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一種電動汽車兩擋變速器.pdf

摘要
申請專利號:

CN201610045464.3

申請日:

2016.01.22

公開號:

CN105485262A

公開日:

2016.04.13

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 實質審查的生效IPC(主分類):F16H 3/00申請日:20160122|||公開
IPC分類號: F16H3/00; F16H3/16; F16H57/023(2012.01)I 主分類號: F16H3/00
申請人: 吉林大學
發明人: 雷雨龍; 扈建龍; 胡博欽; 鄭海峰; 程靖; 劉增印; 魏慶凱; 況文兵; 陳魏
地址: 130000吉林省長春市人民大街5988號
優先權:
專利代理機構: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙)11369 代理人: 史霞
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610045464.3

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2016.05.11|||2016.04.13

法律狀態類型:

實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種電動汽車兩擋變速器,包括:第一軸,其用于接收汽車驅動電機輸出的動力;第二軸,其通過傳動機構與第一軸連接,在第一軸帶動下轉動;第一空套齒輪,其可旋轉的套合在第一軸上;第二空套齒輪,其可旋轉的套合在第二軸上;第一離合器,其與第一軸和第一空套齒輪連接,用于使第一軸與第一空套齒輪接合或分離;第二離合器,其與第二軸和第二空套齒輪連接,用于使第二軸與第二空套齒輪接合或分離;動力輸出機構,其與第一空套齒輪和第二空套齒輪連接,將第一空套齒輪或第二空套齒輪輸出的動力傳遞給車輪。本發明將兩個離合器分開布置在兩根軸上,使變速器結構相對簡單,降低了變速器的制造工藝,有利于降低成本。

權利要求書

1.一種電動汽車兩擋變速器,其特征在于,包括:
第一軸,其用于接收汽車驅動電機輸出的動力;
第二軸,其通過傳動機構與所述第一軸連接,能夠在所述第一軸帶動下
轉動;
第一空套齒輪,其可自由旋轉的套設在所述第一軸上;
第二空套齒輪,其可自由旋轉的套設在所述第二軸上;
第一離合器,其固定連接所述第一軸,并且選擇性的連接第一空套齒輪,
用于使第一軸與第一空套齒輪接合或分離;
第二離合器,其固定連接所述第二軸,并且選擇性的連接第二空套齒輪
連接,用于使第二軸與第二空套齒輪接合或分離;
第一輸出齒輪,其可旋轉的套設在所述第二軸上,并且與第二齒輪固定
連接,能夠共同旋轉;
動力輸出機構,其與所述第一輸出齒輪嚙合將動力輸出。
2.根據權利要求1所述的電動汽車兩擋變速器,其特征在于,所述第一
軸與汽車驅動電機之間通過柔性盤連接。
3.根據權利要求1或2所述的電動汽車兩擋變速器,其特征在于,所述
傳動機構包括相嚙合的第一傳動齒輪和第二傳遞齒輪,所述第一傳動齒輪與
第一軸同軸固定連接,所述第二傳動齒輪與第二軸同軸固定連接。
4.根據權利要求1或2所述的電動汽車兩擋變速器,其特征在于,所述
動力輸出機構包括與第一輸出齒輪嚙合的第二輸出齒輪,所述第二輸出齒輪
將動力傳遞給車輪。
5.根據權利要求4所述的電動汽車兩擋變速器,其特征在于,所述動力
輸出機構還包括差速器,所述差速器與第二輸出齒輪連接,將第二輸出齒輪
輸出的動力傳遞給左半軸和右半軸。
6.根據權利要求4所述的電動汽車兩擋變速器,其特征在于,所述第一
離合器和第二離合器設置在同一側,并且所述第一離合器和第二離合器設置
于同一離合器殼體內。
7.根據權利要求1所述的電動汽車兩擋變速器,其特征在于,所述第一
離合器和/或第二離合器采用干式離合器。
8.根據權利要求1所述的電動汽車兩擋變速器,其特征在于,所述第一
離合器和/或第二離合器采用濕式離合器。
9.根據權利要求8所述的電動汽車兩擋變速器,其特征在于,所述濕式
離合器包括離合器殼體、離合器轂、離合器連接件、活塞以及摩擦片,所述
離合器轂與第一空套齒輪或第二空套齒輪花鍵連接,所述離合器連接件與第
一軸或第二軸花鍵連接,所述第一軸或第二軸一端設置有液壓油通道,所述
液壓油通道與所述活塞連接,通過所述活塞的運動將離合器轂和離合器連接
件依靠摩擦片連接到一起。
10.根據權利要求7所述的電動汽車兩擋變速器,其特征在于,所述干
式離合器包括支撐盤、摩擦片、壓盤、膜片彈簧以及推力球軸承,所述支撐
盤與第一空套齒輪或第二空套齒輪花鍵連接,所述摩擦片與第一軸或第二軸
花鍵連接,所述第一軸或第二軸上設置有液壓油通道,所述液壓油通道與所
述推力球軸承連接,通過所述推力球軸承的運動,推動所述膜片彈簧帶動壓
盤移動,將摩擦片壓緊到支撐盤上。

