CN108953539A - 两档变速器及电动汽车 - Google Patents

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陈强
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Abstract

本发明公开了一种两档变速器，包括电机输出轴、太阳轮、双联行星轮、大行星轮、小行星轮、行星架、大内齿圈、小内齿圈、第一制动器、第二制动器、差速器总成和驱动轴；太阳轮套设在电机输出轴上，并与电机输出轴刚性连接；多个双联行星轮布置在行星架上，双联行星轮的一端连接大行星轮，双联行星轮的另一端连接小行星轮，大行星轮与小行星轮刚性连接；大行星轮的内侧与太阳轮啮合，大行星轮的外侧与大内齿圈啮合；小行星轮的外侧与小内齿圈啮合；大内齿圈的外侧布置有第一制动器，小内齿圈的外侧布置有第二制动器；行星架与差速器总成连接，差速器总成与驱动轴连接。本发明具有两档平滑切换，结构简单紧凑，传动效率较高，且较易控制的优点。

Description

两档变速器及电动汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车驱动技术领域，尤其涉及一种两档变速器及电动汽车。
背景技术
相比匹配单速比减速器，纯电动汽车匹配两档变速器可以在少量增加成本和重量的前提下，较大地改善整车动力性能(低速加速性能、爬坡性能、最高车速等)。并且匹配两档变速器有提高电动力总成综合效率的潜力。因此现有技术中提出了多种适用于电动汽车的两档变速器技术方案。
现有两档变速器技术方案主要包括两档机械式自动变速器(AMT：AutomaticMechanical Transmission)、两档自动变速器(AT：Automatic Transmission)和两档双离合变速器(DCT：Dual Clutch Transmission)。其中两档AMT结构简单、传动效率高、成本低，但换挡时驱动力中断影响换挡舒适性；两档DCT虽然可以实现动力换挡(换挡时驱动力不中断)，但双离合器结构较复杂、重量大、传动效率偏低、成本较高。两档AT由传统多档AT结构简化而来：省去液力变矩器，通过行星齿轮传动机构及离合器、制动器和单向离合器等部件的不同组合实现两档功能。由于省去了液力变矩器且传动结构简单，两档AT效率较高。并且两档AT采用行星齿轮传动，结构更加紧凑。两档AT通过离合器、制动器及单向离合器的组合实现动力换挡，提高换挡舒适性。但是，现有的两档AT结构方案，结构复杂，体积和重量大，并且传动效率低。
因此，有必要设计一种能够实现两档平滑切换，结构简单紧凑，传动效率较高，且较易控制的两档变速器及电动汽车。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够实现两档平滑切换，结构简单紧凑，传动效率较高，且较易控制的两档变速器及电动汽车。
本发明提供一种两档变速器，包括电机输出轴、太阳轮、双联行星轮、大行星轮、小行星轮、行星架、大内齿圈、小内齿圈、第一制动器、第二制动器、差速器总成和驱动轴；
所述太阳轮套设在所述电机输出轴上，并与所述电机输出轴刚性连接；
多个所述双联行星轮布置在所述行星架上，所述双联行星轮的一端连接所述大行星轮，所述双联行星轮的另一端连接所述小行星轮，所述大行星轮与所述小行星轮刚性连接；
所述大行星轮的内侧与所述太阳轮啮合，所述大行星轮的外侧与所述大内齿圈啮合；
所述小行星轮的外侧与所述小内齿圈啮合；
所述大内齿圈的外侧布置有所述第一制动器，所述小内齿圈的外侧布置有所述第二制动器；
所述行星架与所述差速器总成连接，所述差速器总成与所述驱动轴连接。
进一步地，所述驱动轴与所述电机输出轴同轴布置，所述差速器总成与所述行星架之间直接刚性连接。
