本發明專利技術涉及一種用于驅動電機前置后驅的自動機械式變速箱換擋系統，尤其涉及一種基于少擋位的中間軸主動調速的無同步器換擋的自動機械式變速箱，屬于汽車控制技術領域，該系統包括：輸入軸、中間軸、輸出軸、各擋位主從動齒輪、花鍵轂、接合套、傳感器、調速電機、調速電機傳動機構、離合器操縱機構、換擋執行機構以及控制器。該系統通過調速電機對中間軸轉速的調節從而實現換擋時接合套與目標擋位齒輪的同步，去掉了對材料要求高的同步器，有利于減小成本，同時利于解決小型純電動汽車起步與加速性能和相對高速行駛不能兼得的問題。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術提出一種用于電動汽車對中間軸調速的無同步器換擋系統，尤其涉及一種用于驅動電機前置后驅式電動汽車的基于少擋位的自動機械式變速箱(以下簡稱AMT)換擋系統，屬于電動汽車控制
技術介紹
隨著對環境問題的日益關注，以及當今社會石油能源問題的極度匱乏，人們已大力投入到新能源汽車的研究生產之中，其中，電動汽車以其零污染，對燃油零消耗的優勢在當今社會發揮越來越重要的作用。當前已有電動汽車投入使用，但其結構上直接由電機驅動，無變速器，動力經一級或者兩級減速直接傳遞至傳動軸，保證了起步與爬坡性能，卻以犧牲高速行駛為代價，同時，由于無變速箱，爬坡或加速基本上均由驅動電機直接驅動，對電機的最大轉矩Tmax和最 高轉速nmax要求高，從而使電機或者整車的質量、體積和成本提高。或者安裝二擋位變速箱的電動汽車，雖然一定程度上滿足了起步爬坡和高速性能，卻具有局限性要么低速高轉矩起步或爬坡，要么高速行駛，無中間正常行駛速度，工況適應性降低，同時，電機高速運行時效率大大降低，電耗升高；即使將二擋設置為較低的正常行駛速度，卻無法滿足速度相對較高的高速行駛，也可能對交通造成一定的影響。如果變速箱擋位過多，會使結構變得復雜，體積和質量必然增大。同樣，現有電動汽車換擋時采用傳統機械機構同步器，通過同步器鎖環與齒圈錐面接觸產生摩擦達到同步以減少換擋時嚙合齒間沖擊，但是同步器制造材料要求高，使成本升高，而且結構較復雜。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出一種用于電動汽車對中間軸調速的無同步器換擋系統，以克服已有技術的不足，采用少擋位(三擋位以上)，去掉了同步器，采用調速電機對中間軸主動調速，從而達到同步的作用。本專利技術提出的用于電動汽車對中間軸調速的無同步器換擋系統，包括驅動電機輸出軸、離合器、輸入軸、中間軸、輸出軸、離合器操縱機構、換擋執行機構、傳動機構和調速連接機構；所述的驅動電機輸出軸通過離合器與輸入軸相連；所述的輸入軸通過球軸承支承在變速箱體上，輸入軸的前端與離合器相連，輸入軸的后端為輸入軸~■擋王動齒輪；所述的傳動機構支撐在變速箱體上，傳動機構由主動齒輪和從動齒輪組成，主動齒輪和從動齒輪相互嚙合；所述的中間軸的兩端通過圓錐滾子軸承支承在變速箱體上，中間軸上設置有中間軸常嚙合齒輪、中間軸一擋主動齒輪、中間軸三擋主動齒輪和傳動機構從動齒輪，其中，中間軸常嚙合齒輪、