CN110553015A - 用于电动车辆的变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于电动车辆的变速器。所述用于电动车辆的变速器可以包括：与电机连接的输入轴；行星齿轮组，其具有直接地连接到所述输入轴的第一旋转元件，以及第二旋转元件和第三旋转元件；具有输出齿轮的输出轴；第一驱动齿轮，其设置于所述行星齿轮组的第三旋转元件；第一从动齿轮，其能够旋转地布置在所述输出轴上以与第一驱动齿轮啮合；第二驱动齿轮，其连接到所述输入轴或与输入轴分离；第二从动齿轮，其与所述第二驱动齿轮啮合，并且直接连接到第一从动齿轮；第三驱动齿轮，其直接连接到所述行星齿轮组的第二旋转元件；以及第三从动齿轮，其与所述第三驱动齿轮啮合并且直接连接到所述输出轴。

Description

用于电动车辆的变速器

技术领域

本发明涉及一种用于电动车辆的变速器，更具体地，涉及一种关于动力传动系的结构的技术，该动力传动系使车辆在使用尽可能小容量的驱动电机的同时保证足够的行驶性能。

背景技术

电动车辆通过代替发动机的驱动电机来提供驱动车辆所需的驱动力。驱动电机的价格通常随其容量或尺寸成比例地增加。当驱动电机的尺寸增加时，所提供的驱动扭矩的范围变宽，但是这也会导致由于车辆重量的增加而使燃料效率降低。

公开于本背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种用于电动车辆的变速器，其配置用于在使用尽可能小容量的驱动电机的同时保证足够的驱动性能(例如车辆的最大速度、加速性能和爬坡性能)，并且在通过使变速器的整体长度尽可能短以减少车辆的制造成本并且增强车辆装配性的同时保证车辆所需的驱动性能。

本发明的各个方面中的用于电动车辆的变速器可以包括：输入轴，其连接到电机；行星齿轮组，所述行星齿轮组的第一旋转元件直接连接到所述输入轴，所述行星齿轮组的第二旋转元件连接到输入轴或与输入轴分离，所述行星齿轮组的第三旋转元件布置成能够固定的；输出轴，其与所述输入轴平行布置并且设置有输出齿轮；第一驱动齿轮，其设置于所述行星齿轮组的第三旋转元件；第一从动齿轮，其能够旋转地布置在所述输出轴上并且与所述第一驱动齿轮啮合；第二驱动齿轮，其连接到输入轴或者与输入轴分离；所述第二从动齿轮与所述第二驱动齿轮啮合并且直接连接到第一从动齿轮；第三驱动齿轮，其直接连接到所述行星齿轮组的第二旋转元件；以及第三从动齿轮，其与第三驱动齿轮啮合并且直接连接到所述输出轴。

所述行星齿轮组可以包括单小齿轮行星齿轮组；第一旋转元件可以是太阳轮；第二旋转元件可以是行星架；第三旋转元件可以是齿圈。

行星齿轮组的行星架可以由第一离合器连接到输入轴或与输入轴分离；行星齿轮组的齿圈可以通过第二离合器布置在变速器壳体处以固定；并且第二驱动齿轮可以由第三离合器连接到输入轴或与输入轴分离。

第一离合器可以包括摩擦离合器，该摩擦离合器能够连续地控制传递扭矩；并且第二离合器和第三离合器包括齿轮啮合型离合器。

所述输入轴可以进一步设置有第四从动齿轮，电机的驱动轴可以进一步设置有第四驱动齿轮，所述第四驱动齿轮与第四从动齿轮啮合，使得输入轴通过第四从动齿轮和第四驱动齿轮连接到电机。

