專利名稱：電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電動車技術領域，特別涉及電動車用兩擋電控機械自動變速器技術領域，具體是指一種電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置。
背景技術：
目前電控式機械變速箱(AMT)電控系統都采用直流電機來控制，通過電機的轉動再帶動相應的傳動機構來實現換擋。而直流電機普遍存在控制精度低的問題，步進電機控制精度高但價格昂貴且輸出扭矩不足，所以如何提高換擋的精度，減小換擋沖擊將是問題的關鍵所在。因此，為了解決存在的上述問題與缺陷，需要提供一種電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置，從而換擋定位精確，可靠，換擋沖擊小。
實用新型內容本實用新型的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置，該電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置設計巧妙，結構簡潔，換擋定位精確，可靠，換擋沖擊小，適于大規模推廣應用。為了實現上述目的，本實用新型的電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置，其特點是，包括控制單元、換擋電機、齒輪齒條機構和位置檢測單元，所述控制單元通過所述換擋電機連接所述齒輪齒條機構，所述位置檢測單元安裝在所述齒輪齒條機構上并電路連接所述控制單元。較佳地，所述齒輪齒條機構包括導軌、齒條和齒輪，所述齒條可滑動設置在所述導軌中，所述齒輪嚙合所述齒條并安裝在所述換擋電機的輸出軸上。更佳地，所述位置檢測單元包括位置傳感器和兩個磁性元件，所述位置傳感器安裝在所述齒條上并電路連接所述控制單元，兩個所述磁性元件安裝在所述齒條的行程的兩端。更進一步地，所述位置傳感器是霍爾式線性位置傳感器，所述磁性元件是磁鐵。更佳地，所述齒條具有齒區，所述齒區的兩端為倒角結構。更佳地，所述齒條包括間隔的第一齒區和第二齒區，所述齒輪包括第一齒輪，所述第一齒輪與所述第一齒區或第二齒區嚙合。更進一步地，所述齒條還包括與所述第一齒區和第二齒區平行且位于所述第一齒區和第二齒區之間的第三齒區，所述齒輪還包括與所述第一齒輪平行設置的第二齒輪， 在所述第一齒輪位于所述第一齒區和所述第二齒區之間時，所述第二齒輪嚙合所述第三齒區。較佳地，所述控制單元包括換擋手柄P擋位置傳感器、車速傳感器、換擋電機旋轉位置檢測部件及D擋電子控制模塊，所述P擋位置傳感器、所述車速傳感器和所述換擋電機旋轉位置檢測部件分別電路連接所述D擋電子控制模塊，所述D擋電子控制模塊電路連接所述位置檢測單元，所述換擋電機旋轉位置檢測部件安裝在所述換擋電機上。本實用新型的有益效果具體在于1、本實用新型的電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置包括控制單元、 換擋電機、齒輪齒條機構和位置檢測單元，所述控制單元通過所述換擋電機連接所述齒輪齒條機構，所述位置檢測單元安裝在所述齒輪齒條機構上并電路連接所述控制單元，從而齒輪齒條機構將輸出軸的軸向運動轉換為直線運動，通過檢測運動位置變化，實現了撥叉的精確定位，設計巧妙，結構簡潔，換擋定位精確，可靠，換擋沖擊小，適于大規模推廣應用。2、本實用新型的電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置的齒條具有齒區，所述齒區的兩端為倒角結構，從而齒條在導軌里面可自由滑動而不至于出現卡死的現象，設計巧妙，結構簡潔，穩定可靠，適于大規模推廣應用。3、本實用新型的電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置的齒輪齒條機構設計成具有兩個速比的傳動機構，減輕空擋到同步環時齒輪嚙合時的沖擊，這樣即使在相同的換擋電機轉速下，整個換擋行程也會按照不同的行程不同轉速要求來完成換擋撥叉的移動，設計巧妙，結構簡潔，換擋沖擊小，適于大規模推廣應用。
圖1是本實用新型的一具體實施例的結構連接示意圖。圖2是圖1所示的具體實施例的換擋電機輸出軸和齒輪齒條機構連接的立體示意圖。圖3是圖2所示的結構的主視示意圖。圖4是圖2所示的結構的后視示意圖。圖5是采用圖1所示的具體實施例的換擋撥叉行程區間示意圖。圖6是圖1所示的具體實施例的工作流程示意圖。
具體實施方式
