CN114635950A - 电动汽车用变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车用变速器，所述电动汽车用变速器包括：第一马达；低速齿轮部，其将从所述第一马达通过第一输入轴输入的旋转动力减速并通过输出轴输出；第二马达；动力转换部，其结合于所述低速齿轮部的齿轮系的一侧，将从所述第二马达通过第二输入轴输入的旋转动力施加到所述低速齿轮部的所述齿轮系，将旋转动力加速并输出给所述输出轴；以及动力输出部，其设置于所述动力转换部的第二输入轴的一侧，允许将从所述第二马达通过第二输入轴输入的旋转动力选择性地输出到外部。

Description

电动汽车用变速器
技术领域
本发明涉及电动汽车用变速器，更详细而言，涉及一种用于在实现对电动汽车的变速的同时执行工作机械的驱动的电动汽车用变速器。
背景技术
在环境及能源方面和结构简化方面，目前正在积极进行有关将电用作动力的电动汽车的研究和开发。电动汽车作为以电作为动力的汽车，是利用电池供应的电来驱动马达而获得推进力的汽车。
在将电用作动力的汽车中，就制作成适合于主要搬运货物的卡车而言，由于汽车特性上的原因，被用作多种用途。最近，为了与汽车行驶无关地用于更广泛、更多种的用途，趋于以能够附着需要旋转动力的工作机械的电动汽车的形式提供。
作为需要旋转动力的工作机械，可以举出消防水泵、机翼主体开闭用驱动装置、除雪刷、农用机械等，为了这种工作机械的驱动，需要将由马达输出的动力输出到外部并传递给工作机械的动力输出装置(Power Take Off，以下简称“PTO”)。
以往，独立于输出行驶动力的行驶用马达之外，还独立配备输出PTO动力的马达来执行动力输出功能。可是，在电动汽车中，搭载了利用两个马达来输出变速器的动力的双马达型的变速器。
因此，需将除了电动汽车用变速器所使用的与行驶相关的马达之外还包括用于输出PTO动力的另外的专用马达的多个马达搭载于汽车，因而被指出在能效方面不够高效的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献0001：韩国实用新型授权公报第0291183号(2002年9月24日)
发明内容
发明要解决的问题
因此，本发明正是为了解决如上所述问题而研发的，本发明的目的在于提供一种电动汽车用变速器，将从电动汽车用双马达变速器接受传递的旋转动力分配给PTO，能够在扩大变速范围的同时实现多用途汽车的工作机械的驱动。
解决问题的方案
为了达成如上所述目的，本发明提供一种电动汽车用变速器，包括：第一马达；低速齿轮部，其将从所述第一马达通过第一输入轴输入的旋转动力减速并通过输出轴输出；第二马达；动力转换部，其结合于所述低速齿轮部的齿轮系的一侧，将从所述第二马达通过第二输入轴输入的旋转动力施加到所述低速齿轮部的所述齿轮系，将旋转动力加速并输出给所述输出轴；以及动力输出部，其设置于所述动力转换部的第二输入轴的一侧，允许将从所述第二马达通过第二输入轴输入的旋转动力选择性地输出到外部。
根据本发明的实施例，所述低速齿轮部包括：第一输入轴，其连接于所述第一马达，并能正反旋转；第一输入齿轮，其结合于所述第一输入轴；第一动力传递齿轮，其与所述第一输入齿轮啮合；行星齿轮机构，其由从所述第一动力传递齿轮传递的旋转动力变更转矩及旋转速度并输出到外部；以及输出轴，其结合于所述行星齿轮机构，并向车轮传递旋转转矩。
根据本发明的实施例，所述行星齿轮机构包括：太阳齿轮，其设置于供所述第一动力传递齿轮结合的第一动力传递轴的端部；多个行星齿轮，其以与所述太阳齿轮啮合的方式配置于所述太阳齿轮的外周面；齿轮架，其连接所述行星齿轮的各中心轴；以及齿圈，其以与所述行星齿轮的外侧齿轮齿啮合的方式配置有内侧齿轮齿，并且在外周面配置有外侧齿轮齿。