說明書

一種電動汽車兩擋變速器

技術領域

本發明涉及電動汽車傳動技術領域,特別涉及一種電動汽車兩擋變速器。

背景技術

在純電動汽車傳動系統中,大多使用結構簡單、成本低的減速器進行減
速增矩。采用固定速比的減速器對純電動汽車驅動電機的要求很高,極大的
增加了整車的開發成本,且無法使驅動電機更多的運行在高效率區,降低了
純電動汽車的續駛里程。由于純電動汽車的驅動電機具有很好的調速特性,
純電動汽車傳動系統的擋位數不宜過多,通過對純電動汽車動力傳動系統參
數匹配發現兩擋變速器是比較合理的純電動汽車傳動系統。目前純電動汽車
上開發的兩擋變速器主要有機械式手動變速器(MT)、機械式自動變速器
(AMT)和雙離合器自動變速器(DCT)和液力機械式自動變速器(AT)。機械式
手動變速器無法實現動力換擋,也不能實現自動換擋,是一種最低等的純電
動汽車傳動系統。機械式自動變速器無法實現動力換擋,換擋品質差,且換
擋過程對同步器損害較大,使同步器可靠性降低,導致系統可靠性降低。雙
離合器自動變速器齒輪數量多,且需要設置換擋同步器,導致變速器存在結
構復雜、體積大、軸向長度較長。采用定軸式AT,結構簡單,較行星排式
AT技術成本低,易于產品實現,且具有AT的動力換擋特點,換擋無中斷,
無沖擊,扭矩容量大,換擋品質好。

因此,需探索一種能適合純電動汽車使用的定軸式AT自動變速器,使
其克服上述缺點。

發明內容

本發明設計開發了一種電動汽車兩擋變速器解決了現有電動汽車變速器
結構復雜、換擋過程中動力中斷的問題,使電動汽車變速器結構簡單運行可
靠。

本發明的另一個目的是提供一種離合器布置結構,以及離合器結構,使
離合器的接合和分離快速可靠。

本發明提供的技術方案為:

一種電動汽車兩擋變速器,包括:

第一軸,其用于接收汽車驅動電機輸出的動力;

第二軸,其通過傳動機構與所述第一軸連接,能夠在所述第一軸帶動下
轉動;

第一空套齒輪,其可自由旋轉的套設在所述第一軸上;

第二空套齒輪,其可自由旋轉的套設在所述第二軸上;

第一離合器,其固定連接所述第一軸,并且選擇性的連接第一空套齒輪,
用于使第一軸與第一空套齒輪接合或分離;

第二離合器,其固定連接所述第二軸,并且選擇性的連接第二空套齒輪
連接,用于使第二軸與第二空套齒輪接合或分離;

第一輸出齒輪,其可旋轉的套設在所述第二軸上,并且與第二齒輪固定
連接,能夠共同旋轉;

