CN106956579A - 中空电机式电动汽车驱动切换及传动变速系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中空电机式电动汽车驱动切换及传动变速系统，包括中空电机和变速器，变速器包括变速传动组件和前输出轴，前输出轴贯穿于中空动力轴并可相对转动；驱动切换及传动变速系统还包括以可离合的方式与所述前输出轴配合用于将动力输出至汽车后轮以进行二驱与四驱间切换的后输出轴；中空电机的中空动力轴用于将动力输入至变速器，作为变速器动力输出端的前输出轴以可相对转动的方式贯穿中空动力轴用于驱动汽车前轮，使得中空电机与变速器的配合结构相当紧凑，减小了对空间的占用，且通过与前输出轴离合配合的后输出轴实现二驱与四驱间的切换，可共同利用变速输出组件实现多种工作模式的输出，从而可在多种工况下使用。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车动力驱动领域，特别涉及一种中空电机式电动汽车驱动切换及传动变速系统。
背景技术
环保问题已成为当今世界的一个热点话题，纯电动汽车零排放，污染小的特点使得纯电动汽车成为汽车工业发展和研究的热点。鉴于纯电动汽车动力传动系统主要部件(驱动电机、变速器和差速器)在研发过程中缺乏统一的设计布置，致使动力传动系统结构复杂、体积庞大、重量增加、系统分散、成本较高，不利于其研制和产业化，将驱动电机、变速器、差速器集成化是纯电动汽车发展的必然选择。在目前众多的纯电动传动系统中，例如通用旗下的雪佛兰bolt纯电动汽车采用的是中空电机、固定减速比减速器、离合器、传动轴集成，但此传动系统不能实现换挡，降低了能源利用效率，特斯拉纯电动汽车依旧采用分动器实现动力传输，其结构复杂增加整车质量。纯电动汽车集成式动力传动系统形式有平行轴和三角型以及行星齿轮输出结构，传统的平行轴输出技术成熟，结构简单，但占用空间比较大，行星齿轮输出机构占用空间小，加工装配以及单级行星齿轮传动系统换挡困难。此外，目前大多数电动车采用单一固定速比的减速器，使得驱动电机常常工作在低效率区，造成能源的浪费，使得整车续驶里程减少。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种中空电机式电动汽车驱动切换及传动变速系统，采用二驱与四驱的切换与变速系统集成设置的方式，既使得结构极为紧凑，可靠性高、占用空间小、且换挡切换快速容易，可适应多种复杂路况，具有很强的实用性。
本发明的中空电机式电动汽车驱动切换及传动变速系统，包括中空电机和变速器，变速器包括变速传动组件和前输出轴，中空电机的中空动力轴与变速传动组件传动配合用于动力输入，前输出轴形成变速器的动力输出端并用于将动力输出至汽车前轮，前输出轴贯穿于中空动力输出轴并可相对转动；驱动切换及传动变速系统还包括以可离合的方式与前输出轴配合用于将动力输出至汽车后轮以进行二驱与四驱间切换的后输出轴。
进一步，变速传动组件包括快挡传动链、慢挡传动链和换挡轴，快挡传动链包括快挡一级齿轮副和快挡二级齿轮副，慢挡传动链包括慢挡一级齿轮副和慢挡二级齿轮副，快挡一级齿轮副和慢挡一级齿轮副均与中空动力轴传动配合并以可相互切换与换挡轴接合或断开的方式设置，快挡二级齿轮副和慢挡二级齿轮副均与前输出轴传动配合并以可相互切换与换挡轴接合或断开的方式设置。
