CN108757924A - 一种一体桥式电动车用自动换挡驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种一体桥式电动车用自动换挡驱动器，包括箱体以及位于箱体内的电机输入轴系、Ⅱ轴轴系、Ⅲ轴轴系和差速器，电机输入轴系包括电机输入轴和主动齿轮，Ⅱ轴轴系包括Ⅱ轴以及固定套设在Ⅱ轴上的Ⅱ轴高速齿轮和Ⅱ轴低速齿轮，Ⅲ轴轴系包括Ⅲ轴、以及套设在Ⅲ轴上的Ⅲ轴主动齿轮、Ⅲ轴低速齿轮、Ⅲ轴高速齿轮、倒车组件、单向离合器、复位弹簧、换挡四爪和电磁阀组件，差速器，分别与Ⅲ轴主动齿轮和电动车后桥连接，将Ⅲ轴主动齿轮的力矩传递至电动车后桥。本发明通过驱动器的自动换挡实现电动车对不同使用环境的所需扭力要求，通过在适当挡位之间的切换实现电能利用率的最大化，并有效的保护电机和控制器等电器部件。

Description

一种一体桥式电动车用自动换挡驱动器

技术领域

本发明属于电动车用自动换挡驱动器领域，更具体涉及一种一体桥式电动车用自动换挡驱动器。

背景技术

当前，市场上的电动三轮车多为不变当或者手动挡。不变挡电动三轮车其运行时输出扭矩小，载重能力差，无法适应山区及丘陵地带的使用环境，电池耗电速度快。手动挡虽然解决了不变挡车辆的某些弊端，但其对换挡操作的时机选择要求严格，对于中来年人操作要求较高。且由于不适当的换挡操作，易造成变速器内部的零件损坏及电机烧损。

发明内容

本发明的目的是提供一种耗电量低且电池使用寿命长的一体桥式电动车用自动换挡驱动器。

根据本发明的一个方面，提供了一种一体桥式电动车用自动换挡驱动器，包括箱体以及位于所述箱体内的电机输入轴系、Ⅱ轴轴系、Ⅲ轴轴系和差速器，

所述电机输入轴系包括电机输入轴和主动齿轮，所述电机输入轴与电机连接，所述电机输入轴上固定套设有所述主动齿轮；

所述Ⅱ轴轴系包括Ⅱ轴以及固定套设在所述Ⅱ轴上的Ⅱ轴高速齿轮和Ⅱ轴低速齿轮，所述Ⅱ轴高速齿轮与所述主动齿轮啮合连接；

所述Ⅲ轴轴系包括Ⅲ轴、以及套设在所述Ⅲ轴上的Ⅲ轴主动齿轮、Ⅲ轴低速齿轮、Ⅲ轴高速齿轮、倒车组件、单向离合器、复位弹簧、换挡四爪和电磁阀组件，所述Ⅲ轴低速齿轮通过所述单向离合器安装在所述Ⅲ轴上，所述Ⅲ轴低速齿轮与所述Ⅱ轴低速齿轮啮合连接，所述Ⅲ轴高速齿轮的底部设有用于卡设有所述换挡四爪的腔体，所述换挡四爪轴向上活动且径向上固定套设在所述Ⅲ轴上，所述电磁阀组件的底部设有顶针，所述复位弹簧的一端与所述Ⅲ轴主动齿轮相抵，所述复位弹簧的另一端与所述换挡四爪相抵，

当电机正向转速未提升至设定值时，所述电磁阀组件通电后驱动顶针顶开所述换挡四爪移动，使所述换挡四爪脱离Ⅲ轴高速齿轮，使所述Ⅲ轴高速齿轮出于空转状态，

当电机正向转速提升至设定值时，所述电磁阀组件不通电，所述换挡四爪在所述复位弹簧的回复力的作用下卡设在所述Ⅲ轴高速齿轮底部的腔体内，使所述Ⅲ轴高速齿轮通过所述换挡四爪与Ⅲ轴可转动连接，

当电机反向运转时，所述电磁阀组件通电后驱动顶针顶开所述换挡四爪，使所述换挡四爪脱离Ⅲ轴高速齿轮，使所述Ⅲ轴高速齿轮出于空转状态，所述Ⅲ轴低速齿轮通过含有螺旋滑动机构的倒车组件带动Ⅲ轴反向转动，

