CN102619934A

CN102619934A - 基于多片式电磁离合器的自动机械式变速器

Info

Publication number: CN102619934A
Application number: CN2012101020499A
Authority: CN
Inventors: 李亮; 冯益坤; 李强; 徐英豪
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2012-04-09
Filing date: 2012-04-09
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2032-04-09
Also published as: CN102619934B

Abstract

本发明涉及一种基于多片式电磁离合器的自动机械式变速器，属于汽车制造技术领域。变速器中的一挡从动齿轮和二挡从动齿轮安装在输出轴上，一挡从动齿轮与一挡主动齿轮相互啮合，二挡从动齿轮与二挡主动齿轮相互啮合。一挡主动齿轮、一挡法兰套筒、多片式电磁双离合器和二挡法兰套筒依次同轴安装在输入轴上。本发明的变速器，结构紧凑，可节省底盘布置空间；并可实现自动换挡，操作简单；换挡动力不中断且无冲击，保证了乘车的舒适性。

Description

基于多片式电磁离合器的自动机械式变速器

技术领域

本发明涉及一种基于多片式电磁离合器的自动机械式变速器，属于汽车制造技术领域。

背景技术

随着对汽车经济性、排放性要求的日益提高，各种新能源汽车应运而生，其中小型纯电动汽车作为电动汽车家族当中的重要一员，正受到越来越多的关注。现有小型纯电动汽车大都由电机直接驱动，没有变速器，动力经过一级减速直接到传动轴。这样小型纯电动车在启动和爬坡时不能实现减速增扭，动力性不足，坡路太长情况下持续使用电机峰值功率有可能烧坏电机；若将一级减速比增大，扭矩得到提高，但车速很难满足需求。为了满足小型纯电动汽车的行驶性能，同时也使驱动电机经常保持在高效率工作范围内，以减轻驱动电机和动力电池的负荷，小型纯电动汽车需在驱动电机和驱动轮之间安装变速器。但现有的变速器挡位多、结构复杂、体积和质量大，不适于小型的纯电动汽车。依据此种情况设计一种少挡位(本设计为二挡)多片式电磁离合器的自动机械式变速器。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于多片式电磁离合器的自动机械式变速器，以确保电动车在动力不中断的情况下实现无冲击换挡，并满足电动汽车的行驶性能要求，即在起步和爬坡时，选择低速挡，实现减速增扭，在常规行驶时选择高速挡，使驱动电机经常保持在高效率的工作范围内，减轻驱动电机和电池的负荷。

本发明提出的基于多片式电磁离合器的自动机械式变速器，包括：输入轴、一挡主动齿轮、一挡从动齿轮、二挡从动齿轮、二挡主动齿轮、输出轴、一挡法兰套筒、二挡法兰套筒和多片式电磁双离合器；所述的一挡从动齿轮和二挡从动齿轮安装在输出轴上，一挡从动齿轮与一挡主动齿轮相互啮合，二挡从动齿轮与二挡主动齿轮相互啮合；所述的一挡主动齿轮、一挡法兰套筒、多片式电磁双离合器和二挡法兰套筒依次同轴安装在输入轴上，所述的一挡法兰套筒与一挡主动齿轮相对固定，所述的二挡法兰套筒与二挡主动齿轮相对固定，一挡法兰套筒和二挡法兰套筒上分别设有多片一挡从动摩擦片和多片二挡从动摩擦片；所述的多片式电磁双离合器由离合器壳体、多片一挡主动摩擦片、多片二挡主动摩擦片、一挡花键套筒、二挡花键套筒、一挡电磁铁、二挡电磁铁、两个弹簧和定位销组成，所述的一挡花键套筒和二挡花键套筒的底部分别通过花键连接在输入轴轴肩两侧的输入轴上，多片一挡主动摩擦片和多片二挡主动摩擦片分别相互连接，相互连接后的多片一挡主动摩擦片相互间隔插入一挡法兰套筒上的一挡从动摩擦片之间，一挡主动摩擦片中最右侧的一挡主动摩擦片与一挡花键套筒的悬臂部分相对固定，相互连接后的多片二挡主动摩擦片相互间隔插入二挡法兰套筒上的二挡从动摩擦片之间，二挡主动摩擦片中最左侧的二挡主动摩擦片与二挡花键套筒的悬臂部分相对固定；所述的一挡电磁铁和二挡电磁铁分别固定在电磁铁固定架上，电磁铁固定架位于输入轴轴肩的外侧；所述的离合器壳体的中部设有定位销，定位销两侧的壳体上设有通线小孔，定位销伸入壳体一端的端部与电磁铁固定架相对固定；所述的两个弹簧为膜片弹簧，两个膜片弹簧的一侧分别与输入轴轴肩相对固定，两个膜片弹簧的另一侧分别与一挡花键套筒的底部和二挡花键套筒的底部相对固定。