中間軸一擋主動齒輪、中間軸三擋主動齒輪與中間軸制成一體，中間軸與上述傳動機構從動齒輪花鍵連接；所述的輸出軸的前端通過滾針軸承支承在上述輸入軸二擋主動齒輪的內孔中，輸出軸的后端通過球軸承支承在變速箱體上，輸出軸上從前端到后端依次裝有第二花鍵轂、輸出軸一擋從動齒輪、第一花鍵轂和輸出軸三擋從動齒輪，第二花鍵轂的內花鍵與輸出軸的外花鍵緊配合，第二花鍵轂通過第二接合套與換擋執行機構聯動，輸出軸一擋從動齒輪與中間軸一擋主動齒輪嚙合，第一花鍵轂的內花鍵與輸出軸的外花鍵緊配合，第一花鍵轂通過第一接合套與換擋執行機構聯動，輸出軸三擋從動齒輪與中間軸三擋主動齒輪嚙合；所述的離合器操縱機構固定在換擋系統的變速箱體上，離合器操縱機構由電機、蝸桿、雙聯齒輪和齒條組成，電機固定在變速箱體上，蝸桿與電機輸出相連，蝸桿與雙聯齒輪中的第一級蝸輪嚙合，雙聯齒輪中的第二級齒輪與齒條嚙合，齒條與所述的離合器聯動；所述的換擋執行機構固定在變速箱體上，換擋執行機構由選擋電機、第一減速機構、選擋齒扇、換擋電機、第二減速機構、換擋齒扇、換擋齒條撥叉、選擋齒條撥叉和主軸組成，所述的選擋電機通過第一減速機構與選擋齒扇相連，選擋齒扇與選擋齒條撥叉嚙合，所 述的換擋電機通過第二減速機構與換擋齒扇相連，換擋齒扇與換擋齒條撥叉嚙合，換擋齒條撥叉與上述第一接合套或第二接合套聯動；所述的調速連接機構固定在變速箱體上，調速連接機構由傳動軸、摩擦盤、壓盤、滾珠、滾珠槽、絲杠螺母、調速電機和滑桿組成，所述的傳動軸的一端與上述傳動機構的主動齒輪花鍵連接，傳動軸的另一端與摩擦盤花鍵連接，所述的壓盤、滾珠槽和絲杠螺母依次安裝在調速電機輸出軸上，所述的壓盤通過方鍵固定在調速電機輸出軸的前段，滾珠安裝在滾珠槽中，滾珠槽通過方鍵固定在調速電機輸出軸前段，所述的絲杠螺母與調速電機輸出軸的后段成絲杠連接，所述的滑桿的一端固定在變速箱體上，另一端與絲杠螺母成滑動配合；所述的摩擦盤和壓盤同軸，相互之間存在間隙。本專利技術提出的用于電動汽車對中間軸調速的無同步器換擋系統，其優點是I、本專利技術采用少擋位AMT變速箱，低擋位時對驅動電機減速增矩，并增加超速擋以提高行駛車速，從而大大減少了對驅動電機的負荷以及功率要求；2、本專利技術中提出的AMT變速箱換擋時，離合器分離，中間軸處于慣性減速狀態，無動力輸入，更易驅動，這對調速電機的輸出轉矩要求降低，可以實現此功能的電機的成本僅為幾十元，大大降低了成本；3、本專利技術中提出的AMT變速箱，設有低擋位和超速擋位，使最大爬坡度imax和最高車速Umax提高，提高了電動汽車的工況適應性，從而彌補如今大多最高時速為30-40km/h的小型電動汽車速度低的不足；4、本專利技術最突出一點為舍棄了同步器，需要換擋時，利用調速電機帶動中間軸，通過中間軸齒輪帶動與之嚙合的輸出軸齒輪，從而對輸出軸目標擋位齒輪進行調速，代替同步器的作用，使接合套轉速與目標擋位的接合齒圈轉速達到同步，再利用換擋執行機構實現換擋，有效減少沖擊損耗，此外，由于無同步器，使得變速箱結構更加簡單，成本進一步降低。而且電機從啟動達到穩定高轉速僅僅需要100ms-200ms的時間，響應速度快。