CN113700810A - 一种可靠性高的电动汽车用自动变速装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车传动技术领域，具体涉及一种可靠性高的电动汽车用自动变速装置，包括设置于外壳内的行星轮机构、输出轴、第一离合器、第二离合器和换档机构。本发明提供的电动汽车用自动变速装置，通过操纵一个换档机构就可以实现两个离合器之间的联动切换，对换档机构运行精度要求低，同时压盘和升板无转速差，避免了分离轴承的使用，同时避免了液压换档的复杂机构，实现制造简单、成本低、可靠性高等优点；二挡时候所有行星轮机构锁死，没有齿轮啮合效率损失，整体动力传递效率高；具有较高的承载能力；重量轻，结构紧凑，零件数量少，维护简单。

Description

一种可靠性高的电动汽车用自动变速装置

本案是以申请日为2020年3月9日，申请号为2020101563146，名称为“一种电动汽车用自动变速装置”的发明专利为母案而进行的分案申请。

技术领域

本发明涉及汽车传动技术领域，具体涉及一种可靠性高的电动汽车用自动变速装置。

背景技术

随着新能源汽车行业的发展，电动汽车需要适应更多的路况，更长的续航里程。目前大部分电动汽车传动部分只装配固定速比的减速箱，固定速比减速箱对驱动电机的设计提出了很高的要求，电机必须具有较宽的转速范围，同时需要满足在低速工况下大扭矩、高速工况下高效率、高静音等特点。这在现有实际的电机技术条件下很难同时满足，必须匹配多挡变速箱才能达到电动汽车的需求。

多挡位变速箱相比固定速比减速箱，对动力输出的损耗更小，能大幅度提升电动机的动力输出效率，如果能匹配一个速比范围合理的多挡变速箱，来优化电动机动力输出特性，将会大幅提升新能源汽车的经济性和动力性，降低电池损耗，增加新能源汽车的续航里程。

由于电机本身具有较好的调速能力，新能源汽车变速箱不需要太多挡位。为平衡成本因素，挡位设置一般较少，随之产生的问题是，各挡位之间挡比较大，因此带来了变速箱在换档过程中冲击大、动力中断时间长等技术难点。

目前新能源汽车的多挡位变速箱主要采用AMT、双离合(DCT)、AT等结构，目前现有的多档位变速箱技术至少存在以下问题：

1、AMT换档机构换档时间长，控制复杂；

2、AMT变速箱传递动力时候，仅一对齿轮实际承载，无法承受新能源汽车扭矩变化较快带来的冲击，齿轴容易早期失效；

3、双离合结构复杂，安装精度要求高，部件成本高；

4、AT结构液压换档机构控制复杂，部件成本高，并且需要消耗部分动力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有电动汽车的多档位变速箱中液压控制结构较为复杂，制造难度大、使用成本较高。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种可靠性高的电动汽车用自动变速装置，包括设置于外壳内的行星轮机构、输出轴、第一离合器、第二离合器和换档机构；

所述输出轴由电机通过行星轮机构进行驱动；

所述换档机构控制第一离合器和第二离合器之间的联动切换，所述第一离合器和第二离合器之间的联动切换控制行星轮机构的锁定和开启从而实现两个档位间的切换。

其中，所述行星轮机构包括第一太阳轮、第二太阳轮、行星轮和行星架，所述第一太阳轮套设于输出轴上且与输出轴转动连接，所述第一太阳轮由电机进行驱动，所述第一太阳轮与行星轮的一端互相啮合，所述行星轮的另一端与第二太阳轮啮合，所述行星轮转动连接于行星架上，所述输出轴与行星架固定连接，所述第二太阳轮与行星架转动连接。

其中，所述行星轮包括两个第一行星轮和两个第二行星轮，一所述第一行星轮与一第二行星轮固定连接，两个所述第一行星轮分别外啮合于第一太阳轮外侧，两个所述第二行星轮分别转动连接于行星架的上，同时两个所述第二行星轮分别外啮合于第二太阳轮的外侧。

