CN104696449A - 一种双输入端变速器及应用其的驱动装置 - Google Patents

一种双输入端变速器及应用其的驱动装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双输入端变速器，第一输入轴（110）与输出轴（1A0）同轴布置，第一输入轴（110）和第二输入轴（150）平行布置在中间轴（130）的两侧，第一输入端（111）和第二输入端（151）设置在变速器壳体（1C0）两个相对的侧面，还包括第一齿轮（120）、第二齿轮（160）、第三齿轮（140）、第四齿轮（180）、第五齿轮（190）、第一换挡器（1B0）、第二换挡器（170），解决了现有技术的电动客车驱动装置结构复杂成本高的问题，主要应用在客车驱动装置领域。

Description

一种双输入端变速器及应用其的驱动装置
技术领域
本发明涉及变速器领域，尤其涉及一种双输入端变速器，同时也涉及一种应用其的驱动装置。
背景技术
目前汽车排放已成为环境污染的主要因素之一，为保护环境，减少汽车排放，发展混合动力汽车和纯电动汽车已成为解决环保问题的重要手段之一。
混合动力汽车的主要功能需求有：1、内燃机和电机可以单独工作；2、内燃机与电机可以联合工作；3、行车时，内燃机可以带动电机发电；4、停车时，内燃机可以带动电机发电；5、制动时，电机可以发电回收能量；6、停车起动时，电机可以带动内燃机起动。目前还没有可以实现上述功能的而又结构简单成本低的变速器及驱动装置。
如中国专利号“ZL201220648667.9”公开了一种混合动力变速器，该混合动力变速器应用时电机设置在变速器之后，为满足电机单独工作的能力，需要电机储备较大的功率，并且在停车时内燃机无法带动电机发电。
如中国专利号“ZL200920140428.0”公开了一种混合动力汽车的驱动系统，该系统的主要特点是电机设置在变速器和离合器之间，电机受此空间限制，电机通用性较差开发成本较高，并且该系统相比传统结构增加了轴向长度，使整车布置困难。
如中国专利号“ZL20061003547.9”公开了一种自动变速混合动力电动车，该混合动力电动车增加了两个电机，其中一个电机代替了变速器，由于没有变速器，该混合动力电动车爬坡及加速能力有限，并且需要两个大功率电机，系统总功率约为传统车的两倍，增加了整车成本，大功率电机意味着需要大功率放电，进而影响蓄电池寿命，同时也增加了轴向长度，使整车布置困难。
纯电动汽车目前主要采取电机直接驱动，以满载18吨12米公交车为例，常用电机的额定功率约为100KW，最大扭矩约为2700Nm，可以满足的爬坡度仅为15%，可见爬坡能力较差；而且大功率电机成本较高，尺寸大，使整车布置困难；为降低整车成本又更多采用异步电机，直接驱动爬坡时，异步电机的功率因数低于0.5，对电机控制器容量要求大，损耗也大，并且起动困难。
综上所述，为满足混合动力汽车和纯电动汽车的使用要求，急需一种结构简单成本低的变速器及驱动装置。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的第一个目的是提供一种结构简单成本低的双输入端变速器，本发明的第二个目的是提供一种结构简单成本低的驱动装置。
本发明为实现第一个目的而采用的技术方案是：一种双输入端变速器，包括第一输入轴、中间轴、第二输入轴、输出轴、变速器壳体，所述第一输入轴、中间轴、第二输入轴、输出轴均安装在所述变速器壳体上，所述第一输入轴与所述输出轴同轴布置，所述第一输入轴和第二输入轴平行布置在所述中间轴的两侧，所述第一输入轴包括第一输入端，所述第二输入轴包括第二输入端，所述第一输入端和第二输入端设置在所述变速器壳体两个相对的侧面；还包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮，所述第一齿轮、第二齿轮、第五齿轮分别设置在所述第一输入轴、第二输入轴、输出轴上，所述第三齿轮和第四齿轮设置在所述中间轴上，所述第三齿轮或第四齿轮设置为周向活动齿轮，所述第一齿轮连接第三齿轮，第二齿轮连接第三齿轮，第四齿轮连接第五齿轮；还包括第一换挡器和第二换挡器，所述第一换挡器设置在第一输入轴或输出轴上，所述第二换挡器设置在所述中间轴上。
