CN220220401U - 一种多挡位变速系统、电驱动总成及车辆底盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽车动力传动系统技术领域，具体是涉及到一种多挡位变速系统、电驱动总成及车辆底盘，变速系统多个并排设置的输入轴输入动力，具有多个动力源，可以配备高速小扭矩的电机，体积也更小，动力经输入轴上安装的输入齿轮与从动齿轮一配合进行减速，动力传递至中间轴，再通过换挡机构一或换挡机构二的作用，再进行减速，将动力传递至驱动轴后，经过输出齿轮与输出端的作用第三次减速输出，实现动力的多挡位三级减速，电驱动总成通过多挡位变速系统实现了动力电机的高速小扭矩化，降低电机产品稀土永磁材料用量，有效降低动力电机的重量、体积及成本，同时采用高速小扭矩多挡位变速系统，有效降低电驱动总成的整体重量体积。

Description

一种多挡位变速系统、电驱动总成及车辆底盘

技术领域

本实用新型属于汽车动力传动系统技术领域，具体是涉及到一种多挡位变速系统、电驱动总成及车辆底盘。

背景技术

随着新能源汽车的发展，中重卡新能源化趋势日渐明显，通过产品技术创新，有效降低新能源汽车动力系统产品的重量、体积及成本，减少新能源动力系统产品对系统永磁材料用量，从而更好的推动新能源汽车可持续发展。

降低新能源汽车动力系统重量、体积及成本，当前常见的研究方向包括：

电机的高速化：通过电机的高速化，在保证电机同样功率输出能力的条件下，有效降低电机扭矩，从而有效的电机永磁系统材料用量，实现产品的轻量化与低成本。同时匹配开发适用于电机的高速小扭矩变速箱，有效降低电驱动系统的重量、体积及成本；

机电集成化：通过电机、变速箱及电机控制器的基础，有效的减少中间连接环节，降低总体的重量、成本；

油冷：通过电机采用油冷冷却方式，有效提升电机散热能力，提升电机输出能力，有效降低电机产品的重量、体积；

扁线电机：通过采用扁线电机，提升电机定子转槽槽满率，提升电机铜线绕组与电机定子接触面，实现更高的性能与散热能力。

当前，中重卡普遍采用电机+AMT变速箱作为纯电动的动力传动系统，通过变速箱有效的提升电机的输出扭矩，适应不同工况需求，但所采用的电机普遍为低转速大扭矩(峰值转速3500RPM，峰值扭矩2500Nm)电机，相应的所采用的变速箱为低转速、大扭矩变速箱，往往采用双中间轴结构，使得系统重量重，体积大，自重耗能较高，占据的空间也比较大，使得能够安装电池空间较小，也限制了车辆的行驶里程。另外，低转速大扭矩的电机，体积较大，需要较多的稀土永磁材料，也造成产品成本高。

实用新型内容

本实用新型提供一种多挡位变速系统、电驱动总成及车辆底盘，以解决现有技术中存在的电动变速箱不利于实现传动系统的轻量化的技术问题。

基于上述目的本实用新型提供的一种多挡位变速系统，包括：

至少两个输入轴，所述输入轴上设有输入齿轮；

与输入轴相同数量的驱动轴，所述驱动轴上设置有从动齿轮二和换挡器一，所述换挡器一可选择性地接合于输入齿轮或从动齿轮一，形成换挡机构一，所述驱动轴上还设置有若干换挡机构二和位于远端的输出齿轮；

中间轴，所述中间轴上设有与输入齿轮相啮合的从动齿轮一、与从动齿轮二相啮合的主动齿轮一以及若干与换挡机构二相配合的主动齿轮组；以及

输出端，所述输出端与输出齿轮相啮合。

可选地，所述输入轴的数量为两个，每个输入轴用于连接一个电机。

可选地，所述换挡机构二包括从动齿轮三、从动齿轮四和换挡器二，所述换挡器二可选择性地与从动齿轮三或从动齿轮四接合，所述主动齿轮组包括主动齿轮二和主动齿轮三，所述主动齿轮二和主动齿轮三分别与从动齿轮三和从动齿轮四啮合。

