专利名称：电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电动车技术领域，特别涉及电动车用两挡电控机械自动变速器技术领域，具体是指一种电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置。
背景技术：
目前电控式机械变速箱(AMT)电控系统都采用直流电机来控制，通过电机的转动再带动相应的传动机构来实现换挡。而直流电机普遍存在控制精度低的问题，步进电机控制精度高但价格昂贵且输出扭矩不足，所以如何提高换挡的精度，减小换挡冲击将是问题的关键所在。因此，为了解决存在的上述问题与缺陷，需要提供一种电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置，从而换挡定位精确，可靠，换挡冲击小。
实用新型内容本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置，该电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置设计巧妙，结构简洁，换挡定位精确，可靠，换挡冲击小，适于大规模推广应用。为了实现上述目的，本实用新型的电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置，其特点是，包括控制单元、换挡电机、齿轮齿条机构和位置检测单元，所述控制单元通过所述换挡电机连接所述齿轮齿条机构，所述位置检测单元安装在所述齿轮齿条机构上并电路连接所述控制单元。较佳地，所述齿轮齿条机构包括导轨、齿条和齿轮，所述齿条可滑动设置在所述导轨中，所述齿轮啮合所述齿条并安装在所述换挡电机的输出轴上。更佳地，所述位置检测单元包括位置传感器和两个磁性元件，所述位置传感器安装在所述齿条上并电路连接所述控制单元，两个所述磁性元件安装在所述齿条的行程的两端。更进一步地，所述位置传感器是霍尔式线性位置传感器，所述磁性元件是磁铁。更佳地，所述齿条具有齿区，所述齿区的两端为倒角结构。更佳地，所述齿条包括间隔的第一齿区和第二齿区，所述齿轮包括第一齿轮，所述第一齿轮与所述第一齿区或第二齿区啮合。更进一步地，所述齿条还包括与所述第一齿区和第二齿区平行且位于所述第一齿区和第二齿区之间的第三齿区，所述齿轮还包括与所述第一齿轮平行设置的第二齿轮， 在所述第一齿轮位于所述第一齿区和所述第二齿区之间时，所述第二齿轮啮合所述第三齿区。较佳地，所述控制单元包括换挡手柄P挡位置传感器、车速传感器、换挡电机旋转位置检测部件及D挡电子控制模块，所述P挡位置传感器、所述车速传感器和所述换挡电机旋转位置检测部件分别电路连接所述D挡电子控制模块，所述D挡电子控制模块电路连接所述位置检测单元，所述换挡电机旋转位置检测部件安装在所述换挡电机上。本实用新型的有益效果具体在于1、本实用新型的电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置包括控制单元、 换挡电机、齿轮齿条机构和位置检测单元，所述控制单元通过所述换挡电机连接所述齿轮齿条机构，所述位置检测单元安装在所述齿轮齿条机构上并电路连接所述控制单元，从而齿轮齿条机构将输出轴的轴向运动转换为直线运动，通过检测运动位置变化，实现了拨叉的精确定位，设计巧妙，结构简洁，换挡定位精确，可靠，换挡冲击小，适于大规模推广应用。2、本实用新型的电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置的齿条具有齿区，所述齿区的两端为倒角结构，从而齿条在导轨里面可自由滑动而不至于出现卡死的现象，设计巧妙，结构简洁，稳定可靠，适于大规模推广应用。3、本实用新型的电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置的齿轮齿条机构设计成具有两个速比的传动机构，减轻空挡到同步环时齿轮啮合时的冲击，这样即使在相同的换挡电机转速下，整个换挡行程也会按照不同的行程不同转速要求来完成换挡拨叉的移动，设计巧妙，结构简洁，换挡冲击小，适于大规模推广应用。
