CN103758950B - 电动车无级变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动车无级变速器，电动机单元产生的动力经由太阳轮、太阳轮磁铁、齿圈磁铁、齿圈、调磁轮减速后传递到无级变速单元后分流，一路经双太阳轮、三级行星轮、三级齿圈输出，另一路由一级齿圈、二级行星轮、二级齿圈、三级行星、三级齿圈输出；一级活塞、二级活塞分别用于高速区和低速区的无级调速，用来控制差动行星齿轮传动的差动平衡变化，实现无级调速；一级活塞、二级活塞的工作互锁，一个供给压力油时，另一个完全放松，同时不工作，即为空挡状态，前进挡时电动机单元正转，倒退时电动机单元反转；本发明无需离合器、传动速比大，加速平稳，保证电动机总是能够工作在理想的区域，设计巧妙，结构简洁，使用方便。

Description

电动车无级变速器
技术领域
本发明专利涉及一种电动车无级变速器，特别涉及电动汽车的一种应用行星齿轮结构的无级变速器。
背景技术
随着燃油价格的上涨和人们环保意识的不断增强，电动汽车具有“零”排放特征，同时电动机的工作范围非常宽，其低速时恒扭矩，高速时恒功率，非常适合车辆运行的需要，对于高档电动汽车，一般采用离合器和传统手动变速器来变换挡位，操纵复杂，驾驶员劳动强度大，另外，离合器和变速器会大大增加电动汽车成本，不利于电动汽车的小型化；目前电动汽车变速采用的自动挡，实质上是有级变速，只是自动换挡，它的结构复杂制造工艺困难加工成本高；齿轮传动中的行星齿轮传动比外啮合齿轮传动具有更高的机械效率，更大的承载功率，结构更紧凑，体积也更小，但是，目前行星齿轮机构还没有实现变速传动，更不能实现无级变速传动。
由于电动机目前的趋向于高转速设计，机械齿轮因自身特点，存在振动、噪音较大，需要在润滑的情况下使用，需要定期维护等自身无法克服的问题；随着科技水平的进步，人们对传动系统的要求也越来越高，通过选用高性能材料、对齿形进行精加工处理以及改进润滑等措施，机械齿轮的性能有了很大的改进，但是还是未能从根本上解决这些问题。因此，需要提供一种磁性齿轮减速后再进行无级变速的变速器，能根据电动汽车行驶状况自动无级变速适应路面变化和驾驶需要，提高电动汽车的动力性和经济性。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种电动车无级变速器，使电动车能根据电动汽车行驶状况自动无级变速主动适应路面变化和驾驶需要，使驱动电动机的工作区域扩大，保证驱动电动机总是能够工作在理想的区域；当车辆行驶过程中，根据电动机的功率和现状路面坡度分析，使换挡时能同时满足车速要求和坡度所要求的扭矩；提高电动汽车的动力性和经济性，降低驱动电动机的控制难度。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种电动车无级变速器，它主要由电动机单元、减速单元、无级变速单元组成；电动机单元由电机轴(8)、电机转子(9)、电机定子(10)、电机壳体(11)、电机端盖(5)、电机轴承(12)、传感器(6)、传感器感应转子(7)、油泵壳体(1)、油泵内转子(2)、油泵外转子(3)构成；减速单元由太阳轮(61)、太阳轮磁铁(13)、齿圈磁铁(17)、齿圈(18)、调磁轮(16)组成；无级变速单元由双太阳轮(60)、一级行星轮(28)、一级齿圈(23)、二级齿圈(58)、二级行星轮(34)、三级行星轮(38)、三级齿圈(37)、连接法兰(46)、壳体(15)、后壳体(33)组成；电机轴(8)与电机转子(9)连接，传感器感应转子(7)与电机转子(9)连接，传感器(6)与电机端盖(5)连接；油泵内转子(2)与电机轴(8)配合，油泵外转子(3)外径与油泵壳体(1)设有的孔滑动配合，油泵外转子(3)设有齿形与油泵内转子