可选地，所述主动齿轮二与从动齿轮三传动比为1.5-2.5，所述主动齿轮三与从动齿轮四传动比为2-4。

可选地，所述换挡器二为结合套或离合器。

可选地，所述输出端包括与输出齿轮相啮合的从动齿轮五和与从动齿轮五的轴孔过盈配合的输出轴。

可选地，所述输出齿轮与从动齿轮五的速比大于主动齿轮组与换挡机构二的速比。

可选地，所述输入齿轮与从动齿轮一速比为1-4，所述主动齿轮一与从动齿轮二的速比为1.1-2.5。

本实用新型提供的一种电驱动总成，包括如上所述的多挡位变速系统、动力电机和输出法兰，所述动力电机驱动连接于多挡位变速系统的输入轴，所述输出法兰固定连接于输出端。

可选地，动力电机的峰值转速≥10000RPM，峰值扭矩≤500Nm。

本实用新型提供的一种车辆底盘，包括如上所述的电驱动总成和底盘本体，所述电驱动总成固定安装于底盘本体上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的多挡位变速系统，可以采用两个或两个以上并排设置的输入轴作为动力输入端，使变速系统可以安装多个动力源，单个动力源可以配备高速小扭矩的电机，体积也更小，动力经输入轴上安装的输入齿轮与从动齿轮一配合进行减速，动力传递至中间轴，再通过换挡机构一或换挡机构二的作用，再进行减速，将动力传递至驱动轴后，经过输出齿轮与输出端的作用第三次减速输出，实现动力的多挡位三级减速。并且，换挡机构一和换挡机构二可以沿着输入轴的轴向延伸布置，使得变速系统的结构紧凑、体积小，有助于电动变速箱的传动系统实现轻量化。

本实用新型提供的一种电驱动总成，通过多挡位变速系统实现了动力电机的高速小扭矩化，降低电机产品稀土永磁材料用量，有效降低动力电机的重量、体积及成本，同时采用高速小扭矩多挡位变速系统，有效降低电驱动总成的整体重量体积。

本实用新型提供的一种车辆底盘，通过本重量和体积更小的电驱动总成，能够减少安装所占据的空间，使得底盘本体上可以安装更多的电池，同时电驱动总成的能效更高，能够进一步地提升续航里程。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的多挡位变速系统及电驱动总成的变速原理图；

图2为本实用新型实施例提供的电驱动总成的一挡动力输出原理图；

图3为本实用新型实施例提供的电驱动总成的二挡动力输出原理图；

图4为本实用新型实施例提供的电驱动总成的三挡动力输出原理图；

图5为本实用新型实施例提供的电驱动总成的四挡动力输出原理图。

图中：10、输入轴；11、输入齿轮；20、驱动轴；21、从动齿轮二；22、换挡器一；23、换挡机构二；231、从动齿轮三；232、从动齿轮四；233、换挡器二；24、输出齿轮；30、中间轴；31、从动齿轮一；32、主动齿轮一；33、主动齿轮二；34、主动齿轮三；40、输出端；41、从动齿轮五；42、输出轴；50、动力电机；60、输出法兰。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

如图1-5所示，本实用新型提供了一种多挡位变速系统，包括：至少两个输入轴10、与输入轴10相同数量的驱动轴20、中间轴30以及输出端40，输入轴10上设有输入齿轮11；驱动轴20上设置有从动齿轮二21和换挡器一22，换挡器一22可选择性地接合于输入齿轮11或从动齿轮一31，形成换挡机构一，驱动轴20上还设置有若干换挡机构二23和位于远端的输出齿轮24；中间轴30上设有与输入齿轮11相啮合的从动齿轮一31、与从动齿轮二21相啮合的主动齿轮一32以及若干与换挡机构二23相配合的主动齿轮组；输出端40与输出齿轮24相啮合。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的多挡位变速系统，可以采用两个或两个以上并排设置的输入轴10作为动力输入端，使变速系统可以安装多个动力源，单个动力源可以配备高速小扭矩的电机，体积也更小，动力经输入轴10上安装的输入齿轮11与从动齿轮一31配合进行减速，动力传递至中间轴30，再通过换挡机构一或换挡机构二23的作用，再进行减速，将动力传递至驱动轴20后，经过输出齿轮24与输出端40的作用第三次减速输出，实现动力的多挡位三级减速。并且，换挡机构一和换挡机构二23可以沿着输入轴10的轴向延伸布置，使得变速系统的结构紧凑、体积小，有助于电动变速箱的传动系统实现轻量化。

