CN107882930A - 无离合器电动车机电一体化自动变速箱 - Google Patents

无离合器电动车机电一体化自动变速箱 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无离合器电动车机电一体化自动变速箱，具有减少成本、提高使用便利性的优势，其技术方案要点是包括箱体，在箱体内设置有输入组件、变速机构、同步器机构以及输出组件，所述输入组件用于获取主电动机的动力并传递给变速机构，所述变速机构连接于输出组件，所述变速机构包括具有不同传动比的第一传动组以及第二传动组，同步器机构用于第三变速齿轮和第四变速齿轮之间的驱动切换。

Description

无离合器电动车机电一体化自动变速箱
技术领域
本发明涉及自动变速箱，特别涉及无离合器电动车机电一体化自动变速箱。
背景技术
随着化石能源的日益枯竭和人类对环境保护的日益重视，在世界范围内已显现出普及电动车的必然性。电动车由不同形式的电源向电动机供电，包括太阳能电池、燃料电池、铅酸电池、镍氢电池、锂电池等。可供电动车使用的电动机也还有多种，如直流电机、交流电机等。电动机的功率通过变速箱传到汽车轮子上驱动汽车产生位移。电池、电动机、变速箱、车轮、及它们的连接机构就组成了电动车的动力系统。
如公告号为CN103075472A公开了一种电动车变速箱，包括箱体，在箱体内部设有电机输入轴、减速机构和动力输出机构，在所述的动力输出机构与减速机构之间设置一套换档齿轴，在换档齿轴旁边还设有同步机构，同步机构通过卡爪与换档齿轴连接，同步机构通过摇臂机构和拉线与换档把装置连接，所述的换档齿轴包括花键轴、输出齿轮、高速齿轮和低速齿轮，输出齿轮、高速齿轮和低速齿轮同轴设置在花键轴上，输出齿轮卡接在花键轴上并与动力输出机构相啮合，高速齿轮和低速齿轮均通过轴承套接在花键轴上，高速齿轮和低速齿轮分别与减速机构的高速输出齿轮和低速输出齿轮相啮合，在所述的高速齿轮和低速齿轮之间还设有两个主动齿键和一个从动齿键，两个主动齿键分别固连在高速齿轮和低速齿轮的侧部，从动齿键位于两个主动齿键之间，从动齿键与花键轴卡接或一体，在主动齿键和从动齿键上套接在离合圈，离合圈内侧设有与主动齿键和从动齿键配合的离合齿，离合圈的外缘处设有一圈环形凹槽，同步机构上的卡爪卡接在环形凹槽内。
电动车变速箱使用时换档把装置通过拉线带动摇臂机构，摇臂机构的驱动臂带动固定在同步机构的连接帽，使得同步机的卡爪上下移动，换档把装置上设置有低速档、空档和高速档，分别对应卡爪上、中、下的位置，卡爪带动离合圈移动，实现了换档齿轴空转、高速和低速三种状态的变换，从而实现了高低速档位的变换，档位变换类似汽车手动档模式，在换档过程与内燃机变速箱相同，电机无需正反转仍旧保持正常工作。
目前，在电动车上，要实现变速，变速箱结构需要离合器并且手动换挡，由此造成生产成本增大以及控制不够便利。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供无离合器电动车机电一体化自动变速箱，具有减少成本、提高使用便利性的优势。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种无离合器电动车机电一体化自动变速箱，包括箱体，在箱体内设置有输入组件、变速机构、同步器机构以及输出组件，所述输入组件用于获取主电动机的动力并传递给变速机构，所述变速机构连接于输出组件，所述变速机构包括具有不同传动比的第一传动组以及第二传动组，所述第一传动组包括第一转轴、固定于第一转轴上的第一齿轮、第一变速齿轮以及第二变速齿轮；所述第二传动组包括第二转轴、固定在第二转轴上的第二齿轮、与第一变速齿轮啮合的第三变速齿轮、与第二变速齿轮啮合的第四变速齿轮，所述第三变速齿轮和第四变速齿轮之间通过同步器机构连接，所述同步器机构用于第三变速齿轮和第四变速齿轮之间的驱动切换。
