CN206600421U - 电动车用3挡双离合自动变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动车用3挡双离合自动变速器，包括离合器K1、离合器K2、同步器、平行设置的输入轴及第二轴，离合器K1与离合器K2布置在输入轴的两端，离合器K1通过一挡齿轮副或三挡齿轮副传递动力至第二轴，离合器K2通过二挡齿轮副传递动力至第二轴，同步器布置在第二轴上，并介于一挡齿轮副和三挡齿轮副之间。本实用新型通过三挡位设计可以使车辆在配备较低功率的电机下获得较大的扭矩，解决了二挡变速器存在的二挡力不从心，一挡速度达不到，二挡力矩达不到的技术问题，且具有结构简单、工艺成本较低的优点，实现了纯电动车动力性和经济性之间的平衡，降低了电动车选择电机的总功率及电机系统的负荷要求，进而降低电池的放电倍率。

Description

电动车用3挡双离合自动变速器

技术领域

本实用新型涉及一种双离合自动变速器，尤其涉及一种电动车用3挡双离合自动变速器。

背景技术

纯电动汽车具有噪声小、零排放、易于操作和维护等优点，由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。

由于纯电动汽车的驱动电机具有很好的调速特性，因此，行业内纯电动汽车动力传动系统多多采用单挡变速器或两挡变速器，但是，在用于扭矩要求较大且转速较低的电动车时，比如，用于载重在8t到14t的乘用车或载货车时，采用单挡变速器，将无法同时满足载荷能力和最高速度，目前，国内主流8t-14t电动公交车(或电动物流车)已经出现爬坡度不足的问题(爬坡度<20％，通常<15％)。采用两挡变速器结构，则一挡速比太大，从而使得一挡状态的最高速度过低(通常<30Kph)，且如果持续爬坡，速度往往更小(通常<15Kph)；而二挡为了满足最高速度提升，往往会采用超速挡(即单齿轮副速比<1)。这样使得邻挡速差过大，如果遇到正常行驶区域(速度20-60kph)时需要一定爬坡，则存在二挡力不从心，一挡速度达不到，二挡力矩达不到的技术问题。

专利文献CN104763798A，公开了一种纯电动大巴三挡双离合自动变速箱，参见图5，该自动变速箱结构为：包括电机连接轴1、双离合器2、第一输入轴3、第二输入轴4、第一挡主动齿轮5、同步器6、第二挡齿轮7、输出轴8、输出齿轮9、输出法兰10、副轴11、第二挡被动齿轮12、第一挡被动齿轮13以及最终齿轮14。双离合器2的输入端通过电机连接轴1连接至车辆电动机的动力输出端；输出轴8的输入端设置有相应的输出齿轮9，而输出端设置有相应的输出法兰10，第二输入轴4内部中空，其输入端与偶数离合器传动相连，在输出端设置有第二挡齿轮7；第一输入轴3为实心结构，其穿设在第二输入轴4中，且输入端与奇数离合器传动相连，输出端设置有同步器6，通过同步器分别与第一挡主动齿轮5和输出轴8上的输出齿轮9相配合，其中第一挡主动齿轮5套设在第一输入轴3上，在同步器6与第一挡主动齿轮5结合时，第一挡主动齿轮5将跟随第一输入轴3转动；当同步器6与输出轴8上的输出齿轮9结合时，输出轴8将直接跟随第一输入轴3转动，而第一挡主动齿轮5不跟随；而同步器6的具体位置由电机转速决定，可分别为第一挡主动齿轮5结合、中间位置、和输出齿轮结合，第二挡被动齿轮12、第一挡被动齿轮13以及最终齿轮14依次设置在副轴11上，并分别与第二挡齿轮7、第一挡主动齿轮5以及输出齿轮9相啮合。由此可知，该方案中包括第一输入轴，第二输入轴、输出轴和副轴，结构较为复杂，且工艺成本较高，此外，该方案中，第一输入轴作为穿心轴穿入第二输入轴中，且采用奇偶双离合器，造成穿心轴的长度较长且较细，难以负荷大扭矩，增加了整体轴的刚度要求及加工难度，无法保证工艺可行性及产业化可行性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种较好应用于扭矩要求较大且转速较低电动车的电动车用3挡双离合自动变速器。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种电动车用3挡双离合自动变速器，包括离合器K1、离合器K2、同步器、平行设置的输入轴及第二轴，所述离合器K1与所述离合器K2布置在所述输入轴的两端，所述离合器K1通过一挡齿轮副或三挡齿轮副传递动力至所述第二轴，所述离合器K2通过二挡齿轮副传递动力至所述第二轴，所述同步器布置在所述第二轴上，并介于所述一挡齿轮副和所述三挡齿轮副之间，所述同步器控制所述一挡齿轮副或所述三挡齿轮副与所述第二轴接合。

