CN109595314A - 电动汽车用电动滚轮式无级变速总成及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车用电动滚轮式无级变速总成及其使用方法，总成包括电机，电机轴上安装有主动盘，电机外壳向前延伸形成中壳和前壳，中壳和前壳之间夹持着保持架，保持架上装有滚轮架，滚轮架中通过滚轮轴安装有滚轮，滚轮的边缘能够与主动盘和从动盘接触，从动盘与主动盘相对设置，从动盘活动套装在输出轴上，输出轴前端伸出前壳，从动盘的外端面设有梯形齿，梯形齿与固定在输出轴上的梯形增力套内端面上的齿啮合，梯形增力套外端面与前壳内侧面之间的输出轴上设置有蝶形弹簧，蝶形弹簧推动梯形增力套和从动盘将滚轮压向主动盘，电机通过电机轴带动主动盘转动，主动盘通过滚轮带动从动盘、梯形增力套和输出轴转动，实现无级变速。

Description

电动汽车用电动滚轮式无级变速总成及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种汽车变速总成，尤其是一种适用于电动汽车的电动滚轮式无级变速总成及其使用方法。

背景技术

现有汽车变速器包括机械变速器、自动变速器、手自一体变速器和CVT(Continuously Variable Transmission) 变速器，当前电动汽车发展迅速，还缺乏与电动汽车相适应的电动无级变速总成。

中国专利CN104565258公开了一种滚轮式复合汽车变速器，主动盘、滚轮、从动盘和行星轮组等组成的滚轮式无级变速传动装置；动力输入轴、低档有级变速离合器及高档有级变速离合器，低速齿轮、中间轴、主减速器从动齿轮组成低、高双速有级变速传动装置；滚轮式无级变速传动装置与低、高双速有级变速传动装置组成滚轮式复合汽车变速器。但是该变速器无法适用于电动汽车。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种电动汽车用电动滚轮式无级变速总成及其使用方法，它具有滚轮式无级变速和电机驱动的优点，当电动汽车低速行驶时，电机驱动滚轮式无级器变速装置实现减速增扭，当电动汽车高速行驶时，电机驱动滚轮式无级变速装置实现增速降扭，充分发挥了电机输出特性，提高了电机的驱动效率，延长了动力电池的使用寿命，增加了电动汽车的行驶里程。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种电动汽车用电动滚轮式无级变速总成，包括电机，电机的电机轴上固定安装有主动盘，电机外壳向前延伸形成中壳和前壳，中壳和前壳之间夹持着保持架，保持架通过滑动轴承装有滚轮架，滚轮架中通过安装于其上的滚轮轴安装有滚轮，滚轮的边缘能够与主动盘和从动盘接触，从动盘与主动盘相对设置，从动盘活动套装在与电机轴处于同一轴线上的输出轴上，输出轴前端伸出前壳，从动盘的外端面设有梯形齿，梯形齿与固定在输出轴上的梯形增力套内端面上的齿啮合，梯形增力套左端面与前壳内侧面之间的输出轴上设置有蝶形弹簧，蝶形弹簧通过推力轴承推动梯形增力套和从动盘将滚轮压向主动盘，电机通过电机轴带动主动盘转动，主动盘通过滚轮带动从动盘、梯形增力套和输出轴转动，实现无级变速。

