专利名称：一种用于电动汽车对输入轴调速的无同步器换挡系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电动汽车对输入轴调速的无同步器换挡系统，尤其涉及一种基于少挡位的电机主动调速的无同步器换挡的自动机械式变速箱(以下简称AMT)，主要针对驱动电机前置前驱的小型电动汽车，属于电动汽车控制技术领域。
背景技术：
随着对环境问题的日益关注，以及当今社会石油能源问题的极度匮乏，人们已大力投入到新能源汽车的研究生产之中，其中，小型电动汽车以其零污染，对燃油零消耗的优势在当今社会发挥越来越重要的作用。当前已有小型电动汽车投入使用，其结构上直接由电机驱动，无变速器，动力经一级或者两级减速直接传递至传动轴，很好的满足了起步与爬坡性能，但是最高车速受到影 响，同时由于无变速箱，爬坡或加速基本上均由驱动电机直接驱动，对电机的最大转矩Tmax和最闻转速nmax要求闻，从而使电机或者整车的质量、体积和成本提闻。或者已有的安装二挡位变速箱的电动汽车，仍具有一定的局限性要么低速高转矩起步或爬坡，要么高速行驶，无中间正常行驶速度，工况适应性降低，同时，电机高速运行时效率大大降低，电耗升高；即使将二挡设置为较低的正常行驶速度，却无法满足速度相对较高的高速行驶，也可能对交通造成一定的影响。如果变速箱挡位过多，会使结构变得复杂，体积和质量必然增大，与小型电动汽车的设计理念有所冲突。现有电动汽车换挡时采用传统机械结构同步器，通过同步器锁环与齿圈锥面接触产生摩擦达到同步以减少换挡时啮合齿间冲击，但是同步器制造材料要求高,使成本升高,而且结构较复杂。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术的不足，提出一种用于电动汽车对输入轴调速的无同步器换挡系统，对驱动电机前置前驱的小型电动汽车采用少挡位(三挡位以上)变速箱，去掉了同步器，采用调速电机对输入轴主动调速，从而达到同步的作用。本发明提出的用于电动汽车对输入轴调速的无同步器换挡系统，包括驱动电机输出轴、离合器、输入轴、输出轴、离合器操纵机构、换挡执行机构、传动机构和调速连接机构；所述的驱动电机输出轴通过离合器与输入轴相连；所述的输入轴的两端通过圆锥滚子轴承支承在变速箱体上，输入轴上设置有二挡主动齿轮、一挡主动齿轮、四挡主动齿轮、三挡主动齿轮和传动机构从动齿轮，其中，二挡主动齿轮、一挡主动齿轮、四挡主动齿轮、三挡主动齿轮与输入轴制成一体，输入轴与上述传动机构从动齿轮花键连接；所述的传动机构支撑在变速箱体上，传动机构由主动齿轮和从动齿轮组成，主动齿轮和从动齿轮相互啮合；所述的输出轴的两端通过球轴承支承在变速箱体上，输出轴上从前端到后端依次装有二挡从动齿轮、第二花键毂、一挡从动齿轮、四挡从动齿轮、第一花键毂和三挡从动齿轮，二挡从动齿轮、一挡从动齿轮、四挡从动齿轮和三挡从动齿轮分别与上述输入轴上的二挡主动齿轮、一挡主动齿轮、四挡主动齿轮和三挡主动齿轮啮合，第二花键毂的内花键与输出轴的外花键紧配合，第二花键毂通过第二接合套与换挡执行机构联动，第一花键毂的内花键与输出轴的外花键紧配合，第一花键毂通过第一接合套与换挡执行机构联动；所述的离合器操纵机构固定在换挡系统的变速箱体上，离合器操纵机构由电机、蜗杆、双联齿轮和齿条组成，电机固定在变速箱体上，蜗杆与电机输出相连，蜗杆与双联齿轮中的第一级蜗轮啮合，双联齿轮中的第二级齿轮与齿条啮合，齿条与所述的离合器联动；所述的换挡执行机构固定在变速箱体上，换挡执行机构由选挡电机、第一减速机构、选挡齿扇、换挡电机、第二减速机构、换挡齿扇、换挡齿条拨叉、选挡齿条拨叉和主轴组成，所述的选挡电机通过第一减速机构与选挡齿扇相连，选挡齿扇与选挡齿条拨叉啮合，所 