CN112303196A - 纯电动两档传动系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明纯电动两档传动系统及车辆，包括电动机、输入轴、中间轴、同步器、离合器、一档齿轮副和二档齿轮副；输入轴与电动机相连；同步器和离合器设于中间轴上；一档齿轮副和二档齿轮副通过同步器将输入轴的动力输出至中间轴，二档齿轮副还通过离合器将输入轴的动力输出至中间轴；中间轴输出动力至车轮。通过切换同步器能实现一档或二档输出动力，同时在换档过程中保持离合器结合，能保证换档无动力中断，离合器和同步器均与电动机不同轴，提高电动机与输入轴的可靠性，系统简单可靠，易于控制，成本较低。

Description

纯电动两档传动系统及车辆
技术领域
本发明属于新能源汽车领域，特别是涉及纯电动两档传动系统及车辆。
背景技术
随着环境保护意识的增强，各个行业都开始了新能源的开发和利用，汽车行业是环保事业中重要的一环，所以新能源纯电动汽车的设计开发顺应时代的发展应运而生，随之带来的是传动系统的变化和更新。
传统的纯电动变速箱，一般采用平行偏置式2级渐开线斜齿轮传动，这样为了达到较大的轮端扭矩输出，就势必要提高电动机的输出扭矩，或者增大传动比。如果增大电动机的输出扭矩，则会增大体积，增加成本；如果增大传动比，就会增加开发难度，对总布置有更高的要求。
当然，现在也有不少车企开发纯电动两档传动系统，但是系统复杂，控制难度较高，成本也有所增加，且换档时存在动力中断。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有方案系统复杂、控制难度较高且换档时存在动力中断的问题，提供一种纯电动两档传动系统及车辆。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种纯电动两档传动系统，包括电动机、输入轴、中间轴、同步器、离合器、一档齿轮副和二档齿轮副；
所述输入轴与所述电动机相连；
所述同步器和所述离合器设于所述中间轴上；所述一档齿轮副和所述二档齿轮副通过所述同步器将所述输入轴的动力输出至所述中间轴，所述二档齿轮副还通过所述离合器将所述输入轴的动力输出至所述中间轴；
所述中间轴输出动力至车轮。
可选地，在所述输入轴的轴向上：所述一档齿轮副布置于所述二档齿轮副与所述电动机之间，或所述二档齿轮副布置于所述一档齿轮副与所述电动机之间。
可选地，所述一档齿轮副和所述二档齿轮副沿所述输入轴的轴向间隔设置；所述同步器位于所述一档齿轮副和所述二档齿轮副的相互邻近的侧部之间，选择性地连接所述一档齿轮副和所述二档齿轮副中的一个；
所述离合器设于所述二档齿轮副的背离所述一档齿轮副的一侧。
可选地，所述一档齿轮副包括相互啮合的一档输入齿轮和一档输出齿轮，所述一档输入齿轮固设于所述输入轴上，所述一档输出齿轮空套于所述中间轴上；
所述二档齿轮副包括相互啮合的二档输入齿轮和二档输出齿轮，所述二档输入齿轮固设于所述输入轴上，所述二档输出齿轮空套于所述中间轴上。
可选地，所述同步器设于所述一档输出齿轮与所述二档输出齿轮之间，并选择性地连接所述一档输出齿轮和所述二档输出齿轮中的一个；
所述离合器设于所述二档输出齿轮的背离所述一档输出齿轮的一侧，连接所述二档输出齿轮。
可选地，还包括主减速齿轮副，所述中间轴通过所述主减速齿轮副连接差速器。
可选地，所述主减速齿轮副和所述离合器分设于所述中间轴的两端。
可选地，所述主减速齿轮副包括相互啮合的主减输入齿轮和主减输出齿轮，所述主减输入齿轮设于所述中间轴上，所述主减输出齿轮设于所述差速器上。
可选地，所述纯电动两档传动系统具有一档驱动模式、第一过渡驱动模式、第二过渡驱动模式和二档驱动模式；
断开所述离合器，所述同步器结合所述一档齿轮副，所述电动机驱动，以建立所述一档驱动模式；
