本發(fā)明涉及電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自動換擋系統(tǒng)及應用該自動同步換擋系統(tǒng)的電動汽車。

背景技術(shù)：

電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通和安全的車輛。相比于傳統(tǒng)汽車，電動汽車具有環(huán)境污染少、噪聲低、結(jié)構(gòu)簡單和使用維修方便等優(yōu)點，隨著電動汽車技術(shù)的日益成熟和人們對環(huán)保意識的提升，電動汽車已經(jīng)成為汽車發(fā)展的必然趨勢。

電動汽車采用電控系統(tǒng)控制安裝在電動車驅(qū)動橋上的電機的電壓或者電流，實現(xiàn)對電機驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向的控制。由于電控系統(tǒng)電機可以實現(xiàn)電機反轉(zhuǎn)，故純電動汽車相比于傳統(tǒng)汽車來說不需要設(shè)置倒擋裝置。然而如果僅設(shè)置單前進擋變速器又很難以滿足用戶和車廠的行駛性能要求，故電動汽車的變速器向著兩擋及多擋化方向發(fā)展，多擋位變速器能夠提高車輛加速性能，使驅(qū)動電機常工作在高效區(qū)間，減小電機功耗，提高續(xù)航里程和經(jīng)濟性。然而現(xiàn)有電動汽車換擋系統(tǒng)一般采用同步環(huán)實現(xiàn)齒套與接合齒的同步過程，在換擋過程中存在換擋沖擊、換擋力度大且同步時間長等問題，且現(xiàn)有自動換擋系統(tǒng)中一般均設(shè)置有防止齒套脫擋的裝置，增加了換擋系統(tǒng)的復雜性，降低了換擋的可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種自動同步換擋系統(tǒng)，該換擋系統(tǒng)不僅具有自鎖功能，且結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、換擋迅速、同步時間短。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

提供一種自動同步換擋系統(tǒng)，包括：

動力機構(gòu)；

減速機構(gòu)，所述減速機構(gòu)包括絲杠和螺母套，所述絲杠與所述動力機構(gòu)的輸出端傳動連接，所述螺母套套接在所述絲杠上且能夠沿所述絲杠移動；

撥叉機構(gòu)和換擋機構(gòu)，所述撥叉機構(gòu)一端與所述螺母套轉(zhuǎn)動連接，所述撥叉機構(gòu)另一端與所述換擋機構(gòu)固定連接。

作為優(yōu)選，所述換擋機構(gòu)包括調(diào)速電機和同軸設(shè)置的齒套、齒轂、變速齒輪組，所述齒套與所述撥叉機構(gòu)傳動連接，所述齒轂能夠與所述齒套嚙合，所述變速齒輪組包括低擋齒輪組和高擋齒輪組，所述低擋齒輪組和所述高擋齒輪組分別位于所述齒轂兩側(cè)，所述齒套能夠與所述低擋齒輪組或者所述高擋齒輪組嚙合，所述調(diào)速電機能夠調(diào)節(jié)所述低擋齒輪組和所述高擋齒輪組的轉(zhuǎn)速。

作為優(yōu)選，所述低擋齒輪組包括同軸固定設(shè)置的低擋接合齒輪和低擋從動齒輪，所述齒套能夠與所述低擋接合齒輪嚙合，所述低擋接合齒輪位于所述低擋從動齒輪和所述齒轂之間。

作為優(yōu)選，所述高擋齒輪組包括同軸固定設(shè)置的高擋接合齒輪和高擋從動齒輪，所述齒套能夠與所述高擋接合齒輪嚙合，所述高擋接合齒輪位于所述高擋從動齒輪與所述齒轂之間。

作為優(yōu)選，所述撥叉機構(gòu)包括撥頭和換擋撥叉，所述撥頭和所述換擋撥叉固定連接，所述撥頭通過撥頭安裝軸與所述螺母套轉(zhuǎn)動連接，所述換擋撥叉與所述齒套傳動連接。

作為優(yōu)選，所述換擋撥叉上設(shè)置有卡接槽，所述撥頭遠離所述螺母套的一端能夠插入所述卡接槽內(nèi)實現(xiàn)所述撥頭和所述換擋撥叉的卡接。

