CN108799440A - 一种集成式两档电动变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集成式两档电动变速器，包括依次连接的驱动电机、变速器齿轮组件和差速器，所述的变速器齿轮组件包括换档元件、输入轴、中间轴、输出轴、一档主动齿轮、一档从动齿轮、二档主动齿轮、二档从动齿轮以及主减速器主动齿轮、主减速器从动齿轮，输入轴与驱动电机连接，一档主动齿轮、二档主动齿轮分别与输入轴连接，一档从动齿轮、主减速器主动齿轮及二档从动齿轮分别与中间轴连接，主减速器从动齿轮与差速器连接后设于输出轴上，换档元件包括左侧接合部分、右侧接合部分和同步部分，同步部分与输入轴或中间轴连接。与现有技术相比，本发明具有结构紧凑、使用寿命长等优点。

Description

一种集成式两档电动变速器

技术领域

本发明涉及一种电动变速器，尤其是涉及一种集成式两档电动变速器。

背景技术

目前，大多数纯电动变速器为单档位变速器，虽然电控难度小，车辆驾驶性好，但在高速工况下驱动电机驱动效率容易受到影响，且电机的需求功率过大，导致电机体积及成本过高；现有的二档变速器换档可以有效提高驱动电机的工作效率，并能够降低驱动电机的最大功率需求，但是其换档元件均为一般的双离合器或者双边同步器结构，采用双离合器可以实现换档过程动力无中断换档，但电控难度和结构复杂度增加；采用同步器***虽然存在换档动力中断，但电控难度低，***复杂度降低，成本因此也较低，是目前性价比较高的选择。然而，无论是离合器***或者同步器***，其复杂度相对来说仍然较高，其体积和成本难以降低，整个变速器整体体积和重量较大。此外，大部分变速器***采用分布式的结构，电机及其控制器并没有集成到变速器壳体内部及其控制器内，也导致了变速器结构不够紧凑。

基于上述问题，专利CN 105805260A公布了一种电动汽车后桥驱动装置，其同样采用二档形式，换档元件为同步器***，且换档元件位于中间轴上，相对输入轴而言，增加了变速器轴向尺寸。然而该专利的驱动电机未集成到变速器内部，变速器结构仍然不够紧凑。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种集成式两档电动变速器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种集成式两档电动变速器，包括内部集成的驱动电机、变速器齿轮组件和差速器，驱动电机、变速器齿轮组件、差速器依次连接，所述的变速器齿轮组件包括换档元件、输入轴、中间轴、输出轴、相互啮合的一档主动齿轮、一档从动齿轮、相互啮合的二档主动齿轮、二档从动齿轮以及主减速器主动齿轮、主减速器从动齿轮，所述的输入轴与驱动电机连接，一档主动齿轮、二档主动齿轮分别与输入轴连接，一档从动齿轮、主减速器主动齿轮及二档从动齿轮分别与中间轴连接，所述的主减速器从动齿轮与差速器连接后设于输出轴上，所述的换档元件包括左侧接合部分、右侧接合部分和同步部分，所述的同步部分与输入轴或中间轴连接。

优选地，所述的同步部分与输入轴连接时，一档主动齿轮、二档主动齿轮均空套在输入轴上，所述的左侧接合部分与二档主动齿轮相连，所述的右侧接合部分与一档主动齿轮相连，所述的同步部分沿着输入轴在换档元件左右之间移动，并可与左侧接合部分或右侧接合部分接合。当所述的同步部分处于换档元件左侧，且和左侧接合部分接合时，驱动电机的动力传递至二档主动齿轮；当同步部分处于换档元件右侧，且和右侧接合部分接合时，驱动电机的动力传递至一档主动齿轮。

优选地，所述的同步部分与中间轴连接时，一档主动齿轮、二档主动齿轮分别与输入轴固接，一档从动齿轮、二档从动齿轮分别空套于中间轴上，所述的同步部分沿着中间轴左右移动，使左侧结合部分与二档从动齿轮相连或使右侧接合部分与一档从动齿轮相连。当左侧接合部分与二档从动齿轮相连时，左侧接合部分与同步部分处于接合状态，驱动电机的动力通过二档从动齿轮传递至中间轴；当右侧结合部分与一档从动齿轮相连时，右侧接合部分与同步部分处于接合状态，驱动电机的动力通过一档从动齿轮传递至中间轴。

