CN103434382A - 混合动力汽车电驱动变速器总成的结构 - Google Patents

混合动力汽车电驱动变速器总成的结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种混合动力汽车电驱动变速器总成的结构，变速器通过变速器一轴与电机连接，其特征在于：在不增加变速器内部结构和长度的前提下，增加变速器一轴的长度，使得变速器一轴穿过电机后连接在离合器的输出端；花键在承载转矩的同时能够产生轴向位移；电机外壳各封闭端的内凹空间内设置电机转子轴上的轴承；其中一个轴承外圈与封闭端电机端盖之间卡置波形弹簧形成轴向浮动结构。将电机和变速器作为相对独立的两个部件集成在一起，即可独立测试又可联动作用；电机外壳采用双凹形的单端封闭结构，缩小了整体结构的轴向尺寸，大幅减少振动和噪声，同时降低系统故障发生率。

Description

混合动力汽车电驱动变速器总成的结构
技术领域
本发明涉及一种电机与变速器的集成结构，根据电机用途与形式的不同，可用于不同的用途。
背景技术
目前，电机与变速器的结构集成大多数是电机转子轴与变速器的输入轴采用内外花键对接，这种结构整体性不好，而且电机在运行时的串动会传递给变速器，影响整个系统的振动和噪声；另外，在对接的花键处结构强度不够高，相对于整个系统是一个薄弱点，增加了系统故障的发生率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种混合动力汽车电驱动变速器总成的结构，结构整体性好，且电机运行稳定，大幅减少振动和噪声，同时降低系统故障发生率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种混合动力汽车电驱动变速器总成的结构，变速器通过变速器一轴与电机连接，其特征在于：在不增加变速器内部结构和长度的前提下，增加变速器一轴的长度，使得变速器一轴穿过电机后连接在离合器的输出端；
电机主要包括电机转子轴、套在电机转子轴上的电机转子、以及位于最外层的电机外壳；其中，电机转子轴为空心轴且设有内花键，变速器一轴采用整体式花键轴并贯穿电机转子轴，使得花键在承载转矩的同时能够产生轴向位移；电机外壳位于变速器一轴两端的电机端盖向电机转子轴的轴心双向相对内凹，且与变速器外壳对接的一端为封闭端；电机外壳各封闭端的内凹空间内设置电机转子轴上的轴承；其中一个轴承外圈与封闭端电机端盖之间卡置波形弹簧形成轴向浮动结构。
按上述技术方案，电机外壳封闭端与变速器外壳通过小止口结构对接并形成定心配合；在电机外壳上加工有小止口；变速器外壳与电机外壳对接处的断面外延，安装连接螺栓的螺栓孔的位置均匀分布在外围四周。
按上述技术方案，变速器与电机对接的变速器一轴处采用油封密封结构，且电机端盖上开有与油封密封结构连通的卸油槽；电机端盖封闭端的内凹空间内还布置电机旋变，电机旋变套装在变速器一轴，且位于电机端盖的外侧。
按上述技术方案，电机外壳和变速器壳体对接处均采用硅橡胶平面密封，防护等级达到IP65。
由此本发明的变速器，在不改变变速器内部结构的前提下，增加一轴长度，采用整体式花键轴贯穿电机转子轴进行连接。电机外壳采用单端封闭结构，封闭段与变速器对接，电机与变速器的对接采用小止口定心，在电机外壳上加工有止口，只需保证加工精度即可保证装配精度，使系统的装配性、整体性好。
变速器一轴的一端连接离合器的输出端，沿用传统车的连接方式。电机转子轴直接套装在整体花键式的变速器一轴上，该处选用的花键在承载转矩的同时可产生轴向位移，电机转子轴的安装为轴向浮动安装，则在电机转子轴产生轴向力时可防止电机轴带动变速器一轴产生较大的轴向串动；此外，电机转子轴的其中一个轴承外圈采用轴向浮动结构与电机壳体进行配合，波形弹簧吸收轴向振动，则电机壳体和变速器壳体受电机转子串动的影响较小。对整个系统来说，电机转子轴产生轴向双浮动结构，电机转子产生的串动影响被最大化减弱，除系统中增加电机外，传统动力部件（如变速器、离合器）与常规状态完全相同，保留了传统车动力系统的结构优势，技术也更加成熟。
电机和变速器作为相对独立的两个部件集成在一起，电机和变速器均可独立进行测试（如电机的空载电流、效率；变速器的效率、润滑等）。变速器与电机对接的一轴端口，采用油封密封，可有效防止变速箱内的润滑油泄露，而且电机壳上开有卸油槽，即使润滑油泄露，也会从卸油槽流走，不会窜到电机旋变和电机内，从而保证电机的正常运转。电机外壳采用双凹形结构设计，封闭段设计的内凹结构留出了足够的空间用于安装电机旋变，电机旋变套装在变速器一轴上，布置在电机外壳的外面，如有需要更换电机旋变，则不需要拆解电机。
当电机不工作时，由离合器传递过来的动力，经变速器一轴直接传递给变速器；当只有电机工作时，电机转子轴通过花键将动力传递给一轴，动力同样是由一轴将动力传递给变速器；当电机和发动机同时工作时，两者共用变速器的一轴来输出动力，合成后的动力经变速器一轴传递给变速器。
电机：电机外壳采用双凹形的单端封闭结构，封闭端与变速器外壳对接，电机外壳双凹形的设计得以使电机转子轴轴承安装的轴向位置相对于电机两端面内凹，缩小了整体结构的轴向尺寸；电机转子轴采用空心轴，电机转子轴设有内花键，得以与变速器的一轴配合安装；选用的电机可采用多种型式，在其中的一个较佳实施例中，选用交流异步电动机。
变速器：变速器外壳与电机对接处的断面外延，安装连接螺栓的螺栓孔的位置均匀分布在四周，使连接处对变速器的影响降到最小；变速器的一轴在保证满足使用条件的前提下伸长，贯穿整个电机转子轴与离合器的输出端连接；该结构集成对变速器内的档位数设置不做限制，适应于多种档位的变速器。
在变速器需要换档时，根据系统控制方式的不同，可对变速器做相应的改进：在使用电机主动调速控制时，依靠电机拖动主动同步方式，依靠电机的精确控制，可取消同步器，只需要啮合套即可顺畅的完成换档动作，此时，若加上同步器亦可。在不使用电机主动调速控制时，电机转子的转动惯量较小，此时，加装同步器即可在规定的时间内顺畅的完成换档动作。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：在不改变变速器内部结构的前提下，增加一轴长度，将电机和变速器作为相对独立的两个部件集成在一起，即可独立测试又可联动作用；电机外壳采用双凹形的单端封闭结构，缩小了整体结构的轴向尺寸，并有利于安装轴承和电机旋变，并方便维修和更换备件；电机与变速器的对接采用小止口定心，只需保证加工精度即可保证装配精度，使系统的装配性、整体性好；变速器与电机对接的一轴端口，采用油封密封，可有效防止变速器内的润滑油泄露，而且电机壳上开有卸油槽，即使润滑油泄露，也会从卸油槽流走，不会窜到电机旋变和电机内，从而保证电机的正常运转。
 