根据本发明的实施例，所述动力转换部包括：第二输入齿轮，其结合于所述第二马达的第二输入轴，向所述动力输出部传递旋转动力；第二动力传递齿轮，其与所述第二输入齿轮并排地设置，啮合于所述行星齿轮机构的所述齿圈的外侧齿轮齿，用于将所述第二马达的旋转动力传递给所述输出轴；第一离合器，其设置于所述第二输入轴上的所述第二输入齿轮与所述第二动力传递齿轮之间，约束动力传递而使得所述第二马达的旋转动力不传递给第二动力传递齿轮；以及第二离合器，其设置于所述第二输入轴的后端，使所述第二输入轴固定，切断将传递给所述行星齿轮机构的所述齿圈的负载施加到所述动力转换部。
根据本发明的实施例，所述动力输出部设置有同步机构，使得从所述动力转换部的所述第二马达通过所述第二输入轴输入的旋转动力选择性地传递给PTO输出轴。
根据本发明的实施例，所述同步机构包括：PTO齿轮，其与所述第二输入轴上所固定的第二输入齿轮啮合；同步器，其配置于所述PTO输出轴上，能够利用所述PTO齿轮的旋转动力而以自由轮旋转状态旋转；PTO轮毂，其以花键方式结合于所述PTO输出轴；以及PTO套管，其在沿着所述PTO轮毂和所述同步器沿轴向移动的同时，插入于所述PTO轮毂和所述同步器进行同步。
发明效果
根据如上所述构成的本发明的电动汽车用变速器，具有如下效果，将从输出行驶动力的电动汽车用变速器的双马达接受传递的旋转动力分配给PTO，能够在扩大变速范围的同时执行多用途汽车的工作机械的驱动。
不另外设置用于驱动PTO的专用马达，能够利用电动汽车用变速器的双马达中一个马达动力用于PTO动力，在能效方面有利。
能够使电动汽车用变速器的双马达的功率合成而输出为高功率的行驶动力，因而在需要高速行驶模式的PTO运转时，能够有效应对。
附图说明
图1是表示本发明的电动汽车用变速器的结构的图。
图2是本发明的电动汽车用变速器的一级变速模式的动力传递系统图。
图3是本发明的电动汽车用变速器的二级变速模式的动力传递系统图。
图4是本发明的电动汽车用变速器的一级变速模式与动力输出模式的动力传递系统图。
图5是本发明的电动汽车用变速器的二级变速模式与动力输出模式的动力传递系统图。
附图标记说明：
10：低速齿轮 100：第一马达
110：第一输入轴 120：第一输入齿轮
130：第一动力传递轴 140：第一动力传递齿轮
150：行星齿轮机构 160；输出轴
20：动力转换部 200：第二马达
210：第二输入轴 220：第二输入齿轮
230：第二动力传递齿轮 240：第一离合器
250：第二离合器 30：动力输出部
300：同步机构
具体实施方式
本发明可以施加各种变更，可以具有多种形态，在正文中详细说明实施例。但是，这并非要把本发明限定于特定的公开形态，应理解为包括本发明的思想及技术范围内所包含的所有变更、等同物以及替代物。在说明各附图时，针对类似的结构要素，使用了类似的附图标记。
所述术语只用于把一种结构要素区别于另一结构要素的目的。在本申请中使用的术语只是为了说明特定实施例而使用，并非是限定本发明之意。只要在上下文中未明确表示不同，单数的表现包括复数的表现。
下面参照附图，对本发明的实施例进行详细说明。
图1是表示本发明的电动汽车用变速器的结构的图。
如图1所示，本发明实施例的电动汽车用变速器大致包括低速齿轮部10、动力转换部20及动力输出部30。而且，作为驱动源，包括以电能为基础产生旋转动力的第一马达100和第二马达200。
第一马达100是从设置于电动汽车的电池(图上未示出)接受供电而被驱动的驱动源，在本发明中，限定为从供应汽车运行的动力的电的电池模块获得的电动汽车的情况进行说明。
第一马达100能够正、反旋转，以便能将一个方向的旋转动力用作前进一级变速模式，将另一个方向的旋转动力用作后退模式。