(2)设有的齿槽啮合，油泵壳体(1)与电机端盖(5)用第一螺栓(4)固定连接；电机定子(10)与电机壳体(11)固定连接；电机轴承(12)外径与电机端盖(5)、电机壳体(11)设有的孔配合，内径与电机轴(8)设有的轴台配合；连接管(63)与电机壳体(11)设有的孔过盈配合；太阳轮(61)一端设有花键齿与电机轴(8)设有的内花键配合连接，另一端与第一轴承(56)内孔配合；第一轴承(56)的外径与调磁轮(16)设有的孔配合；太阳轮磁铁(13)与太阳轮(61)固定连接；齿圈(18)设有外花键与壳体(15)设有的内花键配合并用第一卡圈(19)限位，齿圈磁铁(17)与齿圈(18)的内径固定连接；第一滚针轴承(14)的外径与调磁轮(16)设有的孔滑动配合，内径与电机壳体(11)设有的轴台滑动配合；第二轴承(57)的内径与调磁轮(16)设有的轴台配合，外径与双太阳轮(60)设有的孔配合；一级行星轴(31)一端与调磁轮(16)固定连接，另一端与一级行星架(32)设有的孔过盈配合；第二滚针轴承(29)外径与一级行星轮(28)设有的孔配合，内径与一级行星轴(31)配合，调整垫圈(24)、第一铜垫(30)安装在与一级行星轮(28)的两侧与一级行星轴(31)同心配合；一级离合器钢片(22)外径设有花键与壳体(15)设有的内花键配合并用第二卡圈(20)限位；一级摩擦片(21)内径设有花键与一级齿圈(23)设有的外花键配合；一级活塞(25)安装在壳体(15)设有的孔内滑动配合，第一弹簧(27)安装在一级活塞(25)和第一挡片(26)之间，第一挡片(26)用第一卡环(59)限位；二级行星轴(36)一端与壳体(15)连接，另一端与第一行星架(51)设有的孔过盈配合；第三滚针轴承(35)外径与二级行星轮(34)设有的孔配合，内径与二级行星轴(36)配合，第二铜垫(43)安装在二级行星轮(34)轴向两端并与二级行星轴(36)同心配合；二级离合器钢片(48)外径设有花键与第一行星架(51)设有的内花键配合并用第二卡环(55)限位；二级摩擦片(49)内径设有花键与双太阳轮(60)设有的外花键配合；二级活塞(50)安装在第一行星架(51)设有的孔内滑动配合，第二弹簧(54)安装在二级活塞(50)和第二挡片(53)之间，第二挡片(53)用第三卡环(52)限位；第一行星架(51)与壳体(15)固定连接；三级行星轴(42)一端与二级齿圈(58)连接，另一端与第二行星架(40)设有的孔过盈配合；第四滚针轴承(39)外径与三级行星轮(38)设有的孔配合，内径与三级行星轴(42)配合，第三铜垫(41)安装在三级行星轮(38)轴向两端并与三级行星轴(42)同心配合；第二行星架(40)与二级齿圈(58)固定连接；三级齿圈(37)设有外花键与连接法兰(46)设有的内花键配合并用第二螺栓(47)紧固；第三轴承(44)外径与后壳体(33)设有的孔配合，内径与三级齿圈(37)设有的轴台配合；油封(45)外径与后壳体(33)设有的孔配合，内径连接法兰(46)设有的轴台配合；后壳体(33)与壳体(15)配合连接；壳体(15)与电机壳体(11)用第三螺栓(62)固定连接；电机端盖(5)与电机壳体(11)用第四螺栓(64)固定连接。
所述的一级行星轮(28)与双太阳轮(60)设有的外齿、一级齿圈(23)设有的内齿啮合；二级行星轮(34)与一级齿圈(23)设有的外齿、二级齿圈(58)设有的内齿啮合；三级行星轮(38)与双太阳轮(60)设有的外齿、三级齿圈(37)设有的内齿啮合。
本发明的有益效果在于，用由太阳轮(61)、太阳轮磁铁(13)、齿圈磁铁(17)、齿圈(18)、调磁轮(16)组成的减速单元把电动机单元产生的高转速动力减速增扭，输入与输出之间是非接触性的，可以减小机械噪声和振动；增加系统的可靠性；具有过载保护能力，具有较高的传动效率，结构简单、可实现大功率传动，且具有更宽的传动比连续变化范围，变速平稳，便于实现巡航控制，特别是在上下陡坡时可实现任意车速设定控制，提高安全性能等。
