CN113085541A - 一种用于汽车的两挡高速电驱*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于汽车的两挡高速电驱***,由平行轴齿轮传动机构与行星齿轮传动机构组合传动实现两挡驱动,高速驱动电机的输出轴与输入轴呈一体式连接轴,一体式连接轴相比于通过花键连接可减小***高速转动下的振动噪音,同时第一级减速采用平行轴齿轮传动,平行轴齿轮可采用高重合度设计,相比于直接采用行星齿轮减速,重合度大、噪音效果良好,由于行星齿轮机构功率密度高、体积小的特点,在同等速比需求下,本发明的电驱***相比单一的平行轴两挡电驱***具有功率密度高、体积小质量轻的优点。
Description
技术领域
本发明涉及变速器传动技术领域,具体为一种用于汽车的两挡高速电驱***。
背景技术
受全球节能减排与各国汽车政策导向的影响,汽车变速器向着电动化、高速化的方向发展。目前市场中汽车变速器已经逐步进入到电动化阶段,大部分汽车匹配的是高速减速机电驱***,少部分汽车匹配的是两挡或多挡电驱***。目前电驱***有三种传动类型:平行轴齿轮传动、行星齿轮传动和平行轴与行星齿轮组合传动;平行轴齿轮传动结构简单可靠,行星齿轮传动功率密度大,两者组合可充分发挥各自传动优点。为了充分发挥电机的动力性与经济性的特点,电驱***逐步向多挡化趋势发展。随着电机转速的不断升高,电驱***面临高速化带来的噪音和可靠性问题,噪音与可靠性问题严重影响着电驱***在工作时的性能。
发明内容
针对现有技术中电驱***在高速传动中存在噪音大和可靠性低的问题,本发明提供一种用于汽车的两挡高速电驱***,该***结构简单,操作方便,实现两挡驱动,具有高效率、高功率密度、体积小、噪音小、高可靠性和速比级差大的特点。
本发明是通过以下技术方案来实现:
一种用于汽车的两挡高速电驱***,包括高速驱动电机、输入轴、一级减速主动轮、一级减速被动轮、中间轴、行星齿轮机构、行星架结合齿、中间轴结合齿、换挡机构、输出轴结合齿、输出轴、输出主动齿轮、输出被动齿轮、差速器总成机构和半轴;
高速驱动电机连接在输入轴上;一级减速主动轮固定连接在输入轴上,中间轴沿着轴向方向上依次设有一级减速被动轮、行星齿轮机构、行星架结合齿和中间轴结合齿;其中一级减速被动轮与一级减速主动轮通过轮齿啮合传递动力;行星架结合齿在行星齿轮机构靠近中间轴结合齿的一端固定设置;
换挡机构在中间轴和输出轴之间设置,换挡机构与输出轴结合齿、行星架结合齿和中间轴结合齿之间配合传动动力;输出轴结合齿在输出轴上固定连接,输出主动齿轮固定连接在输出轴上,输出被动齿轮固定连接在差速器总成机构的壳体上,输出被动齿轮与输出主动齿轮通过齿轮啮合传递动力,差速器总成机构中的半轴齿轮与半轴连接设置。
优选的,高速电驱***采用三级减速机构,其中,一级减速主动轮与一级减速被动轮配合组成第一级减速机构;行星齿轮机构为第二级减速机构;输出主动齿轮与输出被动齿轮配合组成第三极减速机构。
优选的,输出轴与中间轴同轴设置。
优选的,高速驱动电机的输出轴与输入轴呈一体式连接轴。
优选的,行星齿轮机构包括齿圈、行星轮、太阳轮和行星架;太阳轮在中间轴上固定连接;齿圈与壳体固定连接;行星轮与齿圈分别和太阳轮同时啮合,行星轮通过滚针轴承支撑在行星架上,行星架通过轴承支撑在中间轴上。
优选的,一级减速主动轮和一级减速被动轮采用平行轴斜齿轮传动设置。
优选的,换挡机构包括换挡执行机构与换挡操纵机构,其中换挡执行机构采用同步器机构或者滑套齿结构;换挡操纵机构采用气动、液动、电动或电磁操纵机构。
