技术领域
[0001] 本实用新型涉及新
能源变速器，具体涉及一种电动四挡机械变速器。
背景技术
[0002] 在倡导节能减排的今天，新能源技术的提高，从而带动新能源
汽车的发展，新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动
力汽车、
燃料电池电动汽车、氢
发动机汽车、其他新能源汽车。目前纯电动系统、
混合动力系统技术的应用日趋成熟，对变速器的要求也越来越高。市场上的新能源汽车无论是纯电动系统还是混合动力系统，匹配的多是两挡变速器，速比变化范围窄，其动力性不能同时满足多种路况；若需要满足不同的路况要求，则需要给出不同的速比，生产管理成本高。
发明内容
[0003] 本实用新型的目的是为了克服
现有技术的不足，提供一种电动式四挡变速器，其结构简单，性能可靠，控制
精度高。
[0004] 本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005] 一种电动式四挡变速器，包括变速器壳体，其特征在于：所述变速器壳体内通过
轴承安装有一轴、二轴及中间轴，所述一轴上周向固定有一输入
齿轮，所述中间轴上周向固定有常
啮合齿轮、一挡主动齿轮、二挡主动齿轮、四挡主动齿轮，中间轴的常啮合齿轮与一轴的输入齿轮相啮合，所述二轴通过轴承与一轴相连，二轴上空套有与一挡主动齿轮相啮合的一挡从动齿轮、与二挡主动齿轮相啮合的二挡从动齿轮、与四挡主动齿轮相啮合的四挡从动齿轮，所述二轴上周向固定一二挡同步器和三四挡同步器，所述一二挡同步器位于一挡从动齿轮和二挡从动齿轮之间，所述三四挡同步器位于四挡从动齿轮和输入齿轮之间，所述一二挡同步器和三四挡同步器上分别设有用于带动同步器轴向移动的换挡拨叉组件；变速器壳体外设有两个
气缸，两个气缸内设有
活塞腔，所述活塞腔的两端分别设有两个气口，各气口上分别安装有用于开、断气口的电磁
阀，所述活塞腔内均设有活塞组件，活塞组件位于两气口之间，所述活塞组件包括活塞和固定在活塞上的驱动拨头，所述活塞滑动配合在活塞腔中，所述驱动拨头延伸入变速器壳体内，用于带动换挡拨叉组件轴向运动；所述两个气缸上分别设有一个用于检测换挡拨叉组件轴向位移距离的位移
传感器。
[0006] 所述变速器壳体外的两个气缸采用一个并联式气缸，即一个
气缸体内设两个活塞腔，所述两个活塞组件分别位于气缸体的两个活塞腔中，两个活塞的中部分别设置有挡位槽，两个活塞腔壁上设有与两个活塞腔相通的互
锁孔，所述互锁孔内设有防止两活塞组件同时动作的互锁机构，两个活塞组件的挡位槽与互锁机构相配合，用于以锁止或解锁活塞组件。
[0007] 所述变速器壳体外的两个气缸采用一个并联式气缸，即一个气缸体内设两个活塞腔，所述两个活塞组件分别位于气缸体的两个活塞腔中，两个活塞的中部分别设置有挡位槽，两个活塞腔壁上设有与两个活塞腔相通的互锁孔，所述互锁孔内设有滑动配合的互锁
钢球，两个活塞组件的挡位槽与互锁钢球相配合，用于防止两活塞组件同时动作，以锁止或解锁活塞组件。
[0009] 气缸上安装有空挡
信号开关，位于空挡信号开关侧的活塞腔
侧壁上设有滑动配合的
定位钢球，所述活塞腔内的活塞上设有径向贯穿活塞的活动销，所述空挡信号开关的
弹簧力使得定位钢球推动活动销径向移动，所述活动销与互锁机构或者互锁钢球相配合，用于检测变速器是否处于空挡。
[0010] 所述换挡拨叉组件包括换挡拨叉轴、换挡拨叉及换挡拨头，换挡拨叉轴位于变速器壳体内的
