自动档变速器

技术领域

本发明涉及一种电动车驱动系统中的自动变档变速装置，尤其是装配于电动车后桥的一种自动档变速器，还可以应用于二轮车的中置驱动，其属于机械传动技术领域。

背景技术

目前，市场上的电动车一般都没有装配自动档变速器，其扭矩小、电流大，无论是爬坡、提速、载重均要靠成倍加大电流来实现，特别是在山区和丘陵地区需要经常爬坡，消耗电量大，大大降低了续行里程。电瓶使用寿命较短，且容易烧坏电机及控制器。已有手动换档也非常不方便，需要将车辆停好了再操作换档，运输效率低。

已有技术中，中国实用新型专利申请(申请号：201520367985.1)公开的自动变速器，其包括档位齿轮传动系统、变档机构执行系统和动力连接系统，变档机构执行系统包括操纵装置、反向动作装置和变档切换装置；变档切换装置是从动架套在输入轴上、从动架滑套与导杆的曲拐装配、导杆与移动结合体装配，移动结合体与旋转结合体结合或分离实现档位切换而变速。其移动结合体与旋转结合体结合或分离时存在传动冲击大而不能量产。

以上现有技术在实际应用中不能解决电动车驱动桥行车舒适和离合器延长使用寿命的实际问题，本自动档变速器就是为了使以上问题得到解决，主要是对中国发明专利申请(申请号：202210089768.5)公开的自动档变速器的零部件制造工艺的改进和降低生产成本。

发明内容

本发明的目的在于：解决当前自动档变速器技术在后桥驱动的应用中存在换档冲击严重、传动效率低的问题。而是采用多片式摩擦离合器以便解决换档的冲击问题。本发明提供一种应用于电动车驱动使其车辆传动机械效率提高且变档平顺行车舒适的自动档变速器。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种自动档变速器，包括：机壳封装机油、传动切换系统、齿轮传动系统，所述传动切换系统是由操纵装置、反向动作装置、多片式摩擦离合器和双向传动离合器构成。

操纵装置的钢球槽架通过导杆与反向动作装置的主动架连接，反向动作装置的主动架通过腰鼓簧与多片式摩擦离合器的小支架弹性连接，小支架为反向动作装置的从动架，所述多片式摩擦离合器由小支架、钢质摩擦片、大支架、摩擦片构成，小支架由外凸挡圈、圆筒座、内凸滑套、内卡簧槽或内凸块构成，圆筒座左端设有外凸挡圈，圆筒座外圆设有外花键滑动配合装配钢质摩擦片，圆筒座内圆设有内凸滑套和装配有从动压簧座，内凸滑套滑动配合装配在反向动作装置的滑轴上，大支架内圆装配摩擦片，大支架右端的套座与二档主动齿轮装配固定，钢质摩擦片与摩擦片相间叠合装配。

所述操纵装置优先选用钢球操纵装置，钢球操纵装置包括：钢球槽架、钢球、斜面爪架，钢球槽架设有套座，套座设有内齿条滑动配合装配在输入轴上，套座右端设有通孔与导杆装配，套座外圆呈圆周分布设有多个钢球槽，钢球槽架外圆右端设有定位爪，定位爪向右端凸出，多个定位爪与多个定位滑块滑动配合，多个定位滑块和多个斜面爪圆周分布设在斜面爪架的内圆面，钢球槽的圆弧面设有开口，圆周分布钢球槽之间设有V形开口；钢球槽与相应的斜面爪装配，钢球槽装的钢球与斜面爪斜面接触，钢球槽的槽口向右，斜面爪的斜面向左，斜面爪右端设有凸爪，凸爪装配在反向动作装置左夹板的通孔上，大塔簧右边的大圈端与钢球槽架左端面接触，大塔簧左边的小圈端与挡圈接触，挡圈左端与外卡簧接触，已知技术中国发明专利申请(申请号：201510291975.9)公开的自动档变速器中对钢球架和移动套有具体的说明，其结构与本专利申请所述的钢球操纵装置相同，只是操纵反向动作装置的连接做了改变，是钢球槽架相对斜面爪架轴向往复运动。大塔簧可以选用二个通过簧座片固定，减小大塔簧压力的倾斜作用。

所述小支架的圆筒座内圆中间部位设有四个内凸滑套，内凸滑套的两端部位各设有一个内卡簧槽装配簧座卡簧，簧座卡簧设有四个圆弧形缺口，圆弧形缺口与内凸滑套的滑孔对应滑动配合装配在反向动作装置的四个滑轴上，两个簧座卡簧的开口方向反着装配。

