CN109372960A - 单电机单行星轮多级换挡变速器及汽车 - Google Patents

单电机单行星轮多级换挡变速器及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种单电机单行星轮多级换挡变速器及汽车，涉及汽车制造技术领域，以解决现有的纯电动车型中尚未出现采用单个行星轮实现多档位换挡变速箱的技术问题。本发明所述的单电机单行星轮多级换挡变速器，包括：与单电机输出轴连接的变速器输入轴，变速器输入轴上同轴设置有第一传动机构和第二传动机构，第二传动机构上设置有变速器输出轴；第一传动机构通过一个行星齿轮实现两级变速，第二传动机构通过同步器连接的平行轴实现两级变速；单电机单行星轮多级换挡变速器在不同传动比的配合下，能够实现四级传动。

Description

单电机单行星轮多级换挡变速器及汽车
技术领域
本发明涉及汽车制造技术领域，特别涉及一种单电机单行星轮多级换挡变速器及汽车。
背景技术
面对日益严峻的环境保护压力，传统燃油汽车正在逐步被新能源汽车取代。其中，纯电动汽车是国内外大力发展的新能源汽车类型，各汽车企业积极投入到纯电动汽车的研发与制造当中。
由于电动汽车的电机可以在一定范围内进行转速调节，目前大部分纯电动汽车仅配备单级或两级变速器，布局主要为传统平行轴布局，多档位变速器主要通过双电机输入来实现。具体地，行星齿轮传动与传统平行轴布局的传动系统相比，具有结构更简单、紧凑，齿轮强度大等优点。
然而，本申请发明人发现，对于纯电动车型，采用单个行星轮实现多档位换挡的变速箱尚未出现。
因此，如何提供一种单电机单行星轮多级换挡变速器及汽车，能够通过单个行星轮实现多档位换挡，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单电机单行星轮多级换挡变速器及汽车，以解决现有的纯电动车型中尚未出现采用单个行星轮实现多档位换挡变速箱的技术问题。
本发明提供一种单电机单行星轮多级换挡变速器，包括：与单电机输出轴连接的变速器输入轴，所述变速器输入轴上同轴设置有第一传动机构和第二传动机构，所述第二传动机构上设置有变速器输出轴；所述第一传动机构通过一个行星齿轮实现两级变速，所述第二传动机构通过同步器连接的平行轴实现两级变速；所述单电机单行星轮多级换挡变速器在不同传动比的配合下，能够实现四级传动。
其中，所述第一传动机构包括：设置在所述变速器输入轴上的太阳轮和行星架，且所述太阳轮和所述行星架之间通过行星轮连接；所述变速器输入轴上位于所述太阳轮和所述行星架之间设置有第一离合器；齿圈通过第二离合器连接到变速器壳体，且所述齿圈与所述行星轮啮合。
其中，所述第二传动机构包括：设置在所述行星架上的高档主动齿轮和低档主动齿轮；所述行星架上位于所述高档主动齿轮和所述低档主动齿轮之间设置有同步器；所述高档主动齿轮啮合有高档从动齿轮，所述低档主动齿轮啮合有低档从动齿轮，且所述高档从动齿轮和所述低档从动齿轮同轴设置在变速器输出轴上。
具体地，本发明所述的单电机单行星轮多级换挡变速器中，第一前进档工况采用：所述第一离合器不工作，所述第二离合器工作，所述同步器与所述低档主动齿轮啮合；所述第一前进档工况下动力传递路线依次经所述单电机输出轴、所述变速器输入轴、所述太阳轮、所述行星轮和所述行星架、所述低档主动齿轮、所述低档从动齿轮至所述变速器输出轴。
具体地，本发明所述的单电机单行星轮多级换挡变速器中，第二前进档工况采用：所述第一离合器不工作，所述第二离合器工作，所述同步器与所述高档主动齿轮啮合；所述第二前进档工况下动力传递路线依次经所述单电机输出轴、所述变速器输入轴、所述太阳轮、所述行星轮和所述行星架、所述高档主动齿轮、所述高档从动齿轮至所述变速器输出轴。
具体地，本发明所述的单电机单行星轮多级换挡变速器中，第三前进档工况采用：所述第一离合器工作，所述第二离合器不工作，所述同步器与所述低档主动齿轮啮合；所述第三前进档工况下动力传递路线依次经所述单电机输出轴、所述变速器输入轴、所述太阳轮和所述行星架以及所述行星轮整体、所述低档主动齿轮、所述低档从动齿轮至所述变速器输出轴。
具体地，本发明所述的单电机单行星轮多级换挡变速器中，第四前进档工况采用：所述第一离合器工作，所述第二离合器不工作，所述同步器与所述高档主动齿轮啮合；所述第四前进档工况下动力传递路线依次经所述单电机输出轴、所述变速器输入轴、所述太阳轮和所述行星架以及所述行星轮整体、所述高档主动齿轮、所述高档从动齿轮至所述变速器输出轴。