图1是本实用新型的一具体实施例的结构连接示意图。图2是图1所示的具体实施例的换挡电机输出轴和齿轮齿条机构连接的立体示意图。图3是图2所示的结构的主视示意图。图4是图2所示的结构的后视示意图。图5是采用图1所示的具体实施例的换挡拨叉行程区间示意图。图6是图1所示的具体实施例的工作流程示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。应理解，实施例仅是用于说明本实用新型，而不是对本实用新型的限制。请参见图1-4所示，本实用新型的电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置包括控制单元、换挡电机、齿轮齿条机构和位置检测单元，所述控制单元通过所述换挡电机连接所述齿轮齿条机构，所述位置检测单元安装在所述齿轮齿条机构上并电路连接所述控制单元。所述齿轮齿条机构可以采用任何合适的结构，请参见图2-4所示，在本实用新型的具体实施例中，所述齿轮齿条机构包括导轨(未示出)、齿条2和齿轮3，所述齿条2可滑动设置在所述导轨中，所述齿轮3啮合所述齿条2并安装在所述换挡电机的输出轴4上。所述位置检测单元可以采用任何合适的结构，其主要用于检测齿轮齿条机构的位置变化，请参见图2-4所示，在本实用新型的具体实施例中，所述位置检测单元包括位置传感器(未示出)和两个磁性元件5，所述位置传感器安装在所述齿条2上并电路连接所述控制单元，两个所述磁性元件5安装在所述齿条2的行程的两端。从而通过齿轮齿条机构将输出轴4的轴向运动转换为直线运动，使位置传感器在均勻的磁场中运动。[0027]所述位置传感器和所述磁性元件5可以采用任何合适的部件，在本实用新型的具体实施例中，所述位置传感器是霍尔式线性位置传感器，所述磁性元件5是磁铁，例如圆形磁铁。为了让齿条2在导轨里面自由滑动不至于出现卡死的现象，在本实用新型的具体实施例中，所述齿条2具有齿区6，所述齿区6的两端为倒角结构。为了配合换挡电机的正反转，在本实用新型的具体实施例中，所述齿条2包括间隔设置的第一齿区21和第二齿区22，所述齿轮3包括第一齿轮31，所述第一齿轮31与所述第一齿区21或第二齿区22啮合。也就是说齿条2的齿区6包括第一齿区21和第二齿区22。根据换挡时的机械特性，为了减轻空挡到同步环时齿轮3啮合时的冲击，较佳地， 所述齿轮齿条机构设计成具有两个速比的传动机构。请参见图2-4所示，在本实用新型的具体实施例中，所述齿条2还包括与所述第一齿区21和第二齿区22平行且位于所述第一齿区21和第二齿区22之间的第三齿区23，所述齿轮3还包括与所述第一齿轮31平行设置的第二齿轮32，在所述第一齿轮31位于所述第一齿区21和所述第二齿区22之间时，所述第二齿轮32啮合所述第三齿区23。也就是说，第一齿区21和第二齿区22 —直线间隔设置，第三齿区23与第一齿区21和第二齿区22平行并对应第一齿区21和第二齿区22之间的间隔区，此时，齿条2的齿区6包括第一齿区21、第二齿区22和第三齿区23。当第一齿轮31啮合所述第一齿区21或所述第二齿区22，所述第二齿轮32脱离所述第三齿区23 ；当第一齿轮31位于所述第一齿区21和所述第二齿区22之间时，所述第二齿轮32啮合所述第三齿区23，两者具有不同的速比。所述控制单元可以具有任何合适的结构，主要用于控制换挡电机的转动，在本实用新型的具体实施例中，所述控制单元包括换挡手柄P挡位置传感器、车速传感器、换挡电机旋转位置检测部件及D挡电子控制模块，所述P挡位置传感器、所述车速传感器和所述换挡电机旋转位置检测部件分别电路连接所述D挡电子控制模块，所述D挡电子控制模块电路连接所述位置检测单元，所述换挡电机旋转位置检测部件安装在所述换挡电机上。请参见图5所示，区间N为空挡区间，区间A为一挡区间，区间B为二挡区间，自由区间C为同步环与齿套脱离后进入空挡处的间隙空间。剩余两个区间，即区间C和区间A 之间的区间以及区间C和区间B之间的区间，是指换挡拨叉经过同步后到达指定挡位的行程。20%和80%指的是驱动电机运转时相应的占空比，也即代表相应区间内电机的转速特性。当在中间空挡位置向两端运动时，在同步环和齿套结合之前传动比大，拨叉运动速度慢，从而不至于产生较强烈的冲击，当同步环和齿套结合后，此时齿轮3和齿条2结合到小传动比的状态下，拨叉运动速度较快，在相同的电机转速下从而减少换挡时间。本实用新型使用时，当换挡电机转动时，通过齿轮3和齿条2的传动，将带动位置传感器来回运动，从而输出反应换挡拨叉位置变化的电压信号，此电压信号又传回控制单元，从而形成一个闭环的位置控制系统。同时根据换挡时的机械特性，为了减轻空挡到同步环时齿轮3啮合时的冲击，齿轮3和齿条2设计成不同速比的结构，这样即使在相同的换挡电机转速下，整个换挡行程也会按照不同的行程不同转速要求来完成换挡拨叉的移动。当进行挂挡操作时，换挡电机以较慢的转速向同步环运行，当拨叉与同步环结合后再以较快的转速使拨叉以最短的时间运行到目标挡位位置。当进行摘挡操作时，换挡电机以较快的转速向N挡位置运行，为了控制到达N挡处的精度，当拨叉运行到与同步环刚好脱离时，换挡电机反向制动，使拨叉的运行速度降低， 然后再以较慢的转速将拨叉调节到空挡指定的区间内。