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CN101968106A - 一种电动汽车用自动变速装置 - Google Patents

一种电动汽车用自动变速装置 Download PDF

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CN101968106A
CN101968106A CN 201010508513 CN201010508513A CN101968106A CN 101968106 A CN101968106 A CN 101968106A CN 201010508513 CN201010508513 CN 201010508513 CN 201010508513 A CN201010508513 A CN 201010508513A CN 101968106 A CN101968106 A CN 101968106A
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CN
China
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gear
shaft
gear mechanism
planetary gear
magnetic clutch
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Pending
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CN 201010508513
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English (en)
Inventor
赵韩
陈奇
黄康
张祖芳
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Hefei University of Technology
Original Assignee
Hefei University of Technology
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/0021—Transmissions for multiple ratios specially adapted for electric vehicles

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  • Structure Of Transmissions (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电动汽车用自动变速装置，其特征是具有整体结构为两根平行轴的布局形式，一根轴为输入轴，另一根轴为输出轴；在输入轴上布置两组成内、外包裹关系的内行星齿轮机构和外行星齿轮机构。本发明通过输入轴和输出轴上不同的电磁离合器和电磁制动器的通断组合来控制内行星齿轮机构和外行星齿轮机构实现变速，其电控的方式更适宜于应用在电动汽车中，可实现六种不同转速的输出状态，能有效降低电动机的功率、扩大电动汽车的转速和扭力范围，提高电动汽车的动力和通过性能。