具体地，本发明所述的单电机单行星轮多级换挡变速器中，空档工况采用：所述第一离合器不工作、所述第二离合器不工作，所述行星轮整体中无固联，所述单电机输出轴通过所述变速器输入轴带动所述齿圈转动，动力输出中断。
具体地，本发明所述的单电机单行星轮多级换挡变速器中，倒档工况采用：所述单电机反转，所述第一离合器不工作，所述第二离合器工作，所述同步器与所述低档主动齿轮啮合；所述倒档工况下动力传递路线依次经所述单电机输出轴、所述变速器输入轴、所述太阳轮、所述行星轮和所述行星架、所述低档主动齿轮、所述低档从动齿轮至所述变速器输出轴。
相对于现有技术，本发明所述的单电机单行星轮多级换挡变速器具有以下优势：
本发明提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中，包括：与单电机输出轴连接的变速器输入轴，变速器输入轴上同轴设置有第一传动机构和第二传动机构，第二传动机构上设置有变速器输出轴；第一传动机构通过一个行星齿轮实现两级变速，第二传动机构通过同步器连接的平行轴实现两级变速；单电机单行星轮多级换挡变速器在不同传动比的配合下，能够实现四级传动。由此分析可知，本发明提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中，采用单电机、单行星轮的结构，与传统的纯电动变速器相比，结构更为简洁、紧凑；避免了双电机的引入，单行星轮实现了多档位换挡功能，且电动机能够在功率范围内更加精确的运行，实现超低能耗。
本发明还提供一种汽车，所述汽车为纯电动车型，所述纯电动车型的汽车包括：如上述任一项所述的单电机单行星轮多级换挡变速器。
所述汽车与上述单电机单行星轮多级换挡变速器相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中第一前进档工况下动力传递路线的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中第二前进档工况下动力传递路线的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中第三前进档工况下动力传递路线的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中第四前进档工况下动力传递路线的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中空档工况下动力传递路线的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中倒档工况下动力传递路线的结构示意图。
图标：1－行星架；2－行星轮；3－第一离合器；4－太阳轮；5－齿圈；6－第二离合器；7－高档主动齿轮；8－低档主动齿轮；9－同步器；10－低档从动齿轮；11－高档从动齿轮；A－变速器输入轴；B－变速器输出轴。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器的结构示意图。
如图1所示，本发明实施例提供一种单电机单行星轮多级换挡变速器，包括：与单电机输出轴连接的变速器输入轴A，变速器输入轴A上同轴设置有第一传动机构和第二传动机构，第二传动机构上设置有变速器输出轴B；第一传动机构通过一个行星齿轮实现两级变速，第二传动机构通过同步器连接的平行轴实现两级变速；单电机单行星轮多级换挡变速器在不同传动比的配合下，能够实现四级传动。
相对于现有技术，本发明实施例所述的单电机单行星轮多级换挡变速器具有以下优势：
本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中，如图1所示，包括：与单电机输出轴连接的变速器输入轴A，变速器输入轴A上同轴设置有第一传动机构和第二传动机构，第二传动机构上设置有变速器输出轴B；第一传动机构通过一个行星齿轮实现两级变速，第二传动机构通过同步器连接的平行轴实现两级变速；单电机单行星轮多级换挡变速器在不同传动比的配合下，能够实现四级传动。由此分析可知，本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中，采用单电机、单行星轮的结构，与传统的纯电动变速器相比，结构更为简洁、紧凑；避免了双电机的引入，单行星轮实现了多档位换挡功能，且电动机能够在功率范围内更加精确的运行，实现超低能耗。