附图说明
图1是本发明的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明：一种电动车无级变速器，它主要由电动机单元、减速单元、无级变速单元组成；电动机单元由电机轴(8)、电机转子(9)、电机定子(10)、电机壳体(11)、电机端盖(5)、电机轴承(12)、传感器(6)、传感器感应转子(7)、油泵壳体(1)、油泵内转子(2)、油泵外转子(3)构成；减速单元由太阳轮(61)、太阳轮磁铁(13)、齿圈磁铁(17)、齿圈(18)、调磁轮(16)组成；无级变速单元由双太阳轮(60)、一级行星轮(28)、一级齿圈(23)、二级齿圈(58)、二级行星轮(34)、三级行星轮(38)、三级齿圈(37)、连接法兰(46)、壳体(15)、后壳体(33)组成；电机轴(8)与电机转子(9)连接，传感器感应转子(7)与电机转子(9)连接，传感器(6)与电机端盖(5)连接；油泵内转子(2)与电机轴(8)配合，油泵外转子(3)外径与油泵壳体(1)设有的孔滑动配合，油泵外转子(3)设有齿形与油泵内转子(2)设有的齿槽啮合，油泵壳体(1)与电机端盖(5)用第一螺栓(4)固定连接；电机定子(10)与电机壳体(11)固定连接；电机轴承(12)外径与电机端盖(5)、电机壳体(11)设有的孔配合，内径与电机轴(8)设有的轴台配合；连接管(63)与电机壳体(11)设有的孔过盈配合；太阳轮(61)一端设有花键齿与电机轴(8)设有的内花键配合连接，另一端与第一轴承(56)内孔配合；第一轴承(56)的外径与调磁轮(16)设有的孔配合；太阳轮磁铁(13)与太阳轮(61)固定连接；齿圈(18)设有外花键与壳体(15)设有的内花键配合并用第一卡圈(19)限位，齿圈磁铁(17)与齿圈(18)的内径固定连接；第一滚针轴承(14)的外径与调磁轮(16)设有的孔滑动配合，内径与电机壳体(11)设有的轴台滑动配合；第二轴承(57)的内径与调磁轮(16)设有的轴台配合，外径与双太阳轮(60)设有的孔配合；一级行星轴(31)一端与调磁轮(16)固定连接，另一端与一级行星架(32)设有的孔过盈配合；第二滚针轴承(29)外径与一级行星轮(28)设有的孔配合，内径与一级行星轴(31)配合，调整垫圈(24)、第一铜垫(30)安装在与一级行星轮(28)的两侧与一级行星轴(31)同心配合；一级离合器钢片(22)外径设有花键与壳体(15)设有的内花键配合并用第二卡圈(20)限位；一级摩擦片(21)内径设有花键与一级齿圈(23)设有的外花键配合；一级活塞(25)安装在壳体(15)设有的孔内滑动配合，第一弹簧(27)安装在一级活塞(25)和第一挡片(26)之间，第一挡片(26)用第一卡环(59)限位；二级行星轴(36)一端与壳体(15)连接，另一端与第一行星架(51)设有的孔过盈配合；第三滚针轴承(35)外径与二级行星轮(34)设有的孔配合，内径与二级行星轴(36)配合，第二铜垫(43)安装在二级行星轮(34)轴向两端并与二级行星轴(36)同心配合；二级离合器钢片(48)外径设有花键与第一行星架(51)设有的内花键配合并用第二卡环(55)限位；二级摩擦片(49)内径设有花键与双太阳轮(60)设有的外花键配合；二级活塞(50)安装在第一行星架(51)设有的孔内滑动配合，第二弹簧(54)安装在二级活塞(50)和第二挡片(53)之间，第二挡片(53)用第三卡环(52)限位；第一行星架(51)与壳体(15)固定连接；三级行星轴(42)一端与二级齿圈(58)连接，另一端与第二行星架(40)设有的孔过盈配合；第四滚针轴承(39)外径与三级行星轮(38)设有的孔配合，内径与三