Description

一种电动汽车用自动变速装置
技术领域
本发明属于自动变速装置，特别涉及一种电动汽车用自动变速装置。
背景技术
随着对“节能环保”和“低碳经济”的要求，新能源汽车的研发和推广越来越受到各国政府和汽车生产公司的重视，其中以电动汽车作为新能源汽车中的典型代表。
电动汽车的动力总成不同于传统燃油汽车。燃油汽车的动力总成由发动机和变速箱组成，通过变速箱将发动机输出的转速和扭矩改变，使汽车以不同的速度前进，以满足汽车在不同路况的行驶要求。而电动汽车的动力总成往往只有电动机，只有少数电动客车上安装了两速的变速箱，而没有燃油汽车中专门用于调节车速的多档位变速箱。电动汽车的扭力和速度调节通常利用变频器直接改变电动机的速度和扭矩而实现。为了得到较大的输出扭矩以驱动汽车起步和加速，电动汽车需要较大功率的驱动电机，因此电动汽车蓄电池的能耗也随之增加。
为了降低电动机功率、提高电动汽车的扭力范围，有必要将变速箱引入到电动汽车的动力总成中。传统的变速箱有手动和自动变速箱两种。为了提高汽车乘坐舒适性和操纵便捷性，应选用自动变速箱作为电动汽车的传动系统。但由于现有的自动变速箱的变速机构中采用大量的液力离合器和制动器实现，若直接为电动汽车所用，需要在结构中增加大量的液压设备，从而加大了自动变速箱的制造难度和生产成本。因此，直接将现有的自动变速箱引入到电动汽车中不适宜。
迄今，还没有专门针对电动汽车用的自动变速装置。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种电动汽车用自动变速装置，可用作电动汽车使用的变速箱，弥补目前电动汽车没有变速箱或者只有安装少档位数变速箱的不足，同时可降低电动汽车的电机功率、扩大电动汽车的转速和扭力范围，满足汽车在不同路况、起步、倒车等情况下的行驶要求。
本发明为实现上述目的采用如下技术方案：
整体结构为两根平行轴的布局形式，一根轴为输入轴，另一根轴为输出轴；
在所述输入轴上布置两组成内、外包裹关系的内行星齿轮机构和外行星齿轮机构，所述内行星齿轮机构由内中心轮、内行星轮和内齿圈组成；所述外行星齿轮机构由外中心轮、外行星轮和外齿圈组成；其中，所述内行星齿轮机构中的内齿圈是所述外行星齿轮机构中外行星轮的转臂，输出齿轮为所述外行星轮的转臂；所述外行星齿轮机构中的外齿圈是所述内行星齿轮机构中内行星轮的转臂；支撑件为所述内行星轮的转臂；所述外齿圈的外周安装有第二电磁制动器，连接件与内中心轮通过螺钉固连，在所述连接件的外周安装有第一电磁制动器；
在所述输入轴上分别安装有第一电磁离合器、第二电磁离合器和第三电磁离合器，所述三个电磁离合的线圈部分与所述输入轴通过各自的键固连；所述第一电磁离合器的衔铁与输入齿轮通过螺钉固连，所述第二电磁离合器的衔铁与连接件通过螺钉固连，所述第三电磁离合器的衔铁与连接套筒通过螺钉固连，所述连接套筒与外中心轮通过螺钉固连；以定位套筒对所述第三电磁离合器作轴向定位；以套筒对所述第三电磁离合器作轴向定位；
设置作为动力过渡轴的齿轮轴，所述齿轮轴上的齿轮轴左齿轮与输入齿轮啮合、所述齿轮轴的齿轮轴右齿轮与中间齿轮啮合，所述中间齿轮与外齿圈通过螺钉固连；
所述输出轴以其上输出轴齿轮与所述输出齿轮啮合，将经由所述的内行星齿轮机构和外行星齿轮机构变速后的动力输出。
在本发明的结构形式中，动力由联轴器输入后使输入轴获得动力，此时第一电磁离合器、第二电磁离合器和第三电磁离合器的线圈部分随输入轴旋转。
当第三电磁离合器通电时，第三电磁离合器的衔铁与线圈部分吸合，外中心轮获得动力。保持第三电磁离合器的通电状态，同时使第一电磁制动器通电压，内齿圈被松开，外齿圈仍处于抱死状态(电磁制动器为通电松开，断电抱死)。通过内行星齿轮机构和外行星齿轮机构的变速作用，外行星轮获得一定的转速，此时输出轴获得一定速度和扭矩的动力(即为“前进档1”的输出)。
当第一电磁离合器、第二电磁离合器和第三电磁离合器和第一电磁制动器、第二电磁制动器分别以表1的通电方式时，通过内行星齿轮机构和外行星齿轮机构的变速作用，可实现“四个不同速度的正传”、“一个反转”以及“停止”六种不同的速度和动力状态。
表1该装置在不同动力输出时电磁离合器和电磁制动器的工作状态
Figure BSA00000305083900021
注：
1、表中“1”表示通电，“0”表示断电；
2、传动比为输入轴(25)与输出轴(5)的速度之比。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明采用两根平行轴的布局形式，便于安装。
2、本发明通过不同的电磁离合器和电磁制动器的通断组合来控制内行星齿轮机构和外行星齿轮机构实现变速，其电控的方式更适宜于应用在电动汽车中。
3、本发明因采用内行星齿轮机构和外行星齿轮机构的机械传动结构，以及通过电磁离合器和电磁制动器的控制，可实现六种不同转速的输出状态，包括四个速度的正转、一个速度的反转以及停止，因此可满足电动汽车的怠速、前进、加速和后退等行驶需求。
4、本发明的结构形式能有效降低电动机的功率、扩大电动汽车的转速和扭力范围，提高电动汽车的动力和通过性能。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中标号：1左侧轴承端盖，2a左侧轴承座，2b右侧轴承座，3齿轮轴，3a齿轮轴左齿轮，3b齿轮轴右齿轮，4中间轴承座，5输出轴，5a输出轴齿轮，6右侧轴承端盖，7输入右侧轴承座，8输入右侧轴承端盖，9套筒，10连接套筒，11输出齿轮，12外中心轮，13外行星轮，14外齿圈，15支撑件，16内齿圈，17内行星轮，18内中心轮，19中间齿轮，20连接件，21定位套筒，22输入左侧轴承座，23输入左侧轴承端盖，24输入齿轮，25输入轴，26联轴器。