还可以是小支架的圆筒座内圆中间部位设有四个内凸滑套，每两个内凸滑套之间设有一个内凸块装配双组簧座，内凸块为方形与双组簧座中间的方形通孔装配固定；或是每两个内凸滑套之间设有二个长条形的内凸块装配工字形的双组簧座，每二个长条形的内凸块与一个工字形的双组簧座装配固定。可以采用压铆固定的方法。

所述从动压簧座是二个簧座卡簧组合形成或二个双组簧座组合形成或三个簧座卡簧组合形成。三个簧座卡簧装配需要设置动平衡的配重。

反向动作装置选用滑轴式外反向装置，主动架设有二组梭形簧座，主动架的套座内圆设有内凸齿条与输入轴的凹槽适配滑动配合，小支架的二个方形的内凸块各装配固定一个双组簧座，主动架与小支架通过八个腰鼓簧弹性连接，大支架右端的内挡圈左端面与小支架的外凸挡圈右端面之间构成对钢质摩擦片和摩擦片的夹紧结合状态或松开分离状态。

为了增加多片式摩擦离合器的扭矩传递，主动架设有三组梭形簧座和小支架装配三组簧座卡簧通过十二个腰鼓簧弹性连接，滑轴式外反向装置的右夹板右端固定挡圈座，挡圈座左端面与小支架的外凸挡圈右端面之间构成对钢质摩擦片和摩擦片的夹紧结合状态或松开分离状态，滑轴式外反向装置的左夹板装配在小支架内圆空间里间隙配合。右夹板和挡圈座可以一体成型。

所述反向动作装置的小支架与左夹板之间设有橡胶垫圈，橡胶垫圈装配在滑轴上。橡胶垫圈可以与左夹板设有的圆环形挡圈适配，小支架内凸滑套左端也可以装配一个圆环圈，在多片式摩擦离合器分离时减缓小支架的冲击。保护零部件的几何形状。橡胶垫圈的受压面积要大，以确保使用寿命。

所述齿轮传动系统，输入轴从右至左依次是外花键、油封、轴承、一档主动齿轮、通过轴台阶和外卡簧定位转动配合装配的二档主动齿轮、挡圈、外卡簧、多片式摩擦离合器、滑轴式外反向装置、导杆、钢球操纵装置、大塔簧、挡圈、外卡簧、轴承，输入轴设有四个凹槽配合装配滑轴式外反向装置、导杆、钢球操纵装置，二档主动齿轮左端圆筒部位设有外花键与大支架右端的套座通过外卡簧装配固定，一档主动齿轮是输入轴加工的轴齿轮，一档主动齿轮和二档主动齿轮分别与从动轴上装配的一档从动齿轮和二档从动齿轮啮合，一档从动齿轮与双向传动离合器装配。

所述操纵装置还可以采用飞锤曲拐操纵装置，反向动作装置的左夹板左端设有凸耳通过销轴与曲拐装配，曲拐左端固定弧形飞锤。飞锤曲拐与压簧配合推动滑套，滑套的通孔与导杆右端的曲拐装配，导杆穿过左夹板通过右端的曲拐与主动架套座的通孔装配，滑套右端面与曲拐右边的弧面爪接触，滑套左端面与压簧右端接触，压簧套在输入轴左边，压簧左端与挡圈接触，挡圈与外卡簧接触。凸耳可以圆周排列分为三组，相应的采用三个曲拐装配。

所述滑轴式外反向装置，由控制架装配的主动架和小支架通过腰鼓簧弹性连接，控制架由右夹板和左夹板通过滑轴装配而成，主动架的梭形簧座和小支架装配的双组簧座、簧座卡簧都可以采用一点五毫米厚的65锰板材通过激光切割和冷作成型，成型后再进行热处理以确保使用寿命。

滑轴式外反向装置与公知的一体式联动外反向装置原理相同。

反向动作装置是已有公知技术，在试车实验中得到完全可行的性能效果。在中国发明专利申请(申请号：201210125541.8)公开的自动变速器中对反向动作装置有具体说明。一体式联动内反向装置也是公知技术，在中国发明专利申请(申请号：201510291975.9)公开的自动变速器中对一体式联动内反向装置有具体说明。得知一体式联动内反向装置后就可以得知一体式联动外反向装置，只是把一体式联动内反向装置的从动架的行程加大变为一体式联动外反向装置的主动架和把主动架的行程减小变为一体式联动外反向装置的从动架。本专利申请中的小支架就是反向动作装置中的从动架，也是一体式联动外反向装置的从动架。