述的换挡电机通过第二减速机构与换挡齿扇相连，换挡齿扇与换挡齿条拨叉啮合，换挡齿条拨叉与上述第一接合套或第二接合套联动；所述的调速连接机构固定在变速箱体上，调速连接机构由传动轴、摩擦盘、压盘、滚珠、滚珠槽、丝杠螺母、调速电机和滑杆组成，所述的传动轴的一端与上述传动机构的主动齿轮花键连接，传动轴的另一端与摩擦盘花键连接，所述的压盘、滚珠槽和丝杠螺母依次安装在调速电机输出轴上，所述的压盘通过方键固定在调速电机输出轴的前段，滚珠安装在滚珠槽中，滚珠槽通过方键固定在调速电机输出轴前段，所述的丝杠螺母与调速电机输出轴的后段成丝杠连接，所述的滑杆的一端固定在变速箱体上，另一端与丝杠螺母成滑动配合；所述的摩擦盘和压盘同轴，相互之间存在间隙。本发明提出的用于电动汽车的自动机械式变速箱换挡系统，其优点是I、本发明采用少挡位AMT变速箱，低挡位时对驱动电机减速增矩，并增加超速挡以提高行驶车速，从而大大减少了对驱动电机的负荷以及功率要求；2、本发明中提出的AMT变速箱换挡时，离合器分离，输入轴处于惯性减速状态，无动力输入，更易驱动，这对调速电机的输出转矩要求降低，可以实现此功能的电机的成本仅为几十元，大大降低了成本；3、本发明中提出的AMT变速箱，设有低挡位和超速挡位，使最大爬坡度imax和最高车速Umax提高，提高了电动汽车的工况适应性，从而弥补如今大多最高时速为3040km/h的小型电动汽车速度低的不足；4、本发明最突出一点为舍弃了同步器，需要换挡时，利用调速电机带动输入轴，通过输入轴齿轮带动与之啮合的输出轴齿轮，从而对输出轴目标挡位齿轮进行调速，代替同步器的作用，使接合套转速与目标挡位的接合齿圈转速达到同步，再利用换挡执行机构实现换挡，有效减少冲击损耗，此外，由于无同步器，使得变速箱结构更加简单，成本进一步降低。而且电机从启动达到稳定高转速仅仅需要100ms-200ms的时间，响应速度快。
图I为本发明提出的用于电动汽车对输入轴调速的无同步器换挡系统结构示意图。图2为图I所示的换挡系统中离合器操纵机构的结构示意图。
图3为图I所示的换挡系统中换挡执行机构的结构示意图。图4为图I所示的换挡系统中调速连接机构的结构示意图。图5为本发明换挡系统的一个实施例的结构示意图，其中的变速箱为三挡位。图6为本发明换挡系统中各挡位接合齿圈的结构示意图。图7为本发明提出的基于电机调速的控制流程图。图I-图5中，I为离合器,2为输入轴,4为二挡主动齿轮,5为输入轴转速传感器，6为一挡主动齿轮，7为四挡主动齿轮，8为三挡主动齿轮，9为传动机构主动齿轮，10为传动机构从动齿轮，12为主减速器和差速器，13为三挡从动齿轮，131为三挡从动齿轮结合齿圈，14为第一花键毂，15为第一接合套，16为四档从动齿轮，161为四档从动齿轮接合齿圈，17为一挡从动齿轮，171为一挡从动齿轮接合齿圈，19为第二接合套，20为第二花键毂，21为二挡从动齿轮，211为二挡从动齿轮接合齿圈，22为输出轴，23为输出轴转速传感器，24 为变速箱体，25为驱动电机输出轴。3为离合器操纵机构，31为蜗杆，32为双联齿轮，33为电机，34为齿条(离合器拉杆)。11为调速连接机构，111为传动轴，112为摩擦盘，113为压盘，114为调速电机输出轴，115为滚珠,116为丝杠螺母,117为调速电机,118为滑杆，119为滚珠槽。18为换挡执行机构，181为选挡电机，182为第一减速机构(与第二减速机构相同，为常用蜗轮蜗杆或者其他机械机构)，183为选挡齿扇，184为换挡电机,185为第二减速机构，186为换挡齿扇，187为换挡齿条拨叉，188为选挡齿条拨叉，189为主轴。
