CN215806075U - 一种变速器、动力总成及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种变速器、动力总成及车辆，属于车辆变速器领域。该变速器包括输入轴、输出轴、前行星排齿轮机构、后行星排齿轮机构、一挡制动器、单向离合器和套设于输出轴处的主减齿轮，输入轴与车辆的动力源的输出端相连，后行星排齿轮机构的后太阳轮套设于输入轴处，前行星排齿轮机构的前行星架与一挡制动器以及后行星排齿轮机构的后齿圈均固定连接，前行星排齿轮机构的前齿圈与后行星排齿轮机构的后行星架以及输出轴相连，主减齿轮与车辆的差速器相连，其中，单向离合器设置于前行星架与一挡制动器之间，仅用于在前行星架沿预设方向转动时结合前行星架和一挡制动器。本实用新型的变速器、动力总成及车辆能够降低对液压执行系统的要求。

Description

一种变速器、动力总成及车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆变速器领域，特别是涉及一种变速器、动力总成及车辆。

背景技术

相比匹配单速比变速器，纯电动汽车匹配两挡变速器可以在少量增加成本和重量的前提下，较大地改善整车动力性能(低速加速性能、爬坡性能、最高车速等)，并且匹配两挡变速器有提高电驱动总成综合效率的潜力。因此现有技术中提出了多种适用于电动汽车的两挡变速器方案。

现有两挡变速器技术方案主要包括两挡机械式自动变速器(AMT)、两挡自动变速器(AT)和两挡双离合变速器(DCT)。其中两挡AMT结构简单、传动效率高、成本低，但换挡时驱动力中断影响换挡舒适性；两挡DCT虽然可以实现动力换挡(换挡时驱动力不中断)，但双离合器结构较复杂、重量大、传动效率偏低、成本较高。两挡AT由传统多挡AT结构简化而来，通过行星齿轮传动机构及离合器、制动器和单向离合器等部件的不同组合实现两挡功能，结构更加紧凑，换挡舒适性更高。

目前，常见的两挡纯电动汽车动力系统，包括包含电机轴的驱动电机、包含离合器和制动器的变速器、输出轴，以及其太阳轮位于行星架之内、行星轮可转动地安装于行星架上、齿圈位于行星架之外的行星排，所述驱动电机的电机轴与行星排的太阳轮固联，所述行星排的行星架与输出轴固联。这种结构的两挡纯电动汽车动力系统，所存在的问题是：为了实现换挡，变速器采用一个离合器和一个制动器,换挡过程中，为防止动力中断，需同时控制离合器和制动器，其控制难度较大，为防止换挡过程中产生冲击，对控制机构的精度要求较高、结构比较复杂、成本高。

单挡变速器尽管其结构简单、成本低，但是不能兼顾纯电动汽车的动力性和经济性，驱动电机无法一直工作在高效区，使得电机能耗高、寿命低，整车表现为：爬坡、起步能力和高速性能较差，因此，有必要设计一种能够实现两档平滑切换，结构简单紧凑，传动效率较高，且较易控制的两档变速器及电动汽车。在已有的两档变速器方案中多数为行星齿轮配合湿式离合器的结构，但需要配合高性能的液压执行机构以实现在低温状态下也能够达到出色的性能。

实用新型内容

本实用新型第一方面的一个目的是要提供一种变速器，能够降低对液压执行系统的要求。

本实用新型的另一个目的是要缩小变速器的体积。

本实用新型的进一步的一个目的是要保证换挡平顺性。

本实用新型第二方面的一个目的是要提供一种包括上述变速器的动力总成，能够减小整体的体积和重量，同时降低了成本。

本实用新型第三方面的一个目的是要提供一种包括上述动力总成的车辆。

特别地，本实用新型提供了一种变速器，包括输入轴、输出轴、前行星排齿轮机构、后行星排齿轮机构、一挡制动器、单向离合器和套设于所述输出轴处的主减齿轮，所述输入轴与车辆的动力源的输出端相连，所述后行星排齿轮机构的后太阳轮套设于所述输入轴处，所述前行星排齿轮机构的前行星架与所述一挡制动器以及所述后行星排齿轮机构的后齿圈均固定连接，所述前行星排齿轮机构的前齿圈与所述后行星排齿轮机构的后行星架以及所述输出轴相连，所述主减齿轮与车辆的差速器相连，其中，所述单向离合器设置于所述前行星架与所述一挡制动器之间，仅用于在所述前行星架沿预设方向转动时结合所述前行星架和所述一挡制动器。

