CN109253238A - 一种新能源车用八模式传动变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新能源车用八模式传动变速器，其采用双电机驱动、单变速箱传递动力，其占用体积小，便于后续车辆的设计。其包括变速箱体，所述变速箱体包括前端壁、后端壁，所述前端壁、后端壁之间设置有中间支撑板，所述后端壁上设置有外凸的输出轴，所述前端壁上设置有外凸的第一输入轴，所述第一输入轴的外凸端外接第一驱动电机，所述第一输入轴的内端通过轴承支承于所述中间支撑板的对应支承孔内，所述第一输入轴的长度方向前端套装有第二输入轴，所述第二输入轴的轴向为中空结构，所述第二输入轴的内壁通过轴承套装于所述第一输入轴的对应长度方向，所述第二输入轴的外端外凸于所述前端壁。

Description

一种新能源车用八模式传动变速器

技术领域

本发明涉及传动变速器的技术领域，具体为一种新能源车用八模式传动变速器。

背景技术

新能源车通常为纯电动车和混合动力车，为了使电动机做的更小，通过变速器进行增扭降速。变速器配合电机实现更高的动力性和节能特性，提高新能源车的爬坡度、加速性、续航里程、路况适应性等，使得电机更有效的发挥其高效区域。

变速器通过齿轮传动和变速机构的挡位变换，把电动机的动力以合适的扭矩和转速传递给传动轴，以适应新能源车在不同路况下对牵引和行驶速度的要求。现有的新能源客车或卡车采用的变速器主要是两挡或多挡三轴式主体结构，通过啮合套或同步器换挡。由于换挡过程的动力中断，使车辆的舒适性、动力性和经济性指标都难以提高，使其难以满足新能源客车或卡车动力匹配对传动系变速器的要求。

且现有的双电机传动变速器的占用体积较大，使得后续车辆的设计复杂。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种新能源车用八模式传动变速器，其采用双电机驱动、单变速箱传递动力，其占用体积小，便于后续车辆的设计，且驱动车轮行驶时无动力中断传动、系统效率高、动力性能好。

一种新能源车用八模式传动变速器，其特征在于：其包括变速箱体，所述变速箱体包括前端壁、后端壁，所述前端壁、后端壁之间设置有中间支撑板，所述后端壁上设置有外凸的输出轴，所述前端壁上设置有外凸的第一输入轴，所述第一输入轴的外凸端外接第一驱动电机，所述第一输入轴的内端通过轴承支承于所述中间支撑板的对应支承孔内，所述第一输入轴的长度方向前端套装有第二输入轴，所述第二输入轴的轴向为中空结构，所述第二输入轴的内壁通过轴承套装于所述第一输入轴的对应长度方向，所述第二输入轴的外端外凸于所述前端壁，所述第二输入轴的外凸端外接第二驱动电机，所述前端壁和所述后端壁间设置有中间轴，所述输出轴对应于所述变速箱体内的部分套装有输出齿轮，所述中间轴对应于所述输出齿轮部分固套有输出传动齿轮，所述第一输入轴的长度方向后端间隔设置有一挡输入齿、三挡输入齿，所述第二输入轴的长度方向上间隔设置有二挡输入齿、四挡输入齿，所述中间轴的长度方向前端分别通过轴承间隔布置有二挡传动齿、四挡传动齿，所述中间轴的长度方向的后端对应区域分别通过轴承间隔布置有一挡传动齿、三挡传动齿，所述一挡传动齿、三挡传动齿之间布置有一三挡啮合套，所述一三挡啮合套套装于所述中间轴、并可沿着一挡传动齿、三挡传动齿之间的距离轴向移动，所述一三挡啮合套的两侧端面分别朝向一挡传动齿、三挡传动齿的对应组装端面布置，所述一三挡啮合套外接有第一换挡驱动结构，所述二挡传动齿、四挡传动齿之间布置有二四挡啮合套，所述二四挡啮合套套装于所述中间轴、并可沿着二挡传动齿、四挡传动齿之间的距离轴向移动，所述二四挡啮合套的两侧端面分别朝向二挡传动齿、四挡传动齿的对应组装端面布置，所述二四挡啮合套外接有第二换挡驱动结构。

其进一步特征在于：

所述输出齿轮和所述输出轴的内端为一体成型件，所述输出齿轮的内端轴心设置有轴心孔，所述输出齿轮位于所述中间支撑板、后端壁之间的区域，所述第一输入轴的内端端部贯穿所述中间支撑板的支承孔后插装于所述轴心孔内，所述第一输入轴的内端通过轴承支承于所述轴心孔的内壁；

