CN106641131A - 电动车用两速变速箱 - Google Patents

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Abstract

一种电动车用两速变速箱，包括一电动机、一第一变速机构以及一第二变速机构。电动机包括一转子以及一主轴。转子用以带动第一变速机构的第一太阳齿轮及第一行星齿轮相对于第一环齿轮旋转，以产生一第一传动比。转子用以带动第二变速机构的第二太阳齿轮及第二行星齿轮相对于第二环齿轮旋转，以产生一第二传动比，第一传动比与第二传动比不同。当第一离合器被致动而与主轴处于接合状态时，第二离合器与主轴分离，电动机输出对应于第一传动比之第一扭力至主轴。当第二离合器被致动而与主轴处于接合状态时，第一离合器与主轴分离，电动机输出对应于第二传动比的第二扭力至主轴。

Description

电动车用两速变速箱
技术领域
本发明涉及一种变速箱，特别涉及一种结合两组离合器的电动车用两速变速箱。
背景技术
随着电动车越来越普及，对于变速箱的性能要求越显重要。现有电动车的变速箱，一般采用单速变速箱，其传动比一般在6.4:1～7.5:1之间，在此情况下，传动比恒定，而在车辆进行爬坡时，无法提供高扭矩，在车辆在平地上行驶时，由于传送比的限制，无法为车辆提高较高的运动速度。
因此，现有单速变速箱无法有效被运用，导致爬坡能力差，起动耗能，下坡升速拖拽电动机，效率低及容易烧毁电动机等种种缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动车用两速变速箱，能够提供两个传动比，以适应车辆行驶于高扭矩或高速度的情形下的不同要求，具有能量利用率高、爬坡能力强等特点。
根据本发明的一方面，提出一种电动车用两速变速箱，包括一电动机、一第一变速机构以及一第二变速机构。电动机包括一转子以及一主轴。第一变速机构设置于主轴上，包括第一环齿轮、第一行星支架、第一行星齿轮、第一太阳齿轮以及第一离合器，第一行星齿轮设置于第一行星支架上，并啮合于第一环齿轮与第一太阳齿轮之间，转子用以带动第一太阳齿轮及第一行星齿轮相对于第一环齿轮旋转，以产生一第一传动比。第二变速机构设置于主轴上，包括第二环齿轮、第二行星支架、第二行星齿轮、第二太阳齿轮以及第二离合器，第二行星齿轮设置于第二行星支架上，并啮合于第二环齿轮与第二太阳齿轮之间，转子用以带动第二太阳齿轮及第二行星齿轮相对于第二环齿轮旋转，以产生一第二传动比，第一传动比与第二传动比不同。当第一离合器被致动而与主轴处于接合状态时，第二离合器与主轴分离，电动机输出对应于第一传动比的第一扭力至主轴。当第二离合器被致动而与主轴处于接合状态时，第一离合器与主轴分离，电动机输出对应于第二传动比的第二扭力至主轴。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1绘示依照本发明一实施例的电动车用两速变速箱的简易示意图；
图2及图3分别绘示依照本发明一实施例的电动车用两速变速箱的内部结构图及立体剖视示意图；
图4绘示依照本发明一实施例的电动车用两速变速箱的外观示意图。
其中，附图标记
100：电动车用两速变速箱
110：电动机
111：定子
112：转子
113：主轴
114：主轴齿轮
115：副轴齿轮
115T：副轴
116：差速器齿轮
116T：差速器
117：传动轴
118:轮辐
119:轴承
120：第一变速机构
121：第一环齿轮
122：第一行星支架
123：第一行星齿轮
124：第一太阳齿轮
125：第一离合器
126：第一静摩擦片
127：第一动摩擦片
128：离合器心套
129：第一压盘
130：第二变速机构
131：第二环齿轮
132：第二行星支架
133：第二行星齿轮
134：第二太阳齿轮
135：第二离合器
136：第二静摩擦片
137：第二动摩擦片
138：离合器心套
139：第二压盘
TS1、TS3：外栓槽
TS2、TS4：内栓槽
具体实施方式
在本发明的一实施例中，采用两组行星齿轮组与两组离合器来实现不同的传动比，以实现车辆在爬坡时的高扭矩要求，增强车辆的爬坡能力，以及车辆在平地上行驶的高转速要求，以提高车辆平地的行驶速度，提高能量的利用率。
在一实施例中，将两组不同齿比的行星齿轮组安装于电动机主轴两侧，且第一太阳齿轮与第二太阳齿轮固定于电动机转子两端，第一环齿轮与第二环齿轮安装于电动机转子两侧且固定于变速箱外壳上。当第一离合器与主轴接合时，第二离合器与主轴分离，此时，电动机带动第一组的太阳齿轮、行星齿轮及行星架旋转，以输出对应于第一组的太阳齿轮及行星齿轮的传动比的第一扭力至主轴。之后，主轴齿轮再藉由副轴齿轮与差速器齿轮相啮合，以将第一扭力传送至车辆的传动轴。
