電動汽車自動變速箱的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種電動汽車自動變速箱，其換擋動力軸通過行星升降機構和設置在行星升降機構上的換擋撥叉與同步器連接，由于伺服電機的轉速非常高，通過行星機構進行有效降速，并配以螺旋升降機構，從而有效地將升降桿的位移速度降低到切合實際的換擋速度，降低伺服電機功率需求，采用較小功率的伺服電機即可實現換擋動力需求，降低生產成本。動力輸入軸通過與之平行的中間傳動軸與輸出軸或差速器傳動連接，中間傳動軸通過其兩個大齒輪與動力輸入軸的兩個小齒輪嚙合，大齒輪中間的二級主動齒輪與輸出軸或差速器上的二級被動齒輪嚙合實現動力輸出，通過該中間傳動軸使裝置整體結構受力更加均衡、穩定，結構更加合理，有助于減少磨損，提高使用壽命。
【專利說明】電動汽車自動變速箱
【技術領域】
[0001]本發明涉及電動汽車變速箱裝置【技術領域】，特別是一種用降速機構驅動換擋的電動汽車自動變速箱。
【背景技術】
[0002]國內汽車工業日益增長，車輛保有量不斷增加，隨之而來的空氣質量下降、環境污染等問題日漸加劇，電動汽車作為一種清潔能源的交通工具，如今越來越被人們接受和重視。傳統的電動汽車都是采用直流電機與一個定速比的齒輪箱連接，依靠直流電機的調速來控制車輛的行駛速度，由于電機力矩特性的固有限制，這一類的電動汽車往往表現在低速時扭力不足，在坡道、坑洼路面啟動困難。隨之而來，出現了適用于電動汽車的兩擋變速箱，通過減速比不同的兩個擋位來調節輸出動力和轉速，使電動車在低速或爬坡時自動轉換到較大速比的擋位，以獲得較大的輸出扭矩，在車輛行駛達到一定速度時，自動轉換到較小速比的擋位，以獲得較高的輸出轉速，從而使電動汽車在低速和高速時都有理想的表現。如現有的專利公開了一種電動汽車的兩擋自動變速箱，就是通過兩擋變速實現了調節電動汽車動力輸出的問題，但是，該變速箱采用具有換擋槽的凸槽軸通過換擋控制電機驅動旋轉進行換擋，由于控制電機轉速非常高，而換擋時凸槽軸只需要轉動很小的一個轉角度數，在實際應用中，控制電機的轉速難以控制，其換擋速度難以切合實際，不容易實現，同時，還存在容易脫擋的缺陷，難以在實際產品中廣泛推廣使用。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是針對上述現有技術的不足，提供一種采用降速機構驅動換擋，使換擋速度容易控制、更加切合實際應用，同時，有效避免脫擋現象發生的電動汽車自動變速箱。方便實用地使車輛在低速行駛時，自動轉換到較大速比的擋位，以獲得較大的輸出扭矩，在車輛行駛達到一定速度時，自動轉換到較小速比的擋位，以獲得較高的輸出轉速。
[0004]為實現本發明的目的所采用的技術方案是:該變速箱包括變速箱殼體和設置在殼體內由動力電機驅動的動力輸入軸、由伺服電機驅動的換擋動力軸、以及輸出軸，所述動力輸入軸上通過軸承設置有一擋小齒輪、二擋小齒輪和位于兩齒輪間的同步器，所述換擋動力軸通過行星升降機構和設置在行星升降機構上的換擋撥叉與同步器連接，所述行星升降機構包括行星機構和螺旋升降機構，所述行星機構包括設置在換擋動力軸上的太陽輪，該太陽輪上嚙合有同時與設置在殼體內壁上的內齒圈相嚙合的多個行星輪，多個行星輪共同固定在一與換擋動力軸在同一軸線上的轉軸上，轉軸上設置螺旋升降機構，螺旋升降機構上設置與所述同步器連接的換擋撥叉。
[0005]所述行星機構可以替換為蝸輪蝸桿機構，包括設置在所述轉軸頂部的蝸輪，該蝸輪與設置在換擋動力軸上的蝸桿嚙合。
[0006]所述行星機構還可以替換為平行齒輪結構，包括設置在所述轉軸頂部的較大齒輪，該齒輪與設置在換擋動力軸上的較小齒輪嚙合。