进一步的，所述一挡齿轮副包括一挡主动齿轮和与所述一挡主动齿轮啮合的一挡被动齿轮；所述二挡齿轮副包括二挡主动齿轮和与所述二挡主动齿轮啮合的二挡被动齿轮，所述三挡齿轮副包括三挡主动齿轮和与所述三挡主动齿轮啮合的三挡被动齿轮；所述离合器K1的主动部分、所述离合器K2的主动部分均与所述输入轴固接，所述一挡主动齿轮、所述三挡主动齿轮与所述离合器K1的被动部分固接，所述一挡被动齿轮、所述三挡被动齿轮与所述同步器的被动部分固接，所述同步器的主动部分与所述第二轴固接；所述二挡主动齿轮与所述离合器K2的被动部分固接，所述二挡被动齿轮与所述第二轴固接。

进一步的，还包括差速器总成，所述第二轴通过输出齿轮副传递动力至所述差速器总成。

进一步的，所述输出齿轮副包括输出主动齿轮和输出被动齿轮，所述输出主动齿轮同轴固接于所述第二轴上，所述输出被动齿轮与所述差速器总成的输入端固接。

进一步的，所述差速器总成通过位于其相对的两侧的两个半轴输出动力。

进一步的，所述离合器K1、所述离合器K2是完全相同的两个离合器。

进一步的，所述离合器K1、所述离合器K2通过一控制器进行控制，所述同步器通过另一控制器进行控制；一挡升二挡时，离合器K1断开，离合器K2接合，控制器根据驾驶意图及车况判断，将同步器备份到与三挡被动齿轮接合；三挡降二挡时，离合器K1断开，离合器K2接合，控制器根据驾驶意图及车况判断，将同步器备份到与一挡被动齿轮接合。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种电动车用3挡双离合自动变速器，通过三挡位设计可以使车辆在配备较低功率的电机下获得较大的扭矩，打破了市场上现有的单挡电动车辆在承受最大扭矩的局限性。相对于两挡变速器，该方案更加适用于对电机扭矩要求较大且转速较低的电动车(8t-14t区间)，弥补解决了两挡变速器存在的二挡力不从心，一挡速度达不到，二挡力矩达不到的技术问题。相对于现有三挡变速器，本实用新型仅设置了输入轴和第二轴，具有结构简单、工艺成本较低的优点，且本实用新型采用的同步器和两个独立的离合器相结合的结构，使得1-2挡切换时，直接通过两个离合器交替即可实现无动力中断换挡，在二挡工作时，同步器直接打到三挡位置，使得三挡备份完成，此时需要二挡切换三挡时，只需要切换两个离合器即可实现无动力中断换挡，这样从1-2-3换挡以及反之均可以实现无动力中断换挡。同时，本实用新型将两个离合器布置在输入轴的两端，将同步器布置在第二轴，并介于一挡齿轮和三挡齿轮之间，该设计避免了齿轮轴采用细长轴的工艺，很大程度上保证了工艺可行性，以及齿轮轴的强度，增加了产业化的可行性。本实用新型能够实现纯电动车动力性和经济性之间的平衡，有效的降低电动车选择电机的总功率，降低电机系统的负荷要求，进而降低电池的放电倍率。