所述第一输入轴对应于所述中间支撑板的支承孔的位置套装有轴承结构；

所述输出传动齿轮位于所述中间支撑板、后端壁之间的区域，所述中间轴贯穿所述中间支撑板的位置套装有轴承结构，所述中间轴的两端对应于所述前端壁、后端壁的定位孔的位置分别套装有对应的轴承结构；

所述一三挡啮合套的外周环布有拨叉槽，拨叉定位于所述拨叉槽内，所述拨叉的驱动端连接有拨叉轴，所述拨叉轴上设置有齿条，第一换挡驱动结构的输出齿轮啮合连接齿条布置，实现拨叉轴的传动换挡；

所述二四挡啮合套的外周环布有拨叉槽，拨叉定位于所述拨叉槽内，所述拨叉的驱动端连接有拨叉轴，所述拨叉轴上设置有齿条，第二换挡驱动结构的输出齿轮啮合连接齿条布置，实现拨叉轴的传动换挡；

所述的轴承结构具体为采用球轴承和滚子轴承的组合结构，球轴承承受轴向力降低噪音、同时承载位置使用滚子轴承承受径向力，大幅度提升支撑轴承可靠性；

所述变速箱体的壳体采用全铝合金材质，通过有限元拓扑优化设计，大幅度降低变速器总成重量，增加扭矩质量比；

所有的齿轮均采用细高齿齿轮，其增加、平均齿轮副的重合度，优化齿轮宏观、微观参数，降低传递误差，优化接触斑点，大幅提高齿轮强度和降低啮合噪音。

采用本发明后，第一输入轴、第二输入轴同轴布置，其只需要一个变速箱，通过两个驱动电机间的动力切换或组合，变速器实现任何一个电机动力传动输出或两个电机动力同时传动输出，即一、二、三、四挡、一二挡组合、一四挡组合、二三挡组合、三四挡组合共八种模式动力输出，以适应车辆处于更多的工况，并且在各种模式切换时通过控制，使得传递的动力无中断切换挡位，实现类似DCT自动变速器换挡效果；同时控制驱动电机转速调整啮合套欲挂挡位的转速差，实现无转速差挂挡或小转速差挂挡，相对于传统车用DCT自动变速器配置的多锥同步器或单锥同步器，本发明简化为啮合套，其使得结构更加简单可靠；综上，其采用双电机驱动、单变速箱传递动力，其占用体积小，便于后续车辆的设计，且驱动车轮行驶时无动力中断传动、系统效率高、动力性能好。

附图说明

图1为本发明的具体实施例的结构示意简图；

图中序号所对应的名称如下：

前端壁1、后端壁2、中间支撑板3、输出轴4、第一输入轴5、第二输入轴6、中间轴7、输出齿轮8、输出传动齿轮9、一挡输入齿10、三挡输入齿11、二挡输入齿12、四挡输入齿13、二挡传动齿14、四挡传动齿15、一挡传动齿16、三挡传动齿17、一三挡啮合套18、二四挡啮合套19、轴心孔20、第一拨叉槽21、第二拨叉槽22。

具体实施方式

一种新能源车用八模式传动变速器，见图1：其包括变速箱体，变速箱体包括前端壁1、后端壁2，前端壁1、后端壁2之间设置有中间支撑板3，后端壁2上设置有外凸的输出轴4，前端壁1上设置有外凸的第一输入轴5，第一输入轴5的外凸端外接第一驱动电机(图中未画出)，第一输入轴5的内端通过轴承支承于中间支撑板3的对应支承孔内，第一输入轴5的长度方向前端套装有第二输入轴6，第二输入轴6的轴向为中空结构，第二输入轴6的内壁通过轴承套装于第一输入轴5的对应长度方向，第二输入轴6的外端外凸于前端壁1，第二输入轴6的外凸端外接第二驱动电机(图中未画出)，前端壁1和后端壁2间设置有中间轴7，输出轴4对应于变速箱体内的部分套装有输出齿轮8，中间轴7对应于输出齿轮8部分固套有输出传动齿轮9，第一输入轴5的长度方向后端间隔设置有一挡输入齿10、三挡输入齿11，第二输入轴6的长度方向上间隔设置有二挡输入齿12、四挡输入齿13，中间轴7的长度方向前端分别通过轴承间隔布置有二挡传动齿14、四挡传动齿15，中间轴7的长度方向的后端对应区域分别通过轴承间隔布置有一挡传动齿16、三挡传动齿17，一挡传动齿16、三挡传动齿17之间布置有一三挡啮合套18，一三挡啮合套18套装于中间轴7、并可沿着一挡传动齿16、三挡传动齿17之间的距离轴向移动，一三挡啮合套18的两侧端面分别朝向一挡传动齿16、三挡传动齿17的对应组装端面布置，一三挡啮合套18外接有第一换挡驱动结构(图中未画出)，二挡传动齿14、四挡传动齿15之间布置有二四挡啮合套19，二四挡啮合套19套装于中间轴7、并可沿着二挡传动齿14、四挡传动齿15之间的距离轴向移动，二四挡啮合套19的两侧端面分别朝向二挡传动齿14、四挡传动齿15的对应组装端面布置，二四挡啮合套19外接有第二换挡驱动结构(图中未画出)。

