一种电动车无动力中断换挡的两挡变速箱的制作方法

1.本实用新型涉及电动汽车传动技术领域，具体为一种电动车无动力中断换挡的两挡变速箱。


背景技术：

2.近20年间，随着相关科学技术的高速发展，电动汽车的许多技术难点逐渐得到解决。世界各大汽车制造商也都陆续推出各自的电动汽车产品，纯电动汽车已经进入产业化。
3.变速箱是车辆传动系统中最重要的部件之一，对于整车性能具有重大影响。如今纯电动汽车常用的一种变速箱是无离合的单挡直驱形式，两个独立电动机和带有驱动轴的固定挡传动装置。这种具有固定速比减速器的驱动形式，换挡平顺性较好，但是对于电机具有较高要求，车辆的加速度，最大爬坡度难以满足实际工况的需求，且电机效率较低。另一种典型的驱动形式是两挡手动变速器，这种驱动形式虽然能解决上述问题，但具有较为明显的动力中断问题，车辆的平顺性问题不能得到很好的解决。
4.因此，如何提供一种电动车无动力中断换挡，能够一挡前进、二挡前进、一挡倒退、一二挡制动能量回收等功能的两挡变速箱，是本领域技术人员需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型主要目的在于提供一种结构简单、能够能够一挡前进、二挡前进、一挡倒退、一二挡制动能量回收等功能的两挡变速箱，以解决上述问题。
6.为达上述目的，本实用新型提供一种电动车无动力中断换挡的两挡变速箱，包括输入轴、一挡齿轮副机构、二挡齿轮副机构、摩擦离合器、空套轴、输出轴、超越离合器机构和齿套机构，所述一挡齿轮副机构的输入端安装在输入轴上，所述一挡齿轮副机构的输出端安装在输出轴上，所述二挡齿轮副机构的输入端安装在空套轴上，所述二挡齿轮副机构的输出端安装在输出轴上，所述二挡齿轮副机构设置在一挡齿轮副机构的右侧，所述超越离合器安装在输出轴上，所述齿套机构设置于一挡齿轮副的输出端与二挡齿轮副的输出端之间，所述齿套机构与输出轴通过花键滑动连接，所述超越离合器与一挡齿轮副机构固定连接，所述空套轴套设在输入轴上，所述空套轴与输入轴转动连接，所述空套轴的一侧与二挡齿轮副机构固定连接，所述空套轴的另一侧与所述摩擦离合器固定连接。
7.进一步的，还包括离合器执行机构和齿套控制机构，所述离合器执行机构与所述摩擦离合器电连接，所述齿套控制机构与所述齿套机构电连接。
8.进一步的，所述一挡齿轮副机构包括一挡主动齿轮和一挡从动齿轮，所述一挡主动齿轮固定安装在输入轴上，所述一挡从动齿轮套设在输出轴上，所述一挡从动轮的右侧设置有齿形结构，所述一挡主动齿轮与一挡从动齿轮啮合连接。
9.进一步的，所述二挡齿轮副机构包括二挡主动齿轮和二挡从动齿轮，所述二挡主动齿轮固定安装在空套轴上，所述二挡从动齿轮固定安装在输出轴上，所述二挡主动齿轮与二挡从动齿轮啮合连接。
10.进一步的，所述齿套机构包括左齿套、右齿套和弹性元件，所述右齿套通过花键与输出轴连接，所述左齿套空套在输出轴上，所述左齿套通过齿与右半部分啮合连接，所述右齿套与左齿套通过卡环轴向固定，所述弹性元件设置在左齿套与右齿套之间。
11.进一步的，所述所述超越离合器机构包括超越离合器外圈、超越离合器内圈和超越离合器，所述超越离合器外圈与一挡从动齿轮固连，超越离合器内圈固定安装在输出轴上，所述超越离合器设置在超越离合器外圈与超越离合器内圈之间。
12.进一步的，所述摩擦离合器的主动部分安装在输入轴上，所述摩擦离合器的从动部分安装在空套轴上，所述主动部分与从动部分的安装方式均为花键安装。
13.本实用新型的有益效果是：
