CN208900649U - 一种无换挡动力中断两挡式电动变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无换挡动力中断两挡式电动变速器，包括依次连接的驱动电机、变速器齿轮组件和差速器，变速器齿轮组件包括第一换挡元件、第二换挡元件、输入轴、中间轴、输出轴、一挡主动齿轮、一挡从动齿轮、二挡主动齿轮、二挡从动齿轮、主减速器主动齿轮及主减速器从动齿轮，输入轴与驱动电机连接，一挡、二挡主动齿轮分别连接输入轴，一挡、二挡从动齿轮、主减速器主动齿轮分别连接中间轴，主减速器从动齿轮与差速器连接，第一换挡元件包括左侧接合部分、右侧接合部分和同步部分，同步部分与输入轴或中间轴连接，第二换挡元件设于二挡主动齿轮与输入轴或一挡从动齿轮与中间轴之间。与现有技术相比，本实用新型具有无动力中断、结构紧凑等优点。

Description

一种无换挡动力中断两挡式电动变速器

技术领域

本实用新型涉及变速器技术领域，尤其是涉及一种无换挡动力中断两挡式电动变速器。

背景技术

目前，大多数纯电动变速器为单挡位变速器，虽然电控难度小，车辆驾驶性好，但在高速工况下驱动电机驱动效率容易受到影响，且电机的需求功率过大，导致电机体积及成本过高；而现有的二挡变速器换挡可以有效提高驱动电机工作效率，并能够降低驱动电机的最大功率需求，但是其换挡元件均为一般的双离合器或者双边同步器结构，采用双离合器可以实现换挡过程动力无中断换挡，但电控难度和结构复杂度增加，采用同步器系统虽然电控难度低，系统复杂度降低，成本因此也较低，是目前性价比较高的选择，但存在换挡动力中断。但不管是离合器系统或者同步器系统，其复杂度相对还是较高，其体积和成本难以降低，整个变速器整体体积和重量较大。此外，大部分变速器系统采用分布式的结构，电机及其控制器并没有集成到变速器壳体内部及其控制器内，也导致了变速器结构不够紧凑。

专利CN 105805260 A公布了一种电动汽车后桥驱动装置，其同样采用2挡形式，换挡元件为同步器系统，且换挡元件位于中间轴上，相对输入轴而言，增加了变速器轴向尺寸，驱动电机也未集成到变速器内部。此外，在换挡过程中存在动力中断的问题，影响车辆的驾驶性能。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无换挡动力中断两挡式电动变速器。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种无换挡动力中断两挡式电动变速器，包括内部集成的驱动电机、变速器齿轮组件和差速器，驱动电机、变速器齿轮组件、差速器依次连接，所述的变速器齿轮组件包括第一换挡元件、第二换挡元件、输入轴、中间轴、输出轴、一挡主动齿轮、一挡从动齿轮、二挡主动齿轮、二挡从动齿轮、主减速器主动齿轮及主减速器从动齿轮，所述的输入轴与驱动电机连接，一挡主动齿轮、二挡主动齿轮分别与输入轴连接，一挡从动齿轮、主减速器主动齿轮及二挡从动齿轮分别与中间轴连接，所述的主减速器从动齿轮与差速器连接后设于输出轴上，所述的第一换挡元件包括左侧接合部分、右侧接合部分和同步部分，所述的同步部分与输入轴或中间轴连接，所述的第二换挡元件设于二挡主动齿轮与输入轴或一挡从动齿轮与中间轴之间。

优选地，所述的同步部分与输入轴连接时，所述的同步部分沿着输入轴在第一换挡元件左右移动，所述的第二换挡元件与二挡主动齿轮、输入轴分别连接，一挡主动齿轮、二挡主动齿轮均空套在输入轴上，所述的右侧接合部分与一挡主动齿轮相连。当同步部分处于第一换挡元件的右侧且与右侧接合部分相连，驱动电机的动力传递至一挡主动齿轮；当第二换挡元件处于关闭状态，驱动电机的动力传递至二挡主动齿轮。

