使结构变得复杂，体积和质量必然增大。同样，现有电动汽车换挡时采用传统机械机构同步器，通过同步器锁环与齿圈锥面接触产生摩擦达到同步以减少换挡时啮合齿间冲击，但是同步器制造材料要求高，使成本升高，而且结构较复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种用于电动汽车对中间轴调速的无同步器换挡系统，以克服已有技术的不足，采用少挡位(三挡位以上)，去掉了同步器，采用调速电机对中间轴主动调速，从而达到同步的作用。本专利技术提出的用于电动汽车对中间轴调速的无同步器换挡系统，包括驱动电机输出轴、离合器、输入轴、中间轴、输出轴、离合器操纵机构、换挡执行机构、传动机构和调速连接机构；所述的驱动电机输出轴通过离合器与输入轴相连；所述的输入轴通过球轴承支承在变速箱体上，输入轴的前端与离合器相连，输入轴的后端为输入轴~■挡王动齿轮；所述的传动机构支撑在变速箱体上，传动机构由主动齿轮和从动齿轮组成，主动齿轮和从动齿轮相互啮合；所述的中间轴的两端通过圆锥滚子轴承支承在变速箱体上，中间轴上设置有中间轴常啮合齿轮、中间轴一挡主动齿轮、中间轴三挡主动齿轮和传动机构从动齿轮，其中，中间轴常啮合齿轮、中间轴一挡主动齿轮、中间轴三挡主动齿轮与中间轴制成一体，中间轴与上述传动机构从动齿轮花键连接；所述的输出轴的前端通过滚针轴承支承在上述输入轴二挡主动齿轮的内孔中，输出轴的后端通过球轴承支承在变速箱体上，输出轴上从前端到后端依次装有第二花键毂、输出轴一挡从动齿轮、第一花键毂和输出轴三挡从动齿轮，第二花键毂的内花键与输出轴的外花键紧配合，第二花键毂通过第二接合套与换挡执行机构联动，输出轴一挡从动齿轮与中间轴一挡主动齿轮啮合，第一花键毂的内花键与输出轴的外花键紧配合，第一花键毂通过第一接合套与换挡执行机构联动，输出轴三挡从动齿轮与中间轴三挡主动齿轮啮合；所述的离合器操纵机构固定在换挡系统的变速箱体上，离合器操纵机构由电机、蜗杆、双联齿轮和齿条组成，电机固定在变速箱体上，蜗杆与电机输出相连，蜗杆与双联齿轮中的第一级蜗轮啮合，双联齿轮中的第二级齿轮与齿条啮合，齿条与所述的离合器联动；所述的换挡执行机构固定在变速箱体上，换挡执行机构由选挡电机、第一减速机构、选挡齿扇、换挡电机、第二减速机构、换挡齿扇、换挡齿条拨叉、选挡齿条拨叉和主轴组成，所述的选挡电机通过第一减速机构与选挡齿扇相连，选挡齿扇与选挡齿条拨叉啮合，所 述的换挡电机通过第二减速机构与换挡齿扇相连，换挡齿扇与换挡齿条拨叉啮合，换挡齿条拨叉与上述第一接合套或第二接合套联动；所述的调速连接机构固定在变速箱体上，调速连接机构由传动轴、摩擦盘、压盘、滚珠、滚珠槽、丝杠螺母、调速电机和滑杆组成，所述的传动轴的一端与上述传动机构的主动齿轮花键连接，传动轴的另一端与摩擦盘花键连接，所述的压盘、滚珠槽和丝杠螺母依次安装在调速电机输出轴上，所述的压盘通过方键固定在调速电机输出轴的前段，滚珠安装在滚珠槽中，滚珠槽通过方键固定在调速电机输出轴前段，所述的丝杠螺母与调速电机输出轴的后段成丝杠连接，所述的滑杆的一端固定在变速箱体上，另一端与丝杠螺母成滑动配合；所述的摩擦盘和压盘同轴，相互之间存在间隙。