雙離合器變速機構、兩擋變速器、變速箱及電動車的制作方法
1.本實用新型涉及電動車用變速裝置，特別是一種雙離合器變速機構、兩擋變速器、變速箱及電動車。
背景技術：
2.雙離合器變速機構通常用于傳統燃油車的多檔位變速箱，兩個離合器分別對應數個不同的擋位，以在其中離合器及對應的擋位工作時，另一個離合器即對應擋位已做好換擋準備工作，以便在需要擋位時，可瞬時切換到另一個擋位，從而解決了換擋挫頓問題。但由于其結構復雜，造價高，在新能源電動車或電動摩托車領域的兩擋變速器中基本沒有推廣應用。現有變速換擋大多離不開同步器，同步器是使在換擋中相互結合的齒輪實現同步的裝置，其工作原理是依靠同步環的錐面與齒輪摩擦，使快的減慢、慢的加快，在達到同步后，齒圈結合達到變換轉速目的。采用同步器的換擋過程包括摘擋、轉速同步階段的停頓和掛擋三個階段，整個過程大致需要1～1.5秒時間，即使電動車的兩擋變速器，通過對外圍結構的改進和算法的充分應用，其換擋也需要1～1.3秒左右的時間，因此，還需要通過其他手段改善或消除換擋挫頓現象。在現有技術中，基于螺旋花鍵和端面單向齒的牙嵌式單向離合器結構可在0.3秒內實現結合同步。由于該離合器為單向超越結構，在應用于車輛時，僅靠該超越離合器不能消除陡坡后溜的空滑行現象，存在安全隱患。為此，需要進一步改進。
技術實現要素：
3.本實用新型的第一目的就是針對僅具有螺旋單向離合器的變速機構存在空滑行安全隱患的不足，提供一種雙離合器變速機構，該變速機構通過在設有螺旋花鍵單向齒第一離合器的動力軸和動力齒輪之間設置第二離合器，以在第一離合器結合狀態下，利用第二離合器的結合將動力軸和動力齒輪相對位置關系鎖定，從而形成正反動力傳遞關系。用于電動車時，可利用下坡滑行使電機由電驅動工況轉換為發電工況，不僅具有制動效果，還可對電池進行充電，消除了空滑行安全隱患。本實用新型的第二目的是提供一種具有前述雙離合器變速機構的變速器。本實用新型的第三目的是提供一種具有前述變速器的變速箱，本實用新型的第三目的是提供一種具有前述變速箱的電動車。
4.為實現第一目的，本實用新型采用如下技術方案。
5.一種雙離合器變速機構，包括動力機構和換擋執行機構，動力機構包括動力齒輪和動力軸；所述動力齒輪和動力軸之間設有第一離合器和第二離合器，第一離合器呈螺旋花鍵單向離合器結構，第一離合器用于使動力齒輪和動力軸形成動力傳遞；所述換擋執行機構用于使所述第一離合器和第二離合器順序動作，以在第一離合器結合狀態下，由第二離合器鎖定或解除動力齒輪和動力軸二者相位相對固定的關系。
6.采用前述技術方案的變速機構，通過在具有螺旋花鍵單向齒的第一離合器的基礎上設置第二離合器，以在第一離合器結合狀態的動力齒輪和動力軸同步正轉的條件下，由第二離合器結合鎖定動力齒輪和動力軸二者相位相對固定的關系，從而形成正反動力傳遞