其中，所述第一离合器包括第一外罩、第一中心套、第一离合总成和升板，所述升板设置于第一外罩的一端，所述第一外罩的另一端固定连接行星架，所述第一中心套固定套设于第二太阳轮上，所述升板与中心套之间设置有压簧，所述第一离合总成设置于第一中心套和第一外罩之间用于控制第一中心套与第一外罩的闭合和分离。

其中，所述第一外罩套设于第二太阳轮上，且所述第一外罩与第二太阳轮之间设置有轴承。

其中，所述第二离合器包括第二外罩、第二中心套、第二离合总成和压盘，所述第二外罩与所述外壳固定连接，所述第二中心套固定连接压盘，所述压盘固定套设于第二太阳轮上，所述第二离合总成设置于第二外罩和第二中心套之间用于控制第二中心套与第二外罩的闭合和分离，所述压盘与所述升板相互抵接。

其中，所述换档机构为换档活塞，所述换档活塞连接于压盘并控制压盘的平移。

其中，所述换档机构为电动丝杆或电动推杆或电动自增力缸或气缸或液压杆或拉索。

其中，所述第一离合器和第二离合器为湿式离合器或干式离合器。

其中，所述行星轮机构包括两组或者两组以上的行星轮。

本发明的有益效果在于：本发明提供的电动汽车用自动变速装置，通过离合器分离和结合的行程设定，可实现无动力中断输出、有中间空挡输出多种模式；通过操纵一个换档机构就可以实现两个离合器之间的联动切换，一挡时候第二离合器简化为制动器，二挡时候第一离合器为常闭状态，工作压紧力可以由压簧产生，对换档机构运行精度要求低，同时压盘和升板无转速差，避免了分离轴承的使用，同时避免了液压换档的复杂机构，实现制造简单、成本低、可靠性高等优点；二挡时候所有行星轮机构锁死，没有齿轮啮合效率损失，整体动力传递效率高；动力传递过程多个行星轮同时啮合传递动力，分散冲击，具有较高的承载能力；重量轻，结构紧凑，零件数量少，维护简单。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的可靠性高的电动汽车用自动变速装置的结构示意图：

图2为图1中A处的第一离合器和第二离合器的结构示意图；

标号说明：

1、行星轮机构；11、第一太阳轮；12、第二太阳轮；13、第一行星轮；14、第二行星轮；15、行星架；

2、输出轴；

3、第一离合器；31、第一外罩；32、第一中心套；33、第一离合总成；34、升板；35、压簧；

4、第二离合器；41、第二外罩；42、第二中心套；43、第二离合总成；44、压盘；

5、换档机构；

6、外壳；

7、电机。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1以及图2，本发明的可靠性高的电动汽车用自动变速装置，包括设置于外壳6内的行星轮机构1、输出轴2、第一离合器3、第二离合器4和换档机构5；

所述输出轴2由电机7通过行星轮机构1进行驱动；

所述换档机构5控制第一离合器3和第二离合器4之间的联动切换，所述第一离合器3和第二离合器4之间的联动切换控制行星轮机构1的锁定和开启从而实现两个档位间的切换。

由上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明提供的电动汽车用自动变速装置，通过离合器分离和结合的行程设定，可实现无动力中断输出、有中间空挡输出多种模式；通过操纵一个换档机构就可以实现两个离合器之间的联动切换，一挡时候第二离合器简化为制动器，二挡时候第一离合器为常闭状态，工作压紧力可以由压簧产生，对换档机构运行精度要求低，同时压盘和升板无转速差，避免了分离轴承的使用，同时避免了液压换档的复杂机构，实现制造简单、成本低、可靠性高等优点；二挡时候所有行星轮机构锁死，没有齿轮啮合效率损失，整体动力传递效率高；动力传递过程多个行星轮同时啮合传递动力，分散冲击，具有较高的承载能力；重量轻，结构紧凑，零件数量少，维护简单。