通过上述设置，电动机提供动力给输入组件，变速机构实现变速，可以在两个速度之间进行来回切换，本方案的变速箱基于无离合器的前提下实现两速换档，在低速下提高扭矩输出，因此在爬坡能力或高速性能上有所提高。第一种速度的实现是通过第一变速齿轮和第三变速齿轮传动实现，第二种速度的实现是通过第二变速齿轮和第四变速齿轮传动实现。本方案采用上述主要零件结构，体积小，成本低，零部件相对较少，结构紧凑，功能有效，给产品的使用以及实施带来了便利。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述同步器机构包括与第二转轴键连接的花键毂、套接在花键毂上的接合套、卡接于接合套上的拨叉、固定在第三变速齿轮上的第一锁环、固定在第四变速齿轮上的第二锁环、以及用于驱动拨叉沿第二转轴轴线方向移动的驱动缸，所述接合套沿第二转轴轴线方向移动用于锁扣第一锁环或第二锁环。
通过上述设置，同步器机构采用驱动杆进行自动控制，提高操作便利程度，速度切换过程不需要手动推动拨叉，因此比较省力。接合套直线滑移，能够有效锁扣第一锁环或第二锁环，提高同步器结构的工作稳定性。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述输入组件包括输入轴，以及固定于输入轴上并且与第一齿轮啮合的输入齿轮，所述输入轴通过轴承和箱体连接。
通过上述设置，输入轴通过轴承连接在箱体内，起到动力传递的作用，并且通过箱体来提高输入轴的转动稳定性。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述输出组件包括输出齿轮、连接于输出齿轮上的差速器。
通过上述设置，通过输出齿轮来带动差速器，车在拐弯时车轮的轨线是圆弧，如果车向左转弯，圆弧的中心点在左侧，在相同的时间里，右侧轮子走的弧线比左侧轮子长，为了平衡这个差异，就要左边轮子慢一点，右边轮子快一点，用不同的转速来弥补距离的差异，由此采用此差速器来平衡车的行进。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述差速器包括安装壳、用于传动外部轮子的第一伞齿、用于传动外部另一轮子的第二伞齿、连接在安装壳内配合在第一伞齿和第二伞齿之间的第三伞齿以及第四伞齿。
通过上述设置，第三伞齿以及第四伞齿作为行星齿轮，可以调整车轮转速。
作为本发明的具体方案可以优选为：还包括控制器，所述输入组件上设置有用于检测输入转速的第一测速传感器，输出组件上设置有用于检测输出转速的第二测速传感器，所述控制器根据输入转速和输出转速控制同步器机构进行切换动作。
通过上述设置，通过测试的速度来对同步器机构进行操作，提高智能性，由此可以进行两种速度的自动切换。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述箱体的外壁上设置有多个用于凸块。
通过上述设置，凸块的作用可以提高是结构强度以及增大箱体外表面，从而可以更多的接触面和外界空气接触，从而提高箱体的扇热效果。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述箱体上涂覆有热致变色涂层。
通过上述设置，热致变色涂层可以显示箱体的温度情况，由此可以以颜色的变化来判断温度，更加直观，便于使用者对此箱体温度的判断。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述箱体的外侧设置有海绵。
通过上述设置，海绵可以起到防止灰尘的作用、减少振动、降低噪音的作用。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、体积小，成本低，零部件相对较少，结构紧凑，功能有效，给产品的使用以及实施带来了便利；
2、传动效率高、节能环保。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图，主要展示整体结构；
图2为实施例1的结构示意图，主要展示箱体内部结构；
图3为实施例1的结构示意图，主要展示同步器机构的结构；
图4为实施例1的结构示意图，主要展示输出组件的结构；
图5为实施例2的控制器连接方框图；
图6为实施例3的海绵装配位置图。
