CN114183508A - 一种电驱动车用变速器 - Google Patents

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CN114183508A CN202111419321.1A CN202111419321A CN114183508A CN 114183508 A CN114183508 A CN 114183508A CN 202111419321 A CN202111419321 A CN 202111419321A CN 114183508 A CN114183508 A CN 114183508A
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林健
徐万洪
肖典
王文峰
李广
刘育
徐成兵
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Abstract

本发明涉及一种电驱动车用变速器，属于汽车技术领域，它包括输入轴和输出轴，所述输入轴一端固接有驱动电机，所述输入轴与输出轴之间通过可选择性接合的第一调速机构和第二调速机构动力连接，所述输出轴通过差速器与车轮轴动力连接，所述第一调速机构和第二调速机构分别对应低车速档位和中高车速档位，所述第一调速机构连接有控制其动力接合的第一离合器，所述第二调速机构连接有控制其动力接合的第二离合器。本发明能够实现电驱动车辆的两档调速，不仅可以提高整车低车速时的动力性和爬坡性能，并且在中高车速时能够使驱动电机更多地运行在中低转速的高效率区，同时结构简单，机械效率和系统成本都能得到很好的保证。

Description

一种电驱动车用变速器
技术领域
本发明涉及一种电驱动车用变速器，属于汽车技术领域。
背景技术
典型的电驱动车辆传动系统由定速比减速齿轮组成，电机动力通过减速齿轮直接传递到车轮，电机动力无法通过减速器来实现扭矩和转速的调节来适应车辆行驶，为了满足整车低速大扭矩需求及高车速行驶需求，目前电驱动车辆大都通过提高电机扭矩和转速来满足整车的需求。虽然当前的电驱动系统能基本满足整车使用需求，但是系统局限性比较大，如和传统车辆相比，其动力性及最高车速明显偏低，并且纯电电耗较高，同时整车成本较高，以及由于电机高转速运行振动噪音问题突出。
现有中国专利号为201410831837.0，专利名称为纯电动汽车用两挡自动变速器的专利，它包括输入轴、中间轴、第一圆柱齿轮副、第二圆柱齿轮副、第三圆柱齿轮副、第一转矩传递装置、第二转矩传递装置、行星齿轮传动装置，以及差速器总成。其有益效果是通过采用两挡自动变速，扩大了传动比范围，可以大幅降低对驱动电机的性能要求，允许采用高效率、轻量化的驱动电机，进一步降低纯电动汽车电驱动系统的总体积、总质量、总成本。但其还存在以下缺点：该方案采用了行星齿轮机构和定轴齿轮机构的组合，导致系统零部件多，使得结构复杂，并且机械效率和系统成本都无法得到很好的保证等问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种电驱动车用变速器，解决了现有技术中存在的现有的两档变速器结构复杂，机械效率和系统成本都无法得到很好的保证等问题。
本发明的上述技术目的主要是通过以下技术方案解决的：一种电驱动车用变速器，包括平行间隔设置的输入轴和输出轴，所述输入轴一端固接有驱动电机，所述输入轴与输出轴之间通过可选择性接合的第一调速机构和第二调速机构动力连接，所述输出轴通过差速器与车轮轴动力连接，所述第一调速机构和第二调速机构分别对应低车速档位和中高车速档位，所述第一调速机构连接有控制其动力接合的第一离合器，所述第二调速机构连接有控制其动力接合的第二离合器，所述第一离合器和第二离合器分别连接有能使其接合或分离的驱动机构以实现档位的切换，所述驱动机构包括两组执行元件，两组所述执行元件的输出端分别通过分离轴承与第一离合器和第二离合器的输入端连接，两组所述执行元件的输出端和第一离合器、第二离合器输入端中的其中一个输出或输入端与对应分离轴承的内圈固接，相对应的另一个输出或输入端与该分离轴承的外圈固接。
