CN105276105A - 用于车辆的两挡变速器 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的两挡变速器，可以包括：输入轴，所述输入轴接收来自电动机的动力；行星齿轮单元，所述行星齿轮单元接收来自所述输入轴的动力，并且将动力传输至输出轴；以及离合器单元，所述离合器单元安装在所述行星齿轮单元上，并且确定关于所述电动机的旋转速度的变化的元件。

Description

用于车辆的两挡变速器
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的两挡变速器(two-speedtransmission)，更具体而言，涉及一种用于车辆的两挡变速器，其可应用于电动车辆或混合动力车辆。
背景技术
相关技术的用于电动车辆的两挡变速器通过使用离合器和外部齿轮而呈现高速级别和低速级别。图1a和图1b为示出相关技术的用于电动车辆的两挡变速器的布局的视图。
如图1a和图1b所示，应用至相关技术的电动车辆的两挡变速器包括摩擦离合器、外部齿轮、单向离合器和锁环，其中摩擦离合器和单向离合器被选择性地操作，以通过不同路径传输动力，从而实现两挡变速器的低速级别和高速级别。
同时，图2为示出用于使用中空输入轴的电动车辆的两挡变速器的布局的视图。
如图2所示，用于使用中空输入轴的电动车辆的两挡变速器包括第一中空输入轴和第二中空输入轴、摩擦离合器、外部齿轮以及换挡机构，其中根据换挡机构的操作选择性地从第一中空输入轴和第二中空输入轴传输动力，从而实现两挡变速器。
如上所述，相关技术的用于电动车辆的两挡变速器需要至少三个外部齿轮以及单向离合器、锁环、第一中空输入轴和第二中空输入轴等，以便呈现两个换挡级。因此，配置相关技术的用于电动车辆的两挡变速器的零件的数量的增加造成了其制造成本和其重量的相应增加。
此外，由于配置相关技术的用于电动车辆的两挡变速器的零件的数量增加，并且必须受控的零件的数量增加，所以车辆的加速能力、爬坡能力和最高速度能力变差，并且其不利之处在于将配置用于车辆的两挡变速器的零件以预先确定的空间进行封装。
公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明致力于解决与相关技术相关的上述问题和/或其他问题，并且本发明不仅提供了一种用于车辆的两挡变速器，其与具有相关技术的电动机减速器的车辆相比，用于电动车辆的最高速度能力、加速度能力和爬坡能力得以改进，而且在应用至电动车辆时，使其零件的数量最少化，并因此使其制造成本和重量最小化。
在各个方面中，本发明提供了一种用于车辆的两挡变速器，包括：输入轴，所述输入轴接收来自电动机的动力；行星齿轮单元，所述行星齿轮单元接收来自所述输入轴的动力，并且将动力传输至输出轴；以及离合器单元，所述离合器单元安装在所述行星齿轮单元上，并且确定关于所述电动机的旋转速度的变化的元件。
所述行星齿轮单元可以降低所述电动机的旋转速度，或者将旋转速度保持为恒定速度。所述行星齿轮单元可以包括太阳齿轮、小齿轮、环形齿轮以及架，并且所述太阳齿轮连接到所述输入轴，所述架连接到所述输出轴。
所述两挡变速器可以进一步包括壳体，其中所述离合器单元可以包括安装在所述环形齿轮上的齿式离合器(dogclutch)。所述离合器单元可以包括选择性地连接所述太阳齿轮和所述架的摩擦离合器。
用于车辆的所述两挡变速器可以进一步包括控制器，所述控制器接收所述电动机的旋转速度的变化信号，并且将操作信号传输至所述离合器单元。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点将在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于解释本发明的某些原理的具体实施方式中显现或更详细地阐明。
附图说明
接下来将参照本发明的某些示例性实施方案及其所显示的附图详细地描述本发明的以上和其它特征，在此之后所给附图仅作为显示的方式，因而对本发明是非限定性的，其中：
图1a和图1b为示出相关技术的用于电动车辆的两挡变速器的布局的视图；
图2为示出相关技术的用于电动车辆的两挡变速器的另一种类型的布局的视图；
图3为示出本发明的用于车辆的示例性两挡变速器的布局的视图；
图4为示出本发明的用于车辆的示例性两挡变速器的操作条件的视图；
图5a为将配备有本发明的示例性两挡变速器的车辆的最高速度与配备有相关技术的电动机减速器的车辆的最高速度相比较的图；
图5b为将配备有本发明的示例性两挡变速器的车辆的加速度能力与配备有相关技术的电动机减速器的车辆的加速度能力相比较的图；以及
图5c为将配备有本发明的示例性两挡变速器的车辆的爬坡能力与配备有相关技术的电动机减速器的车辆的爬坡能力相比较的图。
