專利名稱：換擋執行裝置及包括其的電動汽車的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及汽車換擋控制領域；具體地說，本實用新型涉及一種換擋執行裝置，并進一步涉及包括這種換擋執行裝置的電動汽車。
背景技術：
汽車換擋中同步器的使用和控制是汽車領域的一個重要課題。由于汽車變速器的輸入軸與輸出軸以各自的速度旋轉，一旦需要換擋，其上兩個 旋轉速度不一樣齒輪強行嚙合必然會沖擊碰撞、損壞齒輪。舊式變速器的換擋要采用“兩腳離合”的方式，升擋在空擋位置停留片刻，減擋要在空擋位置加油門，以減少齒輪的轉速差。這種操作方式復雜、難以掌握精確。同步器是使在汽車換擋中相互接合的齒輪實現同步的裝置。在換擋過程中，首先使準備嚙合的那一對齒輪的接合齒圈的圓周速度達到相等(即同步)，然后再進行換擋，否貝U，兩齒輪齒圈間會發出沖擊和噪音，影響齒輪的壽命。為了便于換擋，汽車變速器在常用的各擋間都裝有同步器，使相嚙合的一對齒輪先同步、后嚙合。汽車同步器齒環采用特種金屬材料、特種鑄造方法、特種精鍛工藝加工而成，產品需要具有高強度、高耐磨、高韌性。在現有技術中使用液壓控制同步器的移動，這種同步器的缺點是延遲現象明顯，使得換擋品質和平順性受到影響，不適用于當代的、尤其是電動汽車中對控制精度和響應時間的需要。
實用新型內容本實用新型要解決的問題是提供一種能夠降低對同步器的設計要求并且能夠滿足電動汽車控制精度要求的換擋執行裝置。本實用新型要解決的問題還在于提供包括前述換擋執行裝置的汽車。本實用新型的前述技術問題通過如下技術方案得以解決。根據本實用新型的第一方面提供了一種換擋執行裝置，所述裝置包括換擋電機及其控制器、動力傳遞裝置和撥叉，其中，所述控制器與所述換擋電機通信連接，所述控制器適于接收來自車輛控制單元的換擋信號并控制所述換擋電機運轉；所述動力傳遞裝置由所述換擋電機驅動并將所述換擋電機的動力傳遞到所述撥叉，撥叉與變速箱的同步器以能推動所述同步器移動的方式配合，從而能夠實現換擋。可選地，在如前所述的換擋執行裝置中，所述動力傳遞裝置包括蝸輪蝸桿裝置和撥頭，其中，所述蝸桿的一端與所述換擋電機的轉子固定連接，所述蝸輪通過位于其輪心的中心軸以可旋轉的方式固定，所述撥頭的一端固定在所述蝸輪的中心軸上從而能夠隨所述蝸輪的旋轉而一起旋轉，所述撥頭的另一端能夠撥動所述撥叉。可選地，在如前所述的換擋執行裝置中，所述撥叉具有撥叉柄及從所述撥叉柄延伸出的撥叉臂，所述撥叉柄上設置有凹槽，所述撥頭的所述另一端陷在所述凹槽內以撥動撥叉。可選地，在如前所述的換檔執行裝置中，所述同步器的外緣上設置有環形凹槽，所述撥叉與所述同步器的配合通過撥叉的撥叉臂接合在所述環形凹槽上實現。可選地，在如前所述的換檔執行裝置中，所述撥叉臂的個數為兩個，分別從兩側接合在所述環形凹槽上。可選地，在如前所述的換檔執行裝置中，所述轉子與所述蝸桿的固定連接通過鍵槽連接實現。可選地，在如前所述的換檔執行裝置中，所述鍵槽連接為花鍵連接。根據本實用新型的第二方面提供了一種電動汽車，所述電動汽車包括前述中任一項所述的換擋執行裝置。根據本實用新型的第三方面提供了一種用前述根據本實用新型的第一方面中任一項所述的換檔執行裝置進行換擋的方法。