电动汽车自动变速器换挡装置.pdf

一种电动汽车自动变速器换挡装置，包括同步器接合齿套、拨叉、导向杆、凸轮、连接轴、壳体、蜗轮、蜗杆和电动机，其中拨叉活套在导向杆上，拨叉下部的卡脚与同步器接合齿套圆周上的环槽卡接配合，在所述拨叉的上部对称设置有一对上卡脚，这两个上卡脚与凸轮卡接配合，所述凸轮固套在连接轴上，该连接轴伸入壳体内，且伸入部分套装有蜗轮，所述蜗轮与蜗杆啮合，该蜗杆与电动机的输出轴连接。本发明不仅操纵简单、控制环节少、变挡可靠性好，而且结构简单紧凑、装配容易、重量轻、制造成本低，能有效降低电动汽车的生产成本，有利于电动汽车的使用和推广。

1、  一种电动汽车自动变速器换挡装置，包括同步器接合齿套(1)、拨叉(2)和导向杆(3)，其中拨叉(2)活套在导向杆(3)上，拨叉(2)下部的卡脚与同步器接合齿套(1)圆周上的环槽卡接配合，其特征在于：在所述拨叉(2)的上部对称设置有一对上卡脚(2a)，这两个上卡脚(2a)与凸轮(4)卡接配合，所述凸轮(4)固套在连接轴(5)上，该连接轴(5)伸入壳体(6)内，且伸入部分套装有蜗轮(7)，所述蜗轮(7)与蜗杆(8)啮合，该蜗杆(8)与电动机(9)的输出轴连接。

2、  根据权利要求1所述的电动汽车自动变速器换挡装置，其特征在于：所述凸轮(4)的凸缘端为第一圆弧段(4a)，基圆端为第二圆弧段(4b)，在凸轮(4)的两侧边设有对称的第三圆弧段(4c)，所述第一、第二、第三圆弧段(4a、4b、4c)的圆心在同一点上，并且该点在连接轴(5)的轴线上。

3、  根据权利要求2所述的电动汽车自动变速器换挡装置，其特征在于：所述凸轮(4)上第一、第二、第三圆弧段(4a、4b、4c)的弧度相同，均为8～12度。

4、  根据权利要求2或3所述的电动汽车自动变速器换挡装置，其特征在于：在所述拨叉两个上卡脚(2a)的相对面上设有凸块(2b)，该凸块(2b)为圆弧形，凸块(2b)的弧顶朝向凸轮(4)，并且凸块(2b)的弧度与凸轮第一圆弧段(4a)的弧度相适应。

5、  根据权利要求1所述的电动汽车自动变速器换挡装置，其特征在于：在所述连接轴(5)上沿径向穿设有钢丝(10)，该钢丝(10)嵌入蜗轮(7)盘面上的凹槽中。

6、  根据权利要求1所述的电动汽车自动变速器换挡装置，其特征在于：在所述壳体(6)的外侧设有保持架(11)，该保持架(11)通过衬套(12)与壳体(6)连接，所述连接轴(5)从衬套(12)和保持架(11)中穿过，并与衬套(12)及保持架(11)间隙配合；所述连接轴(5)上的凸轮(4)位于保持架(11)内，在保持架(11)的底部开有供凸轮(4)旋转通过的缺口。

