CN112943921B - 一种自适应换挡的两挡动力总成*** - Google Patents

一种自适应换挡的两挡动力总成*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自适应换挡的两挡动力总成***，属于动力总成技术领域；一种自适应换挡的两挡动力总成***，其特征在于：包括有安装壳体，所述安装壳体内部安装有两挡变速器，所述两挡变速器包括有锥齿轮传动输入轴和输出轴，所述安装壳体的顶端固定连接有安装架，所述锥齿轮传动输入轴和输出轴均转动连接在安装架上，所述输出轴上安装有同步器，所述安装壳体一侧安装有自动换挡机构，所述自动换挡机构包括有自动换挡控制机构和自动换挡执行机构；本发明实现了两挡变速器的平稳换挡，最大化的减小了换挡时所带来的冲击，极大地提高了自动换挡机构的寿命，结构简单，可以通过改变螺距来实现换挡杆位移的精准控制。

Description

一种自适应换挡的两挡动力总成***
技术领域
本发明涉及动力总成技术领域，具体为一种自适应换挡的两挡动力总成***。
背景技术
目前我们所见到的电机驱动***的动力总成，要么采用的是减速器进行调速，要么使用电子的无级调速，并没有像燃油车那样广泛使用变速箱进行调速，长此以往就使人们认为电机驱动***的动力总成不需要变速箱。一部分原因是现在的电机驱动的***动力总成大部分用轻载工况，另一部分原因是没有和高速电动机匹配的变速箱，例如要求在高速切换挡位时，冲击要小。
众所周知，电机驱动***中的电机与燃油车的发动机相比，电动机的确有着更高的极限转度，当在非重载低速的情况下，电动机有着良好的工作性能，但是当在高速重载的情况下，电动机的性能明显下降，所以在电机驱动***的动力总成中，引入变速器，可以大大增加电机驱动***动力总成的应用范围，为此，我们提出了一种自适应换挡的两挡动力总成***。
发明内容
1、本发明要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺陷，现提供一种自适应换挡的两挡动力总成***，实现了两挡变速器的平稳换挡，最大化的减小了换挡时所带来的冲击，而且采用离心机构与行程开关之间的配合，实现了自动换挡，极大地提高了自动换挡机构的寿命，同时采用的螺纹丝杠具有良好的自锁作用，不需要再设计新的换挡自锁机构，结构简单，而且可以通过改变螺距来实现换挡杆位移的精准控制，并且采用的限位开关避免了过度换挡。
2、技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种自适应换挡的两挡动力总成***，包括有安装壳体，所述安装壳体内部安装有两挡变速器，所述两挡变速器包括有锥齿轮传动输入轴和输出轴，所述安装壳体的顶端固定连接有安装架，所述锥齿轮传动输入轴和输出轴均转动连接在安装架上，所述输出轴上安装有同步器，所述安装壳体一侧安装有自动换挡机构，所述自动换挡机构包括有自动换挡控制机构和自动换挡执行机构，所述自动换挡控制机构与锥齿轮传动输入轴相连接，所述自动换挡执行机构与同步器相连接，所述自动换挡控制机构与自动换挡执行机构之间电性连接。
优选地，所述同步器两侧设置分别有低速大齿轮和高速小齿轮，所述低速大齿轮和高速小齿轮均与输出轴固定连接；所述锥齿轮传动输入轴上固定连接有低速小齿轮和高速大齿轮，所述低速大齿轮与低速小齿轮啮合连接，所述高速小齿轮与高速大齿轮啮合连接。
优选地，所述同步器包括有接合套、第一膜片弹簧、第二膜片弹簧、低速摩擦盘和高速摩擦盘，所述接合套套接在输出轴上，所述第一膜片弹簧和第二膜片弹簧分别套连在接合套的两侧。
优选地，所述低速摩擦盘固定连接在低速大齿轮一侧，所述高速摩擦盘固定连接在高速小齿轮一侧，所述接合套的两侧均固定连接有啮合齿盘，所述低速摩擦盘和高速摩擦盘的中间位置设置有啮合齿槽，所述啮合齿盘与啮合齿槽相匹配；所述接合套的啮合齿盘与低速摩擦盘的啮合齿槽相啮合时，所述两挡变速器实现低速换挡；所述接合套的啮合齿盘与高速摩擦盘的啮合齿槽相啮合时，所述两挡变速器实现高速换挡。