動力輸出機構,其與所述第一輸出齒輪嚙合將動力輸出。

優選的是,所述第一軸與汽車驅動電機之間通過柔性盤連接。

優選的是,所述傳動機構包括相嚙合的第一傳動齒輪和第二傳遞齒輪,
所述第一傳動齒輪與第一軸同軸固定連接,所述第二傳動齒輪與第二軸同軸
固定連接。

優選的是,所述動力輸出機構包括與第一輸出齒輪嚙合的第二輸出齒輪,
所述第二輸出齒輪將動力傳遞給車輪。

優選的是,所述動力輸出機構還包括差速器,所述差速器與第二輸出齒
輪連接,將第二輸出齒輪輸出的動力傳遞給左半軸和右半軸。

優選的是,所述第一離合器和第二離合器設置在同一側。

優選的是,所述第一離合器和/或第二離合器采用干式離合器。

優選的是,所述第一離合器和/或第二離合器采用濕式離合器。

優選的是,所述濕式離合器包括離合器殼體、離合器轂、離合器連接件、
活塞以及摩擦片,所述離合器轂與第一空套齒輪或第二空套齒輪花鍵連接,
所述離合器連接件與第一軸或第二軸花鍵連接,所述第一軸或第二軸一端設
置有液壓油通道,所述液壓油通道與所述活塞連接,通過所述活塞的運動將
離合器轂和離合器連接件依靠摩擦片連接到一起。

優選的是,所述干式離合器包括支撐盤、摩擦片、壓盤、膜片彈簧以及
推力球軸承,所述支撐盤與第一空套齒輪或第二空套齒輪花鍵連接,所述摩
擦片與第一軸或第二軸花鍵連接,所述第一軸或第二軸上設置有液壓油通道,
所述液壓油通道與所述推力球軸承連接,通過所述推力球軸承的運動,推動
所述膜片彈簧帶動壓盤移動,將摩擦片壓緊到支撐盤上。

本發明的有益效果是:

1)本發明將兩個離合器分開布置在兩根軸上,使變速器結構相對簡單,
降低了變速器的制造工藝,有利于降低成本;

2)本發明將離合器獨立于齒輪傳動機構,他們具有不同的工作空間,
采用不同的潤滑方式,減少了齒輪的攪油損失。

3)本發明將離合器安裝于箱體外部,有利于離合器的冷卻。

4)本發明將離合器安裝于箱體外部,有利于離合器的拆卸,便于更換離
合器易損件,具有極大的實用價值。

5)通過控制兩個離合器的接合速度和接合的重疊量實現動力換擋,換擋
過程舒適性好;

6)本發明是在機械變速器的基礎上進行設計,具有生產繼承性好的特
點。

附圖說明

圖1為本發明所述的電動汽車兩擋變速器總體結構示意圖。

圖2為本發明所述的電動汽車兩擋變速器總體結構零部件安裝位置示意
圖。

圖3為本發明所述的1擋動力傳輸路徑。

圖4為本發明所述的2擋動力傳輸路徑。

圖5為本發明所述的濕式離合器結構示意圖。

圖6為本發明所述的常開式干式離合器結構示意圖。

圖7為本發明所述的常閉式干式離合器結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明,以令本領域技術人員參照
說明書文字能夠據以實施。

如圖1。圖2所示,本發明提供了一種電動汽車兩擋變速器,由驅動電
機110作為動力來源。驅動電機110的輸出軸通過柔性盤120與第一軸131
連接,從而使驅動電機110能夠帶動第一軸131旋轉。

第一軸131通過傳動機構與第二軸132連接,使第一軸131和第二軸132
能夠同時旋轉。

其中所述傳動機構包括第一傳動齒輪141和第二傳動齒輪142。所述第
一傳動齒輪141與第一軸131同軸固定連接,所述第二傳動齒輪142與第二
軸132同軸固定連接,并且第一傳動齒輪141和第二傳遞齒輪142相嚙合,
因此通過傳動機構實現了第一軸131帶動第二軸132共同旋轉。由于第一傳
動齒輪141和第二傳遞齒輪142的分度圓直徑不同,因此第一軸131和第二
軸132的轉速也不同。

在第一軸131上套合有第一齒輪套筒,其通過滾針軸承空套在第一軸131
上,使第一齒輪套筒能夠相對于第一軸131旋轉。第一空套齒輪151通過花
鍵裝配在第一齒輪套筒上,使第一空套齒輪151能夠相對于所述第一軸131
旋轉。