此外，当第一离合器与主轴分离时，第二离合器与主轴接合，此时，电动机带动第二组的太阳齿轮、行星齿轮及行星架旋转，以输出对应于第二组的太阳齿轮及行星齿轮的传动比的第二扭力至主轴。之后，主轴齿轮再藉由副轴齿轮与差速器齿轮相啮合，以将第二扭力传送至车辆的传动轴。
第一扭力可为低扭力输出，对应于低传动比的行星齿轮组，在此传动比下车辆能够获得高转速、低转矩，适合在平坦路面上行驶。第二扭力可为高扭力输出，对应于高传动比的行星齿轮组，在此传动比下车辆能够获得低转速、高转矩，适合车辆起动、爬坡以及下坡的情况下使用。
以下是针对实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并非用以限缩本发明欲保护的范围。
请参照图1至图4，其中图1绘示依照本发明一实施例的电动车用两速变速箱100的简易示意图，图2、图3分别绘示依照本发明一实施例的电动车用两速变速箱100的内部结构图及立体剖视示意图，图4绘示依照本发明一实施例的电动车用两速变速箱100的外观示意图。
如图1及图2所示，电动车用两速变速箱100包括一电动机110、一第一变速机构120以及一第二变速机构130。电动机110包括一定子111、一转子112以及一主轴113，定子111固定在电动机壳体上，其中转子112的轮辐118位于转子112的径向上，且轮辐118与主轴113的轴向相互垂直，转子112的轮辐118以轴承119设置在主轴113上，并可绕着主轴113的轴心旋转，主轴113可输出电动机110的动力至传动机构，例如是车用差速器齿轮116、差速器116T及传动轴117等。在一实施例中，行车电脑可藉由外部感测器侦测车速以及路面的状况，控制电动车用两速变速箱100使其切换至第一变速模式或第二变速模式，藉以调整变速箱的传动比，以使电动机110输出的动力符合高扭矩或高转速的需求。
第一变速机构120与第二变速机构130设置于电动机110的主轴113上，并位于电动机110的转子112的左右两侧。第一变速机构120用以将电动机110的输出动力改为第一扭力，并将第一扭力输出至主轴113。之后，设置于主轴113上的主轴齿轮114再藉由副轴115T上的副轴齿轮115与差速器齿轮116相啮合，差速器齿轮116带动差速器116T旋转，并将第一扭力传送至车辆的传动轴117。在另一实施例中，主轴齿轮114与差速器齿轮116亦可以皮带或其他的传动部件带动，以传输第一扭力。
此外，第二变速机构130用以将电动机110的输出动力改为第二扭力，并将第二扭力输出至主轴113。之后，设置于主轴113上的主轴齿轮114再藉由副轴115T上的副轴齿轮115与差速器齿轮116相啮合，差速器齿轮116带动差速器116T旋转，并将第二扭力传送至车辆的传动轴117。在另一实施例中，主轴齿轮114与差速器齿轮116亦可以皮带或其他的传动部件带动，以传输第二扭力。
如图1及图2所示，第一变速机构120包括第一环齿轮121、第一行星支架122、第一行星齿轮123、第一太阳齿轮124以及第一离合器125。第一环齿轮121固定在电动机壳体上，第一行星齿轮123设置于第一行星支架122上，并啮合于第一环齿轮121与第一太阳齿轮124之间。第一太阳齿轮124固定连接于轮辐118的一侧。转子112用以带动第一太阳齿轮124及第一行星齿轮123相对于第一环齿轮121旋转，以带动第一行星支架122转动。
第二变速机构130包括第二环齿轮131、第二行星支架132、第二行星齿轮133、第二太阳齿轮134以及第二离合器135。第二环齿轮131固定在电极壳体上，第二行星齿轮133设置于第二行星支架132上，并啮合于第二环齿轮131与第二太阳齿轮134之间。第二太阳齿轮134固定连接于轮辐118的另一侧。转子112用以带动第二太阳齿轮134及第二行星齿轮133相对于第二环齿轮131旋转，以带动第二行星支架132转动。
由此可知，本发明结合两组传动比不同的变速机构，并搭配离合器控制器(图未绘示)对不同传动比的变速机构进行切换，以提供不同扭力输出至车辆的传动轴117，以适应车辆行驶于高转矩或高转速的情形下的不同要求。第一传动比适用于高转速下的传动比，第二传动比适用于高转矩下的传动比，或是两者相反亦可，本发明对此不加以限制。
请参照图1及图2，第一离合器125与第二离合器135可为一组摩擦片式离合器。第一离合器125包括设置于离合器心套128上的多个第一静摩擦片126以及与第一静摩擦片126相邻交叉配置的多个第一动摩擦片127。第二离合器135包括设置于离合器心套138上的多个第二静摩擦片136以及与第二静摩擦片136相邻交叉配置的多个第二动摩擦片137。