本专利技术提出的用于电动汽车对中间轴调速的无同步器换挡系统，其优点是I、本专利技术采用少挡位AMT变速箱，低挡位时对驱动电机减速增矩，并增加超速挡以提高行驶车速，从而大大减少了对驱动电机的负荷以及功率要求；2、本专利技术中提出的AMT变速箱换挡时，离合器分离，中间轴处于惯性减速状态，无动力输入，更易驱动，这对调速电机的输出转矩要求降低，可以实现此功能的电机的成本仅为几十元，大大降低了成本；3、本专利技术中提出的AMT变速箱，设有低挡位和超速挡位，使最大爬坡度imax和最高车速Umax提高，提高了电动汽车的工况适应性，从而弥补如今大多最高时速为30-40km/h的小型电动汽车速度低的不足；4、本专利技术最突出一点为舍弃了同步器，需要换挡时，利用调速电机带动中间轴，通过中间轴齿轮带动与之啮合的输出轴齿轮，从而对输出轴目标挡位齿轮进行调速，代替同步器的作用，使接合套转速与目标挡位的接合齿圈转速达到同步，再利用换挡执行机构实现换挡，有效减少冲击损耗，此外，由于无同步器，使得变速箱结构更加简单，成本进一步降低。而且电机从启动达到稳定高转速仅仅需要100ms-200ms的时间，响应速度快。附图说明图I为本专利技术提出的用于电动汽车的自动机械式变速箱换挡系统(三挡位)的结构示意图。图2为图I中离合器操纵机构3的结构示意图。图3为图I中换挡执行机构7的结构示意图。图4为图I中调速连接机构12的结构示意图。图5为本专利技术提出的用于电动汽车的自动机械式变速箱换挡系统(四挡位)的结构示意图。图6为本专利技术中各挡位接合齿圈的结构示意图。图7为本专利技术提出的基于电机调速的控制流程图。 图I-图5中，I为离合器,2为输入轴,4为输入轴二挡主动齿轮,5为输出轴转速传感器，6为输出轴一挡从动齿轮,61为一挡从动齿轮接合齿圈,8为第一接合套,9为第一花键毂，10为输出轴三挡从动齿轮，101为三挡从动齿轮接合齿圈，11为输出轴，13为传动机构主动齿轮，14为传动机构从动齿轮，15为中间轴三挡主动齿轮，16为中间轴一挡主动齿轮，17为中间轴常啮合齿轮，18为中间轴转速传感器，19为中间轴，20为第二接合套，21为第二花键毂，22为变速箱体，23为驱动电机输出轴。3为离合器操纵机构，31为蜗杆，32为双联齿轮，33为电机，34为齿条(离合器拉杆)。7为换挡执行机构，71为选挡电机，72为第一减速机构(与第二减速机构相同，为常用蜗轮蜗杆或者其他机械机构)，73为选挡齿扇，74为换挡电机，75为第二减速机构，76为换挡齿扇，77为换挡齿条拨叉，78为选挡齿条拨叉，79为主轴。12为调速连接机构，121为传动轴，122为摩擦盘，123为压盘，124为调速电机输出轴，125为滚珠，126为丝杠螺母，127为调速电机，128为滑杆，129为滚珠槽。具体实施例方式本专利技术提出的用于电动汽车对中间轴调速的无同步器换挡系统，其本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于电动汽车对中间轴调速的无同步器换挡系统，其特征在于该换挡系统包括：驱动电机输出轴、离合器、输入轴、中间轴、输出轴、离合器操纵机构、换挡执行机构、传动机构和调速连接机构；所述的驱动电机输出轴通过离合器与输入轴相连；所述的输入轴通过球轴承支承在变速箱体上，输入轴的前端与离合器相连，输入轴的后端为输入轴二挡主动齿轮；所述的传动机构支撑在变速箱体上，传动机构由主动齿轮和从动齿轮组成，主动齿轮和从动齿轮相互啮合；所述的中间轴的两端通过圆锥滚子轴承支承在变速箱体上，中间轴上设置有中间轴常啮合齿轮、中间轴一挡主动齿轮、中间轴三挡主动齿轮和传动机构从动齿轮，其中，中间轴常啮合齿轮、中间轴一挡主动齿轮、中间轴三挡主动齿轮与中间轴制成一体，中间轴与上述传动机构从动齿轮花键连接；所述的输出轴的前端通过滚针轴承支承在上述输入轴二挡主动齿轮的内孔中，输出轴的后端通过球轴