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CN106051147A - 一种电动汽车变速器 - Google Patents

一种电动汽车变速器 Download PDF

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CN106051147A
CN106051147A CN201610661981.3A CN201610661981A CN106051147A CN 106051147 A CN106051147 A CN 106051147A CN 201610661981 A CN201610661981 A CN 201610661981A CN 106051147 A CN106051147 A CN 106051147A
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陈勇
郭立书
曹展
刘海
董远
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Hebei University of Technology
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Hebei University of Technology
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Abstract

本发明涉及变速器技术领域，尤其涉及一种电动汽车变速器。电动汽车变速器包括依次传动连接的输入轴总成、输出轴总成和差速器总成；还包括选换挡机构总成，输出轴总成上设置有同步器，同步器在选换挡机构总成带动下移动；所述输入轴总成包括输入轴和第一电机，输入轴与第一电机的输出端连接；所述输出轴总成包括输出轴和第二电机，输出轴与第二电机的输出端连接。通过第一电机和第二电机的设置，可以实现双电机共同驱动，或者分别进行驱动，即便有一个电机失效汽车也能行驶，通过选档机构的设置，可实现电机多档驱动，实现多种档位选择，在各种工况下实现整个系统的能量综合优化。

Description

一种电动汽车变速器
技术领域
本发明涉及变速器技术领域，尤其涉及一种电动汽车变速器。
背景技术
变速电动机通常在低速区域，具有恒转矩特性，在其高速区域，具有恒功率特性。多档或单档传动装置的应用主要取决于电动机的转速—转矩特性。在给定的电动机额定功率下，若其有大范围恒功率区，则单档传动装置将足以在低转速情况下产生高牵引力；否则必须采用多档传动装置。
显然，具有大范围恒功率区域的电动机，其最大转矩能显著提高，因此车辆的加速和爬坡性能得以改善，而传动装置也可简化。但是，每种型式的电动机都有其固有的最高转速比的限值，例如，由于有永磁体，磁场难以衰减，因此永磁电动机具有小转速比；开关磁阻电动机的转速比可达到较高值；异步电动机转速比介于永磁电动机与开关磁阻电动机之间。
电动车单档电机驱动，电机高效工作范围较窄，难以满足不同工况、不同转速下的整车要求。同时，现有的选换挡机构结构较为复杂、选换挡时间较长，难以满足快速换挡及平顺性要求。另外，传统动力汽车由于离合器、液力变矩器等零部件的布置，导致传动系统和整车布置空间紧张和整备质量较大。
经过对现有技术的检索发现，中国专利申请公开号CN104295675A，申请公开日2015.01.21，记载了一种“一种二档电动车变速器总成”。该发明公开了一种二档电动车变速器总成，左箱体与右箱体合箱后形成的内腔中装有输入轴和中间轴，输入轴与电机的输出轴连接，中间轴上的一档齿轮与输入轴的一档轴齿部常啮合，二档齿轮与二档轴齿部常啮合；一档齿轮和二档齿轮之间的中间轴上套装有同步器齿套，同步器齿套可在拨叉的拨动下沿中间轴轴向滑移；中间轴的减速齿轮部与减速器壳上的减速齿轮常啮合，行星齿轮轴固定在减速器壳上，行星齿轮轴上的两个行星齿轮同时与两个输出伞齿轮常啮合，这两个输出伞齿轮的伞齿轮轴分别支撑在减速器壳左端和右端的安装孔中。该发明可将电机的动力通过输出伞齿轮的伞齿轮轴输出，并可通过换挡使伞齿轮轴具有两个档位。虽然上述专利申请提供了一种变速箱具有两个档位，但是其依然存在电动车单电机驱动，电机高效工作范围较窄，难以满足不同工况、不同转速下的整车要求，以及现有的选换挡机构结构较为复杂、选换挡时间较长，难以满足快速换挡及平顺性要求。
针对上述问题，提出一种能够解决现有变速器存在的电机高效工作范围较窄，难以满足不同工况、不同转速下的整车要求问题的电动汽车变速器。
发明内容