所述主、从动盘均为相对的弧形结构，且两个弧形结构形成一球形空腔，滚轮和滚轮架设置该球形空腔内。

所述滚轮架有三个，且在主从动盘之间的空间内的圆周上均匀分布。

三个滚轮架中的一个为主动滚轮架，其余两个为从动滚轮架。

主动滚轮架一端通过固定轴固定在中壳内，主动滚轮架另一端与变速控制轴一端相联，主动滚轮架的两端侧面上分别设置有扇形伞齿轮。

所述变速控制轴的另一端伸出中壳外部与变速摇臂连接。

中壳上还安装有控制变速控制轴移动距离的限位板，变速控制轴上设置有与限位板相匹配的凸环。

所述从动滚轮架的两端均通过固定轴固定于中壳内，从动滚轮架的一端侧面上设置有主动滚轮架上的扇形伞齿轮相啮合的扇形伞齿轮。

所述梯形增力套内孔为渐开线花键孔，右侧为梯形端面齿，梯形增力套与输出轴的渐开线花键连接，梯形增力套能够在输出轴的渐开线花键齿上左右移动。

所述从动盘的内孔与输出轴的渐开线花键右侧轴径滑动联接，从动盘可绕输出轴渐开线花键右侧的轴径转动，从动盘左侧的梯形端面齿与梯形增力套右侧的梯形端面齿啮合，在从动盘输出扭矩和蝶形弹簧的共同作用下，从动盘左侧的梯形端面齿与梯形增力套右侧的梯形端面齿相对转动一个角度，使从动盘右移而进一步压紧滚轮，以传递更大的扭矩。

一种电动汽车用电动滚轮式无级变速总成的使用方法，包括：

从动盘在蝶形弹簧的作用下将滚轮压向主动盘，由主动盘通过滚轮驱动从动盘转动；

从动盘左面的端面梯形齿通过梯形增力套的内齿带动输出轴转动，随着传动扭矩的增大，从动盘左面的端面梯形齿通过梯形增力套增大从动盘压向滚轮和主动盘的轴向力而进一步增大传动扭矩，动力经电机轴、主动盘、滚轮、从动盘、梯形增力套和输出轴输出；

通过改变三个滚轮与主动盘及从动盘的接触位置的有效直径大小来改变主、从动盘的传动速比，从而实现滚轮式无级变速；

当电动汽车低速行驶时，变速摇臂通过变速控制轴、主动滚轮架和滚轮按顺时针方向旋转，由主动滚轮架两端的扇形伞齿轮带动两个从动滚轮架一端的扇形伞齿轮并带动滚轮按减速增扭的方向同时转动，实现滚轮式无级变速传动装置的减速增扭；

当变速摇臂通过变速控制轴、主动滚轮架和滚轮按逆时针方向旋转，由主动滚轮架两端的扇形伞齿轮带动从动滚轮架一端的扇形伞齿轮并带动滚轮按反向转动，实现滚轮式无级变速传动装置的变速。

本发明的有益效果是：融合了滚轮式无级变速和电机驱动的优点，电机驱动滚轮式无级变速器实现电动汽车的变速行驶。本发明通过电机驱动滚轮式无级变速装置实现变速变扭，充分发挥了电机输出特性，提高了电机的驱动效率，延长了动力电池的使用寿命，增加了电动汽车的行驶里程。

附图说明

图1是本发明结构原理图；

图2是本发明的滚轮保持架、滚轮、变速摇臂及变速控制轴组合结构示意图；

图3是梯形增力套结构示意图；

图4是图3的左视图；

其中，1、电机，2、电机轴，3、中壳，4、主动盘，5、滚轮，6、保持架，7、从动盘，8、前壳，9、梯形增力套，10、蝶形弹簧，11、输出轴，12、变速摇臂，13、限位板，14、变速控制轴，15、主动滚轮架，16、滚轮轴，17、固定轴，18、O形密封圈，19、弹性挡圈，20、从动滚轮架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1-图4所述，电动汽车用电动滚轮式无级变速总成，包括电机1，电机1的电机轴2上固定安装有主动盘4，电机外壳向前延伸形成中壳3和前壳8，中壳3和前壳8之间夹持着保持架6，保持架6通过滑动轴承装有滚轮架，滚轮架中通过安装于其上的滚轮轴16安装有滚轮5，滚轮5的边缘能够与主动盘4和从动盘7接触，从动盘7与主动盘4相对设置，主、从动盘4、7均为相对的弧形结构，且两个弧形结构形成一球形空腔，滚轮5和滚轮架设置该球形空腔内。

