CN103410961A - 电动汽车的互锁型换挡装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车的互锁型换挡装置，包括第一换挡机构和第二换挡机构，该第一换挡机构和该第二换挡机构均设置于变速器箱体内，互锁机构设置于第一蜗轮和第二蜗轮之间，第一蜗轮通过互锁机构与第二蜗轮互锁，传感器检测第一蜗轮和第二蜗轮的转动状态。采用了该结构的电动汽车的互锁型换挡装置，换挡时间短，无需再另行设置选挡装置，结构十分紧凑；变速器的成本大大降低，利于大批量生产；通过互锁钢球实现两蜗轮之间的互锁，该互锁结构防止因电机受到外部干扰或接收到错误控制信号而造成换挡电机同时工作而导致的挡位错乱，性能可靠，适合于多挡电动汽车；具有优越的扩展性，根据车辆的实际设计需求可设计成多挡的挡位装置。

Description

电动汽车的互锁型换挡装置

技术领域

本发明涉及车辆传动***技术领域，特别涉及电动车辆传动***技术领域，具体是指一种电动汽车的互锁型换挡装置。

背景技术

由于电机本身具备调速性能，因此最初的纯电动汽车的动力总成中，通常采用驱动电机配单速比减速器的方式实现无级调速。但随着电动汽车的发展，对电动汽车的要求也越来越高，驱动电机配单速比减速器的方式的在动力性、经济性、续驶里程方面的不足越来越明显，因此，电动汽车向着多挡位的方向发展的要求越来越迫切。但变速器的挡位增多之后，尤其是挡位数量达到三个以上之后，当换挡涉及选挡动作时，常规机械式自动变速器（AMT）的换挡装置完成一次换挡操作一般要经过摘挡、选挡和挂挡三个步骤，这种换挡装置操作时间长，结构复杂，换挡冲击较大，降低了汽车的加速性能和舒适性。特别值得注意的是，由于有级的变速器在换挡时有转速差，因此在换挡过程中需要中断动力的输出，因此，换挡时间越长，整车动力损失就越大，加速性能和舒适性就越低，为了尽可能的提高汽车换挡速度，最有效的措施就是在换挡装置中减去选挡机构，节约选挡时间，加快换挡速度。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种无需选挡机构、换挡速度快、结构紧凑、互锁可靠的电动汽车的互锁型换挡装置。

为实现上述的目的，本发明的电动汽车的互锁型换挡装置采用以下技术方案：

该电动汽车的互锁型换挡装置，其主要特点是，包括第一换挡机构和第二换挡机构，该第一换挡机构和该第二换挡机构均设置于变速器箱体内，所述的第一换挡机构包括第一蜗轮和第一换挡轴，该第一蜗轮和该第一换挡轴固定连接，所述的第一换挡轴与所述的第一蜗轮同步转动，所述的第一换挡轴转动时带动一二挡拨叉轴沿其自身的轴线方向往返移动；

所述的第二换挡机构包括第二蜗轮和第二换挡轴，该第二蜗轮和该第二换挡轴固定连接，所述的第二换挡轴与所述的第二蜗轮同步转动，所述的第二换挡轴转动时带动三四挡拨叉轴沿其自身的轴线方向往返移动；

所述的第一蜗轮通过互锁机构与所述的第二蜗轮互锁，所述的第一蜗轮不与所述的第二蜗轮同时转动，传感器检测所述的第一蜗轮和所述的第二蜗轮的转动状态。

该电动汽车的互锁型换挡装置中的第一蜗轮固定设置于所述的第一换挡轴的上端，所述的第二蜗轮固定设置于所述的第二换挡轴的上端，所述的第一换挡轴通过轴承活动套设于所述的第二换挡轴内，且所述的第一蜗轮位于所述的第二蜗轮的上方。

该电动汽车的互锁型换挡装置中的互锁机构设置于所述的第一蜗轮和所述的第二蜗轮之间，该互锁机构包括钢球挡块，该钢球挡块与所述的变速器箱体固定连接，所述的第一蜗轮的下表面具有第一凹槽，所述的第二蜗轮的上表面具有第二凹槽，互锁钢球沿所述的钢球挡块的通孔上下移动，

所述的互锁钢球位于所述的钢球挡块的通孔以及所述的第二凹槽内；或者，所述的互锁钢球位于所述的钢球挡块的通孔以及所述的第一凹槽内；或者，所述的互锁钢球位于所述的钢球挡块的通孔内。

