CN103066748A - 用于纯电动汽车的一体式两档电机变速器 - Google Patents

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赵韩
冯永恺
王昭
闫敏良
黄康
周志红
沙发明
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Abstract

本发明涉及用于纯电动汽车的一体式两档电机变速器。包括由定子和转子组成的电机；所述转子的输出端通过键连接着中心齿轮轴的一端，与转子输出端对应的定子固连在电机外壳上，电机外壳上设有内齿圈，与中心齿轮和内齿圈啮合设有行星齿轮；行星齿轮的轮轴与第一行星架的一端固连，第一行星架的另一端通过一档离合器C1连接着输出轴的径向；与中心齿轮轴同轴设有输出轴，中心齿轮轴的一侧径向通过二档离合器C2连接着输出轴的径向。本发明可使电机长时间工作在高效区，增加车辆续驶里程；将电机与变速器设计成一个整体，减少了动力总成的轴向尺寸，减少了机械连接与噪声；本发明布置形式简单，结构紧凑，体积小、重量轻，符合汽车轻量化的原则。

Description

用于纯电动汽车的一体式两档电机变速器
技术领域
本发明属于电动汽车传动技术领域，具体涉及用于纯电动汽车的一体式两档电机变速器。
背景技术
近年来，我国车用电机的发展取得了明显进步。在车用电机设计方面，采用结构集成设计技术，实现了电机与变速器在机械、电磁、热的高度一体化设计与应用。电驱动系统的集成化和一体化趋势更加明显。目前，市场上的电动汽车为满足电机的装车要求，大部分厂家将电机与变速器采用独立的两个零部件形式装配到车身上，这种安装方式是通过将电机输出轴外花键与变速器输入轴内花键相配合而实现的。但这样一来不但会增大机械噪音、振动，而且电机前端盖和变速器壳体为独立结构，势必会影响整车空间的布置。长安汽车公司的专利文献CN201110063409.4“一种电动汽车的驱动电机与变速器动力集成结构”提出了一种电机-变速器一体化结构。但是该结构中变速部分所采用的是一个档位的减速器，这样会使得牵引电机既要在恒转矩区提供较高的瞬时转矩，又要在恒功率区提供较高的运行速度。同时，存在电机工作效率较低的问题。
发明内容
为了提高电机工作效率，增加车辆续驶里程，本发明提供一种用于纯电动汽车的一体式两档电机变速器。
用于纯电动汽车的一体式两档电机变速器，包括由定子、转子和电机外壳组成的电机；所述转子1的输出端通过键连接着中心齿轮轴5的一端，中心齿轮轴5上设有中心齿轮6，与转子1输出端对应的定子2固连在电机外壳3上，电机外壳3上设有内齿圈4，与中心齿轮6和内齿圈4啮合设有行星齿轮8；行星齿轮8的轮轴与第一行星架9的一端固连，第一行星架9的另一端通过一档离合器C1连接着输出轴7的径向；与中心齿轮轴5同轴设有输出轴7，中心齿轮轴5的一侧径向通过二档离合器C2连接着输出轴7的径向。
 所述输出轴7为空心轴，与输出轴7对应的中心齿轮轴5的一端通过轴承15位于输出轴7内。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在以下方面：
1.本发明将电动汽车驱动电机与变速器设计成一个整体，减少了动力总成的轴向尺寸，减少了机械连接与噪声；
2.本发明将驱动电机转子转轴直接与变速器齿轮相连，避免了电机输出轴与变速器输入轴配合安装而造成的同轴度公差，消除了由此带来的机械振动；
3.该一体式电机变速器机构采用两档变速，与目前电动汽车用减速器相比，驱动电机可长时间工作在高效区，增加车辆续驶里程；
4.该机构布置形式简单，结构紧凑，体积小、重量轻，符合汽车轻量化的原则。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为一种纯电动汽车传动系统结构简图。
图3为中心齿轮轴与输出轴配合剖视图。
上图中序号：转子1、定子2、电机外壳3、内齿圈4、中心齿轮轴5、中心齿轮6、输出轴7、行星齿轮8、第一行星架9、主减小齿轮10、主减大齿轮11、差速器12、左车轮13、右车轮14、轴承15。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