进一步的，所述行星轮机构1包括第一太阳轮11、第二太阳轮12、行星轮和行星架15，所述第一太阳轮11套设于输出轴2上且与输出轴2转动连接，所述第一太阳轮11由电机7进行驱动，所述第一太阳轮11与行星轮的一端互相啮合，所述行星轮的另一端与第二太阳轮12啮合，所述行星轮转动连接于行星架15上，所述输出轴2与行星架15固定连接，所述第二太阳轮12与行星架15转动连接。

进一步的，所述行星轮包括两个第一行星轮13和两个第二行星轮14，一所述第一行星轮13与一第二行星轮14固定连接，两个所述第一行星轮13分别外啮合于第一太阳轮11外侧，两个所述第二行星轮14分别转动连接于行星架15的上，同时两个所述第二行星轮14分别外啮合于第二太阳轮12的外侧。

进一步的，所述第一离合器3包括第一外罩31、第一中心套32、第一离合总成33和升板34，所述升板34设置于第一外罩31的一端，所述第一外罩31的另一端固定连接行星架15，所述第一中心套32固定套设于第二太阳轮12上，所述升板34与中心套之间设置有压簧35，所述第一离合总成33设置于第一中心套32和第一外罩31之间用于控制第一中心套32与第一外罩31的闭合和分离。

进一步的，所述第一外罩31套设于第二太阳轮12上，且所述第一外罩31与第二太阳轮12之间设置有轴承。

进一步的，所述第二离合器4包括第二外罩41、第二中心套42、第二离合总成43和压盘44，所述第二外罩41与所述外壳6固定连接，所述第二中心套42固定连接压盘44，所述压盘44固定套设于第二太阳轮12上，所述第二离合总成43设置于第二外罩41和第二中心套42之间用于控制第二中心套42与第二外罩41的闭合和分离，所述压盘44与所述升板34相互抵接。

进一步的，所述换档机构5为换档活塞，所述换档活塞连接于压盘44并控制压盘44的平移。

进一步的，所述换档机构5为电动丝杆或电动推杆或电动自增力缸或气缸或液压杆或拉索。

进一步的，所述第一离合器3和第二离合器4为湿式离合器或干式离合器。

进一步的，所述行星轮机构1包括两组或者两组以上的行星轮。

由上述描述可知，通过设置多组行星轮，可以提升变速器的承载能力。

本发明的工作原理为：在传递动力过程中，电机驱动第一太阳轮作为动力输入，第一太阳轮带动第一行星轮旋转，同时带动与第一行星轮一体的第二行星轮旋转；当第一离合总成松开、第二离合器闭合时候，第二太阳轮静止不动，此时第二行星轮沿第二太阳轮啮合周转，带动行星架旋转，与行星架固定连接输出轴输出一挡动力；

当第一离合总成闭合、第二离合器松开时候，此时第二太阳轮和行星架为相对锁止状态，第一太阳轮、第一行星轮、第二行星轮、第二太阳轮、行星架均相互锁死为一体，此时电机输入的动力直接驱动输出轴转动输出二挡动力，二挡为直接挡；

在换挡过程中，通过推动换档活塞沿轴向移动而控制压盘推动升板轴向移动，从而压缩压簧，使得第一离合总成逐渐分离，与此同时，压盘逐渐压紧第二离合总成的摩擦片从而闭合第二离合器，实现二挡切换成一挡；

外力松开作用在换档活塞的推力后，第一离合器在压簧作用下，压盘推动第一离合器的升板，第一离合器的升板推动第二离合器总成的压盘沿轴向回位，压盘松开作用在第二离合总成摩擦片的压力，从而分离第二离合器；当外力继续松开作用在换挡活塞的推力，在第一离合器的压簧作用下，第一离合总成闭合，实现一挡切换成二挡。