關系，用于電動車時，可利用下坡滑行使電機轉換為發電機，不僅具有制動效果，還可對電池進行充電，消除了空滑行安全隱患。需要解除動力齒輪和動力軸的正反動力傳遞關系時，第二離合器分離即可。其中，動力軸和動力齒輪兩者呈主被動關系，且二者的主被動角可互換。用于兩個擋位變換時，通常需要配置兩套第一離合器和第二離合器，每次換擋變速總耗時包括一個第二離合器分離所需時間，一個第一離合器分離所需時間，以及一個第一離合器結合所需時間的總和。經多次驗證第一離合器自身結合過程所耗時間約0.3秒左右，分離所需時間也大致為0.3秒。第二離合器結合和分離的時間一般可在0.2秒左右完成，但由于第二離合器的分離與結合都是在動力齒輪和動力軸相對靜止的狀態下進行的，即其結合過程在換擋之后完成的，其結合時間可不計入換擋時間。因此，基于前述結構的兩擋變速器換擋時間可達到0.8秒左右，可基本保證在1秒以內完成換擋，可使換擋挫頓現象得到明顯改善。另外，由于第一離合器采用螺旋花鍵單向離合器結構，在第二離合器分離后，即使第一離合器沒有脫開，動力齒輪和動力軸可利用第一離合器的超越特性可形成相對轉動，利用超越期間實施第一離合器的分離，從而使整個換擋時間可扣除第一離合器的分離時間，以進一步縮短換擋時間，改善換擋挫頓提供保障。
7.優選的，所述第一離合器包括主動端和從動端，主動端和從動端的相向端面之間設有相互嚙合的單向齒，主動端通過第一螺旋花鍵配合結構與所述動力軸連接，從動端與所述動力齒輪的軸頸形成有第二螺旋花鍵配合結構，從動端通過第二螺旋花鍵配合結構與所述動力齒輪連接，從動端和動力齒輪的齒盤之間設有加載彈簧；所述動力齒輪空套在所述動力軸上。確保第一離合器結構簡單、布局緊湊，可靠性高。
8.優選的，所述第二離合器包括直花鍵套，直花鍵套通過同時與分別位于所述動力齒輪和動力軸上的兩段花鍵齒配合使二者保持鎖定關系；其中，位于所述動力軸上的花鍵齒一體形成在動力軸上，或者，形成在具有內花鍵的內外花鍵套上，內外花鍵套通過內花鍵固定在所述動力軸上。在第一離合器結合狀態，動力齒輪和動力軸相對靜止，分布在動力齒輪和動力軸上的花鍵齒也呈一一對齊的靜止狀態，利于直花鍵套快速移動，以迅速與通過花鍵齒配合形成結合與分離狀態。
9.優選的，所述換擋執行機構由鼓式撥叉機構構成，包括第一撥叉、第二撥叉和變速鼓，第一撥叉和第二撥叉的一端分別與第一離合器和第二離合器連接，第一撥叉和第二撥叉的另一端均滑套在所述變速鼓上，變速鼓平行于所述動力軸，變速鼓上設有凸輪槽，第一撥叉和第二撥叉上均設有滑動配合在所述凸輪槽內的銷軸。以通過變速鼓的轉動順序驅動兩個撥叉移動，確保動力傳動的通斷過程準確、迅速。
10.優選的，所述換擋執行機構由鼓式撥叉機構構成，包括第一撥叉、第二撥叉、變速鼓和撥叉軸，撥叉軸位于動力軸和所述變速鼓之間，撥叉軸和所述變速鼓均平行于所述動力軸，變速鼓上設有凸輪槽；所述第一撥叉和第二撥叉的一端分別與第一離合器和第二離合器連接，第一撥叉和第二撥叉均通過自身中部滑套在所述撥叉軸上，所述第一撥叉和第二撥叉由其對應的中部滑套在所述撥叉軸上，第一撥叉和第二撥叉的另一端均設有滑動配合在所述凸輪槽內的銷軸。以通過變速鼓的轉動順序驅動兩個撥叉移動，確保動力傳動的通斷過程準確、迅速；并利用位于變速鼓和動力軸之間撥叉軸形成兩個撥叉的移動導向，使撥叉形成類似杠桿結構，消除無撥叉軸的懸臂式的長力臂抗彎能力差的缺陷，可確保保持移動靈活，并延長使用壽命。
11.為實現第二目的，本實用新型首先提供了以下第一種技術方案。
12.一種兩擋變速器，包括兩套實現第一目的的雙離合器變速機構；兩套所述雙離合器變速機構共用同一所述動力軸，兩個動力齒輪分別由低速擋從動齒輪和高速擋從動齒輪構成。