优选地，所述自动换挡控制机构包括主驱动电机、第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述主驱动电机的输出转轴与锥齿轮传动输入轴固定连接，所述第二锥齿轮固定连接在锥齿轮传动输入轴远离低速小齿轮一端，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合连接，所述第一锥齿轮上固定连接有锥齿轮传动输出轴，所述锥齿轮传动输出轴上套连有移动套筒，所述移动套筒顶端转动连接有下连杆，所述下连杆远离移动套筒一端转动连接有上连杆，所述上连杆一端转动连接在锥齿轮传动输出轴顶端，所述上连杆远离锥齿轮传动输出轴一端固定连接有离心球，所述移动套筒上还连接有控制杆，所述控制杆远离移动套筒一端与行程开关相连接。
优选地，所述自动换挡执行机构包括有换挡电机，所述换挡电机的输出转轴上固定连接有梯形螺纹丝杠，所述梯形螺纹丝杠上螺旋连接有螺纹套筒，所述螺纹套筒上固定连接有换挡杆，所述换挡杆远离螺纹套筒一端固定连接有换挡拨叉，所述换挡拨叉插接在接合套上的凹槽内，所述换挡拨叉上内嵌有圆滚珠。
优选地，所述换挡杆一侧固定安装有第一限位开关和第二限位开关，所述第一限位开关和第二限位开关上固定连接有第一连接线，所述第一连接线远离第一限位开关和第二限位开关一端固定连接在换挡电机上，所述第一限位开关和第二限位开关通过与所述换挡杆的位置配合，从而达到换挡换到位时的换挡电机的智能启停。
优选地，所述换挡电机用于驱动所述自动换挡执行机构，所述自动换挡控制机构用于控制所述换挡电机，所述自动换挡执行机构用于接触和推动所述接合套运动。
优选地，所述换挡电机上还固定连接有第二连接线，所述第二连接线远离换挡电机一端固定连接在行程开关上，所述锥齿轮传动输出轴的速度发生变化，所述控制杆与所述行程开关的位置发生变化，从而改变行程开关触点位置的变化，进而控制换挡电机的正反转。
3、有益效果
(1)本发明提供的一种自适应换挡的两挡动力总成***采用机械式的离心机构实现两挡之间的自动变速，减少了电控元件介入数量，使两挡变速更可靠。
(2)本发明提供的一种自适应换挡的两挡动力总成***采用了一种全新的同步器进行换挡，通过接合套向膜片弹簧施加推动力。随着膜片弹簧的缓慢移动，膜片弹簧和齿轮上摩擦盘之间的摩擦力越来越大，进而使换挡齿轮转速与输出轴转速逐渐趋向一致，极大地减小换挡时带来的冲击。
(3)本发明所设计的同步器相比之前的同步器所需的零件更少，结构更加紧凑，使用寿命更长。
(4)本发明在推动换挡杆时，采用的是梯形螺纹丝杠与螺纹套之间的运动去推动换挡杆，充分利用了梯形螺纹丝杠的自锁作用，防止换挡杆串动。
(5)本发明还巧妙的利用了限位开关来限制换挡的正确位置，并且限位开关采用机械结构，充分增加了该动力总成的使用环境，尤其在恶劣环境下的使用。
(6)本发明还巧妙的利用了推力球轴承的原理，减小了换挡时换挡拨叉与同步器接合套的摩擦，增加了使用寿命。
附图说明
图1为本发明提出的一种自适应换挡的两挡动力总成***的总体结构示意图；
图2为本发明提出的一种自适应换挡的两挡动力总成***的主视图；
图3为本发明提出的一种自适应换挡的两挡动力总成***的同步器***示意图；
图4为本发明提出的一种自适应换挡的两挡动力总成***的膜片弹簧结构示意图；
图5为本发明提出的一种自适应换挡的两挡动力总成***的接合套结构示意图；
图6为本发明提出的一种自适应换挡的两挡动力总成***的高速小齿轮和高速摩擦盘固联结构示意图；
图7为本发明提出的一种自适应换挡的两挡动力总成***的低速大齿轮和低速摩擦盘固联结构示意图；
图8为本发明提出的一种自适应换挡的两挡动力总成***的离心自动换挡控制机构示意图；