进一步，快挡一级齿轮副包括快挡一级主动齿轮和与快挡一级主动齿轮啮合的快挡一级从动齿轮，快挡二级齿轮副包括快挡二级主动齿轮和与快挡二级主动齿轮啮合的快挡二级从动齿轮；慢挡一级齿轮副包括慢挡一级主动齿轮和与慢挡一级主动齿轮啮合的慢挡一级从动齿轮，慢挡二级齿轮副包括慢挡二级主动齿轮和与慢挡二级主动齿轮啮合的慢挡二级从动齿轮；
快挡一级主动齿轮和慢挡一级主动齿轮圆周固定在中空动力轴上，快挡二级从动齿轮和慢挡二级从动齿轮圆周固定在前输出轴上。
快挡一级从动齿轮、慢挡一级从动齿轮、快挡二级主动齿轮和慢挡二级主动齿轮同轴空套设置在换挡轴上。
进一步，变速传动组件还包括换挡机构，换挡机构包括设置在快挡一级从动齿轮和慢挡一级从动齿轮之间并以滑动花键形式与换挡轴配合平行移动的方式设置于换挡轴上的第一接合器和设置在快挡二级主动齿轮和慢挡二级主动齿轮之间并以滑动花键形式与换挡轴配合平行移动的方式设置于换挡轴上的第二接合器。
进一步，换挡机构还包括可同时驱动第一接合器和第二接合器轴向移动的驱动装置，驱动装置包括分别与第一接合器和第二接合器连接的U形架和驱动U形架沿换挡轴轴向移动的丝杆滑块机构，丝杆滑块机构的滑块与U形架固定连接。
进一步，后输出轴与前输出轴同轴设置并通过离合器与前输出轴离合配合。
进一步，驱动切换及传动变速系统还包括驻车止动装置，驻车止动装置包括止动齿轮、用于与止动齿轮配合进行锁死的卡爪和驱动卡爪与止动齿轮接合或分离的卡爪驱动机构。
进一步，卡爪驱动机构包括可被驱动旋转的丝杆体和由卡爪一体形成并与丝杆体螺纹配合的滑块体。
本发明的有益效果：本发明的中空电机式电动汽车驱动切换及传动变速系统，中空电机的中空动力轴用于将动力输入至变速器，作为变速器动力输出端的前输出轴贯穿于中空动力输出轴并可相对转动用于驱动汽车前轮，使得中空电机与变速器的配合结构相当紧凑，减小了对空间的占用，且通过与前输出轴离合配合的后输出轴实现二驱与四驱间的切换，可共同利用变速输出组件实现多种工作模式的输出，从而可在多种工况下使用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明与汽车车轮系统配合示意图；
图2为本发明整体结构示意图；
图3为本发明中的驻车止动装置结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明与汽车车轮系统配合示意图，图2为本发明整体结构示意图，图3为本发明中的驻车止动装置结构示意图，如图所示：本实施例的中空电机式电动汽车驱动切换及传动变速系统，包括中空电机1和变速器，变速器包括变速传动组件和前输出轴20，中空电机1的中空动力轴3与变速传动组件传动配合用于动力输入，前输出轴20形成变速器的动力输出端并用于将动力输出至汽车前轮21，前输出轴20内套贯穿中空动力轴3设置并可相对转动；驱动切换及传动变速系统还包括以可离合的方式与前输出轴20配合用于将动力输出至汽车后轮以进行二驱与四驱间切换的后输出轴18；其中，中空电机1用于产生动力，中空动力轴通过轴承2实现转动用于动力输出，动力自中空动力轴3输入变速传动组件，经变速传动组件的动力自前输出轴20输出，当后输出轴18与前输出轴20分离时，汽车为前轮21驱动的二驱模式，当后输出轴18与前输出轴20形成传动接合时，汽车为前轮21驱动和后轮驱动共同驱动的四驱模式；前输出轴20同轴内套贯穿中空动力轴3设置并可相对转动，即前输出轴20自中空电机1内部贯穿设置于前轮21传动配合，使得整体驱动切换及传动变速系统的结构紧凑性大大提高，空间占用率同时得到提高。