附图说明：
附图1为本发明的混合动力汽车电驱动变速器总成的结构总体布置图；
附图2为本发明的电机外壳与内部具体结构图；
附图3为本发明的轴承与电机旋变的具体安装位置。
具体实施方式：
下面结合附图1-3对本发明作进一步描述，本发明的一种混合动力汽车电驱动变速器总成的结构，变速器1通过变速器一轴2与电机3连接，其特征在于：在不增加变速器1内部结构和长度的前提下，增加变速器一轴2的长度，使得变速器一轴2穿过电机3后连接在离合器4的输出端；
电机3主要包括电机转子轴5、套在电机转子轴5上的电机转子6、以及位于最外层的电机外壳7；其中，电机转子轴5为空心轴且设有内花键，变速器一轴2采用整体式花键轴并贯穿电机转子轴5，使得花键在承载转矩的同时能够产生轴向位移；电机外壳7位于变速器一轴2两端的电机端盖8向电机转子轴5轴心双向相对内凹，且与变速器1外壳对接的一端为封闭端；各封闭端的内凹空间内设置电机转子轴5上的轴承9； 电机转子轴5的其中一个轴承9外圈与封闭端电机端盖8之间留有一定轴向浮动距离，且在浮动距离行程内卡置波形弹簧10形成轴向浮动结构，如圆圈14所展示，来实现轴向定位配合，波形弹簧吸收轴向振动。对整个系统来说，电机转子轴5由此形成双浮动结构。
按上述技术方案，电机外壳7封闭端与变速器外壳12通过小止口结构对接并形成定心配合，如圆圈13所示；在电机外壳7上加工有小止口，只需保证加工精度即可保证装配精度；变速器外壳12与电机外壳7对接处的断面外延，安装连接螺栓的螺栓孔的位置均匀分布在外围四周。
按上述技术方案，变速器1与电机3对接的变速器一轴2端口，采用油封密封结构，且电机端盖8上开有与油封密封结构连通的卸油槽；电机端盖8封闭端的内凹空间内还布置电机旋变11，电机旋变11套装在变速器一轴2上，且位于电机端盖8的外侧。
本发明中，变速器一轴2的一端沿用传统车的连接方式连接离合器4的输出端。
在变速器1需要换档时，根据系统控制方式的不同，可对变速器1做相应的改进：在使用电机3主动调速控制时，依靠电机3拖动主动同步方式，依靠电机3的精确控制，可取消同步器，只需要啮合套即可顺畅的完成换档动作，此时，若加上同步器亦可。在不使用电机主动调速控制时，电机转子6的转动惯量较小，此时，加装同步器即可在规定的时间内顺畅的完成换档动作。
由此，电机外壳7的电机端盖8双凹形的设计得以使电机转子轴5上的轴承9安装的轴向位置相对于电机两端面内凹，缩小了整体结构的轴向尺寸；内凹结构还留出了足够的空间用于安装电机旋变11，如有需要更换电机旋变11，则不需要拆解电机3。电机转子轴5采用空心轴，电机转子轴设有内花键，得以与变速器的一轴2配合安装；选用的电机可采用多种型式，在其中的一个较佳实施例中，选用交流异步电动机。
变速器的一轴在保证满足使用条件的前提下伸长，贯穿整个电机转子轴与离合器的输出端连接。
该结构集成对变速器内的档位数设置不做限制，适应于多种档位的变速器；对电机的类型不做限制，适应于多种类型的电机。
电机转子轴5直接套装在整体花键式的变速器一轴2上，该处选用的花键在承载转矩的同时可产生轴向位移，电机转子轴5的安装为轴向浮动安装，则在电机转子轴5产生轴向力时可防止电机转子轴5带动变速器一轴2产生较大的轴向串动；此外，电机转子轴5的其中一个轴承9外圈采用轴向浮动结构与电机壳体进行配合，通过波形弹簧10吸收轴向振动，则电机壳体7和变速器1壳体受电机转子串动的影响较小。对整个系统来说，电机转子轴5产生轴向双浮动结构，电机转子产生的串动影响被最大化减弱，除系统中增加电机3外，传统动力部件（如变速器、离合器）与常规状态完全相同，保留了传统车动力系统的结构优势，技术也更加成熟。
本发明的电机3和变速器1作为相对独立的两个部件集成在一起，电机3和变速器1均可独立进行测试（如电机的空载电流、效率；变速器的效率、润滑等）。变速器1与电机3对接的一轴端口，采用油封密封，可有效防止变速器1内的润滑油泄露，而且电机壳7上开有卸油槽，即使润滑油泄露，也会从卸油槽流走，不会窜到电机旋变11和电机3内，从而保证电机3的正常运转。电机外壳7采用双凹形结构设计，封闭段设计的内凹结构留出了足够的空间用于安装电机旋变11，电机旋变11套装在变速器一轴2上，布置在电机外壳7的外面，当电机3不工作时，由离合器4传递过来的动力，经变速器一轴2直接传递给变速器1；当只有电机3工作时，电机转子轴5通过花键将动力传递给一轴2，动力同样是由一轴2将动力传递给变速器1；当电机3和发动机同时工作时，两者共用变速器的一轴2来输出动力，合成后的动力经变速器一轴2传递给变速器1。