14.1.本实用新型解决了传统变速箱换挡动力中断的问题，能够实现无动力中断换挡，使得换挡平顺性得到改善；
15.2.本实用新型能够实现低速一挡倒挡，对于电机的扭矩要求大大降低；
16.3.本实用新型能够在一挡制动时通过齿套接合，实现制动能量回收；
17.4.本实用新型在齿套内部带有弹性元件，使得齿套在任何情况下都能与一挡从动齿轮右侧齿完全啮合。
附图说明
18.图1为一挡的动力传递路线示意图；
19.图2为二挡的动力传递路线示意图；
20.图3为倒挡的动力传递路线示意图；
21.图4为无弹性元件时齿套接合过程的第一种状态示意图；
22.图5为无弹性元件时齿套接合过程的第二种状态示意图；
23.图6为无弹性元件时齿套接合过程的第三种状态示意图；
24.图7为有弹性元件时齿套接合过程的第三种状态示意图；
25.图8为齿套与弹性元件的三维爆炸视图；
26.图9为齿套与弹性元件的三维装配视图；
27.图中：1-电机，2-输入轴，3-一挡主动齿轮，4-二挡主动齿轮，5-空套轴，6-摩擦离合器，7-二挡从动齿轮，8a-右齿套，8b-左齿套，9-弹性元件，10-一挡从动齿轮，11-超越离合器外圈，12-超越离合器，13-超越离合器内圈，14-输出轴。
具体实施方式
28.为达成上述目的及功效，本实用新型所采用的技术手段及构造，结合附图就本实用新型较佳实施例详加说明其特征与功能。
29.如图1所示，本实用新型公开了一种电动车无动力中断换挡的两挡变速箱，包括输入轴2、一挡齿轮副机构、二挡齿轮副机构、摩擦离合器6、空套轴5、输出轴14、超越离合器机构和齿套机构，一挡齿轮副机构的输入端安装在输入轴2上，一挡齿轮副机构的输出端安装在输出轴14上，二挡齿轮副机构的输入端安装在空套轴5上，二挡齿轮副机构的输出端安装在输出轴14上，二挡齿轮副机构设置于一挡齿轮副机构的右侧，超越离合器12安装在输出轴14上，齿套机构设置于一挡齿轮副的输出端与二挡齿轮副的输出端之间，齿套机构与输
出轴14通过花键滑动连接，超越离合器12与一挡齿轮副机构固定连接，空套轴5空套在输入轴2上，相对输入轴2可自由转动，空套轴5的一侧与二挡齿轮副机构固定连接，空套轴5的另一侧与摩擦离合器固定连接，变速箱还包括离合器执行机构和齿套控制机构，离合器执行机构与摩擦离合器6电连接，齿套控制机构与齿套机构电连接。
30.一挡齿轮副机构包括一挡主动齿轮3和一挡从动齿轮10，一挡主动齿轮3固定安装在输入轴2上，一挡从动齿轮10套设在输出轴14上，一挡从动齿轮10的右侧设置有齿形结构，一挡主动齿轮3与一挡从动齿轮10啮合连接。
31.二挡齿轮副机构包括二挡主动齿轮4和二挡从动齿轮7，二挡主动齿轮4固定安装在空套轴5上，二挡从动齿轮7固定安装在输出轴14上，二挡主动齿轮4与二挡从动齿轮7啮合连接。
32.齿套机构包括左齿套8b、右齿套8a和弹性元件9，右齿套8a通过花键与输出轴14连接，左齿套8b空套在输出轴14上，左齿套8b通过齿与右齿套8a啮合连接，左齿套8b左侧有齿形结构，右齿套8a与左齿套8b通过卡环轴向固定，弹性元件9设置在左齿套8b与右齿套8a之间，弹性元件包括螺旋弹簧和扭力弹簧等，齿套机构整体由齿套控制机构进行控制。
33.超越离合器机构包括超越离合器外圈11、超越离合器内圈13和超越离合器12。超越离合器外圈11与一挡从动齿轮10固连，超越离合器内圈13固连在输出轴14上，超越离合器12设置在超越离合器外圈11与超越离合器内圈13之间，以允许扭矩从一挡从动齿轮10传递至输出轴14，从摩擦离合器6一侧来看，超越离合器外圈11逆时针旋转时，超越离合器结构锁止，动力由超越离合器外圈11传递给超越离合器内圈13。超越离合器外圈11顺时针旋转时，超越离合器结构超越，不传递动力；