进一步地，所述行星架与所述差速器总成之间通过主动齿轮和从动齿轮连接，所述行星架与所述主动齿轮同轴并刚性连接，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合，所述从动齿轮与所述差速器总成同轴并刚性连接。
进一步地，所述两档变速器包括四种工作模式：
第一档位，所述第二制动器制动，将所述小内齿圈制动住，所述第一制动器松开，所述大内齿圈自由转动，动力经由所述太阳轮输入后经过所述大行星轮和所述小行星轮，减速后通过所述行星架从所述驱动轴输出；
第二档位，所述第一制动器制动，将所述大内齿圈制动住，所述第二制动器松开，所述小内齿圈自由转动，动力经由所述太阳轮输入后经过所述大行星轮，减速后通过所述行星架从所述驱动轴输出；
空档，所述第二制动器和所述第一制动器同时松开时，所述太阳轮和所述行星架任意转动；
驻车档，所述第二制动器和所述第一制动器同时制动时，所述太阳轮和所述行星架均无法转动。
进一步地，所述太阳轮的齿数为Z3，所述大行星轮的齿数为Z5，所述小行星轮的齿数为Z6，所述大内齿圈的齿数为Z7，所述小内齿圈的齿数为Z8，a＝Z7/Z3，b＝Z8/Z3，c＝Z5/Z6；
第一档位的速比为：i1＝1+b·c；
第二档位的速比为：i2＝1+a。
进一步地，a＝2～4，b＝2～3.5，c＝1.5～2.5。
进一步地，所述第二制动器和所述第一制动器为湿式多片式制动器，或钢带式制动器，或碟式制动器，或鼓式制动器。
进一步地，所述第二制动器和所述第一制动器采用液压驱动式机构，或电机驱动式机构。
进一步地，所述驱动轴包括长驱动轴和短驱动轴，所述长驱动轴朝向接近所述电机输出轴的方向延伸，所述短驱动轴朝向远离所述电机输出轴的方向延伸。
本发明还提供一种电动汽车，包括上述任一项所述的两档变速器。
采用上述技术方案后，具有如下有益效果：
本发明中由于通过两个制动器和电机协调工作实现两档切换，由于制动器执行动作迅速且较易精确控制，易实现档位平滑切换，提高换挡舒适性，并且还具有结构简单紧凑，传动效率较高的优点。
附图说明
参见附图，本发明的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是本发明实施例一中两档变速器的结构示意图；
图2是本发明实施例二中两档变速器的结构示意图。
附图标记对照表：
1-电机 2-电机输出轴 3-太阳轮
4-双联行星轮 5-大行星轮 6-小行星轮
7-大内齿圈 8-小内齿圈 9-第一制动器
10-第二制动器 11-行星架 12-差速器总成
13-长驱动轴 14-短驱动轴 15-主动齿轮
16-从动齿轮
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或视为对发明技术方案的限定或限制。
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
实施例一：
如图1所示，两档变速器，包括电机输出轴2、太阳轮3、双联行星轮4、大行星轮5、小行星轮6、行星架11、大内齿圈7、小内齿圈8、第一制动器9、第二制动器10、差速器总成12和驱动轴；
太阳轮3套设在电机输出轴2上，并与电机输出轴2刚性连接；
多个双联行星轮4布置在行星架11上，双联行星轮4的一端连接大行星轮5，双联行星轮4的另一端连接小行星轮6，大行星轮5与小行星轮6刚性连接；
大行星轮5的内侧与太阳轮3啮合，大行星轮5的外侧与大内齿圈7啮合；
小行星轮6的外侧与小内齿圈8啮合；
大内齿圈7的外侧布置有第一制动器9，小内齿圈8的外侧布置有第二制动器10；
行星架11与差速器总成12连接，差速器总成12与驱动轴连接。
具体为，电机输出轴2连接电机1，电机输出轴2将电机1的动力输出。首先，传递到太阳轮3，太阳轮3套设在电机输出轴2上，并且与电机输出轴2刚性连接，太阳轮3绕电机输出轴2转动。由于太阳轮3与大行星轮5的内侧啮合，太阳轮3将动力传递给大行星轮5，大行星轮5通过双联行星轮4和行星架11将动力传递给差速器总成12，最终将减速后的动力从驱动轴输出到车轮。
