CN218817906U - 一种带扭换挡装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带扭换挡装置，该带扭换挡装置包括第一动力输入机构、第二动力输入机构和输出轴，输出轴上转动设有第一输出齿轮和第二输出齿轮，第一输出齿轮与第一动力输入机构连接，第二输出齿轮与第二动力输入机构连接；输出轴上设有第一同步机构和第二同步机构，第一同步机构与第一输出齿轮可选择性的接合或分离，第二同步机构与第二输出齿轮可选择性的接合或分离，从而实现带扭换挡功能。该带扭换挡装置结构简单，可实现无动力中断的换挡，有效解决了传统变速箱换挡时动力中断和平顺性差的问题，大大提高了操作舒适感与驾乘体验。

Description

一种带扭换挡装置

技术领域

本实用新型属于汽车零部件技术领域，具体涉及一种带扭换挡装置。

背景技术

目前汽车排放已成为环境污染的主要因素之一，为保护环境，减少汽车排放，发展电动汽车已成为解决环保问题的重要手段之一。电动汽车是一种新能源交通工具，可替代传统内燃机汽车。目前大部分电动汽车只具备一个挡位，其存在以下技术缺点：一个挡位的速比难以保证电动汽车的最大爬坡度、最高速度与最大加速度要求；当电动汽车在高速巡航时(时速大于100公里/小时)，电机转速接近或超过每分钟一万转，此时电机的工作效率大大降低，电能消耗较快，而且影响传动系统零部件寿命；电机高转速对轴承与齿轮的制造精度要求很高，增加了电动汽车的成本。

为了克服上述缺点，人们对变速箱进行了改进，如中国专利CN213839435U公开了一种采用对称双输入轴的电驱动变速器，采用对称双输入轴的电驱动变速器包括电机、双输入轴机构、行星机构以及壳体，双输入轴机构和行星机构都通过轴承连接分别安装于壳体。两个电机能自动控制扭矩和转速相等，实现双输入轴机构的动力分流，齿轮承载能力增强，主轴总成不必设计为传统的浮动结构，两端轴承固定安装可增加同步器寿命，挂挡更加可靠；两输入轴加主轴的三轴式结构，使得传动部件减少，轴向尺寸减短，结构简单紧凑；双输入轴机构与行星机构组合，增加变速器速比数量，传递扭矩大，解决了传统变速器主轴及主轴齿轮浮动从而降低同步器寿命和挡位齿轮寿命的问题。

上述专利的电驱动变速器虽然具有两个挡位，但是其在换挡过程中存在动力中断的问题，而且换挡平顺性差，换挡品质不高，严重影响了驾乘体验。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种带扭换挡装置，用于解决现有技术中存在的上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种带扭换挡装置，包括第一动力输入机构、第二动力输入机构和输出轴，所述输出轴上转动设有第一输出齿轮和第二输出齿轮，所述第一输出齿轮与第一动力输入机构连接，所述第二输出齿轮与第二动力输入机构连接；输出轴上设有第一同步机构和第二同步机构，所述第一同步机构与第一输出齿轮可选择性的接合或分离，所述第二同步机构与第二输出齿轮可选择性的接合或分离。

作为上述技术方案的一种可选设计结构，还包括第一转速检测装置和第二转速检测装置，所述第一转速检测装置和第二转速检测装置分别用于获取第一输出齿轮和第二输出齿轮的转速，当第一输出齿轮和第二输出齿轮的转速一致时，第一同步机构与第一输出齿轮接合，且第二同步机构与第二输出齿轮分离；或者第一同步机构与第一输出齿轮分离，且第二同步机构与第二输出齿轮接合，以实现带扭换挡。

作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述第一动力输入机构包括第一动力输入轴，所述第一动力输入轴连接有第一驱动电机，第一动力输入轴上设有第一动力输入齿轮，所述第一动力输入齿轮与第一输出齿轮相互啮合，第一驱动电机通过调整第一动力输入轴的转速从而控制第一输出齿轮的转速。

作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述第一动力输入齿轮与第一输出齿轮的齿比为0.1-10。

作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述第二动力输入机构包括第二动力输入轴，所述第二动力输入轴连接有第二驱动电机，第二动力输入轴上设有第二动力输入齿轮，所述第二动力输入齿轮与第二输出齿轮相互啮合，第二驱动电机通过调整第二动力输入轴的转速从而控制第二输出齿轮的转速。

作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述第二动力输入齿轮与第二输出齿轮的齿比为0.1-10。