本实施例中，变速传动组件包括快挡传动链、慢挡传动链和换挡轴19，快挡传动链包括快挡一级齿轮副和快挡二级齿轮副，慢挡传动链包括慢挡一级齿轮副和慢挡二级齿轮副，快挡一级齿轮副和慢挡一级齿轮副均与中空动力轴3传动配合并以可相互切换与换挡轴19接合或断开的方式设置，快挡二级齿轮副和慢挡二级齿轮副均与前输出轴20传动配合并以可相互切换与换挡轴19接合或断开的方式设置；即变速传动组件为两挡变速机构，快挡传动链和慢挡传动链均为两级减速机构，其中快挡一级齿轮副与慢挡一级齿轮副相邻设置并通过相互切换与换挡轴19接合或断开以实现快、慢挡的切换，快挡二级齿轮副和慢挡二级齿轮副相邻设置并通过相互切换与换挡轴19接合或断开以实现快、慢挡动力的输出，且快挡二级齿轮副和慢挡二级齿轮副的动力输出端均将动力输出至前输出轴20。
本实施例中，快挡一级齿轮副包括快挡一级主动齿轮4和与快挡一级主动齿轮4啮合的快挡一级从动齿轮7，快挡二级齿轮副包括快挡二级主动齿轮12和与快挡二级主动齿轮12啮合的快挡二级从动齿轮14；慢挡一级齿轮副包括慢挡一级主动齿轮6和与慢挡一级主动齿轮6啮合的慢挡一级从动齿轮10，慢挡二级齿轮副包括慢挡二级主动齿轮13和与慢挡二级主动齿轮13啮合的慢挡二级从动齿轮15；
快挡一级主动齿轮4和慢挡一级主动齿轮6圆周固定在中空动力轴3上，快挡二级从动齿轮14和慢挡二级从动齿轮15圆周固定在前输出轴20上；
快挡一级从动齿轮7、慢挡一级从动齿轮10、快挡二级主动齿轮12和慢挡二级主动齿轮13同轴空套设置在换挡轴19上。
即，快挡一级从动齿轮7、慢挡一级从动齿轮10、快挡二级主动齿轮12和慢挡二级主动齿轮13保持同轴设置，由于中空动力轴3与前输出轴20同轴设置，快挡一级主动齿轮4、慢挡一级主动齿轮6、快挡二级从动齿轮14和慢挡二级从动齿轮15同样保持同轴设置，中空动力轴3的动力自快挡一级主动齿轮4和慢挡一级主动齿轮6输入，当快挡一级从动齿轮7、快挡二级主动齿轮12与换挡轴19接合传动、慢挡一级从动齿轮10、慢挡二级主动齿轮13与换挡轴19分离时，变速传动组件处于快挡输出模式(或称高速输出模式)，当快挡一级从动齿轮7、快挡二级主动齿轮12与换挡轴19分离传动、慢挡一级从动齿轮10、慢挡二级主动齿轮13与换挡轴19结合时，变速传动组件处于慢挡输出模式(或称低速输出模式)，即变速传动组件可形成两种速度输出模式。
本实施例中，变速传动组件还包括换挡机构，换挡机构包括设置在快挡一级从动齿轮7和慢挡一级从动齿轮10之间并以滑动花键形式与换挡轴配合平行移动的方式设置于换挡轴19上的第一接合器8和设置在快挡二级主动齿轮12和慢挡二级主动齿轮13之间并以滑动花键形式与换挡轴配合平行移动的方式设置于换挡轴19上的第二接合器23；快挡一级主动齿轮4、慢挡一级主动齿轮6、快挡一级从动齿轮7、慢挡一级从动齿轮10、快挡二级主动齿轮12、慢挡二级主动齿轮13、快挡二级从动齿轮14、慢挡二级从动齿轮15均为圆柱直齿轮，相互之间的啮合均为外啮合，快挡一级从动齿轮7和慢挡一级从动齿轮10上分别设置有用于与第一接合器8接合的接合齿，快挡二级主动齿轮12和慢挡二级主动齿轮13上分别设置有用于与第二接合器23接合的接合齿，第一接合器8和第二接合器23为现有同步器结构，在此不再赘述。
本实施例中，换挡机构还包括可同时驱动第一接合器8和第二接合器23轴向移动的驱动装置，驱动装置包括分别与第一接合器8和第二接合器23连接的U形架9和驱动U形架9沿换挡轴19轴向移动的丝杆滑块机构11，丝杆滑块机构11的滑块与U形架9固定连接，可通过电动装置驱动丝杆旋转实现快、慢挡的切换，不仅可实现换挡智能化，保证高速挡、低速挡和空挡的平顺切换，而且具有较好的换挡锁定效果，防止挡位松脱；采用用同轴设计，换挡采用双联设计，可以实现不同的减速比，以保证发动机一直处于经济转速范围内。
