CN106979304A - 具有双离合器的电动车用两速变速箱 - Google Patents

具有双离合器的电动车用两速变速箱 Download PDF

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Abstract

一种具有双离合器的电动车用两速变速箱，包括一电动机、一中间轴、一第一离合器、一第二离合器、一第一组齿轮以及一第二组齿轮。电动机包括一主轴。第一离合器及第二离合器共轴配置在中间轴上。第一组齿轮分别设置主轴与第一离合器上，以产生一第一传动比。第二组齿轮分别设置于主轴与第二离合器上，以产生一第二传动比，第一传动比与第二传动比不同。当第一离合器被致动而与中间轴处于接合状态时，第二离合器与中间轴分离，电动机的转子输出对应于第一传动比的一第一扭力至中间轴。当第二离合器被致动而与中间轴处于接合状态时，第一离合器与中间轴分离，电动机输出对应于第二传动比的一第二扭力至中间轴。

Description

具有双离合器的电动车用两速变速箱
技术领域
本发明涉及一种具有双离合器的电动车用变速箱，且特别涉及一种针对不同传动比的变速齿轮进行切换以提供不同扭力的电动车用两速变速箱。
背景技术
随着电动车越来越普及，对于变速箱的性能要求越显重要。现有电动车的变速箱，一般采用单速变速箱，其传动比一般在1:6.4～1:7.5之间，在此情况下，由于传动力恒定，因而在车辆进行爬坡时，无法提供高扭矩，且车辆在平地上行驶时，由于齿轮比的限制，无法为车辆提供较高的运动速度。
因此，现有单速变速箱无法有效被运用，导致爬坡能力差，起动耗能，下坡升速拖拽电动机，效率低及容易烧毁电动机等种种缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有双离合器的电动车用两速变速箱，能够提供两个传动比，以适应车辆行驶于高扭矩或高速度的情形下的不同要求，具有能量利用率高、爬坡能力强等特点。
根据本发明的一方面，提出一种具有双离合器的电动车用两速变速箱，包括一电动机、一中间轴、一第一离合器、一第二离合器、一第一组齿轮以及一第二组齿轮。电动机包括一主轴。第一离合器及第二离合器共轴配置在中间轴上。第一组齿轮分别配置于主轴与第一离合器上，以产生一第一传动比。第二组齿轮分别配置于主轴与第二离合器上，以产生一第二传动比，第一传动比与第二传动比不同。当第一离合器被致动而与中间轴处于接合状态时，第二离合器与中间轴分离，电动机的转子输出对应于第一传动比的一第一扭力至中间轴。当第二离合器被致动而与中间轴处于接合状态时，第一离合器与中间轴分离，电动机的转子输出对应于第二传动比的一第二扭力至中间轴。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1A及图1B分别绘示依照本发明一实施例的电动车用两速变速箱的外观示意图及沿着A-A线的剖视图；
图2绘示图1A的电动车用两速变速箱的简易示意图；
图3及图4分别绘示依照本发明一实施例的电动车用两速变速箱的内部结构图及简易参考图；
图5A至图5C分别绘示依照本发明一实施例的电动车用两速变速箱的操作示意图。
其中，附图标记
100：电动车用两速变速箱
110：电动机
111：定子
112：转子
113：主轴
115：中间轴
116：中间轴齿轮
117：动力输出轴
118：差速器齿轮
118T：差速器
120：第一组齿轮
121：第一主齿轮
122：第一副齿轮
124：外壳
125：第一离合器
126：第一静摩擦片
127：第一动摩擦片
128：离合器心套
129：第一压盘
130：第二组齿轮
131：第二主齿轮
132：第二副齿轮
134：外壳
135：第二离合器
136：第二静摩擦片
137：第二动摩擦片
138：离合器心套
139：第二压盘
140：液压油路
TS1、TS3：内栓槽
TS2、TS4：外栓槽
A-A：剖视线
B：轴承
P1：第一活塞
P2：第二活塞
V1：入口
V2：出口
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
在本发明的一实施例中，采用两组离合器的切换，使其中一离合器与中间轴结合，另一离合器与中间轴分离，来输出不同的传动比，以实现车辆在爬坡时的高扭矩要求，增强车辆的爬坡能力，以及车辆在平地上行驶的高转速要求，以提高车辆平地的行驶速度，提高能量的利用率。
在一实施例中，两组不同传动比的齿轮分别安装在电动机的主轴上，并受到各别离合器的控制。当第一离合器与中间轴处于接合状态时，第二离合器与中间轴分离，此时，电动机的转子带动第一组齿轮旋转，以输出对应于第一组齿轮的传动比的第一扭力至中间轴。之后，中间轴齿轮再藉由输出轴齿轮与差速器相啮合，以将第一扭力传送至车辆的动力输出轴。
此外，当第一离合器与中间轴分离时，第二离合器与中间轴处于接合状态，此时，电动机的转子带动第二组齿轮旋转，以输出对应于第二组齿轮的传动比的第二扭力至中间轴。之后，中间轴齿轮再藉由输出轴齿轮与差速器相啮合，以将第二扭力传送至车辆的动力输出轴。