作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述第一同步机构包括第一花键毂、第一同步套和第一同步齿环，所述第一花键毂安装在输出轴上，所述第一同步套和第一同步齿环均设置在第一花键毂上，第一同步套用于与第一换挡拨叉连接，所述第一输出齿轮设有与第一同步齿环适配的第一接合齿环。

作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述第二同步机构包括第二花键毂、第二同步套和第二同步齿环，所述第二花键毂安装在输出轴上，所述第二同步套和第二同步齿环均设置在第二花键毂上，第二同步套用于与第二换挡拨叉连接，所述第二输出齿轮设有与第二同步齿环适配的第二接合齿环。

作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述第一转速检测装置包括第一转速传感器，所述第一转速传感器用于检测第一输出齿轮的转速。

作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述第二转速检测装置包括第二转速传感器，所述第二转速传感器用于检测第二输出齿轮的转速。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型在换挡时第二动力输入机构驱使第二输出齿轮转动，当第一输出齿轮和第二输出齿轮的转速达到一致时，第二同步机构与第二输出齿轮接合，且第一同步机构与第一输出齿轮分离，使第二动力输入机构通过第二输出齿轮驱使输出轴转动，从而实现带扭换挡功能。该带扭换挡装置结构简单，可实现无动力中断的换挡，有效解决了传统变速箱换挡时动力中断和平顺性差的问题，大大提高了操作舒适感与驾乘体验。

2、本实用新型采用双电机双动力输入的设计，可解决现有技术中单电机功率扭矩容量过大导致电机利用率较低的问题，其能够使电机的工作效率得到提升，最终提高电动汽车的续航里程。

附图说明

图1是本实用新型一种实施方式中带扭换挡装置的内部结构示意图；

图2是本实用新型一种实施方式中带扭换挡装置的侧面结构示意图。

图中：1-输出轴；2-第一输出齿轮；3-第二输出齿轮；4-第一同步机构；5-第二同步机构；6-第一动力输入轴；7-第一动力输入齿轮；8-第一驱动电机；9-第二动力输入轴；10-第二动力输入齿轮；11-第二驱动电机；12-第一转速传感器；13-第二转速传感器；14-箱体；15-第一换挡拨叉；16-第二换挡拨叉。

具体实施方式

实施例

如图1和图2所示，本实施例提供了一种带扭换挡装置，其主要应用于电动汽车中，也可以应用于其它动力设备中，可实现带扭换挡功能。该带扭换挡装置包括箱体14、第一动力输入机构、第二动力输入机构和输出轴1等结构，输出轴1转动安装在箱体14内，且输出轴1的一端伸出至箱体14外部，其作为箱体14的动力输出端。第一动力输入机构和第二动力输入机构作为箱体14的动力输入端，其用于驱使输出轴1输出动力。

如图1所示，所述输出轴1上转动设有第一输出齿轮2和第二输出齿轮3，具体地，第一输出齿轮2和第二输出齿轮3均通过轴承安装在输出轴1上，且第一输出齿轮2和第二输出齿轮3之间保持合适的间距，第一输出齿轮2和第二输出齿轮3在输出轴1上能够自由转动。所述第一输出齿轮2与第一动力输入机构连接，第一动力输入机构用于驱使第一输出齿轮2转动。所述第二输出齿轮3与第二动力输入机构连接，第二动力输入机构用于驱使第二输出齿轮3转动。

输出轴1上设有第一同步机构4和第二同步机构5，所述第一同步机构4与第一输出齿轮2可选择性的接合或分离，第一同步机构4与第一输出齿轮2接合时，第一输出齿轮2的动力可传递到输出轴1，使输出轴1随第一输出齿轮2一起转动；第一同步机构4与第一输出齿轮2分离时，第一输出齿轮2与输出轴1的动力断开，输出轴1不会随着第一输出齿轮2转动。所述第二同步机构5与第二输出齿轮3可选择性的接合或分离。第二同步机构5与第二输出齿轮3接合时，第二输出齿轮3的动力可传递到输出轴1，使输出轴1随第二输出齿轮3一起转动；第二同步机构5与第二输出齿轮3分离时，第二输出齿轮3与输出轴1的动力断开，输出轴1不会随着第二输出齿轮3转动。

电动汽车在行驶时，第一同步机构4与第一输出齿轮2接合，同时第二同步机构5与第二输出齿轮3分离，使第一动力输入机构通过第一输出齿轮2驱使输出轴1转动。若需要换挡，则第二动力输入机构驱使第二输出齿轮3转动，当第一输出齿轮2和第二输出齿轮3的转速达到一致时，第二同步机构5与第二输出齿轮3接合，且第一同步机构4与第一输出齿轮2分离，使第二动力输入机构通过第二输出齿轮3驱使输出轴1转动，从而实现带扭换挡功能。