承支承在变速箱体上，输出轴上从前端到后端依次装有第二花键毂、输出轴一挡从动齿轮、第一花键毂和输出轴三挡从动齿轮，第二花键毂的内花键与输出轴的外花键紧配合，第二花键毂通过第二接合套与换挡执行机构联动，输出轴一挡从动齿轮与上述中间轴一挡主动齿轮啮合，第一花键毂的内花键与输出轴的外花键紧配合，第一花键毂通过第一接合套与换挡执行机构联动，输出轴三挡从动齿轮与上述中间轴三挡主动齿轮啮合；所述的离合器操纵机构固定在换挡系统的变速箱体上，离合器操纵机构由电机、蜗杆、双联齿轮和齿条组成，电机固定在变速箱体上，蜗杆与电机输出相连，蜗杆与双联齿轮中的第一级蜗轮啮合，双联齿轮中的第二级齿轮与齿条啮合，齿条与所述的离合器联动；所述的换挡执行机构固定在变速箱体上，换挡执行机构由选挡电机、第一减速机构、选挡齿扇、换挡电机、第二减速机构、换挡齿扇、换挡齿条拨叉、选挡齿条拨叉和主轴组成，所述的选挡电机通过第一减速机构与选挡齿扇相连，选挡齿扇与选挡齿条拨叉啮合，所述的换挡电机通过第二减速机构与换挡齿扇相连，换挡齿扇与换挡齿条拨叉啮合，换挡齿条拨叉与上述第一接合套或第二接合套联动；所述的调速连接机构固定在变速箱体上，调速连接机构由传动轴、摩擦盘、压盘、滚珠、滚珠槽、丝杠螺母、调速电机和滑杆组成，所述的传动轴的一端与上述传动机构的主动齿轮花键连接，传动轴的另一端与摩擦盘花键连接，所述的压盘、滚珠槽和丝杠螺母依次安装在调速电机输出轴上，所述的压盘通过方键固定在调速电机输出轴的前段，滚珠安装在滚珠槽中，滚珠槽通过方键固定在调速电机输出轴前段，所述的丝杠螺母与调速电机输出轴的后段成丝杠连接，所述的滑杆的一端固定在变速箱体上，另一端与丝杠螺母成滑动配合；所述的摩擦盘和压盘同轴，相互之间存在间隙。...
【技术特征摘要】
1. 一种用于电动汽车对中间轴调速的无同步器换挡系统，其特征在于该换挡系统包括驱动电机输出轴、离合器、输入轴、中间轴、输出轴、离合器操纵机构、换挡执行机构、传动机构和调速连接机构；所述的驱动电机输出轴通过离合器与输入轴相连； 所述的输入轴通过球轴承支承在变速箱体上，输入轴的前端与离合器相连，输入轴的后端为输入轴~■挡王动齿轮； 所述的传动机构支撑在变速箱体上，传动机构由主动齿轮和从动齿轮组成，主动齿轮和从动齿轮相互啮合； 所述的中间轴的两端通过圆锥滚子轴承支承在变速箱体上，中间轴上设置有中间轴常啮合齿轮、中间轴一挡主动齿轮、中间轴三挡主动齿轮和传动机构从动齿轮，其中，中间轴常啮合齿轮、中间轴一挡主动齿轮、中间轴三挡主动齿轮与中间轴制成一体，中间轴与上述传动机构从动齿轮花键连接； 所述的输出轴的前端通过滚针轴承支承在上述输入轴二挡主动齿轮的内孔中，输出轴的后端通过球轴承支承在变速箱体上，输出轴上从前端到后端依次装有第二花键毂、输出轴一挡从动齿轮、第一花键毂和输出轴三挡从动齿轮，第二花键毂的内花键与输出轴的外花键紧配合，第二花键毂通过第二接合套与换挡执行机构联动，输出轴一挡从动齿轮与上述中间轴一挡主动齿轮啮合，第一花键毂的内花键与输出轴的外花键紧配合，第一花键毂通过第一接合套与换挡执行机构联动，输出轴三挡从动齿轮...
【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，李磊，杨克，宋健，杨超，李红志，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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