第一扭力可为高扭力输出，对应于高传动比的第一组齿轮，在此传动比下车辆能够获得低转速、高扭矩，适合车辆启动、爬坡以及下坡的情况下使用。第二扭力可为低扭力输出，对应于低传动比的第二组齿轮，在此传动比下车辆能够获得高转速、低扭矩，适合在平坦路面上行驶。
以下提出实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并非用以限缩本发明欲保护的范围。
请参照图1至图4，其中图1A及图1B分别绘示依照本发明一实施例的电动车用两速变速箱的外观示意图及沿着A-A线的剖视图，图2绘示图1A的电动车用两速变速箱的简易示意图，图3及图4分别绘示依照本发明一实施例的电动车用两速变速箱的内部结构图及简易参考图。
如图1A、图1B及图2所示，电动车用两速变速箱100包括一电动机110、一中间轴115、第一组齿轮120、第一离合器125、第二组齿轮130以及一第二离合器135。电动机110包括一定子111、一转子112以及一主轴113，定子111固定在电动机110的壳体上，其中转子112的中心与主轴113耦合，并可带动主轴113旋转，主轴113可输出电动机110的动力至传动机构，例如是车辆的差速器齿轮118、差速器118T及动力输出轴117等。在一实施例中，车辆的行车电脑可藉由外部感测器侦测车速以及路面的状况，控制电动车用两速变速箱100使其切换至第一变速模式或第二变速模式，藉以调整变速箱的传动比，以使电动机110输出的动力符合高扭矩或高转速的需求。
如图1A所示，主轴113、中间轴115以及动力输出轴117上分别设有二轴承B，例如是滚珠轴承，以使主轴113、中间轴115以及动力输出轴117可藉由轴承B稳固地承靠在电动车用两速变速箱100的机体中。
第一组齿轮120包括第一主齿轮121以及第一副齿轮122，第二组齿轮130包括第二主齿轮131以及第二副齿轮132。第一主齿轮121与第二主齿轮131设置于电动机110的主轴113上，并可随主轴113同步旋转。第一副齿轮122设置于第一离合器125上，并与第一主齿轮121相互啮合，以产生第一传动比。第二副齿轮132设置于第二离合器135上，并与第二主齿轮131相互啮合，以产生第二传动比。
第一组齿轮120用以将电动机110的动力输出为第一扭力，并将第一扭力输出至中间轴115。之后，设置于中间轴115上的中间轴齿轮116再与差速器齿轮118相啮合，以差速器齿轮118带动差速器118T旋转，并将第一扭力传送至车辆的动力输出轴117。在另一实施例中，中间轴齿轮116与差速器齿轮118之间亦可以皮带或其他的传动部件带动，以输出第一扭力。
此外，第二组齿轮130用以将电动机110的动力输出为第二扭力，并将第二扭力输出至中间轴115。之后，设置于中间轴115上的中间轴齿轮116与差速器齿轮118相啮合，以差速器齿轮118带动差速器118T旋转，并将第二扭力传送至车辆的动力输出轴117。在另一实施例中，中间轴齿轮116与差速器齿轮118之间亦可以皮带或其他的传动部件带动，以输出第二扭力。
由上述说明可知，本发明利用两组传动比不同的变速齿轮，并搭配离合器控制器对不同传动比的变速齿轮进行切换，以提供不同扭力或转矩至车辆的动力输出轴117，以适应车辆行驶于高转矩或高转速的情形下的不同要求，该传动比是为输出齿轮的齿数与输入齿轮的齿数的比值。第一传动比适用于高转速下的传动比，例如介于6～7之间，第二传动比适用于高转矩下的传动比，例如介于11～12之间，或是两者相反亦可，本发明对此不加以限制。
请参照图3及图4，第一离合器125与第二离合器135可为一组摩擦片式离合器。第一离合器125包括设置于离合器心套128上的多个第一静摩擦片126以及与第一静摩擦片126相邻交叉配置的多个第一动摩擦片127。第二离合器135包括设置于离合器心套138上的多个第二静摩擦片136以及与第二静摩擦片136相邻交叉配置的多个第二动摩擦片137。
第一副齿轮122设置于第一离合器125的外壳124上，第一动摩擦片127设置于第一离合器外壳124的内壁上，且第一动摩擦片127与第一离合器外壳124的内壁上以轴向延伸的内栓槽TS1相互配合，使第一动摩擦片127可在内栓槽TS1上轴向移动。第一动摩擦片127可随着第一离合器外壳124旋转而绕着中间轴115旋转。第一静摩擦片126与离合器心套128之间以轴向延伸的外栓槽TS2相互配合，使第一静摩擦片126可在外栓槽TS2上轴向移动。离合器心套128上设有一第一压盘129，此第一压盘129可以被液压油路140驱动而在中间轴115的轴向上移动，以推动第一静摩擦片126与第一动摩擦片127相互紧密结合。