可選地，在如前所述的方法中，前進擋的換擋步驟包括步驟SlOl :開始；步驟S102 :控制器發出換擋請求到指定前進擋；步驟S103 :判斷同步器現在擋位，如果是目標擋位則前進到步驟S111，如果是空擋則前進到步驟S106，否則前進到S104 ；步驟S104 降低驅動電機扭矩到零；步驟S105 :換擋電機驅動同步器進入空擋；步驟S106 :確定同步器空擋位置；步驟S107 :驅動電機調速到目標擋位對應轉速；步驟S108 :進擋指令；步驟S109 :換擋電機驅動同步器進入目標擋位；步驟SllO :增加驅動電機扭矩到駕駛員要求；步驟SI 11:結束。可選地，在如前所述的方法中，所述前進檔包括一檔和二檔。可選地，在如前所述的方法中，空擋的換擋步驟包括步驟S201:開始；步驟S202 :控制器發出換擋請求到指定空擋；步驟S203 :判斷同步器現在擋位，如果為空擋則前進至步驟S206，否則前進到步驟 S204 ；步驟S204 降低驅動電機扭矩到零；步驟S205 :換擋電機驅動同步器進入空擋；步驟S206:結束。可選地，在如前所述方法中，倒擋的換擋步驟包括步驟S301:開始；步驟S302 :控制器發出換擋請求到倒擋；步驟S303 :車速降為零；步驟S304:判斷同步器是否在空擋，是則前進到步驟S305，否則前進到步驟S306 ；步驟S305 :換擋電機驅動同步器進一擋；步驟S306 電機輸出負扭矩；步驟S307:結束。從以上可以看出，根據本實用新型的汽車換擋執行裝置及換擋控制方法，由于使用了電機對同步器的撥叉進行控制，使得撥叉及同步器的移動靈活、控制方便。進一步地，通過使用同步器調速裝置在同步器進入擋位之前進行調速、減小同步器與目標擋位齒輪之間的齒速，有利地減小了同步器的磨損，降低了對同步器設計的要求。
·[0050]參照附圖，本實用新型的公開內容將更加顯然。應當了解，這些附圖僅僅用于說明的目的，而并非意在限制本實用新型的保護范圍。圖中圖I示出了根據本實用新型的第一方面的用于電動汽車的換擋執行裝置的示意圖；圖2示出了根據本實用新型的第一方面的用于電動汽車的換擋執行裝置的另一示意圖；圖3示出了根據本實用新型的第三方面的汽車換擋方法中前進擋的換擋流程圖；圖4示出了根據本實用新型的第三方面的汽車換擋方法中空擋的換擋流程圖；以及圖5示出了根據本實用新型的第三方面的汽車換擋方法中倒擋的換擋流程圖。
具體實施方式
下面根據附圖更詳細地說明本實用新型的具體實施方式
。圖I示出了根據本實用新型的第一方面的換擋執行裝置的示意圖，這種換擋執行裝置尤其適用于電動汽車。如圖中所示，這種用于電動汽車的換擋執行裝置10包括換擋電機11及其控制器(未圖示)、動力傳遞裝置(蝸輪蝸桿機構12、13及撥頭14)及撥叉15等，其使用了換擋電機對同步器的撥叉進行控制，使得撥叉及同步器的移動靈活、控制方便。換擋電機11由其控制器控制。具體地，換擋電機11的控制器與換擋電機11通信連接，當控制器接收到來自車輛控制單元的換擋信號時，根據信號指令控制換擋電機11的運轉，例如按正方向、負方向運轉，或者以不同的速度運轉。從下面的具體介紹中可以了解，在控制器的控制下，換擋電機11的旋轉速度改變或者方向改變，將關系到換擋時撥叉15帶動同步器的移動速度的改變或者方向改變。換擋電機11的轉子與蝸輪蝸桿裝置中蝸桿13的一端固定連接，這樣，換擋電機11的轉子的旋轉傳遞給蝸桿13。