作為優(yōu)選，所述換擋撥叉包括固定連接的第一撥叉片和第二撥叉片，所述第一撥叉片和第二撥叉片整體呈V字形，所述第一撥叉片和所述第二撥叉片之間設(shè)置有撥叉安裝軸，所述換擋撥叉能夠沿所述撥叉安裝軸移動。

作為優(yōu)選，所述撥頭安裝軸上設(shè)置有檢測撥頭位置的撥頭位置傳感器。

作為優(yōu)選，所述動力機構(gòu)包括換擋電機、控制器和接合套，所述換擋電機固定安裝在外殼上，所述控制器一端與所述換擋電機的輸出端固定連接，所述控制器遠離所述換擋電機的一端與所述接合套固定連接，所述接合套遠離所述控制器的一端與所述絲杠固定連接。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種電動汽車，該電動汽車的同步換擋系統(tǒng)不僅具有自鎖功能，成本低、性能可靠，同時該電動汽車無同步環(huán)結(jié)構(gòu)，換擋迅速且沖擊小。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種電動汽車，包含上述任一項所述的自動同步換擋系統(tǒng)。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明所提供的自動同步換擋系統(tǒng)包括動力機構(gòu)、減速機構(gòu)、撥叉機構(gòu)和換擋機構(gòu)，減速機構(gòu)包括絲杠和套接在絲杠上的螺母套，螺母套能夠沿絲杠移動，絲杠固定連接在動力機構(gòu)的輸出端，撥叉機構(gòu)一端與螺母套轉(zhuǎn)動連接，撥叉機構(gòu)另一端與換擋機構(gòu)傳動連接。本發(fā)明中的減速機構(gòu)通過采用絲杠和螺母套組成絲杠螺母副，絲杠螺母副自帶有自鎖功能，相較于現(xiàn)有自動換擋系統(tǒng)中的采用自鎖銷或定位銷防止脫擋，采用絲杠螺母副不僅能夠達到自鎖和減速的目的，還簡化了整個換擋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使整個換擋系統(tǒng)變得更加穩(wěn)定。本發(fā)明還提供了一種采用上述自動換擋系統(tǒng)的電動汽車，該電動汽車的自動同步換擋系統(tǒng)不僅具有自鎖功能，成本低、性能可靠，還省去了同步環(huán)結(jié)構(gòu)，從而提高了換擋迅速且減小了換擋沖擊。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所提供的自動同步換擋系統(tǒng)摘除外殼后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明所提供的自動同步換擋系統(tǒng)未摘除外殼時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明所提供的自動同步換擋系統(tǒng)未摘除外殼時的主視圖。

圖中：1、換擋電機；2、控制器；3、接合套；4、絲杠；5、螺母套；6、撥頭位置傳感器；7、撥頭安裝軸；8、撥頭；9、換擋撥叉；10、撥叉安裝軸；11、齒套；12、齒轂；13、外殼；14、高擋從動齒輪；15、高擋接合齒輪；16、低擋從動齒輪；17、低擋接合齒輪。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖1至3所示，自動同步換擋系統(tǒng)包括動力機構(gòu)、減速機構(gòu)、撥叉機構(gòu)和換擋機構(gòu)，動力機構(gòu)包括換擋電機1、控制器2和接合套3，換擋電機1通過法蘭結(jié)構(gòu)固定安裝在外殼13外內(nèi)部，通過法蘭連接結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，成本低且適合批量生產(chǎn)?？刂破?固定安裝在換擋電機1的輸出端，控制器2遠離換擋電機1的一端與接合套3固定連接，減速機構(gòu)包括絲杠4和螺母套5，絲杠一端穿過接合套3與換擋電機1的輸出端傳動連接，螺母套5套接在絲杠4上且可沿絲杠4移動，從而實現(xiàn)減速的目的。

本實施例中的減速機構(gòu)通過采用絲杠4和螺母套5組成絲杠螺母副，絲杠螺母副自帶有自鎖功能，相較于現(xiàn)有自動換擋系統(tǒng)中的采用自鎖銷或定位銷，采用絲杠螺母副不僅能夠達到自鎖和減速的目的，還簡化了整個換擋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使整個換擋系統(tǒng)變得更加穩(wěn)定。