低速齿轮部10能够针对从连接于第一马达100的第一输入轴110输入的旋转动力，通过齿轮比的变化，执行低速变速并输出给输出轴160。根据本发明的实施例，低速齿轮部10包括通过第一马达100的旋转动作而能正反旋转的第一输入轴110。
另外，低速齿轮部10包括形成低速级的低速齿轮对。低速齿轮对包括：固定于第一输入轴110上且直径相对小的第一输入齿轮120、以及与第一输入齿轮120啮合且直径相对大的第一动力传递齿轮140。
低速齿轮部10的输出侧转数比作为输入侧的第一马达100的转数慢，转矩大于第一马达100。
根据本发明的实施例，低速齿轮部10包括：输出轴160，所述输出轴160与第一输入轴110平行地配置，并通过旋转动作生成使汽车的车轮旋转的旋转转矩；以及第一动力传递轴130，所述第一动力传递轴130安装于第一输入轴110与输出轴160之间，并用于将第一马达100的驱动力利用以轴方式结合的第一动力传递齿轮140传递给输出轴160。
第一动力传递齿轮140配置成在与第一输入轴110平行地配置的第一动力传递轴130上与第一输入齿轮120啮合，并将第一输入齿轮120的旋转动力传递给行星齿轮机构150。
包括行星齿轮机构150，所述行星齿轮机构150连接于第一动力传递轴130，接受第一马达100的动力的输入，通过行星齿轮机构150向车轮传递旋转力，从而能够实现汽车的变速比。
行星齿轮机构150包括：太阳齿轮151，所述太阳齿轮151配置于第一动力传递轴130的后端；多个行星齿轮152，所述多个行星齿轮152以与太阳齿轮151啮合的方式配置于太阳齿轮151的外侧；齿圈154，所述齿圈154以与行星齿轮152啮合的方式配置于行星齿轮152的圆周方向；齿轮架153，所述齿轮架153连接多个行星齿轮152的各中心轴。
齿圈154在内周面形成有内侧齿轮齿，以便啮合于行星齿轮152的外侧齿轮齿，并且在外周面形成有外侧齿轮齿，以便啮合于后述第二动力传递齿轮230的外侧齿轮齿。
根据本发明实施例，在行星齿轮机构150中，在齿圈154的中心配置有在外周面具有外侧齿轮齿的太阳齿轮151，在齿圈154与太阳齿轮151之间配置有多个行星齿轮152，所述多个行星齿轮152具有同时啮合齿圈154的内侧齿轮齿及太阳齿轮151的外侧齿轮齿的外侧齿轮齿，并且在太阳齿轮151与齿圈154之间的圆周上彼此隔开间隔而分离配置。而且，在各个行星齿轮152的中心轴一体连接有齿轮架153。
第一动力传递轴130以轴方式结合于太阳齿轮151，第一马达100的旋转动力通过第一输入轴110和第一动力传递轴130传递给太阳齿轮151。
齿轮架153连接有多个行星齿轮152的中心轴，根据本发明的实施例，能够形成为以与行星齿轮152的个数成比例的多边形。
这种行星齿轮机构150由于多个齿轮系始终啮合，传递旋转的齿轮系的旋转驱动安静，第一马达100的旋转动力的传递利用多个齿轮系实现，因而各齿轮受到的负载小，即使不同步也能变速，因而能够在不切断由第一输入轴110传递的第一马达100的动力的情况下变速，能够防止齿轮变速时产生的变速冲击。
低速齿轮部10的输出轴160输出的旋转速度比第一马达100的旋转速度慢，因而传递给车轮的旋转速度产生高于第一马达100的转矩。
本发明实施例的电动汽车用变速器包括第二马达200。
第二马达200作为驱动源，基于电能产生旋转动力。
动力转换部20包括：第二输入轴210，所述第二输入轴210能够通过所述第二马达200的旋转动作而正反旋转；以及第二输入齿轮220，所述第二输入齿轮220固定于第二输入轴210上，并向动力输出部30传递旋转动力。