优选地，所述的换档元件采用齿形离合器或同步器。

优选地，所述的同步部分通过电动或者液液执行机构沿着输入轴左右移动。

优选地，所述的变速器齿轮组件还包括用于实现驻车的驻车棘轮，该驻车棘轮固定在中间轴上。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、结构紧凑：本发明将驱动电机集成于变速器内部，电机电控控制器和变速器控制器集成一体，进一步增加了驱动***的紧凑型；

2、使用寿命长：本发明采用齿形离合器***取代摩擦方式的同步方式，无需摩擦材料，能够有效延长换档元件的使用寿命；

3、体积重量小，成本低：采用齿形离合器***换档元件结构简单，可将齿形离合器左右侧接合部分集成到相应的齿轮内部(靠近传动轴的部分)，能够有效降低变速器的体积，重量和成本；

4、换档时间短：利用驱动电机较快的响应特性主动同步主从端转速差和转角差，实现无转速差及转角差的快速同步过程，同时降低了换档元件本身的控制难度，改善了车辆驾驶性。

附图说明

图1为第一种实施例的集成式两档电动变速器的结构示意图；

图2为第二种实施例的集成式两档电动变速器的结构示意图；

图中标号所示：

1、驱动电机，2、输入轴，3、一档主动齿轮，4、右侧接合部分，5、同步部分，6、左侧接合部分，7、二档主动齿轮，8、中间轴，9、驻车棘轮，10、二档从动齿轮，11、主减速器主动齿轮，12、一档从动齿轮，13、主减速器从动齿轮，14、差速器、15、输出轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，本发明涉及一种集成式两档电动变速器，主要由驱动电机1、变速器齿轮组件、差速器14三个部分组成。驱动电机1集成于变速器的内部，电机电控控制器和变速器控制器集成一体。

所述变速器齿轮组件包括输入轴2、一档主动齿轮3、二档主动齿轮7、一档从动齿轮12、二档从动齿轮10、换档元件、驻车棘轮9、主减速器主动齿轮11、主减速器从动齿轮13、中间轴8、输出轴15。其中，换档元件包括右侧接合部分4、同步部分5和左侧接合部分6。换档元件优选齿形离合器。齿形离合器采用非摩擦式进行转速同步，不需要离合器***或者同步器***摩擦材料。齿形离合器可以是单边或者双边的离合器。为了进一步缩减变速器轴向尺寸，其左右侧的接合部分可以直接集成到与其固连的齿轮内部(靠近传动轴的部分)。

输入轴2直接与驱动电机1相连，一档主动齿轮3以及二档主动齿轮7均空套在输入轴2上。左侧接合部分6固连于二档主动齿轮7，右侧接合部分4固连于一档主动齿轮3，同步部分5固连于输入轴2之上并可以通过其相应的电动或者液液执行机构沿着输入轴2在换档元件的左右移动。一档从动齿轮12、驻车棘轮9、主减速器主动齿轮11以及二档从动齿轮10分别固连于中间轴8之上，其中一档主动齿轮3与一档从动齿轮12啮合，二档主动齿轮7与二档从动齿轮10啮合。主减速器从动齿轮13与差速器14相连并位于输出轴15上，可以通过差速器14将动力输出至车辆。驻车棘轮9可以通过驻车***(一般为电动执行机构，可实现P档位)实现驻车作用。

本结构的集成式两档电动变速器的工作原理为：

当同步部分5处于换档元件左侧，且和左侧结合部分6相连，驱动电机1的动力可以传递至二档主动齿轮7，此时变速器处于二档，即高速档位；当同步部分5处于换档元件右侧，且和右侧接合部分4相连，驱动电机1的动力可以传递至一档主动齿轮3，此时变速器处于一档，即低速档位。整个换档过程通过其电动或者液压执行机构完成。

针对其高速档位至低速档位或者低速档位至高速档位切换过程，具体操作过程如下：

1)首先驱动电机1卸载，保证已经接合换档元件***不传递转矩；

2)利用换档元件的执行机构对已接合档位摘档；

3)控制驱动电机1的转速，利用驱动电机1主动调节目标档位换档元件中主从端的转速差和转角差，保证其转速差和转角差在一定的范围内(此时，其转角位置可能需要通过传感器进行获取)，此时需双层跟踪控制，通过控制电机的输出转矩，同时保证主从端转速差和转角差至目标水平；

4)利用换档元件执行机构对目标档位进行快速挂档，接合相应的换档元件主从端部分；

5)根据当前驾驶员需求转矩恢复驱动电机1的转矩至相应的水平。整个档位切换的难度在于利用驱动电机快速同步目标档位主从端的转速差和转角差，利用驱动电机较快的转矩相应特性，有效降低换档过程的动力中断，改善车辆的驾驶性。

