CN102562965B - 一种电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器，属于汽车技术领域。它解决了变速器、差速器、电动机等结构连接不够紧凑，结构尺寸较大，动力传递及能量转换过程中能量损失较大的问题。本电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器，包括一输入轴、一输出轴、磁粉离合器、差速器、变速器处理器以及电流控制单元，输入轴和输出轴之间通过两副变速齿轮组连接，在输出轴上设置使输入轴只通过一副变速齿轮组驱动输出轴转动的同步器，同步器与电磁阀换挡机构连接，通过变速器处理器直接控制电磁阀换挡机构及磁粉离合器，从而实现结构紧凑和节约能源的目的。

Description

一种电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及一种电动汽车用的变速器，特别涉及一种电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器。

背景技术

在汽车保有量日益增加，顾客对汽车技术要求越来越高的今天，汽车技术也得到了不断的发展。但是迫于环境污染的加剧，油价的不断攀升，人们急需一种新能源、洁净能源来代替汽油、燃油。电动汽车作为一种绿色能源产品，因其采用电能驱动，结构简单，噪音低，使用成本低，且具有良好的环境保护效果而成为汽车的发展方向。变速器作为汽车传动系统的一个重要结构，在汽车起步、变速、倒车过程中发挥作用，其整体结构的设计直接影响到汽车的操控性能和使用经济性。目前能使纯电动汽车实现起步、变速、倒车功能的变速器多与差速器等结构分开独立设置，且电动机与变速器连接不够紧凑，从而造成结构尺寸较大等问题，且动力传递及能量转换过程中能量损失较大。

中国实用新型专利申请(申请号200820067441.3)中公开了一种电动汽车变速器与差速器组合一体的传动装置，它的结构包括变速器、差速器，变速器包括有一对啮合传动的大、小斜齿轮，小斜齿轮安装在由电机驱动的主动轴上，大斜齿轮的轮毂通过螺栓与圆盘形支撑架相连接，支撑架通过轴承装配在机架上；大斜齿轮的轮毂上设有通槽，在通槽处装配有销轴。差速器的两个输出锥齿轮分别装配在左右车轮半轴上。该专利将变速器和差速器设置为一个整体结构，虽然减少了整个轮廓结构尺寸，结构紧凑，满足电动汽车的设计要求，但是该专利却只是解决了结构尺寸问题，并未解决动力传递及能量转换过程中能量损失大的问题。

发明内容

本发明针对现有的技术存在上述问题，提出了一种电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器，该2挡变速器适用于纯电动车，实现起步、变速和倒车的功能，并且实现结构紧凑和节约能源的目的。

本发明通过下列技术方案来实现：一种电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器，包括一输入轴、一输出轴、磁粉离合器和差速器，其特征在于，所述的输入轴和输出轴之间通过两副变速齿轮组连接，在输出轴上设置使输入轴只通过一副变速齿轮组驱动输出轴转动的同步器，所述的同步器与电磁阀换挡机构连接，本2挡变速器还包括变速器处理器和用于控制上述磁粉离合器离合的电流控制单元，所述的电磁阀换挡机构、电流控制单元均与上述的变速器处理器连接。

变速器处理器可以控制电磁阀换挡机构以及通过电流控制单元控制磁粉离合器的离合，使得整车、变速器、电动机的控制更加精准，减少了动力以及控制过程中能量转换的损失，同时电磁阀换挡机构可以降低驾驶员的操作疲劳。而磁粉离合器适合动力高转速低的扭矩特性，同时也实现了换挡时的无级变速，增加整车驾驶舒适性。电磁阀换挡机构控制同步器，该同步器控制输入轴与输出轴通过两副变速齿轮组中的任意一幅变速齿轮组连接，即实现2挡变速。

在上述的电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器中，所述的电磁阀换挡机构包括换挡拨叉和与换挡拨叉连接的电磁阀，该电磁阀与上述的变速器处理器通过放大电路连接。变速器处理器通过放大电路控制电磁阀，电磁阀调节换挡拨叉实现换挡，该结构简单且直接电子控制，控制更加精准，能量损失少，还可以降低驾驶员的操作疲劳。

