CN110725907A

CN110725907A - 一种电动汽车二挡变速器及其控制方法

Info

Publication number: CN110725907A
Application number: CN201910833455.4A
Authority: CN
Inventors: 许善珍; 王程; 姜煦翔; 戴镇宇; 刘武权; 朱震宇; 施大纬; 崔伊宵
Original assignee: Huaiyin Institute of Technology
Current assignee: Huaiyin Institute of Technology
Priority date: 2019-09-04
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2020-01-24
Anticipated expiration: 2039-09-04
Also published as: CN110725907B

Abstract

本发明公开了一种电动汽车二挡变速器，所述变速器包括，壳体，以及设置于壳体内的输入轴、输出轴、中间轴、小齿轮A与大齿轮A啮合组成的一挡、倒挡齿轮对，小齿轮B与大齿轮B啮合组成的二挡齿轮对，以及同步器A与同步器B。本发明通过该系统解决无自动离合器式电动汽车多挡变速系统在换挡过程存在的换挡困难问题，提高车辆换挡品质。

Description

一种电动汽车二挡变速器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种电动汽车动力传动技术领域，具体是一种电动汽车二挡变速器及其控制方法。

背景技术

节能减排和环境保护是当今社会发展的热点话题，汽车作为目前能源消耗和排放增长的主要贡献者之一，对其节能减排技术提出更高的要求。电动汽车以其节能环保的优点成为世界各国汽车产业的重要发展战略之一，其相关关键技术研究已成为当今世界研究的热点。

电动汽车变速器是电动汽车核心部件之一，其技术创新是我国汽车产业发展的关键之一，并直接影响到未来整车的竞争格局。

单级传动技术方案是电动汽车传动技术的主流方案之一，其具有结构简单，易于控制的优点，但是存在车辆高速行驶时动力源工作效率下降，能量利用效率低，续驶里程短的问题。

通过装备多挡自动变速器可以提高电机效率、延长续航里程，还可以降低对电机扭矩的需求，减少电机尺寸和重量，提高纯电动车辆动力性，特别是中、高速段的车辆动力性。

两挡无离合器式自动变速器结构方案是目前电动汽车传动技术的主流方案，但是由于动力源转子与变速器动力输入部分的刚性连接，导致转动惯量过大，存在换挡过程困难的问题。

发明内容

发明的目的在于提出一种电动汽车二挡变速器，通过该系统解决无自动离合器式电动汽车多挡变速系统在换挡过程存在的换挡困难问题，提高车辆换挡品质。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种电动汽车二挡变速器，其特征在于，所述变速器包括，

壳体，以及设置于壳体内的输入轴、输出轴、中间轴、小齿轮A与大齿轮A啮合组成的一挡、倒挡齿轮对，小齿轮B与大齿轮B啮合组成的二挡齿轮对，以及同步器A与同步器B；

所述输入轴与中间轴同轴线设置，所述输入轴右端与中间轴左端之间通过单向轴承传动连接，所述输入轴左端穿出壳体后轴身通过轴承与壳体转动连接，所述中间轴右端通过轴承与壳体转动连接；

所述输入轴轴身上固定连接有同步器A；

所述中间轴轴身上从左至右依次固定连接有小齿轮A、大齿轮B；

所述输出轴两端通过轴承转动连接于壳体，所述输出轴轴身上从左至右依次设有大齿轮A、同步器B、小齿轮B，所述大齿轮A、小齿轮B套装于输出轴轴身，所述同步器B固定连接有输出轴轴身；

所述小齿轮A左侧固定连接有结合齿圈A，所述同步器A存在中间位置状态，向右滑动与结合齿圈A结合的状态；

所述大齿轮A右侧固定连接有结合齿圈B，所述小齿轮B左侧固定连接有结合齿圈C，所述同步器B存在中间位置、向左滑动与结合齿圈B结合状态、向右滑动与结合齿圈C结合状态。