该电动汽车的互锁型换挡装置中的传感器包括第一传感器和第二传感器，该第一传感器检测所述的第一蜗轮的转动状态，该第二传感器检测所述的第二蜗轮的转动状态。

该电动汽车的互锁型换挡装置中的第一电机驱动第一蜗杆，所述的第一蜗杆与所述的第一电机刚性连接，所述的第一蜗轮与该第一蜗杆啮合。

该电动汽车的互锁型换挡装置中的第二电机驱动第二蜗杆，所述的第二蜗杆与所述的第二电机刚性连接，所述的第二蜗轮与该第二蜗杆啮合。

该电动汽车的互锁型换挡装置中的第一换挡轴固定设置有第一拨头，所述的第一换挡轴转动时带动该第一拨头，所述的第一拨头拨动所述的一二挡拨叉轴，使所述的一二挡拨叉轴沿其自身的轴线往返移动。

该电动汽车的互锁型换挡装置中的第二换挡轴固定设置有第二拨头，所述的第二换挡轴转动时带动该第二拨头，所述的第二拨头拨动所述的三四挡挡拨叉轴，使所述的三四挡拨叉轴沿其自身的轴线往返移动。

采用了该结构的电动汽车的互锁型换挡装置，换挡时间短，驾驶舒适；通过两根换挡轴起到选换挡的作用，无需再另行设置选挡装置，结构十分紧凑，占用的体积小；在解决三挡和三挡电动汽车换挡问题的基础上，大大降低了变速器的成本，利于大批量的生产；通过互锁钢球实现两蜗轮之间的互锁，这种机械式的互锁结构防止因电机受到外部干扰或接收到错误控制信号而造成换挡电机同时工作而导致的挡位错乱，保证只有一个换挡轴转动，性能可靠，适合于多挡电动汽车；此外，本发明具有优越的扩展性，根据车辆的实际设计需求可设计成三挡或是多挡的变速器的挡位装置。

附图说明

图1为本发明的换挡装置的示意图。

图2为本发明的换挡装置的剖视图。

图3a、3b、3c为本发明的互锁机构的示意图。

图4为现有的机械式自动变速器的挡位布置图。

图5为本发明的挡位装置的布置图。

图中标号说明如下：

1     一二挡拨叉轴

2     三四挡拨叉轴

3     第二传感器

4     第一蜗杆

5     第一电机

6     第一蜗轮

61    第一凹槽

7     第一传感器

8     第二蜗杆

9     第二电机

10    第二蜗轮

101   第二凹槽

11    第二换挡轴

12    第一换挡轴

13    第一拨头

14    第二拨头

15    第一轴承

16    第二轴承

17    弹性开口销

18    钢球挡块

19    互锁钢球

具体实施方式

为了能更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1和图2，该电动汽车的互锁型换挡装置，包括第一换挡机构和第二换挡机构，该第一换挡机构和该第二换挡机构均设置于变速器箱体内，第一换挡机构包括第一蜗轮6和第一换挡轴12，该第一蜗轮6和该第一换挡轴12固定连接，第一换挡轴12与第一蜗轮6同步转动，第一换挡轴12转动时带动一二挡拨叉轴1沿其自身的轴线方向往返移动；第二换挡机构包括第二蜗轮10和第二换挡轴11，该第二蜗轮10和该第二换挡轴11固定连接，第二换挡轴11与第二蜗轮10同步转动，第二换挡轴11转动时带动三四挡拨叉轴2沿其自身的轴线方向往返移动；第一蜗轮6通过互锁机构与第二蜗轮10互锁，第一蜗轮6不与第二蜗轮10同时转动，传感器检测第一蜗轮6和第二蜗轮10的转动状态。

第一蜗轮6固定设置于第一换挡轴12的上端，第二蜗轮10固定设置于第二换挡轴11的上端，第一换挡轴12通过轴承活动套设于第二换挡轴11内，第一换挡轴12与第二换挡轴11同轴，轴承包括第一轴承15和第二轴承16，轴承起定位支撑作用，第一蜗轮6位于第二蜗轮10的上方。互锁机构设置于第一蜗轮6和第二蜗轮10之间，该互锁机构包括钢球挡块18，该钢球挡块18与变速器箱体固定连接，第一蜗轮6的下表面具有第一凹槽61，第二蜗轮10的上表面具有第二凹槽101，互锁钢球19沿钢球挡块18的通孔上下移动，互锁钢球19位于钢球挡块18的通孔以及第二凹槽101内；或者，互锁钢球19位于钢球挡块18的通孔以及第一凹槽61内；或者，互锁钢球位于钢球挡块18的通孔内。

