CN214367686U

CN214367686U - 一种车用电驱动无级变速器

Info

Publication number: CN214367686U
Application number: CN202023019603.6U
Authority: CN
Inventors: 李红; 储江伟; 刘贺; 黄赫; 梁陈磊
Original assignee: Northeast Forestry University
Current assignee: Northeast Forestry University
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2021-10-08
Anticipated expiration: 2030-12-15

Abstract

本实用新型属于汽车变速器技术领域，特别是涉及一种车用电驱动无级变速器。本实用新型技术方案包括输入轴、电枢、磁极、离合器、制动器、齿圈、行星齿轮、行星架、太阳轮、输出轴、变速器控制单元TCU及变速器壳体。输入轴与电枢连接；磁极与太阳轮连接；离合器的一端与行星架连接，另一端与齿圈连接；制动器的一端与行星架连接，另一端与变速器壳体连接；输出轴与齿圈连接；发动机曲轴与输入轴相连，输出轴与汽车驱动桥相连；驱动桥通过半轴连接车轮；变速器控制单元TCU接受传感器信号，驱动磁极、离合器、制动器动作，实现变速器换挡。本实用新型的输入输出轴间无接触，动力传递过程中可实现零摩擦，且同时兼起离合器功能，工作过程中电磁阀通断频率低，从而降低了故障率。

Description

一种车用电驱动无级变速器

技术领域

本实用新型属于汽车变速器技术领域，特别是涉及一种车用电驱动无级变速器。

背景技术

同传统的变速器相比，无级变速器(CVT)具有结构紧凑，操作简便，传动效率高及成本低等优点。由于CVT传动比的线性变化，在机械结构中没有严格的档位，从而提升了行驶的舒适性。CVT可以在相当大的范围内实现无级变速，从而使传动系与发动机工况实现最佳匹配，提高整车的燃油经济性。但是CVT中电磁阀工作频繁，其故障率远远大于自动变速器(AT)。针对无级变速器的特点，本实用新型可实现变速器输入、输出轴间无接触传递动力，且减少了电磁阀的通断频率，降低了CVT的故障率。

发明内容

本实用新型的目的在于实现一种车用电驱动无级变速器，其变速范围广、零摩擦，并兼起离合器功能。为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种车用电驱动无级变速器主要由输入轴、电枢、磁极、离合器、制动器、齿圈、行星齿轮、行星架、太阳轮、输出轴、变速器控制单元TCU及变速器壳体组成；输入轴与电枢连接；磁极与太阳轮连接；离合器的一端与行星架连接，另一端与齿圈连接；制动器的一端与行星架连接，另一端与变速器壳体连接；输出轴与齿圈连接；发动机曲轴与输入轴相连，输出轴与汽车驱动桥相连；驱动桥通过半轴连接车轮；变速器控制单元TCU接受传感器信号，驱动磁极、离合器、制动器动作，实现变速器换挡。磁极上布置有转速传感器，且磁极的励磁电流的大小由变速器控制单元TCU控制。

无级调速功能由磁极、电枢及变速器控制单元TCU实现。电枢呈圆筒形，由铁磁材料制成，磁极由装有励磁绕组的铁磁材料制成，变速器控制单元TCU通过引线接于磁极绕组上。电枢与磁极间无机械接触，当磁极绕组中无励磁电流时，电枢感应电动势为零，此时动力切断，实现离合器的功能。当励磁绕组中通以直流电后，沿磁极圆周建立其空间磁场。当电枢旋转时，电枢和磁极系统有相对运动，在电枢中引起感应电流。由此合成的电枢磁场与主磁通的磁场相互交链，因而在两转子间建立转矩，这一转矩就带动磁极转动。改变变速器控制单元TCU励磁电流可控制磁极转速，电枢与磁极的速比范围磁极为10∶1～1∶1，且励磁电流的变化量决定了速比变化速率。

根据行星机构中传动部件的运动关系公式，即

(1)

式中：n_s-太阳轮转速；

n_r-齿圈转速；

n_c-行星架转速；

α-齿圈与太阳轮齿数比。

不同挡位的动力传动过程如下：

1.前进挡(D挡)：发动机曲轴与变速器输入轴连接，动力经电枢、磁极输出给太阳轮，此时离合器结合，行星机构中的齿圈与行星架刚性连接，即n_c＝n_r，由公式(1)可知，行星齿轮机构的传动比为1.0，变速器控制单元TCU通过控制磁极励磁电流的大小改变变速器的速比。