本发明的目的在于提出一种电动汽车变速器，能够解决现有变速器存在的电机高效工作范围较窄，难以满足不同工况、不同转速下的整车要求问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种电动汽车变速器，其包括依次传动连接的输入轴总成、输出轴总成和差速器总成；
还包括选换挡机构总成，输出轴总成上设置有同步器，同步器在选换挡机构总成带动下移动；
所述输入轴总成包括输入轴和第一电机，输入轴与第一电机的输出端连接；
所述输出轴总成包括输出轴和第二电机，输出轴与第二电机的输出端连接。
作为上述电动汽车变速器的一种优选方案，所述输入轴总成还包括1档主动齿轮和2档主动齿轮；
所述1档主动齿轮、2档主动齿轮与所述输入轴固定连接。
作为上述电动汽车变速器的一种优选方案，所述输入轴输入端通过花键与第一电机输出端相连。
作为上述电动汽车变速器的一种优选方案，所述输出轴总成包括1档从动齿轮、2档从动齿轮、P档驻车棘轮和输出轴主减齿轮；
所述同步器为1/2档同步器；
所述输出轴与1档从动齿轮、2档从动齿轮通过轴承相连；
所述输出轴与1/2档同步器的齿鼓固定连接；
所述输出轴与P档驻车棘轮、输出轴主减齿轮固定连接；
所述输出轴1档从动齿轮与输入轴1档主动齿轮啮合，所述输出轴2档从动齿轮与输入轴2档主动齿轮啮合；
所述输出轴主减齿轮与差速器总成传动连接；
所述输出轴的1/2档同步器可实现输出轴与1档从动齿轮结合或分离或实现与2档从动齿轮分离或结合。
作为上述电动汽车变速器的一种优选方案，所述差速器总成齿圈与输出轴主减齿轮啮合。
作为上述电动汽车变速器的一种优选方案，所述输出轴输入端通过花键与电机2输出端相连。
作为上述电动汽车变速器的一种优选方案，所述选换挡机构总成包括变速器控制单元TCU，分别与变速器控制单元TCU连接的换挡机构以及驻车机构，所述换挡机构连接于所述1/2挡同步器，并带动1/2挡同步器与1挡从动齿轮和2挡从动齿轮中的一个相啮合；所述驻车机构与P挡驻车棘轮相配合使用，用于锁死或松开P挡驻车棘轮。
作为上述电动汽车变速器的一种优选方案，所述换挡机构包括连接于变速器控制单元TCU的选换挡电机，连接于所述选换挡电机的减速机构，所述减速机构驱动连接有1/2挡换挡拨叉，所述1/2挡换挡拨叉连接于1/2挡同步器，并带动1/2挡同步器与1挡从动齿轮和2挡从动齿轮中的一个相啮合。
作为上述电动汽车变速器的一种优选方案，所述减速机构连接有挡位传感器，所述挡位传感器连接于所述变速器控制单元TCU。
作为上述电动汽车变速器的一种优选方案，所述驻车机构包括连接于变速器控制单元TCU的驻车电机，所述驻车电机连接有驻车执行机构，所述驻车执行机构连接有P挡驻车棘爪，并驱动所述P挡驻车棘爪锁死或松开P挡驻车棘轮。
作为上述电动汽车变速器的一种优选方案，所述驻车电机连接有车速传感器，所述驻车执行机构连接有驻车位置传感器，所述车速传感器和驻车位置传感器均连接于变速器控制单元TCU。
本发明的有益效果为：本发明通过第一电机和第二电机的设置，可以实现双电机共同驱动，或者分别进行驱动，即便有一个电机失效汽车也能行驶，通过选档机构的设置，可实现电机多档驱动，实现多种档位选择，在各种工况下实现整个系统的能量综合优化。
附图说明
图1是发明的电动汽车变速器的传动路线示意图；
图2是发明电动汽车变速器处于2挡时的传动路线示意图；
其中：
001：输入轴总成；002：输出轴总成；003：差速器总成；004：选换挡机构总成；
101：输入轴；102：1档主动齿轮；103：2档主动齿轮；104：第一电机；
201：输出轴；202；1档从动齿轮；203：1/2档同步器；204：2档从动齿轮；205：P档驻车棘轮；206：输出轴主减齿轮；207：第二电机；
401：1/2档换挡拨叉；402：P挡驻车棘爪；
401、1/2挡换挡拨叉；402、选换挡电机；403、减速机构；404、挡位传感器；405、P挡驻车棘爪；406、驻车执行机构；407、驻车位置传感器；408、驻车电机；409、车速传感器；410、变速器控制单元TCU。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1、图2所示，本实施方式提供了一种电动汽车变速器，其包括依次传动连接的输入轴总成001、输出轴总成002和差速器总成003，还包括选换挡机构总成004，输出轴总成002上设置有同步器，同步器在选换挡机构总成004带动下移动，实现换挡。
输入轴总成001包括输入轴101和第一电机104，输入轴101与第一电机104的输出端连接，输出轴总成002包括输出轴201和第二电机207，输出轴201与第二电机207的输出端连接。
在本实施方式中，通过第一电机104和第二电机207的设置，可以实现双电机共同驱动，或者分别进行驱动，即便有一个电机失效汽车也能行驶，通过选档机构的设置，可实现电机多档驱动，实现多种档位选择，在各种工况下实现整个系统的能量综合优化。