输出齿轮8和输出轴4的内端为一体成型件，输出齿轮8的内端轴心设置有轴心孔20，输出齿轮8位于中间支撑板3、后端壁2之间的区域，第一输入轴5的内端端部贯穿中间支撑板3的支承孔后插装于轴心孔20内，第一输入轴5的内端通过轴承支承于轴心孔20的内壁；

第一输入轴5对应于中间支撑板3的支承孔的位置套装有轴承结构；

输出传动齿轮9位于中间支撑板3、后端壁2之间的区域，中间轴7贯穿中间支撑板3的位置套装有轴承结构，中间轴7的两端对应于前端壁1、后端壁2的定位孔的位置分别套装有对应的轴承结构；

一三挡啮合套18的外周环布有第一拨叉槽21，拨叉定位于第一拨叉槽21内，拨叉的驱动端连接有拨叉轴，拨叉轴上设置有齿条，第一换挡驱动结构的输出齿轮啮合连接齿条布置，实现拨叉轴的传动换挡；

二四挡啮合套19的外周环布有第二拨叉槽22，拨叉定位于第二拨叉槽22内，拨叉的驱动端连接有拨叉轴，拨叉轴上设置有齿条，第二换挡驱动结构的输出齿轮啮合连接齿条布置，实现拨叉轴的传动换挡；

的轴承结构具体为采用球轴承和滚子轴承的组合结构，球轴承承受轴向力降低噪音、同时承载位置使用滚子轴承承受径向力，大幅度提升支撑轴承可靠性；

变速箱体的壳体采用全铝合金材质，通过有限元拓扑优化设计，大幅度降低变速器总成重量，增加扭矩质量比；

所有的齿轮均采用细高齿齿轮，其增加、平均齿轮副的重合度，优化齿轮宏观、微观参数，降低传递误差，优化接触斑点，大幅提高齿轮强度和降低啮合噪音。

具体实施时，前端壁、后端壁的位置可以互换，不影响正常结构工作。

各模式传动原理如下：

模式一：一挡

第一驱动电机→第一输入轴→一挡输入齿→一挡输出齿→一三挡啮合套→中间轴→输出传动齿轮→输出齿轮→输出轴。

模式二：二挡

第二驱动电机→第二输入轴→二挡输入齿→二挡输出齿→二四挡啮合套→中间轴→输出传动齿轮→输出齿轮→输出轴。

模式三：三挡

第一驱动电机→第一输入轴→三挡输入齿→三挡输出齿→一三挡啮合套→中间轴→输出传动齿轮→输出齿轮→输出轴。

模式四：四挡

第二驱动电机→第二输入轴→四挡输入齿→四挡输出齿→二四挡啮合套→中间轴→输出传动齿轮→输出齿轮→输出轴。

模式五：一二组合挡

第一驱动电机驱动一挡，同时第二驱动电机驱动二挡。通过控制双电机耦合转速，车辆较大爬坡时实现双动力输出。

模式六：一四组合挡

第一驱动电机驱动一挡，同时第二驱动电机驱动四挡；通过控制双电机耦合转速，实现四挡辅助一挡输出动力。

模式七：二三组合挡

第二驱动电机驱动四挡，同时第一驱动电机驱动三挡；通过控制双电机耦合转速，实现三挡辅助二挡输出动力。

模式八：三四组合挡

第一驱动电机驱动三挡，同时第二驱动电机驱动四挡，通过控制双电机耦合转速，实现四挡辅助三挡输出动力。

第一输入轴、第二输入轴同轴布置，其只需要一个变速箱，通过两个驱动电机间的动力切换或组合，变速器实现任何一个电机动力传动输出或两个电机动力同时传动输出，即一、二、三、四挡、一二挡组合、一四挡组合、二三挡组合、三四挡组合共八种模式动力输出，以适应车辆处于更多的工况，并且在各种模式切换时通过控制，使得传递的动力无中断切换挡位，实现类似DCT自动变速器换挡效果；同时控制驱动电机转速调整啮合套欲挂挡位的转速差，实现无转速差挂挡或小转速差挂挡，相对于传统车用DCT自动变速器配置的多锥同步器或单锥同步器简化为啮合套，其使得结构更加简单可靠；综上，其采用双电机驱动、单变速箱传递动力，其占用体积小，便于后续车辆的设计，且驱动车轮行驶时无动力中断传动、系统效率高、动力性能好。