在本实施例中，该带扭换挡装置还包括第一转速检测装置和第二转速检测装置，所述第一转速检测装置和第二转速检测装置分别用于获取第一输出齿轮2和第二输出齿轮3的转速，当第一输出齿轮2和第二输出齿轮3的转速一致时，第一同步机构4与第一输出齿轮2接合，且第二同步机构5与第二输出齿轮3分离；或者第一同步机构4与第一输出齿轮2分离，且第二同步机构5与第二输出齿轮3接合，以实现带扭换挡。其中，第一转速检测装置和第二转速检测装置均与电动汽车的电控单元连接，第一同步机构4和第二同步机构5均与电动汽车的电控单元连接，电控单元接收到换挡信号时，电控单元驱使第一动力输入机构和第二动力输入机构运行，使第一输出齿轮2和第二输出齿轮3的转速达到一致，然后第二同步机构5与第二输出齿轮3接合，且第一同步机构4与第一输出齿轮2分离，使第二动力输入机构通过第二输出齿轮3驱使输出轴1转动，实现带扭换挡功能。该带扭换挡装置应用在纯电动汽车时，由于带扭换挡装置有两个档位，即直接档和爬坡档，同等功率情况下，爬坡档的爬坡能力更强，电机的工作效率更高，可增加纯电动汽车的续航里程。

如图1所示，具体地，所述第一动力输入机构包括第一动力输入轴6，所述第一动力输入轴6连接有第一驱动电机8，第一动力输入轴6上设有第一动力输入齿轮7，所述第一动力输入齿轮7与第一输出齿轮2相互啮合。第一动力输入轴6转动安装在箱体14内，第一动力输入轴6的一端延伸至箱体14外部与第一驱动电机8相连，第一动力输入轴6上设有垫圈，以使第一动力输入齿轮7固定在第一动力输入轴6上。第一驱动电机8用于驱使第一动力输入齿轮7转动，第一动力输入齿轮7驱使第一输出齿轮2转动。第一驱动电机8通过调整第一动力输入轴6的转速从而控制第一输出齿轮2的转速。

其中，所述第一动力输入齿轮7与第一输出齿轮2的齿比为1。第一同步机构4与第一输出齿轮2接合后，第一驱动电机8驱使输出轴1转动，此时带扭换挡装置为高档状态。

所述第二动力输入机构包括第二动力输入轴9，所述第二动力输入轴9连接有第二驱动电机11，第二动力输入轴9上设有第二动力输入齿轮10，所述第二动力输入齿轮10与第二输出齿轮3相互啮合。第二动力输入轴9转动安装在箱体14内，第二动力输入轴9的一端延伸至箱体14外部与第二驱动电机11相连，第二动力输入轴9上设有垫圈，以使第二动力输入齿轮10固定在第二动力输入轴9上。第二驱动电机11用于驱使第二动力输入齿轮10转动，第二动力输入齿轮10驱使第二输出齿轮3转动，第二驱动电机11通过调整第二动力输入轴9的转速从而控制第二输出齿轮3的转速。

在本实施方式中，所述第二输出齿轮3与第二动力输入齿轮10的齿比为3.5。第二同步机构5与第二输出齿轮3接合后，第二驱动电机11驱使输出轴1转动，此时带扭换挡装置为低档状态。

电动汽车也可以采用另一种行驶方式，第一同步机构4与第一输出齿轮2接合，第二同步机构5与第二输出齿轮3接合，第一驱动电机8和第二驱动电机11共同驱使输出轴1转动。该方式可解决现有技术中单电机功率扭矩容量过大导致电机利用率较低的问题，其能够使电机的工作效率得到提升，最终提高电动汽车的续航里程。

在本实施例中，所述第一同步机构4包括第一花键毂、第一同步套和第一同步齿环，所述第一花键毂安装在输出轴1上，第一花键毂可沿着输出轴1轴向移动，所述第一同步套和第一同步齿环均设置在第一花键毂上，第一同步套用于与第一换挡拨叉15连接，所述第一输出齿轮2设有与第一同步齿环适配的第一接合齿环。第一换挡拨叉15由电控单元控制，第一换挡拨叉15可驱使第一花键毂沿着输出轴1左右移动，使第一同步齿环与第一接合齿环接合或者分离，从而实现第一动力输入机构与输出轴1之间的动力接合或者断开。