应当了解，所附附图不是必须按比例地显示了本发明的基本原理的说明性的各种优选特征的略微简化的画法。
在这些图形中，附图标记在贯穿附图的多幅图形中指代本发明的同样的或等同的部件。
具体实施方式
现在将详细提及本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例显示在附图中并描述如下。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
本文使用的术语仅为了描述特定实施方案，并不旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一(a)”“一(an)”和“该(the)”旨在也包括复数形式，除非文中明确地另有所指。还应理解，当在本说明书中使用术语“包含(comprises)”和/或“包括(comprising)”时，特指存在的状态特征、整体、步骤、操作、元件和/或成分，但是并不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、成分和/或其分组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出项目的任意或所有组合。
应了解本文所用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语一般包括机动车辆，如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的客运汽车、包括多种小船和船舰的船只、飞机等，并包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他选择性的燃料车辆(例如衍生自除了石油之外的来源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
下面，将参考所附附图描述根据本发明各个实施方案的用于车辆的两挡变速器。
如图3所示，本发明涉及用于车辆的两挡变速器，通过所述两挡变速器，在电动车辆或混合动力车辆中的相关技术的电动机减速器被取代，并且在所述两挡变速器中使用了行星齿轮单元20和离合器单元30，以便改进车辆的电动机效率、最高速度能力、加速度能力、爬坡能力等。根据本发明的各个实施方案，提供了用于车辆的两挡变速器，包括：电动机M、输入轴10、行星齿轮单元20以及离合器单元30。
输入轴10连接到电动机M，并且用于在电动机M旋转时将电动机M的旋转动力传输至行星齿轮单元20。电动机M可以正常旋转或反向旋转，并且输入轴10在其正常旋转或反向旋转的同时将动力传输至行星齿轮单元20。行星齿轮单元20连接到输入轴10。
行星齿轮单元20用于通过输入轴10接收电动机M的动力，并且将动力传输至输出轴50，其中传输到输出轴50的旋转速度根据在构成行星齿轮单元20的齿轮之间的齿轮比来进行改变。
离合器单元30安装在行星齿轮单元20上，并且用于确定关于电动机M的旋转速度的变化的齿轮，其中通过构成行星齿轮单元20的多个齿轮的连接和脱离来控制齿轮比。
行星齿轮单元20包括环形齿轮26、小齿轮24、太阳齿轮22以及架28。太阳齿轮22的中心固定至输入轴10，并且以与电动机M的方向相同的方向进行旋转。
多个小齿轮24得以安装，并且多个小齿轮24中的每一个都与太阳齿轮22外部接合，其中每一个小齿轮24都布置成以恒定的角度彼此间隔开，以便表现或形成同心圆。每一个小齿轮24的外圆周表面都与环形齿轮26的内圆周表面接合，并且小齿轮的中心轴连接到架28。
根据本发明的各个实施方案，输入轴10连接到太阳齿轮22，输出轴50连接到架28，并且架28通过安装在输入轴上的驱动齿轮G而将动力传输至输出轴50。
如上所述，离合器单元30用于确定关于电动机M的旋转速度的元件，其中离合器单元30与构成行星齿轮单元20的太阳齿轮22、小齿轮24、环形齿轮26以及架28连接或脱离，从而促使电动机M的旋转速度改变。
离合器单元30可以包括摩擦离合器34和齿式离合器32。摩擦离合器34用于选择性地连接太阳齿轮22和架28。齿式离合器32安装在环形齿轮26上，其中齿式离合器的套筒32a选择性地连接壳体40和环形齿轮26，从而控制环形齿轮26的移动。
也就是说，当齿式离合器32的套筒32a移动以连接壳体40和环形齿轮26时，环形齿轮26固定至壳体40以被壳体40限制，当齿式离合器32的套筒32a移动以脱离壳体40和环形齿轮26时，环形齿轮26相对于壳体40自由旋转。