在具體的實施方式中，轉子與蝸桿13的連接可以能夠鍵槽連接實現，在優選的實施方式中可以采用花鍵連接，以實現轉子與蝸桿13的同步旋轉。由于蝸桿13還與以可旋轉的方式固定的蝸輪12相嚙合，所以蝸桿13的旋轉撥動蝸輪12的輪齒使蝸輪12也產生旋轉運動。蝸輪的中心軸優選為固定在機架上。蝸輪蝸桿裝置的使用改變了旋轉運動的方向，這非常適合于需要控制車輛布局的應用。撥頭14的一端固定在蝸輪12的中心軸上從而能夠在蝸輪12旋轉時隨蝸輪12 —起旋轉，同時通過撥動撥叉15內的凹槽16而使撥叉15移動。凹槽16設置在撥叉15的一端內，其尺寸使得撥頭14的相應端能夠容納于其中，并且有足夠的間隙使得撥頭14的該端能夠適當地活動，從而在隨蝸輪12旋轉的同時能夠撥動撥叉15，將來自換擋電機11的旋轉在此轉換成撥叉15的移動。撥叉15的另一端與變速箱的同步器配合，推動同步器移動、實現擋位變換。圖2示出了根據本實用新型的第一方面的用于電動汽車的換擋執行裝置的另一示意圖，該示意圖為沿圖I中箭頭所示方向觀察的視圖。圖中清楚地示出了換擋電機11的旋轉運動經過蝸輪蝸桿裝置12、13、蝸輪12的中心軸、撥頭14以及撥叉15、最后撥動同步器的整個傳遞路徑。從圖中可以看出，撥叉15包括有撥叉柄151以及從撥叉 柄151延伸出的兩個撥叉臂152、153，凹槽16位于撥叉柄151內以便于撥頭14的一端陷入并進行撥動。同步器的外緣上設置有環形凹槽(未圖示)，撥叉臂152、153從兩側接合在該環形凹槽上從而騎接同步器，實現能夠撥動同步器。圖3-5示出了根據本實用新型的第三方面的汽車換擋方法的流程圖。這種汽車換擋方法適用于各種汽車，尤其適用于具有前述換擋執行裝置10的電動汽車，其通過在同步器進入擋位之前對同步器進行調速、減小同步器與目標擋位齒輪之間的齒速，有利地減小了同步器的磨損，降低了對同步器設計的要求。該方法的步驟如圖中所示，下面針對不同的換擋情況對其進行更進一步的說明。I.換至前進擋圖3示出了根據本實用新型的第三方面的汽車換擋方法中前進擋的換擋流程圖。根據該換擋流程，駕駛員轉換換擋桿(或其它換擋裝置)后，擋位傳感器將換擋信號傳遞給車輛控制單元，車輛控制單元發出換擋請求到指定前進擋。當變速器控制模塊接收到換擋請求后，其首先檢測到同步器的當前位置，如果正處在目標擋位則結束控制；如果是空擋則確定同步器的空擋位置，并驅動電機調速到目標擋位對應轉速，然后執行進擋指令，使換擋電機驅動同步器進入目標擋位、再增加驅動電機扭矩至駕駛員要求，換擋結束。如果在檢測同步器的當前位置時檢測結果為目標擋位和空擋之外的其它結果，則先降低驅動電機扭矩到零，然后換擋電機驅動同步器進入空擋，然后再執行確定同步器空擋位置之后的步驟，即，驅動電機調速到目標擋位對應轉速，然后執行進擋指令，使換擋電機驅動同步器進入目標擋位、再增加驅動電機扭矩至駕駛員要求，換擋結束。2.換至空擋圖4示出了根據本實用新型的第三方面的汽車換擋方法中空擋的換擋流程圖。根據該換擋流程，駕駛員轉換換擋桿時后，擋位傳感器將換擋信號傳遞給車輛控制單元，車輛控制單元發出換擋請求到指定空擋。當變速器控制模塊接收到換擋請求后，其檢測同步器位置當前位置，如果位于空擋則結束控制，如果處于空擋之外的其它擋位(前進擋或R擋)，則車輛控制單元首先指令降低驅動電機扭矩至零，然后換擋電機驅動換擋機構，推動同步器進入空擋，換擋結束。