具体实施方式
本实施例的整体结构为两根平行轴的布局形式，一根轴为输入轴25，另一根轴为输出轴5。输入轴25固定在输入左侧轴承座22和输入右侧轴承座7上，输入左侧轴承端盖23通过螺钉固定在左侧轴承座22上，输入右侧轴承端盖8通过螺钉固定在输入右侧轴承座7上，联轴器26通过键与输入轴25固连；输出轴5固定在中间轴承座4和右侧轴承座2b上，右侧轴承端盖6通过螺钉固定在右侧轴承座2b上。当有动力源(如电动机)接入联轴器26后，输入轴25即得到动力，并和动力源保持相同的速度旋转。在输入轴25上布置两组成内、外包裹关系的内行星齿轮机构和外行星齿轮机构，内行星齿轮机构由内中心轮18、内行星轮17和内齿圈16组成；外行星齿轮机构由外中心轮12、外行星轮13和外齿圈14组成；其中，内行星齿轮机构中的内齿圈16是外行星齿轮机构中外行星轮13的转臂，输出齿轮11为外行星轮13的转臂；外行星齿轮机构中的外齿圈14是内行星齿轮机构中内行星轮17的转臂；支撑件15为内行星轮17的转臂；此处的内行星齿轮机构和外行星齿轮机构是该装置的变速传动机构，通过固定其中某个齿轮(比如外齿圈14)，并给其中某个齿轮提供动力(如外中心轮12)，外行星轮13的转臂则获得一定速度，并通过输出齿轮11和输出轴齿轮5a的啮合，将动力输送到输出轴5。外齿圈14的外周安装有第二电磁制动器EB2，连接件20与内中心轮18通过螺钉固连，在连接件20的外周安装有第一电磁制动器EB1。第一电磁制动器EB1和第二电磁制动器EB2的作用在于固定内行星齿轮机构和外行星齿轮机构中的某个齿轮。
在输入轴25上分别安装有第一电磁离合器EC1、第二电磁离合器EC2和第三电磁离合器EC3，三个电磁离合的线圈部分与输入轴25通过各自的键固连；第一电磁离合器EC1的衔铁与输入齿轮24通过螺钉固连，第二电磁离合器EC2的衔铁与连接件20通过螺钉固连，第三电磁离合器EC3的衔铁与连接套筒10通过螺钉固连，连接套筒10与外中心轮12通过螺钉固连；定位套筒21对第三电磁离合器EC2起轴向定位；套筒9对第三电磁离合器EC3起轴向定位。第一电磁离合器EC1、第二电磁离合器EC2和第三电磁离合器EC3的作用在于给内行星齿轮机构和外行星齿轮机构中的某个齿轮提供动力。
设置作为动力过渡轴的齿轮轴3，齿轮轴3上的齿轮轴左齿轮3a与输入齿轮24啮合、齿轮轴3的齿轮轴右齿轮3b与中间齿轮19啮合，中间齿轮19与外齿圈14通过螺钉固连；齿轮轴3固定在左侧轴承座2a和中间轴承座4上，左侧轴承端盖1通过螺钉固定在左侧轴承座2a上。通过齿轮轴3可将输入轴25上动力，经第一电磁离合器EC1、输入齿轮24与齿轮轴左齿轮3a的啮合对以及中间齿轮19与齿轮轴右齿轮3b啮合对，将动力输入到内行星轮17的转臂上。
输出轴5以其上输出轴齿轮5a与输出齿轮11啮合，将经由的内行星齿轮机构和外行星齿轮机构变速后的动力输出。
本发明提到的一种电动汽车用自动变速装置，可用作电动汽车的自动变速箱，实现四个前进档、一个后退档和一个怠速档。具体实施方式为：
首先将输入轴25与电动汽车的电动机相连，此时输入轴25即获得了动力。第一电磁离合器EC1、第二电磁离合器EC2和第三电磁离合器EC3和第一电磁制动器EB1和第二电磁制动器EB2分别以表1的通电方式时，可实现实现六种动力输出状态：四个速度的正转、一个速度的反转和停止。对于电动汽车，又称作4个前进档，1个倒档和1个空档。
其中4个前进档的实施方式为：
当为前进档1时，第三电磁离合器(EC3)和第一电磁制动器(EB1)通电，其余断电，此时外中心轮12获得动力，外齿圈14抱死，外行星轮13的转臂速度将动力输出，并通过输出齿轮11和输出轴齿轮5a的啮合，将动力输送到输出轴5。此时输入轴25与输出轴5的传动比为2.846。该档位称作“前进档1”，一般为电动汽车起步用。
当为前进档2时，第三电磁离合器(EC3)和第二电磁制动器(EB2)通电，其余断电，此时外中心轮12获得动力，连接件20抱死，外行星轮13的转臂速度将动力输出，并通过输出齿轮11和输出轴齿轮5a的啮合，将动力输送到输出轴5。此时输入轴25与输出轴5的传动比为1.516。该档位称作“前进档2”，一般为电动汽车前进用。
当为前进档3时，除第二电磁离合器(EC2)断电外，其余电磁离合器和电磁制动器通电，此时外中心轮12和内行星轮17获得动力，外行星轮13的转臂速度将动力输出，并通过输出齿轮11和输出轴齿轮5a的啮合，将动力输送到输出轴5。此时输入轴25与输出轴5的传动比为1。该档位称作“前进档3”，一般为电动汽车加速用。
当为前进档4时，第一电磁离合器(EC1)和第二电磁制动器(EB2)通电，其余断电，此时内行星轮17获得动力，连接件20抱死，外行星轮13的转臂速度将动力输出，并通过输出齿轮11和输出轴齿轮5a的啮合，将动力输送到输出轴5。此时输入轴25与输出轴5的传动比为0.72。该档位称作“前进档4”，一般为电动汽车超速用。
其中1个倒档的实施方式为：
当为倒档时，第二电磁离合器(EC2)和第一电磁制动器(EB1))通电，其余断电，此时内中心轮18获得动力，外齿圈14抱死，外行星轮13的转臂速度将动力输出，并通过输出齿轮11和输出轴齿轮5a的啮合，将动力输送到输出轴5。此时输入轴25与输出轴5的传动比为-2.577。该档位称作“倒车档”，一般为电动汽车倒车用。
其中1个空档的实施方式为：
当为空档时，第一电磁制动器(EB1))通电，其余断电，此时没有速度输出，一般为电动汽车空档用。