13.采用前述技術方案的變速器，具有前述雙離合器變速機構的優良特性，換擋時間可達到0.8秒左右，小于1秒。其結構緊湊，布局合理。可用于兩輪電動車、三輪電動車或新能源車的乘用車、商用車或工程車等。
14.優選的；兩套雙離合器變速機構的兩個第二離合器共用一個直花鍵套。以減少零件數量，降低制造成本。
15.為實現第二目的，本實用新型還提供了以下第二種技術方案。
16.一種兩擋變速器，包括兩套實現第一目的的雙離合器變速機構；兩套所述雙離合器變速機構的兩根動力軸分別由主動軸和從動軸構成；兩套所述雙離合器變速機構的兩個動力齒輪分別由高速主動齒輪和低速擋從動齒輪構成，主動軸上還固定連接有低速主動齒輪，從動軸上還固定連接有高速從動齒輪，且對應主動齒輪和從動齒輪常嚙合。
17.采用前述技術方案的變速器，相對于第一種方案而言，縮短了動力軸的軸向尺寸，適用于軸向尺寸空間緊張的車輛布局。
18.為實現第三目的，本實用新型采用如下技術方案。
19.一種變速箱，包括換擋電機和變速器，所述變速器由實現第二目的的兩擋變速器構成，所述換擋電機與兩擋變速器的變速鼓連接。
20.采用前述技術方案的動力箱，通過設置換擋電機，并利用現有控制技術可形成完整的自動變速箱結構，并具有前述兩擋變速器的優良特性。可用于兩輪電動車、三輪電動車或新能源車的乘用車、商用車或工程車等。其中，換擋電機采用常用于汽車車窗玻璃升降器的蝸輪蝸桿減速電機。
21.為實現第四目的，本實用新型采用如下技術方案。
22.一種電動車，包括實現第三目的的變速箱。
23.采用前述技術方案的電動車，具有前述變速箱的優良特性。車輛型式包括且不限于兩輪電動車、三輪電動車或新能源車的乘用車、商用車或工程車等。
24.本實用新型的有益效果是，雙離合器變速機構通過設置第二離合器，消除了空滑行安全隱患。兩擋變速器換擋時間可達到0.8秒左右，可基本保證在1秒以內完成換擋。變速箱通過設置換擋電機，并利用現有控制技術可形成完整，且具有前述兩擋變速器優良特性的自動變速箱。電動車具有前述變速箱的優良特性。
附圖說明
25.圖1是本實用新型中實施例1的雙離合器變速機構結構示意圖。
26.圖2是本實用新型中實施例1的結構示意軸測圖，圖中包括換擋電機。
27.圖3是本實用新型中實施例2的雙離合器變速機構結構示意圖。
28.圖4是本實用新型中實施例3的兩擋變速器結構示意圖。
29.圖5是本實用新型中實施例4的兩擋變速器結構示意圖。
30.圖6是本實用新型中實施例5的兩擋變速器結構示意圖。
31.圖7是本實用新型中實施例6的變速箱結構示意圖。
具體實施方式
32.下面結合附圖對本實用新型作進一步說明，但并不因此將本實用新型限制在所述的實施例范圍之中。
33.實施例1，參見圖1和圖2，一種雙離合器變速機構，包括動力機構和換擋執行機構，動力機構包括動力齒輪1和動力軸2；動力齒輪1和動力軸2之間設有第一離合器和第二離合器，第一離合器呈螺旋花鍵單向離合器結構，第一離合器用于使動力齒輪1和動力軸2形成動力傳遞；換擋執行機構用于使第一離合器和第二離合器順序動作，以在第一離合器結合狀態下，由第二離合器鎖定或解除動力齒輪1和動力軸2二者相位相對固定的關系。