电动汽车自动变速器换挡装置
技术领域
本发明属于汽车技术领域，具体地说，尤其涉及电动汽车自动变速器换挡装置。
背景技术
目前，新能源汽车正在成为开发热点，特别是电动汽车的开发，已成为新能源汽车开发的重点。对于电动汽车的变速器，各汽车生产厂家的通用做法，是将燃油汽车上的手动变速器或自动离合变速器进行适应性改进后，照搬到电动汽车上，所存在的不足在于：
1、采用手动变速器，通过离合踏板和变挡杆的配合来控制拉索机构，使拨叉在导向杆上滑移，由拨叉推动同步器接合套改变啮合对象来实现变挡，不仅控制环节多，操纵繁琐，变挡可靠性较差，而且手动变速器的结构复杂、体积庞大，会增加电动汽车的成本和重量。
2、采用自动离合变速器，虽然变挡操作简单，但是自动离合变速器结构非常复杂，控制难度较大，对变挡可靠性的影响大；尤为不足的是，自动离合变速器非常昂贵，会大大增加电动汽车的成本，不利于电动汽车的使用和推广。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种操纵简单、控制可靠的电动汽车自动变速器换挡装置。
本发明的技术方案如下：一种电动汽车自动变速器换挡装置，包括同步器接合齿套、拨叉、导向杆、凸轮、连接轴、壳体、蜗轮、蜗杆和电动机，其中拨叉活套在导向杆上，拨叉下部的卡脚与同步器接合齿套圆周上的环槽卡接配合，在所述拨叉的上部对称设置有一对上卡脚，这两个上卡脚与凸轮卡接配合，所述凸轮固套在连接轴上，该连接轴伸入壳体内，且伸入部分套装有蜗轮，所述蜗轮与蜗杆啮合，该蜗杆与电动机的输出轴连接。
采用以上技术方案，电动机运转时，电动机的输出轴带动蜗杆转动，蜗杆将动力传递给蜗轮，使蜗轮、连接轴和凸轮同步转动，凸轮推动拨叉在导向杆上左右移动，拨叉再拨动同步器接合齿套移动，即可实现变挡。本发明采用手动变挡的原理，利用电动机自动控制，这样不仅操纵简单，控制环节少，变挡可靠性好；而且自身结构紧凑，可以取代传统变速器中的离合器，使得变速器结构更简单，重量及体积更小，从而能有效降低电动汽车的生产成本。
上述凸轮的凸缘端为第一圆弧段，基圆端为第二圆弧段，在凸轮的两侧边设有对称的第三圆弧段，所述第一、第二、第三圆弧段的圆心在同一点上，并且该点在连接轴的轴线上。凸轮的第三圆弧段与拨叉上卡脚配合时，对应变速器的空挡；当电动机带动凸轮转动90度后，凸轮推动拨叉上卡脚，使拨叉拨动同步器接合套向右移动，与低速挡齿轮结合，对应变速器的低速挡；凸轮继续旋转90度后，凸轮推动拨叉回到中间位置，使同步器接合套与低速挡齿轮分离，回到变速器的空挡；凸轮再继续旋转90度后，凸轮推动拨叉上卡脚，使拨叉拨动同步器接合套向左移动，与高速挡齿轮结合，对应变速器的高速挡。以上结构使得变挡操纵不仅控制容易，而且简单可靠。
上述第一、第二、第三圆弧段的弧度相同，均为8～12度。凸轮形线为等宽形线，以第一、第二、第三圆弧段的弧度为10度，蜗轮蜗杆机构的传动比为62∶1为例，凸轮升程10毫米后，有10度停歇期，在升程10毫米后，停歇10度。凸轮停歇10度，也就是蜗轮转动10度范围内，拨叉位置不会变化，也就是说蜗杆转动620度，拨叉位置也不会变化，所以控制系统对蜗杆转动圈数的控制不需要很精确，由此解决了一般控制系统精度高的难题。
为了准确、可靠地响应凸轮的动作，在上述拨叉两个上卡脚的相对面上设有凸块，该凸块为圆弧形，凸块的弧顶朝向凸轮，并且凸块的弧度与凸轮第一圆弧段的弧度相适应。
在上述连接轴上沿径向穿设有钢丝，该钢丝嵌入蜗轮盘面上的凹槽中。蜗轮传递的扭矩通过钢丝带动连接轴转动，由于钢丝是有弹性的，可以改善换挡时同步器接合套与齿轮之间的碰撞冲击。
