CN105020351A - 电动变速器 - Google Patents

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朱卓选
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    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
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Abstract

本发明提供一种涉及电动汽车零部件技术领域的电动变速器，包括：中心齿轮，与所述动力输入轴的输出端连接；轮圈，设置于所述中心齿轮的外部，所述轮圈的内环面和外环面分别设有内圈齿部和外圈齿部；至少两个行星齿轮，设置于所述轮圈与所述中心齿轮之间，且均与一行星轮架连接，所述行星轮架与动力输出轴的输入端连接；调速组件，包括相连接的蜗杆和调速电机，所述蜗杆与所述轮圈的外圈齿部啮合；控制器，与所述调速电机和所述动力输出轴电连接。本发明实现了电动汽车在中高速行驶时对动力性和经济性合理匹配的目的，能够更好地平衡驱动电机的功率容量与电动汽车的动力需求之间的关系。

Description

电动变速器
技术领域
本发明涉及电动汽车零部件技术领域，特别是涉及一种电动变速器。
背景技术
电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆，变速器是电动汽车的重要部件，用于传输机械动力，连接于动力输入轴和动力输出轴之间；目前，电动汽车所用的变速器多为单级变速或两级变速结构，变速器的变速比的范围有限，而且该变速比为一个固定值，导致电动汽车不能兼顾低速和高速行驶时对动力性和经济性的合理匹配。
如何设计一种结构简单的变速器，使变速器的变速比能够根据车速进行变化是本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种结构简单，能够根据车速变化变速比的电动变速器。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种电动变速器，接受与汽车的驱动电机连接的动力输入轴，并通过动力输出轴输出经过变速后的转速，包括：中心齿轮，与所述动力输入轴的输出端连接；轮圈，设置于所述中心齿轮的外部，所述轮圈的内环面和外环面分别设有内圈齿部和外圈齿部；至少两个行星齿轮，设置于所述轮圈与所述中心齿轮之间，且均与一行星轮架连接，所述行星轮架与动力输出轴的输入端连接；调速组件，包括相连接的蜗杆和调速电机，所述蜗杆与所述轮圈的外圈齿部啮合；控制器，与所述调速电机和所述动力输出轴电连接。
优选地，所述调速组件的数量为两个，两个所述调速组件相对设置；所述控制器控制两个所述调速电机驱动相应的两个所述蜗杆转动，且两个所述蜗杆的转动方向相反。
优选地，所述动力输入轴的中轴线与所述动力输出轴中轴线共线。
优选地，所述电动变速器的基本变速比的范围为5-15。
优选地，所述动力输入轴的输入端还串联有一发电机。
优选地，所述动力输出轴的输出端与车轮连接。
如上所述，本发明的电动变速器，具有以下有益效果：
本发明使用中，当汽车处于中低速行驶时，控制器使调速电机处于静止状态，蜗杆和轮圈也就处于静止状态，驱动电机通过动力输入轴驱动中心齿轮转动，中心齿轮带动行星齿轮转动，由于此时轮圈不转动，行星齿轮是以中心齿轮的圆心为中心，沿着中心齿轮转动，行星齿轮通过行星轮架驱动动力输出轴转动；当汽车处于中高速行驶时，驱动电机输入的动力使动力输出轴转动，产生起始的基本变速比，控制器通过调速电机驱动蜗杆转动，蜗杆带动轮圈转动，且控制器能够通过调速电机控制轮圈的转动方向与中心齿轮的转动方向相同，那么就能够让电动变速器起始的基本变速比减小，这样就能够通过控制器改变轮圈的转速来调整行星轮架输出的转速和动力的大小，能够根据车速变化汽车的实际变速比；
本发明实现了电动汽车在中高速行驶时对动力性和经济性合理匹配的目的，能够更好地平衡驱动电机的功率容量与电动汽车的动力需求之间的关系，实现电动汽车在各种车速工况下的动力性和经济性的合理匹配。
附图说明
图1显示为本实施例的电动变速器的结构示意图。
图2显示为本实施例的电动变速器的在控制器控制下的工作流程图。
附图标号说明
11   驱动电机
12   发电机
21   动力输入轴
22   动力输出轴
100  中心齿轮
200  轮圈
300  行星齿轮
400  行星轮架
510  蜗杆
520  调速电机
600  控制器
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1和图2所示，本实施例的电动变速器，接受与汽车的驱动电机11连接的动力输入轴21，并通过动力输出轴22输出经过变速后的转速，动力输出轴22的输出端与车轮连接；本实施例中的汽车为电动汽车；
电动变速器包括：中心齿轮100、轮圈200、至少两个行星齿轮300、行星轮架400、调速组件和控制器600；
中心齿轮100与动力输入轴21的输出端连接，动力输入轴21的中轴线通过中心齿轮100的圆心；
轮圈200设置于中心齿轮100的外部，轮圈200的内环面和外环面分别设有内圈齿部和外圈齿部；
至少两个行星齿轮300，设置于轮圈200与中心齿轮100之间，至少两个行星齿轮300沿着中心齿轮100的外周面均匀布置，行星齿轮300与中心齿轮100啮合，行星齿轮300与轮圈200的内圈齿部啮合，至少两个行星齿轮300均与一行星轮架400连接，行星轮架400与动力输出轴22的输入端连接；本实施例中，行星齿轮300的数量为三个；