优选地，所述的同步部分与中间轴连接时，所述的第二换挡元件与一挡从动齿轮、中间轴分别连接，一挡主动齿轮、二挡主动齿轮分别与输入轴固接，一挡从动齿轮、二挡从动齿轮分别空套于中间轴上，所述的左侧结合部分与二挡从动齿轮相连。所述的同步部分与中间轴连接时，左侧接合部分与同步部分处于接合状态，驱动电机的动力通过二挡从动齿轮传递至中间轴；当第二换挡元件处于关闭状态，驱动电机的动力通过一挡从动齿轮传递至中间轴。优选地，所述的第一换挡元件采用齿形离合器或同步器。

优选地，所述的第二换挡元件采用湿式或干式离合器。

优选地，所述的同步部分通过电动或者液液执行机构沿着输入轴左右移动。

优选地，所述的变速器齿轮组件还包括用于实现驻车的驻车棘轮，该驻车棘轮固定在中间轴上。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、结构紧凑：本实用新型的两个换挡元件采用了齿形离合器和干式或湿式离合器，并且将驱动电机集成于变速器内部，使电机电控控制器和变速器控制器集成一体，进一步增加了驱动系统的紧凑性；

2、无动力中断：本实用新型的电动动力传递装置采用了两个换挡元件，第一换挡元件为齿轮离合器(可以为液压或者电动执行机构)，第二换挡元件为普通离合器(可以为液压或者电动执行机构)，而非两个离合器系统，在换挡过程中，通过离合器和齿轮离合器的协调控制，可以实现换挡过程无动力中断换挡，有效提高车辆的驾驶性能；

3、使用寿命长：本实用新型的齿轮离合器不采用摩擦方式同步，无需摩擦材料，能够有效延长换挡元件的使用寿命；

4、体积重量小，成本低：采用齿轮离合器换挡元件结构极为简单，可以将齿轮离合器的接合部分集成到相应的齿轮内部(靠近传动轴的部分)，能够有效降低变速器的体积，重量和成本；

5、换挡时间短：利用驱动电机较快的响应特性和离合器的协调控制主动同步主从端转速差和转角差，实现无转速差及转角差的快速同步过程，同时降低了换挡元件本身的控制难度，改善了车辆驾驶性。

附图说明

图1为第一实施例的两挡式电动变速器的结构示意图；

图2为第二实施例的两挡式电动变速器的结构示意图；

图中标号所示：

1、驱动电机，2、输入轴，3、一挡主动齿轮，4、右侧接合部分，5、同步部分，6、第二换挡元件，7、二挡主动齿轮，8、中间轴，9、驻车棘轮，10、二挡从动齿轮，11、主减速器主动齿轮，12、一挡从动齿轮，13、主减速器从动齿轮，14、差速器，15、输出轴、16、左侧接合部分。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

如图1所示，本实用新型涉及一种无换挡动力中断两挡式电动变速器，主要由驱动电机1，变速器齿轮组件，差速器14三部分组成；所述的驱动电机1集成于变速器内部；所述的变速器齿轮组件由输入轴2、一挡主动齿轮3、二挡主动齿轮 7、一挡从动齿轮12、二挡从动齿轮10、第一换挡元件、第二换挡元件6、驻车棘轮9、主减速器主动齿轮11、主减速器从动齿轮13、中间轴8、输出轴15组成。