具体实施例方式本发明用于电动汽车对输入轴调速的无同步器换挡系统，其结构如图I所示，包括驱动电机输出轴25、离合器I、输入轴2、输出轴22、离合器操纵机构3、换挡执行机构18、传动机构和调速连接机构11 ;所述的驱动电机输出轴25通过离合器I与输入轴2相连。所述的输入轴2的两端通过圆锥滚子轴承支承在变速箱体24上，输入轴2上设置有二挡主动齿轮4、一挡主动齿轮6、四挡主动齿轮7、三挡主动齿轮8和传动机构从动齿轮10，其中，二挡主动齿轮4、一挡主动齿轮6、四挡主动齿轮7、三挡主动齿轮8与输入轴2制成一体，输入轴2与上述传动机构从动齿轮10花键连接；所述的传动机构支撑在变速箱体24上，传动机构由主动齿轮9和从动齿轮10组成，主动齿轮9和从动齿轮10相互啮合；所述的输出轴22的两端通过球轴承支承在变速箱体24上，输出轴22上从前端到后端依次装有二挡从动齿轮21、第二花键毂20、一挡从动齿轮17、四挡从动齿轮16、第一花键毂14和三挡从动齿轮13，二挡从动齿轮21、一挡从动齿轮17、四挡从动齿轮16和三挡从动齿轮13分别与上述输入轴上的二挡主动齿轮4、一挡主动齿轮6、四挡主动齿轮7和三挡主动齿轮8啮合，第二花键毂20的内花键与输出轴22的外花键紧配合，第二花键毂20通过第二接合套19与换挡执行机构18联动，第一花键毂14的内花键与输出轴22的外花键紧配合，第一花键毂14通过第一接合套15与换挡执行机构18联动；所述的离合器操纵机构3固定在换挡系统的变速箱体24上，离合器操纵机构由电机33、蜗杆31、双联齿轮32和齿条34组成，电机33固定在变速箱体24上，蜗杆31与电机输出相连，蜗杆31与双联齿轮32中的第一级蜗轮啮合，双联齿轮32中的第二级齿轮与齿条34啮合，齿条34与所述的离合器I联动；所述的换挡执行机构18固定在变速箱体24上，换挡执行机构18由选挡电机181、第一减速机构182、选挡齿扇183、换挡电机184、第二减速机构185、换挡齿扇186、换挡齿条拨叉187、选挡齿条拨叉188和主轴189组成，所述的选挡电机181通过第一减速机构182与选挡齿扇183相连，选挡齿扇183与选挡齿条拨叉188啮合，所述的换挡电机184通过第二减速机构185与换挡齿扇186相连，换挡齿扇186与换挡齿条拨叉187啮合，换挡齿条拨叉187与上述第一接合套15或第二接合套19联动；所述的调速连接机构11固定在变速箱体24上，调速连接机构11由传动轴111、摩擦盘112、压盘113、滚珠115、滚珠槽119、丝杠螺母116、调速电机117和滑杆118组成，所述的传动轴111的一端与上述传动机构的主动齿轮9花键连接，传动轴111的另一端与摩 擦盘112花键连接，所述的压盘113、滚珠槽119和丝杠螺母116依次安装在调速电机输出轴114上，所述的压盘113通过方键固定在调速电机输出轴114的前段，滚珠115安装在滚珠槽119中，滚珠槽119通过方键固定在调速电机输出轴114前段，所述的丝杠螺母116与调速电机输出轴114的后段成丝杠连接，所述的滑杆118的一端固定在变速箱体上24，另一端与丝杠螺母116成滑动配合；所述的摩擦盘112和压盘113同轴，相互之间存在间隙。本发明提出的换挡系统中，用于对输入轴主动调速的调速电机，根据所选目标挡位通过与其接合的一组齿轮传动机构实现对输入轴的驱动或者制动，从而达到增速或者减速的目的，使输入轴带动输入轴齿轮，输入轴齿轮带动与之啮合的输出轴齿轮，使输出轴目标齿轮的接合齿圈增速或者减速，以使其转速与接合套转速相近或者相等，起到同步的作用，此时再用换挡执行机构执行换挡动作，完成平顺换挡。