34.摩擦离合器6主动部分安装在输入轴2上，通过花键连接，从动部分安装在空套轴5上，通过花键连接，在摩擦离合器执行机构的作用下实现接合与分离；
35.一种电动车无动力中断两挡自动变速箱的换挡控制方法，其换挡控制方法包括一挡、二挡和倒挡；所述一挡动力传递路线为：输入轴2、一挡主动齿轮3、一挡从动齿轮10、超越离合器外圈11、超越离合器12、超越离合器内圈13、输出轴14；
36.如图2所示，所述二挡动力传递路线为：输入轴2、摩擦离合器6、空套轴5、二挡主动齿轮4、二挡从动齿轮7、输出轴14；
37.如图3所示，所述倒挡动力传递路线为：输入轴2、一挡主动齿轮3、一挡从动齿轮10、齿套8b、齿套8a、输出轴14；
38.所述一挡切换到二挡的具体换挡控制过程为：
39.一挡状态下，输入轴2顺时针转动，车辆向前行进，此时摩擦离合器6逐渐接合，进一步动力开始由输入轴2传递到摩擦离合器6、空套轴5、二挡主动齿轮4、二挡从动齿轮7、最后传递到输出轴14。随着摩擦离合器6传递的动力逐渐增大，超越离合器12传递的动力逐渐减小，直至为零。二挡齿轮副传动比小于一挡齿轮副传动比，超越离合器内外圈形成转速差，超越离合器内圈13逆时针转速高于超越离合器外圈11逆时针转速，超越离合器12处于超越状态，不传递动力，动力完全由摩擦离合器6传递，车辆实现挂二挡前进；
40.所述二挡切换到一挡的具体换挡控制过程为：
41.二挡状态下，输入轴2顺时针转动，车辆向前行进，此时摩擦离合器6逐渐分离，进而摩擦离合器6传递的扭矩逐渐降低，当摩擦离合器6传递的扭矩小于电机1输出的扭矩时，
摩擦离合器6开始滑磨，主从动部分形成转速差。随着摩擦离合器6的分离，摩擦离合器6主从动部分的转速差变大，超越离合器内外圈的转速差变小，当超越离合器外圈11和超越离合器内圈13的转速差降至零时，超越离合器12同步并开始传递动力，最后摩擦离合器6完全分离不传递动力，动力由超越离合器传递，车辆实现挂一挡前进；
42.如图3所示，所述倒挡的具体换挡控制过程及原理为：倒挡时，摩擦离合器6完全分离，变速箱处于一挡状态，二挡齿轮副不传递动力。若输入轴2逆时针转动，一挡从动齿轮10将带动超越离合器外圈11顺时针空转，超越离合器12将会超越并不传递动力，车辆将无法实现倒车功能。故在检测到倒挡信号后，齿套机构在齿套控制机构的作用下向左移动，进一步左齿套8b左侧的齿会与一挡从动齿轮10右侧的齿啮合，齿套机构在一挡从动齿轮10的带动下顺时针转动，动力由一挡齿轮副，经齿套机构传递给输出轴14，车辆实现挂一挡倒退。
43.齿套与一挡从动齿轮10的接合过程可分为3种情况：左齿套8b左侧齿端面与一挡从动齿轮10右侧齿端面正对；左齿套8b左侧齿与一挡从动齿轮10右侧齿刚好啮合；左齿套8b左侧齿与一挡从动齿轮10右侧齿部分啮合，下面对这三种状态进行进一步分析：
44.图4所示为上述第一种状态。若左齿套8b与右齿套8a刚性连接，二者之间并无弹性元件：此时一挡从动齿轮10右侧齿端面与左齿套8b左侧齿端面正对，一挡从动齿轮10在电机的带动下可顺时针空转(从离合器端看去，下同，图中箭头方向)，在一挡从动齿轮10顺时针转过一定角度后，左齿套8b左侧齿能够与一挡从动齿轮10右侧齿啮合，进而同步旋转，实现动力在一挡从动齿轮10和齿套机构之间的传递；