所述双向传动离合器包括：外棘爪离合器和离心离合器配合与一档从动齿轮装配在从动轴上，一档从动齿轮的齿轮外圈右端面设有倒车主动棘齿与离心离合器啮合或分离，离心离合器包括：棘齿盘、圆环盘、钢球、塔簧和挡圈，棘齿盘与从动轴通过花键滑动配合，棘齿盘左端面设有大凸圈、锥面圈，大凸圈左端面设有倒车从动棘齿，倒车主动棘齿与倒车从动棘齿适配，棘齿盘左端面还设有内锥面圈，内锥面圈与钢球接触，钢球装配在圆环盘的外圆挡圈和右凸外圆面上，在外圆挡圈和右凸外圆面圆周排列设有多个挡片，每二个挡片之间是钢球腔，圆环盘通过花键与从动轴装配，棘齿盘的右端面装配有压缩的塔簧，塔簧的右端是挡圈，挡圈右端是外卡簧，圆环盘左端是外卡簧。已知技术中国发明专利申请(申请号：202210089768.5)公开的自动档变速器中对双向传动离合器有具体的说明，其结构与本专利申请所述的双向传动离合器相同。

输入轴右端穿过机壳的右半壳与动力电机传动连接，输入轴左端穿过左半壳与圆筒罩底部的轴承装配，从动轴左端伸出机壳装配链轮通过链条传动输出动力或是从动轴装配伞齿轮通过轴传动输出动力，可以应用于二档自动变速的电动摩托车。从动轴中间加工轴齿轮成为小齿轮与差速器大齿轮啮合可以装配于电动车的驱动桥。

本专利申请是在试车实验中发现了新问题而进行了技术改进，主要是对中国发明专利申请(申请号：202011532751.X)名称为自动档变速器中的技术完善，也是对中国发明专利申请(申请号：202210089768.5)公开的自动档变速器是采用飞锤曲拐操纵装置操纵滑轴式联动外反向装置的主动架梭形簧座。本专利申请是进一步技术补充，以便规模化生产和制造，降低成本，提高制造的效益。

与现有技术相比，本发明自动档变速器的有益效果是：

1.本自动档变速器采用了多片式摩擦离合器和双向传动离合器配合换档，车辆前行时由外棘爪离合器配合切换档位，保证了动力传递的连贯性和可靠性，解决了减速倒拉现象，行车中还可以实现车辆滑行，操作方便且节电。

2.倒档采用离心离合器，由电动车的控制器调控车速决定自动离合，其零部件少，运行时的摩擦损耗小，适合电动车倒车慢速的现实状况，便于规模生产，经济效益显著

3.采用反向动作装置与多片式摩擦离合器配合实现变档，使变档变速时的传动冲击得到缓冲，缓冲的转速差范围大，保证了电动车的使用寿命。

附图说明

图1为本发明自动档变速器的实施例超越换档驱动器的示意图。

图2为钢球槽架的示意图。

图3为斜面爪架的示意图。

图4为反向动作装置的端向左视图。

图5为第一结构小支架的示意图。

图6为主动架示意图。

图7为第二结构小支架的示意图。

图8为双组簧座示意图。

图9为簧座卡簧的示意图。

图10为双组腰鼓簧反向动作与多片式摩擦离合器的装配示意图。

图11为三组腰鼓簧反向动作与多片式摩擦离合器的装配示意图。

图中：1、输入轴，2、一档从动齿轮，3、双向传动离合器，4、从动轴，5、小齿轮，6、二档从动齿轮，7、反向动作装置，8、多片式摩擦离合器，9、钢球操纵装置，10、钢球，11、圆筒罩，12、大塔簧，13、斜面爪架，14、导杆，15、大支架，16、左半壳，17、二档主动齿轮，18、一档主动齿轮，19、钢球槽架，20、通孔，21、钢球槽，22、斜面爪，23、小支架，24、滑轴，25、腰鼓簧，26、定位孔，27、主动架，28、外凸挡圈，29、圆筒座，30、内凸块，31、内凸滑套，32、双组簧座，33、通孔，34、压簧座，35、内凸块，36、双组簧座，37、方形孔，38、压簧座，39、簧座卡簧，40、压簧座，41、外卡簧，42、外卡簧，43、右夹板，44、簧座卡簧，45、左夹板，46、橡胶垫圈，47、摩擦片，48、钢质摩擦片，49、凹槽，50、轴台阶，51、内凸圈，52、簧座卡簧，53、凸耳，54、挡圈座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例详细描述一下本发明的具体内容。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9所示，图1是本发明自动档变速器的实施例超越换档驱动器。包括机壳封装机油、传动切换系统和齿轮传动系统，传动切换系统包括：钢球操纵装置9、反向动作装置7、多片式摩擦离合器8和双向传动离合器3，钢球操纵装置的钢球槽架19通过二个导杆14与反向动作装置7的主动架27连接，多片式摩擦离合器的小支架23外圆装配钢质摩擦片48，小支架的圆筒座29内圆设有内凸滑套31和装配有从动压簧座，内凸滑套滑动配合装配在反向动作装置7的滑轴24上，从动压簧座通过腰鼓簧25与反向动作装置的主动架压簧座弹性连接，多片式摩擦离合器的大支架15内圆装配摩擦片47，大支架与二档主动齿轮17装配固定，钢质摩擦片48与摩擦片相间叠合装配。

