CN207634627U - 电动车行星排式动力换挡变速箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了电动车行星排式动力换挡变速箱，该变速箱中行星排机构、换挡控制机构和片式离合器依次安装在输入轴上，换挡控制机构由超越离合器和超越离合器滚柱控制机构组成，超越离合器外圈固定在变速箱壳体上，超越离合器滚柱控制机构位于超越离合器外圈与超越离合器内圈之间的梭形空间内，其滚柱在滚柱拨动机构和两侧的预紧弹簧的作用下，在梭形空间内运动，实现超越离合器内圈与超越离合器外圈之间锁止和运动，控制过程包括一档前进控制、二挡前进控制和一档倒退控制。本实用新型既能保证电动车的动力性能，进而降低电动车电机功率，减小电机尺寸，也能够提高电动车的爬坡能力与最高速度，且在换挡过程中无动力中断。

Description

电动车行星排式动力换挡变速箱

技术领域

本实用新型属于电动汽车传动技术领域，具体涉及电动车行星排式动力换挡变速箱。

背景技术

如何降低对石油的依赖是现代汽车工业发展的重要方向。近两年我国纯电动汽车的发展迅速，多个企业已经在市场上推出纯电动汽车，纯电动汽车已经进入产业化。

纯电动汽车的驱动机构有多种，例如无挡位的电动机直驱方案，电机直接通过减速装置驱动车轮，这种传动方式平顺性好，但是对电机电池的性能要求很高，车辆最高车速与爬坡能力受限，车辆动力性较差。除此之外还有电机加变速箱的传动方案，这种传动方案降低了车辆对电机电池的要求，提升了车辆的低速爬坡能力和高速行驶能力，提高了电动机运行效率，增加了车辆的续航里程。然而传统机械式自动变速箱换挡过程会出现动力中断问题，严重影响乘坐舒适性。

除上述传动方案外，专利“一种电动车无动力中断换挡变速箱及其换挡控制方法”中，所设计的平行轴式两挡变速箱能够有效解决换挡过程中动力中断的问题，但是平行轴式两挡变速箱中的电机最大扭矩高于发动机，导致一挡齿轮咬合力过大，对于大负载车辆和大功率跑车难以满足寿命要求。专利“一种电动汽车两挡变速器”中，所设计的湿式行星排方案同样能够保证无动力中断换挡，同时满足齿轮寿命要求，但是这种传动方案中采用两台离合器，湿式离合器粘性损失大，导致变速箱传动效率低。专利“一种行星排式两挡变速箱”中采用行星排加干式离合器的传动方案，解决了变速箱传动效率低的问题，但是当电动机输入较大扭矩时，离合器传递扭矩过大，设计出合理干式离合器的难度较大。专利“一种基于单行星排的电驱动系统”采用一个离合器与一个制动器实现两挡驱动，其离合器连接太阳轮与行星架，其工作时所传递力矩很大，对离合器性能要求很高，齿圈与壳体之间采用制动器，增加了变速箱结构的复杂性，控制难度与制造成本很高。

发明内容

为了解决现有的电动车变速箱结构复杂，承载能力低，传动效率低，换挡平顺性差的问题，本实用新型提供了一种电动车行星排式动力换挡变速箱。本实用新型既能保证电动车的动力性能，进而降低电动车电机功率，减小电机尺寸，也能够提高电动车的爬坡能力与最高速度，且在换挡过程中无动力中断。结合说明书附图，本实用新型的技术方案如下：

电动车行星排式动力换挡变速箱，由输入轴1、片式离合器、差速器齿轮对机构、输出轴13以及换挡控制机构组成，还包括一个行星排机构，所述行星排机构、换挡控制机构和片式离合器依次安装在输入轴1上，差速器齿轮对机构中的差速器主动齿轮18与行星排机构的行星架3一体式同轴连接；

