一种两挡自动变速器的制作方法

1.本发明属于汽车变速器技术领域，具体地说，本发明涉及一种两挡自动变速器。


背景技术：

2.在驱动电机性能一定的情况下，纯电动汽车的变速器类型与性能直接决定了纯电动汽车的动力性能与能耗水平。目前，纯电动汽车的变速器多采用单挡减速器，其结构简单、体积小、质量轻、成本低，在运行过程中无需换挡，不存在动力中断的情况。
3.但是，采用单挡减速器时，对驱动电机要求较高，要求驱动电机既能在恒转矩区提供较高的驱动转矩，又能在恒功率区提供较高的转速，以满足车辆加速、爬坡与高速行驶的要求。同时，采用单挡减速器不利于提高电驱动总成系统的效率。这是因为单一传动比通常无法同时兼顾纯电动汽车的动力性和经济性，行驶过程中驱动电机多数情况无法处于高效率工作点，尤其是在最高或最低车速以及低负荷条件下，驱动电机会处于低效率工况点运行，从而浪费电能，减少了续驶里程。为了使纯电动汽车能更好地发挥其优越性，同时降低对驱动电机和电池的要求，纯电动汽车电驱动系统应采用多挡变速器，通过对多挡变速器的操纵来保证驱动电机能够更多地工作在较为理想的高效率区域，从而提高整车的动力性、经济性等指标。
4.相较于更多挡位自动变速器，两挡自动变速器由于结构更简单紧凑，功率密度更高，可实现无动力中断换挡，技术相对成熟，对电机要求更低，电驱动系统综合成本更低，同时能保证较高的传动效率，在纯电动汽车领域大范围推广应用的可能性更高，能更快产业化和市场化，从而具有更大的可行性。
5.图2展示了目前已知公开的一种换挡无动力中断的汽车两挡自动变速器，主要包括：
6.输入轴及布置在输入轴上的第一离合器、第二离合器、一挡主动齿轮和二挡主动齿轮。其中第一离合器和第二离合器的输入端与输入轴无相对旋转的联接，一挡主动齿轮可相对旋转的布置在输入轴上且与第一离合器被动端无相对旋转的联接，二挡主动齿轮可相对旋转的布置在输入轴上且与二离合器被动端无相对旋转的联接。
7.输出轴及布置在输出轴上的一挡从动齿轮、二挡从动齿轮和主减速主动齿轮。一挡从动齿轮、二挡从动齿轮和主减速主动齿轮分别于输出轴无相对旋转的联接，一挡从动齿轮与一挡主动齿轮啮合，二挡从动齿轮与二挡主动齿轮啮合。
8.差速器及布置在差速器上的主减被动齿轮，主减被动齿轮与差速器无相对旋转的联接，主减被动齿轮与主减主动齿轮啮合。
9.已知公开的两挡自动变速器的一挡工作状态及动力传递路径：第一离合器接合，第二离合器分离，输入的动力经输入轴、第一离合器、一挡主动齿轮，一挡从动齿轮、输出轴、主减速主动齿轮、主减速从动齿轮和差速器总成路径传递，最终通过差速器总成输出至左、右驱动车轮。
10.已知公开的两挡自动变速器的二挡工作状态及动力传递路径：第二离合器接合，
第一离合器分离，输入的动力经输入轴、第二离合器、二挡主动齿轮，二挡从动齿轮、输出轴、主减速主动齿轮、主减速从动齿轮和差速器总成路径传递，最终通过差速器总成输出至左、右驱动车轮。
11.已知公开的两挡自动变速器的两个挡位之间切换：
12.从一挡切换至二挡：第一离合器初始为接合状态，驱动控制第一离合器，控制第一离合器的接合扭矩逐渐减小，同时驱动控制第二离合器，控制第二离合器的接合扭矩逐渐增加；之后第一离合器的接合扭矩减小到零同时第二离合器的接合扭矩加大到一定数值，最终第二离合器在接合扭矩的作用下使得其输入端与输出端的转速相同，换挡结束。
13.从二挡切换至一挡：第二离合器初始为接合状态，驱动控制第二离合器，控制第二离合器的接合扭矩逐渐减小，同时驱动控制第一离合器，控制第一离合器的接合扭矩逐渐增加；之后第二离合器的接合扭矩减小到零同时第一离合器的接合扭矩加大到一定数值，最终第一离合器在接合扭矩的作用下使得其输入端与输出端的转速相同，换挡结束。