此外，根据本发明的示例性实施方案的用于电动车辆的变速器可以包括：输入轴，其连接到电机；行星齿轮组，所述行星齿轮组的第一旋转元件直接连接到所述输入轴，所述行星齿轮组的第二旋转元件连接到输入轴或与输入轴分离，所述行星齿轮组的第三旋转元件布置成能够固定的；输出轴，其与所述输入轴平行布置并且设置有输出齿轮；第一驱动齿轮，其设置于所述行星齿轮组的第三旋转元件；第一从动齿轮，其能够旋转地布置在所述输出轴上并且与所述第一驱动齿轮啮合；第二驱动齿轮，其设置在所述输入轴处；第二从动齿轮，其能够旋转地布置在所述输出轴上并且与第二驱动齿轮啮合并且连接到第一从动齿轮或从第一从动齿轮分离；第三驱动齿轮，其直接连接到所述行星齿轮组的第二旋转元件；以及第三从动齿轮，其与第三驱动齿轮啮合并且直接连接到所述输出轴。

所述行星齿轮组可以包括单小齿轮行星齿轮；所述行星齿轮组的第一旋转元件可以是太阳轮组，所述太阳轮组直接连接到所述输入轴；所述行星齿轮组的第二旋转元件可以是行星架，所述行星架通过第一离合器连接到输入轴或与输入轴分离；所述行星齿轮组的第三旋转元件可以是齿圈，所述齿圈布置在变速器壳体处以通过第二离合器而能够固定；所述第二从动齿轮可以通过第三离合器连接到所述第一从动齿轮或与第一从动齿轮分离。

第一离合器可以包括能够连续地控制传递扭矩的摩擦离合器；第二离合器和第三离合器配置为齿轮啮合型离合器。

根据用于电动车辆的变速器，其被配置为在使用尽可能小容量的驱动电动机的同时保证足够的驱动性能(例如车辆的最大速度，加速性能和爬坡性能)，并且在通过使变速器的整体长度尽可能短以减少车辆制造成本并且增强车辆可装配性的同时保证车辆所需的驱动性能。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在附图和具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1为示出根据本发明示例性实施方案的用于电动车辆的变速器的各个示例性实施方案的图。

图2为示出图1的变速器实现第一速度挡位的状态的图。

图3、图4、图5和图6为解释从图2的状态换挡到第二速度挡位的过程的图。

图7和图8为解释从图6的状态换挡到第三速度挡位的过程的图。

图9为示出根据本发明示例性实施方案的用于电动车辆的变速器的不同的示例性实施方案的图。

图10为示出根据本发明示例性实施方案的用于电动车辆的变速器的不同的示例性实施方案的图。

应当理解，附图不一定是按照比例绘制，而是显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本发明所包括的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图中，贯穿附图的多幅图，相同的附图标记表示本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各个具体实施方案，这些具体实施方案的示例呈现在附图中并描述如下。尽管本发明将与本发明的示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。另一方面，本发明旨在不但覆盖本发明的示例性实施方案，而且还覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

参考图1，根据本发明各个示例性实施方案的用于电动车辆的变速器可以包括：输入轴IN、行星齿轮组PG、输出轴OUT、第一驱动齿轮D1、第一从动齿轮P1、第二驱动齿轮D2、第二从动齿轮P2、第三驱动齿轮D3以及第三从动齿轮P3；所述输入轴IN与电机M连接；所述行星齿轮组PG的第一旋转元件直接连接到输入轴IN，所述行星齿轮组PG的第二旋转元件连接到输入轴IN或与输入轴IN分离，所述行星齿轮组PG的第三旋转元件布置成可固定的；所述输出轴OUT与输入轴IN平行布置并且设置有输出齿轮OG；所述第一驱动齿轮D1设置于行星齿轮组PG的第三旋转元件；所述第一从动齿轮P1可旋转地布置在输出轴OUT上，以可旋转地与第一驱动齿轮D1啮合；所述第二驱动齿轮D2连接到输入轴IN或与输入轴IN分离；所述第二从动齿轮P2与第二驱动齿轮D2啮合并且直接连接到第一从动齿轮P1；所述第三驱动齿轮D3直接连接到行星齿轮组PG的第二旋转元件；所述第三从动齿轮P3与第三驱动齿轮D3啮合并且直接连接到输出轴OUT。

