CN211574175U - 电动汽车用两档变速器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电动汽车用两档变速器,其包括:输入轴,所述输入轴连接于能够正反旋转的驱动马达;第一输入齿轮,所述第一输入齿轮设置于所述输入轴;第二输入齿轮,所述第二输入齿轮设置于所述输入轴,在一档及倒档变速时,通过所述驱动马达以自由轮旋转状态运转,在两档变速时,由外部动力产生驱动力;输出轴;第一输出齿轮,所述第一输出齿轮设置于所述输出轴,并与所述第一输入齿轮啮合;以及第二输出齿轮,所述第二输出齿轮设置于所述输出轴并与所述第二输入齿轮啮合,且由行星齿轮组构成,所述行星齿轮组从由所述第一输入齿轮及所述第二输入齿轮选择性地传递的动力,改变转矩及旋转速度而传递至外部。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动汽车用两档变速器,更详细而言,涉及一种可利用行星齿轮组的太阳齿轮和齿圈之间的速度差来实现两档变速的电动汽车用两档变速器。
背景技术
一般而言,用作汽车用原动机的汽油发动机、柴油发动机等内燃机,使化石燃料在汽缸内燃烧,从而将此时发生的热能用作动力。因此,在其废气中,含有燃烧导致的氮氧化物 (Nox)、因不完全燃烧导致的一氧化碳(CO)或炭氢化合物(HC)等有害成分。随着车辆的增加,这种成分污染大气,有害于人体,因而引起公害问题。
因此,为了减小有害成分,对利用内燃机的汽车要求有多种废气对策,但无法完全去除废气中含有的有害成分。因此,作为废气对策的一环而倍受瞩目的是,噪声小、根本不排出废气的电动汽车。
电动汽车不使用利用汽油或柴油等化石燃料来获得动力的发动机,而是利用从电池接受供电而获得动力的马达来工作。因此,不排放二氧化碳的电动汽车的马达的能量效率高于内燃机汽车发动机的能量效率,作为环保型汽车而倍受瞩目。
而且,电动汽车配备减速器来取代普通内燃机发动机汽车的变速器。
马达不同于发动机,容易控制旋转速度,因而根据行驶速度控制马达的旋转速度,减速器担负按既定比率将马达旋转轴的旋转减速并输出的功能。
可是,马达具有转矩随旋转速度(rpm)而异的特性。马达具有在初始启动时出现最大转矩的特性,为了补偿加速后下降的转矩而增加电流量时,泄漏的热能增加,因而马达效率下降。
因此,近来正在尝试在电动汽车中加装变速器,在马达效率最好的驾驶区档内控制马达的旋转,通过变速器来执行符合车辆驾驶情况的转矩提供。
随着电动汽车使用范围的增大,特别是为了小型货车的安全运行,提供高转矩是必需的。
现有技术文献
专利文献
韩国授权专利公报第1335393号(2013年11月26日)
实用新型内容
要解决的问题
因此,本实用新型正是为了解决如上所述的问题而研发的,本实用新型目的在于提供一种利用行星齿轮组的太阳齿轮和齿圈之间的旋转速度比来降低变速冲击,同时能够实现两档变速的电动汽车用两档变速器。
解决问题的方案
为了达成如上所述目的,本实用新型提供一种电动汽车用两档变速器,包括:输入轴,所述输入轴连接于能够正反旋转的驱动马达;第一输入齿轮,所述第一输入齿轮设置于所述输入轴;第二输入齿轮,所述第二输入齿轮设置于所述输入轴,在一档及倒档变速时,通过所述驱动马达以自由轮(free-wheel)旋转状态运转,在两档变速时,由外部动力而产生驱动力;输出轴;第一输出齿轮,所述第一输出齿轮设置于所述输出轴,并与所述第一输入齿轮啮合;以及第二输出齿轮,所述第二输出齿轮设置于所述输出轴并与所述第二输入齿轮啮合,且由行星齿轮组构成,所述行星齿轮组从由所述第一输入齿轮及所述第二输入齿轮选择性地传递的动力,改变转矩及旋转速度而传递至车轮。
根据本实用新型的实施例,所述第二输出齿轮由行星齿轮组构成,所述行星齿轮组包括:太阳齿轮,所述太阳齿轮配置于所述输出轴;多个行星齿轮,所述多个行星齿轮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;齿圈,所述齿圈以与所述多个行星齿轮啮合的方式配置于所述多个行星齿轮的外侧,并与所述第二输入齿轮啮合;以及行星齿轮架,所述行星齿轮架连接所述多个行星齿轮的各中心轴。