在第二軸132上套合有第二齒輪套筒,其通過滾針軸承空套在第二軸132
上,使第二齒輪套筒能夠相對于第二軸132旋轉。第二空套齒輪152通過花
鍵裝配在第二齒輪套筒上,使第二空套齒輪152能夠相對于所述第二軸132
旋轉。

第一軸131和第一齒輪套筒分別與第一離合器161連接,所述第一離合
器161的作用是能夠使第一軸131和第一空套齒輪151分離或接合。當第一
軸131和第一空套齒輪151接合時,實現了將動力從第一軸131傳遞到第一
空套齒輪151上。

第二軸132和第二齒輪套筒分別與第二離合器162連接,所述第二離合
器162的作用是能夠使第二軸132和第二空套齒輪152分離或接合。當第二
軸132和第二空套齒輪152接合時,實現了將動力從第二軸132傳遞到第二
空套齒輪152上。

電動汽車兩擋變速器還包括動力輸出機構,所述動力輸出機構具有動力
輸入端,該動力輸入端即與第一空套齒輪151連接,又與第二空套齒輪152
連接。當第一離合器161使第一軸131和第一空套齒輪151接合,第二離合
器162使第二軸132和第二空套齒輪152分離時,動力經第一軸131、第一
空套齒輪151傳遞給動力輸出機構,進而再由動力輸出機構帶動車輪旋轉。
當第一離合器161使第一軸131和第一空套齒輪151分離,第二離合器162
使第二軸132和第二空套齒輪152接合時,動力經第二軸132、第二空套齒
輪152傳遞給動力輸出機構,進而再由動力輸出機構帶動車輪旋轉。即第一
離合器161和第二離合器162之中有且只有一個離合器處于接合的狀態,兩
條動力傳輸路徑上的傳動比不同,因此可根據實際需求選擇不同的動力傳輸
路徑。在動力傳輸過程中,始終有一個離合器是處于接合狀態,因此即使在
換擋過程中,動力也不會中斷。

作為一種優選的,所述動力輸出機構包括相嚙合的第一輸出齒輪171和
第二輸出齒輪172。

其中第一輸出齒輪171通過花鍵裝配在第二齒輪套筒上,使其能夠與第
二空套齒輪152共同旋轉。而第二空套齒輪152與第一空套齒輪151嚙合。
因此,當第一離合器161接合時,動力經第一軸131、第一空套齒輪151、第
二空套齒輪152、第一輸出齒輪171傳遞到第二輸出齒輪172上;當第二離
合器162接合時,動力經第二軸132、第二空套齒輪152、第一輸出齒輪171
傳遞到第二輸出齒輪172上,此時雖然第二空套齒輪152與第一空套齒輪151
嚙合,但由于第一離合器161處于分離狀態,因此第一空套齒輪151在第一
軸131上進行空轉。

所述動力輸出機構還包括差速器173,所述差速器173與第二輸出齒輪
172連接,由差速器帶動左半軸174和右半軸175轉動。

作為一種優選的,所述第一軸131、第二軸132、第一傳動齒輪141、第
二傳動齒輪142、第一空套齒輪151、第二空套齒輪152安裝于變速器殼體內,
并且所述電機殼體與變速器殼體一體成型設置。

作為一種優選的,所述第一離合器161和第二離合器162設置于變速箱
外的同一側,采用模塊化設計,第一離合器161和第二離合器162設置于同
一個離合器殼體163內,使第一離合器161和第二離合器162便于散熱,也
便于離合器易損件的更換。變速部分充有普通的潤滑油,離合器部分充有離
合器油。

本發明提供的電動汽車兩擋變速器工作過程如下:

如圖3所示,當選擇1擋時,第一離合器161接合,第二離合器162分
離,電機110輸出的動力經柔性盤120傳輸給第一軸131,在經由第一離合
器161傳遞給第一空套齒輪151,由于第一空套齒輪151與第二空套齒輪152
嚙合,第二空套齒輪152又與第一輸出齒輪171同軸固定,因此動力傳遞到
第一輸出齒輪171上,第一輸出齒輪171輸出的動力再經第二輸出齒輪172、
差速器173最終達到左半軸174和右半軸175。