附圖說明圖I為本專利技術提出的用于電動汽車的自動機械式變速箱換擋系統(三擋位)的結構示意圖。圖2為圖I中離合器操縱機構3的結構示意圖。圖3為圖I中換擋執行機構7的結構示意圖。圖4為圖I中調速連接機構12的結構示意圖。圖5為本專利技術提出的用于電動汽車的自動機械式變速箱換擋系統(四擋位)的結構示意圖。圖6為本專利技術中各擋位接合齒圈的結構示意圖。圖7為本專利技術提出的基于電機調速的控制流程圖。 圖I-圖5中，I為離合器,2為輸入軸,4為輸入軸二擋主動齒輪,5為輸出軸轉速傳感器，6為輸出軸一擋從動齒輪,61為一擋從動齒輪接合齒圈,8為第一接合套,9為第一花鍵轂，10為輸出軸三擋從動齒輪，101為三擋從動齒輪接合齒圈，11為輸出軸，13為傳動機構主動齒輪，14為傳動機構從動齒輪，15為中間軸三擋主動齒輪，16為中間軸一擋主動齒輪，17為中間軸常嚙合齒輪，18為中間軸轉速傳感器，19為中間軸，20為第二接合套，21為第二花鍵轂，22為變速箱體，23為驅動電機輸出軸。3為離合器操縱機構，31為蝸桿，32為雙聯齒輪，33為電機，34為齒條(離合器拉桿)。7為換擋執行機構，71為選擋電機，72為第一減速機構(與第二減速機構相同，為常用蝸輪蝸桿或者其他機械機構)，73為選擋齒扇，74為換擋電機，75為第二減速機構，76為換擋齒扇，77為換擋齒條撥叉，78為選擋齒條撥叉，79為主軸。12為調速連接機構，121為傳動軸，122為摩擦盤，123為壓盤，124為調速電機輸出軸，125為滾珠，126為絲杠螺母，127為調速電機，128為滑桿，129為滾珠槽。具體實施例方式本專利技術提出的用于電動汽車對中間軸調速的無同步器換擋系統，其本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于電動汽車對中間軸調速的無同步器換擋系統，其特征在于該換擋系統包括：驅動電機輸出軸、離合器、輸入軸、中間軸、輸出軸、離合器操縱機構、換擋執行機構、傳動機構和調速連接機構；所述的驅動電機輸出軸通過離合器與輸入軸相連；所述的輸入軸通過球軸承支承在變速箱體上，輸入軸的前端與離合器相連，輸入軸的后端為輸入軸二擋主動齒輪；所述的傳動機構支撐在變速箱體上，傳動機構由主動齒輪和從動齒輪組成，主動齒輪和從動齒輪相互嚙合；所述的中間軸的兩端通過圓錐滾子軸承支承在變速箱體上，中間軸上設置有中間軸常嚙合齒輪、中間軸一擋主動齒輪、中間軸三擋主動齒輪和傳動機構從動齒輪，其中，中間軸常嚙合齒輪、中間軸一擋主動齒輪、中間軸三擋主動齒輪與中間軸制成一體，中間軸與上述傳動機構從動齒輪花鍵連接；所述的輸出軸的前端通過滾針軸承支承在上述輸入軸二擋主動齒輪的內孔中，輸出軸的后端通過球軸承支承在變速箱體上，輸出軸上從前端到后端依次裝有第二花鍵轂、輸出軸一擋從動齒輪、第一花鍵轂和輸出軸三擋從動齒輪，第二花鍵轂的內花鍵與輸出軸的外花鍵緊配合，第二花鍵轂通過第二接合套與換擋執行機構聯動，輸出軸一擋從動齒輪與上述中間軸一擋主動齒輪嚙合，第一花鍵轂的內花鍵與輸出軸的外花鍵緊配合，第一花鍵轂通過第一接合套與換擋執行機構聯動，輸出軸三擋從動齒輪