上述自动机械式变速器中，所述的弹簧为螺旋弹簧，螺旋弹簧的一侧分别与输入轴轴肩相对固定，两个螺旋弹簧另一侧分别与一挡花键套筒的悬臂部分和二挡花键套筒的悬臂部分相对固定。

本发明提出的多片式电磁离合器自动机械式变速器，其优点是结构紧凑，可节省底盘布置空间。通过电动汽车中的电控单元，直接控制本发明变速器中的多片式电磁双离合器，即可实现自动换挡，操作简单。而且换挡动力不中断且无冲击，保证了乘车的舒适性。本发明提出的多片式电磁离合器自动机械式变速器尤其适用于小型纯电动汽车，有效解决了现有小型纯电动汽车启动和爬坡时动力性不足的缺陷，最高行驶车速也得到了提高，更好的满足了消费者的需求。

附图说明

图1本发明提出的基于多片式电磁离合器的自动机械式变速器的结构示意图。

图2是本发明变速器中多片式电磁离合器的局部放大图。

图3是图2所示的电磁离合器中的定位部件局部放大图。

图4是本发明变速器的动力传递示意图。

图5是本发明变速器中多片式电磁离合器的一个实施例。

图1-图5中，1是输入轴，2是一挡主动齿轮，3是一挡从动齿轮，4是一挡齿轮啮合处，5是输出轴，6是二挡齿轮啮合处，7是二挡从动齿轮，8是二挡主动齿轮，9是一挡法兰套筒，10是多片式电磁双离合器，11是一挡电磁铁，12是推力轴承，13是螺栓，14是电磁铁固定架，15是输入轴轴肩，16是一挡主动摩擦片，17是一挡从动摩擦片，18是二挡电磁铁，19是二挡主动摩擦片，20是二挡从动摩擦片，21是二挡法兰套筒，22是膜片弹簧，23是离合器壳体，24是定位销，25是通线小孔，26是一挡花键套筒，27是二挡花键套筒，28是螺旋弹簧。