本实施例中，输入轴10的数量为两个，每个输入轴10用于连接一个电机，使得本变速系统具有两个动力输入端，可以驱动连接两个电机，并通过耦合两个电机，实现双电机驱动，有利于提高输出端40的扭矩，更适用于中型、重型卡车的驱动系统中。

具体地，两个输入轴10并排设置，两个输入轴10上安装的输入齿轮11均与中间轴30上的从动齿轮一31啮合，可以共同带动中间轴30上的多个主动齿轮，每个主动齿轮对应换挡机构一和换挡机构二23上的一个挡位，通过选择性地换挡实现多挡位减速，将动力传递至两个驱动轴20远端的输出齿轮24，两个输出齿轮24带动输出端40转动，最终输出减速增扭后的动力，通过。其中，两个输入轴10和中间轴30可以呈平面形式设置，也可以呈三角形设置，两个驱动轴20和中间轴30可以呈平面形式设置，也可以呈三角形设置。

在此需要说明的是，输入齿轮11是换挡机构一中的一个挡位，当换挡器一22与输入轴10接合，动力直接通过驱动轴20传递至输出轴42，变速系统是两级减速。还有，输入齿轮11为塔型齿轮，具有大齿轮和小齿轮，其大齿轮与从动齿轮一31啮合，小齿轮与换挡器一22接合。

本实施例中，一侧的输入轴10和驱动轴20可以是同轴设置，两者具有间隔单独定轴固定，当然输入轴10和驱动轴20也可以是平行设置。

本实施例中，换挡机构二23包括从动齿轮三231、从动齿轮四232和换挡器二233，换挡器二233可选择性地与从动齿轮三231或从动齿轮四232接合，主动齿轮组包括主动齿轮二33和主动齿轮三34，主动齿轮二33和主动齿轮三34分别与从动齿轮三231和从动齿轮四232啮合。

具体地，驱动轴20穿过从动齿轮二21、从动齿轮三231和从动齿轮四232的轴孔并间隙配合或转动配合，驱动轴20定心转动设置，驱动轴20与输出轴42的轴孔过盈配合，从动齿轮二21、从动齿轮三231和从动齿轮四232均为塔型齿轮，具有大齿轮和小齿轮，各自的大齿轮与对应的主动齿轮一32、主动齿轮二33和主动齿轮三34啮合，各自的小齿轮用于与对应换挡器一22和换挡器二233接合。

其中，换挡器一22和换挡器二233与驱动轴20通过花键连接，可控制换挡器一22和换挡器二233沿着驱动轴20的轴向移动，调节档位。还有，换挡器一22和换挡器二233为结合套或离合器。

本实施例中，输出端40包括与输出齿轮24相啮合的从动齿轮五41和与从动齿轮五41的轴孔过盈配合的输出轴42，输出轴42与外部联轴部件固定，用于输出动力。

本实施例中，输出齿轮24与从动齿轮五41的速比大于主动齿轮组与换挡机构二23的速比，也大于输入轴10与从动齿轮一31的速比。变速系统分为高速输入、中间变速及后端的减速增扭三大部分，特别的将减速增扭安装在变速的输出端40，因此电机及变速部分采用了高速小扭矩设计，有利于降低变速系统的重量体积。

具体地，输入齿轮11与从动齿轮一31速比k₁为1-4，所述主动齿轮三34与从动齿轮四232传动比k₂为2-4，主动齿轮二33与从动齿轮三231传动比k₃为1.5-2.5，主动齿轮一32与从动齿轮二21的速比k₄为1.1-2.5；