实施例一：

一种可靠性高的电动汽车用自动变速装置，包括设置于外壳6内的行星轮机构1、输出轴2、第一离合器3、第二离合器4和换档机构5；

所述输出轴2由电机7通过行星轮机构1进行驱动；

所述换档机构5控制第一离合器3和第二离合器4之间的联动切换，所述第一离合器3和第二离合器4之间的联动切换控制行星轮机构1的锁定和开启从而实现两个档位间的切换；

所述行星轮机构1包括第一太阳轮11、第二太阳轮12、行星轮和行星架15，所述第一太阳轮11套设于输出轴2上且与输出轴2转动连接，所述第一太阳轮11由电机7进行驱动，所述第一太阳轮11与行星轮的一端互相啮合，所述行星轮的另一端与第二太阳轮12啮合，所述行星轮转动连接于行星架15上，所述输出轴2与行星架15固定连接，所述第二太阳轮12与行星架15转动连接；

所述行星轮包括两个第一行星轮13和两个第二行星轮14，一所述第一行星轮13与一第二行星轮14固定连接，两个所述第一行星轮13分别外啮合于第一太阳轮11外侧，两个所述第二行星轮14分别转动连接于行星架15的上，同时两个所述第二行星轮14分别外啮合于第二太阳轮12的外侧；

所述第一离合器3包括第一外罩31、第一中心套32、第一离合总成33和升板34，所述升板34设置于第一外罩31的一端，所述第一外罩31的另一端固定连接行星架15，所述第一中心套32固定套设于第二太阳轮12上，所述升板34与中心套之间设置有压簧35，所述第一离合总成33设置于第一中心套32和第一外罩31之间用于控制第一中心套32与第一外罩31的闭合和分离；

所述第一外罩31套设于第二太阳轮12上，且所述第一外罩31与第二太阳轮12之间设置有轴承；

所述第二离合器4包括第二外罩41、第二中心套42、第二离合总成43和压盘44，所述第二外罩41与所述外壳6固定连接，所述第二中心套42固定连接压盘44，所述压盘44固定套设于第二太阳轮12上，所述第二离合总成43设置于第二外罩41和第二中心套42之间用于控制第二中心套42与第二外罩41的闭合和分离，所述压盘44与所述升板34相互抵接；

所述换档机构5为换档活塞，所述换档活塞连接于压盘44并控制压盘44的平移。

所述第一离合器3和第二离合器4为湿式离合器；

所述行星轮机构1包括两组行星轮。

实施例二：

一种可靠性高的电动汽车用自动变速装置，包括设置于外壳6内的行星轮机构1、输出轴2、第一离合器3、第二离合器4和换档机构5；

所述输出轴2由电机7通过行星轮机构1进行驱动；

所述换档机构5控制第一离合器3和第二离合器4之间的联动切换，所述第一离合器3和第二离合器4之间的联动切换控制行星轮机构1的锁定和开启从而实现两个档位间的切换；

所述行星轮机构1包括第一太阳轮11、第二太阳轮12、行星轮和行星架15，所述第一太阳轮11套设于输出轴2上且与输出轴2转动连接，所述第一太阳轮11由电机7进行驱动，所述第一太阳轮11与行星轮的一端互相啮合，所述行星轮的另一端与第二太阳轮12啮合，所述行星轮转动连接于行星架15上，所述输出轴2与行星架15固定连接，所述第二太阳轮12与行星架15转动连接；

所述行星轮包括三个第一行星轮13和三个第二行星轮14，一所述第一行星轮13与一第二行星轮14固定连接，三个所述第一行星轮13分别外啮合于第一太阳轮11外侧，三个所述第二行星轮14分别转动连接于行星架15的上，同时三个所述第二行星轮14分别外啮合于第二太阳轮12的外侧。

所述第一离合器3包括第一外罩31、第一中心套32、第一离合总成33和升板34，所述升板34设置于第一外罩31的一端，所述第一外罩31的另一端固定连接行星架15，所述第一中心套32固定套设于第二太阳轮12上，所述升板34与中心套之间设置有压簧35，所述第一离合总成33设置于第一中心套32和第一外罩31之间用于控制第一中心套32与第一外罩31的闭合和分离；