所述的各挡位从动齿轮，其结构上均制有与花键毂外花键齿形和数量完全相同的接合齿圈，且齿端加工成圆滑曲面形状，以保证平顺啮合。本发明中的电机调速，其控制方法可以如下通过转速传感器和软件程序计算换挡前接合套和目标挡位齿轮的转速差，并与所设定的门限值比较，若小于门限值则换挡执行机构完成换挡；若大于门限值则电机进行调速直至转速差在门限值之内，完成换挡。图I所示为本发明换挡系统的两轴式四挡位电机调速的无同步器的AMT变速箱，包括驱动电机输出轴25、离合器I、输入轴2、输出轴22、各挡位主从动齿轮、第一花键毂14、第二花键毂20、第一接合套15、第二接合套19、输入轴转速传感器5、输出轴转速传感器23、调速电机117、传动机构主动齿轮9和传动机构从动齿轮10、离合器操纵机构3、换挡执行机构18、变速器壳体24以及控制器(图中未标出)。其中，输入轴2和输出轴22平行,输入轴2与二挡主动齿轮4、一挡主动齿轮6、四挡主动齿轮7和三挡主动齿轮8制成一体，且其两端用圆锥滚子轴承支承在变速器箱体24上；输出轴22两端用球轴承支承在变速箱体中，第一花键毂14和第二花键毂20的内花键与输出轴花键紧配合，其外花键与第一接合套15和第二接合套19的内花键配合；一挡从动齿轮17、二挡从动齿轮21、三挡从动齿轮13和四档从动齿轮16通过滚针轴承空套在输出轴22上；球轴承外圈开有止动槽，槽内装有轴承挡圈，防止输入轴和输出轴轴向窜动。以下结合图I对本发明的AMT变速箱的工作过程进行说明电动汽车起步时，需要低速大转矩进行工作，此时变速器需要切换到一挡挡位，电控单元控制换挡执行机构18将第二接合套19右移使其与输出轴22上的一挡从动齿轮17的一挡从动齿轮接合齿圈171接合，离合器操纵机构3控制离合器I接合。驱动电机的动力经驱动电机输出轴25,离合器I,输入轴2, —挡主动齿轮6, —挡从动齿轮17, —挡从动齿轮齿圈171，第二接合套19，第二花键毂20，输出轴22，最后通过主减速器和差速器12将动力传至半轴驱动车辆前进。电动汽车正常行驶时，离合器处于接合状态，当需要换挡时，首先将离合器分离，使动力传输中断。变速器在一挡工作时，第二接合套 19与输出轴22的一挡从动齿轮17的一挡从动齿轮接合齿圈171接合，两者的圆周速度相等，即v19=v17。欲从一挡换到二挡，离合器I分离，换挡执行机构18驱动换挡拨叉将第二接合套19左移，推入空挡位置。此分离瞬间，仍然满足V19 = V17，又由于从二挡主动齿轮4到二挡从动齿轮21的升速比大于从一挡从动齿轮17到一挡主动齿轮6的减速比，所以二挡从动齿轮21的转速高于一挡从动齿轮17的转速，即二挡从动齿轮21的二挡从动齿轮接合齿圈211的转速大于一挡从动齿轮17的转速，V211>v17,即在刚推入空挡时，v211>v19，如果立即换挡则会造成第二接合套19的轮齿与二挡从动齿轮接合齿圈211的轮齿由于速度不等而发生冲击。由于变速器与驱动电机的动力传递中断，第二接合套19和二挡从动齿轮接合齿圈211均在惯性作用下减速转动，但是，第二接合套19因与整车相连，惯性大，故V19下降较慢，而二挡从动齿轮21仅与输入轴及其上齿轮等相连，惯性小，故V211下降较快(传统变速器通过同步器锁环与齿圈锥面接触产生摩擦达到同步进而拨动拨叉换挡)。