图5A至图5C分别绘示依照本发明一实施例的电动车用两速变速箱的操作示意图。请参照图3、图4及图5A，当第一活塞P1被液压油路140开启(Push-On)时，离合器心套128上的第一压盘129被第一活塞P1致动而紧压第一静摩擦片126与第一动摩擦片127，使得第一静摩擦片126与第一动摩擦片127紧密接合。由于第一静摩擦片126设置于离合器心套128上，且离合器心套128又与中间轴115相联结，因此，当第一静摩擦片126与第一动摩擦片127被第一压盘129紧压后，可将电动机110(转子112)输出的第一扭力经由与中间轴115处于接合状态的第一离合器125而传递至中间轴齿轮116、差速器118T及动力输出轴117，如第5A图中箭头所示的动力传输路径。反之，当第一压盘129被释放而回到原来的位置后，由于第一静摩擦片126与第一动摩擦片127未接合，因此电动机110输出的第一扭力不会传递至中间轴115。
此外，第二副齿轮132设置于第二离合器135的外壳134上，第二动摩擦片137设置于第二离合器外壳134的内壁上，且第二动摩擦片137与第二离合器外壳134的内壁上以轴向延伸的内栓槽TS3相互配合，使第二动摩擦片137可在内栓槽TS3上轴向移动。第二动摩擦片137可随着第二离合器外壳134旋转而绕着中间轴115同步旋转。另外，第二静摩擦片136与离合器心套138之间以轴向延伸的外栓槽TS4相互配合，使第二静摩擦片136可在外栓槽TS4上轴向移动。离合器心套138上设有一第二压盘139，此第二压盘139可以被液压油路140驱动而在中间轴115的轴向上移动，以推动第二静摩擦片136与第二动摩擦片137相互紧密结合。
请参照图3、图4及图5B的操作流程图，当第二活塞P2被液压油路140开启(Push-On)时，离合器心套138上的第二压盘139被第二活塞P2致动而紧压第二静摩擦片136与第二动摩擦片137，使得第二静摩擦片136与第二动摩擦片137紧密接合。由于第二静摩擦片136设置于离合器心套138上，且离合器心套138又与中间轴115相联结，因此，当第二静摩擦片136与第二动摩擦片137被第二压盘139紧压后，可将电动机110(转子112)输出的第二扭力经由与中间轴115处于接合状态的第二离合器135而传递至中间轴齿轮116、差速器118T以及动力输出轴117，如图5B中箭头所示的动力传输路径。反之，当第二压盘139被释放后，由于第二静摩擦片136与第二动摩擦片137未接合，因此电动机110输出的第二扭力不会传递至中间轴115。
另外，请参照图3、图4及图5C，当第一离合器125及第二离合器135未受到液压油路140驱动而无法与中间轴115结合，致使主轴113无法将动力输出至中间轴115时，该电动机110的转子112空转而无扭力输出至中间轴115，使电动车的电动机110保持于惰速情况下。
由上述的说明可知，离合器控制器以第一活塞P1、第二活塞P2及液压油路140的开关作动(On-Off)来控制第一离合器125与第二离合器135。也就是说，当第一离合器125的第一静摩擦片126与第一动摩擦片127被紧压而接合时，第二离合器135的第二静摩擦片136与第二动摩擦片137分离。反之，当第一离合器125的第一静摩擦片126与第一动摩擦片127分离时，第二离合器135的第二静摩擦片136与第二动摩擦片137被紧压而接合。由于上述第一及第二离合器125、135的变档操作简便、可靠，因此可避免换档时出现空档而发生扭力输出不连续，造成车辆抖动的情形，进而大幅提升驾驶的舒适性。
上述的液压油路140的入口V1及出口V2处例如各设有控制阀(图未绘示)，用以控制入口V1压力、出口V2压力及流量，藉以调节液压缸的内部压力。此外，上述的液压油路140亦可藉由油泵切换器连接至单一油泵，并以单一油泵来驱动第一离合器125与第二离合器135作动，以使液压油路140系统的结构更简单、体积更小、重量更轻。
本发明上述实施例所揭露的电动车用两速变速箱，能够提供两个传动比，以适应车辆行驶于高扭矩或高速度的情形下的不同要求，具有能量利用率高、爬坡能力强等特点。此外，本发明的变速箱整体结构紧实、组装容易、重量轻、体积小，增加电动车的动力性能，有利于电动车的规格化推广及使用。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (20)

1.一种具有双离合器的电动车用两速变速箱，其特征在于，包括：
一电动机，包括一主轴；
一中间轴；
一第一离合器与一第二离合器，共轴配置在该中间轴上；
一第一组齿轮，分别设置于该主轴与该第一离合器上，以产生一第一传动比；以及
一第二组齿轮，分别设置于该主轴与第二离合器上，以产生一第二传动比，该第一传动比与该第二传动比不同；
其中，当该第一离合器被致动而与该中间轴处于接合状态时，该第二离合器与该中间轴分离，该电动机输出对应于该第一传动比的一第一扭力至该中间轴；
当该第二离合器被致动而与该中间轴处于接合状态时，该第一离合器与该中间轴分离，该电动机输出对应于该第二传动比的一第二扭力至该中间轴。
2.根据权利要求1所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，当该第一及第二离合器皆未接合至该中间轴时，该电动机内的转子空转，无扭力输出至该中间轴。