而且包括第二动力传递齿轮230，所述第二动力传递齿轮230在第二输入轴210上与第二输入齿轮220并排地设置，并啮合于所述行星齿轮机构150的齿圈154，用于将第二马达200的旋转动力传递给行星齿轮机构150。此时，在齿圈154上，沿着外周面形成有外侧齿轮齿，以便与第二动力传递齿轮230的外侧齿轮齿啮合。
如上所述的动力转换部20能够将第二马达200的旋转动力传递给动力转换部20及/或动力输出部30。
在第二输入轴210上的第二输入齿轮220与第二动力传递齿轮230之间安装有约束动力传递的第一离合器240，以便第二马达200的旋转动力不传递给第二动力传递齿轮230。
在第二输入轴210的后端设置有第二离合器250，所述第二离合器250约束从行星齿轮机构150的齿圈154施加到第二输入轴210的旋转动力。
第二离合器250使第二输入轴210固定，从而切断当第一马达100驱动时将传递给行星齿轮机构150的齿圈154的负载施加到动力转换部20。第二离合器250只有在第一马达100进行驱动的一级变速模式下能够运转。
动力输出部30(Power Take Off：PTO)安装于动力转换部20的第二输入轴210的一侧，允许将从第二马达200通过第二输入轴210输入的旋转动力选择性地输出到外部。
在动力输出部30安装有PTO齿轮310，所述PTO齿轮310啮合于第二输入轴210上的第二输入齿轮220，并且轴连接于PTO输出轴350。根据本发明实施例，动力输出部30包括同步机构300，所述同步机构300使施加到PTO输出轴350上的旋转动力同步并输出到外部。
同步机构300包括同步器320，所述同步器320配置于PTO输出轴350上，并且能够利用PTO齿轮310的旋转动力而以无负载状态旋转。同步器320以不向PTO输出轴350传递动力的状态以轴方式结合，能以无负载状态的自由轮(free-wheel)旋转状态旋转。即，PTO输出轴350与同步器320具有富余间隙(clearance)，在物理上分离的状态下，使得同步器320的旋转动力不传递给PTO输出轴350。
啮合于PTO齿轮310的动力转换部20的第二输入齿轮220的旋转动力一体传递给PTO齿轮310及同步器320。
另外，在PTO输出轴350上具备PTO轮毂330，所述PTO轮毂330以花键方式结合，并与PTO输出轴350一同共享旋转动力。在PTO轮毂330的外周面，PTO套管340的内周面沿轴向滑动移动的同时与其啮合结合。
PTO套管340连接有利用与操纵杆(图上未示出)连接的促动器而运转的拨叉，在利用拨叉而沿轴向滑动移动的同时，插入于同步器320和PTO轮毂330进行同步。PTO套管340的内周面啮合结合于同步器320的外周面。
PTO套管340的内周面部分地结合于PTO轮毂330和同步器320的外周面，因而从第二输入齿轮220施加的旋转动力传递给同步器320和PTO轮毂330，PTO轮毂330以花键方式结合的PTO输出轴350旋转。因此，从第二马达200输出的旋转动力通过PTO输出轴350输出到外部，从而能够驱动多用途汽车的工作机械。
下面说明使从本发明的电动汽车用变速器所具备的作为双马达的第一马达100及第二马达200分别输出的旋转动力发挥电动汽车行驶动力或多用途汽车的工作机械的驱动力的作用的动力传递过程。
图2是本发明的电动汽车用变速器的一级变速模式的动力传递系统图，图3是本发明的电动汽车用变速器的二级变速模式的动力传递系统图，图4是本发明的电动汽车用变速器的一级变速模式与动力输出模式的动力传递系统图，图5是本发明的电动汽车用变速器的二级变速模式与动力输出模式的动力传递系统图。
本发明实施例的电动汽车用变速器的马达在功能方面，第一马达100是行驶用马达，第二马达200是输出将行驶用马达与工作机械用马达合成的合成动力的合成动力输出用马达。
首先，如图2所示，对电动汽车用变速器的低速齿轮部10执行的第一变速模式进行说明，变速器位于低速档，当施加变速信号时，第一马达100进行旋转驱动。
