CN105485262A - 一种电动汽车两挡变速器 - Google Patents

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胡博钦
郑海峰
程靖
刘增印
魏庆凯
况文兵
陈魏
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Abstract

本发明公开了一种电动汽车两挡变速器，包括：第一轴，其用于接收汽车驱动电机输出的动力；第二轴，其通过传动机构与第一轴连接，在第一轴带动下转动；第一空套齿轮，其可旋转的套合在第一轴上；第二空套齿轮，其可旋转的套合在第二轴上；第一离合器，其与第一轴和第一空套齿轮连接，用于使第一轴与第一空套齿轮接合或分离；第二离合器，其与第二轴和第二空套齿轮连接，用于使第二轴与第二空套齿轮接合或分离；动力输出机构，其与第一空套齿轮和第二空套齿轮连接，将第一空套齿轮或第二空套齿轮输出的动力传递给车轮。本发明将两个离合器分开布置在两根轴上，使变速器结构相对简单，降低了变速器的制造工艺，有利于降低成本。

Description

一种电动汽车两挡变速器
技术领域
本发明涉及电动汽车传动技术领域，特别涉及一种电动汽车两挡变速器。
背景技术
在纯电动汽车传动系统中，大多使用结构简单、成本低的减速器进行减速增矩。采用固定速比的减速器对纯电动汽车驱动电机的要求很高，极大的增加了整车的开发成本，且无法使驱动电机更多的运行在高效率区，降低了纯电动汽车的续驶里程。由于纯电动汽车的驱动电机具有很好的调速特性，纯电动汽车传动系统的挡位数不宜过多，通过对纯电动汽车动力传动系统参数匹配发现两挡变速器是比较合理的纯电动汽车传动系统。目前纯电动汽车上开发的两挡变速器主要有机械式手动变速器(MT)、机械式自动变速器(AMT)和双离合器自动变速器(DCT)和液力机械式自动变速器(AT)。机械式手动变速器无法实现动力换挡，也不能实现自动换挡，是一种最低等的纯电动汽车传动系统。机械式自动变速器无法实现动力换挡，换挡品质差，且换挡过程对同步器损害较大，使同步器可靠性降低，导致系统可靠性降低。双离合器自动变速器齿轮数量多，且需要设置换挡同步器，导致变速器存在结构复杂、体积大、轴向长度较长。采用定轴式AT，结构简单，较行星排式AT技术成本低，易于产品实现，且具有AT的动力换挡特点，换挡无中断，无冲击，扭矩容量大，换挡品质好。
因此，需探索一种能适合纯电动汽车使用的定轴式AT自动变速器，使其克服上述缺点。
发明内容
本发明设计开发了一种电动汽车两挡变速器解决了现有电动汽车变速器结构复杂、换挡过程中动力中断的问题，使电动汽车变速器结构简单运行可靠。
本发明的另一个目的是提供一种离合器布置结构，以及离合器结构，使离合器的接合和分离快速可靠。
本发明提供的技术方案为：
一种电动汽车两挡变速器，包括：
第一轴，其用于接收汽车驱动电机输出的动力；
第二轴，其通过传动机构与所述第一轴连接，能够在所述第一轴带动下转动；
第一空套齿轮，其可自由旋转的套设在所述第一轴上；
第二空套齿轮，其可自由旋转的套设在所述第二轴上；
第一离合器，其固定连接所述第一轴，并且选择性的连接第一空套齿轮，用于使第一轴与第一空套齿轮接合或分离；
第二离合器，其固定连接所述第二轴，并且选择性的连接第二空套齿轮连接，用于使第二轴与第二空套齿轮接合或分离；
第一输出齿轮，其可旋转的套设在所述第二轴上，并且与第二齿轮固定连接，能够共同旋转；
动力输出机构，其与所述第一输出齿轮啮合将动力输出。
优选的是，所述第一轴与汽车驱动电机之间通过柔性盘连接。
优选的是，所述传动机构包括相啮合的第一传动齿轮和第二传递齿轮，所述第一传动齿轮与第一轴同轴固定连接，所述第二传动齿轮与第二轴同轴固定连接。
优选的是，所述动力输出机构包括与第一输出齿轮啮合的第二输出齿轮，所述第二输出齿轮将动力传递给车轮。
优选的是，所述动力输出机构还包括差速器，所述差速器与第二输出齿轮连接，将第二输出齿轮输出的动力传递给左半轴和右半轴。
优选的是，所述第一离合器和第二离合器设置在同一侧。
优选的是，所述第一离合器和/或第二离合器采用干式离合器。
优选的是，所述第一离合器和/或第二离合器采用湿式离合器。