34.其中，第一離合器包括主動端4和從動端5，主動端4和從動端5的相向端面之間設有相互嚙合的單向齒，主動端4通過第一螺旋花鍵配合結構與動力軸2連接，從動端5與動力齒輪1的軸頸形成有第二螺旋花鍵配合結構，從動端5通過第二螺旋花鍵配合結構與動力齒輪1連接，從動端5和動力齒輪1的齒盤之間設有加載彈簧6；動力齒輪1空套在動力軸2上。第二離合器包括直花鍵套3，直花鍵套3通過同時與分別位于動力齒輪1和動力軸2上的兩段花鍵齒配合使二者保持鎖定關系；形成在具有內花鍵的內外花鍵套7上，內外花鍵套7通過內花鍵固定在動力軸2上。
35.換擋執行機構由鼓式撥叉機構構成，包括第一撥叉8、第二撥叉9和變速鼓10，第一撥叉8和第二撥叉9的一端分別與第一離合器和第二離合器連接，第一撥叉8和第二撥叉9的另一端均滑套在變速鼓10上，變速鼓10平行于動力軸2，變速鼓10上設有凸輪槽，第一撥叉8和第二撥叉9上均設有滑動配合在凸輪槽內的銷軸。
36.本實施例中，位于動力軸2上的花鍵齒一體形成在動力軸2上，以取代內外花鍵套7。
37.實施例2，參見圖3，換擋執行機構由鼓式撥叉機構構成，包括第一撥叉8、第二撥叉9、變速鼓10和撥叉軸11，撥叉軸11位于動力軸2和變速鼓10之間，撥叉軸11和變速鼓10均平行于動力軸2，變速鼓10上設有凸輪槽；第一撥叉8和第二撥叉9的一端分別與第一離合器和第二離合器連接，第一撥叉8和第二撥叉9均通過自身中部滑套在撥叉軸11上，第一撥叉8和第二撥叉9由其對應的中部滑套在撥叉軸11上，第一撥叉8和第二撥叉9的另一端均設有滑動配合在凸輪槽內的銷軸。
38.實施例3，參見圖4，一種兩擋變速器，包括兩套實施1的雙離合器變速機構；兩套雙離合器變速機構共用同一動力軸2，兩個動力齒輪分別由低速擋從動齒輪12和高速擋從動齒輪13構成。
39.兩個第一撥叉8和兩個第二撥叉9設在同一變速鼓10上，動力軸2一端設有動力輸出齒輪20。
40.在低速擋從動齒輪12對應的第一離合器結合狀態下，動力軸2隨低速擋從動齒輪12等轉速同步正轉，在低速擋從動齒輪12對應的第二離合器結合后，動力軸2可在外加負載作用下反轉。高速擋從動齒輪13對應的第一離合器和第二離合器分離，高速擋從動齒輪13在動力軸2上空轉。
41.在高速擋從動齒輪13對應的第一離合器結合狀態下，動力軸2隨高速擋從動齒輪
13等轉速同步正轉，在高速擋從動齒輪13對應的第二離合器結合后，動力軸2可在外加負載作用下反轉。低速擋從動齒輪12對應的第一離合器和第二離合器分離，低速擋從動齒輪12在動力軸2上空轉。
42.本實施例的其余結構與實施例1或2相同，在此不再贅述。
43.實施例4，參見圖5，一種兩擋變速器，包括兩套實現第一目的的雙離合器變速機構；兩套雙離合器變速機構共用同一動力軸2，兩個動力齒輪分別由低速擋從動齒輪12和高速擋從動齒輪13構成；兩個第二離合器共用一個直花鍵套3和一個第二撥叉9。
44.兩個第一撥叉8和一個第二撥叉9設在同一變速鼓10上，動力軸2一端設有動力輸出齒輪20。
45.在低速擋從動齒輪12對應的第一離合器結合狀態下，動力軸2隨低速擋從動齒輪12等轉速同步正轉，在第二離合器與低速擋從動齒輪12結合后，動力軸2可在外加負載作用下反轉。高速擋從動齒輪13對應的第一離合器分離，同時，第二離合器與高速擋從動齒輪13分離，高速擋從動齒輪13在動力軸2上空轉。