不同挡位下变速箱的总传动比分别为：

一挡传动比：k₁×k₂×k₅；

二挡传动比：k₁×k₃×k₅；

三挡传动比：k₁×k₄×k₅；

四挡传动比：k₅；

以其中具体一个速比为例，k₁＝3，k₂＝3，k₃＝2，k₄＝1.1，k₅＝3，各挡位速比为：

一挡：27；

二挡：18；

三挡：9.9；

四挡：3；

应当注意的是以上速比只是其中可实施的一个案例。

动力不中断的说明：请参阅图2和图3；

以一挡换二挡工作为例说明：

一挡工作时，两动力电机50通过上述动力传递路径工作，在需要换二挡时：

上方的动力电机50保持动力输出工作状态；

下方的动力电机50停止扭矩输出，并保持0扭矩输出状态，此动力电机50对应地换挡机构二23从一挡工作状态回到中间空挡工作状态；

然后下方的动力电机50按照输出转速，并根据二挡传动速比调整转速到相应工作转速点，并维持在该转速；下方的换挡机构二23从空挡工作状态切换到二挡工作状态；

下方的动力电机50维持动力输出，至此下方的动力电机50完成了从一挡换二挡工作，且在下方的动力电机50换挡过程中，上方的动力电机50一直维持动力输出，因此实现了下方的动力电机50的无动力中断换挡；

还有，上方的动力电机50停止扭矩输出，并保持0扭矩输出状态；上方的动力电机50对应地上方的换挡机构二23从一挡工作状态回到中间空挡工作状态；

上方的动力电机50按照输出转速，并根据二挡传动速比调整转速到相应工作转速点，并维持在该转速；

上方的换挡机构二23从空挡工作状态切换到二挡工作状态；

至此上方的动力电机50也完成了从一挡换二挡工作，且在上方的动力电机50换挡过程中，下方的动力电机50一直维持动力输出驱动整车行驶，因此实现了上方的动力电机50的一挡换二挡无动力中断换挡；

两动力电机50按照车辆动力输出扭矩驱动整车行驶；

在变速箱由2挡换3挡及3挡换4挡的过程中，采用与上述同样的过程，即通过两个动力电机50配合，依次换挡从而实现了换挡过程的无动力中断。

更进一步的，通过本变速箱输入轴配合可实现更多挡位输出如：

一个动力电机50工作在一挡，另一个动力电机50工作在二挡，从而实现动力输出处于本专利小于两个动力电机50均工作在1挡，而又大于两个动力电机50均工作在二挡的动力输出；同理

一个动力电机50工作在二挡，另一个动力电机50工作在三挡；或者

一个动力电机50工作在三挡，另一个动力电机50工作在四挡。

本实用新型提供的一种电驱动总成，包括如上所述的多挡位变速系统、动力电机50和输出法兰60，所述动力电机50驱动连接于多挡位变速系统的输入轴10，输出法兰60固定连接于输出端40。

通过多挡位变速系统实现了动力电机50的高速小扭矩化，降低电机产品稀土永磁材料用量，有效降低动力电机50的重量、体积及成本，同时采用高速小扭矩多挡位变速系统，有效降低电驱动总成的整体重量体积。

进一步地，动力电机50的峰值转速≥10000RPM，峰值扭矩≤500Nm。

使用时，请参阅图2，图中箭头为动力传递方向，下同，一挡动力输出：两个动力电机50的动力经输入齿轮11和从动齿轮一31传递至中间轴30，换挡器一22处于空挡状态，换挡器二233在换挡执行机构推动下与从动齿轮四232接合，从而将动力传递至输出齿轮24，最终经从动齿轮五41减速增扭后经输出法兰60输出到整车。

请参阅图3，二挡动力输出：两个动力电机50的动力经输入齿轮11和从动齿轮一31传递至中间轴30，换挡器一22处于空挡状态，换挡器二233在换挡执行机构推动下与从动齿轮三231接合，从而将动力传递至输出齿轮24，最终经从动齿轮五41减速增扭后经输出法兰60输出到整车。

