CN107654589A - 一种两挡中间轴变速器结构及其换挡方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结构较紧凑的两挡变速器，包括：输入轴、一轴中间总成、二挡中间轴总成、输出轴总成、差速器；驱动电机的动力通过输入轴传给壳体，一档中间轴总成和二挡中间轴总成在对应档位时与壳体通过离合器结构连接并传递动力；一档中间轴齿轮与输出轴一档齿轮常啮合，二档中间轴齿轮与输出轴二挡齿轮常啮合，并在对应档位传递动力；本发明在换挡过程中没有摩擦，零部件较少，换挡过程中冲击较小，可靠性高，可提高输出功率、机械性能，将极大提高电动车辆的各项性能。

Description

一种两挡中间轴变速器结构及其换挡方法

技术领域

本发明属于车辆变速器技术领域，具体涉及一种两挡中间轴变速器结构及其换挡方法。

背景技术

电动车作为新一代的交通工具，在节能减排、创建绿色家园等方面有着相比传统燃油汽车非常大的优势。

传统的单中间轴变速器布置形式大多采用中间轴总成设置在输入轴及输出轴总成正下方的形式，虽然方便布置取力器等动力输出设备，但也有着一些缺点：中间轴总成设置在输入轴及输出轴正下方时，操纵装置只能设置在输出轴总成正上方，这样变速器总成高度较高，对于整车布置造成一定困难。

有部分厂家尝试在原有直驱电机的基础上后端连接一个两档变速器来解决上述问题，两档变速器可以使车辆在动力不中断的情况下自动换挡，使驾驶变得更简单，而且还能够提高汽车的舒适性、动力性与安全性，但市场上的两档纯电动车用变速器存在高度较高、重量较重、成本高的问题，无法大规模推广。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种两挡中间轴变速器结构及其换挡方法，高度低，重量轻，传动效率高，换挡过程中没有动力中断，可靠性更高，整体布置较紧凑，适应性更好。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种两挡中间轴变速器结构，其特征在于：包括一档中间轴总成、二挡中间轴总成、输入轴、壳体、输出轴总成、差速器；所述一档中间轴总成包括：一档中间轴和同轴安装并固定连接于一挡中间轴的一挡中间轴齿轮、上分动挡板和下分动挡板；所述二挡中间轴总成包括二档中间轴和固定连接于二档中间轴的二档中间轴齿轮、电磁铁和换挡销；所述输入轴与壳体前端联结；所述壳体、一档中间轴总成和二挡中间轴总成同轴安装，且一档中间轴总成的离合器从动盘位于壳体内，二挡中间轴总成的离合器从动盘位于壳体外部的后端；所述输出轴总成包括：同轴安装并固定连接于输出轴的输出轴一挡齿轮、输出轴二挡齿轮和输出轴主动齿轮；所述输出轴一档齿轮与一档中间轴齿轮常啮合；所述输出轴二档齿轮与二档中间轴齿轮常啮合；所述输出轴主动齿轮与差速器输出齿轮常啮合。

作为本发明的一种改进，所述输入轴与驱动电机的输出轴同轴安装并固定连接，所述输入轴与壳体同轴安装并固定连接。

作为本发明的一种改进，所述一档中间轴上沿轴向分布有上分动挡板、下分动挡板和一档中间轴齿轮，其中，上分动挡板和下分动挡板与一档中间轴通过深沟球轴承同轴连接，一档中间轴齿轮与一档中间轴同轴固定连接。

作为本发明的一种改进，所述二档中间轴总成的轴向位置由不同档位下换挡销与上分动挡板和下分动挡板的相对位置确定；空挡时，换挡销位于下分动挡板的上侧，上分动挡板的下侧，并与下分动挡板接触而被抬起；一档时，换挡销位于上分动挡板的上侧，且不与上分动挡板接触；二挡时，换挡销位于下分动挡板的上侧，上分动挡板的下侧，并与上分动挡板接触而被向下压紧。