优选的是，所述湿式离合器包括离合器壳体、离合器毂、离合器连接件、活塞以及摩擦片，所述离合器毂与第一空套齿轮或第二空套齿轮花键连接，所述离合器连接件与第一轴或第二轴花键连接，所述第一轴或第二轴一端设置有液压油通道，所述液压油通道与所述活塞连接，通过所述活塞的运动将离合器毂和离合器连接件依靠摩擦片连接到一起。
优选的是，所述干式离合器包括支撑盘、摩擦片、压盘、膜片弹簧以及推力球轴承，所述支撑盘与第一空套齿轮或第二空套齿轮花键连接，所述摩擦片与第一轴或第二轴花键连接，所述第一轴或第二轴上设置有液压油通道，所述液压油通道与所述推力球轴承连接，通过所述推力球轴承的运动，推动所述膜片弹簧带动压盘移动，将摩擦片压紧到支撑盘上。
本发明的有益效果是：
1)本发明将两个离合器分开布置在两根轴上，使变速器结构相对简单，降低了变速器的制造工艺，有利于降低成本；
2)本发明将离合器独立于齿轮传动机构，他们具有不同的工作空间，采用不同的润滑方式，减少了齿轮的搅油损失。
3)本发明将离合器安装于箱体外部，有利于离合器的冷却。
4)本发明将离合器安装于箱体外部，有利于离合器的拆卸，便于更换离合器易损件，具有极大的实用价值。
5)通过控制两个离合器的接合速度和接合的重叠量实现动力换挡，换挡过程舒适性好；
6)本发明是在机械变速器的基础上进行设计，具有生产继承性好的特点。
附图说明
图1为本发明所述的电动汽车两挡变速器总体结构示意图。
图2为本发明所述的电动汽车两挡变速器总体结构零部件安装位置示意图。
图3为本发明所述的1挡动力传输路径。
图4为本发明所述的2挡动力传输路径。
图5为本发明所述的湿式离合器结构示意图。
图6为本发明所述的常开式干式离合器结构示意图。
图7为本发明所述的常闭式干式离合器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1。图2所示，本发明提供了一种电动汽车两挡变速器，由驱动电机110作为动力来源。驱动电机110的输出轴通过柔性盘120与第一轴131连接，从而使驱动电机110能够带动第一轴131旋转。
第一轴131通过传动机构与第二轴132连接，使第一轴131和第二轴132能够同时旋转。
其中所述传动机构包括第一传动齿轮141和第二传动齿轮142。所述第一传动齿轮141与第一轴131同轴固定连接，所述第二传动齿轮142与第二轴132同轴固定连接，并且第一传动齿轮141和第二传递齿轮142相啮合，因此通过传动机构实现了第一轴131带动第二轴132共同旋转。由于第一传动齿轮141和第二传递齿轮142的分度圆直径不同，因此第一轴131和第二轴132的转速也不同。
在第一轴131上套合有第一齿轮套筒，其通过滚针轴承空套在第一轴131上，使第一齿轮套筒能够相对于第一轴131旋转。第一空套齿轮151通过花键装配在第一齿轮套筒上，使第一空套齿轮151能够相对于所述第一轴131旋转。
在第二轴132上套合有第二齿轮套筒，其通过滚针轴承空套在第二轴132上，使第二齿轮套筒能够相对于第二轴132旋转。第二空套齿轮152通过花键装配在第二齿轮套筒上，使第二空套齿轮152能够相对于所述第二轴132旋转。
第一轴131和第一齿轮套筒分别与第一离合器161连接，所述第一离合器161的作用是能够使第一轴131和第一空套齿轮151分离或接合。当第一轴131和第一空套齿轮151接合时，实现了将动力从第一轴131传递到第一空套齿轮151上。
第二轴132和第二齿轮套筒分别与第二离合器162连接，所述第二离合器162的作用是能够使第二轴132和第二空套齿轮152分离或接合。当第二轴132和第二空套齿轮152接合时，实现了将动力从第二轴132传递到第二空套齿轮152上。
电动汽车两挡变速器还包括动力输出机构，所述动力输出机构具有动力输入端，该动力输入端即与第一空套齿轮151连接，又与第二空套齿轮152连接。当第一离合器161使第一轴131和第一空套齿轮151接合，第二离合器162使第二轴132和第二空套齿轮152分离时，动力经第一轴131、第一空套齿轮151传递给动力输出机构，进而再由动力输出机构带动车轮旋转。当第一离合器161使第一轴131和第一空套齿轮151分离，第二离合器162使第二轴132和第二空套齿轮152接合时，动力经第二轴132、第二空套齿轮152传递给动力输出机构，进而再由动力输出机构带动车轮旋转。即第一离合器161和第二离合器162之中有且只有一个离合器处于接合的状态，两条动力传输路径上的传动比不同，因此可根据实际需求选择不同的动力传输路径。在动力传输过程中，始终有一个离合器是处于接合状态，因此即使在换挡过程中，动力也不会中断。