图中：1、箱体；2、输入组件；21、输入轴；22、输入齿轮；3、变速机构；31、第一传动组；311、第一转轴；312、第一齿轮；313、第一变速齿轮；314、第二变速齿轮；32、第二传动组；321、第二转轴；322、第二齿轮；323、第三变速齿轮；324、第四变速齿轮；4、同步器机构；41、花键毂；42、接合套；43、拨叉；44、第一锁环；45、第二锁环；46、驱动缸；5、输出组件；51、输出齿轮；52、差速器；521、安装壳；522、第一伞齿；523、第二伞齿；524、第三伞齿；525、第四伞齿；6、控制器；71、第一测速传感器；72、第二测速传感器；8、凸块；9、海绵。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
一种无离合器电动车机电一体化自动变速箱，如图1所示，包括箱体1，在箱体1外是驱动缸46，驱动缸46可以是气缸或油缸的伸缩驱动的动力装置。
结合图1和图2所示，在箱体1内设置有输入组件2、变速机构3、同步器机构4以及输出组件5。输入组件2用于获取主电动机的动力并传递给变速机构3，变速机构3连接于输出组件5。
输入组件2包括输入轴21，以及固定于输入轴21上并且与第一齿轮312啮合的输入齿轮22，输入轴21通过轴承和箱体1连接。输入轴21通过轴承连接在箱体1内，起到动力传递的作用，并且通过箱体1来提高输入轴21的转动稳定性。
结合图2和图3所示，变速机构3包括具有不同传动比的第一传动组31以及第二传动组32。第一传动组31包括第一转轴311、固定于第一转轴311上的第一齿轮312、第一变速齿轮313以及第二变速齿轮314。第二传动组32包括第二转轴321、固定在第二转轴321上的第二齿轮322、与第一变速齿轮313啮合的第三变速齿轮323、与第二变速齿轮314啮合的第四变速齿轮324。第三变速齿轮323和第四变速齿轮324之间通过同步器机构4连接，同步器机构4用于第三变速齿轮323和第四变速齿轮324之间的驱动切换。
同步器机构4包括与第二转轴321键连接的花键毂41、套接在花键毂41上的接合套42、卡接于接合套42上的拨叉43、固定在第三变速齿轮323上的第一锁环44、固定在第四变速齿轮324上的第二锁环45、以及用于驱动拨叉43沿第二转轴321轴线方向移动的驱动缸46，接合套42沿第二转轴321轴线方向移动用于锁扣第一锁环44或第二锁环45。同步器机构4采用驱动杆进行自动控制，提高操作便利程度，速度切换过程不需要手动推动拨叉43，因此比较省力。接合套42直线滑移，能够有效锁扣第一锁环44或第二锁环45，提高同步器结构的工作稳定性。
结合图2和图4所示，输出组件5包括输出齿轮51、连接于输出齿轮51上的差速器52。差速器52包括安装壳521、用于传动外部轮子的第一伞齿522、用于传动外部另一轮子的第二伞齿523、连接在安装壳521内配合在第一伞齿522和第二伞齿523之间的第三伞齿524以及第四伞齿525。
通过输出齿轮51来带动差速器52，车在拐弯时车轮的轨线是圆弧，如果车向左转弯，圆弧的中心点在左侧，在相同的时间里，右侧轮子走的弧线比左侧轮子长，为了平衡这个差异，就要左边轮子慢一点，右边轮子快一点，用不同的转速来弥补距离的差异，由此采用此差速器52来平衡车的行进。
参见图1，箱体1的外壁上设置有多个用于凸块8。凸块8的作用可以提高是结构强度以及增大箱体1外表面，从而可以更多的接触面和外界空气接触，从而提高箱体1的扇热效果。
结合图1-图4，电动机提供动力给输入组件2，变速机构3实现变速，可以在两个速度之间进行来回切换，本方案的变速箱基于无离合器的前提下实现两速换档，在低速下提高扭矩输出，因此在爬坡能力或高速性能上有所提高。第一种速度的实现是通过第一变速齿轮313和第三变速齿轮323传动实现，第二种速度的实现是通过第二变速齿轮314和第四变速齿轮324传动实现。本方案采用上述主要零件结构，体积小，成本低，零部件相对较少，结构紧凑，功能有效，给产品的使用以及实施带来了便利。
本发明实现在低电流条件下的高扭矩，同时兼顾了正常速度的行驶功能，因此避免现有电动车在爬坡时由于电流值过大烧毁内电路的问题，具有操作简单、转档方便、安全可靠的特点。
实施例2：