根据本实用新型的实施例,所述第二输入齿轮利用轴承以轴结合方式结合于所述输入轴。
根据本实用新型的实施例,所述电动汽车用两档变速器还包括:在所述两档变速时向所述第二输入齿轮传递动力的变速马达。
实用新型效果
根据如前所述结构的本实用新型的电动汽车用两档变速器,通过利用行星齿轮组的太阳齿轮和齿圈之间的速度差,从而可以缓解齿轮变速时发生的变速冲击,因而具有可以提高电动汽车的性能的效果。
代替于差动装置,输出轴的第二输出齿轮利用行星齿轮组,从而不需要额外设置差动装置,可以谋求节省部件。
附图说明
图1是示出本实用新型实施例的电动汽车用两档变速器的整体构成的图。
图2是示出本实用新型实施例的电动汽车的一档变速行驶状态的图。
图3是示出本实用新型实施例的电动汽车的行星齿轮组的一档变速状态的图。
图4是示出本实用新型实施例的电动汽车的两档变速行驶状态的图。
图5是示出本实用新型实施例的电动汽车的行星齿轮组的两档变速状态的图。
图6是示出本实用新型实施例的电动汽车的倒档变速状态的图。
图7是示出本实用新型实施例的电动汽车的行星齿轮组的倒档变速状态的图。
附图标记
100:输入轴 110:第一输入齿轮
120:第二输入齿轮 200:输出轴
210:第一输出齿轮 220:第二输出齿轮
221:太阳齿轮 222:行星齿轮
223:齿圈 224:行星齿轮架
具体实施方式
本实用新型可以施加各种改变,可以具有多种形态,在正文中详细说明实施例。但是,这并非要把本实用新型限定于特定的公开形态,应理解为包括本实用新型的思想及技术范围内包含的所有改变、均等物以及替代物。在说明各附图的同时,针对类似的构成要素,使用了类似的附图标记。
所述术语只用于把一种构成要素区别于另一构成要素的目的。本申请中使用的术语只是为了说明特定的实施例而使用的,并非要限定本实用新型之意。只要在文理上未明白地表示不同,单数的表现包括复数的表现。
以下参照附图,对本实用新型的实施例进行详细说明。
图1是示出本实用新型实施例的电动汽车用两档变速器的整体构成的图,图2是示出本实用新型实施例的电动汽车的一档变速行驶状态的图,图3是示出本实用新型实施例的电动汽车的行星齿轮组的一档变速状态的图,图4是示出本实用新型实施例的电动汽车的两档变速行驶状态的图,图5是示出本实用新型实施例的电动汽车的行星齿轮组的两档变速状态的图,图6是示出本实用新型实施例的电动汽车的倒档变速状态的图,图7是示出本实用新型实施例的电动汽车的行星齿轮组的倒档变速状态的图。
如图1所示,本实用新型实施例的电动汽车用两档变速器包括输入轴100,所述输入轴 100连接于以电气方式驱动的驱动马达M1,并且借助于驱动马达M1的旋转运转而能够正反旋转。
其中,驱动马达M1作为从设置在电动汽车的未图示的电池模块接受供应电源而进行驱动的马达的一种,在本实用新型中限定为如下的情形进行说明:汽车运行的动力全部从供应电源的电池模块获得的电动汽车。
而且,驱动马达M1可以进行正、反旋转,以便可以将一侧方向旋转(顺时针方向旋转) 用作一档输出,将另一侧方向旋转(逆时针方向旋转)用作两档输出。
而且,本实用新型包括输出轴200,所述输出轴200与输入轴100平行地配置,通过旋转的运转而生成使车轮旋转的推进力。
基于本实用新型的电动汽车变速器的主要结构的功能是,在输入轴100与输出轴200之间,利用来自输入轴100传递的动力而改变旋转数和转矩,控制汽车可以根据行驶状态而以各种速度运行。
在输入轴100上,配置有彼此并排地设置的第一输入齿轮110和第二输入齿轮120,在与输入轴100平行地配置的输出轴200上,配置有与彼此并排地设置的第一输出齿轮210和第二输出齿轮220。
如图所示,第一输入齿轮110形成为与第一输出齿轮210啮合,所述第二输入齿轮120 形成为与第二输出齿轮220啮合。