第一换挡元件包括右侧接合部分4、同步部分5和左侧接合部分16。输入轴2 直接与驱动电机1相连，一挡主动齿轮3以及二挡主动齿轮7均空套在输入轴2 上。右侧接合部分4固连于一挡主动齿轮3，同步部分5固连于输入轴2之上并可以通过其相应的电动或者液液执行机构沿着输入轴2在第一换挡元件左右移动。第二换挡元件6用于连接二挡主动齿轮7和输入轴2。当同步部分5处于右侧且和右侧接合部分4相连，驱动电机1的动力可以传递至一挡主动齿轮3；当第二换挡元件6处于关闭状态，驱动电机1的动力可以传递至二挡主动齿轮7。一挡从动齿轮 12、驻车棘轮9、主减速器主动齿轮11以及二挡从动齿轮10分别固连于中间轴8 之上，其中一挡主动齿轮3与一挡从动齿轮12啮合，二挡主动齿轮7与二挡从动齿轮10啮合。主减速器从动齿轮13与差速器14相连并位于输出轴15上，可以通过差速器14将动力输出至车辆。驻车棘轮9可以通过驻车系统(一般为电动执行机构，可实现P挡位)实现驻车作用。

第一换挡元件优选齿形离合器。齿形离合器采用非摩擦式进行转速同步，不需要离合器系统或者同步器系统摩擦材料。齿形离合器可以是单边或者双边的离合器。为了进一步缩减变速器轴向尺寸，其左右侧的接合部分可以直接集成到与其固连的齿轮内部(靠近传动轴的部分)。第二换挡元件6优选普通干式或者湿式离合器(主要取决于传递转矩需求，其执行机构可以为液压或者电动执行机构)，而非现有系统中为了实现换挡无动力中断而采用的双离合器系统。

本实用新型变速器的工作原理为：

当同步部分5处于第一换挡元件右侧，且和右侧接合部分4相连，驱动电机1 的动力可以传递至一挡主动齿轮3，即低速挡位；当第二换挡元件6处于关闭状态，驱动电机1的动力可以传递至二挡主动齿轮7，即高速挡位。整个换挡过程通过其电动或者液压执行机构完成。

针对其低速挡位至高速挡位切换过程，具体操作过程如下：

1)首先控制第二换挡元件6的接合程度，将第一换挡元件所传递的转矩转移到第二换挡元件6，实现对第一换挡元件卸载；

2)利用第一换挡元件执行机构对已接合挡位(即第一换挡元件)摘挡；

3)控制驱动电机1的转速以及第二换挡元件6，完成第二换挡元件6的接合；

4)根据当前驾驶员需求转矩恢复驱动电机1的转矩至相应的水平。

针对高速挡位至低速挡位切换过程，具体操作过程如下：

1)控制第二换挡元件执行结构使其逐渐分离，第二换挡元件主从动端处于滑摩状态；

2)控制驱动电机1的转速，利用驱动电机1主动调节目标挡位第一换挡元件中主从端的转速差和转角差，保证其转速差和转角差在一定的范围内(此时，其转角位置可能需要通过传感器进行获取)，此时需双层跟踪控制，通过控制电机的输出转矩，同时保证主从端转速差和转角差至目标水平；

3)利用第一换挡元件执行机构对目标挡位进行快速挂挡，接合相应的换挡元件主从端部分，并完全分离第二换挡元件；

4)根据当前驾驶员需求转矩恢复驱动电机1的转矩至相应的水平。

实施例2

如图2所示，本实施例在第一实施例的基础上，将原有的换挡元件从输入轴2 移动到中间轴8之上。此时一挡主动齿轮3以及二挡主动齿轮7均固连于输入轴2 之上；一挡从动齿轮12以及二挡从动齿轮10则空套于中间轴8之上。左侧接合部分16与二挡从动齿轮10相连，当左侧接合部分16和同步部分5处于接合状态，则驱动电机1的动力可以通过2当从动齿轮10传递到中间轴8；第二换挡元件6 用于连接一挡从动齿轮12和中间轴8，当其处于关闭状态，驱动电机1的动力可以通过一挡从动齿轮12传递至中间轴8。