附图说明

图1为本实用新型电动车用3挡双离合自动变速器结构示意图；

图2为电动汽车电机(额定功率80kw，最高转速2200rpm)配备本实用新型变速器的效率特性曲线；

图3为电动汽车配备本实用新型变速器与直驱形式整车速度与电机转速的关系对比图；

图4为电动汽车配备本实用新型变速器与直驱形式对应的电动力总成输出特性曲线；

图5为现有技术中3挡双离合自动变速器结构示意图；

具体实施方式

为使本实用新型能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

如图1所示，一种电动车用3挡双离合自动变速器，包括离合器K1 1、离合器K2 2、同步器3、平行设置的输入轴4及第二轴5，所述离合器K1与所述离合器K2布置在所述输入轴的两端，所述离合器K1通过一挡齿轮副或三挡齿轮副传递动力至所述第二轴，所述离合器K2通过二挡齿轮副传递动力至所述第二轴，所述同步器布置在所述第二轴上，并介于所述一挡齿轮副和所述三挡齿轮副之间，所述同步器控制所述一挡齿轮副或所述三挡齿轮副与所述第二轴接合。具体的，所述一挡齿轮副包括一挡主动齿轮6和与所述一挡主动齿轮啮合的一挡被动齿轮7；所述二挡齿轮副包括二挡主动齿轮8和与所述二挡主动齿轮啮合的二挡被动齿轮9，所述三挡齿轮副包括三挡主动齿轮10和与所述三挡主动齿轮啮合的三挡被动齿轮11；所述离合器K1的主动部分、所述离合器K2的主动部分均与所述输入轴固接，所述一挡主动齿轮、所述三挡主动齿轮与所述离合器K1的被动部分固接，所述一挡被动齿轮、所述三挡被动齿轮与所述同步器的被动部分固接，所述同步器的主动部分与所述第二轴固接；所述二挡主动齿轮与所述离合器K2的被动部分固接，所述二挡被动齿轮与所述第二轴固接；输入轴一端连接电机或其他输入动力源。

上述结构中，通过三挡位设计可以使车辆在配备较低功率的电机下获得较大的扭矩，打破了市场上现有的单挡电动车辆在承受最大扭矩的局限性。相对于两挡变速器，该方案更加适用于对扭矩要求较大且转速较低的电动车(8t-14t区间)，弥补解决了2挡变速器存在的二挡力不从心，一挡速度达不到，二挡力矩达不到的技术问题。相对于现有三挡变速器，本实用新型仅设置了输入轴和第二轴，具有结构简单、工艺成本较低的优点，且本实用新型采用的同步器和两个独立的离合器相结合的结构，使得1-2挡切换时，直接通过两个离合器交替即可实现无动力中断换挡，在二挡工作时，同步器直接打到三挡位置，使得三挡备份完成，此时需要二挡切换三挡时，只需要切换两个离合器即可实现无动力中断换挡，这样从1-2-3换挡以及反之均可以实现无动力中断换挡。同时，本实用新型将两个离合器布置在输入轴的两端，将同步器布置在第二轴，并介于一挡齿轮和三挡齿轮之间，该设计避免了齿轮轴采用细长轴的工艺，很大程度上保证了工艺可行性，以及齿轮轴的强度，增加了产业化的可行性。本实用新型还实现了纯电动车动力性和经济性之间的平衡，有效的降低了电动车选择电机的总功率，降低电机系统的负荷要求，进而降低电池的放电倍率。

参见图2、图3和图4，图2为电动车辆电机(额定功率80kw，最高转速2200rpm)配备本实用新型变速器的效率特性曲线，从此可知，当转速在600-900rpm之间时效率达到最高；图3为电动汽车配备该变速器与直驱时整车速度与电机转速的关系对比图；图4为该变速器与直驱形式对应的电动力总成输出特性曲线。由此可知，该变速器通过变换挡位，明显拓宽了高效电机转速对应的整车速度区间及转矩输出区间，从而明显提升了搭配电机的使用效率。

优选的，还包括差速器总成14，所述第二轴通过输出齿轮副传递动力至所述差速器总成，所述输出齿轮副包括输出主动齿轮12和输出被动齿轮13，所述输出主动齿轮同轴固接于所述第二轴上，所述输出被动齿轮与所述差速器总成的输入端固接；所述差速器总成通过位于其相对的两侧的两个半轴输出动力。用户可根据实际需求选装该差速器(Diff)总成，如装有差速器则动力由行星轮半轴输出，否则动力由第二轴输出(其中差速器包含且不仅限于行星差速器)。

优选的，所述离合器K1、所述离合器K2是完全相同的两个离合器。本实用新型两个离合器分别独立分开水平对置，更好的解决了润滑和散热的问题，且拥有两个完全相同的离合器，简化了生产工艺及降低了生产成本。