本实施例中，后输出轴18与前输出轴20同轴设置并通过离合器16与前输出轴20离合配合；前输出轴20、后输出轴18和中空动力轴3三者同轴线设置，离合器16为摩擦式离合器；。
本实施例中，驱动切换及传动变速系统还包括驻车止动装置5，驻车止动装置5包括止动齿轮5-3、用于与止动齿轮5-3配合进行锁死的卡爪5-1和驱动卡爪5-1与止动齿轮5-3接合或分离的卡爪5-1驱动机构；卡爪5-1驱动机构包括可被驱动旋转的丝杆体5-2和由卡爪5-1一体形成并与丝杆体螺纹配合的滑块体5-4；卡爪5-1上设置有用于与止动齿轮5-3啮合进行止动的卡齿，在外部动力装置的驱动下，卡爪5-1可沿丝杆体的轴向直线运动，从而实现止动或释放；即止动齿轮5-3设置在快挡一级主动齿轮4上且位于快挡一级主动齿轮4和慢挡一级主动齿轮6之间，在功率一定的条件下，其转速高，受力小，在复杂路况条件下安全系数更高，而且在两齿轮之间，充分利用其空间，进一步提高其空间利用率。
即，在变速传动组件可形成两种速度输出模式的基础上，再结合后输出轴18与前输出轴20的离合配合，本系统的能量传动模式具体如下：
前驱(二驱)快挡模式，第一接合器8和第二接合器23经换挡驱动装置向左移动，使得快挡一级从动齿轮7和快挡二级主动齿轮12分别与第一接合器8和第二接合器23接合，进行动力传输，驻车止动装置5和离合器处于分离状态，动力经快挡一级主动齿轮、快挡一级从动齿轮7、第一接合器8、换挡轴19、第二接合器23、快挡二级主动齿轮12、快挡二级从动齿轮14和前输出轴20，直至前差速器和前车轮，以驱动车辆前进；
前驱(二驱)慢挡模式，第一接合器8和第二接合器23经换挡驱动装置向右移动，使得慢挡一级从动齿轮10和慢挡二级主动齿轮13分别与第一接合器8和第二接合器23接合，进行动力传输，驻车止动装置5和离合器处于分离状态，动力经慢挡一级主动齿轮6、慢挡一级从动齿轮10、第一接合器8、换挡轴19、第二接合器23、慢挡二级主动齿轮13、慢挡二级从动齿轮15和前输出轴20，直至前差速器和前车轮，以驱动车辆前进；
四驱快挡模式，此时，驻车止动装置5处于分离状态，摩擦式离合器处于闭合状态，第一接合器8和第二接合器23经换挡驱动装置向左移动，使得快挡一级从动齿轮7和快挡二级主动齿轮12分别与第一接合器8和第二接合器23接合，进行动力传输，驻车止动装置5和离合器处于分离状态，动力经快挡一级主动齿轮、快挡一级从动齿轮7、第一接合器8、换挡轴19、第二接合器23、快挡二级主动齿轮12和快挡二级从动齿轮14，并分别自前输出轴20输出至前差速器22和前车轮，自后输出轴18输出至后差速器17和后车轮，以驱动车辆前进；
四驱慢挡模式，此时，驻车止动装置5处于分离状态，摩擦式离合器处于闭合状态，第一接合器8和第二接合器23经换挡驱动装置向右移动，使得慢挡一级从动齿轮10和慢挡二级主动齿轮13分别与第一接合器8和第二接合器23接合，进行动力传输，驻车止动装置5和离合器处于分离状态，动力经慢挡一级主动齿轮6、慢挡一级从动齿轮10、第一接合器8、换挡轴19、第二接合器23、慢挡二级主动齿轮13和慢挡二级从动齿轮15，并分别自前输出轴20输出至前差速器和前车轮，自后输出轴18输出至后差速器和后车轮，以驱动车辆前进；
