CN108973662A - 一种纯电动车辆两档动力总成 - Google Patents

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Abstract

本发明一种纯电动车辆两档动力总成，包括驱动电机、两档变速器和自动换档机构，所述两档变速器设置有一轴和啮合套，所述驱动电机与所述两档变速器的一轴连接，所述驱动电机用于为所述两档变速器提供动力源，所述自动换档机构安装在所述两档变速器上，所述自动换档机构推动所述两档变速器的啮合套做来回往复运动从而实现所述两档变速器的换档。本发明不仅实现了三级减速和一级减速，在实现大传动比的需求下，减小了中心距；而且采用的梯形丝杠具有自锁作用，不需要另外设计换档自锁机构，结构简单，急停性好，能够快速地实现精准定位，避免窜档和过度换档。

Description

一种纯电动车辆两档动力总成
技术领域
本发明涉及一种动力总成，尤其涉及一种纯电动车辆两档动力总成。
背景技术
传统的动力总成需要通过离合器来切断动力源以实现换档，结构复杂，增加了轴向尺寸，成本高，故障率高。而新能源动力总成总是匹配固定传动比的减速箱，因此需要匹配较大功率的电驱动系统，造成电机体积和重量大，成本高，效率低，降低了电动车的续驶里程，无法满足电动车动力性和经济性的要求。大扭矩大传动比的变速器，中心距大，导致变速器周向尺寸大，影响汽车的通过性。采用同步器换档，结构复杂，成本高。
目前电控式换档保留了传统的弹簧钢珠式档位自锁机构，但结构复杂，定位不准，成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺陷，现提供一种纯电动车辆两档动力总成，实现了三级减速和一级减速，减小了中心距，提高了车辆的通过性，而且采用的梯形丝杠具有自锁作用，不需要另外设计换档自锁机构，结构简单；梯形丝杠急停性好，能够快速地实现精准定位，避免窜档和过度换档。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本发明一种纯电动车辆两档动力总成，其特点在于，所述纯电动车辆两档动力总成包括驱动电机、两档变速器和自动换档机构，所述两档变速器设置有一轴和啮合套，所述驱动电机与所述两档变速器的一轴连接，所述驱动电机用于为所述两档变速器提供动力源，所述自动换档机构安装在所述两档变速器上，所述自动换档机构推动所述两档变速器的啮合套做来回往复运动从而实现所述两档变速器的换档。
优选地，所述两档变速器包括一级小齿轮、一级大齿轮、二级小齿轮、二级大齿轮、三级小齿轮和三级大齿轮，还包括一档啮合齿和二档啮合齿，还包括二轴和中间轴，所述一轴、二轴、中间轴和二轴平行设置，所述一级小齿轮与一轴固联，所述二级大齿轮套接在二轴上，所述一档啮合齿与二级大齿轮固联，所述二级小齿轮固联在中间轴上，所述二级小齿轮与二级大齿轮啮合，所述一级大齿轮固联在中间轴上，所述一级大齿轮与一级小齿轮啮合，所述啮合套设置在所述一档啮合齿和二档啮合齿之间。
优选地，所述啮合套的两端面分别设置有啮合齿，所述啮合套向所述二档啮合齿一侧移动使所述啮合齿与所述二档啮合齿接合时，所述两档变速器实现一级减速；所述啮合套向所述一档啮合齿一侧移动使所述啮合齿与所述一档啮合齿接合时，所述两档变速器实现三级减速；当所述啮合套处于中间位置，所述啮合齿不与所述一档啮合齿接合又不与所述二档啮合齿接合时，所述两档变速器处于空档。
优选地，所述啮合套两端面的啮合齿、所述二档啮合齿靠近所述啮合套的端面的齿和所述一档啮合齿靠近所述啮合套的端面的齿均设置为梯形并成角度地向内倾斜。
