CN108194611A - 适合电力推动的汽车、机车组合变速器 - Google Patents
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Abstract
本发明适合电力推动的汽车、机车组合变速器，包括支承电机输出轴的支架、位于支架内装在电机输出轴上的主动齿轮、装在支架上轴线与电机输出轴轴线平行的后端伸出支架外的主动磁力感应体轴、位于支架内装在主动磁力感应体轴上的与主动齿轮啮合的从动齿轮、装在主动磁力感应体轴上的有至少一层磁力感应圈的主动磁力感应体、与主动磁力感应体轴同轴线的第一端支承在主动磁力感应体中而第二端支承在拨盘上的从动永磁圈轴、装在从动永磁圈轴上的与主动磁力感应体上的磁力感应圈配合套入或退出的从动永磁圈，主动齿轮与从动齿轮的齿比为1:1～6。本发明变速、增扭、节能、稳定性好、安全。
Description
技术领域：
本发明涉及的是一种变速器，特别涉及的是一种适合电力推动的汽车、机车等的组合变速器。
背景技术：
目前使用的汽车、机车的动力传动装置结构归纳如下：
1.电机+离合器+齿轮变速器+叉速器+轮胎。
2.电机+减速器+叉速器+轮胎。
3.电机+减速器+轮胎。
上述的前二者结构复杂。后者耗能、稳定性差，不安全。
目前还没有适合电力推动的汽车、机车的变速器。传统的变速器不适合电力推动的汽车、机车而被取消。据权威人士认为，适合电力推动的汽车、机车不是不要变速器而是没有合适的变速器，有合适的变速器，会给适合电力推动的汽车、机车插上翅膀。
发明内容：
本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种变速、增扭、节能、稳定性好、安全的适合电力推动的汽车、机车的组合变速器。
本发明的目的是这样来实现的：
本发明适合电力推动的汽车、机车组合变速器，包括支承电机输出轴的支架、位于支架内装在电机输出轴上的主动齿轮、装在支架上轴线与电机输出轴轴线平行的后端伸出支架外的主动磁力感应体轴、位于支架内装在主动磁力感应体轴上的与主动齿轮啮合的从动齿轮、装在主动磁力感应体轴上的有至少一层磁力感应圈的主动磁力感应体、与主动磁力感应体轴同轴线的第一端支承在主动磁力感应体中而第二端支承在受伺服电机或液压驱动的拨盘上的从动永磁圈轴、装在从动永磁圈轴上的与主动磁力感应体上的磁力感应圈配合套入或退出的从动永磁圈，主动齿轮与从动齿轮的齿比为1:1～6，磁力感应圈可以是单层，也可以是多层，视需要而定。
上述的从动永磁圈的内壁和/或外壁上分别装有永磁体。
本发明工作时，随电机起动带动电机输出主轴转动，带动同轴主动齿轮转动，从而带动与主动齿轮啮合的从动齿轮，从动齿轮与主动磁力感应体同轴，主动磁力感应体随从动齿轮旋转，从动永磁圈受水平往复式推拉力导入主动磁力感应体内，被主动磁力感应体磁能带动旋转，从动永磁圈轴也随之旋转，从而带动传动轴、叉速器、轮胎转动，完成汽车或机车的动能传动。
本发明能很好的提供车体行驶变速，变扭需要的功能。
本发明第一级变速为主、从动齿轮啮合实现变速、增扭。齿轮变速是把电机转速降下来。电机和燃油机不同，燃油机速度可以由小到大变化（0～5000转/分）。电机通电就达高速，高扭。本发明用电机一般最低转速不小于4000转/分。本发明一开始就把电机转速降下来，降速的同时也实现了增扭（增扭的大小决定于齿比），很适合电力推动的机车、汽车起步特点和要求。即车辆起步需要大扭力，低转速。增扭可以提高汽车的起步牵引力，易起步。降速可以安全起动。比如，大洋电机，功率40KW，转速为4000转/分～10000转/分，扭矩128NM，主动齿轮与从动齿轮的齿比为1:4，转速即从4000转/分变速为1000转/分，此速和现在燃油车起步相当，与此同时增扭4倍：4×128=512NM。如此大的起步增扭是相同功率的燃油车望尘莫及。本发明第一级的偶合，提升和顺应电力推动的汽车、机车行驶作用十分明显。
本发明第二级为磁力变速，既安全，又实现电力推动的汽车、机车无接触，无摩擦，无损耗，无极变速。由此可见，经电力推动的汽车机车通过上述两级变速，把电机的4000转/分变速为0～1000转/分。增扭从128NM到512NM。本发明变速和增扭是明显，实用，安全，适配的。当然，还可以根据具体的车型，功率速度的要求设计出不同的齿比和磁圈不同的功能。