在本发明的示例性的实施方案中，行星齿轮组PG可以包括单小齿轮行星齿轮组PG，所述第一旋转元件可以是太阳轮S，所述第二旋转元件可以是行星架C，所述第三旋转元件可以是齿圈R。

因此，行星齿轮组PG的行星架C可以通过第一离合器CL1连接到输入轴IN或与输入轴IN分离，行星齿轮组PG的齿圈R可以布置在变速器壳体CS处以通过第二离合器CL2而可以固定，并且第二驱动齿轮D2可以由第三离合器CL3连接到输入轴IN或与输入轴IN分离。

第一离合器CL1由摩擦离合器(其配置用于连续地控制传递扭矩)配置而成，并且第二离合器CL2和第三离合器CL3由齿轮啮合型离合器配置而成。

也就是说，第一离合器CL1由这样的离合器配置而成，在该离合器中摩擦力在控制下而变化的同时传递转矩可以连续改变。例如，可以使用盘式离合器等。

作为齿轮啮合型离合器，例如，可以使用牙嵌离合器或具有同步环的同步器。由于可以在本发明的示例性实施方案中由电机M实现精确的速度控制，所以第二离合器CL2和第三离合器CL3包括配置相对便宜并且增加车辆的行驶距离的牙嵌离合器，这是因为不消耗动力以在啮合后分别保持啮合状态。

在本发明的示例性的实施方案中，第一驱动齿轮D1整体地包括齿圈R的外圆周。

将描述如上所述构造的本发明的各个示例性实施方案的运作。

如图1到图2的状态，当在接合第二离合器CL2以固定行星齿轮组PG的齿圈R的状态下电机M被驱动时，电机M的动力输入到太阳轮S并且由行星架C减速，并且通过第三驱动齿轮D3和第三从动齿轮P3传输至输出轴OUT，使得输出齿轮OG将输出到差速器DF的第一速度挡位实现。

图3、图4、图5和图6为依次解释从图2的第一速度挡位的行驶状态换挡到第二速度挡位的过程的图。在这个过程期间，保持动力连续传输到输出轴OUT的状态，从而确保优异的换挡感受。

图3示出了第一离合器CL1滑移的状态，使得一些扭矩传递至行星架C。通过这个过程，消除了施加到第二离合器CL2的齿圈R的反作用扭矩，使得第二离合器CL2可以容易地分离。

图4示出了第二离合器CL2分离的状态并且如上所述扭矩连续地传输到第一离合器CL1。作为传输转矩的结果，行星齿轮组PG的齿圈R也一起旋转以通过第一驱动齿轮D1和第一从动齿轮P1增加第二从动齿轮P2的速度。据此，第二驱动齿轮D2的速度也增加，使得第二驱动齿轮D2的速度等于输入轴IN的速度以接合第三离合器CL3，如图5中所示。

此后，如图6中所示，第一离合器CL1分离，电机M的动力同时传输到通过行星齿轮组PG的太阳轮S和行星架C的路径以及依次通过第二驱动齿轮D2、第二从动齿轮P2、第一从动齿轮P1、第一驱动齿轮(齿圈R)和行星架C的路径，使得实现了第二速度挡位的行驶状态，其中第二速度挡位的动力通过行星架C、第三驱动齿轮D3和第三从动齿轮P3传输到输出轴OUT。

图7示出了这样一个状态，其中在第一离合器CL1中产生了滑移，以用于从第二速度挡位的行驶状态换挡到第三速度挡位；而图8示出了下述的状态，其中第三离合器CL3从图7的状态分离，第一离合器CL1完全接合，提供至输入轴IN的电机M的动力通过行星齿轮组PG不用变速地直接传输到第三驱动齿轮D3从而通过第三从动齿轮P3，使得第三速度挡位的动力传输到输出齿轮OG。