作为一种优选的，所述动力输出机构包括相啮合的第一输出齿轮171和第二输出齿轮172。
其中第一输出齿轮171通过花键装配在第二齿轮套筒上，使其能够与第二空套齿轮152共同旋转。而第二空套齿轮152与第一空套齿轮151啮合。因此，当第一离合器161接合时，动力经第一轴131、第一空套齿轮151、第二空套齿轮152、第一输出齿轮171传递到第二输出齿轮172上；当第二离合器162接合时，动力经第二轴132、第二空套齿轮152、第一输出齿轮171传递到第二输出齿轮172上，此时虽然第二空套齿轮152与第一空套齿轮151啮合，但由于第一离合器161处于分离状态，因此第一空套齿轮151在第一轴131上进行空转。
所述动力输出机构还包括差速器173，所述差速器173与第二输出齿轮172连接，由差速器带动左半轴174和右半轴175转动。
作为一种优选的，所述第一轴131、第二轴132、第一传动齿轮141、第二传动齿轮142、第一空套齿轮151、第二空套齿轮152安装于变速器壳体内，并且所述电机壳体与变速器壳体一体成型设置。
作为一种优选的，所述第一离合器161和第二离合器162设置于变速箱外的同一侧，采用模块化设计，第一离合器161和第二离合器162设置于同一个离合器壳体163内，使第一离合器161和第二离合器162便于散热，也便于离合器易损件的更换。变速部分充有普通的润滑油，离合器部分充有离合器油。
本发明提供的电动汽车两挡变速器工作过程如下：
如图3所示，当选择1挡时，第一离合器161接合，第二离合器162分离，电机110输出的动力经柔性盘120传输给第一轴131，在经由第一离合器161传递给第一空套齿轮151，由于第一空套齿轮151与第二空套齿轮152啮合，第二空套齿轮152又与第一输出齿轮171同轴固定，因此动力传递到第一输出齿轮171上，第一输出齿轮171输出的动力再经第二输出齿轮172、差速器173最终达到左半轴174和右半轴175。
如图4所示，当选择2挡时，第一离合器161分离，第二离合器162接合，电机110输出的动力经柔性盘120传输给第一轴131，再经由第一传动齿轮141和第二传动齿轮142传递到第二轴132上，第二轴132输出的动力经第二离合器162到达第二空套齿轮152和第一输出齿轮171上。第一输出齿轮171输出的动力再经第二输出齿轮172、差速器173最终达到左半轴174和右半轴175。
在1挡和2挡动力传输过程中，区别主要在于，1挡中第一轴131的动力经第一空套齿轮151与第二空套齿轮152的传动传递到第一输出齿轮171上，而2挡中第一轴131的动力经第一传动齿轮141和第二传动齿轮142传递到第一输出齿轮171上。因此只需要按照设计要求，设计第一空套齿轮151与第二空套齿轮152的传动比，以及第一传动齿轮141和第二传动齿轮142的传动比，即可实现特定的两挡变速要求。
在由1挡换到2挡时，第一离合器161分离，同时第二离合器162接合，这样实现了动力传输不中断。同样的在由2挡换到1挡时，第一离合器161接合，同时第二离合器162分离。
在另一实施例中，所述第一离合器161和第二离合器162采用湿式离合器。
以第一离合器161为例。如图5所示，所述湿式离合器包括离合器壳体261、离合器毂262、离合器连接件263、活塞264以及摩擦片265。离合器毂262通过花键与第一齿轮套筒连接，离合器连接件263通过花键与第一轴131连接，当离合器充入液压油时使活塞264压到摩擦片265上，使合器毂262和离合器连接件263依靠摩擦片265连接到一起，因此实现了将动力从第一轴131传递到第一空套齿轮151上。
在另一实施例中，所述第一离合器161采用常开式干式离合器，第二离合器162采用常合式干式离合器。
当变速箱故障时，由于第二离合器162常合，变速箱仍在挡，车辆具有跛行回家的特性。
