中空電機式電動汽車驅動切換及傳動變速系統的製作方法

2023-06-23 03:59:16 3

本發明涉及電動汽車動力驅動領域，特別涉及一種中空電機式電動汽車驅動切換及傳動變速系統。

背景技術：

環保問題已成為當今世界的一個熱點話題，純電動汽車零排放，汙染小的特點使得純電動汽車成為汽車工業發展和研究的熱點。鑑於純電動汽車動力傳動系統主要部件(驅動電機、變速器和差速器)在研發過程中缺乏統一的設計布置，致使動力傳動系統結構複雜、體積龐大、重量增加、系統分散、成本較高，不利於其研製和產業化，將驅動電機、變速器、差速器集成化是純電動汽車發展的必然選擇。在目前眾多的純電動傳動系統中，例如通用旗下的雪佛蘭bolt純電動汽車採用的是中空電機、固定減速比減速器、離合器、傳動軸集成，但此傳動系統不能實現換擋，降低了能源利用效率，特斯拉純電動汽車依舊採用分動器實現動力傳輸，其結構複雜增加整車質量。純電動汽車集成式動力傳動系統形式有平行軸和三角型以及行星齒輪輸出結構，傳統的平行軸輸出技術成熟，結構簡單，但佔用空間比較大，行星齒輪輸出機構佔用空間小，加工裝配以及單級行星齒輪傳動系統換擋困難。此外，目前大多數電動車採用單一固定速比的減速器，使得驅動電機常常工作在低效率區，造成能源的浪費，使得整車續駛裡程減少。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明提供一種中空電機式電動汽車驅動切換及傳動變速系統，採用二驅與四驅的切換與變速系統集成設置的方式，既使得結構極為緊湊，可靠性高、佔用空間小、且換擋切換快速容易，可適應多種複雜路況，具有很強的實用性。

本發明的中空電機式電動汽車驅動切換及傳動變速系統，包括中空電機和變速器，變速器包括變速傳動組件和前輸出軸，中空電機的中空動力軸與變速傳動組件傳動配合用於動力輸入，前輸出軸形成變速器的動力輸出端並用於將動力輸出至汽車前輪，前輸出軸貫穿於中空動力輸出軸並可相對轉動；驅動切換及傳動變速系統還包括以可離合的方式與前輸出軸配合用於將動力輸出至汽車後輪以進行二驅與四驅間切換的後輸出軸。

進一步，變速傳動組件包括快擋傳動鏈、慢擋傳動鏈和換擋軸，快擋傳動鏈包括快擋一級齒輪副和快擋二級齒輪副，慢擋傳動鏈包括慢擋一級齒輪副和慢擋二級齒輪副，快擋一級齒輪副和慢擋一級齒輪副均與中空動力軸傳動配合併以可相互切換與換擋軸接合或斷開的方式設置，快擋二級齒輪副和慢擋二級齒輪副均與前輸出軸傳動配合併以可相互切換與換擋軸接合或斷開的方式設置。

進一步，快擋一級齒輪副包括快擋一級主動齒輪和與快擋一級主動齒輪嚙合的快擋一級從動齒輪，快擋二級齒輪副包括快擋二級主動齒輪和與快擋二級主動齒輪嚙合的快擋二級從動齒輪；慢擋一級齒輪副包括慢擋一級主動齒輪和與慢擋一級主動齒輪嚙合的慢擋一級從動齒輪，慢擋二級齒輪副包括慢擋二級主動齒輪和與慢擋二級主動齒輪嚙合的慢擋二級從動齒輪；

快擋一級主動齒輪和慢擋一級主動齒輪圓周固定在中空動力軸上，快擋二級從動齒輪和慢擋二級從動齒輪圓周固定在前輸出軸上。

快擋一級從動齒輪、慢擋一級從動齒輪、快擋二級主動齒輪和慢擋二級主動齒輪同軸空套設置在換擋軸上。

進一步，變速傳動組件還包括換擋機構，換擋機構包括設置在快擋一級從動齒輪和慢擋一級從動齒輪之間並以滑動花鍵形式與換擋軸配合平行移動的方式設置於換擋軸上的第一接合器和設置在快擋二級主動齒輪和慢擋二級主動齒輪之間並以滑動花鍵形式與換擋軸配合平行移動的方式設置於換擋軸上的第二接合器。