差速器，分别与所述Ⅲ轴主动齿轮和电动车后桥连接，将所述Ⅲ轴主动齿轮的力矩传递至电动车后桥。

在一些实施方式中，所述差速器的输入齿轮与所述Ⅲ轴主动齿轮啮合连接，所述差速器的输出轴与电动车后桥连接传递力矩。

在一些实施方式中，所述电机输入轴的一端部设有花键，所述电机输入轴通过所述花键与所述电机连接。

在一些实施方式中，所述复位弹簧的一端与所述Ⅲ轴主动齿轮连接，所述复位弹簧的另一端与所述换挡四爪连接。

在一些实施方式中，当电机正向转速未提升至设定值时，所述电机输入轴带动所述主动齿轮转动，所述主动齿轮带动所述Ⅱ轴高速齿轮转动，所述Ⅱ轴高速齿轮带动Ⅱ轴转动，所述Ⅱ轴带动所述Ⅱ轴低速齿轮转动，所述Ⅱ轴低速齿轮转动带动所述Ⅲ轴低速齿轮转动，所述Ⅲ轴低速齿轮通过单向离合器带动Ⅲ轴转动，所述Ⅲ轴带动所述Ⅲ轴主动轮转动，所述差速器将所述Ⅲ轴主动齿轮的力矩传递至电动车后桥。

在一些实施方式中，当电机正向转速提升至设定值时，所述电机输入轴带动所述主动齿轮转动，所述主动齿轮带动所述Ⅱ轴高速齿轮转动，所述Ⅱ轴高速齿轮转动带动所述Ⅲ轴高速齿轮转动，所述Ⅲ轴高速齿轮带动所述Ⅲ轴转动，所述Ⅲ轴带动所述Ⅲ轴主动齿轮转动，所述差速器将所述Ⅲ轴主动齿轮的力矩传递至电动车后桥。

在一些实施方式中，所述箱体位于所述Ⅲ轴和所述差速器之间的位置处向外延伸设有一体桥安装盘，所述箱体通过所述一体桥安装盘与一体式后桥相连接。

其有益效果为：本发明通过驱动器的自动换挡实现电动车对不同使用环境的所需扭力要求，通过在适当挡位之间的切换实现电能利用率的最大化，并有效的保护电机和控制器等电器部件。本发明可向电动车提供高速前进挡、低速前进挡和倒车挡三个挡位。且高速前进挡与低速前进挡在车辆运行中，可以实现自动切换。电动车可根据使用环境在合适的挡位之间自动切换，从而输出合适的扭矩和速度，耗电量低，电池寿命长。本发明解决了不变挡驱动系统运行时输出扭矩小、载重能力差且电机电流值大，电池耗电速度快的问题，同时解决了手动挡驱动系统换挡操作繁杂以及换挡时机不合适，而造成的驱动器内部零件损伤及电机烧损的问题。本发明的箱体采用一体桥的后桥连接方式，避免箱体承载过大而撕裂。

附图说明

图1是本发明的一种实施方式的一种一体桥式电动车用自动换挡驱动器的结构示意图。

具体实施方式

图1示意性地显示了本发明的一种实施方式的一体桥式电动车用自动换挡驱动器。如图1所示，该一体桥式电动车用自动换挡驱动器包括箱体1以及位于箱体1中的电机输入轴系、Ⅱ轴轴系、Ⅲ轴轴系和差速器输出轴系。

电机输入轴系包括电机输入轴3、花键8和主动齿轮2。花键8和主动齿轮2固定套设于电机输入轴3上。花键8套设在电机输入轴3的端部，外部接入的电机与花键8啮合。电机驱动花键8的转动，从而带动电机输入轴3和主动齿轮2同步转动。Ⅱ轴轴系包括Ⅱ轴5、Ⅱ轴高速齿轮4和Ⅱ轴低速齿轮9。Ⅱ轴高速齿轮4和Ⅱ轴低速齿轮9固定套设于Ⅱ轴5上。主动齿轮2和Ⅱ轴高速齿轮4啮合，主动齿轮2的转动带动Ⅱ轴5和Ⅱ轴低速齿轮9的同步转动。