进一步的，所述第一换挡器和第二换挡器可以是同步器，也可以是滑套，所述第一换挡器设置在第一输入轴上，所述输出轴设置有可与所述第一换挡器相互接合的花键。
进一步的，所述第三齿轮设置为周向活动齿轮，并设置有可与所述第二换挡器相互接合的花键。
进一步的，所述第四齿轮与所述中间轴设置为一体。
进一步的，所述第一齿轮和第二齿轮通过过盈配合分别固定在所述第一输入轴和第二输入轴上。
进一步的，所述第五齿轮通过花键连接固定在所述输出轴上。
本发明为实现第二个目的而采用的技术方案是：一种驱动装置，包括内燃机、离合器、电机，还包括所述双输入端变速器，所述内燃机与所述离合器连接，所述离合器与所述双输入端变速器的第一输入端连接，所述电机与所述双输入端变速器的第二输入端连接。
本发明应用在混合动力汽车时的工作过程是：
1、所述内燃机单独工作时，所述离合器接合，所述第一换挡器接合，第二换挡器分离，则工作在高速状态，第一换挡器分离，第二换挡器接合，则工作在低速状态；所述电机单独工作时，所述离合器分离，所述第一换挡器接合，第二换挡器分离，则工作在高速状态，第一换挡器分离，第二换挡器接合，则工作在低速状态；
2、所述内燃机和电机联合工作时，所述离合器接合，所述第一换挡器接合，第二换挡器分离，则工作在高速状态，第一换挡器分离，第二换挡器接合，则工作在低速状态；
3、行车发电时，所述内燃机正常工作，所述离合器接合，所述第一换挡器或第二换挡器接合，电机控制器控制所述电机发电；
4、停车发电时，所述内燃机正常工作，所述离合器接合，所述第一换挡器和第二换挡器均分离，电机控制器控制所述电机发电；
5、制动发电时，所述离合器分离，所述第一换挡器或第二换挡器接合，电机控制器控制所述电机发电；
6、停车起动时，所述离合器接合，所述第一换挡器和第二换挡器均分离，所述电机带动所述内燃机起动。
应用在混合动力汽车时，由于所述双输入端变速器的第一输入端和第二输入端设置在变速器壳体的两个相对的侧面，与之连接的电机和内燃机安装空间互不干涉，因而电机可按简单的通用结构设计，并且电机和内燃机并行布置，不增加轴向长度使整车布置更容易；又由于设置有第一换挡器和第二换挡器分别负责一个档位，相比传统的一个换挡器负责两个档位结构更加简单，更容易实现自动换挡，又由于电机经变速器输出动力，可降低驱动系统对电机最大扭矩的要求，进而可选择较小型号的电机降低成本。
本发明为实现第二个目的而采用的另一种技术方案是：一种驱动装置，包括两个电机，还包括所述双输入端变速器，所述双输入端变速器的第一输入端和第二输入端分别与所述电机连接。
本发明应用在纯电动汽车时的工作过程是：
1、两个所述电机单独工作时，所述第一换挡器接合，第二换挡器分离，则工作在高速状态，第一换挡器分离，第二换挡器接合，则工作在低速状态；
2、两个所述电机联合工作时，所述第一换挡器接合，第二换挡器分离，则工作在高速状态，第一换挡器分离，第二换挡器接合，则工作在低速状态。
应用在纯电动汽车时，由于所述双输入端变速器，有两个档位，即直接档和爬坡档，同等功率情况下，爬坡能力更强，并可以适当调低最大扭矩进而减小电机尺寸，使电机成本更低；又由于越大的电机通用性越低，越需要专门开发，专门开发成本高，相反小功率电机通用性好，甚至可直接从市场选型无需专门开发，因此开发成本低；异步电机时，小功率电机比大功率电机更容易起动。
综上所述，本发明的有益效果是结构简单成本低。