進一步，換擋機構還包括可同時驅動第一接合器和第二接合器軸向移動的驅動裝置，驅動裝置包括分別與第一接合器和第二接合器連接的u形架和驅動u形架沿換擋軸軸向移動的絲杆滑塊機構，絲杆滑塊機構的滑塊與u形架固定連接。

進一步，後輸出軸與前輸出軸同軸設置並通過離合器與前輸出軸離合配合。

進一步，驅動切換及傳動變速系統還包括駐車止動裝置，駐車止動裝置包括止動齒輪、用於與止動齒輪配合進行鎖死的卡爪和驅動卡爪與止動齒輪接合或分離的卡爪驅動機構。

進一步，卡爪驅動機構包括可被驅動旋轉的絲杆體和由卡爪一體形成並與絲杆體螺紋配合的滑塊體。

本發明的有益效果：本發明的中空電機式電動汽車驅動切換及傳動變速系統，中空電機的中空動力軸用於將動力輸入至變速器，作為變速器動力輸出端的前輸出軸貫穿於中空動力輸出軸並可相對轉動用於驅動汽車前輪，使得中空電機與變速器的配合結構相當緊湊，減小了對空間的佔用，且通過與前輸出軸離合配合的後輸出軸實現二驅與四驅間的切換，可共同利用變速輸出組件實現多種工作模式的輸出，從而可在多種工況下使用。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。

圖1為本發明與汽車車輪系統配合示意圖；

圖2為本發明整體結構示意圖；

圖3為本發明中的駐車止動裝置結構示意圖。

具體實施方式

圖1為本發明與汽車車輪系統配合示意圖，圖2為本發明整體結構示意圖，圖3為本發明中的駐車止動裝置結構示意圖，如圖所示：本實施例的中空電機式電動汽車驅動切換及傳動變速系統，包括中空電機1和變速器，變速器包括變速傳動組件和前輸出軸20，中空電機1的中空動力軸3與變速傳動組件傳動配合用於動力輸入，前輸出軸20形成變速器的動力輸出端並用於將動力輸出至汽車前輪21，前輸出軸20內套貫穿中空動力軸3設置並可相對轉動；驅動切換及傳動變速系統還包括以可離合的方式與前輸出軸20配合用於將動力輸出至汽車後輪以進行二驅與四驅間切換的後輸出軸18；其中，中空電機1用於產生動力，中空動力軸通過軸承2實現轉動用於動力輸出，動力自中空動力軸3輸入變速傳動組件，經變速傳動組件的動力自前輸出軸20輸出，當後輸出軸18與前輸出軸20分離時，汽車為前輪21驅動的二驅模式，當後輸出軸18與前輸出軸20形成傳動接合時，汽車為前輪21驅動和後輪驅動共同驅動的四驅模式；前輸出軸20同軸內套貫穿中空動力軸3設置並可相對轉動，即前輸出軸20自中空電機1內部貫穿設置於前輪21傳動配合，使得整體驅動切換及傳動變速系統的結構緊湊性大大提高，空間佔用率同時得到提高。

本實施例中，變速傳動組件包括快擋傳動鏈、慢擋傳動鏈和換擋軸19，快擋傳動鏈包括快擋一級齒輪副和快擋二級齒輪副，慢擋傳動鏈包括慢擋一級齒輪副和慢擋二級齒輪副，快擋一級齒輪副和慢擋一級齒輪副均與中空動力軸3傳動配合併以可相互切換與換擋軸19接合或斷開的方式設置，快擋二級齒輪副和慢擋二級齒輪副均與前輸出軸20傳動配合併以可相互切換與換擋軸19接合或斷開的方式設置；即變速傳動組件為兩擋變速機構，快擋傳動鏈和慢擋傳動鏈均為兩級減速機構，其中快擋一級齒輪副與慢擋一級齒輪副相鄰設置並通過相互切換與換擋軸19接合或斷開以實現快、慢擋的切換，快擋二級齒輪副和慢擋二級齒輪副相鄰設置並通過相互切換與換擋軸19接合或斷開以實現快、慢擋動力的輸出，且快擋二級齒輪副和慢擋二級齒輪副的動力輸出端均將動力輸出至前輸出軸20。