14.上述已知公开的两挡自动变速器的有待被改进之处在于：一、当其处于二挡工作时，第一离合器结合，第二离合器分离，处于分离工作状态的第二离合器会产生一定的拖曳力矩，由此产生损耗从而导致变速器效率的降低。二、在两个挡位切换过程中需要对两个离合器同时进行协同驱动控制，增加了离合器驱动控制的难度。三、其需要两套离合器及其相应的驱动控制部件，不利于成本及重量的降低。


技术实现要素：

15.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种两挡自动变速器，目的是在保证换挡无动力中断功能的前提下，变速器处于二挡工作时无离合器的拖曳力矩损耗，提高效率。
16.为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：两挡自动变速器，包括输入轴、输出轴、设置于输入轴上的一挡主动齿轮、二挡主动齿轮、设置于输出轴上的一挡从动齿轮、二挡从动齿轮以及布置在输入轴上的与输入轴和二挡主动齿轮连接的离合器、用于控制所述输出轴与所述一挡从动齿轮之间的接合与分离的连接器以及与一挡从动齿轮连接且用于一挡从动齿轮与输出轴之间传递动力的单向离合器，单向离合器的安装状态被设置为在车辆前进行驶时当所述输出轴的转速高于一挡从动齿轮的转速时为自由状态。
17.所述离合器的输入端与所述输入轴无相对转动的联接，所述一挡主动齿轮与输入轴无相对转动的联接，所述二挡主动齿轮可相对旋转的空套在输入轴上且与离合器的输出端无相对转动的联接。
18.所述二挡从动齿轮和所述连接器与所述输出轴无相对转动的联接，所述一挡从动齿轮可相对旋转的空套在输出轴上且与连接器相邻布置，一挡从动齿轮通过所述单向离合器与输出轴或与布置在输出轴上的其他固定零件联接。
19.所述连接器上具有与所述输出轴无相对旋转联接且可以轴向移动的接合齿套，所述接合齿套具有两个工作状态位置，两个工作状态位置分别为与所述一挡从动齿轮接合的接合位置和与一挡从动齿轮分离的分离位置。
20.当所述连接器处于与所述一挡从动齿轮接合的接合位置时，连接器与一挡从动齿轮互相无相对旋转的联接；当连接器处于与一挡从动齿轮分离的分离位置时，二者互相独
立运转。
21.当所述两挡自动变速器处于一挡时，所述离合器处于分离状态，所述连接器的接合齿套处于分离位置，输入的动力依次经所述输入轴、一挡主动齿轮、一挡从动齿轮和单向离合器传递至所述输出轴。
22.当所述两挡自动变速器处于一挡时，所述离合器处于分离状态，所述连接器的接合齿套处于接合位置，输入的动力依次经所述输入轴、一挡主动齿轮和一挡从动齿轮同时传递至连接器和所述单向离合器，再传递至所述输出轴。
23.当所述两挡自动变速器处于二挡时，所述离合器处于接合状态，所述连接器的接合齿套处于分离位置，输入的动力依次经所述输入轴、二挡主动齿轮和二挡从动齿轮传递至所述输出轴。
24.当所述两挡自动变速器处于倒挡时，所述离合器处于分离状态，所述连接器的接合齿套处于接合位置，输入的动力依次经所述输入轴、一挡主动齿轮、一挡从动齿轮和连接器传递至所述输出轴。
25.所述一挡主动齿轮和所述一挡从动齿轮构成一挡齿轮副，所述二挡主动齿轮和所述二挡从动齿轮构成二挡齿轮副，一挡齿轮副的传动比被设置为大于二挡齿轮副的传动比。
26.本发明的两挡自动变速器，具有如下的优点：
27.1.可以在保证换挡无动力中断功能的前提下，在变速器处于二挡工作时无离合器的拖曳力矩损耗，可以提高变速器效率；