46.在高速擋從動齒輪13對應的第一離合器結合狀態下，動力軸2隨高速擋從動齒輪13等轉速同步正轉，在第二離合器與高速擋從動齒輪13結合后，動力軸2可在外加負載作用下反轉。低速擋從動齒輪12對應的第一離合器分離，第二離合器與低速擋從動齒輪12分離，低速擋從動齒輪12在動力軸2上空轉。
47.本實施例的其余結構與實施例3相同，在此不再贅述。
48.實施例5，參見圖6，一種兩擋變速器，包括兩套實現第一目的的雙離合器變速機構；兩套雙離合器變速機構的兩根動力軸分別由主動軸14和從動軸15構成；兩套雙離合器變速機構的兩個動力齒輪分別由高速主動齒輪16和低速擋從動齒輪12構成，主動軸14上還固定連接有低速主動齒輪18，從動軸15上還固定連接有高速從動齒輪17，且對應主動齒輪和從動齒輪常嚙合。
49.兩個第一撥叉8和兩個第二撥叉9設在同一變速鼓10上，從動軸15一端設有動力輸出齒輪20。
50.本實施例的其余結構與實施例3相同，在此不再贅述。
51.實施例6，參見圖7，一種變速箱，包括換擋電機19和變速器，變速器由實現實施例5的兩擋變速器構成，換擋電機19與兩擋變速器的變速鼓10連接。換擋電機19由常用于汽車車窗玻璃升降器的蝸輪蝸桿減速電機構成。
52.并且在變速箱位于變速鼓10一端的箱體上設有多個磁鋼21，變速鼓10的對應端部設有霍爾元件22，以通過霍爾元件22檢測變速鼓10相位，形成變速鼓10相位信號，從而準確實施對離合器的控制。
53.動力輸出齒輪20通過主減速軸23的減速齒輪連接有差速器24。
54.本實施例的其余結構與實施例5相同，在此不再贅述。
55.本實施例中，變速器也可由實施3或實施例4的兩擋變速器構成，以替代實施例5的變速器。
56.本實施例的變速箱，通過合理調校，換擋時間可達到0.8秒左右，可基本保證在1秒以內完成換擋。
57.實施例7，結合圖7，一種電動車，包括實施例6的變速箱，其中，主動軸14連接有驅
動電機。
58.本實施例的其余結構與實施例6相同，在此不再贅述。
59.以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
技術特征：
1.一種雙離合器變速機構，包括動力機構和換擋執行機構，動力機構包括動力齒輪（1）和動力軸（2）；其特征在于，所述動力齒輪（1）和動力軸（2）之間設有第一離合器和第二離合器，第一離合器呈螺旋花鍵單向離合器結構，第一離合器用于使動力齒輪（1）和動力軸（2）形成動力傳遞；所述換擋執行機構用于使所述第一離合器和第二離合器順序動作，以在第一離合器結合狀態下，由第二離合器鎖定或解除動力齒輪（1）和動力軸（2）二者相位相對固定的關系。2.根據權利要求1所述的雙離合器變速機構，其特征在于，所述第一離合器包括主動端（4）和從動端（5），主動端（4）和從動端（5）的相向端面之間設有相互嚙合的單向齒，主動端（4）通過第一螺旋花鍵配合結構與所述動力軸（2）連接，從動端（5）與所述動力齒輪（1）的軸頸形成有第二螺旋花鍵配合結構，從動端（5）通過第二螺旋花鍵配合結構與所述動力齒輪（1）連接，從動端（5）和動力齒輪（1）的齒盤之間設有加載彈簧（6）；所述動力齒輪（1）空套在所述動力軸（2）上。3.