3.換至倒擋圖5示出了根據本實用新型的第三方面的汽車換擋方法中倒擋的換擋流程圖。根據該換擋流程，駕駛員轉換換擋桿后，擋位傳感器將換擋信號傳遞給車輛控制單元，車輛控制單元發出換擋請求。當變速器控制模塊接收到換擋請求后，其檢測同步器位置的當前位置，判斷是否為空擋，如果是空擋則換擋電機驅動同步器進入一擋，然后驅動電機輸出負扭矩；如果檢測結果為同步器并未在空擋則電機直接輸出負扭矩，換擋結束。前面在本實用新型的具體實施方式
部分中結合附圖詳細介結了根據本實用新型的裝置的實施方式。所屬領域的技術人員可以了解，上述實施方式是以說明性和示例性的方式給出的，對它們的 各個技術特征進行的重新組合和等同替換等所得到的技術方案均應視為落入本實用新型的范圍內。
權利要求1.一種換擋執行裝置，所述裝置包括換擋電機及其控制器、動力傳遞裝置和撥叉，其特征在于， 所述控制器與所述換擋電機通信連接，所述控制器被設置成適于接收來自車輛控制單元的換擋信號并控制所述換擋電機運轉； 所述動力傳遞裝置設置成由所述換擋電機驅動并將所述換擋電機的動力傳遞到所述撥叉，撥叉與變速箱的同步器以能推動所述同步器移動的方式配合。
2.如權利要求I所述的換擋執行裝置，其特征在于，所述動力傳遞裝置包括蝸輪蝸桿裝置和撥頭，其中，所述蝸桿的一端與所述換擋電機的轉子固定連接，所述蝸輪通過位于其輪心的中心軸以可旋轉的方式固定，所述撥頭的一端固定在所述蝸輪的中心軸上從而能夠隨所述蝸輪的旋轉而一起旋轉，所述撥頭的另一端能夠撥動所述撥叉。
3.如權利要求2所述的換擋執行裝置，其特征在于，所述撥叉具有撥叉柄及從所述撥·叉柄延伸出的撥叉臂，所述撥叉柄上設置有凹槽，所述撥頭的所述另一端陷在所述凹槽內以撥動撥叉。
4.如權利要求I所述的換檔執行裝置，其特征在于，所述同步器的外緣上設置有環形凹槽，所述撥叉與所述同步器的配合通過撥叉的撥叉臂接合在所述環形凹槽上實現。
5.如權利要求3或4所述的換檔執行裝置，其特征在于，所述撥叉臂的個數為兩個，分別從兩側接合在所述環形凹槽上。
6.如權利要求2所述的換檔執行裝置，其特征在于，所述轉子與所述蝸桿的固定連接通過鍵槽連接實現。
7.如權利要求6所述的換檔執行裝置，其特征在于，所述鍵槽連接為花鍵連接。
8.一種電動汽車，其特征在于，所述電動汽車包括權利要求I至7中任一項所述的換擋執行裝置。
專利摘要本實用新型涉及一種用于電動汽車的換擋執行裝置及包括其的電動汽車。所述換檔執行裝置包括換擋電機及其控制器、動力傳遞裝置和撥叉，其中，所述控制器與所述換擋電機通信連接，所述控制器接收來自車輛控制單元的換擋信號并控制所述換擋電機運轉；所述動力傳遞裝置由所述換擋電機驅動并將所述換擋電機的動力傳遞到所述撥叉，撥叉與變速箱的同步器配合，從而推動所述同步器移動、實現換擋。根據本實用新型的汽車換擋執行裝置及電動汽車使得撥叉及同步器的移動靈活、控制方便。
文檔編號B60K17/06GK202756601SQ20122030992
公開日2013年2月27日 申請日期2012年6月29日 優先權日2012年6月29日
發明者朱軍, 羅思東, 葛海龍, 閻全忠, 李銳, 方地委, 林瀟, 陳森濤 申請人:上海捷能汽車技術有限公司