在齿式离合器32的套筒32a连接环形齿轮26和壳体40的情况下，环形齿轮26保持在其固定状态下，并且此时摩擦离合器34与太阳齿轮22和架28脱离，并且当齿式离合器32的套筒32a与环形齿轮26和壳体40脱离时，摩擦离合器34连接太阳齿轮22和架28。
齿式离合器32和摩擦离合器34的连接和脱离可以由控制器100控制，控制器100接收关于电动机M的旋转速度的传输信号。
参照图3，将描述根据本发明的各个实施方案的在用于车辆的两挡变速器中的到第一速度的换挡过程。如图3所示，当齿式离合器32的套筒32a连接环形齿轮26和壳体40时，环形齿轮26得以固定。此时，摩擦离合器34与太阳齿轮22和架28脱离。
太阳齿轮22通过架28将电动机M的动力传输至输出轴50的同时将环形齿轮26固定，其中太阳齿轮22和架28以相同的方向旋转，并且在此时，电动机M的旋转速度通过架28而得以降低，以便被传输至输出轴50。同时，当电动机M反向旋转时，车辆向后行驶。
参照图4，将描述根据本发明的各个实施方案的在用于车辆的两挡变速器中的到第二速度的换挡过程。如图4所示，齿式离合器32的套筒32a与环形齿轮26和壳体40脱离。此时，摩擦离合器34与太阳齿轮22和架28连接。
太阳齿轮22和架28得以连接的同时环形齿轮26以相同的方向旋转，并且太阳齿轮22、架28和环形齿轮26以相同速度旋转。因此，电动机M的旋转速度通过架28以相同速度传输至输出轴50。
图5a为将配备有本发明的示例性两挡变速器的车辆的最高速度与配备有根据相关技术的电动机减速器的车辆的最高速度相比较的图；图5b为将配备有本发明的示例性两挡变速器的车辆的加速度能力与配备有根据相关技术的电动机减速器的车辆的加速度能力相比较的图；以及图5c为将配备有本发明的示例性两挡变速器的车辆的爬坡能力与配备有根据相关技术的电动机减速器的车辆的爬坡能力相比较的图。
如图5a、图5b和图5c所示，根据本发明的各个实施方案的车辆的最高速度得以改进为高达193km/h，同时在使用相关技术的电动机减速器时的车辆的最高速度大约为159km/h，并且在满载状态和空载状态两者下，车辆的加速度能力和爬坡能力也得以改进。
本发明具有包括如下内容的各种有益效果。首先，电动机的效率得以改进。第二，与具有电动机减速器的车辆相比，用于电动车辆的最高速度能力、加速度能力和爬坡能力得以改进。第三，用于车辆的两挡变速器的零件的数量得以最少化。第四，其控制元件的数量得以减少，并且其控制简单。第五，其制造成本和重量减少。第六，由于在两挡驱动期间没有接合离合器，所以没有使用液压力或电动机的动力，提高了燃料效率。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。它们并不会毫无遗漏，也不会将本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多修改和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其它们的实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同的选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等同方案加以限定。

Claims (6)

1.一种用于车辆的两挡变速器，包括：
输入轴，所述输入轴接收来自电动机的动力；
行星齿轮单元，所述行星齿轮单元接收来自所述输入轴的动力，并且将动力传输至输出轴；以及
离合器单元，所述离合器单元安装在所述行星齿轮单元上，并且确定关于所述电动机的旋转速度的变化的元件。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的两挡变速器，其中所述行星齿轮单元降低所述电动机的旋转速度，或者将旋转速度保持为恒定速度。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的两挡变速器，其中所述行星齿轮单元包括太阳齿轮、小齿轮、环形齿轮以及架，并且所述太阳齿轮连接到所述输入轴，所述架连接到所述输出轴。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的两挡变速器，进一步包括：
壳体，其中所述离合器单元包括安装在所述环形齿轮上的齿式离合器。
5.根据权利要求3所述的用于车辆的两挡变速器，其中所述离合器单元包括选择性地连接所述太阳齿轮和所述架的摩擦离合器。
6.根据权利要求4所述的用于车辆的两挡变速器，进一步包括：
控制器，所述控制器接收所述电动机的旋转速度的变化信号，并且将操作信号传输至所述离合器单元。
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