28.2.在保证换挡无动力中断功能的前提下，只采用一个离合器，不需要同时对两个离合器进行协同驱动控制，相对明显的降低了离合器驱动控制的难度；
29.3.在保证换挡无动力中断功能的前提下，只采用一个离合器，相对减少了离合器及其驱动控制部件的数量，降低了成本。
附图说明
30.本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
31.图1是本发明两挡自动变速器的结构示意图；
32.图2是现有技术两挡自动变速器的结构示意图；
33.图中标记为：1、输入轴；2、离合器；3、二挡主动齿轮；4、一挡主动齿轮；5、一挡从动齿轮；6、连接器；7、输出轴；8、单向离合器；9、二挡从动齿轮；10、主减速主动齿轮；11、主减速从动齿轮；12、差速器；13、第一离合器；14、第二离合器。
具体实施方式
34.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
35.如图1所示，本发明提供了一种两挡自动变速器，包括输入轴、输出轴、设置于输入轴上的一挡主动齿轮、二挡主动齿轮、设置于输出轴上的一挡从动齿轮和二挡从动齿轮、与输入轴和二挡主动齿轮连接的离合器、用于控制所述输出轴与一挡从动齿轮之间的接合与
分离的连接器以及与一挡从动齿轮连接且用于一挡从动齿轮与输出轴之间传递动力的单向离合器，单向离合器的安装状态被设置为在车辆前进行驶时当所述输出轴的转速高于一挡从动齿轮的转速时为自由状态。
36.具体地说，本发明的非限定的创新点及优点在于，在保证换挡无动力中断功能的前提下，提供了一种更高效率，更低控制难度，更低成本，更低重量的两挡自动变速器。
37.如图1所示，本发明的可实现换挡无动力中断的两挡汽车自动变速器包括输入轴部件、输出轴部件和差速器部件。
38.输入轴部件包括：输入轴1、离合器2、一挡主动齿轮4和二挡主动齿轮3，离合器2、一挡主动齿轮4和二挡主动齿轮3分别与输入轴1同心布置，离合器2的输入端与输入轴1无相对转动的联接，一挡主动齿轮4与输入轴1无相对转动的联接，二挡主动齿轮3可相对旋转的空套在输入轴1上且与离合器2的输出端无相对转动的联接。
39.输出轴部件包括：输出轴7、一挡从动齿轮5、二挡从动齿轮9、单向离合器8、主减速主动齿轮10和连接器6，一挡从动齿轮5、二挡从动齿轮9、单向离合器8、主减速主动齿轮10和连接器6分别与输出轴7同心布置，二挡从动齿轮9、主减速主动齿轮10和连接器6分别与输出轴7无相对转动的联接，一挡从动齿轮5可相对旋转的空套在输出轴7上且与连接器6相邻布置，一挡从动齿轮5还通过单向离合器8与输出轴7或与布置在输出轴7上的其他固定零件联接，布置在输出轴7上的其他固定零件是指与输出轴7同步旋转的零件，单向离合器8的安装状态被设置为在车辆前进行驶时当输出轴7的转速高于一挡从动齿轮5的转速时为自由状态。
40.一挡从动齿轮5与输入轴部件上的一挡主动齿轮4啮合，二挡从动齿轮9与输入轴部件上的二挡主动齿轮3啮合。
41.差速器部件包括：差速器总成12和主减速从动齿轮11，差速器总成12与主减速从动齿轮11同心布置且无相对转动的联接。主减速从动齿轮11与输出轴部件上的主减速主动齿轮10啮合。
42.一挡齿轮副的传动比被设置为大于二挡齿轮副的传动比，一挡齿轮副由一挡主动齿轮4和一挡从动齿轮5构成，二挡齿轮副由二挡主动齿轮3和二挡从动齿轮9构成。
43.连接器6上具有与输出轴无相对旋转联接且可以轴向移动的接合齿套，接合齿套具有两个工作状态位置，两个工作状态位置分别为与一挡从动齿轮5接合的接合位置和与一挡从动齿轮5分离的分离位置。