第二输入齿轮120通过轴承121,以轴结合方式结合于输入轴100,以无负载状态的自由轮(free-wheel)旋转状态进行动作。
第二输入齿轮120与变速马达M2连接,在两档变速状态下,能够借助于变速马达M2而正、反旋转。在一档变速及倒档时,变速马达M2为未驱动状态,因而第二输入齿轮120 利用轴承121以轴结合方式结合于输入轴100,因而处于静止状态。
其中,变速马达M2也可以直接连接于输出轴200的第二输出齿轮220,但在汽车制动时,替代原有基于摩擦的制动而利用汽车的动能来驱动发电机,将此时产生的电能存储于电池后,在汽车驱动时执行再利用的再生制动。
啮合于第二输入齿轮120的第二输出齿轮220由行星齿轮组构成,由此传递旋转力,从而能够体现一档、二档、倒档的变速比。
行星齿轮组包括:太阳齿轮221,所述太阳齿轮221配置于中心;多个行星齿轮222,所述多个行星齿轮222以与太阳齿轮221啮合结合的方式配置于太阳齿轮221的外侧;齿圈223,所述齿圈223以与行星齿轮222啮合的方式配置于行星齿轮222的外侧;行星齿轮架224,所述行星齿轮架224连接多个行星齿轮222的各中心轴。
在齿圈223的内周面形成有轮齿,在齿圈223的中心,配置有在外周面形成了轮齿的太阳齿轮221,在齿圈223与太阳齿轮221之间,以彼此隔开间隔的方式配置有在外周面形成有轮齿的多个行星齿轮222,所述多个行星齿轮222同时与齿圈223及太阳齿轮221的轮齿啮合,行星齿轮架224一体连接于各个行星齿轮222的中心轴。
行星齿轮架224连接三个行星齿轮222的中心轴,在本实用新型的实施例中,可以呈三角形形成。而且,行星齿轮架224随着多个行星齿轮222以太阳齿轮221为中心进行公转而旋转,一档及倒档变速时的行星齿轮222及行星齿轮架224的旋转方向向彼此相反的方向旋转,两档变速时的行星齿轮222及行星齿轮架224的旋转方向向彼此相同的方向旋转。
这种作为第二输出齿轮220的行星齿轮组,由于多个齿轮始终啮合,因而旋转安静,旋转力的传递借助于多个齿轮系实现,因而各轮齿受到的负载小,即使不同步也可以变速,因而无需切断由输入轴100传递的驱动马达M1的动力便可变速。
以下说明如上所述构成的本实用新型实施例的电动汽车用两档变速器的动力传递过程。
首先,如图2及图3所示,对电动汽车的一档变速进行说明。
如果因电动汽车运转而向变速器施加一档变速信号,则驱动马达M1向顺时针方向旋转。
驱动马达M1的旋转力传递至输入轴100,通过与第一输入齿轮110啮合的第一输出齿轮210,沿逆时针方向传递至输出轴200。
传递至输出轴200的旋转力,传递至作为第二输出齿轮220的行星齿轮组的太阳齿轮 221,太阳齿轮221向行星齿轮222和行星齿轮架224传递旋转力。
传递至行星齿轮架224的逆时针方向的旋转力,通过输出轴200传递至车轮,与此同时,电动汽车以一档变速行驶状态前进。
行星齿轮架224与三个行星齿轮222的中心轴连接,当行星齿轮222以太阳齿轮221为中心沿齿圈223的外周面以顺时针方向公转时,行星齿轮架224以逆时针方向旋转,并且以与行星齿轮222的公转速度相同的速度旋转,因而行星齿轮架224的旋转速度相比于太阳齿轮221的旋转速度更慢。
而且,由于行星齿轮架224的旋转速度慢于太阳齿轮221的旋转速度,因而传递至车轮的旋转速度是慢于输入轴100的旋转速度,并且使得产生高转矩。
此时,与行星齿轮组的齿圈223连接的第二输入齿轮120,因变速马达M2为未驱动状态而保持静止状态,因而与第二输入齿轮120啮合的第二输出齿轮220的齿圈223也保持静止状态。
如图4及图5所示,对电动汽车的两档变速说明如下。
在驱动马达M1的旋转力通过输出轴200传递至车轮的一档变速行驶状态下,在两档变速时,变速马达M2向与输入轴100相同的旋转方向的顺时针方向旋转。
变速马达M2的旋转力传递至第二输入齿轮120,第二输入齿轮120的旋转力,作为逆时针方向的旋转力,而传递至行星齿轮组的齿圈223,所述行星齿轮组为输出轴200的第二输出齿轮220。