[0007]所述螺旋升降機構包括設置在所述轉軸上且具有內螺紋的螺旋套，螺旋套內螺紋連接有升降桿，所述換擋撥叉設置在該升降桿上，升降桿的自由端插置在設置在殼體內壁的導向套內。
[0008]所述升降桿上設置有定位凹槽，所述導向套內設置槽孔，槽孔內設置有彈簧和定位鋼珠，彈簧彈壓定位鋼珠在定位凹槽內，實現對升降桿的定位，避免脫擋情況的發生。
[0009]所述同步器包括通過花鍵設置動力輸入軸且可沿動力輸入軸軸向滑動的同步滑環，同步滑環兩側與一擋小齒輪、二擋小齒輪間分別依次設置有同步環和同步齒輪，同時同步滑環的外圓周壁上設置有容置所述換擋撥叉的環形槽。
[0010]所述動力輸入軸通過中間傳動軸與所述輸出軸傳動連接，中間傳動軸通過軸承平行于動力輸入軸設置在殼體內，并通過設置在其上的一擋大齒輪、二擋大齒輪與動力輸入軸上的一擋小齒輪、二擋小齒輪嚙合，中間傳動軸的一擋大齒輪和二擋大齒輪中間設置二級主動齒輪，通過與設置在輸出軸上的二級被動齒輪哨合實現動力輸出。
[0011]所述輸出軸上設置有差速器，所述二級被動齒輪設置在所述差速器上。
[0012]采用本發明的變速箱，具有以下有益效果:
I)通過伺服電機驅動和行星升降機構進行換擋控制，伺服電機根據車輛控制系統發出的指令信號通過換擋動力軸輸出換擋動力，自動進行擋位調整，由于伺服電機的轉速非常高，通過行星機構進行有效降速，行星輪在內齒圈上行進一周，轉軸轉動一周，同時，配以螺旋升降機構，帶動升降桿位移一定的距離，從而有效地將升降桿的位移速度降低到切合實際的換擋速度，使換擋速度更加切合操作人員的實際操作速度，使換擋更加容易控制，減少和避免對操作人員造成不適和齒輪嚙合度差、磨損嚴重等情況的發生。同時，可有效地降低伺服電機功率需求，采用較小功率的伺服電機即可實現換擋動力需求，降低生產成本。
[0013]2)通過在升降桿設置定位凹槽，并配以彈簧彈壓的定位鋼珠，實現對升降桿的定位，保障在換擋過程中擋位的穩定可靠性，避免脫擋情況的發生，也便于保障換擋過程中同步器與一擋小齒輪和二擋中齒輪的可靠配合，避免同步過程中，齒輪配合間距較大或嚙合部較小，造成齒輪損壞或磨損嚴重等情況的發生，提高變速箱壽命。
[0014]3)同步滑環通過銅制件的同步環與同步齒輪間斜面配合，換擋過程中，同步滑環推壓同步環，帶動同步齒輪和一或二擋小齒輪逐漸實現同步運轉，達到同步轉速后，同步滑環繼續向前滑動，實現與同步齒輪的穩定可靠連接，同步運轉，實現擋位平穩順暢轉換。
[0015]4)動力輸入軸通過中間傳動軸與所述輸出軸傳動連接，便于通過中間傳動軸進一步降速增矩，同時，中間傳動軸的二級主動齒輪設置在一擋大齒輪和二擋大齒輪中間，使其受到的輸出阻力作用于中間部位，使中間傳動軸的整體受力更加均勻，也使一擋小齒輪與一擋大齒輪、以及二擋小齒輪與二擋大齒輪間的作用力均勻一致，使整個機構結構更加穩定、阻力小，使齒輪磨損小，延長使用壽命。通過在輸出軸上設置差速器，可直接使用于后驅電動車，無需另設差速裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]下面結合附圖對本發明做進一步的說明:
圖1是本發明的結構示意圖；
圖2是本發明實施例五的結構示意圖； 圖3是本發明實施例六的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示:
實施例一