作为本发明的一种改进，所述换挡销在上分动挡板和下分动挡板内的活动距离小于一挡中间轴总成的离合器从动盘到壳体内部的离合器主动盘的最大间距。

作为本发明的一种改进，所述换挡销是头部为半球的圆柱体，尾部通过弹簧与电磁铁连接，圆柱体与二档中间轴上的圆形通孔为间隙配合。

作为本发明的一种改进，所述电磁铁安装于二档中间轴内侧的圆柱形壁面，且安装位置处于换挡销的轴线上。

作为本发明的一种改进，所述二档中间轴的结构为如图5所示的回转体，在其内部的两个圆柱形通孔用于安装换挡销。

作为本发明的一种改进，换挡控制通过电磁铁控制换挡销的伸缩来实现，其具体的换挡方法和动力传递路线为。

1、空挡，电磁铁断电，换挡销位于上分动挡板和下分动挡板之间，并处于弹出状态；此时二挡中间轴总成被下分动挡板抬起，因为二档中间轴的离合器从动盘不与壳体后端的离合器主动盘接触；一档中间轴的离合器从动盘亦不与壳体内部的离合器主动盘接触；此时无动力传递；

2、一档，电磁铁通电将换挡销头部吸入二挡中间轴的圆柱孔内，此时一档中间轴向下移动直至一档中间轴的离合器从动盘与壳体内部的离合器主动盘接触并压紧；此时的动力传递路线为：驱动电机、壳体、一档中间轴、一档中间轴齿轮、输出轴一档齿轮、输出轴、输出轴主动齿轮、差速器；

3、二挡，一档中间轴向上移动至二档中间轴的圆柱孔位于上分动挡板和下分动挡板之间，此时电磁铁断电将换挡销弹出，此后一档中间轴再次向下移动直至上分动挡板接触并压紧换挡销，由于受到来自换挡销的轴向力，二挡中间轴的离合器从动盘与壳体后端的离合器主动盘接触并压紧，此时的动力传递路线为：驱动电机、壳体、二档中间轴、二档中间轴齿轮、输出轴二档齿轮、输出轴、输出轴主动齿轮、差速器。

作为本发明的一种改进，所述一档中间轴齿轮的齿宽加大，因此换挡时齿轮下移依然能够完全啮合。

作为本发明的一种改进，所述二档中间轴齿轮的齿宽加大，因此换挡时齿轮下移依然能够完全啮合。

作为本发明的进一步改进，所述换挡齿毂固接于所述输出轴上，所述一挡圆柱副包括一挡主动齿轮和一挡从动齿轮，所述一挡从动齿轮转动的布置在所述一挡齿轮齿毂外侧；所述二挡圆柱齿轮副包括二挡主动齿轮和二挡从动齿轮，所述二挡从动齿轮转动的布置在所述二挡齿轮轮毂的外侧。

作为本发明的进一步改进，所述输入轴组件上的外输入轴的内孔上设有安装槽、内输入轴上设有配合安装槽，所述滚针轴承支撑安装于安装槽和配合安装槽中。

作为本发明的进一步改进，所述输入轴采用轴和柱相结合的形式，轴和柱一体成型，其上的一挡主动齿轮与输入轴的柱体亦一体成型。

作为本发明的进一步改进，一挡中间轴前端轴头支撑在电机主轴的内孔内，电机主轴通过电机后端轴承支承在电机后端盖上。

作为本发明的进一步改进，所述一挡中间轴通过布置在前壳上的深沟球轴承支撑，深沟球轴承安装到一轴上，并通过卡环进行轴向定位，并通过一挡中间轴轴承盖、深沟球轴承外圈卡环、前壳端面进行安装定位。

与现有技术相比，本发明包含如下有益效果：

1、采用机械部件进行换挡，在换挡过程中没有机械摩擦、零部件较少，使得变速器具有比现在变速器结构更高的传动效率了。

2、采用同轴布置的双中间轴双离合结构，轴向空间尺寸更小，整体布置较紧凑，适应性更好。

3、换挡过程中没有动力中断，可靠性更高。

附图说明

图1为空挡结构示意图。

图2为一挡动力传递示意图。

图3为二挡动力传递示意图 。

图4为换挡机构结构示意图。

图5为二挡中间轴结构示意图。

附图标记列表：

1、电机，2、输入轴，3、一挡中间轴，4、电磁铁，5、换挡销，6、上分动挡板，7、下分动挡板，8、一挡中间轴齿轮，9、差速器输入齿轮，10、差速器，11、输出轴主动齿轮，12、输出轴一挡齿轮，13、输出轴二档齿轮，14、输出轴，15、二档中间轴齿轮，16、壳体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1所示，本发明所述的一种用于纯电动车车辆的两档变速器，包括电机1、输入轴2、二挡中间轴3、输出轴14、差速器10、一挡中间轴齿轮8、差速器输入齿轮9、输出轴主动齿轮11、输出轴一挡齿轮12、输出轴二挡齿轮13、二挡中间轴齿轮15。