其中，如图1所示，上述第一传动机构包括：设置在变速器输入轴A上的太阳轮4和行星架1，且太阳轮5和行星架1之间通过行星轮2连接；变速器输入轴A上位于太阳轮4和行星架1之间设置有第一离合器3；齿圈5通过第二离合器6连接到变速器壳体，且齿圈5与行星轮2啮合，从而第一传动机构能够通过一个行星齿轮实现两级变速。
其中，如图1所示，上述第二传动机构包括：设置在行星架1上的高档主动齿轮7和低档主动齿轮8；行星架1上位于高档主动齿轮7和低档主动齿轮8之间设置有同步器9；高档主动齿轮7啮合有高档从动齿轮11，低档主动齿轮8啮合有低档从动齿轮10，且高档从动齿轮11和低档从动齿轮10同轴设置在变速器输出轴B上。
图2为本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中第一前进档工况下动力传递路线的结构示意图。
具体地，如图2所示(黑色加粗线条)，本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中，第一前进档工况采用：第一离合器3不工作，第二离合器6工作，同步器9与低档主动齿轮8啮合；该第一前进档工况下动力传递路线依次经单电机输出轴、变速器输入轴A、太阳轮4、行星轮2和行星架1、低档主动齿轮8、低档从动齿轮10至变速器输出轴B。
图3为本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中第二前进档工况下动力传递路线的结构示意图。
具体地，如图3所示(黑色加粗线条)，本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中，第二前进档工况采用：第一离合器3不工作，第二离合器6工作，同步器9与高档主动齿轮7啮合；该第二前进档工况下动力传递路线依次经单电机输出轴、变速器输入轴A、太阳轮4、行星轮2和行星架1、高档主动齿轮7、高档从动齿轮11至变速器输出轴B。
图4为本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中第三前进档工况下动力传递路线的结构示意图。
具体地，如图4所示(黑色加粗线条)，本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中，第三前进档工况采用：第一离合器3工作，第二离合器6不工作，同步器9与低档主动齿轮8啮合；该第三前进档工况下动力传递路线依次经单电机输出轴、变速器输入轴A、太阳轮4和行星架1以及行星轮2整体、低档主动齿轮8、低档从动齿轮10至变速器输出轴B。
图5为本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中第四前进档工况下动力传递路线的结构示意图。
具体地，如图5所示(黑色加粗线条)，本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中，第四前进档工况采用：第一离合器3工作，第二离合器6不工作，同步器9与高档主动齿轮7啮合；该第四前进档工况下动力传递路线依次经单电机输出轴、变速器输入轴A、太阳轮4和行星架1以及行星轮2整体、高档主动齿轮7、高档从动齿轮11至变速器输出轴B。
图6为本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中空档工况下动力传递路线的结构示意图。
具体地，如图6所示(黑色加粗线条)，本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中，空档工况采用：第一离合器3不工作、第二离合器6不工作，行星轮3整体中无固联，单电机输出轴通过变速器输入轴A带动齿圈5转动，动力输出中断。
图7为本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中倒档工况下动力传递路线的结构示意图。
具体地，如图7所示(黑色加粗线条)，本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器中，倒档工况采用：单电机反转，第一离合器3不工作，第二离合器6工作，同步器9与低档主动齿轮8啮合；该倒档工况下动力传递路线依次经单电机输出轴、变速器输入轴A、太阳轮4、行星轮2和行星架1、低档主动齿轮8、低档从动齿轮10至变速器输出轴B。
本发明实施例还提供一种汽车，该汽车为纯电动车型，纯电动车型的汽车包括：如上述任一项所述的单电机单行星轮多级换挡变速器。