一种无离合器电动车机电一体化自动变速箱，基于上述实施例，如图5所示，还包括控制器6，输入组件2上设置有用于检测输入转速的第一测速传感器71，输出组件5上设置有用于检测输出转速的第二测速传感器72，控制器6根据输入转速和输出转速控制同步器机构4进行切换动作。通过测试的速度来对同步器机构4进行操作，提高智能性，由此可以进行两种速度的自动切换。
实施例3：
一种无离合器电动车机电一体化自动变速箱，如图6所示，与实施例1的区别在于：箱体1的外侧设置有海绵9。海绵9可以起到防止灰尘的作用、减少振动、降低噪音的作用。海绵9套在箱体1与外部轮子结构连接的位置上。
实施例4：
一种无离合器电动车机电一体化自动变速箱，与实施例1的区别在于：箱体1上涂覆有热致变色涂层。变色温度为80-100摄氏度。热致变色涂层可以显示箱体1的温度情况，由此可以以颜色的变化来判断温度，更加直观，便于使用者对此箱体1温度的判断。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种无离合器电动车机电一体化自动变速箱，包括箱体(1)，在箱体(1)内设置有输入组件(2)、变速机构(3)、同步器机构(4)以及输出组件(5)，所述输入组件(2)用于获取主电动机的动力并传递给变速机构(3)，所述变速机构(3)连接于输出组件(5)，其特征在于：所述变速机构(3)包括具有不同传动比的第一传动组(31)以及第二传动组(32)，所述第一传动组(31)包括第一转轴(311)、固定于第一转轴(311)上的第一齿轮(312)、第一变速齿轮(313)以及第二变速齿轮(314)；所述第二传动组(32)包括第二转轴(321)、固定在第二转轴(321)上的第二齿轮(322)、与第一变速齿轮(313)啮合的第三变速齿轮(323)、与第二变速齿轮(314)啮合的第四变速齿轮(324)，所述第三变速齿轮(323)和第四变速齿轮(324)之间通过同步器机构(4)连接，所述同步器机构(4)用于第三变速齿轮(323)和第四变速齿轮(324)之间的驱动切换。
2.根据权利要求1所述的无离合器电动车机电一体化自动变速箱，其特征在于：所述同步器机构(4)包括与第二转轴(321)键连接的花键毂(41)、套接在花键毂(41)上的接合套(42)、卡接于接合套(42)上的拨叉(43)、固定在第三变速齿轮(323)上的第一锁环(44)、固定在第四变速齿轮(324)上的第二锁环(45)、以及用于驱动拨叉(43)沿第二转轴(321)轴线方向移动的驱动缸(46)，所述接合套(42)沿第二转轴(321)轴线方向移动用于锁扣第一锁环(44)或第二锁环(45)。
3.根据权利要求2所述的无离合器电动车机电一体化自动变速箱，其特征在于：所述输入组件(2)包括输入轴(21)，以及固定于输入轴(21)上并且与第一齿轮(312)啮合的输入齿轮(22)，所述输入轴(21)通过轴承和箱体(1)连接。
4.根据权利要求2所述的无离合器电动车机电一体化自动变速箱，其特征在于：所述输出组件(5)包括输出齿轮(51)、连接于输出齿轮(51)上的差速器(52)。
5.根据权利要求4所述的无离合器电动车机电一体化自动变速箱，其特征在于：所述差速器(52)包括安装壳(521)、用于传动外部轮子的第一伞齿(522)、用于传动外部另一轮子的第二伞齿(523)、连接在安装壳(521)内配合在第一伞齿(522)和第二伞齿(523)之间的第三伞齿(524)以及第四伞齿(525)。
6.根据权利要求1所述的无离合器电动车机电一体化自动变速箱，其特征在于：还包括控制器(6)，所述输入组件(2)上设置有用于检测输入转速的第一测速传感器(71)，输出组件(5)上设置有用于检测输出转速的第二测速传感器(72)，所述控制器(6)根据输入转速和输出转速控制同步器机构(4)进行切换动作。
7.根据权利要求1所述的无离合器电动车机电一体化自动变速箱，其特征在于：所述箱体(1)的外壁上设置有多个用于凸块(8)。
8.根据权利要求1所述的无离合器电动车机电一体化自动变速箱，其特征在于：所述箱体(1)上涂覆有热致变色涂层。
9.根据权利要求1所述的无离合器电动车机电一体化自动变速箱，其特征在于：所述箱体(1)的外侧设置有海绵(9)。
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