與上述中間軸三擋主動齒輪嚙合；所述的離合器操縱機構固定在換擋系統的變速箱體上，離合器操縱機構由電機、蝸桿、雙聯齒輪和齒條組成，電機固定在變速箱體上，蝸桿與電機輸出相連，蝸桿與雙聯齒輪中的第一級蝸輪嚙合，雙聯齒輪中的第二級齒輪與齒條嚙合，齒條與所述的離合器聯動；所述的換擋執行機構固定在變速箱體上，換擋執行機構由選擋電機、第一減速機構、選擋齒扇、換擋電機、第二減速機構、換擋齒扇、換擋齒條撥叉、選擋齒條撥叉和主軸組成，所述的選擋電機通過第一減速機構與選擋齒扇相連，選擋齒扇與選擋齒條撥叉嚙合，所述的換擋電機通過第二減速機構與換擋齒扇相連，換擋齒扇與換擋齒條撥叉嚙合，換擋齒條撥叉與上述第一接合套或第二接合套聯動；所述的調速連接機構固定在變速箱體上，調速連接機構由傳動軸、摩擦盤、壓盤、滾珠、滾珠槽、絲杠螺母、調速電機和滑桿組成，所述的傳動軸的一端與上述傳動機構的主動齒輪花鍵連接，傳動軸的另一端與摩擦盤花鍵連接，所述的壓盤、滾珠槽和絲杠螺母依次安裝在調速電機輸出軸上，所述的壓盤通過方鍵固定在調速電機輸出軸的前段，滾珠安裝在滾珠槽中，滾珠槽通過方鍵固定在調速電機輸出軸前段，所述的絲杠螺母與調速電機輸出軸的后段成絲杠連接，所述的滑桿的一端固定在變速箱體上，另一端與絲杠螺母成滑動配合；所述的摩擦盤和壓盤同軸，相互之間存在間隙。...
【技術特征摘要】
1. 一種用于電動汽車對中間軸調速的無同步器換擋系統，其特征在于該換擋系統包括驅動電機輸出軸、離合器、輸入軸、中間軸、輸出軸、離合器操縱機構、換擋執行機構、傳動機構和調速連接機構；所述的驅動電機輸出軸通過離合器與輸入軸相連； 所述的輸入軸通過球軸承支承在變速箱體上，輸入軸的前端與離合器相連，輸入軸的后端為輸入軸~■擋王動齒輪； 所述的傳動機構支撐在變速箱體上，傳動機構由主動齒輪和從動齒輪組成，主動齒輪和從動齒輪相互嚙合； 所述的中間軸的兩端通過圓錐滾子軸承支承在變速箱體上，中間軸上設置有中間軸常嚙合齒輪、中間軸一擋主動齒輪、中間軸三擋主動齒輪和傳動機構從動齒輪，其中，中間軸常嚙合齒輪、中間軸一擋主動齒輪、中間軸三擋主動齒輪與中間軸制成一體，中間軸與上述傳動機構從動齒輪花鍵連接； 所述的輸出軸的前端通過滾針軸承支承在上述輸入軸二擋主動齒輪的內孔中，輸出軸的后端通過球軸承支承在變速箱體上，輸出軸上從前端到后端依次裝有第二花鍵轂、輸出軸一擋從動齒輪、第一花鍵轂和輸出軸三擋從動齒輪，第二花鍵轂的內花鍵與輸出軸的外花鍵緊配合，第二花鍵轂通過第二接合套與換擋執行機構聯動，輸出軸一擋從動齒輪與上述中間軸一擋主動齒輪嚙合，第一花鍵轂的內花鍵與輸出軸的外花鍵緊配合，第一花鍵轂通過第一接合套與換擋執行機構聯動，輸出軸三擋從動齒輪...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李亮，李磊，楊克，宋健，楊超，李紅志，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：
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