一種電動汽車自動變速箱，該變速箱包括變速箱殼體和設置在殼體內由動力電機9驅動的動力輸入軸8、由伺服電機I驅動的換擋動力軸16、以及輸出軸，所述動力輸入軸8上通過軸承設置有一擋小齒輪15、二擋小齒輪6和位于兩齒輪間的同步器，所述換擋動力軸16通過行星升降機構和設置在行星升降機構上的換擋撥叉3與同步器連接，所述行星升降機構包括行星機構和螺旋升降機構，所述行星機構包括設置在換擋動力軸16上的太陽輪17，該太陽輪17上嚙合有同時與設置在殼體內壁上的內齒圈2相嚙合的至少3個行星輪18，以保障行星輪18和太陽輪17在同一平面穩定旋轉運動，每個行星輪18均通過銷軸固定在一與換擋動力軸16在同一軸線上的轉軸19 一端，轉軸19上設置螺旋升降機構，螺旋升降機構包括通過銷釘固定在轉軸19上與轉軸19同步轉動且具有內螺紋的螺旋套20，螺旋套20內螺紋連接有升降桿21，或者在轉軸19上設置外螺紋，在升降桿12上設置螺旋套20，螺旋套20套設在轉軸19上也可，所述換擋撥叉3設置在該升降桿21上，升降桿21的自由端插置在設置在殼體內壁的導向套22內。伺服電機驅動換擋動力軸16和太陽輪17轉動，行星輪18在太陽輪17和內齒圈2的共同作用下，一方面自轉，并同時沿太陽輪17公轉，公轉的過程中帶動轉軸19轉動，公轉一周帶動轉軸19旋轉一周，同時，轉軸19帶動螺旋套20旋轉一周，實現升降桿21平穩位移一定的距離，換擋時，根據換擋撥叉3位移距離確定伺服電機I的轉數，從而準確控制升降桿21在換擋時的位移量。
[0018]所述升降桿21上設置有定位凹槽，所述導向套22內設置槽孔，槽孔內設置有彈簧和定位鋼珠23，彈簧彈壓定位鋼珠23在定位凹槽內，實現對升降桿21的定位，使升降桿21保持在需要的擋位，避免脫擋情況的發生。
[0019]實施例二
本實施例與實施例一的區別之處在于:所述同步器包括通過花鍵設置動力輸入軸8上且可沿動力輸入軸8軸向滑動的同步滑環13，同步滑環13兩側與一擋小齒輪15、二擋小齒輪6間分別依次設置有同步環4和同步齒輪5，同時同步滑環13的外圓周壁上設置有容置所述換擋撥叉3的環形槽。所述同步環4為銅制件，且與同步齒輪5間斜面接觸。在換擋過程中，升降桿21位移，帶動換擋撥叉3撥動同步滑環13沿動力輸入軸8的軸向移動，在撥動的過程中，同步滑環13逐漸推壓同步環4和同步齒輪5，使同步環4與同步齒輪5間的壓力逐漸增大，逐漸帶動同步齒輪5與同步滑環13及動力輸入軸8同步轉動，使同步滑環13、同步環4和同步齒輪5間相對靜止，位置固定，從而使同步滑環13進一步運動，實現同步滑環13與同步齒輪5間的穩定可靠連接,將動力輸入軸8上的動力輸入到一擋小齒輪15或二擋小齒輪6。
[0020]實施例三
本實施例與實施例二的區別之處在于:所述動力輸入軸8通過中間傳動軸28與所述輸出軸傳動連接，中間傳動軸28通過軸承平行于動力輸入軸8設置在殼體內，并通過設置在其上的一擋大齒輪14、二擋大齒輪7與動力輸入軸8上的一擋小齒輪15、二擋小齒輪6嚙合，中間傳動軸28的一擋大齒輪14和二擋大齒輪7中間設置二級主動齒輪12，通過與設置在輸出軸上的二級被動齒輪10嚙合實現動力輸出，一擋小齒輪15半徑小于二擋小齒輪6半徑，一擋大齒輪14半徑大于二擋大齒輪7半徑，同時，二級主動齒輪12半徑小于二級被動齒輪10的半徑，一方面通過中間傳動軸28可以進一步降速增矩，另一方面通過設置在一擋大齒輪14與二擋大齒輪7中間的二級主動齒輪12使整個裝置的受力更加均衡、穩定，結構更加合理，有助于減少磨損，提高使用壽命。
[0021]實施例四
本實施例與實施例三的區別之處在于:所述輸出軸上設置有差速器11，所述二級被動齒輪10設置在所述差速器11上，方便直接使用于后驅電動車，無需另設差速裝置。
[0022]工作機理:
本發明的用降速機構驅動換擋的電動汽車自動變速箱在動力電機9啟動運轉后，動力通過動力輸入軸8傳遞到內部齒輪。在空擋狀態下，動力輸入軸8空轉，不帶動任何齒輪運轉。當車輛要啟動時，由整車控制裝置給伺服電機I發送指令，伺服電機I根據接收到的指令，在預定的旋轉方向下轉動一定的轉數，伺服電機I驅動換擋動力軸16和太陽輪17旋轉，太陽輪17帶動行星輪18轉動，行星輪18在太陽輪17和內齒圈2的共同作用下，自轉的同時沿太陽輪17公轉，公轉的過程中帶動轉軸19轉動，轉軸19帶動螺旋套20旋轉，螺旋套20通過螺紋結構帶動升降桿21平穩位移，升降桿21從而帶動換擋撥叉3進行平穩位移，換擋撥叉3帶動同步滑環13平穩位移，同步滑環13逐漸推壓同步環4和同步齒輪5，使同步環4與同步齒輪5間的壓力逐漸增大，逐漸帶動同步齒輪5與同步滑環13及動力輸入軸8同步轉動，使同步滑環13、同步環4和同步齒輪5間相對靜止，位置固定，從而使同步滑環13進一步滑動，實現同步滑環13與同步齒輪5間的穩定可靠嚙合，將動力輸入軸8上的動力輸入到一擋小齒輪15，從而帶動一擋小齒輪15與一擋大齒輪14嚙合旋轉，再帶動二級主動齒輪12和二級被動齒輪10旋轉，把動力通過差速器11和輸出軸傳遞到汽車驅動軸，從而實現電動汽車的啟動運行。
[0023]當電動汽車行駛到一定的速度后，整車電控系統根據車輛當前的行駛速度和加速踏板的開度，判斷駕駛員的駕駛意圖，是否進行換擋。當系統判斷出要由一擋切換到二擋時，控制系統給伺服電機發送指令，同時切斷動力電機9電源供給，伺服電機I按照預設旋轉方向旋轉一定轉數，通過行星升降機構機將換擋撥叉3進行平移，按照同樣的機理，擋位由一擋轉入空擋位，然后再轉入二擋位，帶動二擋小齒輪6和二擋大齒輪7旋轉，換擋動作完成后，動力電機9啟動旋轉，從而將動力電機9轉速以較高的轉速通過差速器11和輸出軸輸出到汽車驅動軸，帶動車輛以高速行駛。同理，降速時按照同樣的動作原理進行擋位的轉換，實現電動汽車在行駛過程中自動進行兩個擋位的轉換。
[0024]按照上述方案制作的用行星升降機構機驅動換擋的電動汽車自動變速箱，通過伺服電機和行星升降機構驅動換擋，實現在低速時自動轉換到較大速比的擋位，以獲得較大的輸出力矩，在車輛行駛達到一定速度時，自動轉換到較小速比的擋位，以獲得較高的輸出轉速，從而使電動汽車在低速和高速時都有理想的運行效果，其換擋速度更加切合實際，更加切合操作人員的實際操作速度，更加容易控制，有效地降低伺服電機功率需求，降低生產成本，同時，有效避免脫擋現象發生。
[0025]實施例五如圖2所示:本實施例與實施例四的區別之處在于:所述行星機構替換為蝸輪蝸桿機構，包括設置在所述轉軸19頂部的蝸輪24，該蝸輪24與設置在換擋動力軸16上的蝸桿25嚙合。通過蝸輪蝸桿機構協同配合螺旋升降機構將換擋速度降低至可按范圍內。
[0026]實施例六
如圖3所示:本實施例與實施例四的區別之處在于:所述行星機構替換為平行齒輪結構，包括設置在所述轉軸19頂部的較大齒輪27，該齒輪27與設置在換擋動力軸16上的較小齒輪26嚙合。通過平行齒輪結構協同配合螺旋升降機構將換擋速度降低至可按范圍內。
[0027]本發明的技術方案并不限制于本發明所述的實施例的范圍內。本發明未詳盡描述的技術內容均為公知技術。
[0028]本發明公開一種電動汽車自動變速箱，其換擋動力軸通過行星升降機構和設置在行星升降機構上的換擋撥叉與同步器連接，由于伺服電機的轉速非常高，通過行星機構進行有效降速，并配以螺旋升降機構，從而有效地將升降桿的位移速度降低到切合實際的換擋速度，降低伺服電機功率需求，采用較小功率的伺服電機即可實現換擋動力需求，降低生產成本。動力輸入軸通過與之平行的中間傳動軸與輸出軸或差速器傳動連接，中間傳動軸通過其兩個大齒輪與動力輸入軸的兩個小齒輪嚙合，大齒輪中間的二級主動齒輪與輸出軸或差速器上的二級被動齒輪嚙合實現動力輸出，通過該中間傳動軸使裝置整體結構受力更加均衡、穩定，結構更加合理，有助于減少磨損，提高使用壽命。