所述换挡控制机构由超越离合器5和超越离合器滚柱控制机构组成，其中，超越离合器外圈21固定在变速箱壳体2上，超越离合器内圈26与行星排的齿圈12一体式同轴连接；

所述超越离合器滚柱控制机构位于超越离合器外圈21与超越离合器内圈26之间的沿周向分布的梭形空间内，由滚柱拨动机构、滚柱23、预紧弹簧A22和预紧弹簧B24组成，其中，滚柱23位于滚柱拨动机构的拨动端内，预紧弹簧A22和预紧弹簧B24位于滚柱拨动机构的拨动端两侧，在滚柱拨动机构和预紧弹簧的作用下，滚柱23在梭形空间内运动，当滚柱23进入梭形空间端部时，超越离合器内圈26与超越离合器外圈21之间锁止，当滚柱23 进入梭形空间中部时，超越离合器内圈26与超越离合器外圈21之间解除锁止。

电动车行星排式动力换挡变速箱，其中，所述滚柱拨动机构由可控保持架4，衔铁27 和可控保持架操纵机构28组成，所述可控保持架4套装在超越离合器外圈21与超越离合器内圈26之间，所述可控保持架4为架状结构，其拨动端设有一对保持架夹持柱，滚柱23被夹持在一对保持架夹持柱之间，预紧弹簧A22与预紧弹簧B24分别位于一对保持架夹持柱两侧；所述衔铁27固连在预紧弹簧A22一侧的可控保持架4的保持架夹持柱的外侧面上，所述可控保持架操纵机构28安装在变速箱壳体2上，所述可控保持架操纵机构28为可控电磁铁，可控保持架操纵机构28的通电铁芯吸引衔铁27靠近，进而带动可控保持架4拨动滚柱 23。

电动车行星排式动力换挡变速箱，其中，所述行星排由齿圈12、太阳轮11、行星架3以及行星轮6组成；

所述齿圈12空套在输入轴1上，所述太阳轮11固连在输入轴1上，所述行星架3空套在输入轴1上；

所述齿圈12和行星架3均通过轴承安装在变速箱壳体2上。

电动车行星排式动力换挡变速箱，其中，所述超越离合器外圈21的内表面上均匀分布弧形凹槽，该弧形凹槽与超越离合器内圈26的外表面形成沿圆周方向均匀分布的所述梭形空间。

电动车行星排式动力换挡变速箱，其中，在所述梭形空间两端的超越离合器外圈21的内表面上设有凸起25，所述预紧弹簧A22与预紧弹簧B24均设置在梭形空间内，并通过所述凸起25沿超越离合器外圈21的圆周方向限位。

电动车行星排式动力换挡变速箱，其中，所述片式离合器安装在输入轴1的端部，由分离轴承7、离合器摩擦片8和离合器压盘9组成，其中，离合器摩擦片8固连在输入轴1上，离合器压盘9与行星排的齿圈12一体式同轴连接，所述分离轴承7套装在输入轴1端部上，并推动离合器压盘9，控制离合器压盘9与离合器摩擦片8的结合和分离。

电动车行星排式动力换挡变速箱，其中，所述片式离合器为双片干式离合器。

电动车行星排式动力换挡变速箱，其中，所述差速器机构包括差速器主动齿轮18、差速器被动齿轮16以及差速器15，所述差速器主动齿轮18与行星架3同步旋转，所述差速器被动齿轮和差速器15均安装在输出轴13上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型所述电动车行星排式动力换挡变速箱通过行星排式结构来提升齿轮的承载能力，一挡重载的情况下也可以避免齿轮点蚀。

2、本实用新型所述电动车行星排式动力换挡变速箱，超越离合器位于变速箱壳体与齿圈之间，超越离合器半径很大，可以满足大扭矩传力情况下自身寿命要求。

3、本实用新型所述电动车行星排式动力换挡变速箱采用外圈固定的超越离合器，其大大降低了滚柱拨动机构的设计难度。

4、本实用新型所述电动车行星排式动力换挡变速箱通过行星排式结构来提高常用的二挡的效率，整个行星排整体运转没有相对搅油损失，只有一个差速器啮合齿轮传动损失，效率极高。

