CN114517827B - 用于电动机的双速变速箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种与电动机(1)一起使用的组件，包括轴(15)，轴(15)在第一端和第二端上具有可旋转的齿轮(8、9)。每个齿轮固定连接到第一离合器构件(24、25)，第一离合器构件(24、25)能滑动接合围绕轴(15)延伸并以固定角位置连接到轴的第二离合器构件(26、27)。力构件(33、34、37、38、46)轴向位于离合器构件(10、11)之间，用于在轴向方向上相对于第一离合器构件(24、25)沿轴向移动第二离合器构件(26、27)，使得第一离合器构件(24、25)和第二离合器构件(26、27)能在相对周向速度下以滑动方式接合和脱离。

Description

用于电动机的双速变速箱
技术领域
本发明涉及一种与电动机一起使用的齿轮组件，其包括轴，在所述轴的第一端和第二端上均具有齿轮，每个齿轮连接到相应的离合器，所述离合器包括第一离合器构件和第二离合器构件，所述齿轮组件包括力构件，用于在轴向方向上相对于所述第二离合器构件轴向移动所述第一离合器构件用于在相对圆周速度下滑动接合和脱离。
本发明还涉及一种用于齿轮组件中的互连板以及一种包括这种齿轮组件的电动车辆。
背景技术
目前，大多数电动车辆(EV)都有一个单速齿轮减速器，用于将扭矩从电动机传递到车轮。为电动车辆应用提供2速变速箱能降低系统的整体成本。此外，2速变速箱能实现更高的灵活性，允许使用小型电动机获得高的车轮扭矩和高的最大车速。
对于具有两个或更多变速器的电动车辆应用，最合适的换挡策略是所谓的动力换挡(power shift)，即无扭矩中断地换挡，这对于高档车辆尤其重要。动力换挡可以使用两个湿式离合器来实现，其中一个湿式离合器控制齿轮1，另一个湿式离合器控制齿轮2。这些离合器在变速箱中可以放置的位置是有限制的，因为将这些离合器放置在输入轴上是不利的，原因是在过高的速度下会由于离心力太大而导致油被甩出。因此，两个离合器的合适位置是在典型偏置电驱动变速箱中的中间轴(副轴(lay shaft))上。
已知一种电动机，其主轴在每一端具有齿轮，所述齿轮通过两个变速器与平行副轴上的相应齿轮啮合。该平行轴耦合到差速器。中间轴上的每个齿轮设有相应的变速器和湿式多盘型离合器。
已知的布置在径向上需要相对大的体积。离合器的致动需要相对大的体积。
本发明的一个目的是提供一种与电动机一起使用的具有紧凑尺寸的齿轮组件。另一个目的是提供一种易于组装且易于拆卸以进行维护或修理的齿轮组件。又一个目的是提供一种允许通过受控的扭矩传递来换挡的齿轮组件。
发明内容
根据本发明的齿轮组件被设置为与电动机一起使用，所述齿轮组件包括：在第一端和第二端上具有可旋转的齿轮的轴，每个齿轮连接到第一离合器构件，所述第一离合器构件固定地连接到所述齿轮，并且所述第一离合器构件能连接到第二离合器构件，所述第二离合器构件围绕所述轴延伸并以固定角位置连接到所述轴；力构件，所述力构件轴向地位于所述离合器构件之间，用于在轴向方向上相对于所述第一离合器构件轴向移动所述第二离合器构件，使得所述第一离合器构件和所述第二离合器构件能够在相对周向速度下以滑动方式接合和脱离。
通过将所述力构件置于所述离合器之间，获得了紧凑的结构，其允许以基本恒定的扭矩进行换挡。所述力构件在所述离合器之间的定位允许使用两个相同的力构件，从而可以降低成本。
在一个实施例中，所述轴由在所述轴的每一端处靠近相应齿轮的轴承支撑。所述齿轮与所述轴的轴承的紧密接近使得所述轴的弯曲减小。这提供了齿轮齿的更好的啮合接触从而降低噪音和磨损。
所述第二离合器构件优选地围绕所述轴延伸并且位于比所述齿轮更靠近所述轴的中点。
所述离合器构件在所述轴上不产生任何径向力，仅在轴向方向上作用。这允许所述离合器构件位于所述轴的中点附近，与所述轴承相距相对较大的距离。
