CN112392922A - 变速器、集成桥总成和汽车 - Google Patents

变速器、集成桥总成和汽车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车行驶系，具体公开了一种变速器，包括变速器壳体(28)、变速传动机构、离心离合器(22)和制动器(24)；所述变速传动机构包括行星齿轮传动机构和一轴(21)；所述离心离合器(22)的主动组件与所述一轴(21)连接，且该离心离合器(22)的从动组件与所述行星齿轮传动机构的齿圈(23)连接；所述制动器(24)的固定部件与所述变速器壳体(28)连接，所述制动机构的从动部件与所述齿圈(23)连接。此外，本发明还公开了一种集成桥总成和汽车。本发明的变速器结构更加简单、紧凑。

Description

变速器、集成桥总成和汽车
技术领域
本发明涉及汽车行驶系，具体地，涉及一种变速器。此外，本发明还涉及一种集成桥总成及汽车。
背景技术
由于具有良好的环保性能和有多种能源为动力的显著特点，汽车的发展受到广泛关注。汽车采用动力电池组及电机驱动动力，它工作时不会产生的废气，对环境保护和空气的洁净是十分有益的。
汽车变速器作为整车动力系统的核心组成之一，其性能的优劣及其与整车性能的匹配关系到汽车的动力性和经济性。目前市面上的汽车大多数采用电机加单级减速器的形式进行驱动，单排行星轮结构简单体积小且传动效率高，但单级减速器在高转速的情况下，电机的效率和扭矩会急速的下降，在汽车起步时，电机会输出一个短时的大扭矩，这对汽车电池的瞬间峰值功率、控制器的过载能力，还有电机的过载能力要求非常高。所以纯汽车需要两挡变速器来提升低速下的动力性和高速下的经济性。
两挡变速器的作用就是使电机尽量工作在高效率的转速区间，从而达到降低损耗、提高续航里程等效果。在现有技术中，一些汽车通过双制动器分别控制双行星排减速机构实现两挡变速，但此方式不但结构复杂，而且增加了变速器轴向方向上的距离，并且双制动器需要两个电磁控制，控制系统较为复杂，同时也增加了生产成本。
有鉴于此，需要设计一种新型的变速器。
发明内容
本发明第一方面所要解决的技术问题是提供一种变速器，该变速器结构更加简单、紧凑。
本发明第二方面所要解决的技术问题是提供一种集成桥总成，该集成桥总成结构更加简单、紧凑。
本发明第三方面所要解决的技术问题是提供一种汽车，该汽车的结构更加简单、紧凑。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供一种变速器，包括变速器壳体，还包括变速传动机构、离心离合器和制动器；所述变速传动机构包括行星齿轮传动机构和一轴；所述离心离合器的主动组件与所述一轴连接，且该离心离合器的从动组件与所述行星齿轮传动机构的齿圈连接；所述制动器的固定部件与所述变速器壳体连接，所述制动机构的从动部件与所述齿圈连接。
作为一种具体地结构形式，所述行星齿轮传动机构还包括行星轮、太阳轮和行星架，所述太阳轮与所述一轴连接，所述行星架与所述太阳轮同轴布置，所述行星轮设置在所述行星架上分别与所述太阳轮和所述齿圈啮合。
优选地，所述行星轮与所述太阳轮齿数相等，且所述行星轮的齿数小于所述齿圈的齿数。
优选地，所述一轴为空心轴，所述制动器为电控式制动机构，以能够通过电控方式控制所述固定部件和从动部件的结合或分离。
本发明第二方面提供一种集成桥总成，包括电机、左半轴、右半轴、左轮边单元、右轮边单元、差速传动装置和第一方面技术方案中任一项所述的变速器，所述差速传动装置与所述行星齿轮传动机构的行星架连接，以能够将动力传递至所述左半轴和所述右半轴。
作为一种具体地结构形式，所述差速传动装置包括差速器，所述电机的空心输出轴与所述一轴连接，所述离心离合器在所述变速器中设置在靠近所述电机的一侧，所述差速器的壳体与所述行星架连接，且所述差速器能够旋转地支承在桥壳上，所述左半轴的一端与所述差速器的左输出端连接，另一端连接所述左轮边单元的轮毂；所述右半轴的一端穿过所述电机的空心输出轴和所述一轴与所述差速器的右输出端连接，另一端连接所述右轮边单元的轮毂。