在一档变速时,齿圈223与以逆时针方向旋转的太阳齿轮221一同以逆时针方向旋转,由于以相同的旋转速度旋转,因而行星齿轮222以啮合于太阳齿轮221与齿圈223而固定的状态以逆时针方向旋转。
如上所述,从第一输入齿轮110和第二输入齿轮120输入的动力,通过行星齿轮架224 进行输出。此时,两档变速时的行星齿轮架224以比一档变速时的行星齿轮架224速度增加的速度进行旋转。
传递到行星齿轮架224的逆时针方向的旋转力,通过输出轴200传递至车轮,与此同时,电动汽车以两档变速行驶状态前进。
如图6及图7所示,对电动汽车的倒档变速说明如下。
倒档变速的动力传递结构与一档变速相同,但驱动马达M1的旋转方向相反。
如果因电动汽车运转而向变速器施加倒档变速信号,则驱动马达M1以逆时针方向旋转。
驱动马达M1的旋转力传递至输入轴100,通过与第一输入齿轮110啮合的第一输出齿轮210,以顺时针方向传递至输出轴200。
传递至输出轴200的旋转力传递至作为第二输出齿轮220的行星齿轮组的太阳齿轮221,太阳齿轮221向行星齿轮222和行星齿轮架224传递旋转力。
传递至行星齿轮架224的顺时针方向的旋转力,通过输出轴200传递至车轮,与此同时,电动汽车以倒档变速状态进行倒档。
因此,本实用新型的一档、倒档变速以驱动马达M1的正反旋转实现,两档变速因变速马达M2向使行星齿轮架224速度增加的方向驱动,因而可以减小齿轮变速时发生的变速冲击,提高电动汽车的性能。
代替于差动装置,输出轴200的第二输出齿轮220利用行星齿轮组,从而不需要额外设置差动装置,可以谋求节省部件。
如上所述的本实用新型的说明用于举例,本实用新型所属技术领域的技术人员可以理解,在不改变本实用新型技术思想或必须特征的情况下,可以容易地变形为其它具体形态。因此,以上记述的实施例在所有方面应理解为只是示例性而非限定性的。本实用新型的范围由上述权利要求书所代表,权利要求书的意义及范围以及从其均等概念导出的所有改变或变形的形态也应解释为包含于本实用新型的范围。
Claims (4)
1.一种电动汽车用两档变速器,其特征在于,包括:
输入轴,所述输入轴连接于能够正反旋转的驱动马达;
第一输入齿轮,所述第一输入齿轮设置于所述输入轴;
第二输入齿轮,所述第二输入齿轮设置于所述输入轴,在一档及倒档变速时,通过所述驱动马达以自由轮旋转状态运转,在两档变速时,由外部动力产生驱动力;
输出轴;
第一输出齿轮,所述第一输出齿轮设置于所述输出轴,并与所述第一输入齿轮啮合;以及
第二输出齿轮,所述第二输出齿轮设置于所述输出轴并与所述第二输入齿轮啮合,且由行星齿轮组构成,所述行星齿轮组从由所述第一输入齿轮以及所述第二输入齿轮选择性地传递的动力,改变转矩及旋转速度而传递至车轮。
2.根据权利要求1所述的电动汽车用两档变速器,其特征在于,
所述第二输出齿轮由行星齿轮组构成,所述行星齿轮组包括:
太阳齿轮,所述太阳齿轮配置于所述输出轴;
多个行星齿轮,所述多个行星齿轮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;
齿圈,所述齿圈以与所述多个行星齿轮啮合的方式配置于所述多个行星齿轮的外侧,并与所述第二输入齿轮啮合;以及
行星齿轮架,所述行星齿轮架连接所述多个行星齿轮的各中心轴。
3.根据权利要求1所述的电动汽车用两档变速器,其特征在于,
所述第二输入齿轮利用轴承以轴结合方式结合于所述输入轴。
4.根据权利要求1所述的电动汽车用两档变速器,其特征在于,
所述电动汽车用两档变速器还包括:在所述两档变速时向所述第二输入齿轮传递动力的变速马达。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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GR01 | Patent grant | ||
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