根据本发明的齿轮组件的一个实施例包括控制器，所述控制器连接到所述力构件并且适于以如下方式致动所述力构件，即，所述第二离合器构件中的一个与其对应的第一离合器构件接合，而所述第二离合器构件中的另一个与其对应的第一离合器构件脱离，使得从所述齿轮到所述轴的扭矩传递基本恒定。
所述控制器可包括控制离合器接合和脱离的油压控制电路。这种控制器是已知的，例如来自双离合器变速器(DCT)和传统的行星齿轮自动变速箱。在换挡过程中，已与假定应脱离的齿轮相接合的离合器通过平稳地降低油压而开始滑动，同时，将要与另一个齿轮接合的另一个离合器通过增加油压而平稳地接合，直到所有扭矩从一个齿轮传递到另一个。通过这种方式，在换挡过程中，扭矩的传递没有中断或最多有非常小的、不明显的中断。
所述力构件对于每个第二离合器构件可包括由所述控制电路操纵的液压致动器。
所述齿轮组件可放置在壳体中，所述壳体具有第一和第二壳体部以及位于所述壳体部之间的交界面处的互连板，所述互连板支撑所述液压致动器。
包括液压致动缸的互连板夹在所述壳体部之间。它可以容易地安装和拆卸以便维护和修理所述液压致动缸。可以通过在铸坯中以环形槽的形式直接加工液压缸而使液压缸一体地形成在互连板中。此外，所有进油通道也能通过在金属互连板上钻孔来一体地形成。
所述互连板可以夹在所述电动机壳体与所述变速箱壳体之间，以便能使用单组连接器连接所有3个结构部件。在这种情况下，例如可以使用相对长的螺栓。与使用各自的专用螺栓相比，这提供了一种更有效的连接所述板的方式。
附图说明
根据本发明的齿轮组件的实施例将通过非限制性示例参考附图进行详细描述。在图中：
图1示出了根据本发明的电动机和齿轮组件的透视图，
图2示出了根据本发明的中间轴上的齿轮和离合器，
图3示出了根据本发明的经由互连板互连的电动机和齿轮组件的壳体的透视图，
图4a和4b示出了根据本发明的互连板的透视图，并且
图5示出了图1的齿轮组件的局部剖视图。
具体实施方式
图1显示了电动机1，电动机1包括安装在轴承4、5中的驱动轴2。驱动轴2上固定有变速箱的第一级的齿轮6、7，齿轮6、7与第一级的配对齿轮8、9啮合。齿轮8、9能绕着中间轴或副轴15自由旋转，并且能通过湿式离合器10、11而与轴15接合，轴15由轴承16、17支撑。中间轴15驱动第二级或最后级的齿轮19和20，齿轮19和20作用在输出轴18上，输出轴18可例如连接到车轮的差速器。中间轴15的转速比驱动轴2的转速低约1.5至2.5倍。
图2示出了中间轴15上的离合器10、11。齿轮8，9通过间隙配合22、23安装在轴15上，以便它们能自由旋转。每个离合器10、11的外鼓24、25固定地连接到齿轮8，9。离合器10、11的内鼓26、27经由花键以固定角位置连接到轴15。内鼓26、27包括径向板或离合器盘29、30，径向板或离合器盘29、30与外鼓24，25的离合器盘31、32相邻并相互接合。
当由环33、34施加的轴向力足够大时，通过经由环33、34在轴向方向上压缩内和外鼓24、26；25、27的相邻离合器盘29、31和30、32的堆叠，离合器10、11的盘30、32和29、31的堆叠将在最初滑动之后，利用齿轮8、9中的一个而接合旋转轴15。
如图2示意性所示，环33、34由液压致动器37、38产生的管道35、36中的油压致动，液压致动器37、38可例如包括液压缸和活塞，并由控制器40控制。环33、34形成容纳在变速箱壳体的互连板46的相应环形槽51、52中的活塞，活塞通过周向密封件41、42与这些环形槽的壁流体密封地接触。
控制器40操纵所述环33、34的轴向位移，使得环33、34的其中一个上的油压的逐渐降低伴随另一个环上的油压的逐渐增加。因此，一个离合器开始滑动，直到它与旋转轴15脱离接合，而另一个离合器开始滑动并接合旋转轴15，直到它相对于轴15处于固定的角位置。这样实现了施加在轴15上的扭矩从一个齿轮8、9到另一个齿轮的平滑过渡。