钢球操纵装置9包括：钢球槽架19、钢球10、斜面爪架13，钢球槽架设有套座，套座设有内齿条滑动配合装配在输入轴1上，套座右端设有通孔20与导杆14装配，套座外圆呈圆周分布设有六个钢球槽21，钢球槽架外圆右端设有定位爪，定位爪向右端凸出，定位爪与定位滑块滑动配合，钢球槽的圆弧面设有开口，圆周分布钢球槽之间设有V形开口；钢球槽与相应的斜面爪装配，钢球槽装的钢球10与斜面爪22斜面接触，钢球槽21的槽口向右，斜面爪22的斜面向左，斜面爪右端设有凸爪，凸爪装配在反向动作装置左夹板45的定位孔26上，大塔簧12右边的大圈端与钢球槽架左端面接触，大塔簧左边的小圈端与挡圈接触，挡圈左端与外卡簧接触，钢球槽架可以相对斜面爪架轴向往复运动。

多片式摩擦离合器7包括：小支架23、钢质摩擦片48、大支架15、摩擦片47，小支架可以装配簧座卡簧，小支架包括：外凸挡圈28、圆筒座29、内凸滑套31、内卡簧槽，圆筒座左端设有外凸挡圈，圆筒座外圆设有外花键滑动配合装配钢质摩擦片48，圆筒座内圆中间部位设有四个内凸滑套，内凸滑套左端部位的内卡簧槽装配簧座卡簧39，内凸滑套右端部位的内卡簧槽装配簧座卡簧44，簧座卡簧39装配在左边的内卡簧槽里，簧座卡簧39设有四个圆弧形缺口和四个装配四个腰鼓簧的压簧座40，圆弧形缺口与内凸滑套的滑孔对应滑动配合装配在反向动作装置的四个滑轴上，簧座卡簧39和簧座卡簧44的开口反着装配。

小支架还可以装配双组簧座，小支架包括：外凸挡圈、圆筒座、内凸滑套31、内凸块，圆筒座内圆中间部位设有四个内凸滑套，每两个内凸滑套之间设有内凸块35装配双组簧座36，内凸块35为方形与双组簧座36中间的方形通孔37适配，可以通过压铆固定，两个双组簧座36左端的压簧座与主动架左端的梭形压簧座通过四个腰鼓簧弹性连接，两个双组簧座右端的压簧座38与主动架27右端的压簧座34通过四个腰鼓簧弹性连接。小支架的四个内凸滑套分别滑动配合装配在反向动作装置的四个滑轴上，

反向动作装置可以做成滑轴式外反向装置，由控制架装配的主动架27和小支架23通过腰鼓簧25弹性连接，控制架由右夹板43和左夹板45通过滑轴装配而成，主动架27的滑套座设有二个通孔33与二个导杆右端的曲拐装配，主动架滑套座二端固定的梭形压簧座和小支架装配的双组簧座、簧座卡簧都可以采用一点五毫米厚的65锰板材通过激光切割和冷作成型，成型后再进行热处理以确保使用寿命。

为了便于规模化生产，小功率自动档变速器的多片式摩擦离合器的小支架装配二个双组簧座，反向动作装置选用滑轴式外反向装置，主动架设有二组梭形簧座，小支架的二个长条形的内凸块30各装配固定一个工字形的双组簧座32，主动架与小支架通过八个腰鼓簧弹性连接，大支架右端的内凸圈51左端面与小支架的外凸圈右端面之间构成对钢质摩擦片和摩擦片的夹紧状态或松开状态。滑轴式外反向装置与公知的一体式联动外反向装置原理相同。

为了增加多片式摩擦离合器的扭矩传递，主动架设有三组梭形簧座和小支架装配三组簧座卡簧通过十二个腰鼓簧25弹性连接，滑轴式外反向装置的右夹板右端固定挡圈座54，挡圈座左端面与小支架的外凸圈右端面之间构成对钢质摩擦片48和摩擦片47的夹紧状态或松开状态。采用挡圈座和橡胶垫圈46控制小支架的往返行程。图11中的小支架的圆筒座内圆左边装配簧座卡簧39、中间装配簧座卡簧44、右边装配簧座卡簧52。