请参阅图4，三挡动力输出：两个动力电机50的动力经输入齿轮11和从动齿轮一31传递至中间轴30，换挡器二233处于空挡状态，换挡器一22在换挡执行机构推动下与从动齿轮二21接合，从而将动力传递至输出齿轮24，最终经从动齿轮五41减速增扭后经输出法兰60输出到整车。

请参阅图4，四挡动力输出：两个动力电机50的动力经输入齿轮11和从动齿轮一31传递至中间轴30，换挡器二233处于空挡状态，换挡器一22在换挡执行机构推动下与输入齿轮11接合，从而将动力传递至输出齿轮24，最终经从动齿轮五41减速增扭后经输出法兰60输出到整车。

本实用新型提供的一种车辆底盘，包括如上所述的电驱动总成和底盘本体，所述电驱动总成固定安装于底盘本体上。通过本重量和体积更小的电驱动总成，能够减少安装所占据的空间，使得底盘本体上可以安装更多的电池，同时电驱动总成的能效更高，能够进一步地提升续航里程。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的保护范围限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请中一个或多个实施例的不同方面的许多其他变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本申请中一个或多个实施例旨在涵盖落入本申请的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请中一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多挡位变速系统，其特征在于，包括：

至少两个输入轴(10)，所述输入轴(10)上设有输入齿轮(11)；

与输入轴(10)相同数量的驱动轴(20)，所述驱动轴(20)上设置有从动齿轮二(21)和换挡器一(22)，所述换挡器一(22)可选择性地接合于输入齿轮(11)或从动齿轮一(31)，形成换挡机构一，所述驱动轴(20)上还设置有若干换挡机构二(23)和位于远端的输出齿轮(24)；

中间轴(30)，所述中间轴(30)上设有与输入齿轮(11)相啮合的从动齿轮一(31)、与从动齿轮二(21)相啮合的主动齿轮一(32)以及若干与换挡机构二(23)相配合的主动齿轮组；以及

输出端(40)，所述输出端(40)与输出齿轮(24)相啮合。

2.根据权利要求1所述的多挡位变速系统，其特征在于，所述输入轴(10)的数量为两个，每个输入轴(10)用于连接一个电机。

3.根据权利要求2所述的多挡位变速系统，其特征在于，所述换挡机构二(23)包括从动齿轮三(231)、从动齿轮四(232)和换挡器二(233)，所述换挡器二(233)可选择性地与从动齿轮三(231)或从动齿轮四(232)接合，所述主动齿轮组包括主动齿轮二(33)和主动齿轮三(34)，所述主动齿轮二(33)和主动齿轮三(34)分别与从动齿轮三(231)和从动齿轮四(232)啮合。

4.根据权利要求3所述的多挡位变速系统，其特征在于，所述主动齿轮二(33)与从动齿轮三(231)传动比为1.5-2.5，所述主动齿轮三(34)与从动齿轮四(232)传动比为2-4。

5.根据权利要求3所述的多挡位变速系统，其特征在于，所述换挡器二(233)为结合套或离合器。

6.根据权利要求1所述的多挡位变速系统，其特征在于，所述输出端(40)包括与输出齿轮(24)相啮合的从动齿轮五(41)和与从动齿轮五(41)的轴孔过盈配合的输出轴(42)。

7.根据权利要求6所述的多挡位变速系统，其特征在于，所述输出齿轮(24)与从动齿轮五(41)的速比大于主动齿轮组与换挡机构二(23)的速比。

8.根据权利要求1-6任一项所述的多挡位变速系统，其特征在于，所述输入齿轮(11)与从动齿轮一(31)速比为1-4，所述主动齿轮一(32)与从动齿轮二(21)的速比为1.1-2.5。

9.一种电驱动总成，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的多挡位变速系统、动力电机(50)和输出法兰(60)，所述动力电机(50)驱动连接于多挡位变速系统的输入轴(10)，所述输出法兰(60)固定连接于输出端(40)。

10.一种车辆底盘，其特征在于，包括权利要求9所述的电驱动总成和底盘本体，所述电驱动总成固定安装于底盘本体上。