作为又一种具体地结构形式，所述差速传动装置包括差速器、主减主动齿轮和主减从动齿轮，所述电机的输出轴与所述一轴连接，所述离心离合器在所述变速器中设置在靠近所述电机的一侧，所述行星架还包括与轴心部位连接的输出轴，所述主减主动齿轮与所述行星架的输出轴连接，所述主减从动齿轮与所述主减主动齿轮啮合并同时与所述差速器的壳体连接。
优选地，所述集成桥总成还包括驻车制动器，所述驻车制动器的固定部件固定在所述变速器壳体上，从动部件与所述输出轴连接。
优选地，所述左轮边单元和所述右轮边单元各自包括轮毂和轮边制动器，所述左轮边单元和所述右轮边单元分别装配有轮边行星减速器。
本发明第三方面提供一种汽车，包括第二方面技术方案中任一项所述的集成桥总成。
在本发明的基础技术方案中，通过离心离合器在设定转速下机械式的自动接合、分离以及制动器分离和接合，两者配合从而更加安全可靠的控制齿圈的工作状态。本发明的变速器的结构上仅为单个行星排，在轴向上结构上更加紧凑，因此，集成桥总成的集成化程度更高，符合小型化与轻量化原则；从而进一步的提升了汽车的空间利用率，简化了生产装配流程，提升了生产效率。
另外，在本发明的优选方式下，采用电磁制动器控制所述齿圈的运动状态，通过电控方式控制所述固定部件和从动部件的结合或分离，电磁制动器响应速度快，结构简单，相较液压制动器无需制动泵、制动液等组件，进一步简化了变速器结构。
有关本发明的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。
附图说明
图1是本发明一种具体实施方式的变速器的原理结构图；
图2是本发明一种具体实施方式的两挡集成桥总成的原理结构图；
图3是本发明一种具体实施方式的两挡集成桥总成的第一挡位、倒挡工作示意图；
图4是本发明一种具体实施方式的两挡集成桥总成的第二挡位工作示意图。
图5是本发明又一种具体实施方式的两挡集成桥总成的原理结构图；
图6是本发明一种具体实施方式的汽车结构示意图。
附图标记说明
1 电机
2 变速器 21 一轴
22 离心离合器 23 齿圈
24 制动器 25 行星轮
26 太阳轮 27 行星架
28 变速器壳体 29 输出轴
3 差速器 4 左半轴
5 右半轴 6 左轮边单元
7 右轮边单元 8 桥壳
9 驻车制动器
20 两档集成桥总成
200 汽车
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
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“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介，间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要理解的是，如图1，“左”、“右”与车辆正常行驶的左右侧方位相同，术语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。
参考图1，本发明的基础技术方案的变速器，包括变速器壳体28、变速传动机构、离心离合器22和制动器24；所述变速传动机构包括行星齿轮传动机构和一轴21；所述离心离合器22的主动组件与所述一轴21连接，且该离心离合器22的从动组件与所述行星齿轮传动机构的齿圈23连接；所述制动器24的固定部件与所述变速器壳体28连接，所述制动机构的从动部件与所述齿圈23连接。
在上述基本技术方案中，一般而言，所述离心离合器22的主动组件与所述一轴21可以通过键连接所述一轴21同步转动，当所述离心离合器22达到设动转速时，该离心离合器22的从动组件在离心力的作用下压紧所述行星齿轮传动机构的齿圈23的内圈，通过摩擦带动所述齿圈23同步转动；制动器24的固定部件与变速器壳体28固连，制动机构的从动部件与所述齿圈23固连随齿圈23同步转动，通过制动机构的结合、分离，控制所述齿圈23的运动状态。
在上述基础技术方案中，通过所述离心离合器22和所述制动器24配合控制所述齿圈23的停止和转动输出两种传动比。制动器24接合且离心离合器从动部件与齿圈23分离，两者同时控制齿圈23的停止；制动器24分离且离心离合器与齿圈23接合，两者同时控制齿圈23的转动，通过所述制动器24和所示离心离合器22双重控制，可以使变速器两挡切换更加安全可靠。同时，该变速器2在结构上仅为单个行星排，在轴向上结构上更加紧凑。