本发明装置使用时，当车辆低速行驶时，可以通过驱动机构使第一离合器接合，从而使第一调速机构动力接合切换至与低车速对应的档位，驱动电机产生的动力从输入轴经第一调速机构、输出轴和差速器传递至车轮轴，当车辆中高速行驶时，可以通过驱动机构使第二离合器接合，从而使第二调速机构动力接合切换至与中高车速对应的档位，驱动电机产生的动力从输入轴经第二调速机构、输出轴和差速器传递至车轮轴，以此能够实现电驱动车辆的两档调速，不仅可以提高整车低车速时的动力性和爬坡性能，同时提高整车的能耗利用率，并且在中高车速时能够使驱动电机更多地运行在中低转速的高效率区，以降低能耗水平和系统成本，能够改善电机高速运转带来的振动噪音，并且结构简单，机械效率和系统成本都能得到很好的保证，另外通过分离轴承能够使执行元件与对应的离合器可以互相不受旋转约束，使得车辆行驶时执行元件的输出端不用进行旋转运动，能够降低对执行元件的使用和维护成本，进一步降低系统成本。
作为优选，所述执行元件为液压缸，两个所述执行元件分别位于所述第一离合器和第二离合器的横向外侧，两个所述执行元件的驱动方向平行于输入轴的轴向，两个所述执行元件的活塞杆分别与对应分离轴承的内圈固接，所述第一离合器和第二离合器内的主动摩擦片分别与对应分离轴承的外圈固接。
通过将执行元件设置为液压缸，两个执行元件分别位于第一离合器和第二离合器的横向外侧，两个执行元件的驱动方向平行于输入轴的轴向，两个执行元件的活塞杆分别与对应分离轴承的内圈固接，第一离合器和第二离合器内的主动摩擦片分别与对应分离轴承的外圈固接，使得两个执行元件工作时能够通过对应的分离轴承分别带动第一离合器和第二离合器内的主动摩擦片沿输入轴的轴向移动，以实现第一离合器和第二离合器的接合和分离，并且能够使执行元件与对应的离合器可以互相不受旋转约束，使得液压缸内部可以实现无泄漏密封，导致液压缸工作时不需要持续提供压力油，通过液压缸内部的保压就能实现离合器长时间的接合，可以有效降低长时间供压带来的能耗，进一步降低系统成本，并且能够有效提高系统效率。
作为优选，所述第一调速机构包括与第一离合器连接的一级齿轮副，所述一级齿轮副包括相互啮合的第一主动齿轮和第一从动齿轮，所述第一主动齿轮空套在输入轴上，所述第一从动齿轮固定于输出轴上，所述第一离合器内的主动摩擦片通过花键安装于输入轴上，所述第一离合器内的从动摩擦片固定于第一主动齿轮上。
通过在第一调速机构内设有与第一离合器连接的一级齿轮副，一级齿轮副包括相互啮合的第一主动齿轮和第一从动齿轮，第一主动齿轮空套在输入轴上，第一从动齿轮固定于输出轴上，第一离合器内的主动摩擦片通过花键安装于输入轴上，第一离合器内的从动摩擦片固定于第一主动齿轮上，使得第一离合器内的主动摩擦片能够沿着输入轴的轴向移动，从而使得第一离合器内的主动摩擦片能够与从动摩擦片摩擦配合实现第一离合器的接合，以使驱动电机产生的动力能够通过输入轴经第一主动齿轮和第一从动齿轮传递至输出轴，再通过差速器传传递至车轮轴，从而使得该车辆能够切换至与低车速对应的档位。
作为优选，所述第二调速机构包括与第二离合器连接的二级齿轮副，所述二级齿轮副包括相互啮合的第二主动齿轮和第二从动齿轮，所述第二主动齿轮空套在输入轴上，所述第二从动齿轮固定于输出轴上，所述第二离合器内的主动摩擦片通过花键安装于输入轴上，所述第二离合器内的从动摩擦片固定于第二主动齿轮上。
通过在第二调速机构设有与第二离合器连接的二级齿轮副，二级齿轮副包括相互啮合的第二主动齿轮和第二从动齿轮，第二主动齿轮空套在输入轴上，第二从动齿轮固定于输出轴上，第二离合器内的主动摩擦片通过花键安装于输入轴上，第二离合器内的从动摩擦片固定于第二主动齿轮上，使得第二离合器内的主动摩擦片能够沿着输入轴的轴向移动，从而使得第二离合器内的主动摩擦片能够与从动摩擦片摩擦配合实现第二离合器的接合，以使驱动电机产生的动力能够通过输入轴经第二主动齿轮和第二从动齿轮传递至输出轴，再通过差速器传传递至车轮轴，从而使得该车辆能够切换至与中高车速对应的档位。