驻车挡模式，根据实际路况的需求，电动车需要驻车装置，避免车辆不必要的滑行，在此模式下，中空电机停止工作，接合器处在高速挡或低速挡，卡爪5-1与止动齿轮5-3配合锁死，进而完成驻车功能。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种中空电机式电动汽车驱动切换及传动变速系统，其特征在于：包括中空电机和变速器，所述变速器包括变速传动组件和前输出轴，所述中空电机的中空动力轴与所述变速传动组件传动配合用于动力输入，所述前输出轴形成变速器的动力输出端并用于将动力输出至汽车前轮，所述前输出轴贯穿于中空动力轴并可相对转动；所述驱动切换及传动变速系统还包括以可离合的方式与所述前输出轴配合用于将动力输出至汽车后轮以进行二驱与四驱间切换的后输出轴。
2.根据权利要求1所述的中空电机式电动汽车驱动切换及传动变速系统，其特征在于：所述变速传动组件包括快挡传动链、慢挡传动链和换挡轴，所述快挡传动链包括快挡一级齿轮副和快挡二级齿轮副，所述慢挡传动链包括慢挡一级齿轮副和慢挡二级齿轮副，所述快挡一级齿轮副和所述慢挡一级齿轮副均与所述中空动力轴传动配合并以可相互切换与换挡轴接合或断开的方式设置，所述快挡二级齿轮副和所述慢挡二级齿轮副均与所述前输出轴传动配合并以可相互切换与换挡轴接合或断开的方式设置。
3.根据权利要求2所述的中空电机式电动汽车驱动切换及传动变速系统，其特征在于：所述快挡一级齿轮副包括快挡一级主动齿轮和与快挡一级主动齿轮啮合的快挡一级从动齿轮，所述快挡二级齿轮副包括快挡二级主动齿轮和与快挡二级主动齿轮啮合的快挡二级从动齿轮；所述慢挡一级齿轮副包括慢挡一级主动齿轮和与慢挡一级主动齿轮啮合的慢挡一级从动齿轮，所述慢挡二级齿轮副包括慢挡二级主动齿轮和与慢挡二级主动齿轮啮合的慢挡二级从动齿轮；
所述快挡一级主动齿轮和所述慢挡一级主动齿轮圆周固定在所述中空动力轴上，所述快挡二级从动齿轮和所述慢挡二级从动齿轮圆周固定在所述前输出轴上；
所述快挡一级从动齿轮、所述慢挡一级从动齿轮、所述快挡二级主动齿轮和所述慢挡二级主动齿轮同轴空套设置在所述换挡轴上。
4.根据权利要求3所述的中空电机式电动汽车驱动切换及传动变速系统，其特征在于：所述变速传动组件还包括换挡机构，所述换挡机构包括设置在所述快挡一级从动齿轮和所述慢挡一级从动齿轮之间并以滑动花键形式与换挡轴配合平行移动的方式设置于换挡轴上的第一接合器和设置在所述快挡二级主动齿轮和所述慢挡二级主动齿轮之间并以滑动花键形式与换挡轴配合平行移动的方式设置于换挡轴上的第二接合器。
5.根据权利要求4所述的中空电机式电动汽车驱动切换及传动变速系统，其特征在于：所述换挡机构还包括可同时驱动第一接合器和第二接合器轴向移动的驱动装置，所述驱动装置包括分别与第一接合器和第二接合器连接的U形架和驱动U形架沿换挡轴轴向移动的丝杆滑块机构，所述丝杆滑块机构的滑块与所述U形架固定连接。
6.根据权利要求5所述的中空电机式电动汽车驱动切换及传动变速系统，其特征在于：所述后输出轴与所述前输出轴同轴设置并通过离合器与所述前输出轴离合配合。
7.根据权利要求6所述的中空电机式电动汽车驱动切换及传动变速系统，其特征在于：所述驱动切换及传动变速系统还包括驻车止动装置，所述驻车止动装置包括止动齿轮、用于与止动齿轮配合进行锁死的卡爪和驱动卡爪与止动齿轮接合或分离的卡爪驱动机构。
8.根据权利要求7所述的中空电机式电动汽车驱动切换及传动变速系统，其特征在于：所述卡爪驱动机构包括可被驱动旋转的丝杆体和由卡爪一体形成并与丝杆体螺纹配合的滑块体。
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