在上述基本技术方案的基础上，所述行星齿轮传动机构可以为多种形式，例如所述行星轮25可以为单个，也可以为两个以上分布在太阳轮26四周。作为一种优选结构形式，参见图2，所述行星齿轮传动机构包括多个行星轮25、太阳轮26和行星架27，所述太阳轮26与所述一轴21固定连接，所述行星架27与所述太阳轮26同轴布置且可以相对转动，所述行星轮25设置在所述行星架27上分别与所述太阳轮26和所述齿圈23啮合传动。具体地，所述行星轮25可通过轴承空套在所述行星架27上，一方面可以绕着自己的轴线自传运动，另一方面可以带动行星架28绕着太阳轮公转。
在上述行星齿轮传动机构的优选结构形式中，所述行星轮25均匀地分布在太阳轮26的四周，既可使三个行星轮25共同承担载荷，以减小齿轮尺寸；同时又可使各啮合处的径向分力和行星轮25公转所产生的离心力得以平衡，以减所述行星轮25轴承内的作用力，均衡了所述变速器2的受力，从而提高其寿命，增加其运转平稳性，减小了所述变速器2运行时的噪音和振动。
在本发明的优选实施例中，所述行星轮25与所述太阳轮26齿数相等，且所述行星轮25的齿数小于所述齿圈23的齿数。当齿圈23被制动器24固定时，变速器2输出一挡大速比：i1＝1+Z23/Z26，在起步、上坡时，通过变速器2降低转速，增大转矩，为整车提供更好的动力性能；当离心离合器22与齿圈23接合传动时，输出二挡小速比：i2＝1，在整车平稳行驶时满足整车高速性能。对于本领域技术人员可以根据实际需要采用任意传动比。
具体地，所述一轴21为空心轴，参考图2，在应用于汽车集成桥上时，可供汽车的左半轴4和右半轴5穿过。
优选地，制动器24为电磁制动器，以能够通过电控方式控制所述固定部件和从动部件的结合或分离。电磁制动器响应速度快，结构简单，可以进一步简化变速器结构。
参照图1所示，本发明的优选实施例中的变速器2，其中，离心离合器22的主动组件与空心一轴21可以通过键连接随所述一轴21同步转动，当离心离合器22达到设定转速时，该离心离合器22的从动组件在离心力的作用下压紧所述行星齿轮传动机构的齿圈23的内圈，通过摩擦带动所述齿圈23同步转动；所述电磁制动器24的固定部件与所述变速器壳体28固连，所述制动器24的从动部件与所述齿圈23固连随齿圈23同步转动，通过电子控制自由的结合、分离，控制所述齿圈23的运动状态。所述行星齿轮传动机构包括三个行星轮25、太阳轮26和行星架27，太阳轮26与一轴21固定连接，行星架27与太阳轮26同轴布置且可以相对转动，行星轮25设置在行星架27上分别与所述太阳轮26和所述齿圈23啮合传动。具体地，所述行星轮25可通过轴承空套在所述行星架27上，一方面可以绕着自己的轴线运动，另一方面可以带动行星架27绕着太阳轮回转。行星轮25与所述太阳轮26齿数相等，且所述行星轮25的齿数小于所述齿圈23的齿数。当齿圈23被所述制动器24固定时，所述变速器输出一挡大速比：i1＝1+Z23/Z26，在起步、上坡时，通过变速器2降低转速，增大转矩，为整车提供更好的动力性能；当离心离合器22与齿圈23接合传动时，输出二挡小速比：i2＝1，在整车平稳行驶时满足整车高速性能。
本发明公开的集成桥总成，参考图2，一种集成桥总成，包括电机1、左半轴4、右半轴5、左轮边单元6、右轮边单元7、差速传动装置和上述技术方案中任一项所述的变速器2，所述差速传动装置与所述行星齿轮传动机构的行星架27连接，以能够将动力传递至所述左半轴4和所述右半轴5。
所述差速传动装置包括差速器3，所述电机1的空心输出轴与所述一轴21连接，所述离心离合器22在所述变速器2中设置在靠近所述电机1的一侧，所述差速器3的壳体与所述行星架27连接，且所述差速器3能够旋转地支承在所述桥壳8上，所述左半轴4的一端与所述差速器3的左输出端连接，另一端连接所述左轮边单元6；所述右半轴5的一端穿过所述电机1的空心输出轴和所述一轴21与所述差速器3的右输出端连接，另一端连接所述右轮边单元7。
