CN109334349B - 一种新能源车电驱动桥用变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新能源车电驱动桥用变速器，其采用双电机驱动、双变速箱传递动力、配合自动选换挡机构、差速器总成，实现双电机双变速箱同时输入动力，驱动车轮行驶，其无动力中断传动、系统效率高、动力性能好。其包括驱动桥，所述驱动桥的两侧分别设置有左半轴、右半轴，所述驱动桥的中心安装腔固装有差速器，其特征在于：其还包括有桥前变速箱、桥后变速箱，所述桥前变速箱、桥后变速箱分别布置于所述差速器的两端对应位置，所述桥前变速箱内置有一三挡输出轴，所述一三挡输出轴上通过轴承分别套设有相邻布置的一挡第二传动齿、三挡第二传动齿，所述一挡第二传动齿、三挡第二传动齿之间布置有一三挡啮合套。

Description

一种新能源车电驱动桥用变速器

技术领域

本发明涉及驱动桥结构的技术领域，具体为一种新能源车电驱动桥用变速器。

背景技术

随着城市空气环境日益严峻，社会对公交车、环卫车、城市工程车等大排量燃油车的切换需求日趋清晰。

传统燃油汽车底盘主要部件为发动机、离合器、变速器、传动轴、后桥等实现车辆运行功能。新能源车通常为混合动力汽车和纯电动车，其纯电动车电驱动桥已成为新型的结构形式，取消了传统燃油汽车的发动机、离合器、传动轴。将电机、变速器、支撑桥集成为一体，具备结构简单可靠、轻量化、提升传动效率等明显优势，已成为各汽车研发工程师创新的新天地。

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。现有的电驱动桥匹配的变速器主要是两挡或多挡结构，通过啮合套或同步器换挡。但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车动力匹配对变速器的要求。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种新能源车电驱动桥用变速器，其采用双电机驱动、双变速箱传递动力、配合自动选换挡机构、差速器总成，实现双电机双变速箱同时输入动力，驱动车轮行驶，其无动力中断传动、系统效率高、动力性能好。

一种新能源车电驱动桥用变速器，其技术方案是这样的，其包括驱动桥，所述驱动桥的两侧分别设置有左半轴、右半轴，所述驱动桥的中心安装腔固装有差速器，其特征在于：其还包括有桥前变速箱、桥后变速箱，所述桥前变速箱、桥后变速箱分别布置于所述差速器的两端对应位置，所述桥前变速箱内置有一三挡输出轴，所述一三挡输出轴上通过轴承分别套设有相邻布置的一挡第二传动齿、三挡第二传动齿，所述一挡第二传动齿、三挡第二传动齿之间布置有一三挡啮合套，所述一三挡啮合套通过键结构套装于所述一三挡输出轴，所述一三挡啮合套的两侧端面分别朝向一挡第二传动齿、三挡第二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，所述一三挡输出轴上套装有一三挡输出齿，所述一三挡输出齿啮合连接所述差速器的主减齿轮，所述桥后变速箱内置有二四挡输出轴，所述二四挡输出轴上通过轴承分别套设有相邻布置的二挡第二传动齿、四挡第二传动齿，所述二挡第二传动齿、四挡第二传动齿之间布置有二四挡啮合套，所述二四挡啮合套通过键结构套装于所述二四挡输出轴，所述二四挡啮合套的两侧端面分别朝向二挡第二传动齿、四挡第二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，所述二四挡输出轴上套装有二四挡输出齿，所述二四挡输出齿啮合连接所述差速器的主减齿轮，所述桥前变速箱的第一输入轴连接有第一电机，所述前后变速箱的第二输入轴连接有第二电机；所述第一换挡驱动结构、第二换挡驱动结构分别连接TCU，所述TUC控制对应的换挡机构的换挡电机。

其进一步特征在于：

所述桥前变速箱还包括有第一中间轴，所述第一输入轴上固套有第一输入齿轮，所述第一中间轴上固套有第一传动齿轮、一挡第一传动齿、三挡第一传动齿，所述第一传动齿轮啮合连接所述第一输入齿轮，所述一挡第一传动齿啮合连接一挡第二传动齿，所述三挡第一传动齿啮合连接所述三挡第二传动齿；

所述桥后变速箱还包括有第二中间轴，所述第二输入轴上固套有第二输入齿轮，所述第二中间轴上固套有第二传动齿轮、二挡第一传动齿、四挡第一传动齿，所述第二传动齿轮啮合连接所述第二输入齿轮，所述二挡第一传动齿啮合连接二挡第二传动齿，所述四挡第一传动齿啮合连接所述四挡第二传动齿；

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；

所述桥前变速箱内的第一输入轴、第一中间轴、一三挡输出轴分别通过支撑轴承定位安装于所述桥前变速箱的壳体内，所述桥后变速箱内的第二输入轴、第二中间轴、二四挡输出轴分别通过支撑轴承定位安装于所述桥后变速箱的壳体内；