5、本实用新型所述电动车行星排式动力换挡变速箱通过换挡控制机构来控制超越离合器，能够实现一挡倒挡，比直列齿轮方案采用二挡倒挡要更加合理。

附图说明

图1为本实用新型所述电动车行星排式动力换挡变速箱处于一挡状态时的结构示意图；

图2为本实用新型所述电动车行星排式动力换挡变速箱处于二挡状态时的结构示意图；

图3为本实用新型所述电动车行星排式动力换挡变速箱换挡过程中，一挡时，超越离合器的工作状态示意图；

图4为本实用新型所述电动车行星排式动力换挡变速箱换挡过程中，二挡时，超越离合器的工作状态示意图；

图5为本实用新型所述电动车行星排式动力换挡变速箱换挡过程中，倒挡时，超越离合器的工作状态示意图。

图中：

1-输入轴， 2-变速箱壳体， 3-行星架， 4-可控保持架，

5-超越离合器， 6-行星轮， 7-分离轴承， 8-离合器摩擦片，

9-离合器压盘， 10-齿圈轴承， 11-太阳轮， 12-齿圈，

13-输出轴， 14-输出轴右轴承， 15-差速器， 16-差速器被动齿轮，

17-输出轴左轴承， 18-差速器主动齿轮， 19-行星架轴承， 20-电机，

21-超越离合器外圈， 22-预紧弹簧A, 23-滚柱， 24-预紧弹簧B，

25-凸起， 26-超越离合器内圈， 27-衔铁， 28-可控保持架操纵机构。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型的技术方案，结合说明书附图，本实用新型的具体实施方式如下：

本实用新型提供了一种电动车行星排式动力换挡变速箱，概括地讲，本实用新型所述变速箱主要由一组行星排结构，一个超越离合器，一个差速器以及一个片式离合器组成，其中，行星排速比为1.8，主减速器速比为5，两个挡位速比分别分2.8和1，整体所述变速箱的总速比分别为14和5。

如图1和图2所示，本实用新型所述电动车行星排式动力换挡变速箱由输入轴1、行星排机构、片式离合器、差速器齿轮对机构、输出轴13以及换挡控制机构(包含超越离合器5)组成，其中所述换挡控制机构中还包括一个超越离合器5。

所述行星排包括齿圈12、太阳轮11、行星架3以及行星轮6。

所述输入轴1一端与电机20连接。

所述齿圈12空套在输入轴1上，相对于输入轴1自由转动，所述太阳轮11固连在输入轴1上，所述行星架3空套在输入轴1的动力输入端，相对于输入轴1自由转动，所述行星轮6固连在行星架3端部，太阳轮11、行星轮6以及齿圈12依次啮合，并与行星架3构成行星排结构。

所述齿圈12与输入轴1的空套连接处的外侧通过齿圈轴承10安装在变速箱壳体2上，所述行星架3与输入轴1的空套连接处的外侧通过行星架轴承19安装在变速箱壳体2上。

如图1和图3所示，所述换挡控制机构包括超越离合器5和超越离合器滚柱控制机构。

所述超越离合器5包括超越离合器外圈21、超越离合器内圈26。超越离合器外圈21固定安装在变速箱壳体2上，超越离合器内圈26与行星排的齿圈12为一体式结构，使超越离合器内圈26与行星排的齿圈12同步旋转。

所述超越离合器外圈21的内表面上均匀分布有六个弧形凹槽，所述弧形凹槽与超越离合器内圈26的外表面形成沿圆周方向均匀分布的两端较窄且中间较宽的梭形空间。

所述超越离合器滚柱控制机构由滚柱拨动机构、滚柱23、预紧弹簧A22和预紧弹簧B24 组成。所述滚柱23对应设置在超越离合器外圈21与超越离合器内圈26所形成的梭形空间内，并通过一侧(右侧)的预紧弹簧A22预紧在梭形空间内一侧(左侧)空间较小的一边；