支撑孔，换挡拨叉和换挡拨头分别通过销子固定连接在换挡拨叉轴上，换挡拨叉的叉头固定在换挡拨叉轴上，换挡拨叉的叉脚与同步器的接合套相配合，换挡拨叉用于带动同步器左右移动实现换挡。
[0011] 所述换挡拨叉的叉脚上开有凹槽，同步器的接合套位于换挡拨叉的凹槽内。
[0012] 所述位移传感器采用
角位移传感器，所述角位移传感器的输入端通过
转轴安装有传感器齿轮，所述换挡拨叉组件上设有
齿条，所述传感器齿轮与齿条相啮合，用于检测变速器处于某个挡位。
[0013] 所述换挡拨叉组件的换挡拨叉上设置齿条，所述齿条沿叉头的径向设置。
[0015] 本实用新型的有益效果：本实用新型的结构简单，变速器壳体内通过轴承安装有一轴、二轴及中间轴，一轴上周向固定有一输入齿轮，所述输入齿轮即三挡传动齿轮，中间轴上周向固定有常啮合齿轮、一挡主动齿轮、二挡主动齿轮、四挡主动齿轮，中间轴的常啮合齿轮与一轴的输入齿轮相啮合，二轴上空套有一挡从动齿轮、二挡从动齿轮、四挡从动齿轮；变速器壳体外设有一个并联式气缸，气缸的两个活塞腔两端分别设有两个气口，所述各气口上分别安装有用于开、断气口的
电磁阀，两个活塞腔内均设有活塞组件，活塞组件位于两气口之间，所述活塞组件包括活塞和固定在活塞上的驱动拨头，所述驱动拨头延伸入变速器壳体内，用于带动换挡拨叉组件轴向运动；壳体上设有二个用于检测换挡拨叉组件轴向位移距离的位移传感器。在变速器壳体内设有四个挡位，每两个挡位之间通过一个换挡拨叉组件控制，两个换挡拨叉组件分别由两个气缸带动，通过不同齿轮啮合，形成不同挡位，实现动力的传递。通过位移传感器实时监测换单拨叉总成的位移距离，保证了各个挡位的精确控制。本四挡变速器能适应多种路况。
[0016] 所述变速器壳体外设有一个并联式气缸，即一个气缸体内设两个活塞腔，两个活塞腔内的活塞组件之间设有防止两活塞组件同时动作的互锁机构或互锁钢球，以锁止或解锁活塞组件。在某一活塞组件移动的过程中，互锁钢球移动至另一活塞组件挡位槽与缸体之间，限制另一活塞组件移动，可有效防止电磁阀失效的情况下同时挂两个挡的情况发生，实现互锁，避免了同时挂上两个挡。
[0017] 气缸体上安装有空挡信号开关，当变速器处于空挡
位置时，空挡信号开关亮；当变速器处于某个挡位
时空挡信号开关不亮。
[0018] 所述位移传感器采用角位移传感器，所述角位移传感器的输入端通过转轴安装有传感器齿轮，所述换挡拨叉上设有齿条，所述传感器齿轮与齿轮相啮合，用于检测变速器处于某个挡位。采用角
位置传感器便于安装。
[0019] 所述变速器壳体的底部设有冷却水管。通过水的循环流动带走变速器在工作过程中产生的热量，达到冷却的目的。
附图说明
[0020] 图1是本实用新型的结构示意图；
[0021] 图2是本实用新型第一气缸部分的剖视图；
[0022] 图3是本实用新型第二气缸部分的剖视图；
[0023] 图4是本实用新型变速器壳体和电磁阀部分的结构示意图；
[0024] 图5是图4中A-A的剖视图；
[0025] 图6是当本实用新型变速器处于空挡时，图4中B-B的剖视图；
[0026] 图7是当本实用新型变速器处于挂一挡或二挡时，图4中B-B的剖视图；
[0027] 图8是当本实用新型变速器挂三挡或四挡时，图4中B-B的剖视图。
具体实施方式
[0028] 下面结合附图对本实用新型作进一步地说明。
[0029] 参见图1至图8所示，一种电动式四挡变速器，包括变速器壳体，变速器壳体1对分式结构，分为前壳1-1和后壳1-2，前壳和后壳之间由