图9为本发明提出的一种自适应换挡的两挡动力总成***的自动换挡执行机构示意图；
图10为本发明提出的一种自适应换挡的两挡动力总成***的换挡拨叉的局部示意图。
图中标号说明：
1、输出轴；2、低速大齿轮；3、第一膜片弹簧；4、接合套；5、第二膜片弹簧；6、高速小齿轮；7、第一限位开关；8、换挡杆；9、螺纹套筒；10、第二限位开关；11、梯形螺纹丝杠；12、第一连接线；13、换挡电机；14、第二连接线；15、主驱动电机；16、行程开关；17、第一锥齿轮；18、第二锥齿轮；19、高速大齿轮；20、安装壳体；21、低速小齿轮；22、输入轴；23、离心球；24、上连杆；25、下连杆；26、移动套筒；27、锥齿轮传动输出轴；28、控制杆；29、啮合齿盘；30、啮合齿槽；31、换挡拨叉；32、高速摩擦盘；33、低速摩擦盘；34、圆滚珠。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
请参阅图1-10，一种自适应换挡的两挡动力总成***，包括有安装壳体20，安装壳体20内部安装有两挡变速器，两挡变速器包括有锥齿轮传动输入轴22和输出轴1，安装壳体20的顶端固定连接有安装架，锥齿轮传动输入轴22和输出轴1均转动连接在安装架上，输出轴1上安装有同步器，安装壳体20一侧安装有自动换挡机构，自动换挡机构包括有自动换挡控制机构和自动换挡执行机构，自动换挡控制机构与锥齿轮传动输入轴22相连接，自动换挡执行机构与同步器相连接，自动换挡控制机构与自动换挡执行机构之间电性连接。
同步器两侧设置分别有低速大齿轮2和高速小齿轮6，低速大齿轮2和高速小齿轮6均与输出轴1固定连接；锥齿轮传动输入轴22上固定连接有低速小齿轮21和高速大齿轮19，低速大齿轮2与低速小齿轮21啮合连接，高速小齿轮6与高速大齿轮19啮合连接。
同步器包括有接合套4、第一膜片弹簧3、第二膜片弹簧5、低速摩擦盘33和高速摩擦盘32，接合套4套接在输出轴1上，第一膜片弹簧3和第二膜片弹簧5分别套连在接合套4的两侧。
低速摩擦盘33固定连接在低速大齿轮2一侧，高速摩擦盘32固定连接在高速小齿轮6一侧，接合套4的两侧均固定连接有啮合齿盘29，低速摩擦盘33和高速摩擦盘32的中间位置设置有啮合齿槽30，啮合齿盘29与啮合齿槽30相匹配；接合套4的啮合齿盘29与低速摩擦盘33的啮合齿槽30相啮合时，两挡变速器实现低速换挡；接合套4的啮合齿盘29与高速摩擦盘32的啮合齿槽30相啮合时，两挡变速器实现高速换挡。
自动换挡控制机构包括主驱动电机15、第一锥齿轮17和第二锥齿轮18，主驱动电机15的输出转轴与锥齿轮传动输入轴22固定连接，第二锥齿轮18固定连接在锥齿轮传动输入轴22远离低速小齿轮21一端，第一锥齿轮17与第二锥齿轮18啮合连接，第一锥齿轮17上固定连接有锥齿轮传动输出轴27，锥齿轮传动输出轴27上套连有移动套筒26，移动套筒26顶端转动连接有下连杆25，下连杆25远离移动套筒26一端转动连接有上连杆24，上连杆24一端转动连接在锥齿轮传动输出轴27顶端，上连杆24远离锥齿轮传动输出轴27一端固定连接有离心球23，移动套筒26上还连接有控制杆28，控制杆28远离移动套筒26一端与行程开关16相连接。
自动换挡执行机构包括有换挡电机13，换挡电机13的输出转轴上固定连接有梯形螺纹丝杠11，梯形螺纹丝杠11上螺旋连接有螺纹套筒9，螺纹套筒9上固定连接有换挡杆8，换挡杆8远离螺纹套筒9一端固定连接有换挡拨叉31，换挡拨叉31插接在接合套4上的凹槽内，换挡拨叉31上内嵌有圆滚珠34。
换挡杆8一侧固定安装有第一限位开关7和第二限位开关10，第一限位开关7和第二限位开关10上固定连接有第一连接线12，第一连接线12远离第一限位开关7和第二限位开关10一端固定连接在换挡电机13上，第一限位开关7和第二限位开关10通过与换挡杆8的位置配合，从而达到换挡换到位时的换挡电机13的智能启停。
