電動汽車電機自動變速驅動裝置的製作方法

2023-06-01 10:42:31

專利名稱：電動汽車電機自動變速驅動裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於電動汽車電機和變速箱技術領域。具體涉及一種將電動汽車電機與變 速箱整體設計並具有2-4個前進檔的電動汽車電機自動變速驅動裝置。
背景技術：
混合動力汽車動力傳動部分包括內燃發動機、驅動聯接和離合裝置、電機、離合器 和變速箱，驅動聯接和離合裝置由突緣法蘭、離合器、軸套、分離叉、撥杆、分離臂、分離軸承 座、氣缸、飛輪轂、飛輪構成。混合動力汽車的動力傳動部分中的電機、離合器和變速箱是相 互獨立的部件，因而在汽車上相互連接後，存在以下不足之處一是因其之間均有端蓋而增 加軸向空間，使電機加長，相應增加了汽車重量，同時使電機軸同心度不夠好、剛性不夠好、 轉動慣量相對較大、振動相對較大；二是未省略離合器，不能使軸向空間進一步減小，重量 進一步減輕，成本進一步降低；三是變速箱中的同步器未省略，不能使變速箱的重量進一步 減輕，成本進一步降低。

發明內容
本發明的目的就是針對上述不足之處而提供一種結構簡單、並具有2-4個前進檔 的電動汽車電機自動變速驅動裝置。本發明的技術解決方案是一種電動汽車電機自動變速驅動裝置，包括車用電機 和變速箱，其特徵是所述的車用電機輸出軸為變速箱輸入軸；變速箱採用凹型殼體，並直 接固定在車用電機輸出端的電機殼體上，共用端蓋；凹型殼體上設有三個定位傳感器；變 速箱採用平行軸式齒輪變速箱，並在第三軸上安裝有編碼器；變速箱輸出軸上安裝有編碼 器；變速箱上裝有兩個氣缸，變速箱第三軸上裝有兩組雙聯內花鍵齒輪，該兩個氣缸分別通 過撥叉與兩組雙聯內花鍵齒輪對應連接；車用電機後端蓋側設有由軸套、分離叉、撥杆、分 離臂、分離軸承座構成的驅動離合裝置。本發明的技術解決方案中所述的車用電機後端蓋側設有由軸套、分離叉、撥杆、分 離臂、分離軸承座構成的驅動離合裝置。本發明的技術解決方案中所述的車用電機驅動離合裝置聯接有內燃發動機或者 車用電機及內燃發動機。本發明的技術解決方案中所述的車用電機為車用變頻調速三相交流異步電機。本發明的技術解決方案中所述的車用電機為車用變頻調速三相交流永磁同步電 機。本發明的技術解決方案中所述的車用電機機座內設有冷卻水道及進、出水口。本發明由於採用平行軸式齒輪變速箱，並與車用電機共用同一端蓋，變速箱採用 凹型殼體，直接固定在車用電機上，不僅省去了變速箱相鄰的一個端蓋，而且省去了離合 器，相應縮短了軸的長度，減少了軸向空間，也減輕了重量，降低了成本。由於變速箱中無需 同步器，因而相應減輕了重量，降低了成本。由於變速箱凹型殼體上設有三個定位傳感器，分別與空檔及輸出軸、第三軸變位齒輪位置對應，在第三軸及輸出軸上分別安裝有編碼器， 在變速箱上裝有兩個氣缸，變速箱第三軸上裝有兩組雙聯內花鍵齒輪，該兩個氣缸分別通 過撥叉與兩組雙聯內花鍵齒輪對應連接，因而可實現多檔變速。本發明實施後，電機藉助變 速箱輸出，具有耦合變速的特點，實現起動轉矩大、電流小，起到較好地保護電池的作用。本 發明僅由車用電機和變速箱構成的動力傳動裝置可適用於純電動汽車；由內燃發動機、驅 動聯接和離合裝置、電機、離合器和變速箱構成的動力傳動裝置可適用於混合動力電動汽 車。由於在電機上設有冷卻水道，可使其散熱效果更好，因而可使整個電機的體積設計得更 小一些。本發明具有佔用軸向空間小、重量輕、同心度好、剛性好、轉動慣量小、振動小、起動 轉矩大、電流小的特點。