调速组件，包括相连接的蜗杆510和调速电机520，蜗杆510与轮圈200的外圈齿部啮合；
控制器600，与调速电机520和动力输出轴22电连接。
本发明使用中，当控制器600接受到动力输出轴22的转速，且判断出汽车处于中低速行驶时，控制器600使调速电机520处于静止状态，蜗杆510和轮圈200也就处于静止状态，驱动电机11通过动力输入轴21驱动中心齿轮100转动，中心齿轮100带动行星齿轮300转动，由于此时轮圈200不转动，行星齿轮300是以中心齿轮100的圆心为中心，沿着中心齿轮100转动，行星齿轮300通过行星轮架400驱动动力输出轴22转动，动力输出轴22驱动车轮转动。
当控制器600接收到动力输出轴22的转速，且判断出汽车处于中高速行驶时，驱动电机11输入的动力使动力输出轴22转动的方式与汽车处于中低速行驶时一样，产生起始的基本变速比；控制器600通过调速电机520驱动蜗杆510转动，蜗杆510带动轮圈200转动，且控制器600通过调速电机520控制轮圈200的转动方向与中心齿轮100的转动方向相同，那么就能够让电动变速器起始的基本变速比减小，这样就能够通过控制器600改变轮圈200的转速来调整行星轮架400输出的转速和动力的大小。
为了使轮圈200保持平稳的转动或静止状态，调速组件的数量为两个，两个调速组件相对设置；控制器600控制两个调速电机520驱动相应的两个蜗杆510绕着自身的轴向转动，且两个蜗杆510的转动方向相反。这样能够保证两个蜗杆510同时推动轮圈200向同一方向转动。由于两个相同的调速电机520共用一个控制器600，使得这两个调速电机520的工作状态完全同步。
为了更好地与中心齿轮100的转动匹配，使整个结构运行地更稳定，两个调速组件以动力输入轴21的中轴线为对称轴，对称设置；且动力输入轴21的中轴线与动力输出轴22中轴线共线。
轮圈200的内圈齿部的齿数与中心齿轮100的齿数之比决定了电动变速器的基本变速比，不同的汽车基本变速比不同，根据常用汽车的结构，电动变速器的基本变速比的范围为5-15；该基本变速比的范围能够很好地满足一般电动汽车对动力性和经济性的匹配要求，基本变速比是汽车处于中低速行驶时的实际变速比，此时调速电机520、蜗杆510和轮圈200处于静止状态，电动变速器的实际变速比为基本变速比而且保持不变。
本实施中，中心齿轮100的齿数为17，轮圈200的内圈齿部的齿数为142，基本变速比为8.353；
当电动汽车中高速行驶时，需要适当地降低电动变速器的实际变速比，以便更好地满足电动汽车对动力性和经济性的匹配要求。根据电动汽车的档位、油门、制动、转向、车速、轮速等输入信息生成控制器600的输出信号控制调速电机520的工况、转速和转向。
确定汽车处于中高速行驶状态还是汽车处于中低速行驶状态之前，需要先确定某一设定速度值为界限，汽车的速度大于等于该设定速度值时，汽车处于中高速行驶状态；汽车的速度小于该设定速度值时，汽车处于中低速行驶状态。作为界限的设定速度值的具体数值按照车型和需要确定。本实施例中，设定速度值为90km/h；汽车的速度大于等于90km/h时，汽车处于中高速行驶状态；汽车的速度小于90km/h时，汽车处于中低速行驶状态
动力输入轴21的输入端还串联有一发电机12，当电动汽车滑行或制动时，电动变速器还可以带动发电机12发电，从而实现能量回收的功能，此时控制器600使调速电机520处于静止状态，电动变速器的实际变速比为基本变速比而且保持不变。本实施例中，发电机12与驱动电机11为一体机。
本发明电动变速器的实际变速比可以根据电动汽车在各种车速工况下对动力性和经济性的匹配需求来变化，能够更好地平衡驱动电机的功率容量与电动汽车的动力需求之间的关系，实现电动汽车在各种车速工况下的动力性和经济性的合理匹配。
综上，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种电动变速器，接受与汽车的驱动电机(11)连接的动力输入轴(21)，并通过动力输出轴(22)输出经过变速后的转速，其特征在于，包括：
中心齿轮(100)，与所述动力输入轴(21)的输出端连接；
轮圈(200)，设置于所述中心齿轮(100)的外部，所述轮圈(200)的内环面和外环面分别设有内圈齿部和外圈齿部；
至少两个行星齿轮(300)，设置于所述轮圈(200)与所述中心齿轮(100)之间，且均与一行星轮架(400)连接，所述行星轮架(400)与动力输出轴(22)的输入端连接；
调速组件，包括相连接的蜗杆(510)和调速电机(520)，所述蜗杆(510)与所述轮圈(200)的外圈齿部啮合；
控制器(600)，与所述调速电机(520)和所述动力输出轴(22)电连接。
2.根据权利要求1所述的电动变速器，其特征在于：所述调速组件的数量为两个，两个所述调速组件相对设置；所述控制器(600)控制两个所述调速电机(520)驱动相应的两个所述蜗杆(510)转动，且两个所述蜗杆(510)的转动方向相反。
3.根据权利要求1所述的电动变速器，其特征在于：所述动力输入轴(21)的中轴线与所述动力输出轴(22)中轴线共线。
4.根据权利要求1所述的电动变速器，其特征在于：所述电动变速器的基本变速比的范围为5-15。
5.根据权利要求1所述的电动变速器，其特征在于：所述动力输入轴(21)的输入端还串联有一发电机(12)。
6.根据权利要求1所述的电动变速器，其特征在于：所述动力输出轴(22)的输出端与车轮连接。
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