优选的,换挡机构左右设有可整体轴向移动的两个换挡结合齿,其中一个换挡结合齿与输出轴结合齿连接传递动力;另一个换挡结合齿与行星架结合齿或中间轴结合齿连接传递动力;当另一个换挡结合齿与行星架结合齿连接传递动力时高速电驱***为低挡位,当另一个换挡结合齿与中间轴结合齿连接传递动力时高速电驱***为高挡位。
进一步的,在低挡位传动时,换挡机构的一个换挡结合齿连接输出轴结合齿,另一个换挡结合齿连接行星架结合齿,从而使行星齿轮机构与输出轴连接;高速驱动电机的动力经过一级齿轮减速传递到中间轴,再经过行星齿轮机构减速传递到换挡机构和输出轴,再经过输出齿轮减速传递到差速器总成机构,进而通过半轴传递到轮端驱动汽车行驶。
进一步的,在高挡位传动时,换挡机构的一个换挡结合齿连接输出轴结合齿,另一个换挡结合齿连接中间轴结合齿,从而使中间轴与输出轴直接连接;高速驱动电机的动力经过一级齿轮减速传递到中间轴,再经过换挡机构直接传递到输出轴,再经过输出齿轮减速传递到差速器总成机构,进而通过半轴传递到轮端驱动汽车行驶。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明提供了一种用于汽车的两挡高速电驱***,由平行轴齿轮传动机构与行星齿轮传动机构组合传动实现两挡驱动,高速驱动电机的输出轴与输入轴呈一体式连接轴,一体式连接轴相比于通过花键连接可减小***高速转动下的振动噪音,同时第一级减速采用平行轴齿轮传动,平行轴齿轮可采用高重合度设计,相比于直接采用行星齿轮减速,重合度大、噪音效果良好,由于行星齿轮机构功率密度高、体积小的特点,在同等速比需求下,本发明的电驱***相比单一的平行轴两挡电驱***具有高功率密度、体积小质量轻的优点。
进一步的,行星齿轮机构包括齿圈、行星轮、太阳轮和行星架;太阳轮在中间轴上装配设置;齿圈与壳体固定连接;行星轮与齿圈分别和太阳轮同时啮合,行星轮通过滚针轴承支撑在行星架上,行星架通过轴承支撑在中间轴上,行星齿轮机构布置在中间轴上,中间轴转速相对输入轴转速低,有利于电驱***降噪;本发明通过行星齿轮机构实现高挡与低挡,在同等中心距下行星齿轮机构相比平行轴齿轮可实现大速比,具有速比级差大的特点。
进一步的,一级减速主动轮和一级减速被动轮采用平行轴斜齿轮传动设置,平行轴齿轮可采用高重合度设计,相比于直接采用行星齿轮减速,重合度大、噪音效果良好。
进一步的,换挡机构包括换挡执行机构与换挡操纵机构,其中换挡执行机构采用同步器机构或者滑套齿结构;换挡操纵机构采用气动、液动、电动或电磁操纵机构,换挡机构实现高速电驱***在高挡与低挡不同位置间的转换。
进一步的,在高挡位传动时,行星齿轮机构处于空转状态不受力和力矩,相比于高挡行星齿轮机构锁死受力的结构,本发明采用的行星齿轮机构能够减小轮齿受力的工作时间,提升行星齿轮机构的使用寿命与可靠性。
附图说明
图1为本发明中高速电驱***结构布置图;
图2为本发明中高速电驱***低挡传动路线;
图3为本发明中高速电驱***高挡传动路线。
图中:1-高速驱动电机;2-输入轴;3-一级减速主动轮;4-一级减速被动轮;5-中间轴;6-齿圈;7-行星轮;8-太阳轮;9-行星架;10-行星架结合齿;11-中间轴结合齿;12-换挡机构;13-输出轴结合齿;14-输出轴;15-输出主动齿轮;16-输出被动齿轮;17-差速器总成机构;18-半轴;19-壳体。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明,所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明提供了一种用于汽车的两挡高速电驱***,如图1所示,包括高速驱动电机1、输入轴2、一级减速主动轮3、一级减速被动轮4、中间轴5、行星齿轮机构、行星架结合齿10、中间轴结合齿11、换挡机构12、输出轴结合齿13、输出轴14、输出主动齿轮15、输出被动齿轮16、差速器总成机构17和半轴18。