Ⅲ轴轴系包括Ⅲ轴6以及由上至下依次套设在Ⅲ轴6上的电磁阀组件7、Ⅲ轴高速齿轮10、换挡四爪18、复位弹簧19、Ⅲ轴主动齿轮12、单向离合器13、Ⅲ轴低速齿轮14和倒车组件11。Ⅲ轴低速齿轮14通过单向离合器13安装在Ⅲ轴6上。Ⅲ轴低速齿轮14与Ⅱ轴低速齿轮9啮合连接，Ⅱ轴低速齿轮9的转动带动Ⅲ轴低速齿轮14的转动。Ⅲ轴高速齿轮10的底部设有用于卡设有换挡四爪18的腔体。换挡四爪18轴向上活动且径向上固定套设在Ⅲ轴6上，便于换挡四爪18在沿Ⅲ轴6的轴向移动，且带动Ⅲ轴6轴向转动。电磁阀组件的底部设有顶针。复位弹簧的一端与Ⅲ轴主动齿轮相抵，复位弹簧的另一端与换挡四爪相抵。差速器15分别与Ⅲ轴主动齿轮12和电动车后桥连接，将Ⅲ轴主动齿轮12的力矩传递至电动车后桥。差速器15的差速器输入齿轮16与Ⅲ轴主动齿轮12啮合连接，差速器15的输出轴与电动车后桥连接传递力矩。

当电机正向转速未提升至设定值时，电磁阀组件7通电后驱动顶针17顶开换挡四爪18移动，使换挡四爪18脱离Ⅲ轴高速齿轮10，使Ⅲ轴高速齿轮10出于空转状态。电机输入轴3带动主动齿轮2转动，主动齿轮2带动Ⅱ轴高速齿轮10转动，Ⅱ轴高速齿轮10带动Ⅱ轴转动5，Ⅱ轴5带动Ⅱ轴低速齿轮9转动，Ⅱ轴低速齿轮9转动带动Ⅲ轴低速齿轮14转动，Ⅲ轴低速齿轮14通过单向离合器13带动Ⅲ轴6转动，Ⅲ轴6带动Ⅲ轴主动轮12转动，差速器15将Ⅲ轴主动齿轮12的力矩传递至电动车后桥。在该实施例中，电磁阀组件包括电磁阀上盖、电磁阀下盖、电磁阀外壳、电磁阀动件和电磁阀线圈。电磁阀上盖、电磁阀下盖和电磁阀外壳组成电磁阀外形结构，电磁阀动件位于电磁阀上盖处，是执行结构。线圈位于电磁阀外壳的内部。电磁阀线圈通电形成磁场后，电磁阀动件被推动。被推动的动件驱动顶针17运动。

当电机正向转速提升至设定值时，电磁阀组件7不通电，换挡四爪18在复位弹簧19的回复力的作用下卡设在Ⅲ轴高速齿轮10底部的腔体内，使Ⅲ轴高速齿轮10通过换挡四爪18与Ⅲ轴6可转动连接。电机输入轴3带动主动齿轮2转动，主动齿轮2带动Ⅱ轴高速齿轮4转动，Ⅱ轴高速齿轮4转动带动Ⅲ轴高速齿轮10转动，Ⅲ轴高速齿轮10带动Ⅲ轴6转动，Ⅲ轴6带动Ⅲ轴主动齿轮10转动，差速器15将Ⅲ轴主动齿轮12的力矩传递至电动车后桥。

当电机反向运转时，电磁阀组件7通电后驱动顶针顶开换挡四爪18，使换挡四爪18脱离Ⅲ轴高速齿轮10，使Ⅲ轴高速齿轮10处于空转状态，Ⅲ轴低速齿轮14通过含有螺旋滑动机构的倒车组件带动Ⅲ轴6反向转动。Ⅲ轴6的反向转动带动Ⅲ轴主动齿轮12的转动，Ⅲ轴主动齿轮12的转动带动差速器输入齿轮16的转动，差速器15将Ⅲ轴主动齿轮12的力矩传递至电动车后桥。在该实施例中，螺旋滑动机构的倒车组件包括倒车内螺旋、倒车外螺旋、倒车两爪卡盘和倒车十字卡盘。倒车内螺旋与倒车外螺旋相配合，倒车两爪卡盘与倒车十字卡盘相配合。当电机反转时，倒车外螺旋在倒车内螺旋导向的作用下，向下压，推动倒车两爪卡盘的爪子嵌入倒车十字卡盘中。