在超越离合器外圈21与超越离合器内圈26所形成的梭形空间两侧的超越离合器外圈 21内表面上，分别设有凸起25，所述预紧弹簧A22与预紧弹簧B24均设置在梭形空间内，并由超越离合器外圈21内表面上的凸起25沿超越离合器外圈21的圆周方向限位固定。

所述滚柱拨动机构包括可控保持架4，衔铁27和可控保持架操纵机构28。所述可控保持架4套装在超越离合器外圈21与超越离合器内圈26之间，所述可控保持架4为一体式架状结构，所述可控保持架4的工作端为与滚柱23相匹配的一对保持架夹持柱，滚柱23被夹持在一对保持架夹持柱之间，预紧弹簧A22与预紧弹簧B24分别位于一对保持架夹持柱两侧；

所述可控保持架4套装在超越离合器内圈26上，所述衔铁27固连在预紧弹簧A22所在一侧的可控保持架4的保持架夹持柱外侧面上，所述可控保持架操纵机构28安装在变速箱壳体2上，所述可控保持架操纵机构28为可控电磁铁。所述滚柱拨动机构拨动对应的滚柱23在超越离合器外圈21与超越离合器内圈26之间的梭形空间内沿圆周方向移动。

如图1、图2所示，所述片式离合器安装在行星排机构右侧的输入轴1的动力输出端。所述片式离合器由分离轴承7、离合器摩擦片8和离合器压盘9组成；其中，离合器摩擦片8固连在输入轴1动力输出端上，离合器压盘9与行星排的齿圈12一体式连接。所述分离轴承7套装在输入轴1端部上，并推动离合器压盘9，控制离合器压盘9与离合器摩擦片8 的结合和分离。

所述差速器机构包括差速器主动齿轮18、差速器被动齿轮16以及差速器15。所述差速器主动齿轮18与差速器被动齿轮16啮合连接传递动力。所述差速器主动齿轮18固连在行星架3左端上，并与行星架3共同空套在输入轴1的动力输入一端，所述差速器主动齿轮18与行星架3同步旋转。所述差速器被动齿轮安装在输出轴13上，所述输出轴13通过输出轴左轴承17和输出轴右轴承14安装在变速箱壳体2上。差速器15安装在输出轴13上。

优选地，本实用新型所用片式离合器为双片干式离合器。

本实用新型所述电动车行星排式动力换挡变速箱的换挡控制过程，包括一挡、二挡和倒挡。现规定输入轴1顺时针转动时，汽车前行；输入轴1逆时针转动时，汽车倒退。

如图1所示，所述一挡动力的传递路线为：电机20、输入轴1、太阳轮11、行星架3、差速器主动齿轮18、差速器被动齿轮16、输出轴13；

如图2所示，所述二挡动力的传递路线为：电机20、输入轴1、太阳轮11、离合器摩擦片8、离合器压盘9、齿圈12、行星架3、差速器主动齿轮18、差速器被动齿轮16、输出轴13；

如图1所示，所述倒挡动力的传递路线为：电机20、输入轴1、太阳轮11、行星架3、差速器主动齿轮18、差速器被动齿轮16、输出轴13；

如图1和图3所示，本实用新型电动车行星排式动力换挡变速箱的一挡控制过程为：

一挡状态下，推动分离轴承7，离合器摩擦片8与离合器压盘9分开，片式离合器处于分离状态，此时动力从电机20传递到输入轴1，输入轴1顺时针转动，带动太阳轮11顺时针转动，此时位于超越离合器外圈21与超越离合器内圈26之间梭形空间内的滚柱23在预紧弹簧A22的预紧力作用下被可控保持架4拨动到左侧较窄的空间内，如图3所示。