本实施例中其他结构与实施例1相同。本实施例的挡位切换过程与实施例1 相同，在此不再赘述。

当然，此两种实施例所描述的仅仅是本实用新型的一部分优选实施例，而不是全部实施例，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。例如改变一挡、二挡主动齿轮或一挡、二挡从动齿轮的位置，或者更改第一换挡及第二换挡元件所处的位置得到的类似的实施例均在该专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无换挡动力中断两挡式电动变速器，其特征在于，包括内部集成的驱动电机(1)、变速器齿轮组件和差速器(14)，驱动电机(1)、变速器齿轮组件、差速器(14)依次连接，所述的变速器齿轮组件包括第一换挡元件、第二换挡元件(6)、输入轴(2)、中间轴(8)、输出轴(15)、一挡主动齿轮(3)、一挡从动齿轮、二挡主动齿轮(7)、二挡从动齿轮(10)、主减速器主动齿轮(11)及主减速器从动齿轮(13)，所述的输入轴(2)与驱动电机(1)连接，一挡主动齿轮(3)、二挡主动齿轮(7)分别与输入轴(2)连接，一挡从动齿轮、主减速器主动齿轮(11)及二挡从动齿轮(10)分别与中间轴(8)连接，所述的主减速器从动齿轮(13)与差速器(14)连接后设于输出轴(15)上，所述的第一换挡元件包括左侧接合部分(16)、右侧接合部分(4)和同步部分(5)，所述的同步部分(5)与输入轴(2)或中间轴(8)连接，所述的第二换挡元件(6)设于二挡主动齿轮(7)与输入轴(2)或一挡从动齿轮与中间轴(8)之间。

2.根据权利要求1所述的一种无换挡动力中断两挡式电动变速器，其特征在于，所述的同步部分(5)与输入轴(2)连接时，所述的同步部分(5)沿着输入轴(2)在第一换挡元件左右移动，所述的第二换挡元件(6)与二挡主动齿轮(7)、输入轴(2)分别连接，一挡主动齿轮(3)、二挡主动齿轮(7)均空套在输入轴(2)上，所述的右侧接合部分(4)与一挡主动齿轮(3)相连。

3.根据权利要求2所述的一种无换挡动力中断两挡式电动变速器，其特征在于，当同步部分(5)处于第一换挡元件的右侧且与右侧接合部分(4)相连，驱动电机(1)的动力传递至一挡主动齿轮(3)；当第二换挡元件(6)处于关闭状态，驱动电机(1)的动力传递至二挡主动齿轮(7)。

4.根据权利要求1所述的一种无换挡动力中断两挡式电动变速器，其特征在于，所述的同步部分(5)与中间轴(8)连接时，所述的第二换挡元件(6)与一挡从动齿轮、中间轴(8)分别连接，一挡主动齿轮(3)、二挡主动齿轮(7)分别与输入轴(2)固接，一挡从动齿轮、二挡从动齿轮(10)分别空套于中间轴(8)上，所述的左侧结合部分与二挡从动齿轮(10)相连。

5.根据权利要求4所述的一种无换挡动力中断两挡式电动变速器，其特征在于，所述的同步部分(5)与中间轴(8)连接时，左侧接合部分(16)与同步部分(5)处于接合状态，驱动电机(1)的动力通过二挡从动齿轮(10)传递至中间轴(8)；当第二换挡元件(6)处于关闭状态，驱动电机(1)的动力通过一挡从动齿轮传递至中间轴(8)。

6.根据权利要求1所述的一种无换挡动力中断两挡式电动变速器，其特征在于，所述的第一换挡元件采用齿形离合器或同步器。

7.根据权利要求1所述的一种无换挡动力中断两挡式电动变速器，其特征在于，所述的第二换挡元件(6)采用湿式或干式离合器。

8.根据权利要求2所述的一种无换挡动力中断两挡式电动变速器，其特征在于，所述的同步部分(5)通过电动或者液液执行机构沿着输入轴(2)左右移动。

9.根据权利要求1所述的一种无换挡动力中断两挡式电动变速器，其特征在于，所述的变速器齿轮组件还包括用于实现驻车的驻车棘轮(9)，该驻车棘轮(9)固定在中间轴(8)上。