第一动摩擦片127设置于第一行星支架122的内壁上，且第一动摩擦片127与第一行星支架122的内壁之间以轴向延伸的外栓槽TS1相互配合，使第一动摩擦片127可在外栓槽TS1上轴向移动。第一动摩擦片127可随着第一行星支架122旋转而绕着主轴113同步旋转。第一静摩擦片126与离合器心套128之间以轴向延伸的内栓槽TS2相互配合，使第一静摩擦片126可在内栓槽TS2上轴向移动。离合器心套128上设有一第一压盘129，此第一压盘129可以被离合器控制器驱动而在主轴113的轴向(如箭头所示)上移动。当离合器心套128上的第一压盘129被致动而紧压第一静摩擦片126时，第一静摩擦片126与第一动摩擦片127接合。由于第一静摩擦片126设置于离合器心套128上，且离合器心套128又与主轴113相联结，因此，当第一压盘129紧压后，可将电动机110(转子112)输出的第一扭力经由处于接合状态的第一离合器125而传递至主轴113。反之，当第一压盘129被释放后，由于第一静摩擦片126与第一动摩擦片127未接合，因此电动机110输出的第一扭力不会传递至主轴113。在本实施例中，位于最右侧的第一静摩擦片126以C型环(图未绘示)固定在离合器心套128上，故不会在内栓槽TS2上轴向移动。
此外，第二动摩擦片137设置于第二行星支架132的内壁上，且第二动摩擦片137与第二行星支架132的内壁之间以轴向延伸的外栓槽TS3相互配合，使第二动摩擦片137可在外栓槽TS3上轴向移动。第二动摩擦片137可随着第二行星支架132旋转而绕着主轴113同步旋转。第二静摩擦片136与离合器心套138之间以轴向延伸的内栓槽TS4相互配合，使第二静摩擦片136可在内栓槽TS4上轴向移动。离合器心套138上设有一第二压盘139，此第二压盘139可以被离合器控制器驱动而在主轴113的轴向(如箭头所示)上移动。当离合器心套138上的第二压盘139被致动而紧压第二静摩擦片136时，第二静摩擦片136与第二动摩擦片137接合。由于第二静摩擦片136设置于离合器心套138上，且离合器心套138又与主轴113相联结，因此，当第二压盘139紧压后，可将电动机110(转子112)输出的第二扭力经由处于接合状态的第二离合器135而传递至主轴113。反之，当第二压盘139被释放后，由于第二静摩擦片136与第二动摩擦片137未接合，因此电动机110输出的第二扭力不会传递至主轴113。在本实施例中，位于最左侧的第二静摩擦片136以C型环(图未绘示)固定在离合器心套138上，故不会在内栓槽TS4上轴向移动。上述第一压盘129与第二压盘139分别与第一动摩擦片127与第二动摩擦片137的直径相同而与分别与外栓槽TS2、TS4相配。
另外，当第一离合器125及第二离合器135分别与主轴113分离时，电动机110的转子112空转而无扭力输出至主轴113，使电动车的电动机110保持于惰速情况下。
在一实施例中，离合器控制器例如以液压组件的作动来控制第一离合器125与第二离合器135接合或分离。也就是说，当第一离合器125的第一静摩擦片126与第一动摩擦片127被紧压而接合时，第二离合器135的第二静摩擦片136与第二动摩擦片137分离。反之，当第一离合器125的第一静摩擦片126与第一动摩擦片127分离时，第二离合器135的第二静摩擦片136与第二动摩擦片137被紧压而接合。由于上述二离合器125、135的变档操作简便、可靠，因此可避免换档时出现空档而发生扭力输出不连续，造成车辆抖动的情形，进而大幅提升驾驶的舒适性。
本发明上述实施例所揭露的电动车用两速变速箱，能够提供两个传动比，以适应车辆行驶于高扭矩或高速度的情形下的不同要求，具有能量利用率高、爬坡能力强等特点。此外，本发明的变速箱整体结构紧实、组装容易、重量轻、体积小，增加电动车的动力性能，有利于电动车的规格化推广及使用。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (20)

1.一种电动车用两速变速箱，其特征在于，包括：
一电动机，包括一转子以及一主轴；
一第一变速机构，设置于该主轴上，包括第一环齿轮、第一行星支架、第一行星齿轮、第一太阳齿轮以及第一离合器，该第一行星齿轮设置于第一行星支架上，并啮合于该第一环齿轮与该第一太阳齿轮之间，该转子用以带动该第一太阳齿轮及该第一行星齿轮相对于该第一环齿轮旋转，以产生一第一传动比；以及
一第二变速机构，设置于该主轴上，包括第二环齿轮、第二行星支架、第二行星齿轮、第二太阳齿轮以及第二离合器，该第二行星齿轮设置于该第二行星支架上，并啮合于该第二环齿轮与该第二太阳齿轮之间，该转子用以带动该第二太阳齿轮及该第二行星齿轮相对于该第二环齿轮旋转，以产生一第二传动比，该第一传动比与该第二传动比不同；
其中，当该第一离合器被致动而与该主轴处于接合状态时，该第二离合器与该主轴分离，该电动机输出对应于该第一传动比的第一扭力至该主轴；
当该第二离合器被致动而与该主轴处于接合状态时，该第一离合器与该主轴分离，该电动机输出对应于该第二传动比的第二扭力至该主轴。