Claims (4)

1.一种混合动力汽车电驱动变速器总成的结构，变速器通过变速器一轴与电机连接，其特征在于：在不增加变速器内部结构和长度的前提下，增加变速器一轴的长度，使得变速器一轴穿过电机后连接在离合器的输出端；
电机主要包括电机转子轴、套在电机转子轴上的电机转子、以及位于最外层的电机外壳；其中，电机转子轴为空心轴且设有内花键，变速器一轴采用整体式花键轴并贯穿电机转子轴，使得花键在承载转矩的同时能够产生轴向位移；电机外壳位于变速器一轴两端的电机端盖向电机转子轴的轴心双向相对内凹，且与变速器外壳对接的一端为封闭端；电机外壳各封闭端的内凹空间内设置电机转子轴上的轴承；其中一个轴承外圈与封闭端电机端盖之间卡置波形弹簧形成轴向浮动结构。
2.根据权利要求1所述的合动力汽车电驱动变速器总成的结构，其特征在于：电机外壳封闭端与变速器外壳通过小止口结构对接并形成定心配合；在电机外壳上加工有小止口；变速器外壳与电机外壳对接处的断面外延，安装连接螺栓的螺栓孔的位置均匀分布在外围四周。
3.根据权利要求1或2所述的合动力汽车电驱动变速器总成的结构，其特征在于：变速器与电机对接的变速器一轴处采用油封密封结构，且电机端盖上开有与油封密封结构连通的卸油槽；电机端盖封闭端的内凹空间内还布置电机旋变，电机旋变套装在变速器一轴，且位于电机端盖的外侧。
4.根据权利要求3所述的合动力汽车电驱动变速器总成的结构，其特征在于：电机外壳和变速器壳体对接处均采用硅橡胶平面密封，防护等级达到IP65。
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