传感器包括第一传感器7和第二传感器3，该第一传感器7检测第一蜗轮6的转动状态，该第二传感器3检测第二蜗轮10的转动状态。第一电机5驱动第一蜗杆4，第一蜗杆4与第一电机5刚性连接，第一蜗轮6与该第一蜗杆4啮合。第二电机9驱动第二蜗杆8，第二蜗杆8与第二电机9刚性连接，第二蜗轮10与该第二蜗杆8啮合。第一换挡轴12固定设置有第一拨头13，第一拨头13通过弹性开口销17与第一换挡轴12固定，第一换挡轴12转动时带动该第一拨头13，第一拨头13拨动一二挡拨叉轴1，使一二挡拨叉轴1沿其自身的轴线往返移动。第二换挡轴11固定设置有第二拨头14，第二换挡轴11转动时带动该第二拨头14，第二拨头14拨动三四挡挡拨叉轴2，使三四挡拨叉轴2沿其自身的轴线往返移动。

请参阅图3a，图3b和图3c，互锁钢球18处于图3a所示状态时，车辆处于空挡状态，车辆可以进入任意挡位操作。

自锁钢球18处于图3b所示状态时，车辆处于一挡或二挡运行状态，第二蜗轮10不能转动，车辆不能进行三挡或四挡挂挡操作。

自锁钢球18处于图3c所示状态时，车辆处于三挡或四挡运行状态，第一蜗轮6不能转动，车辆不能进行一挡或二挡挂挡操作。

当车辆进行一挡或二挡操作时，第一电机5驱动第一蜗杆4，第一蜗杆4带动第一蜗轮6转动，传感器7检测到第一蜗轮6转动，第一蜗轮6带动第一换挡轴12转动，第一拨头13带动一二挡拨叉轴1移动，从而实现一挡或二挡的挂挡操作。

当车辆进行三挡或四挡操作时，第二电机9驱动第二蜗杆8，第二蜗杆8驱动第二蜗轮10转动，传感器3检测到第二蜗轮10转动，第二蜗轮10带动第二换挡轴11转动，第二拨头14带动三四挡拨叉轴2移动，从而实现三挡或四挡的挂挡操作。

当车辆由二挡进入三挡时，第一电机5驱动第一蜗杆4和第一蜗轮6转动，第一传感器7检测到第一蜗轮6转动，当检测到第一蜗轮6的第一凹槽61与互锁钢球19同轴，第一电机5停止工作，车辆进入空挡状态，空挡状态时的互锁机构如图3a所示，第二电机9驱动第二蜗杆8和第二蜗轮10转动，进入三挡挂挡操作，第二蜗轮10转动迫使互锁钢球19进入第一蜗轮6的第一凹槽61，具体请参阅图3c，此时第一蜗轮6无法转动。

当车辆由三挡进入二挡时，第二电机9驱动第二蜗杆8和第二蜗轮10转动，第二传感器3检测第二蜗轮10转动，当检测到第二蜗轮10第二凹槽101与互锁钢球19同轴，第二电机9停止工作，车辆进入空挡状态，第一电机5驱动第一蜗杆4和第一蜗轮6转动，进入二挡挂挡操作，第一蜗轮6转动迫使互锁钢球19进入第二蜗轮10的第二凹槽101，具体请参阅图3b，此时蜗轮10无法转动。

请参阅图4和图5，对于换挡前后的两个挡位均在布置在同一根拨叉轴上时，如1-2、2-1、3-4和4-3，由于不涉及选挡，应用本发明的变速器完成换挡与常规手动变速器操作相同。当换挡前后的两个挡位布置在不同的拨叉轴上时，如二挡换三挡，现有的机械式自动变速器变速箱完成二挡到三挡操作需完成2-N摘挡，N-N选挡，N-3挂挡操作，本发明由于无选挡动作，完成二挡到三挡操作只需完成2-N摘挡，N-3挂挡操作，因此整个换挡时间比现有的机械式自动变速器短。

以二挡换三挡为例，参照图1至图3，本发明的换挡装置的工作原理为：当控制器收到换挡指令时，第一电机5通过第一蜗杆4驱动第一蜗轮6由二挡向空挡位置旋转，当第一传感器7检测到第一蜗轮6到达空挡位置时，第一电机5停止工作，第二电机9通过第二蜗杆8驱动第二蜗轮10由空挡向三挡位置旋转，当第二传感器3检测到第二蜗轮10到达三挡位置后第二电机9停止工作。

本发明具备优越的扩展性，能够根据车辆的实际设计需求设计成三挡至更多挡位的变速器的换挡机构，比如取消一个挡位即可设计成三挡变速器的换挡装置，而参照本发明的原理，每增加一个同轴的换挡轴既可增加1～2个挡位。