2.根据权利要求1所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，当该第一及第二离合器分别与该主轴分离时，该转子空转，无扭力输出至该主轴。
3.根据权利要求1所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该主轴上设有一主轴齿轮，该主轴齿轮与一差速器齿轮相联结。
4.根据权利要求3所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，更包括一副轴齿轮，该副轴齿轮啮合于该主轴齿轮与该差速器齿轮之间。
5.根据权利要求1所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该转子具有一轮辐，该轮辐位于该转子的径向上，且与该主轴的轴向相互垂直。
6.根据权利要求5所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该轮辐以一轴承设置在该主轴上，并绕着该主轴的轴心旋转。
7.根据权利要求6所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该第一太阳齿轮与该第二太阳齿轮固定连接于该轮辐的相对两侧。
8.根据权利要求1所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该第一离合器包括设置于一离合器心套上的多个第一静摩擦片以及与该些第一静摩擦片相邻交叉配置的多个第一动摩擦片。
9.根据权利要求8所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该些第一动摩擦片设置于该第一行星支架的内壁上，并随着该第一行星支架旋转而绕着该主轴同步旋转。
10.根据权利要求9所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该些第一动摩擦片与该第一行星支架的内壁之间以轴向延伸的外栓槽相互配合，使该些第一动摩擦片能够在该外栓槽上轴向移动。
11.根据权利要求8所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该些第一静摩擦片与该离合器心套之间以轴向延伸的内栓槽相互配合，使该些第一静摩擦片能够在该内栓槽上轴向移动。
12.根据权利要求8所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该离合器心套上设有一第一压盘，该第一压盘被致动而在该主轴的轴向上移动并紧压该些第一静摩擦片时，该些第一静摩擦片与该些第一动摩擦片接合。
13.根据权利要求12所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该第一压盘以液压驱动。
14.根据权利要求1所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该第二离合器包括设置于一离合器心套上的多个第二静摩擦片以及与该些第二静摩擦片相邻交叉配置的多个第二动摩擦片。
15.根据权利要求14所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该些第二动摩擦片设置于该第二行星支架的内壁上，并随着该第二行星支架旋转而绕着该主轴同步旋转。
16.根据权利要求15所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该些第二动摩擦片与该第二行星支架的内壁之间以轴向延伸的外栓槽相互配合，使该些第二动摩擦片能够在该外栓槽上轴向移动。
17.根据权利要求14所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该些第二静摩擦片与该离合器心套之间以轴向延伸的内栓槽相互配合，使该些第二静摩擦片能够在该内栓槽上轴向移动。
18.根据权利要求14所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该离合器心套上设有一第二压盘，该第二压盘被致动而在该主轴的轴向上移动并紧压该些第二静摩擦片时，该些第二静摩擦片与该些第二动摩擦片接合。
19.根据权利要求18所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该第二压盘以液压驱动。
20.根据权利要求1所述的电动车用两速变速箱，其特征在于，该第一变速机构与该第二变速机构设置于该转子的两侧。
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