在上述的电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器中，所述的磁粉离合器包括离合器主体和从动盘，在离合器主体与从动盘之间设有磁粉，离合器主体内设有线圈，所述的电流控制单元包括与上述变速器处理器连接的放大电路，所述的放大电路与上述的线圈连接。变速器处理器通过电流控制单元的放大电路来控制磁粉和线圈，实现离合器主体和从动盘的离合，控制精准且能量损失少。

在上述的电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器中，所述的两副变速齿轮组为固定在输入轴上的一挡主动齿轮和二挡主动齿轮，所述的输出轴上设有与一挡主动齿轮啮合的一挡从动齿轮和与二挡主动齿轮啮合的二挡从动齿轮，所述的同步器设置在一挡从动齿轮和二挡从动齿轮之间。同步器设置在两个从动齿轮之间，直接控制两副变速齿轮组，结构简单紧凑。

在上述的电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器中，所述的磁粉离合器、输入轴、输出轴和差速器均设置在同一个箱体内，磁粉离合器和差速器为箱体的同一侧，两副变速齿轮位于箱体的另一侧。由于都设置在一个箱体内，所以结构更加紧凑。

在上述的电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器中，所述的输出轴通过两个轴承连接到箱体上，第一个轴承位于输出轴的端部，第二个轴承位于输出轴的中间，输出轴的一端穿出第二个轴承并该端部设置与差速器连接的齿轮。第二个轴承设置在与差速器连接的齿轮和一挡从动齿轮之间，可以加强输出轴的刚度。

在上述的电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器中，所述的磁粉离合器上设有用于检测离合器离合的离合器传感器，上述的离合器传感器与所述的变速器处理器连接，所述的变速器处理器用于接收离合器传感器输送来的分离信号，并发出控制信号控制上述的电磁阀换挡机构进行换挡。离合器传感器将检测到的离合器分离信号传送给变速器处理器，变速器处理器控制电磁阀换挡机构进行换挡，整个结构通过电子控制，控制精准且减少了控制过程中能量转换的损失。

在上述的电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器中，所述箱体外固定有电动机，所述电动机的转轴直接与上述的离合器主体连接。电动机的转轴直接与离合器主体连接，结构紧凑，能量传递损失少。

在上述的电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器中，所述电动机上设有检测电动机正反转的电动机传感器，上述的电动机传感器与所述的变速器处理器连接，所述的变速器处理器用于接收电动机传感器输送来的反转信号，并发出控制信号控制上述的电磁阀换挡机构换挡到一挡起步状态。电动机传感器将检测到的电动机正反转信号传递给变速器处理器，变速器处理器控制电磁阀换挡机构换挡到一挡，整个结构通过电子控制，控制精准且减少了控制过程中能量转换的损失。

在上述的电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器中，所述的差速器上设有检测输出转速的输出转速传感器。能够及时的反馈输出转速信息。