本實施例中，快擋一級齒輪副包括快擋一級主動齒輪4和與快擋一級主動齒輪4嚙合的快擋一級從動齒輪7，快擋二級齒輪副包括快擋二級主動齒輪12和與快擋二級主動齒輪12嚙合的快擋二級從動齒輪14；慢擋一級齒輪副包括慢擋一級主動齒輪6和與慢擋一級主動齒輪6嚙合的慢擋一級從動齒輪10，慢擋二級齒輪副包括慢擋二級主動齒輪13和與慢擋二級主動齒輪13嚙合的慢擋二級從動齒輪15；

快擋一級主動齒輪4和慢擋一級主動齒輪6圓周固定在中空動力軸3上，快擋二級從動齒輪14和慢擋二級從動齒輪15圓周固定在前輸出軸20上；

快擋一級從動齒輪7、慢擋一級從動齒輪10、快擋二級主動齒輪12和慢擋二級主動齒輪13同軸空套設置在換擋軸19上。

即，快擋一級從動齒輪7、慢擋一級從動齒輪10、快擋二級主動齒輪12和慢擋二級主動齒輪13保持同軸設置，由於中空動力軸3與前輸出軸20同軸設置，快擋一級主動齒輪4、慢擋一級主動齒輪6、快擋二級從動齒輪14和慢擋二級從動齒輪15同樣保持同軸設置，中空動力軸3的動力自快擋一級主動齒輪4和慢擋一級主動齒輪6輸入，當快擋一級從動齒輪7、快擋二級主動齒輪12與換擋軸19接合傳動、慢擋一級從動齒輪10、慢擋二級主動齒輪13與換擋軸19分離時，變速傳動組件處於快擋輸出模式(或稱高速輸出模式)，當快擋一級從動齒輪7、快擋二級主動齒輪12與換擋軸19分離傳動、慢擋一級從動齒輪10、慢擋二級主動齒輪13與換擋軸19結合時，變速傳動組件處於慢擋輸出模式(或稱低速輸出模式)，即變速傳動組件可形成兩種速度輸出模式。

本實施例中，變速傳動組件還包括換擋機構，換擋機構包括設置在快擋一級從動齒輪7和慢擋一級從動齒輪10之間並以滑動花鍵形式與換擋軸配合平行移動的方式設置於換擋軸19上的第一接合器8和設置在快擋二級主動齒輪12和慢擋二級主動齒輪13之間並以滑動花鍵形式與換擋軸配合平行移動的方式設置於換擋軸19上的第二接合器23；快擋一級主動齒輪4、慢擋一級主動齒輪6、快擋一級從動齒輪7、慢擋一級從動齒輪10、快擋二級主動齒輪12、慢擋二級主動齒輪13、快擋二級從動齒輪14、慢擋二級從動齒輪15均為圓柱直齒輪，相互之間的嚙合均為外嚙合，快擋一級從動齒輪7和慢擋一級從動齒輪10上分別設置有用於與第一接合器8接合的接合齒，快擋二級主動齒輪12和慢擋二級主動齒輪13上分別設置有用於與第二接合器23接合的接合齒，第一接合器8和第二接合器23為現有同步器結構，在此不再贅述。

本實施例中，換擋機構還包括可同時驅動第一接合器8和第二接合器23軸向移動的驅動裝置，驅動裝置包括分別與第一接合器8和第二接合器23連接的u形架9和驅動u形架9沿換擋軸19軸向移動的絲杆滑塊機構11，絲杆滑塊機構11的滑塊與u形架9固定連接，可通過電動裝置驅動絲杆旋轉實現快、慢擋的切換，不僅可實現換擋智能化，保證高速擋、低速擋和空擋的平順切換，而且具有較好的換擋鎖定效果，防止擋位鬆脫；採用用同軸設計，換擋採用雙聯設計，可以實現不同的減速比，以保證發動機一直處於經濟轉速範圍內。

本實施例中，後輸出軸18與前輸出軸20同軸設置並通過離合器16與前輸出軸20離合配合；前輸出軸20、後輸出軸18和中空動力軸3三者同軸線設置，離合器16為摩擦式離合器；。