 实施例1
参见图1，用于纯电动汽车的一体式两档电机变速器包括由定子2、转子1和电机外壳3组成的电机。转子1的输出端通过键连接着中心齿轮轴5的一端，中心齿轮轴5上设有中心齿轮6，二者为一体结构。与转子1输出端对应的定子2固连在电机外壳3上，电机外壳3设有内齿圈4，与中心齿轮6和内齿圈4啮合设有行星齿轮8；行星齿轮8的轮轴与第一行星架9的一端固连，第一行星架9的另一端通过一档离合器C1连接着输出轴7的径向；与中心齿轮轴5同轴设有输出轴7，中心齿轮轴5的一侧径向通过二档离合器C2连接着输出轴7的径向。
以实际开发某型纯电动汽车为例，一档传动比为3.76，二档传动比为1.0。
表1 齿轮齿数表
齿轮 中心齿轮 行星轮 内齿圈
齿数 18 20 55
如附图1所示，用于纯电动汽车的一体式两档电机变速器使用了如下换档执行元件：一个干式双离合器。
各个档位的执行元件工作情况如表2所示。
表2 换档执行元件工作表
Figure 2013100268557100002DEST_PATH_IMAGE001
注：表中“●”表示结合，“○”表示分离；
各档动力传递路线说明，结合图1及表2。
1、空档——N位
N位时，离合器C1与离合器C2均不工作，此时电机无法将动力传递至车轮，车辆依靠惯性行驶或停止不前。
2、前进档——D位（电机转子逆时针转动）
（1）前进一档（D1档）
D1档时，离合器C1工作，离合器C2不工作；
动力经电机转子1带动中心齿轮轴5逆时针转动，行星齿轮8绕中心齿轮6公转，电机外壳3上内齿圈4固定，第一行星架9随中心齿轮轴5逆时针旋转，由于离合器C1工作，使得第一行星架9与输出轴7相连。动力由电机转子1传递至中心齿轮轴5，再传递至第一行星架9，最后输出轴7通过主减齿轮和差速器使得车轮顺时针旋转输出动力。此档为中低速档，主要用于中低速行驶和爬坡等；
（2）前进二档（D2档）
D2档时，离合器C1不工作，干式离合器C2工作；
动力经电机转子1带动中心齿轮轴5逆时针转动，由于离合器C2工作，使得中心齿轮轴5与输出轴7相连。动力由电机转子1传递至中心齿轮轴5后，直接传递至输出轴7，并通过主减齿轮和差速器使得车轮顺时针旋转输出动力。此档为高速档，主要用于高速行驶。
3、倒档——R位（电机转子顺时针转动）
倒档时，离合器C1工作，离合器C2不工作。动力传递路线与D1档相同，由于电机转子1顺时针转动，最后车轮逆时针旋转输出动力。
实施例2：
用于纯电动汽车的一体式两档电机变速器结构同实施例1，各档动力传递路线同实施例1。不同在于传动比有所变化，且换档执行元件为一个湿式双离合器。
各齿轮齿数见表3： 
表3 齿轮齿数表
齿轮 中心齿轮 行星轮 内齿圈
齿数 43 17 77
此时一档传动比为2.79.，二档传动比为1.0。
    实施例3：
 参见图2和图3，输出轴7为空心轴时，中心齿轮轴5通过轴承15置于输出轴7内；主减小齿轮10通过键与输出轴7固连；与主减小齿轮10啮合的是主减大齿轮11；差速器12通过螺钉与主减大齿轮11固连；左车轮13与右车轮14支撑在半轴上，并通过键与差速器12连接。

Claims (2)

1.用于纯电动汽车的一体式两档电机变速器，包括由定子、转子和电机外壳组成的电机，其特征在于：所述转子（1）的输出端通过键连接着中心齿轮轴（5）的一端，中心齿轮轴（5）上设有中心齿轮（6），与转子（1）输出端对应的定子（2）固连在电机外壳（3）上，电机外壳（3）上设有内齿圈（4），与中心齿轮（6）和内齿圈（4）啮合设有行星齿轮（8）；行星齿轮（8）的轮轴与第一行星架（9）的一端固连，第一行星架（9）的另一端通过一档离合器C1连接着输出轴（7）的径向；与中心齿轮轴（5）同轴设有输出轴（7），中心齿轮轴（5）的一侧径向通过二档离合器C2连接着输出轴（7）的径向。
2. 根据权利要求1所述的用于纯电动汽车的一体式两档电机变速器，其特征在于：所述输出轴（7）为空心轴，与输出轴（7）对应的中心齿轮轴（5）的一端通过轴承（15）位于输出轴（7）内。
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