如上所述，本示例性实施方案提供了第三速度挡位，从而可以在使用尽可能小容量的电机M的同时保证足够的驱动性能(例如车辆的最大速度、加速性能和爬坡性能)、并且可以在通过使变速器的整体长度尽可能短以减少车辆的制造成本并且增强车辆装配性的同时保证车辆所需的驱动性能。

图9示出了本发明的不同的示例性实施方案。仅有下述结构与本发明的上述示例性实施方案不同，在该结构中，输入轴IN进一步设置有第四从动齿轮P4，电机M的驱动轴设置有与第四从动齿轮P4啮合的第四驱动齿轮D4，输入轴IN通过第四从动齿轮P4和第四驱动齿轮D4连接到电机M，其余结构与上述示例性实施方案相同。

也就是说，该结构可以通过第四驱动齿轮D4和第四从动齿轮P4进一步增加减速传动比。

图10示出了本发明的不同的示例性实施方案。仅有下述结构与本发明的上述示例性实施方案不同，在该结构中，第二从动齿轮P2通过第三离合器CL3连接到第一从动齿轮P1或与第一从动齿轮P1分离，而不是将第二驱动齿轮D2安装为连接到输入轴IN或与输入轴IN分离，其余结构与上述示例性实施方案相同。

也就是说，图10的示例性实施方案配置为包括：输入轴IN、行星齿轮组PG、输出轴OUT、第一驱动齿轮D1、第一从动齿轮P1、第二驱动齿轮D2、第二从动齿轮P2、第三驱动齿轮D3以及第三从动齿轮P3；所述输入轴IN连接到电机M；所述行星齿轮组PG的第一旋转元件直接连接到输入轴IN，所述行星齿轮组PG的第二旋转元件连接到输入轴IN或与输入轴IN分离，所述行星齿轮组PG的第三旋转元件布置成可固定的；所述输出轴OUT与输入轴IN平行布置并且设置有输出齿轮OG；所述第一驱动齿轮D1设置在行星齿轮组PG的第三旋转元件处；所述第一从动齿轮P1可旋转地布置在输出轴OUT处，以可旋转地与第一驱动齿轮D1啮合；所述第二驱动齿轮D2设置在输入轴IN处；所述第二从动齿轮P2可旋转布置在输出轴OUT处，以可旋转地与第二驱动齿轮D2啮合并且连接到第一从动齿轮P1或与第一从动齿轮P1分离；所述第三驱动齿轮D3直接连接到行星齿轮组PG的第二旋转元件；所述第三从动齿轮P3与第三驱动齿轮D3啮合并且直接连接到输出轴OUT。

行星齿轮组PG包括单小齿轮行星齿轮组PG，行星齿轮组PG的第一旋转元件可以是太阳轮S，太阳轮S直接连接到输入轴IN；行星齿轮组PG的第二旋转元件是行星架C，行星架C通过第一离合器CL1连接到输入轴IN或与输入轴IN分离；行星齿轮组PG的第三旋转元件是齿圈R，齿圈R布置在变速器壳体CS处以通过第二离合器CL2而可以固定；第二从动齿轮P2可以通过第三离合器CL3连接到第一从动齿轮P1或与第一从动齿轮P1分离。

此外，第一离合器CL1由摩擦离合器(其能够连续控制传递扭矩)配置而成，并且第二离合器CL2和第三离合器CL3将优选地由齿轮啮合型离合器配置而成。

详细的换挡过程与本发明的上述示例性实施方案几乎相同，因此省略详细说明。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“上面”、“下面”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背部”、“内”、“外”、“内部”、“外部”、“内部的”、“外部的”、“内侧”、“外侧”、“向前”、“向后”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性具体实施方案的特征。

前面对本发明具体示例性具体实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围由所附权利要求及其等价形式所限定。

Claims (8)

1.一种用于车辆的变速器，所述变速器包括：

输入轴，其固定地连接到电机；

行星齿轮组，所述行星齿轮组的第一旋转元件固定地连接到所述输入轴，所述行星齿轮组的第二旋转元件接合到所述第一旋转元件并且选择性地连接到所述输入轴，所述行星齿轮组的第三旋转元件接合到所述第二旋转元件并且布置成能够固定的；