所述第一外罩31套设于第二太阳轮12上，且所述第一外罩31与第二太阳轮12之间设置有轴承；

所述第二离合器4包括第二外罩41、第二中心套42、第二离合总成43和压盘44，所述第二外罩41与所述外壳6固定连接，所述第二中心套42固定连接压盘44，所述压盘44固定套设于第二太阳轮12上，所述第二离合总成43设置于第二外罩41和第二中心套42之间用于控制第二中心套42与第二外罩41的闭合和分离，所述压盘44与所述升板34相互抵接；

所述换档机构5为电动丝杆；

所述第一离合器3和第二离合器4为干式离合器；

所述行星轮机构1包括三组行星轮。

综上所述，本发明提供的可靠性高的电动汽车用自动变速装置，通过离合器分离和结合的行程设定，可实现无动力中断输出、有中间空挡输出多种模式；通过操纵一个换档机构就可以实现两个离合器之间的联动切换，一挡时候第二离合器简化为制动器，二挡时候第一离合器为常闭状态，工作压紧力可以由压簧产生，对换档机构运行精度要求低，同时压盘和升板无转速差，避免了分离轴承的使用，同时避免了液压换档的复杂机构，实现制造简单、成本低、可靠性高等优点；二挡时候所有行星轮机构锁死，没有齿轮啮合效率损失，整体动力传递效率高；动力传递过程多个行星轮同时啮合传递动力，分散冲击，具有较高的承载能力；重量轻，结构紧凑，零件数量少，维护简单；

通过设置多组行星轮，可以提升变速器的承载能力。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种可靠性高的电动汽车用自动变速装置，其特征在于，包括设置于外壳内的行星轮机构、输出轴、第一离合器、第二离合器和换档机构；

所述输出轴由电机通过行星轮机构进行驱动；

所述换档机构控制第一离合器和第二离合器之间的联动切换；

所述行星轮机构包括第二太阳轮和行星架，所述第二太阳轮与行星架转动连接；

所述第一离合器包括第一外罩、第一中心套、第一离合总成和升板，所述升板设置于第一外罩的一端，所述第一外罩的另一端固定连接行星架，所述第一中心套固定套设于第二太阳轮上，所述升板与中心套之间设置有压簧，所述第一离合总成设置于第一中心套和第一外罩之间；

所述第二离合器包括第二外罩、第二中心套、第二离合总成和压盘，所述第二外罩与所述外壳固定连接，所述第二中心套固定连接压盘，所述压盘固定套设于第二太阳轮上，所述第二离合总成设置于第二外罩和第二中心套之间，所述压盘与所述升板相互抵接。

2.根据权利要求1所述的可靠性高的电动汽车用自动变速装置，其特征在于，所述第一外罩套设于第二太阳轮上，且所述第一外罩与第二太阳轮之间设置有轴承。

3.根据权利要求1所述的可靠性高的电动汽车用自动变速装置，其特征在于，所述换档机构为换档活塞，所述换档活塞连接于压盘并控制压盘的平移；

所述换档机构为电动丝杆或电动推杆或电动自增力缸或气缸或液压杆或拉索；

所述第一离合器和第二离合器为湿式离合器或干式离合器。

4.根据权利要求3所述的可靠性高的电动汽车用自动变速装置，其特征在于，所述行星轮机构还包括第一太阳轮和行星轮，所述第一太阳轮套设于输出轴上且与输出轴转动连接，所述第一太阳轮由电机进行驱动，所述第一太阳轮与行星轮的一端互相啮合，所述行星轮的另一端与第二太阳轮啮合，所述行星轮转动连接于行星架上，所述输出轴与行星架固定连接；

所述行星轮包括两个第一行星轮和两个第二行星轮，一所述第一行星轮与一第二行星轮固定连接，两个所述第一行星轮分别外啮合于第一太阳轮外侧，两个所述第二行星轮分别转动连接于行星架的上，同时两个所述第二行星轮分别外啮合于第二太阳轮的外侧。

5.根据权利要求1所述的可靠性高的电动汽车用自动变速装置，其特征在于，所述行星轮机构还包括三组行星轮。

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