CN105864367A - 一种用于电动汽车的自动变速器及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于电动汽车的自动变速器。所述自动变速器包括：主动轴、一挡一级主动齿轮、一挡一级被动齿轮、一挡二级主动齿轮、一挡二级被动齿轮、二挡主动齿轮以及二挡被动齿轮，所述一挡一级主动齿轮设置于所述主动轴上，并与所述一挡一级被动齿轮啮合；所述一挡二级主动齿轮与所述一挡一级被动齿轮为一整体，并与所述一挡二级被动齿轮啮合；所述一挡二级被动齿轮和所述二挡主动齿轮均与所述主动轴共轴线，且所述二挡主动齿轮与所述二挡被动齿轮啮合。本发明优化了自动变速器各旋转件的转速，扩大了自动变速器输入转速的范围；同时有利于缩短换挡时间，改善换挡品质。此外，本发明还改善了齿轮的受力状况，延长齿轮寿命，降低了齿轮传动噪声。

Description

一种用于电动汽车的自动变速器及汽车

技术领域

本发明涉及变速器领域，具体地，涉及一种用于电动汽车的自动变速器及汽车。

背景技术

纯电动汽车(Battery Electric Vehicle，简称BEV)是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的对环境影响极小的新一代清洁能源汽车。在单档的纯电动汽车中，传动比固定，只能单纯地靠改变电机转速来控制输出速度，而电机的转速是通过改变电流的大小来控制的，对电机要求较高、且会影响电机的使用寿命。在驱动电机参数已确定的情况下，输出转矩和输出转速范围较小，最高车速和爬坡性能因此受限。因此，两挡变速器能解决上述问题。现已公开的两挡变速器，存在各种问题。当变速器处于2挡时，1挡的主动齿轮带着与其连接的一挡离合器摩擦片空转，其转速是输入转速与速比比值(一挡速比与二挡速比的比值)的乘积，例如最大输入转速为n₀＝6000r/min，速比比值为1.8，则一挡主动齿轮和一挡离合器摩擦片空转转速最高达到n＝n₀*1.8＝10800r/min，将引起噪声大，能量损失大等问题，更主要的是摩擦片边沿的线速度(v＝πnr/60，角速度与半径的乘积)会超过其许用值。因此，该自动变速器只能用于输入转速较低的低速电机及低速车。另外，当变速器处于2挡时，1挡离合器是分离的，其一端的摩擦片随一挡主动齿轮旋转，另一端随主动轴(输入轴)旋转，两端的相对转速(转速差)为Δn＝n-n₀＝0.8n₀。

图1是现有的两挡变速器的结构示意图。如图1所示，具体地，当二挡离合器2接合，二挡主动齿轮的转速与输入轴的转速相同，即等于动力电机的转速n₀，变速器处于2挡。由于一挡和二挡的两对齿轮处于常啮合状态，而一挡被动齿轮、二挡被动齿轮同为一体，转速相同，所以一挡主动齿轮在一挡被动齿轮的驱动下，处于空转状态，其转速为

n₁＝n₀i₁/i₂

式中，i₁和i₂分别为一挡和二挡的速比，i₁>i₂，一般i₁为i₂的1.8～2倍，则一挡主动齿轮空转转速为输入转速的1.8～2倍。由于一挡离合器4的一端与一挡主动齿轮固定连接，所以该端的摩擦片以相同的转速旋转。因此，限定了输入转速不能太高，否则，变速器处于二挡时，一挡主动齿轮和一挡离合器摩擦片的转速太高，摩擦片边缘的线速度将超过其许用值。另外，一挡离合器4的一端与输入轴连接，转速为n₀，另一端与一挡主动齿轮固定连接，其转速为n₀i₁/i₂，离合器两端相对转速较高(n₀/i₂*(i₁-i₂))，换挡困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于电动汽车的自动变速器及汽车。其中，所述自动变速器解决了现有的两挡变速器存在的输入转速受限制以及使用范围窄的技术问题。此外，不仅能够降低换挡时离合器两端的相对转速，缩短换挡时间，改善换挡品质，还且还能够改善了齿轮的受力状况，延长齿轮寿命，降低了齿轮传动噪声。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于电动汽车的自动变速器。所述自动变速器包括：