此时，接通调速电机电源，使调速电机117旋转，并通过齿轮传动机构对调速电机输出进行适当减速和增矩，从而带动输入轴减速，即实现二挡主动齿轮4的减速，进而带动二挡从动齿轮21及二挡从动齿轮接合齿圈211减速，如图中所示，此变速箱中还有输入轴转速传感器5和输出轴转速传感器23，时刻采集输入轴和输出轴的转速信号，当由控制单元计算所得的二挡从动齿轮接合齿圈211转速与第二接合套19转速相近时，换挡执行机构18推动换挡拨叉187左移完成换挡操作，同时接合离合器1，调速电机117退出工作。其中，动力传递路线为驱动电机(图中未标出)，驱动电机输出轴25，离合器I，输入轴2，二挡主动齿轮4，二挡从动齿轮21，二挡从动齿轮接合齿圈211，第二接合套19，花键毂20，输出轴22，最后通过主减速器和差速器12将动力传至半轴驱动车辆前进。其他挡位间的切换同理，首先离合器操纵机构3将离合器分离，中断动力传输，换挡机构18将接合套推至空挡位置，根据由低挡换高挡还是高挡换低挡确定中间轴需要加速还是减速，最后由输入轴调速电机对输入轴转速进行调节直至目标挡位齿轮齿圈与接合套转速同步，再由换挡执行机构18推动接合套完成换挡。本发明换挡系统中，离合器操纵机构3的结构如如图2所示，其结构及工作过程为由电机33，与电机输出相连的蜗杆31，与其形成蜗轮蜗杆啮合的双联齿轮32，齿条34组成。电机工作时，首先通过双联齿轮32的第一级蜗轮蜗杆机构减速，同时双联齿轮32的第二级齿轮齿条机构驱动离合器I分离或者接合。本发明换挡系统中，换挡执行机构18的结构如图3所示，其结构及工作过程为由选挡电机181、第一减速机构182、选挡齿扇183、换挡电机184、第二减速机构185、换挡齿扇186、与换挡齿扇啮合的换挡齿条拨叉187、与选挡齿扇啮合的选挡齿条拨叉188、和主轴189组成。需要换挡时，首先选挡电机181通过第一减速机构182、选挡齿扇183、带动选挡齿条拨叉188在横向方向运动进行选挡，其中，选挡齿条拨叉188只可相对主轴189转动，不可轴向移动；然后由换挡电机184通过第二减速机构185、换挡齿扇186、带动换挡齿条拨叉187轴向移动进行换挡，其中，换挡齿条拨叉187只可在主轴189轴向方向移动，不可相对主轴转动。本发明换挡系统中，与调速电机输出相连的传动机构的结构如图I所示，为一组相啮合的齿轮机构，其中，传动机构从动齿轮10与输入轴2键连接，传动机构主动齿轮9的传动轴111轴两端固定在变速箱体24上；如图4所示，主动齿轮右端有摩擦盘112，摩擦盘112开有轴向键槽，与传动轴111键连接，摩擦盘键槽的长度小于与轴配合的轴向套筒长度，以防止摩擦盘的轴向移动。本发明换挡系统中，调速连接机构11的结构如图4所示，调速电机输出轴114为阶梯轴，前段轴径小于后段轴径，以便丝杠螺母116的装卸。其中调速电机输出轴后段由丝杠段和非丝杠段组成，丝杠段与丝杠螺母116配合，丝杠螺母一端开孔，与滑杆118套装，滑杆用来限制丝杠螺母的转动，从而将电机的旋转运动转化为螺母的轴向运动，同时滑杆还
起到限制丝杠螺母轴向位移的作用，使螺母轴向运动行程最大为2-3mm之间。丝杠螺母左侧为一实现与丝杠螺母间滚动摩擦的机构，此机构由滚珠115和滚珠槽119组成，其中滚珠槽119用来对滚珠115定位，滚珠115超出滚珠槽119端面直接和丝杠螺母接触；113为一压盘，压盘113和前述滚珠槽119开有形状相同的方槽，与调速电机输出轴114前段的方键配合，使压盘113和滚珠槽119 一起随输出轴旋转，此处方键与调速电机输出轴114制成一体，且方键长度小于方槽的长度，以保证丝杠螺母116的轴向位移。压盘113和与传动机构齿轮轴相连的摩擦盘112间几乎零间隙，且均采用微弧形弹性摩擦材料，在丝杠螺母116推力作用下弹性压紧摩擦同步。