进一步地，所述输入轴右端固定连接单向轴承内圈，所述中间轴左端固定连接有单向轴承外圈。

进一步地，所述单向轴承外圈固定连接于小齿轮A左侧。

进一步地，所述单向轴承外圈与小齿轮A为一体结构。更为方便进行加工安装。

进一步地，所述变速器的四个挡位的传动关系如下：

变速器处于空挡时，控制同步器A处于中间位置，同步器B处于中间位置，无论动力源是否通过输入轴右端输入动力，输出轴均无动力输出；

变速器由空挡升至一挡工作时，控制同步器A处于中间位置，同步器B处于向左滑动与结合齿圈B结合状态，动力源正转通过输入轴左端输入动力，输入轴通过单向轴承传递扭矩使得小齿轮A转动，再通过小齿轮A与大齿轮A啮合传动，经过结合齿圈B与同步器B的传动使得输出轴进行动力输出；

变速器由一挡提升至二挡工作时，控制动力源输入使得单向轴承外圈转速大于内圈转速，再控制同步器A处于中间位置，同步器B处于向右滑动与结合齿圈C结合状态，动力源正转通过输入轴左端输入动力，输入轴通过单向轴承传递扭矩给小齿轮A，小齿轮A带动中间轴转动，再通过大齿轮B与小齿轮B啮合传动，经过结合齿圈C与同步器B的传动使得输出轴进行动力输出；

变速器由空挡切换倒挡工作时，控制同步器A处于向右滑动与结合齿圈A结合的状态，同步器B处于向左滑动与结合齿圈B结合状态，动力源倒转通过输入轴左端输入动力，此时单向轴承不存在动力输出，输入轴通过同步器A与结合齿圈A传递扭矩给小齿轮A，经过小齿轮A与大齿轮A啮合传动，再通过结合齿圈B与同步器B的传动使得输出轴进行动力输出。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

一、本发明提出的电动汽车二挡变速器具有2个前进挡位，通过速比的合理匹配和优化，即可有效满足车辆不同工况下的动力性需求，又可提高车辆能量利用效率和续驶里程，还能降低车辆对动力源和电池的要求；

二、本发明提出的电动汽车二挡变速器在其输入轴上设置有单向轴承，在输入轴正向输入转速低于单向轴承动力输出部分转速或输入轴反向输入时，单向轴承动力输入、输出部分处于分离状态，实现动力切断，减小变速器动力输入部分转动惯量，避免换挡困难，进而提升换挡品质；在输入轴正向输出动力时，单向轴承动力输入、输出部分处于接合状态，实现动力传递；

三、本发明提出的电动汽车二挡变速器在其输入轴上还设置有同步器A，在动力源反向带动输入轴运转，单向轴承动力输入、输出部分处于分离状态时，变速器通过同步器A进行动力传递，进而实现倒挡功能，这种结构方案取消了倒挡轴的设置，有利于简化系统结构、节省安装空间，提高系统集成度。

附图说明

图1为一种电动汽车二挡变速器结构原理图；

图2为一种电动汽车二挡变速器一挡动力传递路线图；

图3为一种电动汽车二挡变速器二挡动力传递路线图；

图4为一种电动汽车二挡变速器倒挡动力传递路线图。

图中：10-壳体、20-输入轴、30-输出轴、40-中间轴、50-单向轴承、21-同步器A、31-大齿轮A、32-小齿轮B、33-同步器B、41-小齿轮A、42-大齿轮B、311-结合齿圈B、321-结合齿圈C、411-结合齿圈A。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左端”、“右端”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所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。

如图1所示，一种电动汽车二挡变速器，所述变速器包括，壳体10，以及设置于壳体10内的输入轴20、输出轴30、中间轴40、小齿轮A41与大齿轮A31啮合组成的一挡、倒挡齿轮对，小齿轮B32与大齿轮B42啮合组成的二挡齿轮对，以及同步器A21与同步器B33；

所述输入轴20与中间轴40同轴线设置，所述输入轴20右端与中间轴40左端之间通过单向轴承50传动连接，所述输入轴20左端穿出壳体10后轴身通过轴承与壳体10转动连接，所述中间轴40右端通过轴承与壳体10转动连接，壳体10对输入轴20与中间轴40的起到了支撑作用；