输入轴总成001还包括1档主动齿轮102和2档主动齿轮103，1档主动齿轮102、2档主动齿轮103与输入轴101固定连接，输入轴101输入端通过花键与第一电机104输出端相连。
输出轴总成002包括1档从动齿轮202、2档从动齿轮204、P档驻车棘轮205和输出轴主减齿轮206，上述同步器为1/2档同步器203。
输出轴201与1档从动齿轮202、2档从动齿轮204通过轴承相连，输出轴201与1/2档同步器203的齿鼓固定连接。
输出轴201与P档驻车棘轮205、输出轴主减齿轮206固定连接。
输出轴201输入端通过花键与第二电机207输出端相连。
输出轴1档从动齿轮202与输入轴1档主动齿轮102啮合，输出轴2档从动齿轮204与输入轴2档主动齿轮103啮合，输出轴的1/2档同步器203可实现输出轴201与1档从动齿轮202结合或分离或实现与2档从动齿轮204分离或结合。
输出轴主减齿轮206与差速器总成003传动连接，具体的，差速器总成003齿圈与输出轴主减齿轮206啮合。
选换挡机构总成004包括1/2档换挡拨叉401，1/2档换挡拨叉401带动同步器移动。
选换挡机构总成004还包括P档驻车棘爪402、P挡驻车棘爪402由选换挡鼓403驱动锁死或松开P档驻车棘轮205。
选换挡机构总成004包括变速器控制单元TCU410，该变速器控制单元TCU410是指：Transmission Control Unit,即自动变速箱控制单元，常用于AMT、AT、DCT、CVT等自动变速器，用于实现自动变速控制，使驾驶更加简单。
上述变速器控制单元TCU410分别连接有换挡机构以及驻车机构，其中换挡机构包括连接于变速器控制单元TCU410的选换挡电机402，选换挡电机402连接有减速机构403，减速机构403驱动连接有1/2挡换挡拨叉401，具体是通过机械结构带动1/2挡换挡拨叉401左右移动(图1所示方位)，上述机械结构为现有技术中常见的位移结构，在此不再对其具体结构赘述。该1/2挡换挡拨叉401连接于1/2挡同步器203，其在带动1/2挡同步器203左右移动时，1/2挡同步器203会与1挡从动齿轮202和2挡从动齿轮204中的一个相啮合。本实施例中，优选的，上述减速机构403连接有挡位传感器404，该挡位传感器404连接于变速器控制单元TCU410，用于监测减速机构403的运行状态。
驻车机构包括连接于变速器控制单元TCU410的驻车电机408，该驻车电机408连接有驻车执行机构406，驻车执行机构406连接有P挡驻车棘爪405，该P挡驻车棘爪405与P挡驻车棘轮205相配合使用，通过驻车执行机构406驱动P挡驻车棘爪405锁死或松开P挡驻车棘轮205。优选的，上述驻车电机408连接有车速传感器409，用于监测车速状态，驻车执行机构406连接有驻车位置传感器407，用于监测驻车执行机构406的运行状态，上述车速传感器409和驻车位置传感器407均连接于变速器控制单元TCU410，将检测的车速状态以及驻车执行机构406的运行状态发送给变速器控制单元TCU410，由变速器控制单元TCU410进行处理。
本实施例的上述电动汽车变速器在处P挡时，其传动路线如图1所示，此时第一电机104停止运行，1/2挡同步器203处于1挡从动齿轮202和2挡从动齿轮204之间，且与1挡从动齿轮202和2挡从动齿轮204均未啮合，同时驻车电机408驱动驻车执行机构406带动P挡驻车棘爪405锁死P挡驻车棘轮205，输出轴201被锁死不能转动，差速器总成003也无法运行，电动汽车处于驻车状态。
当需要将P挡换成1挡或者2挡时，如图2所示，以换成2挡为例，此时选换挡电机402驱动减速机构403，由减速机构403带动1/2挡换挡拨叉401向2挡从动齿轮204方向移动(图2所示右侧移动)，1/2挡换挡拨叉401则带动1/2挡同步器203向右侧移动，并与2挡从动齿轮204相啮合，与此同时，驻车电机408驱动驻车执行机构406带动P挡驻车棘爪405松开P挡驻车棘轮205，输出轴201被松开可以转动。此时启动第一电机104，第一电机104则带动输入轴101以及2挡主动齿轮103转动，2挡主动齿轮103则带动2挡从动齿轮204转动，进而由2挡从动齿轮204和1/2挡同步器203的啮合关系，能够带动输出轴201转动，也就带动了输出轴主减齿轮205转动，与输出轴主减齿轮205啮合的差速器总成003开始运行，电动汽车变速器处于2挡运行状态。
同理，本实施例的上述电动汽车变速器可以进行P挡与1挡以及2挡之间的转换，进而能够提高第一电机104的有效工作范围，而且可实现快速准确换挡，保证了行车安全。