实施例2

如图2所示，本实施例集成式两档电动变速器的同步部分5从输入轴2移动到中间轴8之上。此时一档主动齿轮3以及二档主动齿轮7均固连于输入轴2之上；一档从动齿轮12以及二档从动齿轮10则空套于中间轴8之上。当左侧接合部分6与二档从动齿轮10相连时，左侧接合部分6和同步部分5处于接合状态，则驱动电机1的动力可以通过2档从动齿轮10传递到中间轴8；当右侧接合部分4与一档从动齿轮12相连时，右侧接合部分4和同步部分5处于接合状态，驱动电机1的动力可以通过一档从动齿轮12传递至中间轴8。

本实施例中其他结构与实施例1相同。本实施例的集成式两档电动变速器的工作原理与实施例1相同。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。例如改变一档、二档主动齿轮或一档、二档从动齿轮的位置，或者更改换档元件所处的位置得到的类似的实施例均在该专利保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种集成式两档电动变速器，其特征在于，包括内部集成的驱动电机(1)、变速器齿轮组件和差速器(14)，驱动电机(1)、变速器齿轮组件、差速器(14)依次连接，所述的变速器齿轮组件包括换档元件、输入轴(2)、中间轴(8)、输出轴(15)、相互啮合的一档主动齿轮(3)、一档从动齿轮(12)、相互啮合的二档主动齿轮(7)、二档从动齿轮(10)以及主减速器主动齿轮(11)、主减速器从动齿轮(13)，所述的输入轴(2)与驱动电机(1)连接，一档主动齿轮(3)、二档主动齿轮(7)分别与输入轴(2)连接，一档从动齿轮(12)、主减速器主动齿轮(11)及二档从动齿轮(10)分别与中间轴(8)连接，所述的主减速器从动齿轮(13)与差速器(14)连接后设于输出轴(15)上，所述的换档元件包括左侧接合部分(6)、右侧接合部分(4)和同步部分(5)，所述的同步部分(5)与输入轴(2)或中间轴(8)连接。

2.根据权利要求1所述的一种集成式两档电动变速器，其特征在于，所述的同步部分(5)与输入轴(2)连接时，一档主动齿轮(3)、二档主动齿轮(7)均空套在输入轴(2)上，所述的左侧接合部分(6)与二档主动齿轮(7)相连，所述的右侧接合部分(4)与一档主动齿轮(3)相连，所述的同步部分(5)沿着输入轴(2)在换档元件左右之间移动，并可与左侧接合部分(6)或右侧接合部分(4)接合。

3.根据权利要求2所述的一种集成式两档电动变速器，其特征在于，当所述的同步部分(5)处于换档元件左侧，且与左侧接合部接合时，驱动电机(1)的动力传递至二档主动齿轮(7)；当同步部分(5)处于换档元件右侧，且与右侧接合部分(4)接合时，驱动电机(1)的动力传递至一档主动齿轮(3)。

4.根据权利要求1所述的一种集成式两档电动变速器，其特征在于，所述的同步部分(5)与中间轴(8)连接时，一档主动齿轮(3)、二档主动齿轮(7)分别与输入轴(2)固接，一档从动齿轮(12)、二档从动齿轮(10)分别空套于中间轴(8)上，所述的同步部分(5)沿着中间轴(8)左右移动，使左侧结合部分与二档从动齿轮(10)相连或使右侧接合部分(4)与一档从动齿轮(12)相连。

5.根据权利要求4所述的一种集成式两档电动变速器，其特征在于，当左侧接合部分(6)与二档从动齿轮(10)相连时，左侧接合部分(6)与同步部分(5)处于接合状态，驱动电机(1)的动力通过二档从动齿轮(10)传递至中间轴(8)；当右侧结合部分与一档从动齿轮(12)相连时，右侧接合部分(4)与同步部分(5)处于接合状态，驱动电机(1)的动力通过一档从动齿轮(12)传递至中间轴(8)。

6.根据权利要求1所述的一种集成式两档电动变速器，其特征在于，所述的换档元件采用齿形离合器或同步器。

7.根据权利要求2所述的一种集成式两档电动变速器，其特征在于，所述的同步部分(5)通过电动或者液液执行机构沿着输入轴(2)左右移动。

8.根据权利要求1所述的一种集成式两档电动变速器，其特征在于，所述的变速器齿轮组件还包括用于实现驻车的驻车棘轮(9)，该驻车棘轮(9)固定在中间轴(8)上。