换挡电机13用于驱动自动换挡执行机构，自动换挡控制机构用于控制换挡电机13，自动换挡执行机构用于接触和推动接合套4运动。
换挡电机13上还固定连接有第二连接线14，第二连接线14远离换挡电机13一端固定连接在行程开关16上，锥齿轮传动输出轴27的速度发生变化，控制杆28与行程开关16的位置发生变化，从而改变行程开关16触点位置的变化，进而控制换挡电机13的正反转。
本发明提供的一种自适应换挡的两挡动力总成***采用机械式的离心机构实现两挡之间的自动变速，减少了电控元件介入数量，使两挡变速更可靠；采用了一种全新的同步器进行换挡，通过接合套向膜片弹簧施加推动力；随着膜片弹簧的缓慢移动，膜片弹簧和齿轮上摩擦盘之间的摩擦力越来越大，进而使换挡齿轮转速与输出轴转速逐渐趋向一致，极大地减小换挡时带来的冲击；本发明所设计的同步器相比之前的同步器所需的零件更少，结构更加紧凑，使用寿命更长；在推动换挡杆时，采用的是梯形螺纹丝杠与螺纹套之间的运动去推动换挡杆，充分利用了梯形螺纹丝杠的自锁作用，防止换挡杆串动；同时还巧妙的利用了限位开关来限制换挡的正确位置，并且限位开关采用机械结构，充分增加了该动力总成的使用环境，尤其在恶劣环境下的使用；更进一步的，本发明还巧妙的利用了推力球轴承的原理，减小了换挡时换挡拨叉与同步器接合套的摩擦，增加了使用寿命。
实施例2：
请参阅图1-10，结合实施例1的基础有所不同之处在于，
本发明在工作时，首先启动主驱动电机15，刚开始时，主驱动电机15处于低速状态，此时同步器的状态为接合套4的啮合齿盘29与低速摩擦盘33通过啮合齿槽30啮合，离心调速器机构转动，但是由于转速不高，行程开关16无触点接触，换挡电机13不工作，此时变速器输出轴1为低速状态。
然后，随着主驱动电机15的转速增加，离心调速机构的离心力增大，进而带动行程开关16的控制杆28移动，当主驱动电机15的转速达到设定值时，此时行程开关16的控制杆28刚好与上接触点接触，此时换挡电机13正转，通过梯形螺纹丝杠11带动换挡杆8上的换挡拨叉31移动，换挡拨叉31推动同步器移动，从而使同步器的状态为接合套4的啮合齿盘29与高速摩擦盘32的啮合齿槽30啮合，进而带动高速小齿轮6的旋转，此时表明换挡已经到位，换挡杆8推动第二限位开关10，使第二限位开关10触点断开，换挡电机13停止转动，至此由低速向高速的换挡过程结束。
最后，当关闭主驱动电机15时，主驱动电机15的转速减小，此时离心调速机构产生的离心力减小，此时行程开关16的控制杆28下移，最后与下接触点接触，换挡电机13反转，通过梯形螺纹丝杠11带动换挡杆8上的换挡拨叉31移动，换挡拨叉31推动同步器移动，从而使同步器的状态为接合套4的啮合齿盘29与低速摩擦盘33的啮合齿槽30啮合，进而带动低速大齿轮2的旋转，此时表明换挡已经到位，换挡杆8推动第一限位开关7，使第一限位开关7的触点断开，换挡电机13停止转动，至此由高速向低速的换挡过程结束，两个电动机都停止转动，同时也保证自动变速器处于低速挡状态，为下一次运行做好了准备。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种自适应换挡的两挡动力总成***，其特征在于：包括有安装壳体(20)，所述安装壳体(20)内部安装有两挡变速器，所述两挡变速器包括有锥齿轮传动输入轴(22)和输出轴(1)，所述安装壳体(20)的顶端固定连接有安装架，所述锥齿轮传动输入轴(22)和输出轴(1)均转动连接在安装架上，所述输出轴(1)上安装有同步器，所述安装壳体(20)一侧安装有自动换挡机构，所述自动换挡机构包括有自动换挡控制机构和自动换挡执行机构，所述自动换挡控制机构与锥齿轮传动输入轴(22)相连接，所述自动换挡执行机构与同步器相连接，所述自动换挡控制机构与自动换挡执行机构之间电性连接；