2.倒挡(R挡)：发动机曲轴与变速器输入轴连接，磁极与太阳轮相连，倒挡传动比为电枢转速与磁极转速比和行星齿轮机构变速比的乘积。此时制动行星架，即n_c＝0，太阳轮输入，齿圈作为输出，由公式(1)可知，行星齿轮机构的传动比

3.驻车挡(P挡)：变速器控制单元TCU控制磁极励磁电流I A，此时太阳轮无动力输入，且控制制动器和离合器均结合，使行星齿轮机构的行星架和齿圈同时制动，以确保变速器输出轴处于制动状态。

4.空挡(N挡)：变速器中制动器和离合器均断开时，行星齿轮机构中三个基本元件处于自由状态，变速器输出轴无动力输出。

相对于现有技术，本实用新型的优点：与钢带式无级变速器相比，一种电驱动无级变速器的输入输出轴间无接触，动力传递过程中可实现零摩擦，且同时兼起离合器功能；此外该无级变速器中电磁阀通断频率低，从而降低了故障率。

附图说明

图1为一种车用电驱动无级变速器基本原理图。

附图1中，1为输入轴；2为电枢；3为磁极；4为离合器；5为制动器；6为齿圈；7为行星齿轮；8为行星架；9为太阳轮；10为输出轴；11为驱动桥；12为半轴；13为车轮；14 为发动机；15为变速器控制单元；16为变速器壳体；17为转速传感器。

图2为本实用新型实施例的前进挡的功率流示意图。

图3为本实用新型实施例的倒挡的功率流示意图。

图4为本实用新型实施例的驻车挡的功率流示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，但本实用新型的具体实施方式不限于此。

实施例

如图1所示：一种车用电驱动无级变速器由输入轴1、电枢2、磁极3、离合器4、制动器5、齿圈6、行星齿轮7、行星架8、太阳轮9、输出轴10及变速器控制单元15及变速器壳体16组成。

1.前进挡(D挡)：变速器控制单元TCU 15控制离合器4结合，制动器5断开，行星机构中的齿圈6与行星架8刚性连接，行星齿轮机构的传动比为1.0；变速器总传动比通过变速器控制单元TCU 15控制磁极3励磁电流I的大小，实现电枢2与磁极3间无级变速，且传动比范围为10.0～1.0。D挡的动力传递路线为输入轴1-电枢2-磁极3-太阳轮9-行星架8-齿圈6-输出轴10-驱动桥11-半轴12-车轮13。

2.倒挡(R挡)：变速器控制单元TCU 15控制离合器4断开，制动器5结合，行星架8制动，行星齿轮机构的传动比为-α；变速器控制单元TCU 15控制磁极3励磁电流I的值，变速器总传动比范围为-10α～-α。R挡的动力传递路线为输入轴1-电枢2-磁极3-太阳轮9- 行星齿轮7-齿圈6-输出轴10-驱动桥11-半轴12-车轮13。

3.驻车挡(P挡)：变速器控制单元TCU 15控制离合器4、制动器5结合，且磁极3励磁电流I A，此时齿圈6、行星架8同时制动，从而使变速器输出轴10制动。

4.空挡(N挡)：变速器控制单元TCU 15控制离合器4、制动器5断开，且磁极3励磁电流I A，此时太阳轮9、齿圈6、行星架8均处于自由状态，变速器输出轴10无动力输出。

一种车用电驱动无级变速器的各挡位情况如下表所示：

○-工作，×-不工作，--无意义。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。由本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims

1.一种车用电驱动无级变速器，其特征在于：它包括输入轴(1)、电枢(2)、磁极(3)、离合器(4)、制动器(5)、齿圈(6)、行星齿轮(7)、行星架(8)、太阳轮(9)、输出轴(10)、变速器控制单元TCU(15)及变速器壳体(16)；输入轴(1)与电枢(2)连接；磁极(3)与太阳轮(9)连接；离合器(4)的一端与行星架(8)连接，另一端与齿圈(6)连接；制动器(5)的一端与行星架(8)连接，另一端与变速器壳体(16)连接；输出轴(10)与齿圈(6)连接；

发动机(14)曲轴与输入轴(1)相连，输出轴(10)与汽车驱动桥(11)相连；驱动桥(11)通过半轴(12)连接车轮(13)；

变速器控制单元TCU(15)接受传感器信号，驱动磁极(3)、离合器(4)、制动器(5)动作，实现变速器换挡。

2.根据权利要求1所述的车用电驱动无级变速器，其特征在于：磁极(3)上布置有转速传感器(17)，且磁极(3)的励磁电流的大小由变速器控制单元TCU(15)控制。