【權利要求】
1.一種電動汽車自動變速箱，其特征在于:它包括變速箱殼體和設置在殼體內由動力電機驅動的動力輸入軸、由伺服電機驅動的換擋動力軸、以及輸出軸，所述動力輸入軸上通過軸承設置有一擋小齒輪、二擋小齒輪和位于兩齒輪間的同步器，所述換擋動力軸通過行星升降機構和設置在行星升降機構上的換擋撥叉與同步器連接，所述行星升降機構包括行星機構和螺旋升降機構，所述行星機構包括設置在換擋動力軸上的太陽輪，該太陽輪上嚙合有同時與設置在殼體內壁上的內齒圈相嚙合的多個行星輪，多個行星輪共同固定在一與換擋動力軸在同一軸線上的轉軸上，轉軸上設置螺旋升降機構，螺旋升降機構上設置與所述同步器連接的換擋撥叉。
2.如權利要求1所述的電動汽車自動變速箱，其特征在于:所述行星機構替換為蝸輪蝸桿機構，包括設置在所述轉軸頂部的蝸輪，該蝸輪與設置在換擋動力軸上的蝸桿嚙合。
3.如權利要求1所述的電動汽車自動變速箱，其特征在于:所述行星機構替換為平行齒輪結構，包括設置在所述轉軸頂部的較大齒輪，該齒輪與設置在換擋動力軸上的較小齒輪嚙合。
4.如權利要求1或2或3所述的電動汽車自動變速箱，其特征在于:所述螺旋升降機構包括設置在所述轉軸上且具有內螺紋的螺旋套，螺旋套內螺紋連接有升降桿，所述換擋撥叉設置在該升降桿上，升降桿的自由端插置在設置在殼體內壁的導向套內。
5.如權利要求4所述的電動汽車自動變速箱，其特征在于:所述升降桿上設置有定位凹槽，所述導向套內設置槽孔，槽孔內設置有彈簧和定位鋼珠，彈簧彈壓定位鋼珠在定位凹槽內，實現對升降桿的定位，避免脫擋情況的發生。
6.如權利要求1所述的電動汽車自動變速箱，其特征在于:所述同步器包括通過花鍵設置動力輸入軸且可沿動力輸入軸軸向滑動的同步滑環，同步滑環兩側與一擋小齒輪、二擋小齒輪間分別依次設置有同步環和同步齒輪，同時同步滑環的外圓周壁上設置有容置所述換擋撥叉的環形槽。
7.如權利要求1或2或3所述的電動汽車自動變速箱，其特征在于:所述動力輸入軸通過中間傳動軸與所述輸出軸傳動連接，中間傳動軸通過軸承平行于動力輸入軸設置在殼體內，并通過設置在其上的一擋大齒輪、二擋大齒輪與動力輸入軸上的一擋小齒輪、二擋小齒輪嚙合，中間傳動軸的一擋大齒輪和二擋大齒輪中間設置二級主動齒輪，通過與設置在輸出軸上的二級被動齒輪嚙合實現動力輸出。
8.如權利要求4所述的電動汽車自動變速箱，其特征在于:所述動力輸入軸通過中間傳動軸與所述輸出軸傳動連接，中間傳動軸通過軸承平行于動力輸入軸設置在殼體內，并通過設置在其上的一擋大齒輪、二擋大齒輪與動力輸入軸上的一擋小齒輪、二擋小齒輪嚙合，中間傳動軸的一擋大齒輪和二擋大齒輪中間設置二級主動齒輪，通過與設置在輸出軸上的二級被動齒輪嚙合實現動力輸出。
9.如權利要求7所述的電動汽車自動變速箱，其特征在于:所述輸出軸上設置有差速器，所述二級被動齒輪設置在所述差速器上。
10.如權利要求8所述的電動汽車自動變速箱，其特征在于:所述輸出軸上設置有差速器，所述二級被動齒輪設置在所述差速器上。
【文檔編號】F16H61/32GK104389961SQ201410673887
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月24日 優先權日:2014年11月24日
【發明者】呂旭林, 閆平海, 楊勇波, 于永, 劉杰, 賈淑敏, 王薄 申請人:河南承信齒輪傳動有限公司