可选地，变速器还包括：

二挡制动器，与所述前行星排齿轮机构的前太阳轮相连。

可选地，所述前行星排齿轮机构的前行星架与所述后行星排齿轮机构的后齿圈通过内连接支架相连。

可选地，所述前行星排齿轮机构的前齿圈与所述后行星排齿轮机构的后行星架通过外连接支架相连。

可选地，所述前行星排齿轮机构还包括套设于所述前行星架处的前行星轮，所述前行星轮分别与所述前齿圈和所述前太阳轮均啮合，所述后行星排齿轮机构还包括套设于所述后行星架处的后行星轮，所述后行星轮分别与所述后齿圈和所述后太阳轮均啮合；

所述变速器用于在所述一挡制动器闭合且所述二挡制动器松开时形成一挡工作状态，使得动力从所述输入轴依次沿所述后太阳轮、所述后行星轮、所述后行星架和所述外连接支架传递至所述输出轴处；

所述变速器还用于在所述一挡制动器松开且所述二挡制动器闭合时形成二挡工作状态，使得动力从所述输入轴依次沿所述后太阳轮、所述后行星轮、所述后齿圈、所述内连接支架、所述前行星架、所述前行星轮、所述前齿圈和所述外连接支架传递至所述输出轴处。

可选地，所述变速器配置成通过控制所述动力源输出反向扭矩、同时所述一挡制动器或所述二挡制动器闭合实现倒挡。

可选地，所述前行星排齿轮机构的所述前太阳轮同轴套设于所述输入轴的外部。

可选地，所述输入轴的轴线和所述输出轴的轴线重合。

特别地，本实用新型还提供了一种动力总成，包括动力源、差速器和上述任一项所述的变速器。

特别地，本实用新型还提供了一种车辆，包括上述动力总成。

本实用新型以一个单向离合器取代多片式湿式离合器的部分摩擦片组实现了相同的扭矩容量，通过有效的空间利用和布置，降低了液压执行系统的性能要求。即该单向离合器在液压执行系统不工作的状态也可以实现变速器的一挡功能，在低温状态液压系统工作环境恶劣的条件下，车辆仍然可以实现一挡前进。

进一步地，本发明采用双行星排齿轮机构(前行星排齿轮机构和后行星排齿轮机构)作为减速机构，可以有效地缩小变速器的体积。

进一步地，本发明在换挡过程中，两个制动器的分离和结合是逐步进行的，相应地，汽车的速度在整个换挡过程没有动力中断，不存在换挡冲击，换挡平顺性也较好。

进一步地，本发明由于设置了单向离合器，因此在换挡过程中可以单独对两个制动器进行分别控制而不出现动力中断，即不必同时控制两个制动器就可以避免换挡过程中产生的冲击，因此对控制的要求较低，控制难度较小，同时结构也比较简单，成本较低。

进一步地，由于车辆能够实现两种挡位，即实现了两种传动比，可使整车获得更好的动力性和燃油经济性。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的动力总成的结构示意图。