高速驱动电机1的输出轴与输入轴2呈一体式连接轴;一体式连接轴相比于通过花键连接可减小***高速转动下的振动噪音,一级减速主动轮3通过花键结构连接在输入轴2上,或者一级减速主动轮3与输入轴2做成一体式齿轮轴结构设置;中间轴沿着轴向方向上依次设有一级减速被动轮4、行星齿轮机构、行星架结合齿10和中间轴结合齿11;一级减速被动轮4可通过花键结构或者过盈配合与中间轴5连接,其中一级减速被动轮4与一级减速主动轮3通过轮齿啮合传递动力;行星架结合齿10通过花键、焊接或螺栓在行星齿轮机构靠近中间轴结合齿11的一端与行星架连接,中间轴结合齿11通过花键连接在中间轴5上,或者将二者做成一体式结构,输出轴14 与中间轴5同轴设置。
换挡机构12在中间轴5和输出轴14之间设置,换挡机构12与输出轴结合齿13、行星架结合齿10和中间轴结合齿11之间配合传递动力,其中换挡机构12左右设有两个换挡结合齿,两个换挡结合齿可整体轴向移动,其中一个换挡结合齿与输出轴结合齿13连接传递动力;另一个换挡结合齿与行星架结合齿10或中间轴结合齿11连接传递动力;当另一个换挡结合齿与行星架结合齿10连接传递动力时高速电驱***为低挡位,当另一个换挡结合齿与中间轴结合齿11连接传递动力时高速电驱***为高挡位。
输出轴结合齿13在输出轴14上可通过花键或一体式固定连接,输出主动齿轮15通过花键结构或一体式结构固定连接在输出轴14上,输出被动齿轮16通过螺栓或过盈配合或者通过焊接方式固定连接在差速器总成机构17 的壳体上,输出被动齿轮16与输出主动齿轮15通过齿轮啮合传递动力,差速器总成机构17中的半轴齿轮与半轴18通过花键连接。
高速电驱***采用三级减速机构,其中,一级减速主动轮3与一级减速被动轮4配合组成第一级减速机构;行星齿轮机构为第二级减速机构;输出主动齿轮15与输出被动齿轮16配合组成第三极减速机构。
行星齿轮机构包括齿圈6、行星轮7、太阳轮8和行星架9;所述太阳轮8通过花键结构在中间轴5上固定连接,或者太阳轮8与中间轴5做成一体式齿轮轴结构;所述齿圈6通过花键或者螺栓与壳体19固定连接;行星轮7与齿圈6分别和太阳轮8同时啮合,行星轮7通过滚针轴承支撑在行星架9上,行星架9通过轴承支撑在中间轴5上设置。
换挡机构包括换挡执行机构与换挡操纵机构,其中换挡执行机构采用同步器机构或者滑套齿结构;换挡操纵机构采用气动、液动、电动或电磁操纵机构,换挡机构实现高速电驱***在高挡与低挡不同位置间的转换,当换挡机构12结合行星架结合齿10与输出轴结合齿13时,电驱***处于低挡位置,电机动力经过一级齿轮减速、行星齿轮减速与输出齿轮减速的三级减速传递到汽车轮端;当换挡机构12结合中间轴结合齿11与输出轴结合齿13时,电驱***出于高挡位置,电机动力经过一级齿轮减速与输出齿轮减速的二级减速传递到汽车轮端。
本发明的电驱***具有高功率密度、体积小的优点。本发明的电驱***采用高速电机驱动,并通过行星齿轮机构与平行轴齿轮机构传递动力。由于行星齿轮机构功率密度高、体积小的特点,在同等速比需求下本发明的电驱***相比单一的平行轴两挡电驱***具有高功率密度、体积小质量轻的优点。
本发明的电驱***具有良好的噪音效果。本发明的电驱***第一级减速采用平行轴齿轮传动,平行轴齿轮可采用高重合度设计,相比于直接采用行星齿轮减速,重合度大、噪音效果良好。同时行星齿轮机构布置在中间轴上,中间轴转速相对输入轴转速低,有利于电驱***降噪。