所述支撑轴承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；

所述桥前变速箱、桥后变速箱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，变速器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、双变速箱传递动力、配合自动选换挡机构、差速器总成，实现双电机双变速箱同时输入动力，驱动车轮行驶，其无动力中断传动、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图；

图2为本发明的差速器和桥前变速箱、前后变速箱的连接剖视图；

图中序号所对应的名称如下：

驱动桥1、差速器2、桥前变速箱3、桥后变速箱4、一三挡输出轴5、一挡第二传动齿6、三挡第二传动齿7、一三挡啮合套8、第一换挡驱动结构9、一三挡输出齿10、主减齿轮201、二四挡输出轴11、二挡第二传动齿12、四挡第二传动齿13、二四挡啮合套14、第二换挡驱动结构15、二四挡输出齿16、第一输入轴17、第一电机18、第二输入轴19、第二电机20、第一中间轴21、第一输入齿轮22、第一传动齿轮23、一挡第一传动齿24、三挡第一传动齿25、第二中间轴26、第二输入齿轮27、第二传动齿轮28、二挡第一传动齿29、四挡第一传动齿30、第一拨叉槽31、第二拨叉槽32。

具体实施方式

一种新能源车电驱动桥用变速器，见图1、图2，其包括驱动桥1，驱动桥1的两侧分别设置有左半轴、右半轴，驱动桥1的中心安装腔固装有差速器2，其还包括有桥前变速箱3、桥后变速箱4，桥前变速箱3、桥后变速箱4分别布置于差速器2的两端对应位置，桥前变速箱3内置有一三挡输出轴5，一三挡输出轴5上通过轴承分别套设有相邻布置的一挡第二传动齿6、三挡第二传动齿7，一挡第二传动齿6、三挡第二传动齿7之间布置有一三挡啮合套8，一三挡啮合套8通过键结构套装于一三挡输出轴5，一三挡啮合套8的两侧端面分别朝向一挡第二传动齿6、三挡第二传动齿7的对应组装端面布置，一三挡啮合套8外接有第一换挡驱动结构9，一三挡输出轴5上套装有一三挡输出齿10，一三挡输出齿10啮合连接差速器2的主减齿轮201，桥后变速箱4内置有二四挡输出轴11，二四挡输出轴11上通过轴承分别套设有相邻布置的二挡第二传动齿12、四挡第二传动齿13，二挡第二传动齿12、四挡第二传动齿13之间布置有二四挡啮合套14，二四挡啮合套14通过键结构套装于二四挡输出轴11，二四挡啮合套14的两侧端面分别朝向二挡第二传动齿12、四挡第二传动齿13的对应组装端面布置，二四挡啮合套14外接有第二换挡驱动结构15，二四挡输出轴11上套装有二四挡输出齿16，二四挡输出齿16啮合连接差速器2的主减齿轮201，桥前变速箱3的第一输入轴17连接有第一电机18，桥后变速箱4的第二输入轴19连接有第二电机20；第一换挡驱动结构9、第二换挡驱动结构15分别连接TCU，TUC控制对应的换挡机构的换挡电机。

桥前变速箱3还包括有第一中间轴21，第一输入轴17上固套有第一输入齿轮22，第一中间轴21上固套有第一传动齿轮23、一挡第一传动齿24、三挡第一传动齿25，第一传动齿轮23啮合连接第一输入齿轮22，一挡第一传动齿24啮合连接一挡第二传动齿6，三挡第一传动齿25啮合连接三挡第二传动齿7；

桥后变速箱4还包括有第二中间轴26，第二输入轴19上固套有第二输入齿轮27，第二中间轴26上固套有第二传动齿轮28、二挡第一传动齿29、四挡第一传动齿30，第二传动齿轮28啮合连接第二输入齿轮27，二挡第一传动齿29啮合连接二挡第二传动齿12，四挡第一传动齿30啮合连接四挡第二传动齿13；

一三挡啮合套8的外周环布有第一拨叉槽31，拨叉定位于第一拨叉槽31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9的输出齿轮啮合连接齿条布置，实现拨叉轴的传动换挡(拨叉、拨叉轴图中未画出、属于现有成熟结构)；

二四挡啮合套14的外周环布有第二拨叉槽32，拨叉定位于第二拨叉槽32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15的输出齿轮啮合连接齿条布置，实现拨叉轴的传动换挡(拨叉、拨叉轴图中未画出、属于现有成熟结构)；

桥前变速箱3内的第一输入轴17、第一中间轴21、一三挡输出轴5分别通过支撑轴承定位安装于桥前变速箱3的壳体内，桥后变速箱4内的第二输入轴19、第二中间轴26、二四挡输出轴11分别通过支撑轴承定位安装于桥后变速箱4的壳体内；