所述电机1的空心输出轴与所述一轴21连接，或者，所述空心输出轴与所述一轴21为一体式的一整根轴，典型地，可以通过花键连接，所述变速器的一轴21可以为空心轴，供汽车的左半轴4和右半轴5穿过，通过汽车的左半轴4和右半轴5将所述变速器的驱动力传递至左轮边单元6和右轮边单元7。作为一种优选地结构形式，所述离心离合器22在所述变速器2中设置在靠近所述电机1的一侧，所述差速器3的壳体与所述行星架27端部直接固定连接，且所述差速器3通过轴承与桥壳28连接，所述左半轴4的一端与所述差速器3的左输出端连接，另一端连接所述左轮边单元6；所述右半轴5的一端穿过所述电机1的输出轴和所述一轴21与所述差速器3的右输出端连接，另一端连接所述右轮边单元7。如此，电机1、差速器3、行星齿轮传动机构轴线均与左半轴4、右半轴5轴线在同一轴线上，所述集成桥的结构更加简单、紧凑，集成化程度更高。
参考图5，作为另一种优选地结构形式，所述差速传动装置包括差速器3、主减主动齿轮31和主减从动齿轮32，所述电机1的输出轴与所述一轴21连接，所述离心离合器22在所述变速器2中设置在靠近所述电机1的一侧，所述行星架27还包括与轴心部位连接的输出轴29，所述主减主动齿轮31与所述行星架27的输出轴29连接，所述主减从动齿轮32与所述主减主动齿轮31啮合并同时与所述差速器3的壳体连接，差速器3、左半轴4、右半轴5的轴线与电机1、变速器2的轴线平行。可以通过所述主减主动齿轮31和主减从动齿轮32进一步降低转速，减小行星齿轮传动机构中齿轮的尺寸，从而减小了变速器2的尺寸。通过所述变速器2和所述差速传动装置可以降低转速，增大扭矩，输出一挡大速比：i1＝(1+Z23/Z26)*(Z32/Z31)，满足整车的动力性需求；输出二挡小速比：i2＝Z32/Z31，满足整车的高速性能。优选地，所述集成桥总成还可以包括驻车制动器9，所述驻车制动器9的固定部件固定在变速器壳体28上，从动部件与所述输出轴29连接。可以通过手动控制驻车制动器，在车辆停稳后用于稳定车辆，避免车辆在斜坡路面停车时由于溜车造成事故，不仅提升了驻车安全性、可靠性，还可以取消电子驻车，进一步的降低成本。
具体地，左轮边单元6和右轮边单元7各自包括轮毂和轮边制动器。作为一种优选实施方式，所述左轮边单元6和所述右轮边单元7还可以分别装配有轮边行星减速器。每套轮边行星减速器包括轮边太阳轮、两个以上的轮边行星齿轮、轮边外齿圈和轮边行星架，其中一套轮边行星轮机构连接着右半轴和右侧的轮毂，另一套轮边行星轮机构连接着左半轴4和左侧的轮毂；动力由右半轴5或左半轴4传入所述轮边太阳轮，通过轮边行星架带动轮毂，完成动力输出。采用所述轮边行星减速器置于传动链最后一级，可以大幅降低传动链前级部分的载荷。
为了便于理解所述变速器2的工作原理，结合本发明公开的集成桥总成具体描述所述变速器的工作过程。
所述集成桥总成有三种工作模式：第一挡位输出大速比，如图3，一轴21的转速未能达到离心离合器22接合的设定转速，离心离合器22分离，制动器24制动，齿圈23被固定无法转动，动力由所述一轴21输入经太阳轮26带动行星轮25啮合传动，行星轮25带动与差速器3的外壳固连的所述行星架28转动，所述行星架28通过所述差速器3将动力传输至左半轴4和右半轴5，左轮边单元6和右轮边单元7分别接收所述左半轴4和所述右半轴5的动力传输经过轮边行星减速器带动整车前进。在起步、上坡时，通过变速器2降低电机1输出的转速，增大转矩，为整车提供更好的动力性能。
第二挡位输出小速比，如图4，一轴21的转速达到离心离合器22接合的设定转速，所述离心离合器22与齿圈23接合传动，所述制动器24分离，离心离合器22、齿圈23、太阳轮26都随一轴21同转速转动，行星轮25带动与差速器3的外壳固连的行星架28转动，所述行星架28通过所述差速器3将动力传输至左半轴4和右半轴5，左轮边单元6和右轮边单元7分别接收所述左半轴4和所述右半轴5的动力传输经过轮边行星减速器带动整车前进带动整车前进。在整车平稳行驶时，直接传递电机输出的转速，满足整车高速性能。
倒车挡，如图2，倒挡通过电机1反转实现，动力传递路线与一挡相同，由于所述电1的转子反转，最后所述轮毂反转，实现倒车。
参考图5，在本发明又一种具体实施方式中，与上述动力传输路线的不同之处在于，动力由行星架27的输出轴28传递至主减主动齿轮31，主减从动齿轮32与所述主减主动齿轮31啮合并同时与所述差速器3的壳体连接，主减从动齿轮32带动差速器3转动，通过差速器3将动力传递至左半轴4、右半轴5从而带动整车前进。