主动轴、一挡一级主动齿轮、一挡一级被动齿轮、一挡二级主动齿轮、一挡二级被动齿轮、二挡主动齿轮以及二挡被动齿轮，

所述一挡一级主动齿轮设置于所述主动轴上，并与所述一挡一级被动齿轮啮合；所述一挡二级主动齿轮与所述一挡一级被动齿轮为一整体，并与所述一挡二级被动齿轮啮合；所述一挡二级被动齿轮和所述二挡主动齿轮均与所述主动轴共轴线，且所述二挡主动齿轮与所述二挡被动齿轮啮合。

可选地，所述自动变速器还包括：主减速器，

所述主减速器的主动齿轮与所述二挡被动齿轮为一整体，所述主减速器的主动齿轮与所述主减速器的被动齿轮啮合。

可选地，所述自动变速器还包括：一挡离合器和二挡离合器，

所述一挡离合器的一端连接所述一挡二级被动齿轮，所述一挡离合器的另一端连接所述二挡主动齿轮；所述二挡离合器的一端连接所述二挡主动齿轮，所述二挡离合器的另一端连接所述主动轴。

可选地，所述自动变速器还包括：

液压系统，与所述一挡离合器和所述二挡离合器相连，用于控制所述一挡离合器接合或分离以及控制所述二挡离合器接合或分离。

可选地，所述自动变速器还包括：油泵，与所述液压系统连接，用于为所述液压系统提供动力。

可选地，在所述一挡离合器接合，以及所述二挡离合器分离的情况下，所述主动轴传入的动力经所述一挡一级主动齿轮、所述一挡一级被动齿轮、所述一挡二级主动齿轮、所述一挡二级被动齿轮、所述一挡离合器、所述二挡主动齿轮、所述二挡被动齿轮传递，由所述主减速器输出，

其中，所述二挡离合器处于空转状态。

可选地，在所述二挡离合器接合，以及所述一挡离合器分离的情况下，所述主动轴传入的动力经所述二挡离合器、所述二挡主动齿轮、所述二挡被动齿轮传递，由主减速器输出，

其中，所述一挡一级主动齿轮、所述一挡一级被动齿轮、所述一挡二级主动齿轮、所述一挡二级被动齿轮处于空转状态。

可选地，所述二挡主动齿轮的转速与所述一挡二级被动齿轮的转速相同。

相应地，本发明还提供一种电动汽车。所述电动汽车包括用于电动汽车的自动变速器。

通过上述技术方案，一挡一级主动齿轮设置于主动轴上，并与一挡一级被动齿轮啮合；一挡二级主动齿轮与一挡一级被动齿轮为一整体，并与一挡二级被动齿轮啮合；一挡二级被动齿轮和二挡主动齿轮均与主动轴共轴线，且二挡主动齿轮与二挡被动齿轮啮合，解决了现有的两挡变速器存在的输入转速受限制以及使用范围窄的技术问题。此外，不仅能够降低换挡时离合器两端的相对转速，缩短换挡时间，改善换挡品质，还且还能够改善了齿轮的受力状况，延长齿轮寿命，降低了齿轮传动噪声。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1是现有的两挡变速器的结构示意图。

图2是本发明一实施例提供的自动变速器的结构示意图。

附图标记说明

1主动轴 2二挡离合器 3二挡主动齿轮 4一挡离合器

5一挡二级被动齿轮 6一挡一级主动齿轮

7一挡一级被动齿轮 8一挡二级主动齿轮 9二挡被动齿轮

10主减速器 11液压系统 12油泵 13电机 14车轮

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2是本发明一实施例提供的自动变速器的结构示意图。如图2所示，本发明一实施例提供的自动变速器包括：主动轴1、一挡一级主动齿轮6、一挡一级被动齿轮7、一挡二级主动齿轮8、一挡二级被动齿轮5、二挡主动齿轮3以及二挡被动齿轮9，所述一挡一级主动齿轮6设置于所述主动轴1上，并与所述一挡一级被动齿轮7啮合；所述一挡二级主动齿轮8与所述一挡一级被动齿轮7为一整体，并与所述一挡二级被动齿轮5啮合；所述一挡二级被动齿轮5和所述二挡主动齿轮3均与所述主动轴1共轴线，且所述二挡主动齿轮3与所述二挡被动齿轮9啮合。