撥叉機構(gòu)一端與螺母套5轉(zhuǎn)動連接，另一端與換擋機構(gòu)傳動連接。具體地，撥叉機構(gòu)包括固定連接的撥頭8和換擋撥叉9，撥頭8通過撥頭安裝軸7與螺母套5轉(zhuǎn)動連接，為了能使撥頭8能夠繞撥頭安裝軸7擺動，螺母套5外表面上凸設(shè)有兩個連接柱，兩個連接柱關(guān)于螺母套5的軸線對稱設(shè)置，撥頭安裝軸7與每一連接柱之間均設(shè)置有一耳板，耳板的一端設(shè)置有連接孔，另一端設(shè)置有連接凹槽，撥頭安裝軸7插裝在連接孔內(nèi)，連接柱卡入連接凹槽內(nèi)，當螺母套5移動時，帶動耳板同步移動，從而使撥頭安裝軸7發(fā)生轉(zhuǎn)動，進而帶動撥頭8繞撥頭安裝軸7擺動。為了實時檢測撥頭8的位置信息，在撥頭安裝軸7上設(shè)置有撥頭傳感器6，撥頭傳感器6可以把檢測到的撥頭8的位置信息發(fā)送給控制器2從而調(diào)控換擋電機1。

撥頭8和換擋撥叉9的連接方式可以采用卡接、焊接或者一體成型，在本實施例中，為了便于撥頭8和換擋撥叉9的拆卸和更換，撥頭8和換擋撥叉9采用卡接的連接方式，具體地，撥頭8為板狀結(jié)構(gòu)，換擋撥叉9包括固定連接的第一撥叉片和第二撥叉片，第一撥叉片和第二撥叉片結(jié)構(gòu)相同，換擋撥叉9整體呈V字形，為了提高撥頭8和換擋撥叉9的連接強度，在第一撥叉片和第二撥叉片的連接處設(shè)置有凸起，凸起上設(shè)置有卡接槽，撥頭8遠離螺母套5的一端能夠插入卡接槽內(nèi)從而實現(xiàn)撥頭8和換擋撥叉9的卡接。

為了便于安裝撥叉機構(gòu)和提高換擋穩(wěn)定性，在第一撥叉片和第二撥叉片之間設(shè)置有撥叉安裝軸10，在換擋過程中，撥叉機構(gòu)可以沿撥叉安裝軸10的軸線方向移動，撥叉安裝軸10能夠起到限制撥叉機構(gòu)移動方向的作用。第一撥叉片和第二撥叉片遠離撥頭8的一端均與換擋機構(gòu)傳動連接。為了提高連接強度，在第一撥叉片和第二撥叉片遠離撥頭8的一端均設(shè)置有一連接部，連接部的延伸方向與第一撥叉片和第二撥叉片的對稱軸平行。

具體地，換擋機構(gòu)包括調(diào)速電機、齒套11、齒轂12和變速齒輪組，變速齒輪組包括低擋齒輪組和高擋齒輪組，齒套11、齒轂12、低擋齒輪組和高擋齒輪組同軸設(shè)置，調(diào)速電機能夠調(diào)節(jié)低擋齒輪組和高擋齒輪組的轉(zhuǎn)速，齒套11傳動連接在第一撥叉片連接部和第二撥叉片連接部之間，具體地，第一撥叉片和第二撥叉片的內(nèi)表面上均設(shè)置有凹槽，齒套11外表面上設(shè)置有環(huán)形凸起，該凸起能夠卡入凹槽內(nèi)，從而保證齒套11既能夠隨換擋撥叉9同步移動，又能繞自己的軸線實現(xiàn)自轉(zhuǎn)。齒轂12設(shè)置齒套11內(nèi)部，齒轂12位于低擋齒輪組和高擋齒輪組之間，齒套11可以根據(jù)指令左右滑動，從而實現(xiàn)與齒轂12、低擋齒輪組和高擋齒輪組的嚙合。在本實施例中，低擋齒輪組包括同軸固定設(shè)置的低擋接合齒輪17和低擋從動齒輪16，低擋接合齒輪17位于低擋從動齒輪16和齒轂12之間，當齒套11與低擋齒輪組嚙合時，齒套11與低擋接合齒輪17嚙合，此時整個系統(tǒng)處于低擋；同理，高擋齒輪組包括同軸固定設(shè)置的高擋接合齒輪15和高擋從動齒輪14，高擋接合齒輪15位于高擋從動齒輪14和齒轂12之間，當齒套11與高擋齒輪組嚙合時，齒套11與高擋接合齒輪15嚙合，此時整個系統(tǒng)處于高擋；當齒轂12與齒套11嚙合時，整個系統(tǒng)處于空擋。