本发明的电驱***具有速比级差大的特点。本发明的电驱***通过行星齿轮机构实现高挡与低挡,在同等中心距下行星齿轮机构相比平行轴齿轮可实现大速比,具有速比级差大的特点。
本发明的电驱***具有可靠性高的特点。本发明的电驱***工作在高挡时,行星齿轮机构处于空转状态不受力和力矩,相比于高挡行星齿轮机构锁死受力的结构,本发明的电驱***的行星齿轮机构使用寿命长,具有可靠性高的特点。
本发明的电驱***与其它多挡电驱***一样具有高效运行的特点。电驱***工作在低挡时通过大传动比减速增扭可高效的实现大扭矩加速性能,工作在高挡时通过小传动比可高效的实现高速行驶性能,两个挡位可以使电机工作在高效率区间,充分发挥电机的动力性与高效性的特点。
实施例
本发明一种用于汽车的两挡高速电驱***可工作在两个挡位下,在低挡位传动时,换挡机构12的一个换挡结合齿连接输出轴结合齿13,另一个换挡结合齿连接行星架结合齿10,从而使行星架9与输出轴15连接;高速电机的动力经过一级齿轮减速传递到中间轴5,再经过行星齿轮机构减速传递到换挡机构12和输出轴15,再经过输出齿轮减速传递到差速器总成机构17,进而通过半轴18传递到轮端驱动汽车行驶。
在高挡位传动时,换挡机构12的一个换挡结合齿连接输出轴结合齿13,另一个换挡结合齿连接中间轴结合齿11,从而使中间轴5与输出轴15直接连接;高速电机的动力经过一级齿轮减速传递到中间轴5,再经过换挡机构 12直接传递到输出轴15,再经过输出齿轮减速传递到差速器总成机构17,进而通过半轴18传递到轮端驱动汽车行驶。
在本发明中,***工作在高挡位置时,行星齿轮机构处于空转状态不受力和扭矩;相比于行星齿轮机构锁死受力同步转动的结构,本发明采用的行星齿轮机构能够减小轮齿受力的工作时间,提升行星齿轮机构的使用寿命与可靠性。
本发明中的行星齿轮机构布置在中间轴上,通过行星齿轮机构可实现***高低挡位置驱动。相比于两挡平行轴齿轮减速驱动***,在同等中间距需求下行星齿轮机构可实现大速比减速,因此本发明的电驱***具有速比级差大的特点。
在本发明中,高速电驱***通过组合平行轴齿轮传动与行星齿轮机构传动,实现两挡驱动,与单纯平行轴齿轮两挡电驱***相比具有密度大、体积小的特点,与单纯行星齿轮传动两挡电驱***相比具有结构简单、成本可控的特点。
高速电驱***与其它多挡电驱***一样,可实现高效经济运行。在大扭矩需求下,***可工作在低挡位置为输出端提供大扭矩;在高速需求下,***可工作在高挡位置为输出端提供高转速。通过两个挡位的配置,电机工作在高效运行区域,可充分发挥电机的动力性与经济性的特点。
Claims (10)
1.一种用于汽车的两挡高速电驱***,其特征在于,包括高速驱动电机(1)、输入轴(2)、一级减速主动轮(3)、一级减速被动轮(4)、中间轴(5)、行星齿轮机构、行星架结合齿(10)、中间轴结合齿(11)、换挡机构(12)、输出轴结合齿(13)、输出轴(14)、输出主动齿轮(15)、输出被动齿轮(16)、差速器总成机构(17)和半轴(18);
所述高速驱动电机(1)连接在输入轴(2)上;所述一级减速主动轮(3)固定连接在输入轴(2)上,所述中间轴(5)沿着轴向方向上依次设有一级减速被动轮(4)、行星齿轮机构、行星架结合齿(10)和中间轴结合齿(11);其中一级减速被动轮(4)与一级减速主动轮(3)通过轮齿啮合传递动力;所述行星架结合齿(10)在行星齿轮机构靠近中间轴结合齿(11)的一端固定设置;