电机1的输出轴与输入轴2同轴固接。

一挡中间轴齿轮8和输出轴一挡齿轮12常啮合够成一挡圆柱齿轮副；

二挡中间轴齿轮15与输出轴二挡齿轮13常啮合构成二挡圆柱齿轮副；

输出轴二挡齿轮13和输出轴一挡齿轮12与输出轴14同轴固接；

输出轴主动齿轮11与输出轴14同轴固接；

输出从动齿轮与差速器10同轴固接；

输出主动齿轮与输出从动齿轮9构成常啮合圆柱齿轮副；

输入轴2与二挡中间轴3同轴；

输入轴2和二挡中间轴3与输出轴14平行；

电磁铁4安装在输入轴柱面上，通过弹簧连接两个换挡销5；

电机1与输入轴2同轴。

本实施例的工作及换挡方法如下：

1、见图1，空挡，电磁铁断电，换挡销5位于上分动挡板6和下分动挡板7之间，并处于弹出状态；此时二挡中间轴总成被下分动挡板7抬起，因为二档中间轴的离合器从动盘不与壳体16后端的离合器主动盘接触；一档中间轴3的离合器从动盘亦不与壳体16内部的离合器主动盘接触；此时无动力传递；

2、见图2，一档，电磁铁4通电将换挡销5头部吸入二挡中间轴的圆柱孔内，此时一档中间轴3向下移动直至一档中间轴3的离合器从动盘与壳体16内部的离合器主动盘接触并压紧；此时的动力传递路线为：驱动电机1、壳体16、一档中间轴3、一档中间轴齿轮8、输出轴一档齿轮12、输出轴14、输出轴主动齿轮11、差速器10；

3、见图3，二挡，一档中间轴3向上移动至二档中间轴的圆柱孔位于上分动挡板6和下分动挡板7之间，此时电磁铁断电将换挡销5弹出，此后一档中间轴3再次向下移动直至上分动挡板6接触并压紧换挡销5，由于受到来自换挡销的轴向力，二挡中间轴的离合器从动盘与壳体16后端的离合器主动盘接触并压紧，此时的动力传递路线为：驱动电机1、壳体16、二档中间轴、二档中间轴齿轮15、输出轴二档齿轮13、输出轴14、输出轴主动齿轮11、差速器10。

本发明所述的一种两档变速器，采用输入轴与中间轴同轴的形式，巧妙地解决了变速器总成高度较高这一缺点，轴向空间尺寸更小，整体布置较紧凑，适应性更好。

本发明在二挡传递路线上设置有电磁铁，通过供电电压来控制电磁铁的工作状态，为了使电磁铁断电立即消磁，本发明采用消磁较快的软磁来制作，本发明采用电磁铁技术，利用电磁铁4连接弹簧来控制换挡销，这样的优点在于控制相比于机械更加灵敏，磁性的大小可以用电流的强弱来控制。电磁铁4断电，换挡销5处于弹出状态，电磁4铁通电，换挡销5头吸入。

本发明所述的一挡中间轴齿轮8和输出轴一挡齿轮12在空挡时布置有特殊，并非全啮合，而是有一定错开，这样布置的目的是一挡工作时，一挡中间轴3向下运动，此时一档中间轴齿轮8和输出轴一档齿轮12处于全啮合状态。

本发明将二挡中间轴进行改进，打破以往轴均为圆柱形的概念，设计的双圆柱形，这样的优势在于使此轴兼有更多作用，除安装换档齿轮外，兼顾安装电磁铁4，弹簧离合器从动盘的作用，节约空间，降低成本的优势。