本實施例還提供了一種電動汽車，該電動汽車使用了上述自動換擋系統(tǒng)，使用該換擋系統(tǒng)的電動汽車不僅具有自鎖功能，成本低、性能可靠，還省去了同步環(huán)結(jié)構(gòu)，從而提高了換擋迅速且減小了換擋沖擊。

在換擋過程中，首先將關(guān)于車速、電機轉(zhuǎn)速和油門踏板等信號分析處理后形成換擋信號，進而將該換擋信號輸入控制器2，從而達到控制換擋電機1啟停和改變轉(zhuǎn)速方向的目的。換擋電機1通過控制絲杠4的旋轉(zhuǎn)方向從而控制螺母套5在絲杠4上的運動方向，當換擋電機1正轉(zhuǎn)時，絲杠4隨之正轉(zhuǎn)，螺母套5朝遠離換擋電機1的方向移動；當換擋電機1反轉(zhuǎn)時，絲杠4隨之反轉(zhuǎn)，螺母套5朝靠近換擋電機1的方向移動。在螺母套5沿絲杠4的移動過程中，螺母套5帶動撥頭安裝軸7轉(zhuǎn)動，進而帶動撥頭8擺動，撥頭8驅(qū)動換擋撥叉9沿撥叉安裝軸10的軸線方向移動，當換擋撥叉9朝遠離換擋電機1的方向移動時，齒套11與低擋接合齒輪17嚙合，從而實現(xiàn)換擋至低擋；當換擋撥叉9朝靠近換擋電機1的方向移動時，齒套11與高擋接合齒輪15嚙合，從而實現(xiàn)換擋至高擋。

在電動汽車接收到低擋升高擋信號時，控制器2發(fā)出信號，驅(qū)動換擋電機1將齒套11從低擋接合齒輪17脫離下來回到空擋，此時驅(qū)動調(diào)速電機使高擋接合齒輪15轉(zhuǎn)速精確調(diào)到與齒套11相等或相近的轉(zhuǎn)速，待轉(zhuǎn)速同步后，齒套11便可順利無沖擊的與高擋接合齒輪15接合，完成汽車升擋；在汽車接收到降擋信號時，控制器2發(fā)出信號，驅(qū)動換擋電機1將齒套11從高擋接合齒輪15脫離下來回到空擋，此時驅(qū)動調(diào)速電機使低擋接合齒輪17轉(zhuǎn)速精確調(diào)到與齒套11相等或相近的轉(zhuǎn)速，，待轉(zhuǎn)速同步后，齒套11便可順利無沖擊的與低擋接合齒輪17接合，完成降擋?，F(xiàn)有技術(shù)中一般采用同步環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)齒套和待接合齒輪轉(zhuǎn)速同步的方法，在換擋過程中換擋撥叉撥動齒套向同步環(huán)施加壓力，從而對待接合齒輪產(chǎn)生同步力矩，強制與其同步(同步是指待接合齒輪與同步環(huán)不產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動)，當達到同步時齒套可順利的越過同步環(huán)與待接合齒輪嚙合，完成換擋操作，在換擋過程中，由于同步環(huán)與待接合齒輪之間通過機械摩擦產(chǎn)生同步力矩，從而導致?lián)Q擋時間長且換擋沖擊力大。本實施例中自動換擋系統(tǒng)直接采用驅(qū)動電機控制待接合齒輪的轉(zhuǎn)速從而達到齒套和待接合齒輪轉(zhuǎn)速同步，不僅整體結(jié)構(gòu)更簡單，空間更緊湊，且同步響應快，換擋時間短，換擋沖擊小。

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為了清楚說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。