本实用新型不仅与换挡过程的特性相匹配，而且实现了拨叉的精确定位，当电机安装完成时，可以通过自学习功能对两端和中间的状态检测并设定，并将测量结果存进控制系统的存储空间，以备正常运行时调用，同时，由于齿轮3和齿条2设计成不同速比的结构，当在中间时，速比较大，能满足与同步环结合要缓慢的要求，当与同步环接触完成时，这时为了减少换挡时间，位移移动要尽量快以缩短换挡时间，所以此时速比将减小。综上，本实用新型的电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置设计巧妙， 结构简洁，换挡定位精确，可靠，换挡冲击小，适于大规模推广应用。在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
权利要求1.一种电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置，其特征在于，包括控制单元、 换挡电机、齿轮齿条机构和位置检测单元，所述控制单元通过所述换挡电机连接所述齿轮齿条机构，所述位置检测单元安装在所述齿轮齿条机构上并电路连接所述控制单元。
2.根据权利要求1所述的电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置，其特征在于，所述齿轮齿条机构包括导轨、齿条和齿轮，所述齿条可滑动设置在所述导轨中，所述齿轮啮合所述齿条并安装在所述换挡电机的输出轴上。
3.根据权利要求2所述的电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置，其特征在于，所述位置检测单元包括位置传感器和两个磁性元件，所述位置传感器安装在所述齿条上并电路连接所述控制单元，两个所述磁性元件安装在所述齿条的行程的两端。
4.根据权利要求3所述的电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置，其特征在于，所述位置传感器是霍尔式线性位置传感器，所述磁性元件是磁铁。
5.根据权利要求2所述的电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置，其特征在于，所述齿条具有齿区，所述齿区的两端为倒角结构。
6.根据权利要求2所述的电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置，其特征在于，所述齿条包括间隔的第一齿区和第二齿区，所述齿轮包括第一齿轮，所述第一齿轮与所述第一齿区或第二齿区啮合。
7.根据权利要求6所述的电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置，其特征在于，所述齿条还包括与所述第一齿区和第二齿区平行且位于所述第一齿区和第二齿区之间的第三齿区，所述齿轮还包括与所述第一齿轮平行设置的第二齿轮，在所述第一齿轮位于所述第一齿区和所述第二齿区之间时，所述第二齿轮啮合所述第三齿区。
8.根据权利要求1所述的电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置，其特征在于，所述控制单元包括换挡手柄P挡位置传感器、车速传感器、换挡电机旋转位置检测部件及D挡电子控制模块，所述P挡位置传感器、所述车速传感器和所述换挡电机旋转位置检测部件分别电路连接所述D挡电子控制模块，所述D挡电子控制模块电路连接所述位置检测单元，所述换挡电机旋转位置检测部件安装在所述换挡电机上。
专利摘要本实用新型涉及一种电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置，包括控制单元、换挡电机、齿轮齿条机构和位置检测单元，控制单元通过换挡电机连接齿轮齿条机构，位置检测单元安装在齿轮齿条机构上并电路连接控制单元。较佳地，齿轮齿条机构包括导轨、齿条和齿轮，齿条可滑动设置在导轨中，齿轮啮合齿条并安装在换挡电机的输出轴上，位置检测单元包括位置传感器和两个磁性元件，位置传感器安装在齿条上并电路连接控制单元，两个磁性元件安装在齿条的行程的两端，齿轮齿条机构设计成具有两个速比的传动机构。本实用新型的电动车用两挡电控机械自动变速器换挡定位装置设计巧妙，结构简洁，换挡定位精确，可靠，换挡冲击小，适于大规模推广应用。
文档编号F16H63/30GK202251919SQ20112035027
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者吕川威, 宋延大 申请人:上海中科深江电动车辆有限公司