所述输入轴20轴身上安装有同步器A21；所述同步器A21通过花键毂内孔花键与输入轴20固连，花键毂外花键与结合套内花键通过花键连接，结合套可轴向滑动，以实现中间位置、右结合位两种位置关系。

所述中间轴40轴身上从左至右依次固定连接有小齿轮A41、大齿轮B42；中间轴40加工有外花键，小齿轮A41、大齿轮B42通过花键与中间轴40固接。

所述输出轴30两端通过轴承转动连接于壳体10，所述输出轴30轴身上从左至右依次设有大齿轮A31、同步器B33、小齿轮B32，所述大齿轮A31、小齿轮B32套装于输出轴30轴身；大齿轮A31、小齿轮B32通过轴承套装在输出轴30上，同步器B33通过花键毂内孔花键与输出轴30固接；同步器B33花键毂外花键与结合套内花键通过花键连接，结合套可轴向滑动，有中间位置、左结合位、右结合位三种位置关系。

所述小齿轮A41左侧固定连接有结合齿圈A411，所述大齿轮A31右侧固定连接有结合齿圈B311，所述小齿轮B32左侧固定连接有结合齿圈C321，所述同步器A21存在中间位置状态，向右滑动与结合齿圈A411结合的状态，所述同步器B33存在中间位置、向左滑动与结合齿圈B311结合状态、向右滑动与结合齿圈C321结合状态。

所述输入轴20右端固定连接单向轴承50内圈，所述中间轴40左端固定连接有单向轴承50外圈。所述单向轴承50外圈固定连接于小齿轮A411左侧。所述单向轴承50外圈与小齿轮A411为一体结构。并且设置于结合齿圈A411内。

下面参照图2至4，对本发明实施例的电动汽车变速器的动力传递路线和工作原理进行说明，具体如下：

变速器处于空挡时，电控换挡总成控制同步器A21处于中间位置，同步器B33处于中间位置，无论动力源是否通过输入轴20右端输入动力，输出轴30均无动力输出；

变速器由空挡升至一挡工作时，电控换挡总成控制同步器A21处于中间位置，同步器B33处于向左滑动与结合齿圈B311结合状态，动力源正转通过输入轴20左端输入动力，输入轴20通过单向轴承50传递扭矩使得小齿轮A41转动，再通过小齿轮A41与大齿轮A31啮合传动，经过结合齿圈B311与同步器B33的传动使得输出轴30进行动力输出；

变速器由一挡提升至二挡工作时，电控换挡总成控制动力源输入使得单向轴承50外圈转速大于内圈转速，再控制同步器A21处于中间位置，同步器B33处于向右滑动与结合齿圈C321结合状态，动力源正转通过输入轴20左端输入动力，输入轴20通过单向轴承50传递扭矩给小齿轮A41，小齿轮A41带动中间轴40转动，再通过大齿轮B42与小齿轮B32啮合传动，经过结合齿圈C321与同步器B33的传动使得输出轴30进行动力输出；

变速器由空挡切换倒挡工作时，电控换挡总成控制同步器A21处于向右滑动与结合齿圈A411结合的状态，同步器B33处于向左滑动与结合齿圈B311结合状态，动力源倒转通过输入轴20左端输入动力，此时单向轴承50不存在动力输出，输入轴20通过同步器A21与结合齿圈A411传递扭矩给小齿轮A41，经过小齿轮A41与大齿轮A31啮合传动，再通过结合齿圈B311与同步器B33的传动使得输出轴30进行动力输出。

本发明中同步器A21、同步器B33的位移均由电控换挡总成控制，电控换挡总成通常采用直线电机、换挡拨叉以及其控制装置或者液压泵、液压阀、换挡拨叉以及其控制装置或者旋转电机、涡轮蜗杆结构、换挡拨叉组成的装置以及其控制装置组成，为本领域的常规技术，本专利中不进行详述。