具体实施方式

本发明提出的多片式电磁离合器自动机械式变速器，其结构如图1所示，输入轴1、一挡主动齿轮2、一挡从动齿轮3、二挡从动齿轮7、二挡主动齿轮8、输出轴5、一挡法兰套筒9、二挡法兰套筒21和多片式电磁双离合器10；所述的一挡从动齿轮3和二挡从动齿轮7安装在输出轴5上，一挡从动齿轮3与一挡主动齿轮2相互啮合，二挡从动齿轮7与二挡主动齿轮8相互啮合；所述的一挡主动齿轮2、一挡法兰套筒9、多片式电磁双离合器10和二挡法兰套筒21依次同轴安装在输入轴1上，所述的一挡法兰套筒9与一挡主动齿轮2相对固定，所述的二挡法兰套筒21与二挡主动齿轮8相对固定，一挡法兰套筒9和二挡法兰套筒21上分别设有多片一挡从动摩擦片17和多片二挡从动摩擦片20。多片式电磁双离合器的结构如图2所示，由离合器壳体23、多片一挡主动摩擦片16、多片二挡主动摩擦片19、一挡花键套筒26、二挡花键套筒27、一挡电磁铁11、二挡电磁铁18、两个弹簧22和定位销24组成，所述的一挡花键套筒26和二挡花键套筒27的底部分别通过花键连接在输入轴轴肩15两侧的输入轴上，多片一挡主动摩擦片16和多片二挡主动摩擦片19分别相互连接，相互连接后的多片一挡主动摩擦片16相互间隔插入一挡法兰套筒9上的一挡从动摩擦片17之间，一挡主动摩擦片16中最右侧的一挡主动摩擦片与一挡花键套筒26的悬臂部分相对固定，相互连接后的多片二挡主动摩擦片19相互间隔插入二挡法兰套筒21上的二挡从动摩擦片之间，二挡主动摩擦片19中最左侧的二挡主动摩擦片与二挡花键套筒27的悬臂部分相对固定；所述的一挡电磁铁11和二挡电磁铁18分别固定在电磁铁固定架14上，电磁铁固定架14位于输入轴轴肩的外侧且不随输入轴转动；所述的离合器壳体的中部设有定位销24，定位销24两侧的壳体上设有通线小孔25，定位销24伸入壳体一端的端部与电磁铁固定架14相对固定。所述的两个弹簧的安装图如图3所示，弹簧可以是为膜片弹簧22，两个膜片弹簧的一侧分别与输入轴轴肩15相对固定，两个膜片弹簧的另一侧分别与一挡花键套筒26的底部和二挡花键套筒27的底部相对固定。

上述自动机械式变速器中弹簧也可以为螺旋弹簧，其结构如图5所示，螺旋弹簧的一侧分别与输入轴轴肩相对固定，两个螺旋弹簧另一侧分别与一挡花键套筒的悬臂部分和二挡花键套筒的悬臂部分相对固定。

以下结合附图，尤其参见图4，详细介绍本发明提出的多片式电磁离合器自动机械式变速器的工作过程：

本发明提出的多片式电磁离合器自动机械式变速器，其输入轴1直接与驱动电机结合。当电动车怠速停车时，在电控单元TCU(图中未示出)的控制下，离合器的主、从摩擦片在限位膜片弹簧22作用下分离，输入轴1与输出轴5之间没有动力传递，变速器在空挡位置。

当电动汽车正常行驶时，变速器选择二挡。此时，在电控单元TCU的控制下，一挡电磁铁11断电，二挡电磁铁18通电并产生电磁力，二挡主动摩擦片19在电磁力的作用下克服限位膜片弹簧的作用向左移，压紧二挡主动齿轮8上的二挡从动摩擦片20，二挡从动摩擦片20带动二挡主动齿轮8与二挡主动摩擦片19同步运转。此时，动力由电动汽车驱动电机依次经输入轴1、二挡主动摩擦片19、二挡从动摩擦片20、二挡主动齿轮8、二挡从动齿轮7、最后传给输出轴5。

当电动车在爬坡时，变速器选择一挡。此时，在电控单元TCU的控制下，二挡电磁铁18断电，一挡电磁铁11通电并产生电磁力，一挡主动摩擦片16在电磁力的作用下克服限位膜片弹簧的作用向右移，压紧固定在一挡主动齿轮2上的一挡从动摩擦片17，一挡从动摩擦片17带动一挡主动齿轮2与一挡主动摩擦片16同步运转。此时，动力由电动汽车驱动电机依次经输入轴1、一挡主动摩擦片16、一挡从动摩擦片17、一挡主动齿轮2、一挡从动齿轮3、最后传给输出轴5。

本发明的多片式电磁离合器的自动机械式变速器的总体结构如图1所示，包括输入轴上的多片式电磁双离合器10、一挡主动齿轮2、二挡主动齿轮8，在输出轴上的一挡从动齿轮3、二挡从动齿轮7，及电控单元TCU组成。其中一挡主动齿轮2、二挡主动齿轮8通过推力轴承12固定在输入轴1上，一挡从动齿轮3、二挡从动齿轮7通过过盈配合固定在输出轴5上。