作为优选，所述第一从动齿轮与第一主动齿轮的传动比为7∶2，所述第二主动齿轮与第二从动齿轮的传动比为9∶5。
通过将第一从动齿轮与第一主动齿轮的传动比设置为7∶2，第二主动齿轮与第二从动齿轮的传动比设置为9∶5，使得车辆低车速行驶时，变速器能够工作在较大的传动比以将驱动电机的扭矩放大后输出至车轮，以此提高整车低车速时的动力性和爬坡性能，同时使得车辆中高车速行驶时，变速器能够工作在较小的传动比以降低驱动电机的转速输出，使得驱动电机更多地运行在中低转速的高效率区，以降低能耗水平和系统成本，并且能够改善电机高速运转带来的振动噪音。
作为优选，所述输出轴上还固定有与其同轴的减速主动齿轮，所述差速器内设有与减速主动齿轮相啮合的减速从动齿轮。
通过在输出轴上还固定有与其同轴的减速主动齿轮，差速器内设有与减速主动齿轮相啮合的减速从动齿轮，使得传递至输出轴的动力能够经减速主动齿轮和减速从动齿轮传递至车轮。
作为优选，还包括壳体，所述输入轴、输出轴和差速器均通过轴承安装于壳体内，所述执行元件固定于壳体的内壁。
通过将输入轴、输出轴和差速器均通过轴承安装于壳体内，执行元件固定于壳体的内壁，以此实现对输入轴、输出轴和差速器的旋转支撑，并且以便实现执行元件的无泄漏密封。
作为优选，所述第一离合器内的主动摩擦片、第一主动齿轮、第二主动齿轮和第二离合器内的主动摩擦片在输入轴上从远离输入端到靠近输入端的方向依次排列，所述第一从动齿轮、第二从动齿轮和减速主动齿轮在输出轴上从远离输入端到靠近输入端的方向依次排列。
通过将第一离合器内的主动摩擦片、第一主动齿轮、第二主动齿轮和第二离合器内的主动摩擦片设置为在输入轴上从远离输入端到靠近输入端的方向依次排列，第一从动齿轮、第二从动齿轮和减速主动齿轮设置为在输出轴上从远离输入端到靠近输入端的方向依次排列，使得变速器整体传动效率高，承载扭矩大，且变速平稳，并且能够稳定可靠的运行。
作为优选，所述减速主动齿轮位于第二调速机构与驱动电机之间的位置。
通过将减速主动齿轮设置于第二调速机构与驱动电机之间的位置，使得变速器整体结构紧凑，可以大幅降低制造成本。
作为优选，所述输入轴、输出轴与车轮轴平行。
通过将输入轴、输出轴设置为与车轮轴平行，使得传动平稳，且传动损失较小。
因此，本发明能够实现电驱动车辆的两档调速，不仅可以提高整车低车速时的动力性和爬坡性能，同时提高整车的能耗利用率，并且在中高车速时能够使驱动电机更多地运行在中低转速的高效率区，以降低能耗水平和系统成本，能够改善电机高速运转带来的振动噪音，同时结构简单，机械效率和系统成本都能得到很好的保证，另外能够降低对执行元件的使用和维护成本，进一步降低系统成本。
附图说明
图1是本发明一个具体实施例的结构示意图；
图2是本发明的部分结构示意图。
附图中标记分述如下：1、输入轴；2、输出轴；3、第一调速机构；4、第二调速机构；5、第一离合器；6、第二离合器；7、驱动机构；8、执行元件；9、分离轴承；10、一级齿轮副；11、第一主动齿轮；12、第一从动齿轮；13、二级齿轮副；14、第二主动齿轮；15、第二从动齿轮；16、减速主动齿轮；17、减速从动齿轮；18、壳体；19、差速器；20、驱动电机；21、主动摩擦片；22、从动摩擦片。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