结合所述离合器，所述同步器结合所述一档齿轮副，所述电动机驱动，以建立所述第一过渡驱动模式；
结合所述离合器，断开所述同步器，所述电动机驱动，以建立所述第二过渡驱动模式；
断开所述离合器，所述同步器结合所述二档齿轮副，所述电动机驱动，以建立所述二档驱动模式。
本发明还提供了一种车辆，包括控制器、连接于所述控制器的动力电池和前述纯电动两档传动系统，所述电动机、所述离合器和所述同步器均连接于所述控制器并受所述控制器控制。
本发明实施例提供的纯电动两档传动系统及车辆，具有两个档位，当同步器结合一档齿轮副时，电动机的动力经过输入轴、一档齿轮副、同步器和中间轴传递至车轮，当同步器或离合器结合二档齿轮副时，电动机的动力经过输入轴、二档齿轮副、同步器或离合器以及中间轴传递至车轮，通过切换同步器能实现一档或二档输出动力，同时在换档过程中保持离合器结合，能保证换档无动力中断，离合器和同步器均与电动机不同轴，提高电动机与输入轴的可靠性，系统简单可靠，易于控制，成本较低。
附图说明
图1为本发明实施例提供的纯电动两档传动系统的结构简图；
图2为图1所示的纯电动两档传动系统在一档驱动模式下的动力传递路线图；
图3为图1所示的纯电动两档传动系统在第一过渡驱动模式下的动力传递路线图；
图4为图1所示的纯电动两档传动系统在第二过渡驱动模式下的动力传递路线图；
图5为图1所示的纯电动两档传动系统在二档驱动模式下的动力传递路线图；
说明书中的附图标记如下：
1、电动机；2、输入轴；3、中间轴；4、同步器；5、离合器；
6、一档齿轮副；61、一档输入齿轮；62、一档输出齿轮；
7、二档齿轮副；71、二档输入齿轮；72、二档输出齿轮；
8、主减速齿轮副；81、主减输入齿轮；82、主减输出齿轮；
9、差速器；10、车轮。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下接合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供的纯电动两档传动系统，包括电动机1、输入轴2、中间轴3、同步器4、离合器5、一档齿轮副6和二档齿轮副7；
输入轴2与电动机1相连；
同步器4和离合器5设于中间轴3上；
一档齿轮副6和二档齿轮副7通过同步器4将输入轴2的动力输出至中间轴3，二档齿轮副7还通过离合器5将输入轴2的动力输出至中间轴3；
中间轴3输出动力至车轮10。
使用时，电动机1的动力传递到输入轴2，经过一档齿轮副6和同步器4传递动力至中间轴3，实现一档驱动，电动机1的动力传递到输入轴2，经过二档齿轮副7及同步器4或离合器5传递动力至中间轴3，实现二档驱动。具体地，中间轴3输出动力至差速器9，差速器9将动力分配于左半轴和右半轴，通过左半轴和右半轴带动左、右车轮10。
本发明实施例提供的纯电动两档传动系统，具有两个档位，当同步器4结合一档齿轮副6时，电动机1的动力经过输入轴2、一档齿轮副6、同步器4和中间轴3传递至车轮10，当同步器4或离合器5结合二档齿轮副7时，电动机1的动力经过输入轴2、二档齿轮副7、同步器4或离合器5以及中间轴3传递至车轮10，通过切换同步器4能实现一档或二档输出动力，同时在换档过程中保持离合器5结合，能保证换档无动力中断，离合器5和同步器4均与电动机1不同轴，提高电动机1与输入轴2的可靠性，系统简单可靠，易于控制，成本较低。
具体地，输入轴2与中间轴3平行。
在一实施例中，如图1所示，在输入轴2的轴向上：一档齿轮副6布置于二档齿轮副7与电动机1之间，或二档齿轮副7布置于一档齿轮副6与电动机1之间，结构紧凑，均能实现输入轴2与中间轴3间的动力传递。
在一实施例中，如图1所示，一档齿轮副6和二档齿轮副7沿输入轴2的轴向间隔设置；同步器4位于一档齿轮副6和二档齿轮副7的相互邻近的侧部之间，选择性地连接一档齿轮副6和二档齿轮副7中的一个；