优选地，所述自动换档机构包括直流电机、换档传动机构和换档执行机构，所述直流电机用于向所述换档传动机构供电，所述换档传动机构与所述换档执行机构固联，所述换档执行机构用于接触和推动所述啮合套运动，当所述换档传动机构被驱动做来回往复运动时，所述换档执行机构被带动从而推动所述两档变速器的啮合套做来回往复运动而实现所述两档变速器的换档。
优选地，所述换档执行机构包括拨叉轴、拨叉和拨叉滑动导杆，所述拨叉轴与拨叉固联，所述拨叉套接在所述拨叉滑动导杆上，所述拨叉滑动导杆与换档传动机构固联，所述拨叉轴用于当所述换档传动机构左右往复运动时带动所述拨叉沿着所述拨叉滑动导杆来回往复运动，从而实现两档变速箱的换档。
优选地，所述二轴的所述一端安装有位置传感器，所述位置传感器用于将检测所述拨叉的实时位置产生电信号并将所述电信号传输给变速箱控制单元，所述变速箱控制单元通过读取所述位置传感器的电信号来判断所述拨叉的实时位置。
优选地，所述位置传感器为霍尔式位置传感器。
优选地，所述纯电动车辆两档动力总成还包括壳体，所述壳体由左壳体、中间壳体和右壳体组成。
本发明的积极进步效果在于：
本发明集成了一个中间轴式定轴轮系和一个单级减速定轴轮系，实现了三级减速和一级减速，在实现大传动比的需求下，减小了中心距，减小了变速器的周向尺寸，提高车辆的通过性；取消了离合器，通过电机控制器控制切断电机的扭矩实现零扭矩输出；使用啮合套代替同步器，结构简单，简化了动力总成的结构，减小了轴向尺寸，较大地降低了动力总成的成本；具有多个档位，在满足大扭矩和高速行驶的工况条件下，降低匹配电机的功率要求，减少电机重量，提高了电动汽车动力总成的经济性，节约成本，而且电机始终处于高效率工作区，增加了电动汽车车的续驶里程；通过减速箱和丝杠机构传动，结构紧凑，传动效率较高，可靠性好，故障率低，换档动作快捷；梯形丝杠具有自锁作用，不需要另外设计换档自锁机构，结构简单；梯形丝杠急停性好，能够快速地实现精准定位，避免窜档和过度换档。
附图说明
图1为本发明的较优实施例的结构示意图。
图2为本发明的较优实施例的整体示意图。
附图标记说明：1、一轴；2、一级小齿轮；3、二档啮合齿；4、啮合套；5、一档啮合齿；6、二级大齿轮；7、二轴；8、三级小齿轮；9、右壳体；10、二轴；11、三级大齿轮；12、中间壳体；13、二级小齿轮；14、中间轴；15、一级大齿轮；16、左壳体；17、驱动电机；18、拨叉滑动导杆；19、拨叉；20、直流电机；21、换档传动机构；22、拨叉轴。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
请参见图1和图2，本发明一种纯电动汽车两档动力总成，包括驱动电机17、两档变速器和自动换档机构，两档变速器设置有一轴1和啮合套4，驱动电机17与两档变速器的一轴1连接，驱动电机17用于为两档变速器提供动力源，自动换档机构安装在两档变速器上，自动换档机构推动两档变速器的啮合套做来回往复运动从而实现两档变速器的换档。
本发明将一个中间轴式两档变速箱与一个单级减速器集成，通过一个啮合套4实现档位转换，形成一个一级减速定轴轮系和一个三级减速定轴轮系，可实现一级减速和三级减速。
一级减速定轴轮系包括一轴1、二档啮合齿3、啮合套4、二轴7、三级小齿轮8、二轴10和三级大齿轮11。
其中，一轴1、二轴7和二轴10平行布置，二轴7通过一个滚动轴承跨骑在一轴1上，二档啮合齿3通过键固联在一轴1上，啮合套4通过花键固联在二轴7上，可左右滑动，三级小齿轮8与二轴7固联，三级大齿轮11与二轴10固联，三级小齿轮8与三级大齿轮11啮合，驱动电机17为提供变速器的动力源。