以第一离合器161为例。如图6所示，所述常开式干式离合器包括支撑盘361、摩擦片362、压盘363、膜片弹簧364以及推力球轴承365。其中，支撑盘361通过花键与第一齿轮套筒连接，摩擦片362与第一轴131间接花键连接。推力球轴承365能够推动膜片弹簧364运动，进而带动压盘363将摩擦片362压紧到支撑盘361上。初始状态，膜片弹簧364的支点366位于膜片弹簧364的一侧，推力球轴承365接触膜片弹簧364的位置在膜片弹簧364的另一侧，膜片弹簧364的中部与压盘363接触。因此当常开式干式离合器充油时，活塞推动推力球轴承365向前移动，推力球轴承365推动膜片弹簧364进而带动压盘363，将膜片弹簧364压紧到支撑盘361上，因此实现了将动力从第一轴131传递到第一空套齿轮151上。
在另一实施例中，所述第一离合器161采用常开式干式离合器，第二离合器162采用常闭式干式离合器。
如图7所示，常闭式干式离合器与常开式干式离合器相比，膜片弹簧364的支点366位于膜片弹簧364的中部，推力球轴承365接触膜片弹簧364的位置在膜片弹簧364的一侧，膜片弹簧364的另一侧与压盘363接触。因此初始状态压盘363将摩擦片362压紧到支撑盘361上，实现了第一轴131与第一空套齿轮151的结合。而当常闭式干式离合器充油时，膜片弹簧364与压盘363接触的一侧抬起，使摩擦片362与支撑盘361分离，进而使第一轴131与第一空套齿轮151的分离。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种电动汽车两挡变速器，其特征在于，包括：
第一轴，其用于接收汽车驱动电机输出的动力；
第二轴，其通过传动机构与所述第一轴连接，能够在所述第一轴带动下转动；
第一空套齿轮，其可自由旋转的套设在所述第一轴上；
第二空套齿轮，其可自由旋转的套设在所述第二轴上；
第一离合器，其固定连接所述第一轴，并且选择性的连接第一空套齿轮，用于使第一轴与第一空套齿轮接合或分离；
第二离合器，其固定连接所述第二轴，并且选择性的连接第二空套齿轮连接，用于使第二轴与第二空套齿轮接合或分离；
第一输出齿轮，其可旋转的套设在所述第二轴上，并且与第二齿轮固定连接，能够共同旋转；
动力输出机构，其与所述第一输出齿轮啮合将动力输出。
2.根据权利要求1所述的电动汽车两挡变速器，其特征在于，所述第一轴与汽车驱动电机之间通过柔性盘连接。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车两挡变速器，其特征在于，所述传动机构包括相啮合的第一传动齿轮和第二传递齿轮，所述第一传动齿轮与第一轴同轴固定连接，所述第二传动齿轮与第二轴同轴固定连接。
4.根据权利要求1或2所述的电动汽车两挡变速器，其特征在于，所述动力输出机构包括与第一输出齿轮啮合的第二输出齿轮，所述第二输出齿轮将动力传递给车轮。
5.根据权利要求4所述的电动汽车两挡变速器，其特征在于，所述动力输出机构还包括差速器，所述差速器与第二输出齿轮连接，将第二输出齿轮输出的动力传递给左半轴和右半轴。
6.根据权利要求4所述的电动汽车两挡变速器，其特征在于，所述第一离合器和第二离合器设置在同一侧，并且所述第一离合器和第二离合器设置于同一离合器壳体内。
7.根据权利要求1所述的电动汽车两挡变速器，其特征在于，所述第一离合器和/或第二离合器采用干式离合器。
8.根据权利要求1所述的电动汽车两挡变速器，其特征在于，所述第一离合器和/或第二离合器采用湿式离合器。
9.根据权利要求8所述的电动汽车两挡变速器，其特征在于，所述湿式离合器包括离合器壳体、离合器毂、离合器连接件、活塞以及摩擦片，所述离合器毂与第一空套齿轮或第二空套齿轮花键连接，所述离合器连接件与第一轴或第二轴花键连接，所述第一轴或第二轴一端设置有液压油通道，所述液压油通道与所述活塞连接，通过所述活塞的运动将离合器毂和离合器连接件依靠摩擦片连接到一起。
10.根据权利要求7所述的电动汽车两挡变速器，其特征在于，所述干式离合器包括支撑盘、摩擦片、压盘、膜片弹簧以及推力球轴承，所述支撑盘与第一空套齿轮或第二空套齿轮花键连接，所述摩擦片与第一轴或第二轴花键连接，所述第一轴或第二轴上设置有液压油通道，所述液压油通道与所述推力球轴承连接，通过所述推力球轴承的运动，推动所述膜片弹簧带动压盘移动，将摩擦片压紧到支撑盘上。
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