本发明实施例提供的单电机单行星轮多级换挡变速器及汽车，主要具有以下几点优势：
一、电动机输入与传动输出断开连接，提高了电动汽车变速器换挡平顺性(传统的纯电动变速箱，电机与传动系统之间的连接无法断开，导致换挡时存在冲击，影响换挡平顺性，增加了电机对车辆的反拖力)；
二、单电机、行星齿轮的引入，使得变速器的结构更为紧凑，并且成功实现了多级传动(传统两档位变速箱换挡时间长，影响车辆行驶的平顺性，缺乏驾驶乐趣)；
三、能够实现变速器多档位的扩展，扩大了速比范围，使电机可以更多地工作在最佳工作区间，提高了车辆的动力性、经济型以及加速性能(传动单级及两级变速器由于速比限制，影响了纯电动汽车行驶的经济性、动力性以及加速性)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (10)

1.一种单电机单行星轮多级换挡变速器，其特征在于，包括：与单电机输出轴连接的变速器输入轴，所述变速器输入轴上同轴设置有第一传动机构和第二传动机构，所述第二传动机构上设置有变速器输出轴；
所述第一传动机构通过一个行星齿轮实现两级变速，所述第二传动机构通过同步器连接的平行轴实现两级变速；所述单电机单行星轮多级换挡变速器在不同传动比的配合下，能够实现四级传动。
2.根据权利要求1所述的单电机单行星轮多级换挡变速器，其特征在于，所述第一传动机构包括：设置在所述变速器输入轴上的太阳轮和行星架，且所述太阳轮和所述行星架之间通过行星轮连接；
所述变速器输入轴上位于所述太阳轮和所述行星架之间设置有第一离合器；
齿圈通过第二离合器连接到变速器壳体，且所述齿圈与所述行星轮啮合。
3.根据权利要求2所述的单电机单行星轮多级换挡变速器，其特征在于，所述第二传动机构包括：设置在所述行星架上的高档主动齿轮和低档主动齿轮；
所述行星架上位于所述高档主动齿轮和所述低档主动齿轮之间设置有同步器；
所述高档主动齿轮啮合有高档从动齿轮，所述低档主动齿轮啮合有低档从动齿轮，且所述高档从动齿轮和所述低档从动齿轮同轴设置在变速器输出轴上。
4.根据权利要求3所述的单电机单行星轮多级换挡变速器，其特征在于，第一前进档工况采用：所述第一离合器不工作，所述第二离合器工作，所述同步器与所述低档主动齿轮啮合；
所述第一前进档工况下动力传递路线依次经所述单电机输出轴、所述变速器输入轴、所述太阳轮、所述行星轮和所述行星架、所述低档主动齿轮、所述低档从动齿轮至所述变速器输出轴。
5.根据权利要求3所述的单电机单行星轮多级换挡变速器，其特征在于，第二前进档工况采用：所述第一离合器不工作，所述第二离合器工作，所述同步器与所述高档主动齿轮啮合；
所述第二前进档工况下动力传递路线依次经所述单电机输出轴、所述变速器输入轴、所述太阳轮、所述行星轮和所述行星架、所述高档主动齿轮、所述高档从动齿轮至所述变速器输出轴。
6.根据权利要求3所述的单电机单行星轮多级换挡变速器，其特征在于，第三前进档工况采用：所述第一离合器工作，所述第二离合器不工作，所述同步器与所述低档主动齿轮啮合；
所述第三前进档工况下动力传递路线依次经所述单电机输出轴、所述变速器输入轴、所述太阳轮和所述行星架以及所述行星轮整体、所述低档主动齿轮、所述低档从动齿轮至所述变速器输出轴。
7.根据权利要求3所述的单电机单行星轮多级换挡变速器，其特征在于，第四前进档工况采用：所述第一离合器工作，所述第二离合器不工作，所述同步器与所述高档主动齿轮啮合；
所述第四前进档工况下动力传递路线依次经所述单电机输出轴、所述变速器输入轴、所述太阳轮和所述行星架以及所述行星轮整体、所述高档主动齿轮、所述高档从动齿轮至所述变速器输出轴。
8.根据权利要求3所述的单电机单行星轮多级换挡变速器，其特征在于，空档工况采用：所述第一离合器不工作、所述第二离合器不工作，所述行星轮整体中无固联，所述单电机输出轴通过所述变速器输入轴带动所述齿圈转动，动力输出中断。
9.根据权利要求3所述的单电机单行星轮多级换挡变速器，其特征在于，倒档工况采用：所述单电机反转，所述第一离合器不工作，所述第二离合器工作，所述同步器与所述低档主动齿轮啮合；
所述倒档工况下动力传递路线依次经所述单电机输出轴、所述变速器输入轴、所述太阳轮、所述行星轮和所述行星架、所述低档主动齿轮、所述低档从动齿轮至所述变速器输出轴。
10.一种汽车，其特征在于，所述汽车为纯电动车型，所述纯电动车型的汽车包括：如上述权利要求1－9中任一项所述的单电机单行星轮多级换挡变速器。
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