箱体1位于Ⅲ轴6和差速器15之间的位置处向外延伸设有一体桥安装盘101，箱体1通过一体桥安装盘101与一体式后桥相连接。

工作原理：电动车运行时，电机输入轴3通过花键8与电机相连接，差速器15与电动车后桥相连接。

电机正向运转时，电机输入轴3带动主动齿轮2同步转动，主动齿轮2带动Ⅱ轴高速齿轮4同步转动，Ⅱ轴高速齿轮4带动Ⅱ轴5和Ⅱ轴低速齿轮9同步转动，Ⅱ轴高速齿轮4带动Ⅲ轴高速齿轮10同步转动，Ⅱ轴低速齿轮9带动Ⅲ轴低速齿轮14同步转动。

当电机转速未提升到设定值时，电磁阀组件7通电工作推动顶针17顶开换挡四爪18，使其脱离Ⅲ轴高速齿轮10，控制Ⅲ轴高速齿轮10处于空转状态，不将力矩传递到Ⅲ轴6；Ⅲ轴低速齿轮14通过单向离合器13带动Ⅲ轴6同步转动，进而带动Ⅲ轴主动齿轮12同步转动；Ⅲ轴主动齿轮12带动差速器输入齿轮16同步转动，再由差速器15将力矩传递到电动车后桥。此时后桥转动速度较慢，输出扭矩值较大，为驱动器的前进低速挡。

当电机转速提升到设定值时，电磁阀组件7断电停止工作，复位弹簧19推动换挡四爪18，使其嵌入Ⅲ轴高速齿轮10，控制Ⅲ轴高速齿轮10处于传递力矩状态，带动Ⅲ轴6同步转动，进而带动Ⅲ轴主动齿轮12同步转动；Ⅲ轴主动齿轮12带动差速器输入齿轮16同步转动，再由差速器15将力矩传递到电动车后桥。此时后桥转动速度较快，输出扭矩值较小，为驱动器的前进高速挡，实现了由前进低速挡切换到前进高速挡。当电机转速降低到设定值时，则又切换到前进低速挡。

电机反向运转时，电磁阀组件7控制Ⅲ轴高速齿轮10处于空转状态，不将力矩传递到Ⅲ轴6；Ⅲ轴低速齿轮14通过含有螺旋滑动机构的倒车组件11带动Ⅲ轴6反向转动，进而带动Ⅲ轴主动齿轮12同步转动；Ⅲ轴主动齿轮12带动差速器输入齿轮16同步转动，再由差速器15将力矩传递至电动车后桥。此时后桥转动速度较慢，传递扭矩值较大，为驱动器的倒车挡。

所属领域内的普通技术人员应该能够理解的是，本发明的特点或目的之一在于：本发明所述的一体桥式电动车用自动换挡驱动器，该自动换挡驱动器提供电动车高速前进挡、低速前进挡、倒车挡三个挡位，并且高速前进挡和低速前进挡在一定条件下可以自动切换，箱体采用一体桥的后桥连接方式，避免箱体承载过大而撕裂，电动车在高速前进挡、低速前进挡、倒车挡三个挡位电流值小，耗电量低、电池寿命长。

Claims (7)