44.当连接器6处于与一挡从动齿轮5接合的接合位置时，连接器6与一挡从动齿轮5互相无相对旋转的联接，当连接器6处于与一挡从动齿轮5分离的分离位置时，连接器6与一挡从动齿轮二者互相独立运转。
45.本发明的两挡汽车自动变速器具有两个前进挡位，分别为一挡档位和二挡挡位。
46.当两挡汽车自动变速器处于一挡挡位时，自动变速器具有如下两种工作方式：
47.自动变速器的挡位为一挡且处于第一种工作方式时：离合器2处于分离状态，连接器6处于分离位置，即连接器6处于与一挡从动齿轮5分离的接合位置，输入的动力经输入轴1、一挡主动齿轮4、一挡从动齿轮5、单向离合器8、输出轴7、主减速主动齿轮10、主减速从动齿轮11和差速器总成12路径传递，最终通过差速器总成输出至左、右驱动车轮。
48.自动变速器的挡位为一挡且处于第二种工作方式时：离合器2处于分离状态，连接
器6处于结合位置，即连接器6处于与一挡从动齿轮5接合的接合位置，一挡从动齿轮5与输出轴7可以同步旋转，输入的动力经输入轴1、一挡主动齿轮4、一挡从动齿轮5、单向离合器8和连接器6、输出轴7、主减速主动齿轮10、主减速从动齿轮11和差速器总成12路径传递，最终通过差速器总成输出至左、右驱动车轮。
49.一挡第一种工作方式和一挡第二种工作方式的区别在于，自动变速器的挡位为一挡且处于第一种工作方式时，单向离合器8无法双方向传递动力，只能单方向传递动力，单向离合器8只能使来自一挡从动齿轮5的动力传递至输出轴7，即车辆在前进行驶中只能由动力源单方向驱动车轮，而无法通过车轮反向驱动输入动力源，也即车辆在前进行驶中车辆无法反向驱动输入端电机，从而无法进行制动能量回收。
50.自动变速器的挡位为一挡且处于第二种工作方式时，变速器正反两个方向都能够传递动力，变速器的正向动力传递通过单向离合器8或连接器6实现，变速器的反向传递动力通过连接器6实现，因此，在前进行驶中车辆可以反向驱动输入端的电机(电机与输入轴连接)，通过自动变速器带动电机运转进行发电，从而能够进行制动能量回收。
51.当本发明变速器处于二挡挡位时，离合器2处于接合状态，连接器6处于分离状态，即连接器6的接合齿套处于与一挡从动齿轮5分离的分离位置，输入的动力经输入轴1、二挡主动齿轮3、二挡从动齿轮9、输出轴7、主减速主动齿轮10、主减速从动齿轮11和差速器总成12路径传递，最终通过差速器总成输出至左、右驱动车轮。此时单向离合器8处于超越工作模式，即为自由状态而不传递动力。
52.本发明变速器处于倒挡时，离合器2处于分离状态，连接器6处于结合位置，即连接器6的接合齿套处于与一挡从动齿轮5接合的接合位置，此时输入动力变化为相对于前进挡相反的方向驱动，输入的动力经输入轴1、一挡主动齿轮4、一挡从动齿轮5、连接器6、输出轴7、主减速主动齿轮10、主减速从动齿轮11和差速器总成12路径传递，最终通过差速器总成输出至左、右驱动车轮。
53.车辆在前进行驶时，根据换挡时的输入动力的状态不同，挡位的切换分为正扭矩换挡和负扭矩换挡，正扭矩换挡是指在进行档位切换时输入动力的扭矩值为正值，即输入动力的扭矩旋转方向与输入轴1的旋转方向相同，负扭矩换挡是指在进行档位切换时输入动力的扭矩值为负值，即输入动力的扭矩旋转方向与输入轴1放入旋转方向相反，一挡和二挡之间的挡位切换过程如下：