进一步，由于滚柱23在预紧弹簧A22的预紧力作用下被可控保持架4拨动到梭形空间左侧较窄的空间内，故，滚柱23将超越离合器内圈26的转动锁止，并阻止齿圈12顺时针转动，根据行星排的传动特点，在齿圈12锁止的情况下，顺时针转动的太阳轮11将带动行星轮6逆时针转动，进一步，带动行星架3顺时针转动，进一步，固连在行星架3上的差速器主动齿轮18与安装在输出轴13上的差速器被动齿轮16啮合连接，并传递动力至输出轴 13，车辆实现挂一挡前进；

如图2和图4所示，本实用新型电动车行星排式动力换挡变速箱的二挡控制过程为：

二挡状态下，松开分离轴承7，离合器摩擦片8与离合器压盘9结合，离合器处于结合状态，即此时太阳轮11、行星架3与齿圈12成为一体，此时输入轴1顺时针转动，带动太阳轮11顺时针转动，根据行星排传动的特点，成为一体结构的行星架3和齿圈12均将顺时针转动。

进一步，超越离合器内圈26将顺时针转动，由于超越离合器外圈21固定，超越离合器内圈26顺时针旋转将协同带动预紧弹簧B24、可控保持架4将位于超越离合器外圈21与超越离合器内圈26之间梭形空间内的滚柱23从左侧较窄的区域向中间距离较大的空间拨动，即滚柱23将解除对超越离合器内圈26的转动锁止，超越离合器内圈26相对于超越离合器外圈21自由旋转，如图4所示。

此时，行星架3和齿圈12与超越离合器内圈26同步顺时针转动，动力通过行星架3传递至差速器主动齿轮18，进一步，通过差速器主动齿轮18与差速器被动齿轮16的啮合连接，将动力传递到输出轴13，车辆实现挂二挡前进；

如图1和图5所示，本实用新型电动车行星排式动力换挡变速箱的倒挡控制过程为：

倒挡状态下，推动分离轴承7，离合器摩擦片8与离合器压盘9分开，离合器处于分离状态，即此时为一挡倒挡。输入轴1逆时针转动，带动太阳轮11逆时针转动，此时可控保持架操纵机构28介入倒挡过程，可控保持架操纵机构28为利用电磁继电器原理的可控电磁铁，可控保持架操纵机构28通电后，其通电铁芯将吸引固连在预紧弹簧A22一侧的可控保持架4的保持架夹持柱上的衔铁27向预紧弹簧A22一侧运动，进一步，带动可控保持架夹持柱拨动位于超越离合器外圈21与超越离合器内圈26之间的滚柱23向梭形空间右侧较窄的空间内运动，如图5所示。

进一步，由于滚柱23在衔铁27的带动下被可控保持架4的保持架夹持柱拨动到梭形空间右侧较窄的空间内，故，滚柱23将超越离合器内圈26的转动锁止，并阻止齿圈12逆时针转动，根据行星排的传动特点，在齿圈12被锁止的情况下，逆时针转动的太阳轮11将带动行星轮6顺时针转动，进一步，带动行星架3逆时针转动，动力进一步传递到固连在行星架3上的差速器主动齿轮18，通过差速器主动齿轮18与差速器被动齿轮16的啮合连接，动力进一步传递到输出轴13，车辆实现挂倒挡倒车。

上述实施例中，所述可控保持架操纵机构28为可控电磁铁，同样也可为其它能实现相应动作的操纵机构。

Claims (8)

1.电动车行星排式动力换挡变速箱，由输入轴(1)、片式离合器、差速器齿轮对机构、输出轴(13)以及换挡控制机构组成，其特征在于：

还包括一个行星排机构，所述行星排机构、换挡控制机构和片式离合器依次安装在输入轴(1)上，差速器齿轮对机构中的差速器主动齿轮(18)与行星排机构的行星架(3)一体式同轴连接，

所述换挡控制机构由超越离合器(5)和超越离合器滚柱控制机构组成，其中，超越离合器外圈(21)固定在变速箱壳体(2)上，超越离合器内圈(26)与行星排的齿圈(12)一体式同轴连接；