根據權利要求1所述的雙離合器變速機構，其特征在于，所述第二離合器包括直花鍵套（3），直花鍵套（3）通過同時與分別位于所述動力齒輪（1）和動力軸（2）上的兩段花鍵齒配合使二者保持鎖定關系；其中，位于所述動力軸（2）上的花鍵齒一體形成在動力軸（2）上，或者，形成在具有內花鍵的內外花鍵套（7）上，內外花鍵套（7）通過內花鍵固定在所述動力軸（2）上。4.根據權利要求1所述的雙離合器變速機構，其特征在于，所述換擋執行機構由鼓式撥叉機構構成，包括第一撥叉（8）、第二撥叉（9）和變速鼓（10），第一撥叉（8）和第二撥叉（9）的一端分別與第一離合器和第二離合器連接，第一撥叉（8）和第二撥叉（9）的另一端均滑套在所述變速鼓（10）上，變速鼓（10）平行于所述動力軸（2），變速鼓（10）上設有凸輪槽，第一撥叉（8）和第二撥叉（9）上均設有滑動配合在所述凸輪槽內的銷軸。5.根據權利要求1所述的雙離合器變速機構，其特征在于，所述換擋執行機構由鼓式撥叉機構構成，包括第一撥叉（8）、第二撥叉（9）、變速鼓（10），和撥叉軸（11），撥叉軸（11）位于動力軸（2）和所述變速鼓（10）之間，撥叉軸（11）和所述變速鼓（10）均平行于所述動力軸（2），變速鼓（10）上設有凸輪槽；所述第一撥叉（8）和第二撥叉（9）的一端分別與第一離合器和第二離合器連接，第一撥叉（8）和第二撥叉（9）均通過自身中部滑套在所述撥叉軸（11）上，所述第一撥叉（8）和第二撥叉（9）由其對應的中部滑套在所述撥叉軸（11）上，第一撥叉（8）和第二撥叉（9）的另一端均設有滑動配合在所述凸輪槽內的銷軸。6.一種兩擋變速器，其特征在于，包括兩套權利要求1～5中任意一項所述的雙離合器變速機構；兩套所述雙離合器變速機構共用同一所述動力軸（2），兩個動力齒輪分別由低速擋從動齒輪（12）和高速擋從動齒輪（13）構成。7.根據權利要求6所述的兩擋變速器，其特征在于，兩套所述雙離合器變速機構的兩個第二離合器共用一個直花鍵套（3）。8.一種兩擋變速器，其特征在于，包括兩套權利要求1～5中任意一項所述的雙離合器變速機構；兩套所述雙離合器變速機構的兩根動力軸分別由主動軸（14）和從動軸（15）構成；兩套所述雙離合器變速機構的兩個動力齒輪分別由高速主動齒輪（16）和低速擋從動齒輪（12）構成，主動軸（14）上還固定連接有低速主動齒輪（18），從動軸（15）上還固定連接有高速從動齒輪（17），且對應主動齒輪和從動齒輪常嚙合。
9.一種變速箱，包括換擋電機（19）和變速器，其特征在于，所述變速器由權利要求6～8中任意一項所述的兩擋變速器構成，所述換擋電機（19）與兩擋變速器的變速鼓（10）連接。10.一種電動車，其特征在于，包括權利要求9所述的變速箱。
技術總結
本實用新型公開了一種雙離合器變速機構、兩擋變速器、變速箱及電動車，變速機構包括換擋執行機構和由動力齒輪和動力軸構成的動力機構，動力齒輪和動力軸之間設有第一離合器和第二離合器，第一離合器呈螺旋花鍵單向離合器結構；換擋執行機構用于使第一離合器和第二離合器順序動作，以在第一離合器結合狀態下，由第二離合器鎖定或解除動力齒輪和動力軸二者相位相對固定的關系。兩擋變速器包括前述變速機構；變速箱包括前述兩擋變速器；電動車包括前述變速箱。本實用新型的有益效果是，雙離合器變速機構消除了空滑行安全隱患。兩擋變速器換擋時間可達到0.8秒左右，可基本保證在1秒以內完成換擋。變速箱和電動車均具有前述兩擋變速器的優良特性。速器的優良特性。速器的優良特性。