第一马达100的旋转动力传递给第一输入轴110，通过与第一输入齿轮120啮合的第一动力传递齿轮140传递给第一动力传递轴130。
传递给第一动力传递轴130的旋转动力传递给结合于第一动力传递轴130后端的行星齿轮机构150的太阳齿轮151，太阳齿轮151依次向行星齿轮152、齿轮架153传递旋转动力。
传递给齿轮架153的旋转动力通过输出轴160传递给车轮的同时，将从第一马达100提供的旋转力变速为低速，使得电动汽车能够低速前进。
此时，动力转换部20的第二离合器250约束能从齿圈154向第二输入轴210传递的旋转动力，使第二输入轴210固定，从而切断当第一马达100驱动时传递给行星齿轮机构150的齿圈154的负载施加到第二输入轴210。
如图3所示，说明与电动汽车用变速器的低速齿轮部10一同在动力转换部20执行的二级变速模式。其中，二级变速模式通过第一马达100与第二马达200的合成驱动而发挥能够实现高速行驶的输出。
对第一马达100的一级变速模式的说明正如前面所作的说明，第一马达100的旋转动力通过低速齿轮对传递给行星齿轮机构150，通过输出轴160生成使车轮旋转的旋转转矩。
对第二马达200的行驶模式进行说明，变速器位于高速档，当施加变速信号时，第二马达200进行旋转驱动。
第二马达200的旋转动力传递给第二输入轴210。此时，使第一离合器240运转，使得第二输入轴210的旋转动力传递给第二动力传递齿轮230。接着，旋转动力通过第二动力传递齿轮230传递给行星齿轮机构150的齿圈154。
传递给行星齿轮机构150的齿圈154的旋转动力通过行星齿轮152和齿轮架153传递给输出轴160。从第一马达100和第二马达200输入的动力相互合成，分别通过行星齿轮机构150的齿轮架153输出给输出轴160。二级变速模式下的输出轴160的输出速度与一级变速模式下的输出轴160的输出速度进行比较，以齿轮架153的速度增加的速度连续旋转。
因此，在通过输出轴160传递给车轮的同时，电动汽车相比基于第一马达100的一级变速模式，以高速前进。
此时，第二输入齿轮220的旋转动力传递给动力输出部30的同步器320而成为自由轮状态。
如图4所示，对电动汽车用变速器的一级变速模式和动力输出模式说明如下。
对第一马达100的一级变速模式的说明与前面提到的内容相同，因而省略，对基于第二马达200的动力输出模式进行说明，变速器位于与低速档分开的动力输出档，当施加变速信号时，在动力输出部30，PTO套管340利用拨叉而沿轴向滑动移动的同时插入于同步器320和PTO轮毂330。
接着，第二输入轴210上的第一离合器240处于解除约束状态，第二输入轴210的旋转动力不传递给第二动力传递齿轮230。因此，第二马达200的旋转动力不传递给低速齿轮部10的行星齿轮机构150的齿圈154，因而能够只执行基于第一马达100的一级变速模式。
第二马达200的旋转动力传递给第二输入轴210，通过与第二输入齿轮220啮合的PTO齿轮310传递给同步器320。此时，第二输入轴210上的第一离合器240处于解除约束状态，因而第二输入轴210的旋转动力不传递给第二动力传递齿轮230。
传递到同步器320的旋转动力通过基于PTO套管340的结合而通过PTO轮毂330传递给PTO输出轴350，通过PTO输出轴350输出到外部，因而能够驱动电动汽车的工作机械。
如图5所示，电动汽车用变速器的二级变速模式和动力输出模式是能够使电动汽车高速前进的同时驱动多用途汽车的工作机械的模式，对双马达行驶模式和动力输出模式的说明分别与前面说明的内容相同，因而省略。