其中，双联行星轮4可随行星架11绕太阳轮3公转，也可相对行星架11自转。第一制动器9与第二制动器10的定子及执行器部分固定在壳体上(图未示)。在需要的时候，第一制动器9与第二制动器10可分别将大内齿圈7和小内齿圈8制动住，即相对壳体静止。
由于第一制动器9和第二制动器10的作用，通过控制第一制动器9和第二制动器10分别或同时制动，能够实现不动档位之间的切换。由于制动器执行动作迅速且较易精确控制，易实现档位平滑切换，提高换挡舒适性，并且还具有结构简单紧凑，传动效率较高的优点。
进一步地，如图1所示，驱动轴与电机输出轴2同轴布置，差速器总成12与行星架11之间直接刚性连接。
其中，驱动轴包括长驱动轴13和短驱动轴14，长驱动轴13朝向接近电机输出轴2的方向延伸，短驱动轴14朝向远离电机输出轴2的方向延伸。
同轴布置的两档变速器的结构更加紧凑，有利于节省汽车内部布置空间。
实施例一种，参见表1，两档变速器包括四种工作模式：
第一档位，第二制动器10制动，将小内齿圈8制动住。同时，第一制动器9松开，大内齿圈7自由转动。
动力经电机1-电机输出轴2-太阳轮3输入后，太阳轮3带动大行星轮5转动，动力经过大行星轮5和小行星轮6，减速后通过行星架11和差速器总成12从驱动轴输出。
第二档位，第一制动器9制动，将大内齿圈7制动住，第二制动器10松开，小内齿圈8自由转动，动力经由电机1-电机输出轴2-太阳轮3输入后，经过大行星轮5，减速后通过行星架11从驱动轴输出；
空档，第二制动器10和第一制动器9同时松开时，太阳轮3和行星架11任意转动；
驻车档，第二制动器10和第一制动器9同时制动时，太阳轮3和行星架11均无法转动。
工作模式 第二制动器 第一制动器 速比
第一档位 制动 - i1＝1+b·c
第二档位 - 制动 i2＝1+a
空档 - - -
驻车档 制动 制动 -
表1
当第一档位升第二档位时，第二制动器10逐渐松开，同时第一制动器9逐渐制动，驱动电机转速逐渐降低，保证车速及驱动力平稳变化。
当第二档位降第一档位时，第一制动器9逐渐松开，同时第二制动器10逐渐制动，驱动电机转速逐渐升高，保证车速及驱动力平稳变化。由于制动器执行动作迅速且较易精确控制，易实现档位平滑切换，提高换挡舒适性。
进一步地，太阳轮3的齿数为Z3，大行星轮5的齿数为Z5，小行星轮6的齿数为Z6，大内齿圈7的齿数为Z7，小内齿圈8的齿数为Z8，a＝Z7/Z3，b＝Z8/Z3，c＝Z5/Z6；
第一档位的速比为：i1＝1+b·c；
第二档位的速比为：i2＝1+a。
较佳地，a＝2～4，b＝2～3.5，c＝1.5～2.5。
由于a,b均设计得较大，所以第一档位和第二档位的速比i1和i2可设计得较大(如：i1＝9，i2＝5)，本实施例无需增加主减速器结构，可减小重量和尺寸，提高传动效率。
可选地，第二制动器10和第一制动器9为湿式多片式制动器，或钢带式制动器，或碟式制动器，或鼓式制动器。
可选地，第二制动器10和第一制动器9采用液压驱动式机构，或电机驱动式机构。
实施例二：
如图2所示，实施例二与实施例一的区别在于：行星架11与差速器总成12之间通过主动齿轮15和从动齿轮16连接，行星架11与主动齿轮15同轴并刚性连接，主动齿轮15与从动齿轮16啮合，从动齿轮16与差速器总成12同轴并刚性连接。
实施例二中，电机输出轴2与驱动轴(长驱动轴13和短驱动轴14)之间平行布置，使两档变速器可以使用于特殊安装空间的布置。
可选地，行星架11与差速器总成12之间还可以通过其他传动结构来连接。例如：钢带传动或链传动等。
实施例三：
电动汽车，包括实施例一或实施例二中的两档变速器。
本发明具有以下优点：
1、制动器执行动作迅速且较易精确控制，易实现档位平滑切换，提高换挡舒适性；
2、结构简单紧凑，传动效率较高；
3、同轴布置的两档变速器的结构更加紧凑，有利于节省汽车内部布置空间；
4、无需增加主减速器结构，可减小重量和尺寸，提高传动效率。