螺栓连接。所述变速器壳体1内通过轴承安装有一轴2、二轴3及中间轴4，所述一轴2与输入齿轮5做为一个整体，输入齿轮5为三挡输入齿。所述中间轴4与一挡主动齿轮7做为一个整体，其上过盈安装有常啮合齿轮6、二挡主动齿轮8、四挡主动齿轮9。中间轴4的常啮合齿轮6与一轴2的输入齿轮5相啮合，所述二轴3通过轴承与一轴2相连，二轴3上空套有与一挡主动齿轮7相啮合的一挡从动齿轮7-1、与二挡主动齿轮8相啮合的二挡从动齿轮8-1、与四挡主动齿轮9相啮合的四挡从动齿轮9-1，所述二轴3通过
花键与一二挡同步器10和三四挡同步器11连接，所述一二挡同步器10位于一挡从动齿轮7-1和二挡从动齿轮8-1之间，所述三四挡同步器11位于四挡从动齿轮9-1和输入齿轮5之间，所述一二挡同步器10和三四挡同步器11上分别设有用于带动同步器轴向移动的换挡拨叉组件12，通过不同齿轮啮合，形成不同挡位，实现动力的传递。换挡拨叉组件
12安装在变速器壳体1内部，所述换挡拨叉组件12包括换挡拨叉轴12-1、换挡拨叉12-2及换挡拨头12-3，换挡拨叉轴12-1通过轴承安装在变速器壳体1内的支撑孔，换挡拨叉12-2和换挡拨头12-3分别通过圆柱销子固定连接在换挡拨叉轴12-1上，所述换挡拨叉12-2的叉头固定在换挡拨叉轴12-1上，换挡拨叉12-2的叉脚与同步器的接合套相配合，所述换挡拨叉12-
2的叉脚上开有凹槽，一二挡同步器和三四挡同步器的接合套位于换挡拨叉凹槽内，一二挡同步器对应的换挡拨叉12-2的叉脚与一二挡同步器的接合套相配合，三四挡同步器对应的换挡拨叉12-2的叉脚与三四挡同步器的接合套相配合。左右移动换挡拨叉轴带动一二挡同步器和三四挡同步器的接合套左右移动实现换挡。所述换挡拨叉12-2的叉头沿径向设置齿条12-4，所述齿条12-4设有直齿。所述换挡拨头12-3上设有凹槽。
[0030] 所述变速器壳体外的两个气缸采用一个并联式气缸，即一个气缸体内设两个活塞腔，所述两个活塞组件分别位于气缸体的两个活塞腔中，两个活塞腔的两端分别设有两个气口，所述各气口上通过气管分别安装有用于开、断气口的电磁阀，两个气缸内均设有活塞组件，活塞组件位于两气口之间，所述活塞组件包括活塞和固定在活塞上的驱动拨头，所述活塞滑动配合在活塞腔中，活塞上设有拨头凹槽，驱动拨头
螺纹固定在活塞上的拨头凹槽，所述驱动拨头延伸入变速器壳体内，置于换挡拨叉轴12-1上的换挡拨头12-3的凹槽中，用于带动换挡拨叉组件轴向运动。所述两个活塞腔内的两个活塞的两端分别设有两个环形凹槽，所述两个环形凹槽内设有O型密封圈和Y型密封圈，通过密封圈进行密封防止漏气。活塞的中部分别设有一个环形的挡位槽21。
[0031] 所述两个活塞腔侧壁上设有与两个活塞腔相通的互锁孔20，所述互锁孔20内设有防止两活塞组件同时动作的互锁机构，两个活塞组件的挡位槽与互锁机构相配合，用于以锁止或解锁活塞组件。或者所述互锁孔20内设有滑动配合的互锁钢球22，所述互锁钢球22用于防止两活塞组件同时动作，以锁止或解锁活塞组件。在某一活塞组件移动的过程中，互锁钢球22移动至另一活塞组件换形槽与缸体之间，限制另一活塞组件移动，可有效防止电磁阀失效的情况下同时挂两个挡的情况发生，实现互锁。在气缸上安装有空挡信号开关23，位于空挡信号开关侧的活塞腔侧壁上设有滑动配合的定位钢球24，所述活塞腔内的活塞上设有径向贯穿活塞的活动销25，所述空挡信号开关23的弹簧力使得定位钢球24推动活动销25径向移动，所述活动销25与互锁钢球22相配合，用于检测变速器是否处于空挡。当变速器处于空挡位置时，空挡信号开关23亮；当变速器处于某个挡位时空挡信号开关23不亮。