所述第二同步机构5包括第二花键毂、第二同步套和第二同步齿环，所述第二花键毂安装在输出轴1上，第二花键毂可沿着输出轴1轴向移动，所述第二同步套和第二同步齿环均设置在第二花键毂上，第二同步套用于与第二换挡拨叉16连接，所述第二输出齿轮3设有与第二同步齿环适配的第二接合齿环。第二换挡拨叉16由电控单元控制，第二换挡拨叉16可驱使第二花键毂沿着输出轴1左右移动，使第二同步齿环与第二接合齿环接合或者分离，从而实现第二动力输入机构与输出轴1之间的动力接合或者断开。

如图1和图2所示，作为一种可选实施方式，所述第一转速检测装置包括第一转速传感器12，所述第一转速传感器12用于检测第一输出齿轮2的转速。所述第二转速检测装置包括第二转速传感器13，所述第二转速传感器13用于检测第二输出齿轮3的转速。第一转速传感器12和第二转速传感器13均与电控单元连接，第一转速传感器12和第二转速传感器13分别将第一输出齿轮2和第二输出齿轮3的转速发送至电控单元，电控单元再对第一换挡拨叉15和第二换挡拨叉16进行控制，实现电动汽车的换挡功能。

此外，本实用新型中第一转速检测装置可以通过检测第一动力输入齿轮7或第一动力输入轴6的转速，然后根据第一动力输入齿轮7与第一输出齿轮2的齿比计算得到第一输出齿轮2的转速。相应的，第二转速检测装置可以通过检测第二动力输入齿轮10或第二动力输入轴9的转速，然后根据第二动力输入齿轮10与第二输出齿轮3的齿比计算得到第二输出齿轮3的转速。

本实施例还提供了上述带扭换挡装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤A，将第一同步机构4与第一输出齿轮2接合，并将第二同步机构5与第二输出齿轮3分离，使第一动力输入机构通过第一输出齿轮2驱使输出轴1转动。具体地，由于第一动力输入齿轮7与第一输出齿轮2相互啮合，第一驱动电机8通过调整第一动力输入轴6的转速从而控制第一输出齿轮2的转速。

步骤B，接收换挡信号，第二动力输入机构驱使第二输出齿轮3转动；当第一输出齿轮2和第二输出齿轮3的转速达到一致时，第二同步机构5与第二输出齿轮3接合，且第一同步机构4与第一输出齿轮2分离，使第二动力输入机构通过第二输出齿轮3驱使输出轴1转动。具体地，由于第二动力输入齿轮10与第二输出齿轮3相互啮合，第二驱动电机11通过调整第二动力输入轴9的转速从而控制第二输出齿轮3的转速。

本实施例还提供了上述带扭换挡装置的另一种工作方法，包括以下步骤：

步骤A，将第一同步机构4与第一输出齿轮2接合，并将第二同步机构5与第二输出齿轮3接合，使第一驱动电机8和第二驱动电机11共同驱使输出轴1转动；

步骤B，接收换挡信号，将第二同步机构5与第二输出齿轮3分离，使第一驱动电机8通过第一输出齿轮2驱使输出轴1转动；或者将第一同步机构4与第一输出齿轮2分离，使第二驱动电机11通过第二输出齿轮3驱使输出轴1转动。

本实用新型在使用过程中，电动汽车在平路上行驶时，带扭换挡装置位于直接档，即第一同步机构4与第一输出齿轮2接合，第二同步机构5与第二输出齿轮3分离，第一驱动电机8通过第一动力输入齿轮7和第一输出齿轮2的配合作用驱动输出轴1转动，从而驱使电动汽车正常行驶；当遇到爬坡时，带扭换挡装置切换到爬坡档，第二驱动电机11驱使第二输出齿轮3转动，当第二输出齿轮3与第一输出齿轮2的转速达到一致时，电控单元控制第二同步机构5与第二输出齿轮3接合，并控制第一同步机构4与第一输出齿轮2分离，使第二驱动电机11通过第二动力输入齿轮10和第二输出齿轮3的配合作用驱动输出轴1转动，并使第一驱动电机8与输出轴1之间的动力断开，从而驱使电动汽车爬坡行驶；当遇到平路后，采用相同原理将带扭换挡装置切换到直接档。此外，在某些工况下，可同时采用双电机的驱动方案，即第一同步机构4与第一输出齿轮2接合，并且第二同步机构5与第二输出齿轮3接合，第一驱动电机8和第二驱动电机11采用不同的转速共同驱使输出轴1转动。

本实用新型的带扭换挡装置采用双电机的驱动方案，布置方式上可采用双电机独立平行布置或者对向布置，减少带扭换挡装置的占用空间。该带扭换挡装置结构简单，可实现无动力中断的换挡，有效解决了传统变速箱换挡时动力中断和平顺性差的问题，大大提高了操作舒适感与驾乘体验。而且该带扭换挡装置采用双电机双动力输入的设计，可解决现有技术中单电机功率扭矩容量过大导致电机利用率较低的问题，其能够使电机的工作效率得到提升，最终提高电动汽车的续航里程。