以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种新能源车用八模式传动变速器，其特征在于：其包括变速箱体，所述变速箱体包括前端壁、后端壁，所述前端壁、后端壁之间设置有中间支撑板，所述后端壁上设置有外凸的输出轴，所述前端壁上设置有外凸的第一输入轴，所述第一输入轴的外凸端外接第一驱动电机，所述第一输入轴的内端通过轴承支承于所述中间支撑板的对应支承孔内，所述第一输入轴的长度方向前端套装有第二输入轴，所述第二输入轴的轴向为中空结构，所述第二输入轴的内壁通过轴承套装于所述第一输入轴的对应长度方向，所述第二输入轴的外端外凸于所述前端壁，所述第二输入轴的外凸端外接第二驱动电机，所述前端壁和所述后端壁间设置有中间轴，所述输出轴对应于所述变速箱体内的部分套装有输出齿轮，所述中间轴对应于所述输出齿轮部分固套有输出传动齿轮，所述第一输入轴的长度方向后端间隔设置有一挡输入齿、三挡输入齿，所述第二输入轴的长度方向上间隔设置有二挡输入齿、四挡输入齿，所述中间轴的长度方向前端分别通过轴承间隔布置有二挡传动齿、四挡传动齿，所述中间轴的长度方向的后端对应区域分别通过轴承间隔布置有一挡传动齿、三挡传动齿，所述一挡传动齿、三挡传动齿之间布置有一三挡啮合套，所述一三挡啮合套套装于所述中间轴、并可沿着一挡传动齿、三挡传动齿之间的距离轴向移动，所述一三挡啮合套的两侧端面分别朝向一挡传动齿、三挡传动齿的对应组装端面布置，所述一三挡啮合套外接有第一换挡驱动结构，所述二挡传动齿、四挡传动齿之间布置有二四挡啮合套，所述二四挡啮合套套装于所述中间轴、并可沿着二挡传动齿、四挡传动齿之间的距离轴向移动，所述二四挡啮合套的两侧端面分别朝向二挡传动齿、四挡传动齿的对应组装端面布置，所述二四挡啮合套外接有第二换挡驱动结构。

2.如权利要求1所述的一种新能源车用八模式传动变速器，其特征在于：所述输出齿轮和所述输出轴的内端为一体成型件，所述输出齿轮的内端轴心设置有轴心孔，所述输出齿轮位于所述中间支撑板、后端壁之间的区域，所述第一输入轴的内端端部贯穿所述中间支撑板的支承孔后插装于所述轴心孔内，所述第一输入轴的内端通过轴承支承于所述轴心孔的内壁。

3.如权利要求2所述的一种新能源车用八模式传动变速器，其特征在于：所述第一输入轴对应于所述中间支撑板的支承孔的位置套装有轴承结构。

4.如权利要求3所述的一种新能源车用八模式传动变速器，其特征在于：所述输出传动齿轮位于所述中间支撑板、后端壁之间的区域，所述中间轴贯穿所述中间支撑板的位置套装有轴承结构，所述中间轴的两端对应于所述前端壁、后端壁的定位孔的位置分别套装有对应的轴承结构。

5.如权利要求1所述的一种新能源车用八模式传动变速器，其特征在于：所述一三挡啮合套的外周环布有拨叉槽，拨叉定位于所述拨叉槽内，所述拨叉的驱动端连接有拨叉轴，所述拨叉轴上设置有齿条，第一换挡驱动结构的输出齿轮啮合连接齿条布置。

6.如权利要求1所述的一种新能源车用八模式传动变速器，其特征在于：所述二四挡啮合套的外周环布有拨叉槽，拨叉定位于所述拨叉槽内，所述拨叉的驱动端连接有拨叉轴，所述拨叉轴上设置有齿条，第二换挡驱动结构的输出齿轮啮合连接齿条布置。

7.如权利要求4所述的一种新能源车用八模式传动变速器，其特征在于：所述的轴承结构具体为采用球轴承和滚子轴承的组合结构。

8.如权利要求1所述的一种新能源车用八模式传动变速器，其特征在于：所述变速箱体的壳体采用全铝合金材质，通过有限元拓扑优化设计。

9.如权利要求1所述的一种新能源车用八模式传动变速器，其特征在于：所有的齿轮均采用细高齿齿轮。