离合器5设于二档齿轮副7的背离一档齿轮副6的一侧。结构紧凑，有利于减小系统负载，提高经济性。
在一实施例中，如图1所示，一档齿轮副6包括相互啮合的一档输入齿轮61和一档输出齿轮62，一档输入齿轮61固设于输入轴2上，一档输出齿轮62空套于中间轴3上；
二档齿轮副7包括相互啮合的二档输入齿轮71和二档输出齿轮72，二档输入齿轮71固设于输入轴2上，二档输出齿轮72空套于中间轴3上。集成度较高，一档齿轮副6和二档齿轮副7均采用两级定轴齿轮来实现减速输出，有利于简化结构、增加结构紧凑性和提升传动平稳性。
具体地，一档输入齿轮61和二档输入齿轮71可通过花键连接输入轴2。
在一实施例中，如图1所示，同步器4设于一档输出齿轮62与二档输出齿轮72之间，并选择性地连接一档输出齿轮62和二档输出齿轮72中的一个；
离合器5设于二档输出齿轮72的背离一档输出齿轮62的一侧，连接二档输出齿轮72。结构更为简单、紧凑，节省径向空间。
具体地，同步器4的齿毂通过花键连接在中间轴3上。
具体地，离合器5可为单向离合器5，优选为湿式多片离合器5和干式离离合器5，以提高可靠性；在能够保证扭矩的前提下，更优选离合器5为干式离合器5，具有更高的效率。
在一实施例中，如图1所示，还包括主减速齿轮副8，中间轴3通过主减速齿轮副8连接差速器9。一档或二档输出动力时，均能实现两级减速，更好地匹配车辆的动力需求。
具体地，主减速齿轮副8包括相互啮合的主减输入齿轮81和主减输出齿轮82，主减输入齿轮81设于中间轴3上，主减输出齿轮82设于差速器9上。
在一实施例中，如图1所示，主减速齿轮副8和离合器5分设于中间轴3的两端，有利于简化结构、增加结构紧凑性和提升传动平稳性。
优选地，离合器5位于中间轴3的靠近电动机1的一端，主减速齿轮副8位于中间轴3的远离电动机1的一端。
在一实施例中，如图1所示，纯电动两档传动系统具有一档驱动模式、第一过渡驱动模式、第二过渡驱动模式和二档驱动模式，前述四种驱动模式下电动机1始终参与驱动。
以下结合优选实施例，说明本申请纯电动两档传动系统处于不同工作模式时，同步器4的工作状态、离合器5的工作状态及动力传动路线：
如图2所示，一档驱动模式时，断开离合器5，同步器4结合一档齿轮副6，动力传递路径为：电动机1→输入轴2→一档输入齿轮61→一档输出齿轮62→中间轴3→主减输入齿轮81→主减输出齿轮82→差速器9→车轮10；
如图3所示，第一过渡驱动模式时，结合离合器5，同步器4结合一档齿轮副6，一部分动力的传递路径为：电动机1→输入轴2→一档输入齿轮61→一档输出齿轮62→中间轴3→主减输入齿轮81→主减输出齿轮82→差速器9→车轮10；另一部分动力的传递路径为：电动机1→输入轴2→二档输入齿轮71→二档输出齿轮72→中间轴3→主减输入齿轮81→主减输出齿轮82→差速器9→车轮10；此时中间轴3还起到耦合动力的作用；
如图4所示，第二过渡驱动模式时，结合离合器5，断开同步器4，动力传递路径为：电动机1→输入轴2→二档输入齿轮71→二档输出齿轮72→中间轴3→主减输入齿轮81→主减输出齿轮82→差速器9→车轮10；
如图5所示，二档驱动模式时，断开离合器5，同步器4结合二档齿轮副7，动力传递路径为：电动机1→输入轴2→二档输入齿轮71→二档输出齿轮72→中间轴3→主减输入齿轮81→主减输出齿轮82→差速器9→车轮10。
一档或二档时，离合器5断开，仅同步器4与一档齿轮副6或二档齿轮副7结合；一档切换至二档时，先保持同步器4的工作状态不变，并结合离合器5，然后再保持离合器5工作状态不变，并断开同步器4，最后将同步器4结合二档齿轮副7，并断开离合器5，即实现从一档到二档的换档；从二档切换至一档时，先保持同步器4的工作状态不变，并结合离合器5，然后再保持离合器5工作状态不变，并断开同步器4，最后将同步器4结合一档齿轮副6，并断开离合器5，即实现从二档到一档的换档；简化了系统，易于控制，保证换档过程无动力中断。