在本实施例中，所述自动变速器还包括：主减速器10，所述主减速器10的主动齿轮与所述二挡被动齿轮9为一整体，所述主减速器10的主动齿轮与所述主减速器10的被动齿轮啮合。

在本实施例中，所述自动变速器还包括：一挡离合器4和二挡离合器2，所述一挡离合器4的一端连接所述一挡二级被动齿轮5，所述一挡离合器4的另一端连接所述二挡主动齿轮3；所述二挡离合器2的一端连接所述二挡主动齿轮3，所述二挡离合器2的另一端连接所述主动轴1。

具体地，在所述一挡离合器4接合，以及所述二挡离合器2分离的情况下，所述主动轴1传入的动力经所述一挡一级主动齿轮6、所述一挡一级被动齿轮7、所述一挡二级主动齿轮8、所述一挡二级被动齿轮5、所述一挡离合器4、所述二挡主动齿轮3、所述二挡被动齿轮9传递，由所述主减速器10输出，其中，所述二挡离合器2处于空转状态，所述二挡主动齿轮3的转速与所述一挡二级被动齿轮5的转速相同。在所述二挡离合器2接合，以及所述一挡离合器4分离的情况下，所述主动轴1传入的动力经所述二挡离合器4、所述二挡主动齿轮3、所述二挡被动齿轮9传递，由主减速器10输出，其中，所述一挡一级主动齿轮6、所述一挡一级被动齿轮7、所述一挡二级主动齿轮8、所述一挡二级被动齿轮5处于空转状态。

在具体的实施方式中，所述自动变速器还包括：液压系统11，与所述一挡离合器4和所述二挡离合器2相连，用于控制所述一挡离合器4接合或分离以及控制所述二挡离合器2接合或分离。

在具体的实施方式中，所述自动变速器还包括：油泵12，与所述液压系统11连接，用于为所述液压系统11提供动力。

本实施例通过将一挡一级主动齿轮设置于主动轴上，并与一挡一级被动齿轮啮合；一挡二级主动齿轮与一挡一级被动齿轮为一整体，并与一挡二级被动齿轮啮合；一挡二级被动齿轮和二挡主动齿轮均与主动轴共轴线，且二挡主动齿轮与二挡被动齿轮啮合，解决了现有的两挡变速器存在的输入转速受限制以及使用范围窄的技术问题。此外，不仅能够降低换挡时离合器两端的相对转速，缩短换挡时间，改善换挡品质，还且还能够改善了齿轮的受力状况，延长齿轮寿命，降低了齿轮传动噪声。

参照图2，本发明的优选实施例提供了一种可两挡变速的自动变速器(简称2DCT)，该自动变速器包括：主动轴1、一挡离合器4、二挡离合器2、一挡一级主动齿轮6、一挡一级被动齿轮7、一挡二级主动齿轮8、一挡二级被动齿轮5、二挡主动齿轮3、二挡被动齿轮9和主减速器10。

主动轴1即动力输入轴，通过花键和电机13的输出轴连接。一挡一级主动齿轮6与主动轴1为一整体，和一挡一级被动齿轮7啮合，一挡二级主动齿轮8与一挡一级被动齿轮7为一整体，与一挡二级被动齿轮5啮合，一挡二级被动齿轮5与主动轴1共轴线。二挡主动齿轮3与主动轴1共轴线，与二挡被动齿轮9啮合。一挡离合器4一端连接一挡二级被动齿轮5，另一端连接二挡主动齿轮3。二挡离合器2一端连接主动轴1，另一端同样连接二挡主动齿轮3。主减速器10的主动齿轮与二挡被动齿轮9为一整体，被动齿轮通过差速器将动力输出至汽车的车轮14。

当一挡离合器4接合，以及二挡离合器2分离时，二挡主动齿轮3与一挡二级被动齿轮5转速相同，变速器的动力传输路线是，由输入轴1输入，经一挡一级主动齿轮6、一挡一级被动齿轮7、一挡二级主动齿轮8、一挡二级被动齿轮5、一挡离合器4、二挡主动齿轮3以及二挡被动齿轮9，最后由主减速器10输出。一挡减速由三级减速构成，此时一挡速比为各级减速比的乘积，即