其工作原理为当需要换挡调速时，首先离合器操纵机构3驱动离合器分离，中断动力传输，然后接通调速电机电源，调速电机117输出轴旋转，由于与丝杠段配合的丝杠螺母116的旋转运动受到限制，丝杠螺母116产生轴向运动，此轴向运动对滚珠115、滚珠槽119和压盘113产生轴向推力作用，使压盘压紧摩擦盘112，由于两个摩擦盘间几乎零间隙，从而在丝杠螺母116的持续轴向压力作用下将调速电机输出轴114的转动通过输出轴的方键传递给压盘113，使微弧形压盘113和摩擦盘112弹性压紧，通过摩擦达到同步转动，进而通过传动机构带动输入轴实现调速。由于压盘113和滚珠槽119相对丝杠螺母高速转动，所以使滚珠槽中的滚珠115直接与丝杠螺母接触，从而将滑动摩擦变为滚动摩擦，减小磨损。当达到同步时执行换挡，并反接电源使调速电机反转，丝杠螺母116右移，退出压紧状态，从而使两个摩擦盘中断动力传输，变速箱正常工作，切断电机电源，电机停止工作。电机浸在变速箱的润滑油中，便于散热。加速踏板位置传感器和输入轴、输出轴转速传感器与控制器电气连接，控制器获得变速箱的输入轴和输出轴转速信号、加速踏板位置信号和AMT挡位信号。另外，本发明考虑到电机调速精度问题，为使接合套和目标挡位齿圈在一定的转速差范围内能够平顺接合，将各挡从动齿轮接合齿圈的轮齿加工得较传统变速器中齿轮齿圈的轮齿在长度、宽度和厚度上均有一定的增加，且端部将传统的倒角形式做成曲面形状，如图6所示。同样花键毂的外啮合齿也在端部形状，断面齿廓，尺寸和齿数上加工成与齿圈相同，接合套的齿端也做成曲面形状与花键毂外齿啮合。这样，端部曲面形状使得啮合变得平顺，减少冲击；尺寸的增加使强度增强，从而提高使用寿命。因为去掉了同步环，也不会对整体体积的减小产生影响。但是本领域的技术人员应该理解，此处对齿圈、花键毂和接合套的啮合齿形状上的特殊加工仅仅是为满足平顺接合的一种具体方法，其他不脱离本发明精神的方案均应包含其中。本发明提供一种控制方案，其控制流程如流程图7所示，控制方法包括以下步骤(I)变速器控制单元T⑶时刻通过输入轴和输出轴转速传感器、加速踏板位置传感器采集输入轴和输出轴的转速信号N、N1以及加速踏板位置信号，判断变速器AMT是否实现换挡，如果换挡则进入步骤(2)，否则TCU继续检测加速踏板位置信号；(2)换挡执行机构工作，将接合套拨至空挡位置，TCU采集目标挡位信号；(3) T⑶根据输入轴转速NI和目标挡位Ign得到目标齿轮转速N’ ；(4) T⑶计算目标齿轮转速N’和接合套转速N的转速差Λ N，并取绝对值，SPΛΝ=|Ν_Ν，I ; (5)控制器程序已设定一个门限值NO，将ΛΝ和NO作比较，判断ΛΝ是否小于NO，如果满足ΛΝ小于NO，则实现换挡，否则进入步骤(6)；( 6 )接通调速电机电源，调速电机介入工作对输入轴进行调速，从而实现对目标齿轮转速的调节，再次转入步骤(3)。图5所示为属于本发明换挡系统的两轴式三挡位电机调速的无同步器的AMT变速箱，在上述两轴式四挡位电机调速的基础上减少一个挡位，变为三挡位变速箱，其各挡主从动齿轮、输入轴和输出轴的连接方式均相同，另外，离合器操纵机构、换挡执行机构以及调速电机和传动机构的连接机构也相同；ΑΜΤ的工作原理、各机构的工作原理及过程和控制方法也与上述两轴式四挡位电机调速的换挡系统相同。需要强调的是，以上所述实施方式仅仅以具体实例说明问题从而详细解释本发明所提出的技术方案，而非限制于此一种方案，所以希望本领域的技术人员理解，如有对本发明技术方案进行修改或者同等替换，而不脱离本发明“基于电机主动调速的无同步器的少挡位AMT变速箱”这一技术方案的精神和范围的，均应涵盖在本发明的权力要求范围中。