為了能夠更清楚地理解本實用新型的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。應理解，實施例僅是用于說明本實用新型，而不是對本實用新型的限制。請參見圖1-4所示，本實用新型的電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置包括控制單元、換擋電機、齒輪齒條機構和位置檢測單元，所述控制單元通過所述換擋電機連接所述齒輪齒條機構，所述位置檢測單元安裝在所述齒輪齒條機構上并電路連接所述控制單元。所述齒輪齒條機構可以采用任何合適的結構，請參見圖2-4所示，在本實用新型的具體實施例中，所述齒輪齒條機構包括導軌(未示出)、齒條2和齒輪3，所述齒條2可滑動設置在所述導軌中，所述齒輪3嚙合所述齒條2并安裝在所述換擋電機的輸出軸4上。所述位置檢測單元可以采用任何合適的結構，其主要用于檢測齒輪齒條機構的位置變化，請參見圖2-4所示，在本實用新型的具體實施例中，所述位置檢測單元包括位置傳感器(未示出)和兩個磁性元件5，所述位置傳感器安裝在所述齒條2上并電路連接所述控制單元，兩個所述磁性元件5安裝在所述齒條2的行程的兩端。從而通過齒輪齒條機構將輸出軸4的軸向運動轉換為直線運動，使位置傳感器在均勻的磁場中運動。[0027]所述位置傳感器和所述磁性元件5可以采用任何合適的部件，在本實用新型的具體實施例中，所述位置傳感器是霍爾式線性位置傳感器，所述磁性元件5是磁鐵，例如圓形磁鐵。為了讓齒條2在導軌里面自由滑動不至于出現卡死的現象，在本實用新型的具體實施例中，所述齒條2具有齒區6，所述齒區6的兩端為倒角結構。為了配合換擋電機的正反轉，在本實用新型的具體實施例中，所述齒條2包括間隔設置的第一齒區21和第二齒區22，所述齒輪3包括第一齒輪31，所述第一齒輪31與所述第一齒區21或第二齒區22嚙合。也就是說齒條2的齒區6包括第一齒區21和第二齒區22。根據換擋時的機械特性，為了減輕空擋到同步環時齒輪3嚙合時的沖擊，較佳地， 所述齒輪齒條機構設計成具有兩個速比的傳動機構。請參見圖2-4所示，在本實用新型的具體實施例中，所述齒條2還包括與所述第一齒區21和第二齒區22平行且位于所述第一齒區21和第二齒區22之間的第三齒區23，所述齒輪3還包括與所述第一齒輪31平行設置的第二齒輪32，在所述第一齒輪31位于所述第一齒區21和所述第二齒區22之間時，所述第二齒輪32嚙合所述第三齒區23。也就是說，第一齒區21和第二齒區22 —直線間隔設置，第三齒區23與第一齒區21和第二齒區22平行并對應第一齒區21和第二齒區22之間的間隔區，此時，齒條2的齒區6包括第一齒區21、第二齒區22和第三齒區23。當第一齒輪31嚙合所述第一齒區21或所述第二齒區22，所述第二齒輪32脫離所述第三齒區23 ；當第一齒輪31位于所述第一齒區21和所述第二齒區22之間時，所述第二齒輪32嚙合所述第三齒區23，兩者具有不同的速比。所述控制單元可以具有任何合適的結構，主要用于控制換擋電機的轉動，在本實用新型的具體實施例中，所述控制單元包括換擋手柄P擋位置傳感器、車速傳感器、換擋電機旋轉位置檢測部件及D擋電子控制模塊，所述P擋位置傳感器、所述車速傳感器和所述換擋電機旋轉位置檢測部件分別電路連接所述D擋電子控制模塊，所述D擋電子控制模塊電路連接所述位置檢測單元，所述換擋電機旋轉位置檢測部件安裝在所述換擋電機上。請參見圖5所示，區間N為空擋區間，區間A為一擋區間，區間B為二擋區間，自由區間C為同步環與齒套脫離后進入空擋處的間隙空間。剩余兩個區間，即區間C和區間A 之間的區間以及區間C和區間B之間的區間，是指換擋撥叉經過同步后到達指定擋位的行程。20%和80%指的是驅動電機運轉時相應的占空比，也即代表相應區間內電機的轉速特性。當在中間空擋位置向兩端運動時，在同步環和齒套結合之前傳動比大，撥叉運動速度慢，從而不至于產生較強烈的沖擊，當同步環和齒套結合后，此時齒輪3和齒條2結合到小傳動比的狀態下，撥叉運動速度較快，在相同的電機轉速下從而減少換擋時間。本實用新型使用時，當換擋電機轉動時，通過齒輪3和齒條2的傳動，將帶動位置傳感器來回運動，從而輸出反應換擋撥叉位置變化的電壓信號，此電壓信號又傳回控制單元，從而形成一個閉環的位置控制系統。同時根據換擋時的機械特性，為了減輕空擋到同步環時齒輪3嚙合時的沖擊，齒輪3和齒條2設計成不同速比的結構，這樣即使在相同的換擋電機轉速下，整個換擋行程也會按照不同的行程不同轉速要求來完成換擋撥叉的移動。當進行掛擋操作時，換擋電機以較慢的轉速向同步環運行，當撥叉與同步環結合后再以較快的轉速使撥叉以最短的時間運行到目標擋位位置。當進行摘擋操作時，換擋電機以較快的轉速向N擋位置運行，為了控制到達N擋處的精度，當撥叉運行到與同步環剛好脫離時，換擋電機反向制動，使撥叉的運行速度降低， 然后再以較慢的轉速將撥叉調節到空擋指定的區間內。