CN108825728A - 一种无换档动力中断两档式电动变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无换档动力中断两档式电动变速器，包括依次连接的驱动电机、变速器齿轮组件和差速器，变速器齿轮组件包括第一换档元件、第二换档元件、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、主减速器主动齿轮及主减速器从动齿轮，输入轴与驱动电机连接，一档、二档主动齿轮分别连接输入轴，一档、二档从动齿轮、主减速器主动齿轮分别连接中间轴，主减速器从动齿轮与差速器连接，第一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，第二换档元件设于二档主动齿轮与输入轴或一档从动齿轮与中间轴之间。与现有技术相比，本发明具有无动力中断、结构紧凑等优点。

Description

一种无换档动力中断两档式电动变速器
技术领域
本发明涉及变速器技术领域，尤其是涉及一种无换档动力中断两档式电动变速器。
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；而现有的二档变速器换档可以有效提高驱动电机工作效率，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，但存在换档动力中断。但不管是离合器***或者同步器***，其复杂度相对还是较高，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。
专利CN 105805260 A公布了一种电动汽车后桥驱动装置，其同样采用2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，驱动电机也未集成到变速器内部。此外，在换档过程中存在动力中断的问题，影响车辆的驾驶性能。
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无换档动力中断两档式电动变速器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种无换档动力中断两档式电动变速器，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第一换档元件、第二换档元件、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、主减速器主动齿轮及主减速器从动齿轮，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，所述的第一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，所述的第二换档元件设于二档主动齿轮与输入轴或一档从动齿轮与中间轴之间。
优选地，所述的同步部分与输入轴连接时，所述的同步部分沿着输入轴在第一换档元件左右移动，所述的第二换档元件与二档主动齿轮、输入轴分别连接，一档主动齿轮、二档主动齿轮均空套在输入轴上，所述的右侧接合部分与一档主动齿轮相连。当同步部分处于第一换档元件的右侧且与右侧接合部分相连，驱动电机的动力传递至一档主动齿轮；当第二换档元件处于关闭状态，驱动电机的动力传递至二档主动齿轮。
优选地，所述的同步部分与中间轴连接时，所述的第二换档元件与一档从动齿轮、中间轴分别连接，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，所述的左侧结合部分与二档从动齿轮相连。所述的同步部分与中间轴连接时，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；当第二换档元件处于关闭状态，驱动电机的动力通过一档从动齿轮传递至中间轴。优选地，所述的第一换档元件采用齿形离合器或同步器。
优选地，所述的第二换档元件采用湿式或干式离合器。
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：本发明的两个换档元件采用了齿形离合器和干式或湿式离合器，并且将驱动电机集成于变速器内部，使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***的紧凑性；
2、无动力中断：本发明的电动动力传递装置采用了两个换档元件，第一换档元件为齿轮离合器(可以为液压或者电动执行机构)，第二换档元件为普通离合器(可以为液压或者电动执行机构)，而非两个离合器***，在换档过程中，通过离合器和齿轮离合器的协调控制，可以实现换档过程无动力中断换档，有效提高车辆的驾驶性能；
3、使用寿命长：本发明的齿轮离合器不采用摩擦方式同步，无需摩擦材料，能够有效延长换档元件的使用寿命；
4、体积重量小，成本低：采用齿轮离合器换档元件结构极为简单，可以将齿轮离合器的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；
5、换档时间短：利用驱动电机较快的响应特性和离合器的协调控制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为第一实施例的两档式电动变速器的结构示意图；
图2为第二实施例的两档式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、第二换档元件，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、16、左侧接合部分。
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，本发明涉及一种无换档动力中断两档式电动变速器，主要由驱动电机1，变速器齿轮组件，差速器14三部分组成；所述的驱动电机1集成于变速器内部；所述的变速器齿轮组件由输入轴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、第一换档元件、第二换档元件6、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组成。
第一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16。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。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在第一换档元件左右移动。第二换档元件6用于连接二档主动齿轮7和输入轴2。当同步部分5处于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；当第二换档元件6处于关闭状态，驱动电机1的动力可以传递至二档主动齿轮7。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。
第一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)。第二换档元件6优选普通干式或者湿式离合器(主要取决于传递转矩需求，其执行机构可以为液压或者电动执行机构)，而非现有***中为了实现换档无动力中断而采用的双离合器***。
本发明变速器的工作原理为：
当同步部分5处于第一换档元件右侧，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，即低速档位；当第二换档元件6处于关闭状态，驱动电机1的动力可以传递至二档主动齿轮7，即高速档位。整个换档过程通过其电动或者液压执行机构完成。
针对其低速档位至高速档位切换过程，具体操作过程如下：
1)首先控制第二换档元件6的接合程度，将第一换档元件所传递的转矩转移到第二换档元件6，实现对第一换档元件卸载；
2)利用第一换档元件执行机构对已接合档位(即第一换档元件)摘档；
3)控制驱动电机1的转速以及第二换档元件6，完成第二换档元件6的接合；
4)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。
针对高速档位至低速档位切换过程，具体操作过程如下：
1)控制第二换档元件执行结构使其逐渐分离，第二换档元件主从动端处于滑摩状态；
2)控制驱动电机1的转速，利用驱动电机1主动调节目标档位第一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；
3)利用第一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，并完全分离第二换档元件；
4)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。
实施例2
如图2所示，本实施例在第一实施例的基础上，将原有的换档元件从输入轴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。左侧接合部分16与二档从动齿轮10相连，当左侧接合部分16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当从动齿轮10传递到中间轴8；第二换档元件6用于连接一档从动齿轮12和中间轴8，当其处于关闭状态，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。本实施例的档位切换过程与实施例1相同，在此不再赘述。
当然，此两种实施例所描述的仅仅是本发明的一部分优选实施例，而不是全部实施例，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。例如改变一档、二档主动齿轮或一档、二档从动齿轮的位置，或者更改第一换档及第二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。