具体实施方式

图1是根据本实用新型一个实施例的动力总成的结构示意图。如图1所示，个实施例中，本发明的变速器包括输入轴101、输出轴180、前行星排齿轮机构120、后行星排齿轮机构130、一挡制动器160、单向离合器200和套设于输出轴180处的主减齿轮181。根据行星排齿轮机构的基本知识可知，前行星排齿轮机构120包括前太阳轮121、前行星架122、套设于前行星架122处且与前太阳轮121啮合的前行星轮123以及与前行星轮123啮合的前齿圈124，后行星排齿轮机构130包括后太阳轮131、后行星架132、套设于后行星架132处且与后太阳轮131啮合的后行星轮133以及与后行星轮133啮合的后齿圈134。输入轴101与车辆的动力源的输出端相连，这里的动力源可以是发动机或电机。后行星排齿轮机构130的后太阳轮131套设于输入轴101处，前行星排齿轮机构120的前行星架122与一挡制动器160以及后行星排齿轮机构130的后齿圈134均固定连接，前行星排齿轮机构120的前齿圈124与后行星排齿轮机构130的后行星架132以及输出轴180相连，主减齿轮181与车辆的差速器190相连，例如与差速器190的差速器齿圈191啮合。单向离合器200设置于前行星架122与一挡制动器160之间，仅用于在前行星架122沿预设方向转动时结合前行星架122和一挡制动器160。

此时，通过控制一挡制动器160闭合，一挡制动器160制动前行星架122和后齿圈134，使得动力从输入轴101依次沿后太阳轮131、后行星轮133、后行星架132和外连接支架150传递至输出轴180处，再从输出轴180的主减齿轮181传递至差速器190，这就是变速器形成的一挡工作状态。

本实施例以一个单向离合器200取代多片式湿式离合器的部分摩擦片组实现了相同的扭矩容量，通过有效的空间利用和布置，降低了液压执行系统的性能要求。即该单向离合器200在液压执行系统不工作的状态也可以实现变速器的一挡功能，在低温状态液压系统工作环境恶劣的条件下，车辆仍然可以实现一挡前进。

进一步地，本发明采用双行星排齿轮机构(前行星排齿轮机构120和后行星排齿轮机构130)作为减速机构，可以有效地缩小变速器的体积。

进一步的一个实施例中，如图1所示，变速器还包括二挡制动器170，与前行星排齿轮机构120的前太阳轮121相连。变速器还用于在一挡制动器160松开且二挡制动器170闭合时形成二挡工作状态，使得动力从输入轴101依次沿后太阳轮131、后行星轮133、后齿圈134、内连接支架140、前行星架122、前行星轮123、前齿圈124和外连接支架150传递至输出轴180处。

具体地，当变速器需要从一挡切换至二挡时，控制一挡制动器160由制动状态逐步松开，当二挡制动器170未通过液压系统实现闭合前，单向离合器200仍然维持变速器处于一挡工作状态，随后当二挡制动器170闭合时，变速器切换至二挡工作状态。当变速器从二挡切换至一挡时，二挡制动器170由闭合状态逐步松开直至完全断开，此过程中在动力作用下前行星架122的转动方向由正转变为零，然后出现反转的趋势，使得单向离合器200结合，随后一挡制动器160闭合，共同制动前行星架122完成动力切换，变速器切换至一挡工作状态。因此在换挡过程中，两个制动器的分离和结合是逐步进行的，相应地，汽车的速度在整个换挡过程没有动力中断，不存在换挡冲击，换挡平顺性也较好。

需要说明的是，如果取消单向离合器200，仅采用一挡制动器160对前行星架122进行制动也能实现一挡动力传递。如果取消单向离合器200，仅通过控制一挡制动器160和二挡制动器170也能实现挡位切换，但是切换过程需要同时控制两个制动器，控制难度较大，控制精度要求高。

本实施例由于设置了单向离合器200，因此在换挡过程中可以单独对两个制动器进行分别控制而不出现动力中断，即不必同时控制两个制动器就可以避免换挡过程中产生的冲击，因此对控制的要求较低，控制难度较小，同时结构也比较简单，成本较低。

进一步地，由于车辆能够实现两种挡位，即实现了两种传动比，可使整车获得更好的动力性和燃油经济性。

进一步地，变速器配置成通过控制动力源输出反向扭矩、同时一挡制动器160或二挡制动器170闭合实现倒挡。

如图1所示，一个实施例中，前行星排齿轮机构120的前行星架122与后行星排齿轮机构130的后齿圈134通过内连接支架140相连。前行星排齿轮机构120的前齿圈124与后行星排齿轮机构130的后行星架132通过外连接支架150相连。