發明的有益效果是1、交流感應電機(或永磁交流電機)的電機軸(即輸出軸)與齒輪式變速器的輸 入軸為同一軸，電機輸出端的電機殼體直接與齒輪式變速器的變速器機體固定連接，電動 機與變速器的機械零部件高度集成，成為結構緊湊的整體，具有機械結構簡單的特點。2、本發明去掉了電機與齒輪式變速器之間的離合器，取消了傳統變速器中的同步 器，採用嚙合套式換檔結構，利用交流感應電機(或交流永磁電機)的精確快速調速功能， 實現換檔過程中的待嚙合齒輪等轉速、同相位控制，利用氣壓(或液壓)操縱機構完成換 檔，實現系統的自動控制，本發明具有響應快速、控制精確、換檔平順的特點。3、利用編碼器的輸出特性和齒輪特點準確安裝定位，從而獲得編碼器嵌套軸的相 位。兩個轉速編碼器分別實時測量電機和變速器第二軸轉速和相位並反饋信號，並通過各 檔速比計算得到待嚙合結合齒圈的轉速和相位，變速器檔位位置傳感器實時反映變速器撥 叉位置並反饋檔位信號。電機在系統控制器和電機控制器作用下跟蹤變速器第二軸轉速和 相位，快速、高精度的調節第一軸和中間軸轉速，使變速器待嚙合的結合齒圈和結合套的轉 速同步，並且相位滿足要求。該系統利用電機的快速響應、高精度調速特性，轉速編碼器和 檔位位置傳感器的信號反饋，根據變速器第二軸轉速主動調節變速器第一軸和中間軸轉速 和相位，使變速器待嚙合的結合齒圈和結合套等速同相，然後通過氣動執行機構完成變速 器的自動換檔。4、換檔過程中，電機必須在不同檔位下按照一定的空載最優轉矩工作，保證結合 轉速穩定，實現換檔過程平順、無衝擊，電機在不同檔位下的密集型最優轉矩根據系統轉動 慣量、機油溫度、液面高度、轉速確定。本發明採用控制系統實現換檔過程平順、無衝擊。本發明主要用於電動汽車電機自動變速驅動裝置。


圖1是本發明的結構示意圖；圖2是圖1的B向結構示意圖；圖3是圖1的A-A剖視圖；圖4是圖1中變速箱體的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1至圖4所示。車用電機5為汽車用變頻調速電機，可以是三相交流永磁同
4步電機，也可採用三相交流異步電機，如為YCVF系列汽車用變頻調速三相交流異步或永磁 同步牽引電機。變速箱4為多檔平行軸式齒輪變速箱。變速箱4採用凹型殼體11，靠車用 電機5前端蓋10相鄰處無端蓋，通過其邊緣直接固定在車用電機5前端蓋10上。車用電 機5與變速箱4之間省去了離合器。變速箱4上設有兩個汽缸12，推動拔叉，換檔用。車用 電機5輸出軸為變速箱4輸入軸。變速箱4第三軸3上設有兩組雙聯內花鍵齒輪30、32，分 別與變速箱4輸出軸33上的一組雙聯內花鍵齒輪配合實現多檔變速。兩個汽缸12分別通 過撥叉31、34與變速箱4第三軸3上兩組雙聯內花鍵齒輪30、32對應連接，通過分別推動 撥叉31、34實現多檔的換檔。兩個編碼器2、21分別安裝在變速箱4第三軸3和輸出軸33 上，同時測第三軸3及傳動軸過來轉速。電機轉速要達到第三軸3、輸入軸29同速同相位時 換檔，傳動軸過來轉速同速同相位變速，兩個編碼器2、21對增加檔位，可提高閉環控制測 轉速的準確性。變速箱4凹型殼體11上設有三個定位傳感器22，定位傳感器22由行程開 關構成，分別與空檔、及輸出軸33、第三軸3上變速齒輪位置對應，中間的定位傳感器設置 在空檔位置，左邊的定位傳感器與輸出軸33齒輪位置對應，右邊的定位傳感器與第三軸齒 輪位置對應，這樣，換檔時是否到位，空檔位置換檔，反饋信號給控制器推動氣缸進行變速。 突緣法蘭1固定在變速箱4的花鍵軸輸出上，與汽車傳動軸的突緣叉聯接。車用電機5上 設有冷卻水道8及進、出水口 7、9，水箱中的水從進水口 9進入水道，從出水口 7流出，然後 流回水箱。編碼器2裝於變速箱4的第三軸3上，用於測變速箱4第三軸3及汽車速度，將 信號傳給變頻控制器，進行閉環控制。