需要说明的是：车辆在通常状态下，只有第一电机104工作，第二电机207关闭不工作；在车辆上坡、加速等状态时，开启第二电机207，第一电机104和第二电机207同时工作，以车辆处于2挡为例，对两电机的传动路线进行详细的说明：
传动路线一：第一电机104由输入轴101经2档主动齿轮103、2档从动齿轮204、输出轴201、输出轴主减齿轮206、差速器总成003对整车进行动力输出。
传动路线二：第二电机207由输出轴201、输出轴主减齿轮206、差速器总成003对整车进行动力输出。
两种动力传动路线在差速器总成003处融合对整车进行动力输出。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车变速器，其特征在于，包括依次传动连接的输入轴总成(001)、输出轴总成(002)和差速器总成(003)；
还包括选换挡机构总成(004)，输出轴总成(002)上设置有同步器，同步器在选换挡机构总成(004)带动下移动；
所述输入轴总成(001)包括输入轴(101)和第一电机(104)，输入轴(101)与第一电机(104)的输出端连接；
所述输出轴总成(002)包括输出轴(201)和第二电机(207)，输出轴(201)与第二电机(207)的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的电动汽车变速器，其特征在于，所述输入轴总成(001)还包括1档主动齿轮(102)和2档主动齿轮(103)；
所述1档主动齿轮(102)、2档主动齿轮(103)与所述输入轴(101)固定连接。
3.根据权利要求1所述的电动汽车变速器，其特征在于，所述输入轴(101)输入端通过花键与第一电机(104)输出端相连。
4.根据权利要求2所述的电动汽车变速器，其特征在于，所述输出轴总成(002)包括1档从动齿轮(202)、2档从动齿轮(204)、P档驻车棘轮(205)和输出轴主减齿轮(206)；
所述同步器为1/2档同步器(203)；
所述输出轴(201)与1档从动齿轮(202)、2档从动齿轮(204)通过轴承相连；
所述输出轴(201)与1/2档同步器(203)的齿鼓固定连接；
所述输出轴(201)与P档驻车棘轮(205)、输出轴主减齿轮(206)固定连接；
所述输出轴1档从动齿轮(202)与输入轴1档主动齿轮(102)啮合，所述输出轴2档从动齿轮(204)与输入轴2档主动齿轮(103)啮合；
所述输出轴主减齿轮(206)与差速器总成(003)传动连接；
所述输出轴的1/2档同步器(203)可实现输出轴(201)与1档从动齿轮(202)结合或分离或实现与2档从动齿轮(204)分离或结合。
5.根据权利要求4所述的电动汽车变速器，其特征在于，所述差速器总成(003)齿圈与输出轴主减齿轮(206)啮合。
6.根据权利要求4所述的电动汽车变速器，其特征在于，所述选换挡机构总成(004)包括变速器控制单元TCU(410)，分别与变速器控制单元TCU(410)连接的换挡机构以及驻车机构，所述换挡机构连接于所述1/2挡同步器(203)，并带动1/2挡同步器(203)与1挡从动齿轮(202)和2挡从动齿轮(204)中的一个相啮合；所述驻车机构与P挡驻车棘轮(205)相配合使用，用于锁死或松开P挡驻车棘轮(205)。
7.根据权利要求6所述的电动汽车变速器，其特征在于，所述换挡机构包括连接于变速器控制单元TCU(410)的选换挡电机(402)，连接于所述选换挡电机(402)的减速机构(403)，所述减速机构(403)驱动连接有1/2挡换挡拨叉(401)，所述1/2挡换挡拨叉(401)连接于1/2挡同步器(203)，并带动1/2挡同步器(203)与1挡从动齿轮(202)和2挡从动齿轮(204)中的一个相啮合。
8.根据权利要求7所述的电动汽车变速器，其特征在于，所述减速机构(403)连接有挡位传感器(404)，所述挡位传感器(404)连接于所述变速器控制单元TCU(410)。
9.根据权利要求6-8任一所述的电动汽车变速器，其特征在于，所述驻车机构包括连接于变速器控制单元TCU(410)的驻车电机(408)，所述驻车电机(408)连接有驻车执行机构(406)，所述驻车执行机构(406)连接有P挡驻车棘爪(405)，并驱动所述P挡驻车棘爪(405)锁死或松开P挡驻车棘轮(205)。
10.根据权利要求9所述的电动汽车变速器，其特征在于，所述驻车电机(408)连接有车速传感器(409)，所述驻车执行机构(406)连接有驻车位置传感器(407)，所述车速传感器(409)和驻车位置传感器(407)均连接于变速器控制单元TCU(410)。
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