三级减速定轴轮系包括一轴1、一级小齿轮2、啮合套4、一档啮合齿5、二级大齿轮6、二轴7、三级小齿轮8、二轴10、三级大齿轮11、二级小齿轮13、中间轴14和一级大齿轮15。
其中，轴1、二轴7和二轴10平行布置，二轴7通过一个滚动轴承跨骑在一轴1上，二档啮合齿3通过键固联在一轴1上，啮合套4通过花键固联在二轴7上，可左右滑动，三级小齿轮8与二轴7固联，三级大齿轮11与二轴10固联，三级小齿轮8与三级大齿轮11啮合，驱动电机17为提供变速器的动力源。而且，四根轴平行布置，一级小齿轮2与一轴1固联，二级大齿轮6空套在二轴7上，一档啮合齿5与二级大齿轮6固联，二级小齿轮13固联在中间轴14上，二级小齿轮13与二级大齿轮6啮合，一级大齿轮15固联在中间轴14上，一级大齿轮15与一级小齿轮2啮合，驱动电机17通过花键与一轴1固联。
如图1所示，啮合套4左右两端有啮合齿，通过外置的换档执行机构实现左右移动。当啮合套4向左移动，与二档啮合齿3接合时，所述的自动变速器实现一级减速；当啮合套4向右移动，与一档啮合齿5接合时，所述的自动变速器实现三级减速。当啮合套4处于中间位置，既不与一档啮合齿5接合，又不与二档啮合齿6接合，所述的自动变速器处于空档。
二档啮合齿3右端面的齿、一档啮合齿5左端面的齿和啮合套4左右两端的啮合齿周向布置，齿面为梯形，齿的侧面以一定角度向内倾斜。
本发明自动换档机构包括直流电机20、换档传动机构21和换档执行机构，直流电机20用于向换档传动机构21供电，换档传动机构21与换档执行机构固联，换档执行机构用于接触和推动啮合套4运动，当换档传动机构21被驱动做来回往复运动时，换档执行机构被带动从而推动两档变速器的啮合套4做来回往复运动而实现两档变速器的换档。
其中，换档执行机构包括拨叉轴22、拨叉19和拨叉滑动导杆18，拨叉轴22与拨叉19固联，拨叉19套接在拨叉滑动导杆18上，拨叉滑动导杆18与换档传动机构21固联，拨叉轴22用于当换档传动机构21左右往复运动时带动拨叉19沿着拨叉滑动导杆18来回往复运动，从而实现两档变速箱的换档。
本发明的二轴7的一端安装有位置传感器，位置传感器用于将检测所述拨叉的实时位置产生电信号并将电信号传输给变速箱控制单元TCU，变速箱控制单元TCU通过读取位置传感器的电信号来判断拨叉的实时位置。位置传感器可为霍尔式位置传感器。
本发明的工作原理是：直流电机1旋转(正转或反转)，驱动一轴4转动，接着带动一级小齿轮3旋转，一级小齿轮3带动一级大齿轮16旋转，一级大齿轮16带动中间轴14旋转，中间轴14带动二级小齿轮15旋转，二级小齿轮15带动二级大齿轮13旋转，二级大齿轮13带动换档传动机构21从而传递给拨叉轴22，拨叉轴22带动拨叉19沿着拨叉滑动导杆18来回往复运动，实现档位的转换。在二轴7的一端安装有霍尔式位置传感器，变速箱控制单元TCU通过读取霍尔式位置传感器的电信号来判断拨叉19的实时位置。
当车辆处于一档低速行驶时，当整车控制器VCU根据行驶工况和驾驶员意图，向变速箱控制单元TCU发出换到二档的指令，电机控制器MCU控制电机降到零扭矩输出，此时，变速箱控制单元TCU命令自动换档机构移动到空档，此时，电机控制器MCU命令电机调速，使得一级小齿轮2的转速与啮合套4的转速同步，变速箱控制单元TCU控制自动换档机构向右移动啮合套4，与二档啮合齿3啮合，直至变速箱控制单元TCU读取到霍尔式位置传感器的值确认已经换至二档，换档结束。