需要说明的是，本实用新型并不限于采用第一输出齿轮2和第二输出齿轮3的方案，在输出轴1上还可以增设其它输出齿轮，该输出齿轮通过增设电机驱动或者在第一动力输入轴6或第二动力输入轴9上增设动力输入齿轮，动力输入齿轮与输出齿轮采用不同的齿比，从而实现多档位的换挡调节。

在本实用新型描述中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，可以是固定连接，可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，对本领域技术人员而言，可以理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，实施例描述的具体特征、结构等包含于至少一种实施方式中，在不相互矛盾的情况下，本领域技术人员可以将不同实施方式的特征进行组合。本实用新型的保护范围并不局限于上述具体实施方式，根据本实用新型的基本技术构思，本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种带扭换挡装置，其特征在于，包括第一动力输入机构、第二动力输入机构和输出轴(1)，所述输出轴(1)上转动设有第一输出齿轮(2)和第二输出齿轮(3)，所述第一输出齿轮(2)与第一动力输入机构连接，所述第二输出齿轮(3)与第二动力输入机构连接；输出轴(1)上设有第一同步机构(4)和第二同步机构(5)，所述第一同步机构(4)与第一输出齿轮(2)可选择性的接合或分离，所述第二同步机构(5)与第二输出齿轮(3)可选择性的接合或分离。

2.根据权利要求1所述的带扭换挡装置，其特征在于，还包括第一转速检测装置和第二转速检测装置，所述第一转速检测装置和第二转速检测装置分别用于获取第一输出齿轮(2)和第二输出齿轮(3)的转速，当第一输出齿轮(2)和第二输出齿轮(3)的转速一致时，第一同步机构(4)与第一输出齿轮(2)接合，且第二同步机构(5)与第二输出齿轮(3)分离；或者第一同步机构(4)与第一输出齿轮(2)分离，且第二同步机构(5)与第二输出齿轮(3)接合，以实现带扭换挡。

3.根据权利要求2所述的带扭换挡装置，其特征在于，所述第一动力输入机构包括第一动力输入轴(6)，所述第一动力输入轴(6)连接有第一驱动电机(8)，第一动力输入轴(6)上设有第一动力输入齿轮(7)，所述第一动力输入齿轮(7)与第一输出齿轮(2)相互啮合，第一驱动电机(8)通过调整第一动力输入轴(6)的转速从而控制第一输出齿轮(2)的转速。

4.根据权利要求3所述的带扭换挡装置，其特征在于，所述第一动力输入齿轮(7)与第一输出齿轮(2)的齿比为0.1-10。

5.根据权利要求2所述的带扭换挡装置，其特征在于，所述第二动力输入机构包括第二动力输入轴(9)，所述第二动力输入轴(9)连接有第二驱动电机(11)，第二动力输入轴(9)上设有第二动力输入齿轮(10)，所述第二动力输入齿轮(10)与第二输出齿轮(3)相互啮合，第二驱动电机(11)通过调整第二动力输入轴(9)的转速从而控制第二输出齿轮(3)的转速。

6.根据权利要求5所述的带扭换挡装置，其特征在于，所述第二动力输入齿轮(10)与第二输出齿轮(3)的齿比为0.1-10。

7.根据权利要求1所述的带扭换挡装置，其特征在于，所述第一同步机构(4)包括第一花键毂、第一同步套和第一同步齿环，所述第一花键毂安装在输出轴(1)上，所述第一同步套和第一同步齿环均设置在第一花键毂上，第一同步套用于与第一换挡拨叉(15)连接，所述第一输出齿轮(2)设有与第一同步齿环适配的第一接合齿环。

8.根据权利要求1所述的带扭换挡装置，其特征在于，所述第二同步机构(5)包括第二花键毂、第二同步套和第二同步齿环，所述第二花键毂安装在输出轴(1)上，所述第二同步套和第二同步齿环均设置在第二花键毂上，第二同步套用于与第二换挡拨叉(16)连接，所述第二输出齿轮(3)设有与第二同步齿环适配的第二接合齿环。

9.根据权利要求2所述的带扭换挡装置，其特征在于，所述第一转速检测装置包括第一转速传感器(12)，所述第一转速传感器(12)用于检测第一输出齿轮(2)的转速。

10.根据权利要求2所述的带扭换挡装置，其特征在于，所述第二转速检测装置包括第二转速传感器(13)，所述第二转速传感器(13)用于检测第二输出齿轮(3)的转速。

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