如圖4所示,當選擇2擋時,第一離合器161分離,第二離合器162接
合,電機110輸出的動力經柔性盤120傳輸給第一軸131,再經由第一傳動
齒輪141和第二傳動齒輪142傳遞到第二軸132上,第二軸132輸出的動力
經第二離合器162到達第二空套齒輪152和第一輸出齒輪171上。第一輸出
齒輪171輸出的動力再經第二輸出齒輪172、差速器173最終達到左半軸174
和右半軸175。

在1擋和2擋動力傳輸過程中,區別主要在于,1擋中第一軸131的動
力經第一空套齒輪151與第二空套齒輪152的傳動傳遞到第一輸出齒輪171
上,而2擋中第一軸131的動力經第一傳動齒輪141和第二傳動齒輪142傳
遞到第一輸出齒輪171上。因此只需要按照設計要求,設計第一空套齒輪151
與第二空套齒輪152的傳動比,以及第一傳動齒輪141和第二傳動齒輪142
的傳動比,即可實現特定的兩擋變速要求。

在由1擋換到2擋時,第一離合器161分離,同時第二離合器162接合,
這樣實現了動力傳輸不中斷。同樣的在由2擋換到1擋時,第一離合器161
接合,同時第二離合器162分離。

在另一實施例中,所述第一離合器161和第二離合器162采用濕式離合
器。

以第一離合器161為例。如圖5所示,所述濕式離合器包括離合器殼體
261、離合器轂262、離合器連接件263、活塞264以及摩擦片265。離合器
轂262通過花鍵與第一齒輪套筒連接,離合器連接件263通過花鍵與第一軸
131連接,當離合器充入液壓油時使活塞264壓到摩擦片265上,使合器轂
262和離合器連接件263依靠摩擦片265連接到一起,因此實現了將動力從
第一軸131傳遞到第一空套齒輪151上。

在另一實施例中,所述第一離合器161采用常開式干式離合器,第二離
合器162采用常合式干式離合器。

當變速箱故障時,由于第二離合器162常合,變速箱仍在擋,車輛具有
跛行回家的特性。

以第一離合器161為例。如圖6所示,所述常開式干式離合器包括支撐
盤361、摩擦片362、壓盤363、膜片彈簧364以及推力球軸承365。其中,
支撐盤361通過花鍵與第一齒輪套筒連接,摩擦片362與第一軸131間接花
鍵連接。推力球軸承365能夠推動膜片彈簧364運動,進而帶動壓盤363將
摩擦片362壓緊到支撐盤361上。初始狀態,膜片彈簧364的支點366位于
膜片彈簧364的一側,推力球軸承365接觸膜片彈簧364的位置在膜片彈簧
364的另一側,膜片彈簧364的中部與壓盤363接觸。因此當常開式干式離
合器充油時,活塞推動推力球軸承365向前移動,推力球軸承365推動膜片
彈簧364進而帶動壓盤363,將膜片彈簧364壓緊到支撐盤361上,因此實
現了將動力從第一軸131傳遞到第一空套齒輪151上。

在另一實施例中,所述第一離合器161采用常開式干式離合器,第二離
合器162采用常閉式干式離合器。

如圖7所示,常閉式干式離合器與常開式干式離合器相比,膜片彈簧364
的支點366位于膜片彈簧364的中部,推力球軸承365接觸膜片彈簧364的
位置在膜片彈簧364的一側,膜片彈簧364的另一側與壓盤363接觸。因此
初始狀態壓盤363將摩擦片362壓緊到支撐盤361上,實現了第一軸131與
第一空套齒輪151的結合。而當常閉式干式離合器充油時,膜片彈簧364與
壓盤363接觸的一側抬起,使摩擦片362與支撐盤361分離,進而使第一軸
131與第一空套齒輪151的分離。

盡管本發明的實施方案已公開如上,但其并不僅僅限于說明書和實施方
式中所列運用,它完全可以被適用于各種適合本發明的領域,對于熟悉本領
域的人員而言,可容易地實現另外的修改,因此在不背離權利要求及等同范
圍所限定的一般概念下,本發明并不限于特定的細節和這里示出與描述的圖
例。

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