1.一种一体桥式电动车用自动换挡驱动器，其特征在于，包括箱体以及位于所述箱体内的电机输入轴系、Ⅱ轴轴系、Ⅲ轴轴系和差速器，

所述电机输入轴系包括电机输入轴和主动齿轮，所述电机输入轴与电机连接，所述电机输入轴上固定套设有所述主动齿轮；

所述Ⅱ轴轴系包括Ⅱ轴以及固定套设在所述Ⅱ轴上的Ⅱ轴高速齿轮和Ⅱ轴低速齿轮，所述Ⅱ轴高速齿轮与所述主动齿轮啮合连接；

所述Ⅲ轴轴系包括Ⅲ轴、以及套设在所述Ⅲ轴上的Ⅲ轴主动齿轮、Ⅲ轴低速齿轮、Ⅲ轴高速齿轮、倒车组件、单向离合器、复位弹簧、换挡四爪和电磁阀组件，所述Ⅲ轴低速齿轮通过所述单向离合器安装在所述Ⅲ轴上，所述Ⅲ轴低速齿轮与所述Ⅱ轴低速齿轮啮合连接，所述Ⅲ轴高速齿轮的底部设有用于卡设有所述换挡四爪的腔体，所述换挡四爪轴向上活动且径向上固定套设在所述Ⅲ轴上，所述电磁阀组件的底部设有顶针，所述复位弹簧的一端与所述Ⅲ轴主动齿轮相抵，所述复位弹簧的另一端与所述换挡四爪相抵，

当电机正向转速未提升至设定值时，所述电磁阀组件通电后驱动顶针顶开所述换挡四爪移动，使所述换挡四爪脱离Ⅲ轴高速齿轮，使所述Ⅲ轴高速齿轮出于空转状态，

当电机正向转速提升至设定值时，所述电磁阀组件不通电，所述换挡四爪在所述复位弹簧的回复力的作用下卡设在所述Ⅲ轴高速齿轮底部的腔体内，使所述Ⅲ轴高速齿轮通过所述换挡四爪与Ⅲ轴可转动连接，

当电机反向运转时，所述电磁阀组件通电后驱动顶针顶开所述换挡四爪，使所述换挡四爪脱离Ⅲ轴高速齿轮，使所述Ⅲ轴高速齿轮出于空转状态，所述Ⅲ轴低速齿轮通过含有螺旋滑动机构的倒车组件带动Ⅲ轴反向转动，

差速器，分别与所述Ⅲ轴主动齿轮和电动车后桥连接，将所述Ⅲ轴主动齿轮的力矩传递至电动车后桥。

2.根据权利要求1所述的一体桥式电动车用自动换挡驱动器，其特征在于，所述差速器的输入齿轮与所述Ⅲ轴主动齿轮啮合连接，所述差速器的输出轴与电动车后桥连接传递力矩。

3.根据权利要求1所述的一体桥式电动车用自动换挡驱动器，其特征在于，所述电机输入轴的一端部设有花键，所述电机输入轴通过所述花键与所述电机连接。

4.根据权利要求1所述的一体桥式电动车用自动换挡驱动器，其特征在于，所述复位弹簧的一端与所述Ⅲ轴主动齿轮连接，所述复位弹簧的另一端与所述换挡四爪连接。

5.根据权利要求1所述的一体桥式电动车用自动换挡驱动器，其特征在于，当电机正向转速未提升至设定值时，所述电机输入轴带动所述主动齿轮转动，所述主动齿轮带动所述Ⅱ轴高速齿轮转动，所述Ⅱ轴高速齿轮带动Ⅱ轴转动，所述Ⅱ轴带动所述Ⅱ轴低速齿轮转动，所述Ⅱ轴低速齿轮转动带动所述Ⅲ轴低速齿轮转动，所述Ⅲ轴低速齿轮通过单向离合器带动Ⅲ轴转动，所述Ⅲ轴带动所述Ⅲ轴主动轮转动，所述差速器将所述Ⅲ轴主动齿轮的力矩传递至电动车后桥。

6.根据权利要求1所述的一体桥式电动车用自动换挡驱动器，其特征在于，当电机正向转速提升至设定值时，所述电机输入轴带动所述主动齿轮转动，所述主动齿轮带动所述Ⅱ轴高速齿轮转动，所述Ⅱ轴高速齿轮转动带动所述Ⅲ轴高速齿轮转动，所述Ⅲ轴高速齿轮带动所述Ⅲ轴转动，所述Ⅲ轴带动所述Ⅲ轴主动齿轮转动，所述差速器将所述Ⅲ轴主动齿轮的力矩传递至电动车后桥。

7.根据权利要求1所述的一体桥式电动车用自动换挡驱动器，其特征在于，所述箱体位于所述Ⅲ轴和所述差速器之间的位置处向外延伸设有一体桥安装盘，所述箱体通过所述一体桥安装盘与一体式后桥相连接。