输出轴，其与所述输入轴平行布置并且设置有输出齿轮；

第一驱动齿轮，其设置于所述行星齿轮组的第三旋转元件；

第一从动齿轮，其能够旋转地安装在所述输出轴上并且与所述第一驱动齿轮啮合；

第二驱动齿轮，其能够旋转地安装在所述输入轴上并且选择性地连接到所述输入轴；

第二从动齿轮，其能够旋转地安装在所述输出轴上，所述第二从动齿轮与所述第二驱动齿轮啮合，并且固定地连接到所述第一从动齿轮；

第三驱动齿轮，其固定地连接到所述行星齿轮组的第二旋转元件；以及

第三从动齿轮，其与所述第三驱动齿轮啮合并且固定地连接到所述输出轴。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的变速器，其中，

所述行星齿轮组包括单小齿轮行星齿轮组；

所述第一旋转元件是太阳轮；

所述第二旋转元件是行星架；

所述第三旋转元件是齿圈。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的变速器，其中，

所述行星齿轮组的行星架通过第一离合器选择性地连接到所述输入轴；

所述行星齿轮组的齿圈通过第二离合器选择性地连接到变速器壳体；

所述第二驱动齿轮通过第三离合器选择性地连接到所述输入轴。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的变速器，其中，

所述第一离合器包括摩擦离合器，所述摩擦离合器配置为连续地控制传递扭矩；

所述第二离合器和所述第三离合器包括齿轮啮合型离合器。

5.根据权利要求1所述的用于车辆的变速器，其中，

所述输入轴进一步设置有第四从动齿轮；

所述电机的驱动轴进一步设置有第四驱动齿轮，所述第四驱动齿轮与所述第四从动齿轮啮合，使得输入轴通过第四从动齿轮和第四驱动齿轮连接到电机。

6.一种用于车辆的变速器，所述变速器包括：

输入轴，其固定地连接到电机；

行星齿轮组，所述行星齿轮组的第一旋转元件固定地连接到所述输入轴，所述行星齿轮组的第二旋转元件接合到所述第一旋转元件并且选择性地连接到所述输入轴，所述行星齿轮组的第三旋转元件接合到所述第二旋转元件并且布置成能够固定的；

输出轴，其与所述输入轴平行布置并且设置有输出齿轮；

第一驱动齿轮，其设置于所述行星齿轮组的第三旋转元件；

第一从动齿轮，其能够旋转地安装在所述输出轴上并且与所述第一驱动齿轮啮合；

第二驱动齿轮，其设置在所述输入轴处；

第二从动齿轮，其能够旋转地安装在所述输出轴上，所述第二从动齿轮与所述第二驱动齿轮啮合，并且选择性地连接到所述第一从动齿轮；

第三驱动齿轮，其固定地连接到所述行星齿轮组的第二旋转元件；以及

第三从动齿轮，其与所述第三驱动齿轮啮合并且固定地连接到所述输出轴。

7.根据权利要求6所述的用于车辆的变速器，其中，

所述行星齿轮组包括单小齿轮行星齿轮；

所述行星齿轮组的第一旋转元件为太阳轮组，所述太阳轮组固定地连接到所述输入轴；

所述行星齿轮组的第二旋转元件为行星架，所述行星架通过第一离合器选择性地连接到所述输入轴；

所述行星齿轮组的第三旋转元件为齿圈，所述齿圈通过第二离合器选择性地连接到变速器壳体；

所述第二从动齿轮通过第三离合器选择性地连接到所述第一从动齿轮。

8.根据权利要求7所述的用于车辆的变速器，其中，

所述第一离合器包括摩擦离合器，所述摩擦离合器配置为连续地控制传递扭矩；

所述第二离合器和所述第三离合器配置为齿轮啮合型离合器。