本发明实施例还提供了车辆，包括控制器、动力电池和前述任一实施例述及的纯电动两档传动系统，电动机1、离合器5和同步器4均连接于控制器并受控制器控制。
以上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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纯电动两档传动系统，包括电动机、输入轴和中间轴，所述输入轴与所述电动机相连，其特征在于，还包括同步器、离合器、一档齿轮副和二档齿轮副；
所述同步器和所述离合器设于所述中间轴上；所述一档齿轮副和所述二档齿轮副通过所述同步器将所述输入轴的动力输出至所述中间轴，所述二档齿轮副还通过所述离合器将所述输入轴的动力输出至所述中间轴；
所述中间轴输出动力至车轮。
2.根据权利要求1所述的纯电动两档传动系统，其特征在于，在所述输入轴的轴向上：所述一档齿轮副布置于所述二档齿轮副与所述电动机之间，或所述二档齿轮副布置于所述一档齿轮副与所述电动机之间。
3.根据权利要求1所述的纯电动两档传动系统，其特征在于，所述一档齿轮副和所述二档齿轮副沿所述输入轴的轴向间隔设置；所述同步器位于所述一档齿轮副和所述二档齿轮副的相互邻近的侧部之间，选择性地连接所述一档齿轮副和所述二档齿轮副中的一个；
所述离合器设于所述二档齿轮副的背离所述一档齿轮副的一侧。
4.根据权利要求1所述的纯电动两档传动系统，其特征在于，所述一档齿轮副包括相互啮合的一档输入齿轮和一档输出齿轮，所述一档输入齿轮固设于所述输入轴上，所述一档输出齿轮空套于所述中间轴上；
所述二档齿轮副包括相互啮合的二档输入齿轮和二档输出齿轮，所述二档输入齿轮固设于所述输入轴上，所述二档输出齿轮空套于所述中间轴上。
5.根据权利要求4所述的纯电动两档传动系统，其特征在于，所述同步器设于所述一档输出齿轮与所述二档输出齿轮之间，并选择性地连接所述一档输出齿轮和所述二档输出齿轮中的一个；
所述离合器设于所述二档输出齿轮的背离所述一档输出齿轮的一侧，连接所述二档输出齿轮。
6.根据权利要求1所述的纯电动两档传动系统，其特征在于，还包括主减速齿轮副，所述中间轴通过所述主减速齿轮副连接差速器。
7.根据权利要求6所述的纯电动两档传动系统，其特征在于，所述主减速齿轮副和所述离合器分设于所述中间轴的两端。
8.根据权利要求6所述的纯电动两档传动系统，其特征在于，所述主减速齿轮副包括相互啮合的主减输入齿轮和主减输出齿轮，所述主减输入齿轮设于所述中间轴上，所述主减输出齿轮设于所述差速器上。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的纯电动两档传动系统，其特征在于，所述纯电动两档传动系统具有一档驱动模式、第一过渡驱动模式、第二过渡驱动模式和二档驱动模式；
断开所述离合器，所述同步器结合所述一档齿轮副，所述电动机驱动，以建立所述一档驱动模式；
结合所述离合器，所述同步器结合所述一档齿轮副，所述电动机驱动，以建立所述第一过渡驱动模式；
结合所述离合器，断开所述同步器，所述电动机驱动，以建立所述第二过渡驱动模式；
断开所述离合器，所述同步器结合所述二档齿轮副，所述电动机驱动，以建立所述二档驱动模式。
10.一种车辆，包括控制器和连接于所述控制器的动力电池，其特征在于，还包括权利要求1-9任一项所述的纯电动两档传动系统，所述电动机、所述离合器和所述同步器均连接于所述控制器并受所述控制器控制。
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