$i_1=\frac{z_2}{z_1}\frac{z_4}{z_3}\frac{z_6}{z_5}$

式中，z₁、z₂、z₃、z₄、z₅、z₆分别为一挡一级主动齿轮6、一挡一级被动齿轮7、一挡二级主动齿轮8、一挡二级被动齿轮5、二挡主动齿轮3和二挡被动齿轮9的齿数。

具体地，同样的一挡减速比原来由一对齿轮完成，现由3对齿轮完成，分配到每对齿轮的减速比就比原来的小，在同样中心距的情况下，减速比小，意味着小齿轮(主动齿轮)的直径大，传递同样扭矩，齿轮直径大，则齿轮的受力小，齿轮受力小，可以提高齿轮寿命，而且可以采用模数更小的齿轮，利于降低噪声。

当二挡离合器2接合，以及一挡离合器4分离时，二挡主动齿轮3与主动轴1转速相同，变速器的动力传输路线是，由输入轴1输入，经二挡离合器4、二挡主动齿轮3和二挡被动齿轮9，最后由主减速器10输出。此时二挡速比为：

$i_2=\frac{z_6}{z_5}$

通过对各齿轮齿数的的选配，可以得到所需要的速比。

当变速器处于一挡时，除二挡离合器2外，其它各构件都参与传动工作，主动轴1、一挡一级主动齿轮6转速最高，为输入转速n₀，其它构件转速沿动力传输线路依次递减。二挡离合器2一端随主动轴空转，转速n₁＝n₀，另一端随二挡主动齿轮3空转，转速为：

$n_2=\frac{z_1}{z_2}\frac{z_3}{z_4}{n}_0=n_0{i}_2/i_1$

二挡离合器2两端相对转速为：

$\mathrm{\Δ}n=n_1-n_2=n_0-n_0{i}_2/i_1=\frac{n_0}{i_1}(i_1-i_2)$

当变速器处于二挡时，输入轴1，二挡离合器2、二挡主动齿轮3和二挡被动齿轮9，主减速器10参与传动工作，主动轴1、二挡主动齿轮6转速最高，为输入转速n₀，二挡被动齿轮9转速为n₀/i₂。一挡一级主动齿轮6、一挡一级被动齿轮7、一挡二级主动齿轮8以及一挡二级被动齿轮5处于空转状态，一挡一级主动齿轮6转速最高，为输入转速n₀，其它依次递减。一挡离合器4一端随一挡二级被动齿轮5空转，转速为：

$n_1=\frac{z_1}{z_2}\frac{z_3}{z_4}{n}_0=n_0{i}_2/i_1$

另一端随二挡主动齿轮3空转，转速为n₂＝n₀，一挡离合器4两端相对转速为

$\mathrm{\Δ}n=n_1-n_2=n_0{i}_2/i_1-n_0=\frac{-n_0}{i_1}(i_1-i_2)$

无论变速器处于一挡或二挡，不工作的离合器两端相对转速的绝对值均为

$\frac{n_0}{i_1}(i_1-i_2)$

因为i₁>i₂，所以换挡前离合器的相对转速降低，降低了换挡时间。

具体地，与现有的二挡变速器相比，当变速器处于一挡时，二挡离合器处于分离状态，二挡离合器两端的相对转速是Δn＝n₀*(1-i₂/i₁)，如果i₁/i₂＝1.8，则Δn＝0.44n₀，而当变速器处于二挡时，一挡离合器处于分离状态，一挡离合器两端的相对转速是Δn＝n₀*(1-i₂/i₁)＝0.44n₀，而现有的二挡变速器的一挡离合器两端的相对转速Δn＝0.8n₀，可见缩短了由2挡换到1挡的时间，改善了换挡品质。