图3示出了电动机壳体45、变速箱壳体47和互连板46，互连板46通过将壳体部件45、47相互连接起来的螺栓在交界面44处被连接。如图4a所示，互连板46在面对电动机壳体45的一侧设有环形槽51，用于容纳离合器11的环34。驱动轴2穿过孔49，而中间轴15穿过开口48，且开口50容纳输出轴55。在交界面44处，沿板46的周边设有孔53，用于接收互连壳体部件45、47的连接螺栓。
如图4b所示，互连板46在面向外的一侧设有环形槽52，用于容纳离合器10的环33。
图5示出了离合器10、11位于更靠近轴15的中点57的位置，而齿轮8、9位于更靠近在轴的端点附近的轴承16、17的位置。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种改变并且可以是其要素的等同物。所公开的控制器可以包括被编程以执行所需步骤的专用计算机(可以包括一个或多个处理器和/或存储器)。此外，还可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导而不背离其实质范围。因此，本发明不被意图限于所公开的特定的或优选的实施例，相反地，本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (8)

1.与电动机(1)一起使用的齿轮组件，包括：轴(15)，所述轴(15)在第一端和第二端上均具有可旋转的齿轮(8、9)，每个齿轮连接到第一离合器构件(24、25)，所述第一离合器构件(24、25)固定地连接到所述齿轮(8、9)并且可连接到第二离合器构件(26、27)，所述第二离合器构件(26、27)围绕所述轴(15)延伸并以固定角位置连接到所述轴；和力构件(33、34、37、38、46)，所述力构件(33、34、37、38、46)轴向地位于所述离合器构件(10、11)之间，以在轴向方向上相对于所述第一离合器构件(24、25)轴向地移动所述第二离合器构件(26、27)，使得所述第一离合器构件(24、25)与所述第二离合器构件(26、27)能在相对周向速度下以滑动方式接合和脱离，
所述力构件(33、34、37、38、46)包括用于每个第二离合器构件(26、27)的液压致动器(33、34、51、52)，
其中，所述齿轮组件被放置在壳体中，所述壳体具有第一和第二壳体部(45、47)和位于所述壳体部(45、47)之间的交界面(44)处的互连板(46)，所述互连板(46)支撑所述液压致动器(33、34、51、52)。
2.根据权利要求1所述的齿轮组件，所述轴(15)由在所述轴(15)的每一端靠近相应齿轮(8、9)的轴承(16、17)支撑。
3.根据权利要求1或2所述的齿轮组件，其中，所述齿轮(8、9)以间隙配合安装在所述轴(15)上，从而它们能围绕所述轴(15)自由旋转。
4.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮组件，所述第二离合器构件(26、27)围绕所述轴(15)延伸并且位于比所述齿轮(8、9)更接近所述轴(15)的中点(57)的位置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮组件，包括控制器(40)，使得所述第二离合器构件(26、27)中的一个接合其对应的第一离合器构件(24、25)，而所述第二离合器构件(26、27)中的另一个从其对应的第一离合器构件(24、25)脱离，使得从所述齿轮(8、9)到所述轴(15)的扭矩传递基本恒定。
6.根据权利要求1所述的齿轮组件，其中所述液压致动器包括在所述互连板(46)中的环形凹槽(51、52)。
7.用于根据权利要求1或6所述的齿轮组件的互连板(46)，所述互连板包括环形凹槽(51、52)和连接到所述凹槽(51、52)的油通道(35、36)，其中所述环形凹槽和油通道形成在所述互连板材料中。
8.电动车辆，包括电动机(1)和根据权利要求1-6中任一项所述的齿轮组件。
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