Claims (1)

1.一种电动汽车用自动变速装置，其特征是具有：
整体结构为两根平行轴的布局形式，一根轴为输入轴(25)，另一根轴为输出轴(5)；
在所述输入轴(25)上布置两组成内、外包裹关系的内行星齿轮机构和外行星齿轮机构，内行星齿轮机构由内中心轮(18)、内行星轮(17)和内齿圈(16)组成；所述外行星齿轮机构由外中心轮(12)、外行星轮(13)和外齿圈(14)组成；其中，所述内行星齿轮机构中的内齿圈(16)是所述外行星齿轮机构中外行星轮(13)的转臂，输出齿轮(11)为所述外行星轮(13)的转臂；所述外行星齿轮机构中的外齿圈(14)是所述内行星齿轮机构中内行星轮(17)的转臂；支撑件(15)为所述内行星轮(17)的转臂；所述外齿圈(14)的外周安装有第二电磁制动器(EB2)，连接件(20)与内中心轮(18)通过螺钉固连，在所述连接件(20)的外周安装有第一电磁制动器(EB1)；
在所述输入轴(25)上分别安装有第一电磁离合器(EC1)、第二电磁离合器(EC2)和第三电磁离合器(EC3)，所述三个电磁离合的线圈部分与所述输入轴(25)通过各自的键固连；所述第一电磁离合器(EC1)的衔铁与输入齿轮(24)通过螺钉固连，所述第二电磁离合器(EC2)的衔铁与连接件(20)通过螺钉固连，所述第三电磁离合器(EC3)的衔铁与连接套筒(10)通过螺钉固连，所述连接套筒(10)与外中心轮(12)通过螺钉固连；以定位套筒(21)对所述第三电磁离合器(EC2)作轴向定位；以套筒(9)对所述第三电磁离合器(EC3)作轴向定位；
设置作为动力过渡轴的齿轮轴(3)，所述齿轮轴(3)上的齿轮轴左齿轮(3a)与输入齿轮(24)啮合、所述齿轮轴(3)的齿轮轴右齿轮(3b)与中间齿轮(19)啮合，所述中间齿轮(19)与外齿圈(14)通过螺钉固连；
所述输出轴(5)以其上输出轴齿轮(5a)与所述输出齿轮(11)啮合，将经由所述的内行星齿轮机构和外行星齿轮机构变速后的动力输出。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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