如图1和图2所示，本发明所述的一种电驱动车用变速器，包括平行间隔设置的输入轴1、输出轴2和壳体18，输入轴1、输出轴2与车轮轴平行，输入轴1一端固接有驱动电机20，输出轴2通过差速器19与车轮动力连接，输出轴2上还固定有与其同轴的减速主动齿轮16，减速主动齿轮16位于第二调速机构4与驱动电机20之间的位置，差速器19内设有与减速主动齿轮16相啮合的减速从动齿轮17，输入轴1、输出轴2和差速器19均通过轴承安装于壳体18内，输入轴1与输出轴2之间通过可选择性接合的第一调速机构3和第二调速机构4动力连接，输出轴2通过差速器19与车轮轴动力连接，第一调速机构3和第二调速机构4分别对应低车速档位和中高车速档位，第一调速机构3包括与第一离合器5连接的一级齿轮副10，一级齿轮副10包括相互啮合的第一主动齿轮11和第一从动齿轮12，第一从动齿轮12与第一主动齿轮11的传动比为7∶2，第一主动齿轮11空套在输入轴1上，第一从动齿轮12固定于输出轴2上，第一离合器5内的主动摩擦片21通过花键安装于输入轴1上，第一离合器5内的从动摩擦片22固定于第一主动齿轮11上，第二调速机构4包括与第二离合器6连接的二级齿轮副13，二级齿轮副13包括相互啮合的第二主动齿轮14和第二从动齿轮15，第二主动齿轮14与第二从动齿轮15的传动比为9∶5，第二主动齿轮14空套在输入轴1上，第二从动齿轮15固定于输出轴2上，第二离合器6内的主动摩擦片21通过花键安装于输入轴1上，第二离合器6内的从动摩擦片22固定于第二主动齿轮14上。
如图1和图2所示，第一调速机构3连接有控制其动力接合的第一离合器5，第二调速机构4连接有控制其动力接合的第二离合器6，第一离合器5和第二离合器6均为摩擦离合器，第一离合器5和第二离合器6分别连接有能使其接合或分离的驱动机构7以实现档位的切换，每组驱动机构7包括两组执行元件8，执行元件8为液压缸，也可以是气缸，还可以是电动推杆，执行元件8固定于壳体18的内壁，两组执行元件8分别位于第一离合器5和第二离合器6的横向外侧，两组执行元件8的驱动方向平行于输入轴1的轴向，两组执行元件8的输出端分别通过分离轴承9与第一离合器5和第二离合器6的输入端连接，两组执行元件8的输出端和第一离合器5、第二离合器6输入端中的其中一个输出或输入端与对应分离轴承9的内圈固接，相对应的另一个输出或输入端与该分离轴承9的外圈固接，具体地，两组执行元件8的活塞杆分别与对应分离轴承9的内圈固接，第一离合器5和第二离合器6内的主动摩擦片21分别与对应分离轴承9的外圈固接，也可以是两组执行元件8的活塞杆分别与对应分离轴承9的外圈固接，第一离合器5和第二离合器6内的主动摩擦片21分别与对应分离轴承9的内圈固接。
本实施例具体实施时，当车辆低速行驶时，可以通过控制执行元件8工作使其通过对应的分离轴承9带动第一离合器5内的主动摩擦片21沿输入轴1的轴向移动与从动摩擦片22摩擦配合，以实现第一离合器5的接合，从而使第一调速机构3动力接合切换至与低车速对应的档位，驱动电机20产生的动力从输入轴1经第一主动齿轮11、第一从动齿轮12、输出轴2和差速器19传递至车轮轴，当车辆中高速行驶时，通过控制执行元件8工作使其通过对应的分离轴承9带动第二离合器6内的主动摩擦片21沿输入轴1的轴向移动与从动摩擦片22摩擦配合，以实现第二离合器6的接合，从而使第二调速机构4动力接合切换至与中高车速对应的档位，驱动电机20产生的动力从输入轴1经第二主动齿轮14、第二从动齿轮15、输出轴2和差速器19传递至车轮轴，以此能够实现电驱动车辆的两档调速。
本发明能够实现电驱动车辆的两档调速，不仅可以提高整车低车速时的动力性和爬坡性能，同时提高整车的能耗利用率，并且在中高车速时能够使驱动电机更多地运行在中低转速的高效率区，以降低能耗水平和系统成本，能够改善电机高速运转带来的振动噪音，同时结构简单，机械效率和系统成本都能得到很好的保证，另外能够降低对执行元件的使用和维护成本，进一步降低系统成本。

Claims (10)