齿轮传动系统中输入轴1从右至左依次是外花键、油封、轴承、一档主动齿轮、通过轴台阶50和外卡簧41定位转动配合装配的二档主动齿轮17、挡圈、外卡簧41、多片式摩擦离合器8、滑轴式外反向装置、导杆、钢球操纵装置、大塔簧12、挡圈、外卡簧、轴承，输入轴设有四个凹槽49配合装配滑轴式外反向装置、导杆14、钢球操纵装置9，二档主动齿轮左端圆筒部位设有外花键与大支架15右端的套座通过外卡簧42装配固定，一档主动齿轮18是输入轴加工的轴齿轮，一档主动齿轮和二档主动齿轮17分别与从动轴4上装配的一档从动齿轮2和二档从动齿轮6啮合，一档从动齿轮与双向传动离合器3装配。输入轴右端穿过机壳的右半壳与动力电机传动连接，输入轴左端穿过左半壳16与圆筒罩11底部的轴承装配，从动轴左端伸出机壳装配链轮通过链条传动输出动力或是从动轴装配伞齿轮通过轴传动输出动力，可以应用于二档自动变速的电动摩托车。从动轴中间加工轴齿轮成为小齿轮5与差速器大齿轮啮合可以装配于电动车的驱动桥。

本发明自动档变速器的变速原理和操作过程是：

以自动档变速器的实施例超越换档驱动器进行说明，如图1、图2、图3、图6和图9所示。其属于转速自动变档，采用钢球操纵装置9操纵滑轴式外反向装置7的主动架27梭形簧座，滑轴式外反向装置的小支架簧座卡簧，主动架与小支架通过八个腰鼓簧弹性连接，滑轴式外反向装置的控制架通过外挡圈定位装配在输入轴上，小支架的往返动作通过多片式摩擦离合器8实现传动的档位切换。

在车辆前行起步和低速行驶时，钢球操纵装置9处于初始状态，二档主动齿轮17左端通过大支架装配的多片式摩擦离合器8处于分离状态，一档传动由一档从动齿轮2装配的双向传动离合器实现。当车辆前行加速得到高速行驶时，离心离合器3由于小钢球的离心力作用使离心离合器处于分离状态，随着车速前行的提高，钢球操纵装置9操纵滑轴式外反向装置7产生反向动作，多片式摩擦离合器8结合使二档传动，二档传动使车辆加速同时外棘爪离合器实现超越分离，在车辆行驶的高速区段，棘爪由于离心力作用，棘爪与棘轮分离不接触，使双向传动离合器的功率损耗降到最低，达到节电的效果。

当车辆前行需要减速行驶或停车时，车辆行驶速度由高速变为低速，钢球操纵装置在大塔簧作用下回到低转速操纵状态，滑轴式外反向装置的主动架向右移动通过八个腰鼓簧向左推动簧座卡簧而使小支架向左移动实现二档分离，一档传动由一档从动齿轮2装配的外棘爪离合器实现，一档运行状态也可以实现减速停车。在车速减速到慢速状态，离心离合器由小塔簧的作用实现结合状态。当车辆需要倒车时，电机反转得到控制器对车速的限制，离心离合器实现倒车传动。由于倒车的车速受到限制使二档始终处于分离状态，倒车可以顺利进行。

图1所示二档处于分离状态，说明自动档变速器是处于低转速的运行状态或停车状态，低转速的运行状态可以是倒车状态，也可以是一档前行状态。本发明自动档变速器的操作非常简便！当车辆的行车阻力减小，车速加快，操作加速行驶时，电机转速升高，钢球操纵滑轴式外反向装置产生反向动作实现二档自动啮合实现高速行驶。当行车的阻力增大或操作减速时，自动档变速器的钢球操纵滑轴式外反向装置由大塔簧的回位作用产生反向动作实现二档自动分离回到一档大扭矩驱动，此时也可以减速停车。由此周而复始，实现本发明自动档变速器的前行自动二档齿轮传动。

尽管结合附图对本发明进行了上述描述，但是本发明并不局限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，比如从动轴装配伞齿轮驱动轮毂应用于二轮电动摩托车，还比如多片式摩擦离合器可以采用三组梭形簧座和三组簧座卡簧通过十二个腰鼓簧弹性连接以增大传递扭矩。本领域的技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形。这些均属于本发明的保护之列。