进一步的一个实施例中，前行星排齿轮机构120的前太阳轮121同轴套设于输入轴101的外部。输入轴101的轴线和输出轴180的轴线重合。如此可以进一步减小变速器的体积，节约占用空间。

如图1所示，本发明还提供了一种动力总成，包括动力源、差速器190和上述任一实施例和实施例组合的变速器。这里的动力源优选为电机，如图1所示，电机包括定子110和转子100，电机的转子100用于能够输入轴101输出转矩。

本实施例的动力总成采用结构集成设计，实现了电机、变速器和差速器190的高度一体化设计，有效地减少了动力总成整体的体积和重量，同时降低了成本。

进一步地，采用一个单向离合器200和两个多片式湿式制动器作为关键的换挡元件，结合电机相对于发动机更强的调速能力，实现优于常规两个湿式制动器的换挡方式，并且优化了低温下的变速器响应速度，降低了液压系统的性能要求，提升了换挡过程的品质。其该动力总成具备一档、二档和倒档功能。

本发明还提供了一种车辆，包括上述动力总成。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种变速器，其特征在于，包括输入轴、输出轴、前行星排齿轮机构、后行星排齿轮机构、一挡制动器、单向离合器和套设于所述输出轴处的主减齿轮，所述输入轴与车辆的动力源的输出端相连，所述后行星排齿轮机构的后太阳轮套设于所述输入轴处，所述前行星排齿轮机构的前行星架与所述一挡制动器以及所述后行星排齿轮机构的后齿圈均固定连接，所述前行星排齿轮机构的前齿圈与所述后行星排齿轮机构的后行星架以及所述输出轴相连，所述主减齿轮与车辆的差速器相连，其中，所述单向离合器设置于所述前行星架与所述一挡制动器之间，仅用于在所述前行星架沿预设方向转动时结合所述前行星架和所述一挡制动器。

2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，还包括：

二挡制动器，与所述前行星排齿轮机构的前太阳轮相连。

3.根据权利要求2所述的变速器，其特征在于，

所述前行星排齿轮机构的前行星架与所述后行星排齿轮机构的后齿圈通过内连接支架相连。

4.根据权利要求3所述的变速器，其特征在于，

所述前行星排齿轮机构的前齿圈与所述后行星排齿轮机构的后行星架通过外连接支架相连。

5.根据权利要求4所述的变速器，其特征在于，

所述前行星排齿轮机构还包括套设于所述前行星架处的前行星轮，所述前行星轮分别与所述前齿圈和所述前太阳轮均啮合，所述后行星排齿轮机构还包括套设于所述后行星架处的后行星轮，所述后行星轮分别与所述后齿圈和所述后太阳轮均啮合；

所述变速器用于在所述一挡制动器闭合且所述二挡制动器松开时形成一挡工作状态，使得动力从所述输入轴依次沿所述后太阳轮、所述后行星轮、所述后行星架和所述外连接支架传递至所述输出轴处；

所述变速器还用于在所述一挡制动器松开且所述二挡制动器闭合时形成二挡工作状态，使得动力从所述输入轴依次沿所述后太阳轮、所述后行星轮、所述后齿圈、所述内连接支架、所述前行星架、所述前行星轮、所述前齿圈和所述外连接支架传递至所述输出轴处。

6.根据权利要求5所述的变速器，其特征在于，

所述变速器配置成通过控制所述动力源输出反向扭矩、同时所述一挡制动器或所述二挡制动器闭合实现倒挡。

7.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，

所述前行星排齿轮机构的所述前太阳轮同轴套设于所述输入轴的外部。

8.根据权利要求7所述的变速器，其特征在于，

所述输入轴的轴线和所述输出轴的轴线重合。

9.一种动力总成，其特征在于，包括动力源、差速器和权利要求1-8中任一项所述的变速器。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求9所述的动力总成。

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