优选的，所述离合器K1、所述离合器K2通过一控制器进行控制，所述同步器通过另一控制器进行控制。通过两套控制系统分别对离合器K1、离合器K2及同步器进行控制，这样，离合器K1和离合器K2在换挡时刻存在重叠时间，保证无动力中断。较佳的，一挡升二挡时，离合器K1断开，离合器K2接合，同步器的控制器根据驾驶意图及车况判断，将同步器备份到与三挡被动齿轮接合；三挡降二挡时，离合器K1断开，离合器K2接合，控制器根据驾驶意图及车况判断，将同步器备份到与一挡被动齿轮接合。

本实用新型电动车用3挡双离合自动变速器的工作原理如下：

该变速器设置有三个挡位，离合器K1控制一挡和三挡，离合器K2控制二挡。车辆起步时，离合器K1接合，离合器K2断开，同步器与1挡齿轮接合，变速器通过1挡齿轮副传递动力，动力经输入轴、离合器K1、一挡主动齿轮、一挡被动齿轮、第二轴传至差速器总成；一挡升二挡时，离合器K1断开、离合器K2接合，根据驾驶意图及车况判断，同步器备份到与三挡齿轮接合，动力由二挡齿轮传递；动力经输入轴、离合器K2、二挡主动齿轮、二挡被动齿轮、第二轴传至差速器总成；二挡升三挡时，离合器K2断开、离合器K1接合，动力由三挡齿轮传递，动力经输入轴、离合器K1、三挡主动齿轮、三挡被动齿轮、第二轴传至差速器总成；反之则为降挡。由于离合器K1、K2通过不同的控制器进行控制，在换挡时刻存在重叠时间，故无动力中断。

以上实施例是参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本实用新型的实质的情况下，都落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电动车用3挡双离合自动变速器，其特征在于：包括离合器K1(1)、离合器K2(2)、同步器(3)、平行设置的输入轴(4)及第二轴(5)，所述离合器K1与所述离合器K2布置在所述输入轴的两端，所述离合器K1通过一挡齿轮副或三挡齿轮副传递动力至所述第二轴，所述离合器K2通过二挡齿轮副传递动力至所述第二轴，所述同步器布置在所述第二轴上，并介于所述一挡齿轮副和所述三挡齿轮副之间，所述同步器控制所述一挡齿轮副或所述三挡齿轮副与所述第二轴接合；所述输入轴一端连接电机或其他输入动力源。

2.根据权利要求1所述的电动车用3挡双离合自动变速器，其特征在于：所述一挡齿轮副包括一挡主动齿轮(6)和与所述一挡主动齿轮啮合的一挡被动齿轮(7)；所述二挡齿轮副包括二挡主动齿轮(8)和与所述二挡主动齿轮啮合的二挡被动齿轮(9)，所述三挡齿轮副包括三挡主动齿轮(10)和与所述三挡主动齿轮啮合的三挡被动齿轮(11)；所述离合器K1的主动部分、所述离合器K2的主动部分均与所述输入轴固接，所述一挡主动齿轮、所述三挡主动齿轮与所述离合器K1的被动部分固接，所述一挡被动齿轮、所述三挡被动齿轮与所述同步器的被动部分固接，所述同步器的主动部分与所述第二轴固接；所述二挡主动齿轮与所述离合器K2的被动部分固接，所述二挡被动齿轮与所述第二轴固接。

3.根据权利要求1所述的电动车用3挡双离合自动变速器，其特征在于：还包括差速器总成，所述第二轴通过输出齿轮副传递动力至所述差速器总成。

4.根据权利要求3所述的电动车用3挡双离合自动变速器，其特征在于：所述输出齿轮副包括输出主动齿轮(12)和输出被动齿轮(13)，所述输出主动齿轮同轴固接于所述第二轴上，所述输出被动齿轮与所述差速器总成的输入端固接。

5.根据权利要求3所述的电动车用3挡双离合自动变速器，其特征在于：所述差速器总成通过位于其相对的两侧的两个半轴输出动力。

6.根据权利要求1所述的电动车用3挡双离合自动变速器，其特征在于：所述离合器K1、所述离合器K2是完全相同的两个离合器。

7.根据权利要求1所述的电动车用3挡双离合自动变速器，其特征在于：所述离合器K1、所述离合器K2通过一控制器进行控制，所述同步器通过另一控制器进行控制；一挡升二挡时，离合器K1断开，离合器K2接合，控制器根据驾驶意图及车况判断，将同步器备份到与三挡被动齿轮接合；三挡降二挡时，离合器K1断开，离合器K2接合，控制器根据驾驶意图及车况判断，将同步器备份到与一挡被动齿轮接合。