从动盘7活动套装在与电机轴2处于同一轴线上的输出轴11上，输出轴11前端伸出前壳8，从动盘7的外端面设有梯形齿，梯形齿与固定在输出轴11上的梯形增力套9内端面上的齿啮合，梯形增力套9外端面与前壳8内侧面之间的输出轴11上设置有蝶形弹簧10，蝶形弹簧10通过推力轴承推动梯形增力套9和从动盘7将滚轮5压向主动盘4，电机1通过电机轴2带动主动盘4转动，主动盘4通过滚轮5带动从动盘7、梯形增力套9和输出轴11转动，实现无级变速。主动盘4、滚轮5、从动盘7和梯形增力套9形成的滚轮式无级变速传动装置。

滚轮架有三个，且在主、从动盘4、7之间的空间内的圆周上均匀分布。三个滚轮架中的一个为主动滚轮架15，其余两个为从动滚轮架20。

主动滚轮架15一端通过固定轴17、O型密封圈18和弹性挡圈19固定在中壳内，另一端与变速控制轴14一端相联，主动滚轮架15的两端侧面上分别设置有扇形伞齿轮。变速控制轴14另一端伸出中壳3外部与变速摇臂12连接。中壳3上还安装有控制变速控制轴14移动距离的限位板13，变速控制轴14上设置有与限位板13相匹配的凸环。

从动滚轮架20的两端均通过固定轴17、O型密封圈18和弹性挡圈19固定于中壳3内，从动滚轮架20的一端侧面上设置有主动滚轮架15上的扇形伞齿轮相啮合的扇形伞齿轮。

梯形增力套9的内孔是渐开线花键孔，右侧为梯形端面齿，梯形增力套9与输出轴11的渐开线花键连接，梯形增力套9能够在输出轴11的渐开线花键齿上左右移动。

从动盘7的内孔与输出轴11的渐开线花键右侧轴径滑动联接，从动盘7可绕输出轴11的渐开线花键右侧的轴径转动，从动盘7左侧的梯形端面齿与梯形增力套9右侧的梯形端面齿啮合，在从动盘7输出扭矩和蝶形弹簧10的共同作用下，从动盘7左侧的梯形端面齿与梯形增力套9右侧的梯形端面齿相对转动一个角度，使从动盘7右移而进一步压紧滚轮5，以传递更大的扭矩。

一种电动汽车用电动滚轮式无级变速总成的使用方法，包括：

从动盘7在蝶形弹簧10的作用下将滚轮5压向主动盘4，由主动盘4通过滚轮5驱动从动盘7转动。

从动盘7左面的端面梯形齿通过梯形增力套9的内齿带动输出轴11转动，随着传动扭矩的增大，从动盘7左面的端面梯形齿通过梯形增力套9增大从动盘7压向滚轮5和主动盘4的轴向力而进一步增大传动扭矩，动力经电机轴2、主动盘4、滚轮5、从动盘7、梯形增力套9和输出轴11输出。

通过改变三个滚轮5与主动盘4、从动盘7的接触位置的有效直径大小来改变主、从动盘4、7的传动速比，从而实现滚轮式无级变速；

当电动汽车低速行驶时，变速摇臂12通过变速控制轴14、主动滚轮架15和滚轮5按顺时针方向旋转，由主动滚轮架两端的扇形伞齿轮带动两个从动滚轮架20一端的扇形伞齿轮并带动滚轮5按减速增扭的方向同时转动，实现滚轮式无级变速传动装置的减速增扭；

当变速摇臂12通过变速控制轴14、主动滚轮架15和滚轮5按逆时针方向旋转，由主动滚轮架两端的扇形伞齿轮带动从动滚轮架20一端的扇形伞齿轮并带动滚轮5按反向转动，实现滚轮式无级变速传动装置的变速。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种电动汽车用电动滚轮式无级变速总成，其特征是，包括电机，电机的电机轴上固定安装有主动盘，电机外壳向前延伸形成中壳和前壳，中壳和前壳之间夹持着保持架，保持架通过滑动轴承装有滚轮架，滚轮架中通过安装于其上的滚轮轴安装有滚轮，滚轮的边缘能够与主动盘和从动盘接触，从动盘与主动盘相对设置，从动盘活动套装在与电机轴处于同一轴线上的输出轴上，输出轴前端伸出前壳，从动盘的外端面设有梯形齿，梯形齿与固定在输出轴上的梯形增力套内端面上的齿啮合，梯形增力套左端面与前壳内侧面之间的输出轴上设置有蝶形弹簧，蝶形弹簧推力轴承推动梯形增力套和从动盘将滚轮压向主动盘，电机通过电机轴带动主动盘转动，主动盘通过滚轮带动从动盘、梯形增力套和输出轴转动，实现无级变速。