附图说明
图1是本发明应用在混合动力汽车时的实施例的结构示意图。
图1中标记的含义是：100.双输入端变速器，110.第一输入轴，111.第一输入端，120.第一齿轮，130.中间轴，140.第三齿轮，150.第二输入轴、151.第二输入端，160.第二齿轮，170.第二换挡器，180.第四齿轮，190.第五齿轮，1A0.输出轴，1B0.第一换挡器，1C0.变速器壳体，200.离合器，300.内燃机，400.电机。
图2是本发明应用在纯电动汽车时的实施例的结构示意图。
图2中标记的含义是：100.双输入端变速器，400.电机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在图1所示实施例中，第一输入轴110、中间轴130、第二输入轴150、输出轴1A0均安装在变速器壳体1C0上，第一输入轴110与输出轴1A0同轴布置，第一输入轴110和第二输入轴150平行布置在中间轴130的两侧，第一输入端111和第二输入端151设置在变速器壳体1C0两个相对的侧面；第一齿轮120、第二齿轮160、第五齿轮190分别设置在第一输入轴110、第二输入轴150、输出轴1A0上，第三齿轮140和第四齿轮180设置在中间轴130上，第三齿轮140和第四齿轮180其中一个为周向活动齿轮，第一齿轮120连接第三齿轮140，第二齿轮160连接第三齿轮140，第四齿轮180连接第五齿轮190；第一换挡器1B0设置在第一输入轴110或输出轴1A0上，第二换挡器170设置在中间轴130上。
本发明实施例中，第一换挡器1B0和第二换挡器170均为同步器，第一换挡器1B0设置在第一输入轴110上，输出轴1A0设置有可与所述第一换挡器1B0相互接合的花键。
本发明实施例中，第三齿轮140设置为周向活动齿轮，并设置有可与所述第二换挡器170相互接合的花键。
本发明实施例中，第四齿轮180与中间轴130设置为一体。
本发明实施例中，第一齿轮120和第二齿轮160通过过盈配合分别固定在第一输入轴110和第二输入轴150上。
本发明实施例中，第五齿轮190通过花键连接固定在输出轴1A0上。
在图1所示实施例中，内燃机300与离合器200连接，离合器200与双输入端变速器100第一输入端111连接，电机400与双输入端变速器100第二输入端151连接。
本发明应用在混合动力汽车时的实施例的工作过程是：
1、内燃机300单独工作时，离合器200接合，第一换挡器1B0接合，第二换挡器170分离，则工作在高速状态，第一换挡器1B0分离，第二换挡器170接合，则工作在低速状态；电机400单独工作时，离合器200分离，第一换挡器1B0接合，第二换挡器170分离，则工作在高速状态，第一换挡器1B0分离，第二换挡器170接合，则工作在低速状态；
2、内燃机300和电机400联合工作时，离合器200接合，第一换挡器1B0接合，第二换挡器170分离，则工作在高速状态，第一换挡器1B0分离，第二换挡器170接合，则工作在低速状态；
3、行车发电时，内燃机300正常工作，离合器200接合，第一换挡器1B0或第二换挡器170接合，电机控制器控制电机400发电；
4、停车发电时，内燃机300正常工作，离合器200接合，第一换挡器1B0和第二换挡器170均分离，电机控制器控制电机400发电；
5、制动发电时，离合器200分离，第一换挡器1B0或第二换挡器170接合，电机控制器控制电机400发电；
6、停车起动时，离合器200接合，第一换挡器1B0和第二换挡器170均分离，电机400带动内燃机300起动。