级行星轴(42)配合，第三铜垫(41)安装在三级行星轮(38)轴向两端并与三级行星轴(42)同心配合；第二行星架(40)与二级齿圈(58)固定连接；三级齿圈(37)设有外花键与连接法兰(46)设有的内花键配合并用第二螺栓(47)紧固；第三轴承(44)外径与后壳体(33)设有的孔配合，内径与三级齿圈(37)设有的轴台配合；油封(45)外径与后壳体(33)设有的孔配合，内径连接法兰(46)设有的轴台配合；后壳体(33)与壳体(15)配合连接；壳体(15)与电机壳体(11)用第三螺栓(62)固定连接；电机端盖(5)与电机壳体(11)用第四螺栓(64)固定连接。所述的一级行星轮(28)与双太阳轮(60)设有的外齿、一级齿圈(23)设有的内齿啮合；二级行星轮(34)与一级齿圈(23)设有的外齿、二级齿圈(58)设有的内齿啮合；三级行星轮(38)与双太阳轮(60)设有的外齿、三级齿圈(37)设有的内齿啮合。
调磁轮(16)由多个片状的铁芯薄片叠压而成，作用是调整太阳轮磁铁(13)和齿圈磁铁(17)之间气隙的磁场，促进两组永磁体之间磁场藕合，为了使得调磁轮(16)达到最佳效果，调磁轮(16)设有的铁芯数量为太阳轮磁铁(13)和齿圈磁铁(17)磁极对数之和；电动机单元产生的动力经由太阳轮(61)、太阳轮磁铁(13)、齿圈磁铁(17)、齿圈(18)、调磁轮(16)减速后传递到无级变速单元后分流，一路经双太阳轮(60)、三级行星轮(38)、三级齿圈(37)输出，另一路由一级齿圈(23)、二级行星轮(34)、二级齿圈(58)、三级行星轮(38)、三级齿圈(37)输出；一级活塞(25)、二级活塞(50)分别用于高速区和低速区的无级调速，用来控制差动行星齿轮传动的差动平衡变化，实现无级调速；一旦改变一级活塞(25)油压，就能改变一级离合器钢片(22)一级摩擦片(21)之间的转速，改变差动行星传动的力矩平衡，建立新的平衡，实现高速区的无级变速，改变二级活塞(50)油压，就能改变二级离合器钢片(48)、二级摩擦片(49)之间的转速，改变差动行星传动的力矩平衡，建立新的平衡，实现低速区的无级变速；一级活塞(25)、二级活塞(50)的工作是互锁的，其中一个工作，即供给工作压力油时，另一个就不工作，即排出工作压力油，完全放松；不允许一级活塞(25)、二级活塞(50)同时工作，但允许一级活塞(25)、二级活塞(50)同时不工作，即为空挡状态，前进挡时电动机单元正转，倒退时电动机单元反转；本发明无需离合器、传动功率大、传动速比大、结构简单、易加工、体积小、造价低、传动平稳、噪音低、调速范围宽，加速平稳，电机运行高效、安全，提高了整车运行的平顺性和可靠性，至此达到本发明的目的，实施完成。
最后说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。参照较佳实施例对本发明进行详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种电动车无级变速器，它主要由电动机单元、减速单元、无级变速单元组成；电动机单元由电机轴(8)、电机转子(9)、电机定子(10)、电机壳体(11)、电机端盖(5)、电机轴承(12)、传感器(6)、传感器感应转子(7)、油泵壳体(1)、油泵内转子(2)、油泵外转子(3)构成；减速单元由太阳轮(61)、太阳轮磁铁(13)、齿圈磁铁(17)、齿圈(18)、调磁轮(16)组成；无级变速单元由双太阳轮(60)、一级行星轮(28)、一级齿圈(23)、二级齿圈(58)、二级行星轮(34)、三级行星轮(38)、三级齿圈(37)、连接法兰(46)、壳体(15)、后壳体(33)组成；其特征是：电机轴(8)与电机转子(9)连接，传感器感应转子(7)与电机转子(9)连接，传感器(6)与电机端盖(5)连接；油泵内转