适用于汽车两挡变速箱的换挡机构的制作方法

1.本发明属于变速箱换挡技术领域，具体涉及适用于汽车两挡变速箱的换挡机构。


背景技术：

2.新能源电动汽车的动力总成主要部件为电机和变速箱。目前，电机市场百花齐放，已经形成了一些技术路线。变速箱方面，已上市的车型多数采用单级减速箱，单级减速箱的优点是，没有过多的零部件，质量易于保证，成本低，可靠性高。缺点是电机无法工作在最佳效率区，同时也限制了最高车速和最大爬坡度。如果采用低成本的转速低的电机，单级减速箱的电动汽车最高车速一般在80km/h～100km/h，爬坡度一般约在20%。若要提高最车速和较大的爬坡度，就需选用成本较高、转速较高的电机。而两挡变速箱可以解决单级减速箱的缺点，使电动汽车得到较好的最高车速和最大爬坡度，同时能使电机工作在最佳效率区，从而提升续航里程5%～10%。
3.两挡变速箱中，换挡机构和换挡控制成为了两挡变速箱的核心技术。两挡变速箱的结构有采用同步器结构的，如宝马i8的两挡变速箱。也有采用行星轮结构的，如保时捷taycan的两挡变速箱。宝马i8两挡变速箱的换挡机构是采用螺纹轴向驱动拨叉进行换挡。国内两挡变速箱还不成熟，有采用凸轮槽机构进行换挡，也有采用两级减速齿轮进行换挡。