本发明变速器中的多片式电磁双离合器的结构示意图如图2所示，多片式电磁双离合器包括一挡电磁离合器和二挡电磁离合器。其中一挡电磁离合器从动摩擦片17通过法兰套筒9用螺栓13固定在一挡主动齿轮2上，一挡主动摩擦片16通过一挡花键套筒26与输入轴花键连接；二挡主动摩擦片19通过二挡花键套筒27与输入轴花键连接，二挡从动摩擦片20通过法兰套筒用螺栓固定在二挡主动齿轮8上。

上述多片式电磁双离合器局部结构放大示意图如图3所示，多片式电磁双离合器的限位膜片弹簧22，一端通过输入轴1上的卡槽固定在输入轴轴肩15上，另一端通过一挡花键套筒26上的卡槽固定在一挡花键套筒26上；多片式电磁双离合器壳体23上开有通线小孔25，用来接电磁线圈的导线；电磁铁固定架14是用绝磁材料做成，用来固定电磁铁；电磁铁固定架14与多片式电磁双离合器壳体28采用定位销24固定相连接，多片式电磁双离合器壳体通过固定杆固定在变速箱上。

图5所示是另一种限位弹簧，用普通的螺旋弹簧28代替膜片弹簧22，用于对主动摩擦片限位。

最后应当说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照具体实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的技术人员应当理解，可以对本发明技术方案进行修改或者同等替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims

1.一种基于多片式电磁离合器的自动机械式变速器，其特征在于该变速器包括：输入轴、一挡主动齿轮、一挡从动齿轮、二挡从动齿轮、二挡主动齿轮、输出轴、一挡法兰套筒、二挡法兰套筒和多片式电磁双离合器；所述的一挡从动齿轮和二挡从动齿轮安装在输出轴上，一挡从动齿轮与一挡主动齿轮相互啮合，二挡从动齿轮与二挡主动齿轮相互啮合；所述的一挡主动齿轮、一挡法兰套筒、多片式电磁双离合器和二挡法兰套筒依次同轴安装在输入轴上，所述的一挡法兰套筒与一挡主动齿轮相对固定，所述的二挡法兰套筒与二挡主动齿轮相对固定，一挡法兰套筒和二挡法兰套筒上分别设有多片一挡从动摩擦片和多片二挡从动摩擦片；所述的多片式电磁双离合器由离合器壳体、多片一挡主动摩擦片、多片二挡主动摩擦片、一挡花键套筒、二挡花键套筒、一挡电磁铁、二挡电磁铁、两个弹簧和定位销组成，所述的一挡花键套筒和二挡花键套筒的底部分别通过花键连接在输入轴轴肩两侧的输入轴上，多片一挡主动摩擦片和多片二挡主动摩擦片分别相互连接，相互连接后的多片一挡主动摩擦片相互间隔插入一挡法兰套筒上的一挡从动摩擦片之间，一挡主动摩擦片中最右侧的一挡主动摩擦片与一挡花键套筒的悬臂部分相对固定，相互连接后的多片二挡主动摩擦片相互间隔插入二挡法兰套筒上的二挡从动摩擦片之间，二挡主动摩擦片中最左侧的二挡主动摩擦片与二挡花键套筒的悬臂部分相对固定；所述的一挡电磁铁和二挡电磁铁分别固定在电磁铁固定架上，电磁铁固定架位于输入轴轴肩的外侧；所述的离合器壳体的中部设有定位销，定位销两侧的壳体上设有通线小孔，定位销伸入壳体一端的端部与电磁铁固定架相对固定；所述的两个弹簧为膜片弹簧，两个膜片弹簧的一侧分别与输入轴轴肩相对固定，两个膜片弹簧的另一侧分别与一挡花键套筒的底部和二挡花键套筒的底部相对固定。

2.如权利要求1所述的自动机械式变速器，其特征在于其中所述的弹簧为螺旋弹簧，螺旋弹簧的一侧分别与输入轴轴肩相对固定，两个螺旋弹簧另一侧分别与一挡花键套筒的悬臂部分和二挡花键套筒的悬臂部分相对固定。