优选地，该自动变速器还包括与离合器相连的液压系统11，并设有为液压系统11提供动力的油泵12，油泵由电机13驱动。

根据本发明的另一方面，还提供一种纯电动汽车，采用上述实施例的自动变速器机构。

由以上表述可知，本发明提供的用于电动汽车的自动变速器及具有该自动变速器的汽车的上述实施例实现了如下技术效果：

1、无论传动件还是空转件，所有旋转件转速在任何时候均不大于变速器的输入转速，扩大了自动变速器的输入转速范围。

2、换挡前离合器两端的相对转速低，换挡时间短，改善换挡品质。

3、一挡减速比由3对齿轮完成，分配到每对齿轮的减速比就比由一对齿轮完成小，在同样中心距的情况下，减速比小，则小齿轮(主动齿轮)的直径大，传递同样扭矩，齿轮直径大，则齿轮的受力小，可以提高齿轮寿命，而且可以采用模数更小的齿轮，利于降低噪声。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种用于电动汽车的自动变速器，其特征在于，所述自动变速器包括：

主动轴(1)、一挡一级主动齿轮(6)、一挡一级被动齿轮(7)、一挡二级主动齿轮(8)、一挡二级被动齿轮(5)、二挡主动齿轮(3)以及二挡被动齿轮(9)，

所述一挡一级主动齿轮(6)设置于所述主动轴(1)上，并与所述一挡一级被动齿轮(7)啮合；所述一挡二级主动齿轮(8)与所述一挡一级被动齿轮(7)为一整体，并与所述一挡二级被动齿轮(5)啮合；所述一挡二级被动齿轮(5)和所述二挡主动齿轮(3)均与所述主动轴(1)共轴线，且所述二挡主动齿轮(3)与所述二挡被动齿轮(9)啮合。

2.根据权利要求1所述的用于电动汽车的自动变速器，其特征在于，所述自动变速器还包括：

主减速器(10)，

所述主减速器(10)的主动齿轮与所述二挡被动齿轮(9)为一整体，所述主减速器(10)的主动齿轮与所述主减速器(10)的被动齿轮啮合。

3.根据权利要求1所述的用于电动汽车的自动变速器，其特征在于，所述自动变速器还包括：

一挡离合器(4)和二挡离合器(2)，

所述一挡离合器(4)的一端连接所述一挡二级被动齿轮(5)，所述一挡离合器(4)的另一端连接所述二挡主动齿轮(3)；所述二挡离合器(2)的一端连接所述二挡主动齿轮(3)，所述二挡离合器(2)的另一端连接所述主动轴(1)。

4.根据权利要求3所述的用于电动汽车的自动变速器，其特征在于，所述自动变速器还包括：

液压系统(11)，与所述一挡离合器(4)和所述二挡离合器(2)相连，用于控制所述一挡离合器(4)接合或分离以及控制所述二挡离合器(2)接合或分离。

5.根据权利要求4所述的用于电动汽车的自动变速器，其特征在于，所述自动变速器还包括：

油泵(12)，与所述液压系统(11)连接，用于为所述液压系统(11)提供动力。

6.根据权利要求3所述的用于电动汽车的自动变速器，其特征在于，

在所述一挡离合器(4)接合，以及所述二挡离合器(2)分离的情况下，所述主动轴(1)传入的动力经所述一挡一级主动齿轮(6)、所述一挡一级被动齿轮(7)、所述一挡二级主动齿轮(8)、所述一挡二级被动齿轮(5)、所述一挡离合器(4)、所述二挡主动齿轮(3)、所述二挡被动齿轮(9)传递，由所述主减速器(10)输出，

其中，所述二挡离合器(2)处于空转状态。

7.根据权利要求3所述的用于电动汽车的自动变速器，其特征在于，

在所述二挡离合器(2)接合，以及所述一挡离合器(4)分离的情况下，所述主动轴(1)传入的动力经所述二挡离合器(4)、所述二挡主动齿轮(3)、所述二挡被动齿轮(9)传递，由主减速器(10)输出，

其中，所述一挡一级主动齿轮(6)、所述一挡一级被动齿轮(7)、所述一挡二级主动齿轮(8)、所述一挡二级被动齿轮(5)处于空转状态。

8.根据权利要求6所述的用于电动汽车的自动变速器，其特征在于，所述二挡主动齿轮(3)的转速与所述一挡二级被动齿轮(5)的转速相同。

9.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括权利要求1-8中任意一项权利要求所述的用于电动汽车的自动变速器。