现有技术相比，本电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器具有以下优点：

1、由于离合器、差速器、同步器等机构都设置在一个箱体内，所以结构更加紧凑。

2、由于离合器、换挡机构同时采用电子控制，所以控制更加精准，动力以及控制过程中的能量转换损失小。

3、由于采用磁粉离合器，适合动力的高转速低扭矩特性，所以能实现换挡时的无极变速，增加整车驾驶舒适性。

4、由于与差速器连接的齿轮和一挡从动齿轮之间设有轴承，所以加强了输出轴的刚度。

附图说明

图1是本电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器的结构示意图。

图2是本电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器的控制原理图。

图中，1、输入轴；2、从动盘；3、离合器主体；4、离合器传感器；5、线圈；6、磁粉；7、电动机；8、电动机传感器；9、轴承；10、差速器；11、输出转速传感器；12、箱体；13、电磁阀；14、换挡拨叉；15、同步器；16、输出轴；17、二挡从动齿轮；18、一挡从动齿轮；19、一挡主动齿轮；20、二挡主动齿轮。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器，包括一输入轴1、一输出轴16、磁粉离合器和差速器10，输入轴1和输出轴16之间通过两副变速齿轮组连接，在输出轴16上设置使输入轴1只通过一副变速齿轮组驱动输出轴16转动的同步器15，同步器15与电磁阀换挡机构连接，本2挡变速器还包括变速器处理器和用于控制上述磁粉离合器离合的电流控制单元，电磁阀换挡机构、电流控制单元均与变速器处理器连接，整体控制精准且能量损失少。磁粉离合器、输入轴1、输出轴16和差速器10均设置在同一个箱体12内，磁粉离合器和差速器10位于箱体12的同一侧，两副变速齿轮位于箱体12的另一侧，因此整体结构更加紧凑。箱体12外固定有电动机7，电动机7的转轴直接与离合器主体3连接，因此结构紧凑，能量传递损失少。

具体来说，电磁阀换挡机构包括换挡拨叉14和与换挡拨叉14连接的电磁阀13，该电磁阀13与变速器处理器通过放大电路连接。磁粉离合器包括离合器主体3和从动盘2，在离合器主体3与从动盘2之间设有磁粉6，离合器主体3内设有线圈5，电流控制单元包括与上述变速器处理器连接的放大电路，放大电路与上述的线圈5连接。该电磁阀换挡机构与磁粉离合器结构简单且直接电子控制，控制更加精准，能量损失少，还可以降低驾驶员的操作疲劳。

两副变速齿轮组为固定在输入轴1上的一挡主动齿轮19和二挡主动齿轮20，输出轴上16设有与一挡主动齿轮19啮合的一挡从动齿轮18和与二挡主动齿轮20啮合的二挡从动齿轮17，同步器15设置在一挡从动齿轮18和二挡从动齿轮17之间，结构简单紧凑。输出轴16通过两个轴承连接到箱体12上，第一个轴承位于输出轴16的端部，第二个轴承9位于输出轴16的中间，输出轴16的一端穿出第二个轴承9并该端部设置与差速器10连接的齿轮，由于第二个轴承9设置在与差速器10连接的齿轮和一挡从动齿轮18之间，可以加强输出轴16的刚度。

离合器上设有用于检测离合器离合的离合器传感器4，离合器传感器4与变速器处理器连接，变速器处理器用于接收离合器传感器4输送来的分离信号，并发出控制信号控制上述的电磁阀换挡机构进行换挡。电动机7上设有检测电动机7正反转的电动机传感器8，电动机传感器8与变速器处理器连接，变速器处理器用于接收电动机传感器8输送来的反转信号，并发出控制信号控制上述的电磁阀换挡机构换挡到一挡起步状态。换挡过程及电机反转过程均通过电子控制，控制精准且减少了控制过程中能量转换的损失。差速器10上设有检测输出转速的输出转速传感器11，能够及时的反馈输出转速信息。

当汽车需要起步时，电动机7通过整流交流电实现正转，而整流交流电的大小及通断有Can Bus来控制。电动机7带动离合器主体3转动，在电刷控制离合器主体3与从动盘2结合并调节适当的滑动比率后，离合器主体3将动力传递给从动盘2，从动盘2直接带着输入轴1转动。输入轴1通过其中的一副变速齿轮组将动力传递给输出轴16。输出轴16通过差速器10将动力传递给左右车轮，汽车开始起步。

当汽车需要换挡时，变速器处理器通过电流控制单元的放大电路控制离合器主体3内的线圈5与磁粉6，使磁粉离合器分离，即离合器主体3与从动盘2分离。变速器处理器接收到离合器传感器4输送来的分离信号后，发出控制信号，通过放大电路控制电磁阀换挡机构的电磁阀13，电磁阀13驱动换挡拨叉14带着同步器15进行换挡操作，即一副变速齿轮组分离，另一副变速齿轮组啮合，通电结束后，电刷控制离合器主体3与从动盘2结合并调节适当的滑动比率，从而实现了2挡变速。动力由输入轴1传递给输出轴16并最终通过差速器10传递给左右车轮。