根据如此构成的本发明实施例的电动汽车用变速器，能够将从输出行驶动力的电动汽车用变速器的第一马达100及第二马达200接受传递的旋转转矩用作汽车的行驶动力，而且分配给PTO，能够在扩大变速范围的同时驱动多用途汽车的工作机械。
另外，本发明不另外设置用于驱动PTO的专用马达，能够利用电动汽车用变速器的双马达中一个马达动力用于PTO动力，不仅在能效方面有利，而且能够使电动汽车用变速器的双马达的输出合成而输出为高功率的行驶动力，因而需要高速行驶模式的PTO运转时，能够有效应对。
上述本发明的说明用于举例说明，本发明所属技术领域的普通技术人员可以理解，在不变更本发明的技术思想或必需特征的情况下，能够容易变形为其他具体形态。因此，应理解为以上记述的实施例在所有方面是示例性的，而不是限制性的。本发明的范围由后述权利要求书示出，权利要求书的意义及范围以及从其等同概念导出的所有变更或变形的形态也应解释为包含于本发明的范围。

Claims (6)

1.一种电动汽车用变速器，其特征在于，包括：
第一马达；
低速齿轮部，其将从所述第一马达通过第一输入轴输入的旋转动力减速并通过输出轴输出；
第二马达；
动力转换部，其结合于所述低速齿轮部的齿轮系的一侧，将从所述第二马达通过第二输入轴输入的旋转动力施加到所述低速齿轮部的所述齿轮系，将旋转动力加速并输出给所述输出轴；以及
动力输出部，其设置于所述动力转换部的第二输入轴的一侧，允许将从所述第二马达通过第二输入轴输入的旋转动力选择性地输出到外部。
2.根据权利要求1所述的电动汽车用变速器，其特征在于，
所述低速齿轮部包括：
第一输入轴，其连接于所述第一马达，并能正反旋转；
第一输入齿轮，其结合于所述第一输入轴；
第一动力传递齿轮，其与所述第一输入齿轮啮合；
行星齿轮机构，其由从所述第一动力传递齿轮传递的旋转动力变更转矩及旋转速度并输出到外部；以及
输出轴，其结合于所述行星齿轮机构，并向车轮传递旋转转矩。
3.根据权利要求2所述的电动汽车用变速器，其特征在于，
所述行星齿轮机构包括：
太阳齿轮，其设置于供所述第一动力传递齿轮结合的第一动力传递轴的端部；
多个行星齿轮，其以与所述太阳齿轮啮合的方式配置于所述太阳齿轮的外周面；
齿轮架，其连接所述行星齿轮的各中心轴；以及
齿圈，其以与所述行星齿轮的外侧齿轮齿啮合的方式配置有内侧齿轮齿，并且在外周面配置有外侧齿轮齿。
4.根据权利要求3所述的电动汽车用变速器，其特征在于，
所述动力转换部包括：
第二输入齿轮，其结合于所述第二马达的第二输入轴，并向所述动力输出部传递旋转动力；
第二动力传递齿轮，其与所述第二输入齿轮并排地设置，啮合于所述行星齿轮机构的所述齿圈的外侧齿轮齿，用于将所述第二马达的旋转动力传递给所述输出轴；
第一离合器，其设置于所述第二输入轴上的所述第二输入齿轮与所述第二动力传递齿轮之间，约束动力传递而使得所述第二马达的旋转动力不传递给第二动力传递齿轮；以及
第二离合器，其设置于所述第二输入轴的后端，使所述第二输入轴固定，切断将传递给所述行星齿轮机构的所述齿圈的负载施加到所述动力转换部。
5.根据权利要求1所述的电动汽车用变速器，其特征在于，
所述动力输出部设置有同步机构，使得从所述动力转换部的所述第二马达通过所述第二输入轴输入的旋转动力选择性地传递给PTO输出轴。
6.根据权利要求5所述的电动汽车用变速器，其特征在于，
所述同步机构包括：
PTO齿轮，其与所述第二输入轴上所固定的第二输入齿轮啮合；
同步器，其配置于所述PTO输出轴上，能够利用所述PTO齿轮的旋转动力而以自由轮旋转状态旋转；
PTO轮毂，其以花键方式结合于所述PTO输出轴；以及
PTO套管，其在沿着所述PTO轮毂和所述同步器沿轴向移动的同时，插入于所述PTO轮毂和所述同步器进行同步。
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