驅動離合裝置由軸套17、分離叉、撥杆14、分離臂19、 分離軸承座15、氣缸20、混合動力發動機離合器23、發動機曲軸25、發動機飛輪殼26、發動 機飛輪24構成。後端蓋13除封閉電機外，其外側還形成腔體，內裝軸套17、分離叉、分離軸 承座15、撥杆14、分離臂19，為部分驅動離合裝置。這樣，當在發動機或與發動機聯接的車 用電機上設置由離合器、發動機曲軸25和發動機飛輪24構成的另外部分驅動離合裝置後， 就可用作混合動力電動汽車的機電耦合動力傳動裝置。分離臂19與設置在車用電機5上 的氣缸20聯接。軸套17套裝在車用電機軸上，並固定在車用電機後端蓋13上。分離軸承 座15套在軸套17上。撥杆14固定在車用電機5後端蓋13上，撥杆14與分離臂19連接。 車用電機5、驅動離合裝置及與之聯接的發動機或者帶有車用電機的發動機均為現有技術。
當汽車起步時，用低速檔起步，轉矩大，使汽車起步平滑，電機電流小，對電池衝擊 小；當車速達到一定速度後，靠電機變頻控制器調整轉速達到從動軸同步後變速，汽缸推動 拔叉自動變速為高速檔，使汽車加速。反之減速時，增大動力轉矩，也是靠電機控制器調整 轉速達到從動軸同步變速，汽缸推動拔叉變低速檔，使汽車減速。
權利要求
一種電動汽車電機自動變速驅動裝置，包括車用電機(5)和變速箱(4)，其特徵是所述的車用電機(5)輸出軸為變速箱(4)輸入軸(29)；變速箱(4)採用凹型殼體(11)，並直接固定在車用電機(5)輸出端的電機殼體上，共用端蓋；凹型殼體(11)上設有三個定位傳感器(22)；變速箱(4)採用平行軸式齒輪變速箱，並在第三軸(3)上安裝有編碼器(2)；變速箱(4)輸出軸(33)上安裝有編碼器(21)；變速箱(4)上裝有兩個氣缸(12)，變速箱第三軸(3)上裝有兩組雙聯內花鍵齒輪(30、32)，該兩個氣缸(12)分別通過撥叉(31、34)與兩組雙聯內花鍵齒輪(30、32)對應連接；車用電機(5)後端蓋側設有由軸套(17)、分離叉、撥杆(14)、分離臂(19)、分離軸承座(15)構成的驅動離合裝置。
2.根據權利要求1所述的一種電動汽車電機自動變速驅動裝置，其特徵是所述的車 用電機(5)驅動離合裝置聯接有內燃發動機或者車用電機及內燃發動機。
3.根據權利要求1或2所述的一種電動汽車電機自動變速驅動裝置，其特徵是所述 的車用電機(5)為車用變頻調速三相交流異步電機。
4.根據權利要求1或2所述的一種電動汽車電機自動變速驅動裝置，其特徵是所述 的車用電機為車用變頻調速三相交流永磁同步電機。
5.根據權利要求1或2所述的一種電動汽車電機自動變速驅動裝置，其特徵是所述 的車用電機(5)機座內設有冷卻水道⑶及進、出水口(9、7)。
全文摘要
本發明的名稱為一種電動汽車電機自動變速驅動裝置。屬於電動汽車電機和變速箱技術領域。主要是解決現有電動汽車因電機與變速箱不是整體化而存在軸向佔用空間大、重量大、成本高的問題。它的主要特徵是車用電機與變速箱共用端蓋；車用電機輸出軸為變速箱輸入軸；變速箱採用凹型殼體，並直接固定在車用電機輸出端的電機殼體上；凹型殼體上設有三個定位傳感器；變速箱第三軸及輸出軸上安裝有編碼器；變速箱上裝有兩個氣缸，第三軸上裝有兩組雙聯內花鍵齒輪；車用電機後端蓋側設有由軸套、分離叉、撥杆、分離臂、分離軸承座構成的驅動離合裝置。本發明具有佔用軸向空間小、重量輕、多檔變速的特點，主要用於電動汽車電機自動變速驅動裝置。
文檔編號B60K17/12GK101875305SQ200910061979
公開日2010年11月3日 申請日期2009年4月30日 優先權日2009年4月30日
發明者吳森, 檀銀身, 潘明安, 陳建平, 高幼民 申請人:襄樊宇清電動汽車有限公司