所述超越离合器滚柱控制机构位于超越离合器外圈(21)与超越离合器内圈(26)之间的沿周向分布的梭形空间内，由滚柱拨动机构、滚柱(23)、预紧弹簧A(22)和预紧弹簧B(24)组成，其中，滚柱(23)位于滚柱拨动机构的拨动端内，预紧弹簧A(22)和预紧弹簧B(24)位于滚柱拨动机构的拨动端两侧，在滚柱拨动机构和预紧弹簧的作用下，滚柱(23)在梭形空间内运动，当滚柱(23)进入梭形空间端部时，超越离合器内圈(26)与超越离合器外圈(21)之间锁止，当滚柱(23)进入梭形空间中部时，超越离合器内圈(26)与超越离合器外圈(21)之间解除锁止。

2.根据权利要求1所述电动车行星排式动力换挡变速箱，其特征在于：

所述滚柱拨动机构由可控保持架(4)，衔铁(27)和可控保持架操纵机构(28)组成，所述可控保持架(4)套装在超越离合器外圈(21)与超越离合器内圈(26)之间，所述可控保持架(4)为架状结构，其拨动端设有一对保持架夹持柱，滚柱(23)被夹持在一对保持架夹持柱之间，预紧弹簧A(22)与预紧弹簧B分别位于一对保持架夹持柱两侧；所述衔铁(27)固连在预紧弹簧A(22)一侧的可控保持架(4)的外侧面上，所述可控保持架操纵机构(28)安装在变速箱壳体(2)上，所述可控保持架操纵机构(28)为可控电磁铁，可控保持架操纵机构(28)的通电铁芯吸引衔铁(27)靠近，进而带动可控保持架(4)拨动滚柱(23)。

3.根据权利要求1所述电动车行星排式动力换挡变速箱，其特征在于：

所述行星排由齿圈(12)、太阳轮(11)、行星架(3)以及行星轮(6)组成；

所述齿圈(12)空套在输入轴(1)上，所述太阳轮(11)固连在输入轴(1)上，所述行星架(3)空套在输入轴(1)上；

所述齿圈(12)和行星架(3)均通过轴承安装在变速箱壳体(2)上。

4.根据权利要求1所述电动车行星排式动力换挡变速箱，其特征在于：

所述超越离合器外圈(21)的内表面上均匀分布弧形凹槽，该弧形凹槽与超越离合器内圈(26)的外表面形成沿圆周方向均匀分布的所述梭形空间。

5.根据权利要求1或4所述电动车行星排式动力换挡变速箱，其特征在于：

在所述梭形空间两端的超越离合器外圈(21)的内表面上设有凸起(25)，所述预紧弹簧A(22)与预紧弹簧B(24)均设置在梭形空间内，并通过所述凸起(25)沿超越离合器外圈(21)的圆周方向限位。

6.根据权利要求1所述电动车行星排式动力换挡变速箱，其特征在于：

所述片式离合器安装在输入轴(1)的端部，由分离轴承(7)、离合器摩擦片(8)和离合器压盘(9)组成，其中，离合器摩擦片(8)固连在输入轴(1)上，离合器压盘(9)与行星排的齿圈(12)一体式同轴连接，所述分离轴承(7)套装在输入轴(1)端部上，并推动离合器压盘(9)，控制离合器压盘(9)与离合器摩擦片(8)的结合和分离。

7.根据权利要求1或6所述电动车行星排式动力换挡变速箱，其特征在于：

所述片式离合器为双片干式离合器。

8.根据权利要求1所述电动车行星排式动力换挡变速箱，其特征在于：

所述差速器机构包括差速器主动齿轮(18)、差速器被动齿轮(16)以及差速器(15)，所述差速器主动齿轮(18)与行星架(3)同步旋转，所述差速器被动齿轮和差速器(15)均安装在输出轴(13)上。