1.一种电驱动车用变速器，其特征在于：包括平行间隔设置的输入轴(1)和输出轴(2)，所述输入轴(1)一端固接有驱动电机(20)，所述输入轴(1)与输出轴(2)之间通过可选择性接合的第一调速机构(3)和第二调速机构(4)动力连接，所述输出轴(2)通过差速器(19)与车轮轴动力连接，所述第一调速机构(3)和第二调速机构(4)分别对应低车速档位和中高车速档位，所述第一调速机构(3)连接有控制其动力接合的第一离合器(5)，所述第二调速机构(4)连接有控制其动力接合的第二离合器(6)，所述第一离合器(5)和第二离合器(6)分别连接有能使其接合或分离的驱动机构(7)以实现档位的切换，所述驱动机构(7)包括两组执行元件(8)，两组所述执行元件(8)的输出端分别通过分离轴承(9)与第一离合器(5)和第二离合器(6)的输入端连接，两组所述执行元件(8)的输出端和第一离合器(5)、第二离合器(6)输入端中的其中一个输出或输入端与对应分离轴承(9)的内圈固接，相对应的另一个输出或输入端与该分离轴承(9)的外圈固接。
2.根据权利要求1所述的一种电驱动车用变速器，其特征在于：所述执行元件(8)为液压缸，两组所述执行元件(8)分别位于所述第一离合器(5)和第二离合器(6)的横向外侧，两组所述执行元件(8)的驱动方向平行于输入轴(1)的轴向，两组所述执行元件(8)的活塞杆分别与对应分离轴承(9)的内圈固接，所述第一离合器(5)和第二离合器(6)内的主动摩擦片(21)分别与对应分离轴承(9)的外圈固接。
3.根据权利要求1或2所述的一种电驱动车用变速器，其特征在于：所述第一调速机构(3)包括与第一离合器(5)连接的一级齿轮副(10)，所述一级齿轮副(10)包括相互啮合的第一主动齿轮(11)和第一从动齿轮(12)，所述第一主动齿轮(11)空套在输入轴(1)上，所述第一从动齿轮(12)固定于输出轴(2)上，所述第一离合器(5)内的主动摩擦片(21)通过花键安装于输入轴(1)上，所述第一离合器(5)内的从动摩擦片(22)固定于第一主动齿轮(11)上。
4.根据权利要求3所述的一种电驱动车用变速器，其特征在于：所述第二调速机构(4)包括与第二离合器(6)连接的二级齿轮副(13)，所述二级齿轮副(13)包括相互啮合的第二主动齿轮(14)和第二从动齿轮(15)，所述第二主动齿轮(14)空套在输入轴(1)上，所述第二从动齿轮(15)固定于输出轴(2)上，所述第二离合器(6)内的主动摩擦片(21)通过花键安装于输入轴(1)上，所述第二离合器(6)内的从动摩擦片(22)固定于第二主动齿轮(14)上。
5.根据权利要求4所述的一种电驱动车用变速器，其特征在于：所述第一从动齿轮(12)与第一主动齿轮(11)的传动比为7∶2，所述第二主动齿轮(14)与第二从动齿轮(15)的传动比为9∶5。
6.根据权利要求4所述的一种电驱动车用变速器，其特征在于：所述输出轴(2)上还固定有与其同轴的减速主动齿轮(16)，所述差速器(19)内设有与减速主动齿轮(16)相啮合的减速从动齿轮(17)。
7.根据权利要求4所述的一种电驱动车用变速器，其特征在于：还包括壳体(18)，所述输入轴(1)、输出轴(2)和差速器(19)均通过轴承安装于壳体(18)内，所述执行元件(8)固定于壳体(18)的内壁。
8.根据权利要求6所述的一种电驱动车用变速器，其特征在于：所述第一离合器(5)内的主动摩擦片(21)、第一主动齿轮(11)、第二主动齿轮(14)和第二离合器(6)内的主动摩擦片(21)在输入轴(1)上从远离输入端到靠近输入端的方向依次排列，所述第一从动齿轮(12)、第二从动齿轮(15)和减速主动齿轮(16)在输出轴(2)上从远离输入端到靠近输入端的方向依次排列。
9.根据权利要求6所述的一种电驱动车用变速器，其特征在于：所述减速主动齿轮(16)位于第二调速机构(4)与驱动电机(20)之间的位置。
10.根据权利要求4所述的一种电驱动车用变速器，其特征在于：所述输入轴(1)、输出轴(2)与车轮轴平行。
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