子(2)与电机轴(8)配合，油泵外转子(3)外径与油泵壳体(1)设有的孔滑动配合，油泵外转子(3)设有齿形与油泵内转子(2)设有的齿槽啮合，油泵壳体(1)与电机端盖(5)用第一螺栓(4)固定连接；电机定子(10)与电机壳体(11)固定连接；电机轴承(12)外径与电机端盖(5)、电机壳体(11)设有的孔配合，内径与电机轴(8)设有的轴台配合；连接管(63)与电机壳体(11)设有的孔过盈配合；太阳轮(61)一端设有花键齿与电机轴(8)设有的内花键配合连接，另一端与第一轴承(56)内孔配合；第一轴承(56)的外径与调磁轮(16)设有的孔配合；太阳轮磁铁(13)与太阳轮(61)固定连接；齿圈(18)设有外花键与壳体(15)设有的内花键配合并用第一卡圈(19)限位，齿圈磁铁(17)与齿圈(18)的内径固定连接；第一滚针轴承(14)的外径与调磁轮(16)设有的孔滑动配合，内径与电机壳体(11)设有的轴台滑动配合；第二轴承(57)的内径与调磁轮(16)设有的轴台配合，外径与双太阳轮(60)设有的孔配合；一级行星轴(31)一端与调磁轮(16)固定连接，另一端与一级行星架(32)设有的孔过盈配合；第二滚针轴承(29)外径与一级行星轮(28)设有的孔配合，内径与一级行星轴(31)配合，调整垫圈(24)、第一铜垫(30)安装在一级行星轮(28)的两侧与一级行星轴(31)同心配合；一级离合器钢片(22)外径设有花键与壳体(15)设有的内花键配合并用第二卡圈(20)限位；一级摩擦片(21)内径设有花键与一级齿圈(23)设有的外花键配合；一级活塞(25)安装在壳体(15)设有的孔内滑动配合，第一弹簧(27)安装在一级活塞(25)和第一挡片(26)之间，第一挡片(26)用第一卡环(59)限位；二级行星轴(36)一端与壳体(15)连接，另一端与第一行星架(51)设有的孔过盈配合；第三滚针轴承(35)外径与二级行星轮(34)设有的孔配合，内径与二级行星轴(36)配合，第二铜垫(43)安装在二级行星轮(34)轴向两端并与二级行星轴(36)同心配合；二级离合器钢片(48)外径设有花键与第一行星架(51)设有的内花键配合并用第二卡环(55)限位；二级摩擦片(49)内径设有花键与双太阳轮(60)设有的外花键配合；二级活塞(50)安装在第一行星架(51)设有的孔内滑动配合，第二弹簧(54)安装在二级活塞(50)和第二挡片(53)之间，第二挡片(53)用第三卡环(52)限位；第一行星架(51)与壳体(15)固定连接；三级行星轴(42)一端与二级齿圈(58)连接，另一端与第二行星架(40)设有的孔过盈配合；第四滚针轴承(39)外径与三级行星轮(38)设有的孔配合，内径与三级行星轴(42)配合，第三铜垫(41)安装在三级行星轮(38)轴向两端并与三级行星轴(42)同心配合；第二行星架(40)与二级齿圈(58)固定连接；三级齿圈(37)设有外花键与连接法兰(46)设有的内花键配合并用第二螺栓(47)紧固；第三轴承(44)外径与后壳体(33)设有的孔配合，内径与三级齿圈(37)设有的轴台配合；油封(45)外径与后壳体(33)设有的孔配合，内径连接法兰(46)设有的轴台配合；后壳体(33)与壳体(15)配合连接；壳体(15)与电机壳体(11)用第三螺栓(62)固定连接；电机端盖(5)与电机壳体(11)用第四螺栓(64)固定连接。
2.根据权利要求1所述的电动车无级变速器，其特征是：所述的一级行星轮(28)与双太阳轮(60)设有的外齿、一级齿圈(23)设有的内齿啮合；二级行星轮(34)与一级齿圈(23)设有的外齿、二级齿圈(58)设有的内齿啮合；三级行星轮(38)与双太阳轮(60)设有的外齿、三级齿圈(37)设有的内齿啮合。
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