Claims

1.一种电动汽车二挡变速器，其特征在于，所述变速器包括，

壳体（10），以及设置于壳体（10）内的输入轴（20）、输出轴（30）、中间轴（40）、小齿轮A（41）与大齿轮A（31）啮合组成的一挡、倒挡齿轮对，小齿轮B（32）与大齿轮B（42）啮合组成的二挡齿轮对，以及同步器A（21）与同步器B（33）；

所述输入轴（20）与中间轴（40）同轴线设置，所述输入轴（20）右端与中间轴（40）左端之间通过单向轴承（50）传动连接，所述输入轴（20）左端穿出壳体（10）后轴身通过轴承与壳体（10）转动连接，所述中间轴（40）右端通过轴承与壳体（10）转动连接；

所述输入轴（20）轴身固定连接有同步器A（21）；

所述中间轴（40）轴身上从左至右依次固定连接有小齿轮A（41）、大齿轮B（42）；

所述输出轴（30）两端通过轴承转动连接于壳体（10），所述输出轴（30）轴身上从左至右依次设有大齿轮A（31）、同步器B（33）、小齿轮B（32），所述大齿轮A（31）、小齿轮B（32）套装于输出轴（30）轴身，所述同步器B（33）固定连接有输出轴（30）轴身；

所述小齿轮A（41）左侧固定连接有结合齿圈A（411），所述同步器A（21）存在中间位置状态，向右滑动与结合齿圈A（411）结合的状态；

所述大齿轮A（31）右侧固定连接有结合齿圈B（311），所述小齿轮B（32）左侧固定连接有结合齿圈C（321），所述同步器B（33）存在中间位置、向左滑动与结合齿圈B（311）结合状态、向右滑动与结合齿圈C（321）结合状态。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车二挡变速器，其特征在于，

所述输入轴（20）右端固定连接单向轴承（50）内圈，所述中间轴（40）左端固定连接有单向轴承（50）外圈。

3.根据权利要求2所述的一种电动汽车二挡变速器，其特征在于，

所述单向轴承（50）外圈固定连接于小齿轮A（411）左侧。

4.根据权利要求3所述的一种电动汽车二挡变速器，其特征在于，所述单向轴承（50）外圈与小齿轮A（411）为一体结构。

5.根据权利要求1~4所述的一种电动汽车二挡变速器的换挡控制方法，其特征在于，所述变速器的四个挡位的传动关系如下：

变速器处于空挡时，控制同步器A（21）处于中间位置，同步器B（33）处于中间位置，无论动力源是否通过输入轴（20）右端输入动力，输出轴（30）均无动力输出；

变速器由空挡升至一挡工作时，控制同步器A（21）处于中间位置，同步器B（33）处于向左滑动与结合齿圈B（311）结合状态，动力源正转通过输入轴（20）左端输入动力，输入轴（20）通过单向轴承（50）传递扭矩使得小齿轮A（41）转动，再通过小齿轮A（41）与大齿轮A（31）啮合传动，经过结合齿圈B（311）与同步器B（33）的传动使得输出轴（30）进行动力输出；

变速器由一挡提升至二挡工作时，控制动力源输入使得单向轴承（50）外圈转速大于内圈转速，再控制同步器A（21）处于中间位置，同步器B（33）处于向右滑动与结合齿圈C（321）结合状态，动力源正转通过输入轴（20）左端输入动力，输入轴（20）通过单向轴承（50）传递扭矩给小齿轮A（41），小齿轮A（41）带动中间轴（40）转动，再通过大齿轮B（42）与小齿轮B（32）啮合传动，经过结合齿圈C（321）与同步器B（33）的传动使得输出轴（30）进行动力输出；

变速器由空挡切换倒挡工作时，控制同步器A（21）处于向右滑动与结合齿圈A（411）结合的状态，同步器B（33）处于向左滑动与结合齿圈B（311）结合状态，动力源倒转通过输入轴（20）左端输入动力，此时单向轴承（50）不存在动力输出，输入轴（20）通过同步器A（21）与结合齿圈A（411）传递扭矩给小齿轮A（41），经过小齿轮A（41）与大齿轮A（31）啮合传动，再通过结合齿圈B（311）与同步器B（33）的传动使得输出轴（30）进行动力输出。