以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种两档变速器，其特征在于，包括电机输出轴(2)、太阳轮(3)、双联行星轮(4)、大行星轮(5)、小行星轮(6)、行星架(11)、大内齿圈(7)、小内齿圈(8)、第一制动器(9)、第二制动器(10)、差速器总成(12)和驱动轴；
所述太阳轮(3)套设在所述电机输出轴(2)上，并与所述电机输出轴(2)刚性连接；
多个所述双联行星轮(4)布置在所述行星架(11)上，所述双联行星轮(4)的一端连接所述大行星轮(5)，所述双联行星轮(4)的另一端连接所述小行星轮(6)，所述大行星轮(5)与所述小行星轮(6)刚性连接；
所述大行星轮(5)的内侧与所述太阳轮(3)啮合，所述大行星轮(5)的外侧与所述大内齿圈(7)啮合；
所述小行星轮(6)的外侧与所述小内齿圈(8)啮合；
所述大内齿圈(7)的外侧布置有所述第一制动器(9)，所述小内齿圈(8)的外侧布置有所述第二制动器(10)；
所述行星架(11)与所述差速器总成(12)连接，所述差速器总成(12)与所述驱动轴连接。
2.根据权利要求1所述的两档变速器，其特征在于，所述驱动轴与所述电机输出轴(2)同轴布置，所述差速器总成(12)与所述行星架(11)之间直接刚性连接。
3.根据权利要求1所述的两档变速器，其特征在于，所述行星架(11)与所述差速器总成(12)之间通过主动齿轮(15)和从动齿轮(16)连接，所述行星架(11)与所述主动齿轮(15)同轴并刚性连接，所述主动齿轮(15)与所述从动齿轮(16)啮合，所述从动齿轮(16)与所述差速器总成(12)同轴并刚性连接。
4.根据权利要求1所述的两档变速器，其特征在于，所述两档变速器包括四种工作模式：
第一档位，所述第二制动器(10)制动，将所述小内齿圈(8)制动住，所述第一制动器(9)松开，所述大内齿圈(7)自由转动，动力经由所述太阳轮(3)输入后经过所述大行星轮(5)和所述小行星轮(6)，减速后通过所述行星架(11)从所述驱动轴输出；
第二档位，所述第一制动器(9)制动，将所述大内齿圈(7)制动住，所述第二制动器(10)松开，所述小内齿圈(8)自由转动，动力经由所述太阳轮(3)输入后经过所述大行星轮(5)，减速后通过所述行星架(11)从所述驱动轴输出；
空档，所述第二制动器(10)和所述第一制动器(9)同时松开时，所述太阳轮(3)和所述行星架(11)任意转动；
驻车档，所述第二制动器(10)和所述第一制动器(9)同时制动时，所述太阳轮(3)和所述行星架(11)均无法转动。
5.根据权利要求4所述的两档变速器，其特征在于，所述太阳轮(3)的齿数为Z3，所述大行星轮(5)的齿数为Z5，所述小行星轮(6)的齿数为Z6，所述大内齿圈(7)的齿数为Z7，所述小内齿圈(8)的齿数为Z8，a＝Z7/Z3，b＝Z8/Z3，c＝Z5/Z6；
第一档位的速比为：i1＝1+b·c；
第二档位的速比为：i2＝1+a。
6.根据权利要求5所述的两档变速器，其特征在于，a＝2～4，b＝2～3.5，c＝1.5～2.5。
7.根据权利要求1-6任一项所述的两档变速器，其特征在于，所述第二制动器(10)和所述第一制动器(9)为湿式多片式制动器，或钢带式制动器，或碟式制动器，或鼓式制动器。
8.根据权利要求1-6任一项所述的两档变速器，其特征在于，所述第二制动器(10)和所述第一制动器(9)采用液压驱动式机构，或电机驱动式机构。
9.根据权利要求1-6任一项所述的两档变速器，其特征在于，所述驱动轴包括长驱动轴(13)和短驱动轴(14)，所述长驱动轴(13)朝向接近所述电机输出轴(2)的方向延伸，所述短驱动轴(14)朝向远离所述电机输出轴(2)的方向延伸。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的两档变速器。
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