[0032] 所述气缸的
外壳上设有两个用于检测换挡拨叉组件轴向位移距离的位移传感器。所述位移传感器采用角位移传感器26，所述角位移传感器26的输入端通过转轴28安装有传感器齿轮27，传感器齿轮27与角位移传感器26通过转轴28连接，实现同轴转动。所述传感器齿轮27与换挡拨叉12-2的齿条12-4相啮合，用于检测变速器处于某个挡位。在换挡过程中，换挡拨叉轴向移动带动相啮合的传感器齿轮转动，从而使得安装在壳体外部的角位移传感器取得位置信号，反馈给控制系统，控制系统根据角位移传感器的反馈信号控制电磁阀的工作状态。
[0033] 所述变速器壳体1的底部设有冷却水管30。冷却水管30由过渡
接口铆接在变速器壳体1底部，预留进水及出水接口，通过水的循环流动带走变速器在工作过程中产生的热量，达到冷却的目的。
[0034] 参考图4所示，本
实施例中变速器壳体1外部装有第一气缸13、第二气缸14、四个电磁阀和第一、
第二活塞组件，第一电磁阀15、第二电磁阀16与第一气缸13的第一气口13-1和第二气口13-2连接，第一活塞组件17设置在第一气缸13，控制第一活塞组件17的运动，第三电磁阀18、第四电磁阀19与第二气缸14的第三气口14-1、第四气口14-2连接，第二活塞组件29设置在第二气缸14，控制第二活塞组件的运动。第一活塞组件17控制变速器的一、二挡，第二活塞组件29控制变速器的三、四挡。
[0035] 变速器工作原理为：本实用新型具有四个前进挡，无倒挡，无选挡机构，由气缸
直接驱动换挡机构进行换挡。当四个电磁阀全部工作，第一活塞组件17与第二活塞组件29均位于中位，此时空挡信号开关23亮，显示变速器处于空挡；当第一电磁阀15工作，第二、第三、第四电磁阀16、18、19关闭时，第一气口13-1进气，其他气口排气，第一活塞组件17朝右运动，带动第一换挡拨叉组件朝右移动，一二挡同步器10向右移动。在第一换挡拨叉组件移动的过程中，与换挡拨叉上的齿条12-4相啮合的传感器齿轮27转动一定的角度，当角度达到设定值后，第一电磁阀15停止工作，第一气缸13的活塞停止移动，变速器处于一挡位置。当第二电磁阀16工作，第一、第三、第四电磁阀15、18、19关闭时，第二气口13-2进气，其他气口排气，第一活塞组件17朝左运动，带动第一换挡拨叉组件朝左移动，一二挡同步器向左移动。在第一换挡拨叉组件移动的过程中，与换挡拨叉上的齿条12-4相啮合的传感器齿轮27转动一定的角度，当角度达到设定值后，第二电磁阀16停止工作，第一气缸13的活塞组件停止移动，变速器处于二挡位置。当第三电磁阀18工作，第一、第二、第四电磁阀15、16、19关闭时，第三气口14-2进气，其他气口排气，第二活塞组件29朝右运动，带动第二换挡拨叉组件朝右移动，三四挡同步器向右移动。在第二换挡拨叉组件移动的过程中，与换挡拨叉上的齿条12-4相啮合的传感器齿轮27转动一定的角度，当角度达到设定值后，第三电磁阀18停止工作，第二气缸14的第二活塞组件29停止移动，变速器处于三挡位置；当第四电磁阀19工作，第一、第二、第三电磁阀15、16、18关闭时，第四气口14-2进气，其他气口排气，第二活塞组件29朝右运动，带动第二换挡拨叉组件朝左移动，三四挡同步器向左移动。在第二换挡拨叉组件移动的过程中，与换挡拨叉上的齿条12-4相啮合的传感器齿轮27转动一定的角度，当角度达到设定值后，第四电磁阀19停止工作，第二气缸14的第二活塞组件29停止移动，变速器处于四挡位置。