54.正扭矩换挡，从一挡切换至二挡的过程为：首先将连接器6的接合齿套切换至分离位置，之后控制驱动离合器2，使离合器2的接合扭矩逐渐加大，相应地，单向离合器8的传递扭矩则逐渐减小，也即单向离合器8自动由锁止状态逐渐切换到自由转态，离合器2的输入端和输出端存在相互转速差和接合扭矩，离合器2处于“滑磨”状态，之后离合器2的输入端在离合器2接合扭矩的作用下其转速被逐渐被降低到与离合器2的输出端转速相同，换挡过程结束。由于换挡过程输入动力一直持续，因此换挡过程无动力中断。
55.负扭矩换挡，从一挡切换至二挡的过程为：首先将连接器6的接合齿套切换至分离位置，之后控制驱动离合器2，使离合器2的接合扭矩逐渐加大，由于输入的动力为负扭矩，则单向离合器8处于自由状态而不传递动力，之后离合器2在接合扭矩的作用下输入端和输出端转速逐渐相同，换挡过程结束。
56.正扭矩换挡，从二挡切换至一挡的过程为：首先将连接器6的接合齿套切换至分离
位置，然后控制驱动离合器2，使离合器2的接合扭矩逐渐减小，当离合器2的接合扭矩减小到小于输入动力的扭矩时，离合器2进入“滑磨”状态，离合器2的输入端转速相对于离合器2的输出端转速升高，当离合器2的输入端转速继续升高直到其带动的一挡从动齿轮5的转速达到输出轴7转速时，单向离合器8由自由转态状态自动切换到锁止状态，之后离合器2的接合扭矩继续减小到零，换挡过程结束。由于换挡过程输入动力一直持续，因此换挡过程无动力中断。
57.负扭矩换挡，从二挡切换至一挡的过程为：首先将连接器6的接合齿套切换至分离位置，然后控制驱动离合器2，使离合器2的接合扭矩逐渐减小，当离合器2的接合扭矩减小到零时，换挡过程结束。
58.对于电动汽车两挡自动变速器，一挡通常被设置为很大数值的传动比(通常传动比被设置为10至15之间)，其主要用于起步、低车速下的急加速以及坡度很大的坡道工况，这些工况的行驶时间在车辆的总行驶时间中的占极低的比列，而二挡通常被设置为较小数值的传动比(通常传动比被设置为4至8之间)，其主要应用于用户绝大多数行驶工况，即通常的两挡变速器的电动车大多数时间都在工作在二挡，因此变速器二挡效率的提高有利于节约整车的电能从而提升整车的续航里程。现有技术中已知公开的两挡自动变速器，其处于二挡工作时，第一离合器接合，第二离合器分离，处于分离工作状态的第二离合器会产生一定的拖曳力矩，此拖曳力矩会导致变速器效率的相对降低。本发明的变速器，仅采用一个离合器，在二挡工作时，此离合器处于接合状态，无离合器拖曳扭矩，因此，本发明的变速器改进了前述已知公开变速器的此项不足。
59.现有技术中已知公开的两挡自动变速器，其两个挡位之间的切换，需要同时对两个离合器进行协同驱动控制，即一个离合器增加接合扭矩，同时关联地对另一离合器降低接合扭矩，由此增加了离合器驱动控制的难度。本发明的变速器，仅采用一个离合器，换挡时，仅需对一个离合器进行驱动控制，降低了控制难度。且有利于整车换挡舒适性的提高。
60.现有技术中已知公开的两挡自动变速器，其具有两套离合器及其相应的驱动控制部件，离合器及其相应的驱动控制部件(有电磁阀、活塞部件、液压油路部件等)的成本在变速器总成本中占有较大的比例，本发明的变速器，仅采用一个离合器，离合器及其相应的驱动控制部件数量相对于前述已知公开两挡自动变速器的对应部件的数量减少了一半，因此本发明变速器相对具有成本低和重量低的优点。
61.根据上述对本发明变速器具体实施方式的阐述，可以发现本发明非限定的创新点及优点在于，在保证换挡无动力中断功能的前提下，提供了一种更高效率，更低控制难度，更低成本，更低重量的两挡自动变速器。
62.以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。