45.图5所示为上述第二种状态。若左齿套8b与右齿套8a刚性连接，二者之间并无弹性元件：此时一挡从动齿轮10右侧齿刚好能与左齿套8b左侧齿相啮合，进而同步旋转，实现动力在一挡从动齿轮10和齿套机构之间的传递；
46.图6所示为上述第三种状态。左齿套8b与右齿套8a刚性连接，二者之间并无弹性元件：此时左齿套8b左侧齿与一挡从动齿轮右侧齿部分啮合，齿套机构若要全部挂入，需要一挡从动齿轮10相对齿套机构逆时针转动或齿套机构相对一挡从动齿轮10顺时针转动一定角度才能实现，但是由于一挡从动齿轮10左端连接有超越离合器，故一挡从动齿轮无法相对输出轴14逆时针转动，齿套机构与输出轴14是刚性连接，因此也无法相对输出轴14顺时针转动。进一步，一挡从动齿轮10与齿套机构无法相对旋转，齿套机构不能完全挂入，动力在一挡从动齿轮10和齿套机构之间不能充分传递；
47.为解决上述出现的问题，在左齿套8b与右齿套8a之间加入弹性元件9，如图7所示。此时若出现上述第一、二种状态，各部件运动状态与无弹性元件时相同，齿套机构可以挂入并传递动力。若出现上述第三种状态，在弹性元件9的作用下，左齿套8b左侧齿也能够与一挡从动齿轮10右侧齿完全啮合，实现动力在一挡从动齿轮10和齿套机构之间的传递。
48.图8和图9显示了齿套的一种示意性实施方式，该结构由右齿套8a，左齿套8b与弹性元件9组成，左右齿套通过齿结构进行连接，并用卡簧轴向固定，其内部装有弹性元件9，且弹性元件数比连接齿数少。齿套机构未挂入时，弹簧被预紧，左齿套8b在弹簧力的作用下保持一侧与右齿套8a接触(图中面c)，另一侧有一定间隙(图中面a、b)。齿套挂入时，当左齿套8b左侧齿与一挡从动齿轮10右侧齿出现部分啮合的情况，左齿套8b可以压缩弹簧，并相对于一挡从动齿轮顺时针转动一定角度(即图7种箭头方向)，面a与面b之间的间隙与弹性元件9可变形量能够保证该角度足够使左齿套8b左侧齿与一挡从动齿轮10右侧齿完全啮
合，且面a和面b的之间的间隙要比弹性元件9可变形量小，即面a和面b接触传力时，弹性元件9不会被完全压缩。待齿套完全挂入后，动力可由一挡齿轮副传递给左齿套8b，再经左齿套8b的面b传递给右齿套8a的面a，最后通过右齿套8b传递给输出轴。
49.对于一挡制动时制动能量回收的分析如下：
50.一挡滑行或制动时，电机1仍在顺势针转动但不输出正向扭矩，由于超越离合器内圈13于输出轴固连，进一步与车轮固连，整体的惯性大于超越离合器外圈11，故超越离合器内圈13逆时针转速高于超越离合器外圈11逆时针转速，超越离合器处于超越状态，动力无法经输出轴14传递给一挡齿轮副，进一步无法传递给电机。此时将齿套机构向左移动，进一步左齿套8b左侧齿与一挡从动齿轮10右侧齿啮合，进而动力可通过齿套机构、一挡齿轮副、输入轴2传递给电机1，使得电机1进入发电状态。此时，虽然输出轴14旋转方向与倒挡时相反，但是齿套8由从动部分转变为主动部分，上述齿套8啮合时的调整方式仍然适用。
51.本实用新型的齿套机构只在一挡状态下有选择的与一挡从动齿轮10结合，二挡状态下齿套机构不与一挡从动齿轮10结合，故二挡状态下不会发生动力干涉，动力正常输出。
52.倒挡机构可以采用拉锁、拉杆等人工直接操作模式，或液压、电机、电磁阀的间接或自动操作模式。
53.以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。