本发明所述的壳体16为空心的形式，这样设计的优势在于可以兼顾安装一挡离合器主动盘和二挡离合器主动盘的作用。

为使二挡工作时，一档不会产生干扰，本发明在一挡中间轴3上设计安装了上挡板6和下挡板7，作用是二挡工作时，一挡中间轴3上移至二挡中间轴的圆孔柱位于上分动挡板6和下分动挡板7之间，换挡销5弹出，随后一挡中间轴3再次下移至上分动挡板6被压紧，二挡工作，并且这样设计的优势在于两个挡位相互协作，彼此促进另一个档位的工作。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (8)

1.一种两挡中间轴变速器结构，其特征在于：包括一档中间轴总成、二挡中间轴总成、输入轴、壳体、输出轴总成、差速器；所述一档中间轴总成包括：一档中间轴和同轴安装并固定连接于一挡中间轴的一挡中间轴齿轮、上分动挡板和下分动挡板；所述二挡中间轴总成包括二档中间轴和固定连接于二档中间轴的二档中间轴齿轮、电磁铁和换挡销；所述输入轴与壳体前端联结；所述壳体、一档中间轴总成和二挡中间轴总成同轴安装，且一档中间轴总成的离合器从动盘位于壳体内，二挡中间轴总成的离合器从动盘位于壳体外部的后端；所述输出轴总成包括：同轴安装并固定连接于输出轴的输出轴一挡齿轮、输出轴二挡齿轮和输出轴主动齿轮；所述输出轴一档齿轮与一档中间轴齿轮常啮合；所述输出轴二档齿轮与二档中间轴齿轮常啮合；所述输出轴主动齿轮与差速器输出齿轮常啮合。

2.根据权利要求1所述的一种两挡中间轴变速器结构，其特征在于：所述输入轴与驱动电机的输出轴同轴安装并固定连接，所述输入轴与壳体同轴安装并固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种两挡中间轴变速器结构，其特征在于：所述一档中间轴上沿轴向分布有上分动挡板、下分动挡板和一档中间轴齿轮，其中，上分动挡板和下分动挡板与一档中间轴通过深沟球轴承同轴连接，一档中间轴齿轮与一档中间轴同轴固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种两挡中间轴变速器结构，其特征在于：所述换挡销在上分动挡板和下分动挡板内的活动距离小于一挡中间轴总成的离合器从动盘到壳体内部的离合器主动盘的最大间距。

5.根据权利要求1所述的一种两挡中间轴变速器结构，其特征在于：所述换挡销是头部为半球的圆柱体，尾部通过弹簧与电磁铁连接，圆柱体与二档中间轴上的圆形通孔为间隙配合。

6.根据权利要求1所述的一种两挡中间轴变速器结构，其特征在于：所述壳体为空心结构。

7.根据权利要求1所述的一种两挡中间轴变速器结构，其特征在于：所述二挡中间轴为双圆柱形。

8.根据权利要求1所述的一种两挡中间轴变速器结构的换挡方法，其特征在于：

（1）、空挡，电磁铁断电，换挡销位于上分动挡板和下分动挡板之间，并处于弹出状态；此时二挡中间轴总成被下分动挡板抬起，因为二档中间轴的离合器从动盘不与壳体后端的离合器主动盘接触；一档中间轴的离合器从动盘亦不与壳体内部的离合器主动盘接触；此时无动力传递；

（2）、一档，电磁铁通电将换挡销头部吸入二挡中间轴的圆柱孔内，此时一档中间轴向下移动直至一档中间轴的离合器从动盘与壳体内部的离合器主动盘接触并压紧；此时的动力传递路线为：驱动电机、壳体、一档中间轴、一档中间轴齿轮、输出轴一档齿轮、输出轴、输出轴主动齿轮、差速器；

（3）、二挡，一档中间轴向上移动至二档中间轴的圆柱孔位于上分动挡板和下分动挡板之间，此时电磁铁断电将换挡销弹出，此后一档中间轴再次向下移动直至上分动挡板接触并压紧换挡销，由于受到来自换挡销的轴向力，二挡中间轴的离合器从动盘与壳体后端的离合器主动盘接触并压紧，此时的动力传递路线为：驱动电机、壳体、二档中间轴、二档中间轴齿轮、输出轴二档齿轮、输出轴、输出轴主动齿轮、差速器。