为了便于连接轴安装、并保证连接轴运转可靠，在上述壳体的外侧设有保持架，该保持架通过衬套与壳体连接，所述连接轴从衬套和保持架中穿过，并与衬套及保持架间隙配合；所述连接轴上的凸轮位于保持架内，在保持架的底部开有供凸轮旋转通过的缺口。
有益效果：本发明不仅操纵简单、控制环节少、变挡可靠性好，而且结构简单紧凑、装配容易、重量轻、制造成本低，能有效降低电动汽车的生产成本，有利于电动汽车的使用和推广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中蜗轮蜗杆及钢丝的装配示意图。
图3为本发明中拨叉和凸轮的配合示意图。
图4为本发明中凸轮的结构示意图。
图5为本发明中拨叉上卡脚的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1、图2所示，本发明由同步器接合齿套1、拨叉2、导向杆3、凸轮4、连接轴5、壳体6、蜗轮7、蜗杆8、电动机9、钢丝10、保持架11和衬套12等部件构成。其中壳体6为一端敞口另一端封闭的盒状结构，该壳体6的敞口端由端盖13密封。在壳体6上安装电动机9，该电动机9的输出端伸入壳体6内，且电动机9的输出轴与壳体6内的蜗杆8连接。所述蜗杆8与蜗轮7啮合，该蜗轮7也位于壳体6内，并套装于连接轴5的内端，在连接轴5上沿径向穿设有钢丝10，该钢丝10嵌入蜗轮7盘面上的凹槽中，蜗轮7通过钢丝10向连接轴5传递扭矩。所述连接轴5的外端伸出壳体6的封闭端，再依次从衬套12和保持架11中穿过，且连接轴5与壳体6、衬套12及保持架11间隙配合，连接轴5能相对壳体6、衬套12及保持架11转动。
从图1、图2、图3中可知，所述衬套12的一端与壳体6的封闭端相连接，衬套12的另一端与保持架11焊接。在保持架11内设置凸轮4，该凸轮4固套于连接轴5上，并能随连接轴5一起转动，在保持架11的底部开有供凸轮4旋转通过的缺口。所述凸轮4与拨叉2上部两个对称的上卡脚2a卡接配合，拨叉2活套在导向杆3上，导向杆3支撑在变速器壳体(图中未画出)上。所述拨叉2下部的卡脚与同步器接合齿套1圆周上的环槽卡接配合，同步器接合齿套1位于变速器壳体内的高速挡齿轮与低速挡齿轮之间。
从图3、图4和图5中进一步可知，所述凸轮4的形线为等宽形线，凸轮4的凸缘端为第一圆弧段4a，基圆端为第二圆弧段4b，在凸轮4的两侧边设有对称的第三圆弧段4c，所述第一圆弧段4a与第三圆弧段4c之间、以及第二圆弧段4b与第三圆弧段4c之间均通过圆滑过渡。所述第一、第二、第三圆弧段4a、4b、4c的圆心在同一点上，并且该点在连接轴5的轴线上。所述第一、第二、第三圆弧段4a、4b、4c的弧度相同，均为8～12度。在所述拨叉两个上卡脚2a的相对面上一体形成有两个对称的凸块2b，该凸块2b为圆弧形，凸块2b的弧顶朝向凸轮4，并且凸块2b的弧度与凸轮第一圆弧段4a的弧度相适应。
本发明的工作原理如下：电动机9运转时，电动机9的输出轴带动蜗杆8转动，蜗杆8将动力传递给蜗轮7，使蜗轮7、连接轴5和凸轮4同步转动，凸轮4推动拨叉2在导向杆3上左右移动，拨叉2再拨动同步器接合齿套1移动，即可实现变挡。当凸轮4的凸缘端朝上，凸轮的第三圆弧段4c与拨叉上卡脚2a配合时，对应变速器的空挡(见图3)；当电动机带动凸轮4顺时针转动90度后，凸轮4推动拨叉上卡脚2a，使拨叉2拨动同步器接合套1向右移动，与低速挡齿轮结合，对应变速器的低速挡；凸轮继续顺时针旋转90度后，凸轮4的凸缘端朝下，凸轮推动拨叉2回到中间位置，使同步器接合套1与低速挡齿轮分离，回到变速器的空挡；凸轮4再继续顺时针旋转90度后，凸轮4推动拨叉上卡脚2a，使拨叉2拨动同步器接合套1向左移动，与高速挡齿轮结合，对应变速器的高速挡。