支撑轴承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；

桥前变速箱3、桥后变速箱4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。

本发明的各模式传动原理如下：

模式一：一挡

第一电机→第一输入轴→第一输入齿轮→第一中间轴→一挡第一传动齿→一挡第二传动齿→一三挡啮合套→一三挡输出轴→一三挡输出齿→差速器→半轴。

模式二：二挡

第二电机→第二输入轴→第二输入齿轮→第二中间轴→二挡第一传动齿→二挡第二传动齿→二四挡啮合套→二四挡输出轴→二四挡输出齿→差速器→半轴。

模式三：三挡

第一电机→第一输入轴→第一输入齿轮→第一中间轴→三挡第一传动齿→三挡第二传动齿→一三挡啮合套→一三挡输出轴→一三挡输出齿→差速器→半轴。

模式四：四挡

第二电机→第二输入轴→第二输入齿轮→第二中间轴→四挡第一传动齿→四挡第二传动齿→二四挡啮合套→二四挡输出轴→二四挡输出齿→差速器→半轴。

模式五：一二组合挡

第一电机驱动一挡，同时第二电机驱动二挡；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

第一电机驱动一挡，同时第二电机驱动四挡；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

第二电机驱动四挡，同时第一电机驱动三挡；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

第一电机驱动三挡，同时第二电机驱动四挡，通过控制双电机耦合转速，实现四挡辅助三挡输出动力。

变速器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、双变速箱传递动力、配合自动选换挡机构、差速器总成，实现双电机双变速箱同时输入动力，驱动车轮行驶，其无动力中断传动、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 (8)

1.一种新能源车电驱动桥用变速器，其包括驱动桥，所述驱动桥的两侧分别设置有左半轴、右半轴，所述驱动桥的中心安装腔固装有差速器，其特征在于：其还包括有桥前变速箱、桥后变速箱，所述桥前变速箱、桥后变速箱分别布置于所述差速器的两端对应位置，所述桥前变速箱内置有一三挡输出轴，所述一三挡输出轴上通过轴承分别套设有相邻布置的一挡第二传动齿、三挡第二传动齿，所述一挡第二传动齿、三挡第二传动齿之间布置有一三挡啮合套，所述一三挡啮合套通过键结构套装于所述一三挡输出轴，所述一三挡啮合套的两侧端面分别朝向一挡第二传动齿、三挡第二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，所述一三挡输出轴上套装有一三挡输出齿，所述一三挡输出齿啮合连接所述差速器的主减齿轮，所述桥后变速箱内置有二四挡输出轴，所述二四挡输出轴上通过轴承分别套设有相邻布置的二挡第二传动齿、四挡第二传动齿，所述二挡第二传动齿、四挡第二传动齿之间布置有二四挡啮合套，所述二四挡啮合套通过键结构套装于所述二四挡输出轴，所述二四挡啮合套的两侧端面分别朝向二挡第二传动齿、四挡第二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，所述二四挡输出轴上套装有二四挡输出齿，所述二四挡输出齿啮合连接所述差速器的主减齿轮，所述桥前变速箱的第一输入轴连接有第一电机，所述桥后变速箱的第二输入轴连接有第二电机；所述第一换挡驱动结构、第二换挡驱动结构分别连接TCU，所述TCU控制对应的换挡机构的换挡电机。

2.如权利要求1所述的一种新能源车电驱动桥用变速器，其特征在于：所述桥前变速箱还包括有第一中间轴，所述第一输入轴上固套有第一输入齿轮，所述第一中间轴上固套有第一传动齿轮、一挡第一传动齿、三挡第一传动齿，所述第一传动齿轮啮合连接所述第一输入齿轮，所述一挡第一传动齿啮合连接一挡第二传动齿，所述三挡第一传动齿啮合连接所述三挡第二传动齿。

3.如权利要求2所述的一种新能源车电驱动桥用变速器，其特征在于：所述桥后变速箱还包括有第二中间轴，所述第二输入轴上固套有第二输入齿轮，所述第二中间轴上固套有第二传动齿轮、二挡第一传动齿、四挡第一传动齿，所述第二传动齿轮啮合连接所述第二输入齿轮，所述二挡第一传动齿啮合连接二挡第二传动齿，所述四挡第一传动齿啮合连接所述四挡第二传动齿。

4.如权利要求1所述的一种新能源车电驱动桥用变速器，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。

5.如权利要求1所述的一种新能源车电驱动桥用变速器，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。

6.如权利要求3所述的一种新能源车电驱动桥用变速器，其特征在于：所述桥前变速箱内的第一输入轴、第一中间轴、一三挡输出轴分别通过支撑轴承定位安装于所述桥前变速箱的壳体内，所述桥后变速箱内的第二输入轴、第二中间轴、二四挡输出轴分别通过支撑轴承定位安装于所述桥后变速箱的壳体内。

7.如权利要求6所述的一种新能源车电驱动桥用变速器，其特征在于：所述支撑轴承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电驱动桥用变速器，其特征在于：所述桥前变速箱、桥后变速箱的壳体采用全铝合金材质，通过有限元拓扑优化设计。