本實施例中，驅動切換及傳動變速系統還包括駐車止動裝置5，駐車止動裝置5包括止動齒輪5-3、用於與止動齒輪5-3配合進行鎖死的卡爪5-1和驅動卡爪5-1與止動齒輪5-3接合或分離的卡爪5-1驅動機構；卡爪5-1驅動機構包括可被驅動旋轉的絲杆體5-2和由卡爪5-1一體形成並與絲杆體螺紋配合的滑塊體5-4；卡爪5-1上設置有用於與止動齒輪5-3嚙合進行止動的卡齒，在外部動力裝置的驅動下，卡爪5-1可沿絲杆體的軸向直線運動，從而實現止動或釋放；即止動齒輪5-3設置在快擋一級主動齒輪4上且位於快擋一級主動齒輪4和慢擋一級主動齒輪6之間，在功率一定的條件下，其轉速高，受力小，在複雜路況條件下安全係數更高，而且在兩齒輪之間，充分利用其空間，進一步提高其空間利用率。

即，在變速傳動組件可形成兩種速度輸出模式的基礎上，再結合後輸出軸18與前輸出軸20的離合配合，本系統的能量傳動模式具體如下：

前驅(二驅)快擋模式，第一接合器8和第二接合器23經換擋驅動裝置向左移動，使得快擋一級從動齒輪7和快擋二級主動齒輪12分別與第一接合器8和第二接合器23接合，進行動力傳輸，駐車止動裝置5和離合器處於分離狀態，動力經快擋一級主動齒輪、快擋一級從動齒輪7、第一接合器8、換擋軸19、第二接合器23、快擋二級主動齒輪12、快擋二級從動齒輪14和前輸出軸20，直至前差速器和前車輪，以驅動車輛前進；

前驅(二驅)慢擋模式，第一接合器8和第二接合器23經換擋驅動裝置向右移動，使得慢擋一級從動齒輪10和慢擋二級主動齒輪13分別與第一接合器8和第二接合器23接合，進行動力傳輸，駐車止動裝置5和離合器處於分離狀態，動力經慢擋一級主動齒輪6、慢擋一級從動齒輪10、第一接合器8、換擋軸19、第二接合器23、慢擋二級主動齒輪13、慢擋二級從動齒輪15和前輸出軸20，直至前差速器和前車輪，以驅動車輛前進；

四驅快擋模式，此時，駐車止動裝置5處於分離狀態，摩擦式離合器處於閉合狀態，第一接合器8和第二接合器23經換擋驅動裝置向左移動，使得快擋一級從動齒輪7和快擋二級主動齒輪12分別與第一接合器8和第二接合器23接合，進行動力傳輸，駐車止動裝置5和離合器處於分離狀態，動力經快擋一級主動齒輪、快擋一級從動齒輪7、第一接合器8、換擋軸19、第二接合器23、快擋二級主動齒輪12和快擋二級從動齒輪14，並分別自前輸出軸20輸出至前差速器22和前車輪，自後輸出軸18輸出至後差速器17和後車輪，以驅動車輛前進；

四驅慢擋模式，此時，駐車止動裝置5處於分離狀態，摩擦式離合器處於閉合狀態，第一接合器8和第二接合器23經換擋驅動裝置向右移動，使得慢擋一級從動齒輪10和慢擋二級主動齒輪13分別與第一接合器8和第二接合器23接合，進行動力傳輸，駐車止動裝置5和離合器處於分離狀態，動力經慢擋一級主動齒輪6、慢擋一級從動齒輪10、第一接合器8、換擋軸19、第二接合器23、慢擋二級主動齒輪13和慢擋二級從動齒輪15，並分別自前輸出軸20輸出至前差速器和前車輪，自後輸出軸18輸出至後差速器和後車輪，以驅動車輛前進；

駐車擋模式，根據實際路況的需求，電動車需要駐車裝置，避免車輛不必要的滑行，在此模式下，中空電機停止工作，接合器處在高速擋或低速擋，卡爪5-1與止動齒輪5-3配合鎖死，進而完成駐車功能。

最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。