本发明具有多个档位，在满足大扭矩和高速行驶的工况条件下，降低匹配电机的功率要求，减少电机重量，提高了电动汽车动力总成的经济性，节约成本，而且电机始终处于高效率工作区，增加了电动汽车车的续驶里程。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种纯电动车辆两档动力总成，其特征在于，所述纯电动车辆两档动力总成包括驱动电机、两档变速器和自动换档机构，所述两档变速器设置有一轴和啮合套，所述驱动电机与所述两档变速器的一轴连接，所述驱动电机用于为所述两档变速器提供动力源，所述自动换档机构安装在所述两档变速器上，所述自动换档机构推动所述两档变速器的啮合套做来回往复运动从而实现所述两档变速器的换档。
2.根据权利要求1所述的纯电动车辆两档动力总成，其特征在于，所述两档变速器包括一级小齿轮、一级大齿轮、二级小齿轮、二级大齿轮、三级小齿轮和三级大齿轮，还包括一档啮合齿和二档啮合齿，还包括二轴和中间轴，所述一轴、二轴、中间轴和二轴平行设置，所述一级小齿轮与一轴固联，所述二级大齿轮套接在二轴上，所述一档啮合齿与二级大齿轮固联，所述二级小齿轮固联在中间轴上，所述二级小齿轮与二级大齿轮啮合，所述一级大齿轮固联在中间轴上，所述一级大齿轮与一级小齿轮啮合，所述啮合套设置在所述一档啮合齿和二档啮合齿之间。
3.根据权利要求2所述的纯电动车辆两档动力总成，其特征在于，所述啮合套的两端面分别设置有啮合齿，所述啮合套向所述二档啮合齿一侧移动使所述啮合齿与所述二档啮合齿接合时，所述两档变速器实现一级减速；所述啮合套向所述一档啮合齿一侧移动使所述啮合齿与所述一档啮合齿接合时，所述两档变速器实现三级减速；当所述啮合套处于中间位置，所述啮合齿不与所述一档啮合齿接合又不与所述二档啮合齿接合时，所述两档变速器处于空档。
4.根据权利要求3所述的纯电动车辆两档动力总成，其特征在于，所述啮合套两端面的啮合齿、所述二档啮合齿靠近所述啮合套的端面的齿和所述一档啮合齿靠近所述啮合套的端面的齿均设置为梯形并成角度地向内倾斜。
5.根据权利要求1所述的纯电动车辆两档动力总成，其特征在于，所述自动换档机构包括直流电机、换档传动机构和换档执行机构，所述直流电机用于向所述换档传动机构供电，所述换档传动机构与所述换档执行机构固联，所述换档执行机构用于接触和推动所述啮合套运动，当所述换档传动机构被驱动做来回往复运动时，所述换档执行机构被带动从而推动所述两档变速器的啮合套做来回往复运动而实现所述两档变速器的换档。
6.根据权利要求5所述的纯电动车辆两档动力总成，其特征在于，所述换档执行机构包括拨叉轴、拨叉和拨叉滑动导杆，所述拨叉轴与拨叉固联，所述拨叉套接在所述拨叉滑动导杆上，所述拨叉滑动导杆与换档传动机构固联，所述拨叉轴用于当所述换档传动机构左右往复运动时带动所述拨叉沿着所述拨叉滑动导杆来回往复运动，从而实现两档变速箱的换档。
7.根据权利要求6所述的两档AMT自动换档机构，其特征在于，所述二轴的所述一端安装有位置传感器，所述位置传感器用于将检测所述拨叉的实时位置产生电信号并将所述电信号传输给变速箱控制单元，所述变速箱控制单元通过读取所述位置传感器的电信号来判断所述拨叉的实时位置。
8.根据权利要求7所述的两档AMT自动换档机构，其特征在于，所述位置传感器为霍尔式位置传感器。
9.根据权利要求1～8任一所述的纯电动车辆两档动力总成，其特征在于，所述纯电动车辆两档动力总成还包括壳体，所述壳体由左壳体、中间壳体和右壳体组成。
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