通过本发明的变速、变扭动能传递到车辆的传动轴、叉速器、轮胎就可以带动汽车或机车行驶了。
本发明实现了经电力推动的汽车、机车的驾驶功能。
汽车、机电车驾驶需要起步（坡道起步），仃车，空挡，行驶，加减速，刹车，倒挡等功能。本发明都能满足，而且更优越。
起步（坡道起步）：电机通电即带动主、从动齿轮和主动磁力感应圈旋转，相当于汽车怠速。当从动永磁圈推入主动磁力感应体上的磁力感应圈汽车起步。本发明变速器和电机强大的扭矩可以完全满足坡道起步和坡道行驶助力。
加、减速度由主动磁力感应体上的磁力感应圈与从动永磁圈的套入深浅及具有调速功能的电机共同完成。减速时刹车也起到一定作用。
0至100公里初始加速时快慢，也由从动永磁圈进入加快和电机增速解决。通过调节能达到更理想的100公里加速效果。
巡航，控制调节稳定从动永磁圈的套入位置和电机转速就能取得所需巡航速度。空挡，主动磁力感应体和从动永磁圈分离出即是空挡。比较自动变速器，不需要手动变空挡。仃车，主动磁力感应体与从动永磁圈分离进入空挡，踩刹车即仃车，关闭电机，拉手刹即停车。刹车、紧急刹车，松"油门"（磁圈退出），进入空挡，踩刹车汽车可用原刹车盘刹车，也可以在本发明变速器上加装固定（不旋转）的刹车圈。当从动永磁圈退出，刹车圈可以通过拨盘导入从动永磁圈，制动从动永磁圈旋转。倒车、电机反转可以在本变速器实现倒车，节约倒车装置。
本发明变速器是一种齿轮变速和磁力变速的组合。组合顺序和形式适应当前汽车、机车的特征和需要，起到了极好的增扭变速，安全无极变速的效果，同时也使各部件充分发挥了功能优化作用。给汽车、机电车创造了一种适合的变速器。这种变速器前所未有，稳定性好，更先进安全，可靠，节能。
附图说明：
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明另一结构示意图。
具体实施方式：
实施例1：
参见图1，本实施例1适合电力推动的汽车、机车组合变速器，包括支承电机1输出轴2的支架4、位于支架内装在电机输出轴上的主动齿轮3、装在支架上轴线与电机输出轴轴线平行的后端伸出支架外的主动磁力感应体轴6、位于支架内装在主动磁力感应体轴上的与主动齿轮啮合的从动齿轮5、装在主动磁力感应体轴上的有一层磁力感应圈7—1的主动磁力感应体7、与主动磁力感应体轴同轴线的第一端支承在主动磁力感应体中而第二端支承在受伺服电机（或液压）驱动的拨盘11上的从动永磁圈轴9、装在从动永磁圈轴上的与主动磁力感应体上的磁力感应圈配合套入或退出的从动永磁圈8。主动齿轮与从动齿轮的齿比为1:4。从动永磁圈的外壁上装有永磁体12。装在从动永磁体轴上的凸台10上装有拨盘11。
电机采用45KW大洋牌永磁同步电机，最大功率45KW，额定功率20KW，最大扭矩128NM，转速4000～10000转/分。配装本变速器，齿比1:4，磁圈最大功率40KW。汽车为长安之星2，汽油发动机功率39KW，手动挡，一挡齿比1:3.5，叉速比1:3，轮胎半径0.3米，整车质量1.1吨。计算：
1.起步扭矩：本变速器：128×4=512NM，长安之星2扭矩：50×3.5=175NM。本变速器起步扭矩是长安之星的2.9倍。
2.牵引力。F=扭力矩x齿比×叉速比÷轮胎半径。本变速器F=128×4x3÷0.3=5120N。长安之星2F=50x3.5×3÷0.3=1750N牵引力是长安之星的2.9倍。
3.车速。
本配比计算车速为：电机4000转/分，车速为37.68Km/小时。10000转/分，车速为94.2Km,小时。
长安之星2，燃油发动机最高车速为90Km/小时。
由上，电机和发动机功率相近（39KW、45kW）。实现的最高车速都达到90Km/m，但扭力和牵引力，电机+本变速器组合是长安之星2发动机+手功变速的2.9倍。