应用在混合动力汽车时，由于所述双输入端变速器的第一输入端和第二输入端设置在变速器壳体的两个相对的侧面，与之连接的电机和内燃机安装空间互不干涉，因而电机可按简单的通用结构设计，并且电机和内燃机并行布置，不增加轴向长度使整车布置更容易；又由于设置有第一换挡器和第二换挡器分别负责一个档位，相比传统的一个换挡器负责两个档位结构更加简单，更容易实现自动换挡，又由于电机经变速器输出动力，可降低驱动系统对电机最大扭矩的要求，进而可选择较小型号的电机降低成本。
图2所示实施例中，双输入端变速器100的第一输入端111和第二输入端151分别与电机400连接。
本发明应用在纯电动汽车时的实施例的工作过程是：
1、两个所述电机单独工作时，所述第一换挡器接合，第二换挡器分离，则工作在高速状态，第一换挡器分离，第二换挡器接合，则工作在低速状态；
2、两个所述电机联合工作时，所述第一换挡器接合，第二换挡器分离，则工作在高速状态，第一换挡器分离，第二换挡器接合，则工作在低速状态。
应用在纯电动汽车时，由于所述双输入端变速器，有两个档位，即直接档和爬坡档，同等功率情况下，爬坡能力更强，并可以适当调低最大扭矩进而减小电机尺寸，使电机成本更低；又由于越大的电机通用性越低，越需要专门开发，专门开发成本高，相反小功率电机通用性好，甚至可直接从市场选型无需专门开发，因此开发成本低；异步电机时，小功率电机比大功率电机更容易起动。
综上所述，本发明的有益效果是结构简单成本低。
以上所述仅是本发明优选的实施方式的描述，应当指出由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本领域普通的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种双输入端变速器，其特征在于：包括第一输入轴、中间轴、第二输入轴、输出轴、变速器壳体，所述第一输入轴、中间轴、第二输入轴、输出轴均安装在所述变速器壳体上，所述第一输入轴与所述输出轴同轴布置，所述第一输入轴和第二输入轴平行布置在所述中间轴的两侧，所述第一输入轴包括第一输入端，所述第二输入轴包括第二输入端，所述第一输入端和第二输入端设置在所述变速器壳体两个相对的侧面；还包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮，所述第一齿轮、第二齿轮、第五齿轮分别设置在所述第一输入轴、第二输入轴、输出轴上，所述第三齿轮和第四齿轮设置在所述中间轴上，所述第三齿轮或第四齿轮设置为周向活动齿轮，所述第一齿轮连接第三齿轮，第二齿轮连接第三齿轮，第四齿轮连接第五齿轮；还包括第一换挡器和第二换挡器，所述第一换挡器设置在第一输入轴或输出轴上，所述第二换挡器设置在所述中间轴上。
2.根据权利要求1所述的双输入端变速器，其特征在于：所述第一换挡器和第二换挡器可以是同步器，也可以是滑套，所述第一换挡器设置在第一输入轴上，所述输出轴设置有可与所述第一换挡器相互接合的花键。
3.根据权利要求1所述的双输入端变速器，其特征在于：所述第三齿轮设置为周向活动齿轮，并设置有可与所述第二换挡器相互接合的花键。
4.根据权利要求1所述的双输入端变速器，其特征在于：所述第四齿轮与所述中间轴设置为一体。
5.根据权利要求1所述的双输入端变速器，其特征在于：所述第一齿轮和第二齿轮通过过盈配合分别固定在所述第一输入轴和第二输入轴上。
6.根据权利要求1所述的双输入端变速器，其特征在于：所述第五齿轮通过花键连接固定在所述输出轴上。
7.一种驱动装置，包括内燃机、离合器、电机，其特征在于：还包括权利要求1所述的双输入端变速器，所述内燃机与所述离合器连接，所述离合器与所述双输入端变速器的第一输入端连接，所述电机与所述双输入端变速器的第二输入端连接。
8.一种驱动装置，其特征在于：包括两个电机，还包括权利要求1所述的双输入端变速器，所述双输入端变速器的第一输入端和第二输入端分别与所述电机连接。
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