采用了该结构的电动汽车的互锁型换挡装置，换挡时间短，驾驶舒适；通过两根换挡轴起到选换挡的作用，无需再另行设置选挡装置，结构十分紧凑，占用的体积小；在解决三挡和三挡电动汽车换挡问题的基础上，大大降低了变速器的成本，利于大批量的生产；通过互锁钢球实现两蜗轮之间的互锁，这种机械式的互锁结构防止因电机受到外部干扰或接收到错误控制信号而造成换挡电机同时工作而导致的挡位错乱，保证只有一个换挡轴转动，性能可靠，适合于多挡电动汽车；此外，本发明具有优越的扩展性，根据车辆的实际设计需求可设计成三挡或是多挡的变速器的挡位装置。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (8)

1.一种电动汽车的互锁型换挡装置，其特征在于，包括第一换挡机构和第二换挡机构，该第一换挡机构和该第二换挡机构均设置于变速器箱体内，所述的第一换挡机构包括第一蜗轮（6）和第一换挡轴（12），该第一蜗轮（6）和该第一换挡轴（12）固定连接，所述的第一换挡轴（12）与所述的第一蜗轮（6）同步转动，所述的第一换挡轴（12）转动时带动一二挡拨叉轴（1）沿其自身的轴线方向往返移动；

所述的第二换挡机构包括第二蜗轮（10）和第二换挡轴（11），该第二蜗轮（10）和该第二换挡轴（11）固定连接，所述的第二换挡轴（11）与所述的第二蜗轮（10）同步转动，所述的第二换挡轴（11）转动时带动三四挡拨叉轴（2）沿其自身的轴线方向往返移动；

所述的第一蜗轮（6）通过互锁机构与所述的第二蜗轮（10）互锁，所述的第一蜗轮（6）不与所述的第二蜗轮（10）同时转动，传感器检测所述的第一蜗轮（6）和所述的第二蜗轮（10）的转动状态。

2.根据权利要求1所述的电动汽车的互锁型换挡装置，其特征在于，所述的第一蜗轮（6）固定设置于所述的第一换挡轴（12）的上端，所述的第二蜗轮（10）固定设置于所述的第二换挡轴（11）的上端，所述的第一换挡轴（12）通过轴承活动套设于所述的第二换挡轴（11）内，且所述的第一蜗轮（6）位于所述的第二蜗轮（10）的上方。

3.根据权利要求2所述的电动汽车的互锁型换挡装置，其特征在于，所述的互锁机构设置于所述的第一蜗轮（6）和所述的第二蜗轮（10）之间，该互锁机构包括钢球挡块（18），该钢球挡块（18）与所述的变速器箱体固定连接，所述的第一蜗轮（6）的下表面具有第一凹槽（61），所述的第二蜗轮（10）的上表面具有第二凹槽（101），互锁钢球（19）沿所述的钢球挡块（18）的通孔上下移动，

所述的互锁钢球（19）位于所述的钢球挡块（18）的通孔以及所述的第二凹槽（101）内；或者，所述的互锁钢球（19）位于所述的钢球挡块（18）的通孔以及所述的第一凹槽（61）内；或者，所述的互锁钢球位于所述的钢球挡块（18）的通孔内。

4.根据权利要求1所述的电动汽车的互锁型换挡装置，其特征在于，所述的传感器包括第一传感器（7）和第二传感器（3），该第一传感器（7）检测所述的第一蜗轮（6）的转动状态，该第二传感器（3）检测所述的第二蜗轮（10）的转动状态。

5.根据权利要求1所述的电动汽车的互锁型换挡装置，其特征在于，第一电机（5）驱动第一蜗杆（4），所述的第一蜗杆（4）与所述的第一电机（5）刚性连接，所述的第一蜗轮（6）与该第一蜗杆（4）啮合。

6.根据权利要求1所述的电动汽车的互锁型换挡装置，其特征在于，第二电机（9）驱动第二蜗杆（8），所述的第二蜗杆（8）与所述的第二电机（9）刚性连接，所述的第二蜗轮（10）与该第二蜗杆（8）啮合。

7.根据权利要求2所述的电动汽车的互锁型换挡装置，其特征在于，所述的第一换挡轴（12）固定设置有第一拨头（13），所述的第一换挡轴（12）转动时带动该第一拨头（13），所述的第一拨头（13）拨动所述的一二挡拨叉轴（1），使所述的一二挡拨叉轴（1）沿其自身的轴线往返移动。

8.根据权利要求2所述的电动汽车的互锁型换挡装置，其特征在于，所述的第二换挡轴（11）固定设置有第二拨头（14），所述的第二换挡轴（11）转动时带动该第二拨头（14），所述的第二拨头（14）拨动所述的三四挡挡拨叉轴（2），使所述的三四挡拨叉轴（2）沿其自身的轴线往返移动。

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