所述同步器包括有接合套(4)、第一膜片弹簧(3)、第二膜片弹簧(5)、低速摩擦盘(33)和高速摩擦盘(32)，所述接合套(4)套接在输出轴(1)上，所述第一膜片弹簧(3)和第二膜片弹簧(5)分别套连在接合套(4)的两侧；
所述自动换挡控制机构包括主驱动电机(15)、第一锥齿轮(17)和第二锥齿轮(18)，所述主驱动电机(15)的输出转轴与锥齿轮传动输入轴(22)固定连接，所述第二锥齿轮(18)固定连接在锥齿轮传动输入轴(22)远离低速小齿轮(21)一端，所述第一锥齿轮(17)与第二锥齿轮(18)啮合连接，所述第一锥齿轮(17)上固定连接有锥齿轮传动输出轴(27)，所述锥齿轮传动输出轴(27)上套连有移动套筒(26)，所述移动套筒(26)顶端转动连接有下连杆(25)，所述下连杆(25)远离移动套筒(26)一端转动连接有上连杆(24)，所述上连杆(24)一端转动连接在锥齿轮传动输出轴(27)顶端，所述上连杆(24)远离锥齿轮传动输出轴(27)一端固定连接有离心球(23)，所述移动套筒(26)上还连接有控制杆(28)，所述控制杆(28)远离移动套筒(26)一端与行程开关(16)相连接；
所述自动换挡执行机构包括有换挡电机(13)，所述换挡电机(13)的输出转轴上固定连接有梯形螺纹丝杠(11)，所述梯形螺纹丝杠(11)上螺旋连接有螺纹套筒(9)，所述螺纹套筒(9)上固定连接有换挡杆(8)，所述换挡杆(8)远离螺纹套筒(9)一端固定连接有换挡拨叉(31)，所述换挡拨叉(31)插接在接合套(4)上的凹槽内，所述换挡拨叉(31)上内嵌有圆滚珠(34)；
所述换挡杆(8)一侧固定安装有第一限位开关(7)和第二限位开关(10)，所述第一限位开关(7)和第二限位开关(10)上固定连接有第一连接线(12)，所述第一连接线(12)远离第一限位开关(7)和第二限位开关(10)一端固定连接在换挡电机(13)上，所述第一限位开关(7)和第二限位开关(10)通过与所述换挡杆(8)的位置配合，从而达到换挡换到位时的换挡电机(13)的智能启停。
2.根据权利要求1所述的一种自适应换挡的两挡动力总成***，其特征在于：所述同步器两侧设置分别有低速大齿轮(2)和高速小齿轮(6)，所述低速大齿轮(2)和高速小齿轮(6)均与输出轴(1)固定连接；所述锥齿轮传动输入轴(22)上固定连接有低速小齿轮(21)和高速大齿轮(19)，所述低速大齿轮(2)与低速小齿轮(21)啮合连接，所述高速小齿轮(6)与高速大齿轮(19)啮合连接。
3.根据权利要求1所述的一种自适应换挡的两挡动力总成***，其特征在于：所述低速摩擦盘(33)固定连接在低速大齿轮(2)一侧，所述高速摩擦盘(32)固定连接在高速小齿轮(6)一侧，所述接合套(4)的两侧均固定连接有啮合齿盘(29)，所述低速摩擦盘(33)和高速摩擦盘(32)的中间位置设置有啮合齿槽(30)，所述啮合齿盘(29)与啮合齿槽(30)相匹配；所述接合套(4)的啮合齿盘(29)与低速摩擦盘(33)的啮合齿槽(30)相啮合时，所述两挡变速器实现低速换挡；所述接合套(4)的啮合齿盘(29)与高速摩擦盘(32)的啮合齿槽(30)相啮合时，所述两挡变速器实现高速换挡。
4.根据权利要求1所述的一种自适应换挡的两挡动力总成***，其特征在于：所述换挡电机(13)用于驱动所述自动换挡执行机构，所述自动换挡控制机构用于控制所述换挡电机(13)，所述自动换挡执行机构用于接触和推动所述接合套(4)运动。
5.根据权利要求1所述的一种自适应换挡的两挡动力总成***，其特征在于：所述换挡电机(13)上还固定连接有第二连接线(14)，所述第二连接线(14)远离换挡电机(13)一端固定连接在行程开关(16)上，所述锥齿轮传动输出轴(27)的速度发生变化，所述控制杆(28)与所述行程开关(16)的位置发生变化，从而改变行程开关(16)触点位置的变化，进而控制换挡电机(13)的正反转。
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