采用本实施例1方案的电机+变速器组合方案，叉速器1:1。电车的起步扭矩不会变，牵引力1700N，与长安车牵引力相当，但电机4000转/分时，汽车最高时速就可以达到37.68x3=113Km/小时，即电机本身不变速（只用一个速度4000转/分）就可以实现0～113km变速。减少电机变速功能和器件。本发明使用的电机基准功率为20Kw，即20KW电机就可以取代39KW的发动机。
实施例2：
参见图2，本实施例2基本与实施例1同，不同处是主动齿轮与从动齿轮的齿比为1:2.5，主动磁力感应体上的磁力感应圈为二层，从动永磁圈的内、外壁上都装有永磁体12。使变速器实现了小体位、大扭能。采用长安逸动EV，纯电动车，永磁同步电机，最大功率90KW，最大扭矩280NM，整车质量1610Kg，续航里程200Km，最高时速140Km。
配本变速器方案：
燃油汽车的设计，只要掌握整车质量，需要的动力，起步（坡道起步）所需的扭矩，足够的牵引力及最高时速就能配比相应的动力和变速器。一般燃油车的吨位起步扭矩120NM～150NM/吨。牵引力1500～1700N/吨。把长安逸动EV按1.7吨，时速140km计算，需要最大扭矩300～340NM，牵引力3000～3400N。
配本变速器和电机方案：
电机用大洋45KW（峰值60KW），扭矩128NM，转速4000～10000转/分。齿比1:2.5，叉速比1:3，轮胎直径0.67米。
起步扭矩：128x2.5=320N。320N÷1.6吨=200N/吨。启功逸动EV有足够的扭力矩（一般汽车起动扭矩120～150N/M吨）。
牵引力：牵引力：128×2.5×3÷0.33.5=2865N。吨牵引力为1791N（一般汽车为1200N～1500N），足以牵动逸动EV。
车速：由计算得到，电机转速4000转/分车速为0～67.32Km。 电机转速8000转/分车最高速度为135Km/小时。10000转/分车速为168Km/小时。显然，用45KW取代原90KW电机，起步扭矩，牵引力及速度都能达到。因此使用本变速器，电机能量功率小一半。电池容量不变，续行能力可由原200Km就可增加到400Km。这样就与一般然油车里程接近。也与拥有世界最高纯电动车技术的特斯拉纯电车接近。
实施例3：
参见图2，本实施例3基本与实施例2同，不同处是主动齿轮与从动齿轮的齿比为1:2.5，重型卡车用本变速器计算。
燃油重卡290，装载总质量14吨。目前安装的是290匹马力柴油机。相当于217KW。扭力矩的420NM。
采用115KW永磁电机，锋值扭矩850NM，转速2500～4500和本变速器，(变速器加装固定永磁刹车圈)组成卡车变速器。齿比1:2.5，叉速器1:3.7 。轮胎直径1.10m。计算如下：本车改为电。按电机参数和本变速器设计参数计算，改动后的卡车扭矩为2125NM。是燃油车一档变扭的1.37倍，承载2125÷130=16.0吨。牵引力7147N，是燃油车的1.37倍。最高时速100Km。因此采用本变速器1l5KW永磁电机即可。在磁力变速器从动圈外加上与之同轴的固定（不转动）永磁圈，在刹车或紧急刹车时套入从动圈即可刹车。卡车在磁力变速器上增加磁力刹可进一步提货车安全性，减少卡车车祸事故的发生。
上述实施例是对本发明的上述内容作进一步的说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
Claims (2)
1.适合电力推动的汽车、机车组合变速器，其特征在于包括支承电机输出轴的支架、位于支架内装在电机输出轴上的主动齿轮、装在支架上轴线与电机输出轴轴线平行的后端伸出支架外的主动磁力感应体轴、位于支架内装在主动磁力感应体轴上的与主动齿轮啮合的从动齿轮、装在主动磁力感应体轴上的有至少一层磁力感应圈的主动磁力感应体、与主动磁力感应体轴同轴线的第一端支承在主动磁力感应体中而第二端支承在受伺服电机或液压驱动的拨盘上的从动永磁圈轴、装在从动永磁圈轴上的与主动磁力感应体上的磁力感应圈配合套入或退出的从动永磁圈，主动齿轮与从动齿轮的齿比为1:1～6。
2.根据权利要求1所述的适合电力推动的汽车、机车组合变速器，其特征在于从动永磁圈的内壁和/或外壁上分别装有永磁体。
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