所述换挡机构(12)在中间轴(5)和输出轴(14)之间设置,换挡机构(12)与输出轴结合齿(13)、行星架结合齿(10)和中间轴结合齿(11)之间配合传递动力;所述输出轴结合齿(13)在输出轴(14)上固定连接,所述输出主动齿轮(15)固定连接在输出轴(14)上,所述输出被动齿轮(16)固定连接在差速器总成机构(17)的壳体上,输出被动齿轮(16)与输出主动齿轮(15)通过齿轮啮合传递动力,差速器总成机构(17)中的半轴齿轮与半轴(18)连接设置。
2.根据权利要求1所述的一种用于汽车的两挡高速电驱***,其特征在于,所述高速电驱***采用三级减速机构,其中,一级减速主动轮(3)与一级减速被动轮(4)配合组成第一级减速机构;行星齿轮机构为第二级减速机构;输出主动齿轮(15)与输出被动齿轮(16)配合组成第三极减速机构。
3.根据权利要求1所述的一种用于汽车的两挡高速电驱***,其特征在于,所述行星齿轮机构包括齿圈(6)、行星轮(7)、太阳轮(8)和行星架(9);所述太阳轮(8)在中间轴(5)上固定连接;所述齿圈(6)与壳体(19)固定连接;行星轮(7)与齿圈(6)分别和太阳轮(8)同时啮合,行星轮(7)通过滚针轴承支撑在行星架(9)上,行星架(9)通过轴承支撑在中间轴(5)上。
4.根据权利要求1所述的一种用于汽车的两挡高速电驱***,其特征在于,所述输出轴(14)与中间轴(5)同轴设置。
5.根据权利要求1所述的一种用于汽车的两挡高速电驱***,其特征在于,所述高速驱动电机(1)的输出轴与输入轴(2)呈一体式连接轴。
6.根据权利要求1所述的一种用于汽车的两挡高速电驱***,其特征在于,所述一级减速主动轮(3)和一级减速被动轮(4)采用平行轴斜齿轮传动设置。
7.根据权利要求1所述的一种用于汽车的两挡高速电驱***,其特征在于,所述换挡机构包括换挡执行机构与换挡操纵机构,其中换挡执行机构采用同步器机构或者滑套齿结构;换挡操纵机构采用气动、液动、电动或电磁操纵机构。
8.根据权利要求1所述的一种用于汽车的两挡高速电驱***,其特征在于,所述换挡机构(12)左右设有可整体轴向移动的两个换挡结合齿,其中一个换挡结合齿与输出轴结合齿(13)连接传递动力;另一个换挡结合齿与行星架结合齿(10)或中间轴结合齿(11)连接传递动力;当另一个换挡结合齿与行星架结合齿(10)连接传递动力时高速电驱***为低挡位,当另一个换挡结合齿与中间轴结合齿(11)连接传递动力时高速电驱***为高挡位。
9.根据权利要求8所述的一种用于汽车的两挡高速电驱***,其特征在于,在低挡位传动时,换挡机构(12)的一个换挡结合齿连接输出轴结合齿(13),另一个换挡结合齿连接行星架结合齿(10),从而使行星齿轮机构与输出轴(15)连接;高速驱动电机(1)的动力经过一级齿轮减速传递到中间轴(5),再经过行星齿轮机构减速传递到换挡机构(12)和输出轴(15),再经过输出齿轮减速传递到差速器总成机构(17),进而通过半轴(18)传递到轮端驱动汽车行驶。
10.根据权利要求8所述的一种用于汽车的两挡高速电驱***,其特征在于,在高挡位传动时,换挡机构(12)的一个换挡结合齿连接输出轴结合齿(13),另一个换挡结合齿连接中间轴结合齿(11),从而使中间轴(5)与输出轴(15)直接连接;高速驱动电机(1)的动力经过一级齿轮减速传递到中间轴(5),再经过换挡机构(12)直接传递到输出轴(15),再经过输出齿轮减速传递到差速器总成机构(17),进而通过半轴(18)传递到轮端驱动汽车行驶。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210709 |
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