技术实现要素：

4.本发明克服了现有技术的不足，提出适用于汽车两挡变速箱的换挡机构；解决目前目前国内两挡变速箱结构不成熟的问题。
5.为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。
6.适用于汽车两挡变速箱的换挡机构，变速箱内部固定设置有换挡电机，换挡电机的输出轴上固定有同轴的蜗杆，水平的蜗杆与一侧水平的扇形涡轮相啮合， 扇形涡轮的旋转中心处固定连接有挡位轴，挡位轴的上端通过轴承与换挡盖板相转动连接，挡位轴的上端与换挡盖板上端面上的角度传感器相连接，扇形涡轮远离蜗杆的一侧固定设置有换挡凸台，换挡凸台的下方设置有拨叉轴，拨叉轴上滑动连接有换挡拨叉，换挡拨叉的上端面间隔设置有两个挡块，换挡凸台设置于两个挡块之间。
7.进一步的，拨叉的下方设置有齿轮组件，齿轮组件包括齿轮轴，齿轮轴通过两端的轴承在变速箱内部转动连接，齿轮轴的轴线与蜗杆的轴线相平行设置，齿轮轴上套接有一挡齿轮与二挡齿轮，在一挡齿轮与二挡齿轮相互靠近的一侧端面上分别固定设置有一挡结合齿和二挡结合齿。
8.进一步的，一挡齿轮与二挡齿轮之间的齿轮轴上套接有同步器齿套，同步器齿套可以在齿轮轴上进行滑动，同步器齿套与同步器通过花键结构相连接，换挡拨叉与同步器齿套相卡接。
9.进一步的，换挡电机的输出轴插接于蜗杆一端端面上的凹槽内，通过固定件将输出轴与蜗杆上的凹槽相固定。
10.进一步的，扇形涡轮的旋转中心处设置有一个上下贯通的固定孔，固定孔内部插接有一根竖直的挡位轴，挡位轴的侧面上设置有一个销孔，固定孔的侧壁上也设置有一个销孔，两个销孔相对应设置，通过一个弹性销插接于两个销孔中，从而将挡位轴与扇形涡轮相固定连接。
11.进一步的，角度传感器通过螺栓与换挡盖板相固定连接，挡位轴伸出于换挡盖板上端的部分与角度传感器相连接。
12.进一步的，所述换挡凸台的外侧面为圆弧面结构。
13.更进一步的，两个挡块沿着拨叉轴的长度方向所间隔设置，换挡凸台的外侧面分别与两个挡块相接触。
14.本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：本发明提供的换挡机构，通过蜗杆来带动扇形涡轮进行转动，再通过扇形涡轮上换挡凸台与左右两个挡块的相互作用，来实现换挡操作，这样的换挡结构较为简单直接，加工方便，同时换挡较为便捷；同时通过角度传感器来检测扇形涡轮的转动角度，进而检测换挡的挡位，可以实时知晓换挡的挡位，从而对换挡进行实时监测。
附图说明
15.下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：图1是本发明除去挡位轴、换挡盖板、角度传感器的结构示意图；图2是本发明整体的结构示意图；图3是本发明的剖面图；其中，1为换挡电机、2为蜗杆、3为扇形涡轮、4为换挡拨叉、5为拨叉轴、6为二挡结合齿、7为同步器齿套、8为一挡结合齿、9为挡位轴、10为角度传感器、11为换挡盖板、12为轴承、13为弹性销、31为换挡凸台、41为挡块。
具体实施方式
16.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
17.如图1—3所示，本发明提供了适用于汽车两挡变速箱的换挡机构，包括换挡电机1、蜗杆2、扇形涡轮3、换挡拨叉4、拨叉轴5、换挡盖板11、角度传感器10、齿轮组件。
18.所述换挡电机1固定设置于变速箱的内部，换挡电机1的输出轴水平设置，输出轴处固定设置有所述蜗杆2，蜗杆2与输出轴同轴设置。换挡电机1的输出轴插接于蜗杆2一端端面上的凹槽内，通过固定件将输出轴与蜗杆2上的凹槽相固定，这样换挡电机1带动蜗杆2一起转动。
19.所述蜗杆2的一侧设置有水平的扇形涡轮3，蜗杆2与扇形涡轮3相啮合，随着蜗杆2的转动，可以带动扇形涡轮3围绕其旋转中心所转动。扇形涡轮3的旋转中心处设置有一个上下贯通的固定孔，固定孔内部插接有一根竖直的挡位轴，挡位轴的侧面上设置有一个销孔，固定孔的侧壁上也设置有一个销孔，两个销孔相对应设置，通过一个弹性销13插接于两
个销孔中，从而将挡位轴与扇形涡轮3相固定连接，这样挡位轴可以随着扇形涡轮3同步转动。
20.所述挡位轴的上端插接于换挡盖板11的内部，挡位轴通过轴承12转动连接于换挡盖板11上，换挡盖板11安装于变速箱的上端。换挡盖板11的上端面固定设置有角度传感器10，角度传感器10通过螺栓与换挡盖板11相固定连接。挡位轴伸出于换挡盖板11上端的部分与角度传感器10相连接，当挡位轴转动时，角度传感器10可以检测到挡位轴所转动过的角度。
21.所述扇形涡轮3远离蜗杆2的一侧设置有换挡凸台31，扇形涡轮3的啮合面的中点与换挡凸台31之间的连线经过固定孔的轴线。所述换挡凸台31的外侧面为圆弧面结构，换挡凸台31的上下端面为平面结构。换挡凸台31随着扇形涡轮3的转动而转动。
22.所述扇形涡轮3远离蜗杆2的一侧设置有拨叉轴5，拨叉轴5位于换挡凸台31的下方，拨叉轴5的轴线与蜗杆2轴线相平行。拨叉轴5的两端分别与变速箱的内壁相固定连接。拨叉轴5上套接有换挡拨叉4，换挡拨叉4与拨叉轴5为间隙配合，使得换挡拨叉4可以在拨叉轴5上进行轴向滑动。换挡拨叉4的上端面固定设置有两个挡块41，两个挡块41沿着拨叉轴5的长度方向所间隔设置。所述换挡凸台31位于两个挡块41之间，并且换挡凸台31的外侧面分别与两个挡块41相接触。
23.当换挡凸台31随着扇形涡轮3一起转动时，换挡凸台31与其中一个挡块41相接触，从而给挡块41一个压力，挡块41受到压力后推动换挡拨叉4在拨叉轴5上进行滑动。
24.所述齿轮组件包括齿轮轴，齿轮轴通过两端的轴承在变速箱内部转动连接。齿轮轴的轴线与蜗杆2的轴线相平行设置，齿轮轴设置于换挡拨叉4的下方。齿轮轴上套接有一挡齿轮与二挡齿轮，在一挡齿轮与二挡齿轮相互靠近的一侧端面上分别固定设置有一挡结合齿8和二挡结合齿6，一挡结合齿8随着一挡齿轮同步转动，二挡结合齿6随着二挡齿轮同步转动。一挡齿轮与二挡齿轮之间的齿轮轴上套接有同步器齿套7，同步器齿套7可以在同步器上进行滑动，同步器齿套7与同步器通过花键结构相连接，齿轮轴可以带动同步器齿套7同步转动。
25.所述换挡拨叉4与同步器齿套7相卡接，换挡拨叉4可以带动同步器齿轮一起滑动。
26.本发明的工作原理为：当汽车需要换挡时，换挡电机1通过tcu进行控制，使电机旋转一定的角度，换挡电机1带动蜗杆2进行转动，蜗杆2带动扇形涡轮3进行转动。通过蜗杆2与扇形涡轮3的设置，可以将旋转方向转换90度，由水平转换为竖直，扇形涡轮3围绕挡位轴进行转动，同时扇形涡轮3带动挡位轴同步转动。扇形涡轮3上的换挡凸台31随着扇形涡轮3同步转动，这样换挡凸台31可以通过挡块41带动换挡拨叉4沿着拨叉轴5进行滑动，从而带动同步器齿套7在同步器上进行滑动，从而实现了换挡的功能。
27.当换挡拨叉4推动同步器齿套7与一挡结合齿8相结合时，此时为1挡工况。当换挡电机1反向转动时，换挡拨叉4推动同步器齿套7与二挡结合齿6相结合时，此时为2挡工况。
28.由于挡位轴9与扇形涡轮3通过弹性销13相固定连接，这样挡位轴9随着扇形涡轮3同步转动，换挡盖板11上的角度传感器10就可以检测挡位轴所转动过的角度，从而判断挡位信号，即此时处于1挡、空挡还是2挡。
29.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在
不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。