综上所述，本发明的集成桥总成更加简单、紧凑，集成化程度较高，符合小型化与轻量化原则，所述差速器3、所述变速器2和所述电机1均集中置于所述集成桥总成的中间部位，整体结构集成于集成桥中心部位，平衡性良好，震动噪音情况好，不仅能够安全可靠地实现两挡切换，而且，单个电磁制动器使控制系统较为简单，成本较低，进而，本发明的集成桥总成可以进一步的提升整车的空间利用率，简化整车的生产装配流程，提升生产效率。
本发明的汽车，包括上述技术方案中任一项所述的集成桥总成，采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种变速器，包括变速器壳体(28)，其特征在于，还包括变速传动机构、离心离合器(22)和制动器(24)；
所述变速传动机构包括行星齿轮传动机构和一轴(21)；
所述离心离合器(22)的主动组件与所述一轴(21)连接，且该离心离合器(22)的从动组件与所述行星齿轮传动机构的齿圈(23)连接；
所述制动器(24)的固定部件与所述变速器壳体(28)连接，所述制动机构的从动部件与所述齿圈(23)连接。
2.根据权利要求1所述的变速器(2)，其特征在于，所述行星齿轮传动机构还包括行星轮(25)、太阳轮(26)和行星架(27)，所述太阳轮(26)与所述一轴(21)连接，所述行星架(27)与所述太阳轮(26)同轴布置，所述行星轮(25)设置在所述行星架(27)上分别与所述太阳轮(26)和所述齿圈(23)啮合。
3.根据权利要求1所述的变速器(2)，其特征在于，所述行星轮(25)与所述太阳轮(26)齿数相等，且所述行星轮(25)的齿数小于所述齿圈(23)的齿数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的变速器(2)，其特征在于，所述一轴(21)为空心轴，所述制动器(24)为电控式制动机构，以能够通过电控方式控制所述固定部件和从动部件的结合或分离。
5.一种集成桥总成，包括电机(1)、左半轴(4)、右半轴(5)、左轮边单元(6)和右轮边单元(7)，其特征在于，还包括差速传动装置和根据权利要求1至5中任一项所述的变速器(2)，所述左轮边单元(6)和右轮边单元(7)包括轮毂和轮边制动器，所述差速传动装置与所述行星齿轮传动机构的行星架(27)连接，以能够将动力传递至所述左半轴(4)和所述右半轴(5)。
6.根据权利要求6所述的集成桥总成，其特征在于，所述差速传动装置包括差速器(3)，所述电机(1)的空心输出轴与所述一轴(21)连接，所述离心离合器(22)在所述变速器(2)中设置在靠近所述电机(1)的一侧，所述差速器(3)的壳体与所述行星架(27)连接，且所述差速器(3)能够旋转地支承在桥壳(8)上，所述左半轴(4)的一端与所述差速器(3)的左输出端连接，另一端连接所述左轮边单元(6)的轮毂；所述右半轴(5)的一端穿过所述电机(1)的空心输出轴和所述一轴(21)与所述差速器(3)的右输出端连接，另一端连接所述右轮边单元(7)的轮毂。
7.根据权利要求6所述的集成桥总成，其特征在于，所述差速传动装置包括差速器(3)、主减主动齿轮(31)和主减从动齿轮(32)，所述电机(1)的输出轴与所述一轴(21)连接，所述离心离合器(22)在所述变速器(2)中设置在靠近所述电机(1)的一侧，所述行星架(27)还包括与轴心部位连接的输出轴(29)，所述主减主动齿轮(31)与所述行星架(27)的输出轴(29)连接，所述主减从动齿轮(32)与所述主减主动齿轮(31)啮合并同时与所述差速器(3)的壳体连接。
8.根据权利要求7所述的集成桥总成，其特征在于，所述集成桥总成还包括驻车制动器(9)，所述驻车制动器(9)的固定部件固定在所述变速器壳体(28)上，从动部件与所述输出轴(29)连接。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的集成桥总成，其特征在于，所述左轮边单元(6)和所述右轮边单元(7)分别装配有轮边行星减速器。
10.一种汽车，其特征在于，包括5至9中任一项所述的集成桥总成。
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