3.根据权利要求1所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该第一组齿轮包括一设置在该主轴上的第一主齿轮以及一设置在该第一离合器的外壳上的第一副齿轮。
4.根据权利要求1所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该第二组齿轮包括一设置在该主轴上的第二主齿轮以及一设置在该第二离合器的外壳上的第二副齿轮。
5.根据权利要求1所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，更包括一中间轴齿轮，该中间轴齿轮与该第一离合器及该第二离合器同轴配置在该中间轴上。
6.根据权利要求5所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，更包括一差速器齿轮，该差速器齿轮与该中间轴齿轮啮合。
7.根据权利要求6所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，更包括一差速器以及一动力输出轴，该差速器齿轮带动该差速器旋转，并将该第一扭力或该第二扭力传送至该动力输出轴。
8.根据权利要求1所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该第一离合器包括设置于一离合器心套上的多个第一静摩擦片以及与该些第一静摩擦片相邻交叉配置的多个第一动摩擦片。
9.根据权利要求8所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该些第一动摩擦片设置于该第一离合器外壳的内壁上，并随着该第一组齿轮旋转而绕着该中间轴同步旋转。
10.根据权利要求9所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该些第一动摩擦片与该第一离合器外壳的内壁上以轴向延伸的内栓槽相互配合，使该些第一动摩擦片能够在该内栓槽上轴向移动。
11.根据权利要求8所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该些第一静摩擦片与该离合器心套之间以轴向延伸的外栓槽相互配合，使该些第一静摩擦片能够在该外栓槽上轴向移动。
12.根据权利要求8所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该离合器心套上设有一第一压盘，该第一压盘被致动而在该中间轴的轴向上移动并紧压该些第一静摩擦片与该些第一动摩擦片，使得该些第一静摩擦片与该些第一动摩擦片紧密接合。
13.根据权利要求12所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该第一压盘以液压驱动。
14.根据权利要求1所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该第二离合器包括设置于一离合器心套上的多个第二静摩擦片以及与该些第二静摩擦片相邻交叉配置的多个第二动摩擦片。
15.根据权利要求14所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该些第二动摩擦片设置于该第二离合器外壳的内壁上，并随着该第二组齿轮旋转而绕着该中间轴同步旋转。
16.根据权利要求15所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该些第二动摩擦片与该第二离合器外壳的内壁之间以轴向延伸的内栓槽相互配合，使该些第二动摩擦片能够在该内栓槽上轴向移动。
17.根据权利要求14所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该些第二静摩擦片与该离合器心套之间以轴向延伸的外栓槽相互配合，使该些第二静摩擦片能够在该外栓槽上轴向移动。
18.根据权利要求14所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该离合器心套上设有一第二压盘，该第二压盘被致动而在该中间轴的轴向上移动并紧压该些第二静摩擦片与该些第二动摩擦片，使得该些第二静摩擦片与该些第二动摩擦片紧密接合。
19.根据权利要求18所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该第二压盘以液压驱动。
20.根据权利要求1所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该第一离合器与该第二离合器设置于该中间轴的两端。
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