当汽车需要倒车时，电动机7通过整流交流电实现反转，其他过程与汽车起步时基本相同。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了输入轴1、从动盘2、离合器主体3、离合器传感器4、线圈5、磁粉6、电动机7、电动机传感器8、轴承9、差速器10、输出转速传感器11、箱体12、电磁阀13、换挡拨叉14、同步器15、输出轴16、二挡从动齿轮17、一挡从动齿轮18、一挡主动齿轮19、二挡主动齿轮20等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器，包括一输入轴(1)、一输出轴(16)、磁粉离合器和差速器(10)，其特征在于，所述的输入轴(1)和输出轴(16)之间通过两副变速齿轮组连接，在输出轴(16)上设置使输入轴(1)只通过一副变速齿轮组驱动输出轴(16)转动的同步器(15)，所述的同步器(15)与电磁阀换挡机构连接，所述的输出轴(16)通过两个轴承连接到箱体(12)上，第一个轴承位于输出轴的端部，第二个轴承(9)位于输出轴的中间，输出轴(16)的一端穿出第二个轴承(9)并该端部设置与差速器(10)连接的齿轮；本2挡变速器还包括变速器处理器和用于控制上述磁粉离合器离合的电流控制单元，所述的电磁阀换挡机构、电流控制单元均与上述的变速器处理器连接，所述的磁粉离合器包括离合器主体(3)和从动盘(2)，在离合器主体(3)与从动盘(2)之间设有磁粉(6)，离合器主体(3)内设有线圈(5)，所述的电流控制单元包括与上述变速器处理器连接的放大电路，所述的放大电路与上述的线圈(5)连接。

2.根据权利要求1所述的电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器，其特征在于，所述的电磁阀换挡机构包括换挡拨叉(14)和与换挡拨叉(14)连接的电磁阀(13)，该电磁阀(13)与上述的变速器处理器通过放大电路连接。

3.根据权利要求1或2所述的电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器，其特征在于，所述的两副变速齿轮组为固定在输入轴(1)上的一挡主动齿轮(19)和二挡主动齿轮(20)，所述的输出轴(16)上设有与一挡主动齿轮(19)啮合的一挡从动齿轮(18)和与二挡主动齿轮(20)啮合的二挡从动齿轮(17)，所述的同步器(15)设置在一挡从动齿轮(18)和二挡从动齿轮(17)之间。

4.根据权利要求3所述的电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器，其特征在于，所述的磁粉离合器、输入轴(1)、输出轴(16)和差速器(10)均设置在同一个箱体(12)内，磁粉离合器和差速器(10)为箱体(12)的同一侧，两副变速齿轮位于箱体(12)的另一侧。

5.根据权利要求4所述的电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器，其特征在于，所述的磁粉离合器上设有用于检测离合器离合的离合器传感器(4)，上述的离合器传感器(4)与所述的变速器处理器连接，所述的变速器处理器用于接收离合器传感器(4)输送来的分离信号，并发出控制信号控制上述的电磁阀换挡机构进行换挡。

6.根据权利要求5所述的电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器，其特征在于，所述箱体(12)外固定有电动机(7)，所述电动机(7)的转轴直接与上述的离合器主体(3)连接。

7.根据权利要求6所述的电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器，其特征在于，所述电动机(7)上设有检测电动机正反转的电动机传感器(8)，上述的电动机传感器(8)与所述的变速器处理器连接，所述的变速器处理器用于接收电动机传感器(8)输送来的反转信号，并发出控制信号控制上述的电磁阀换挡机构换挡到一挡起步状态。

8.根据权利要求3所述的电动汽车用带磁粉离合器的2挡变速器，其特征在于，所述的差速器(10)上设有检测输出转速的输出转速传感器(11)。