Claims (9)

1.一种无换档动力中断两档式电动变速器，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第一换档元件、第二换档元件(6)、输入轴(2)、中间轴(8)、输出轴(15)、一档主动齿轮(3)、一档从动齿轮、二档主动齿轮(7)、二档从动齿轮(10)、主减速器主动齿轮(11)及主减速器从动齿轮(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、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，所述的第一换档元件包括左侧接合部分(16)、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，所述的第二换档元件(6)设于二档主动齿轮(7)与输入轴(2)或一档从动齿轮与中间轴(8)之间。
2.根据权利要求1所述的一种无换档动力中断两档式电动变速器，其特征在于，所述的同步部分(5)与输入轴(2)连接时，所述的同步部分(5)沿着输入轴(2)在第一换档元件左右移动，所述的第二换档元件(6)与二档主动齿轮(7)、输入轴(2)分别连接，一档主动齿轮(3)、二档主动齿轮(7)均空套在输入轴(2)上，所述的右侧接合部分(4)与一档主动齿轮(3)相连。
3.根据权利要求2所述的一种无换档动力中断两档式电动变速器，其特征在于，当同步部分(5)处于第一换档元件的右侧且与右侧接合部分(4)相连，驱动电机(1)的动力传递至一档主动齿轮(3)；当第二换档元件(6)处于关闭状态，驱动电机(1)的动力传递至二档主动齿轮(7)。
4.根据权利要求1所述的一种无换档动力中断两档式电动变速器，其特征在于，所述的同步部分(5)与中间轴(8)连接时，所述的第二换档元件(6)与一档从动齿轮、中间轴(8)分别连接，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、二档从动齿轮(10)分别空套于中间轴(8)上，所述的左侧结合部分与二档从动齿轮(10)相连。
5.根据权利要求4所述的一种无换档动力中断两档式电动变速器，其特征在于，所述的同步部分(5)与中间轴(8)连接时，左侧接合部分(16)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)；当第二换档元件(6)处于关闭状态，驱动电机(1)的动力通过一档从动齿轮传递至中间轴(8)。
6.根据权利要求1所述的一种无换档动力中断两档式电动变速器，其特征在于，所述的第一换档元件采用齿形离合器或同步器。
7.根据权利要求1所述的一种无换档动力中断两档式电动变速器，其特征在于，所述的第二换档元件(6)采用湿式或干式离合器。
8.根据权利要求2所述的一种无换档动力中断两档式电动变速器，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。
9.根据权利要求1所述的一种无换档动力中断两档式电动变速器，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。
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