本實用新型不僅與換擋過程的特性相匹配，而且實現了撥叉的精確定位，當電機安裝完成時，可以通過自學習功能對兩端和中間的狀態檢測并設定，并將測量結果存進控制系統的存儲空間，以備正常運行時調用，同時，由于齒輪3和齒條2設計成不同速比的結構，當在中間時，速比較大，能滿足與同步環結合要緩慢的要求，當與同步環接觸完成時，這時為了減少換擋時間，位移移動要盡量快以縮短換擋時間，所以此時速比將減小。綜上，本實用新型的電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置設計巧妙， 結構簡潔，換擋定位精確，可靠，換擋沖擊小，適于大規模推廣應用。在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。
權利要求1.一種電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置，其特征在于，包括控制單元、 換擋電機、齒輪齒條機構和位置檢測單元，所述控制單元通過所述換擋電機連接所述齒輪齒條機構，所述位置檢測單元安裝在所述齒輪齒條機構上并電路連接所述控制單元。
2.根據權利要求1所述的電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置，其特征在于，所述齒輪齒條機構包括導軌、齒條和齒輪，所述齒條可滑動設置在所述導軌中，所述齒輪嚙合所述齒條并安裝在所述換擋電機的輸出軸上。
3.根據權利要求2所述的電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置，其特征在于，所述位置檢測單元包括位置傳感器和兩個磁性元件，所述位置傳感器安裝在所述齒條上并電路連接所述控制單元，兩個所述磁性元件安裝在所述齒條的行程的兩端。
4.根據權利要求3所述的電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置，其特征在于，所述位置傳感器是霍爾式線性位置傳感器，所述磁性元件是磁鐵。
5.根據權利要求2所述的電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置，其特征在于，所述齒條具有齒區，所述齒區的兩端為倒角結構。
6.根據權利要求2所述的電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置，其特征在于，所述齒條包括間隔的第一齒區和第二齒區，所述齒輪包括第一齒輪，所述第一齒輪與所述第一齒區或第二齒區嚙合。
7.根據權利要求6所述的電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置，其特征在于，所述齒條還包括與所述第一齒區和第二齒區平行且位于所述第一齒區和第二齒區之間的第三齒區，所述齒輪還包括與所述第一齒輪平行設置的第二齒輪，在所述第一齒輪位于所述第一齒區和所述第二齒區之間時，所述第二齒輪嚙合所述第三齒區。
8.根據權利要求1所述的電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置，其特征在于，所述控制單元包括換擋手柄P擋位置傳感器、車速傳感器、換擋電機旋轉位置檢測部件及D擋電子控制模塊，所述P擋位置傳感器、所述車速傳感器和所述換擋電機旋轉位置檢測部件分別電路連接所述D擋電子控制模塊，所述D擋電子控制模塊電路連接所述位置檢測單元，所述換擋電機旋轉位置檢測部件安裝在所述換擋電機上。
專利摘要本實用新型涉及一種電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置，包括控制單元、換擋電機、齒輪齒條機構和位置檢測單元，控制單元通過換擋電機連接齒輪齒條機構，位置檢測單元安裝在齒輪齒條機構上并電路連接控制單元。較佳地，齒輪齒條機構包括導軌、齒條和齒輪，齒條可滑動設置在導軌中，齒輪嚙合齒條并安裝在換擋電機的輸出軸上，位置檢測單元包括位置傳感器和兩個磁性元件，位置傳感器安裝在齒條上并電路連接控制單元，兩個磁性元件安裝在齒條的行程的兩端，齒輪齒條機構設計成具有兩個速比的傳動機構。本實用新型的電動車用兩擋電控機械自動變速器換擋定位裝置設計巧妙，結構簡潔，換擋定位精確，可靠，換擋沖擊小，適于大規模推廣應用。
文檔編號F16H63/30GK202251919SQ20112035027
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月19日 優先權日2011年9月19日
發明者呂川威, 宋延大 申請人:上海中科深江電動車輛有限公司