权利要求
1.一种用于电动汽车对输入轴调速的无同步器换挡系统，其特征在于该换挡系统包括驱动电机输出轴、离合器、输入轴、输出轴、离合器操纵机构、换挡执行机构、传动机构和调速连接机构；所述的驱动电机输出轴通过离合器与输入轴相连； 所述的输入轴的两端通过圆锥滚子轴承支承在变速箱体上，输入轴上设置有二挡主动齿轮、一挡主动齿轮、四挡主动齿轮、三挡主动齿轮和传动机构从动齿轮，其中，二挡主动齿轮、一挡主动齿轮、四挡主动齿轮、三挡主动齿轮与输入轴制成一体，输入轴与上述传动机构从动齿轮花键连接； 所述的传动机构支撑在变速箱体上，传动机构由主动齿轮和从动齿轮组成，主动齿轮和从动齿轮相互啮合； 所述的输出轴的两端通过球轴承支承在变速箱体上，输出轴上从前端到后端依次装有二挡从动齿轮、第二花键毂、一挡从动齿轮、四挡从动齿轮、第一花键毂和三挡从动齿轮，二挡从动齿轮、一挡从动齿轮、四挡从动齿轮和三挡从动齿轮分别与上述输入轴上的二挡主动齿轮、一挡主动齿轮、四挡主动齿轮和三挡主动齿轮啮合，第二花键毂的内花键与输出轴的外花键紧配合，第二花键毂通过第二接合套与换挡执行机构联动，第一花键毂的内花键与输出轴的外花键紧配合，第一花键毂通过第一接合套与换挡执行机构联动； 所述的离合器操纵机构固定在换挡系统的变速箱体上，离合器操纵机构由电机、蜗杆、双联齿轮和齿条组成，电机固定在变速箱体上，蜗杆与电机输出相连，蜗杆与双联齿轮中的第一级蜗轮啮合，双联齿轮中的第二级齿轮与齿条啮合，齿条与所述的离合器联动； 所述的换挡执行机构固定在变速箱体上，换挡执行机构由选挡电机、第一减速机构、选挡齿扇、换挡电机、第二减速机构、换挡齿扇、换挡齿条拨叉、选挡齿条拨叉和主轴组成，所述的选挡电机通过第一减速机构与选挡齿扇相连，选挡齿扇与选挡齿条拨叉啮合，所述的换挡电机通过第二减速机构与换挡齿扇相连，换挡齿扇与换挡齿条拨叉啮合，换挡齿条拨叉与上述第一接合套或第二接合套联动； 所述的调速连接机构固定在变速箱体上，调速连接机构由传动轴、摩擦盘、压盘、滚珠、滚珠槽、丝杠螺母、调速电机和滑杆组成，所述的传动轴的一端与上述传动机构的主动齿轮花键连接，传动轴的另一端与摩擦盘花键连接，所述的压盘、滚珠槽和丝杠螺母依次安装在调速电机输出轴上，所述的压盘通过方键固定在调速电机输出轴的前段，滚珠安装在滚珠槽中，滚珠槽通过方键固定在调速电机输出轴前段，所述的丝杠螺母与调速电机输出轴的后段成丝杠连接，所述的滑杆的一端固定在变速箱体上，另一端与丝杠螺母成滑动配合；所述的摩擦盘和压盘同轴，相互之间存在间隙。
全文摘要
本发明涉及一种用于驱动电机前置后驱的自动机械式变速箱换挡系统，尤其涉及一种基于少挡位的中间轴主动调速的无同步器换挡的自动机械式变速箱，属于汽车控制技术领域，该系统包括输入轴、输出轴、各挡位主从动齿轮、花键毂、接合套、传感器、调速电机、调速电机传动机构、离合器操纵机构、换挡执行机构以及控制器。该系统通过调速电机在动力中断条件下对输入轴转速的调节从而实现换挡时接合套与目标挡位齿轮的同步，去掉了对材料要求高的同步器，有利于减小成本，同时利于解决小型纯电动汽车起步与加速性能和相对高速行驶不能兼得的问题。
文档编号F16H61/34GK102840281SQ20121034833
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月18日 优先权日2012年9月18日
发明者李亮, 李磊, 杨克, 宋健, 杨超, 李红志 申请人:清华大学