2.如权利要求1所述的电动汽车用电动滚轮式无级变速总成，其特征是，所述主、从动盘均为相对的弧形结构，且两个弧形结构形成一球形空腔，滚轮和滚轮架设置该球形空腔内。

3.如权利要求1所述的电动汽车用电动滚轮式无级变速总成，其特征是，所述滚轮架有三个，且在主从动盘之间的空间内的圆周上均匀分布；三个滚轮架中的一个为主动滚轮架，其余两个为从动滚轮架。

4.如权利要求3所述的电动汽车用电动滚轮式无级变速总成，其特征是，主动滚轮架一端通过固定轴固定在中壳内，另一端与变速控制轴一端相联，主动滚轮架的两端侧面上分别设置有扇形伞齿轮。

5.如权利要求4所述的电动汽车用电动滚轮式无级变速总成，其特征是，所述变速控制轴另一端伸出中壳外部与变速摇臂连接。

6.如权利要求5所述的电动汽车用电动滚轮式无级变速总成，其特征是，中壳上还安装有控制变速控制轴移动距离的限位板，变速控制轴上设置有与限位板相匹配的凸环。

7.如权利要求4所述的电动汽车用电动滚轮式无级变速总成，其特征是，所述从动滚轮架的两端均通过固定轴固定于中壳内，从动滚轮架的一端侧面上设置有主动滚轮架上的扇形伞齿轮相啮合的扇形伞齿轮。

8.如权利要求1所述的电动汽车用电动滚轮式无级变速总成，其特征是，所述梯形增力套内孔是渐开线花键孔，右侧为梯形端面齿，梯形增力套与输出轴的渐开线花键连接，梯形增力套能够在输出轴的渐开线花键齿上左右移动。

9.如权利要求8所述的电动汽车用电动滚轮式无级变速总成，其特征是，所述从动盘的内孔与输出轴的渐开线花键右侧轴径滑动联接，从动盘可绕输出轴渐开线花键右侧的轴径转动，从动盘左侧的梯形端面齿与梯形增力套右侧的梯形端面齿啮合，在从动盘输出扭矩和蝶形弹簧的共同作用下，从动盘左侧的梯形端面齿与梯形增力套右侧的梯形端面齿相对转动一个角度，使从动盘右移而进一步压紧滚轮，以传递更大的扭矩。

10.一种电动汽车用电动滚轮式无级变速总成的使用方法，其特征是，包括：

从动盘在蝶形弹簧的作用下将滚轮压向主动盘，由主动盘通过滚轮驱动从动盘转动；

从动盘左面的端面梯形齿通过梯形增力套的内齿带动输出轴转动，随着传动扭矩的增大，从动盘左面的端面梯形齿通过梯形增力套增大从动盘压向滚轮和主动盘的轴向力而进一步增大传动扭矩，动力经电机轴、主动盘、滚轮、从动盘、梯形增力套和输出轴输出；

通过改变三个滚轮与主动盘及从动盘的接触位置的有效直径大小来改变主、从动盘的传动速比，从而实现滚轮式无级变速；

当电动汽车低速行驶时，变速摇臂通过变速控制轴、主动滚轮架和滚轮按顺时针方向旋转，由主动滚轮架两端的扇形伞齿轮带动两个从动滚轮架一端的扇形伞齿轮并带动滚轮按减速增扭的方向同时转动，实现滚轮式无级变速传动装置的减速增扭；

当变速摇臂通过变速控制轴、主动滚轮架和滚轮按逆时针方向旋转，由主动滚轮架两端的扇形伞齿轮带动从动滚轮架一端的扇形伞齿轮并带动滚轮按反向转动，实现滚轮式无级变速传动装置的变速。