電動汽車用帶倒檔和駐車鎖止機構的雙離合自動變速器的製作方法

2023-05-06 04:52:31

專利名稱：電動汽車用帶倒檔和駐車鎖止機構的雙離合自動變速器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種適用於電動汽車的帶倒檔和駐車鎖止機構的雙離合自動變速器。
背景技術：
隨著地球環境的惡化，能源的匱乏，人類對新能源汽車的研究開發有了迫切需要。電動汽車作為新能源汽車中的一種已引起各國的廣泛重視。目前已有申請電動汽車兩檔雙離合器自動變速器的專利，其具有換擋衝擊度較小、傳動效率高、換擋動力無中斷等特性。但其多採用同步器切換檔位，具有一定的換擋衝擊，此外，其不具有倒檔機構，倒車時通過電機的反轉實現，需要增加電機的啟停次數，導致電機壽命縮短，工作效率降低。良好的駐車鎖止機構是保障汽車可靠駐車的重要手段，現有的配置2檔雙離合器自動變速器的電動汽車，其變速器內部沒有駐車機構，整車採用常規手剎系統進行駐車；而在裝有自動變速器的燃油轎車中，變速器內部一般都裝了專門的駐車機構。因此，需要對電動汽車雙離合器自動變速器設計一種 結構簡單，安全可靠的駐車鎖止機構。本發明與其他電動汽車雙離合器自動變速器相比有以下優勢:1.採用超越離合器替代同步器進行1-2檔檔位切換，減少其換擋切換時間，避免了同步器換擋帶來的衝擊，在提高變速器傳遞效率的同時，節約了成本；2.倒檔時採用倒檔機構傳遞動力，電機無需反轉，減少電機啟停次數，延長電機壽命，提高電機工作效率，同時，倒檔時齒輪無需反轉，其只工作在正轉狀態，減少其受力變化，提高其工作壽命；3.具有適用於雙離合器自動變速器的駐車鎖止機構，在上下坡及頻繁起步停車的路況時，提高整車的駐車安全性。

發明內容
本發明提出了電動汽車用帶倒檔和駐車鎖止機構的雙離合自動變速器，其目的在於為電動汽車提供一種採用超越離合器換擋、帶倒檔和駐車鎖止機構的雙離合器自動變速器，從而提高純電動汽車的換擋動力性和駕駛舒適性，延長電機和自動變速器的使用壽命，提供可靠的駐車安全性。本發明實現上述目的的技術解決方案如下:
電動汽車用帶倒檔和駐車鎖止機構的雙離合自動變速器，包括電機(1)，雙離合器
(2)，同步器(13)，電磁製動器(10)，差速器(16)、超越離合器(19)，車輪(21)，同軸布置的內輸入軸(3)和外輸入軸(4)，中間軸(7)、外輸出軸(15)和內輸出軸(17)，所述各軸上分別設有齒輪。所述的電動汽車的電機(I)通過雙離合器(2)帶動變速器整個齒輪系的旋轉。所述的雙離合器(2)包括第一離合器(C1)和第二離合器(Q)，第一離合器(C1)和內輸入軸
(3)的一端連接,第二離合器(Cr2)和外輸入軸(4)的一端連接,第一離合器(Cr1)和第二離合器(Q)位於同一輸入端。所述內輸入軸(3)上依次設有一檔附加從動齒輪(18)、超越離合器(19)、二檔主動齒輪(8)、倒檔主動齒輪(9)和電磁製動器(10)，外輸入軸(4)上的齒輪即為一檔主動齒輪(20)。
所述中間軸(7)上依次設有一檔從動齒輪(5)、一檔附加主動齒輪(6)。所述外輸出軸(15)上依次設有通過法蘭連接的差速器(16)、二檔從動齒輪(14)、同步器(13)和倒檔從動齒輪(12)。所述內輸出軸與外輸出軸同軸布置，並與差速器(16)通過聯軸器相連,其上布置有車輪(21)。所述的一檔主動齒輪(20)與一檔從動齒輪(5)為常哨合,一檔附加主動齒輪(6)與一檔附加從動齒輪(18)為常嚙合,二檔主動齒輪(8)與二檔從動齒輪(12)為常嚙合,倒檔主動齒輪(9)與惰輪(11)為常嚙合，惰輪(11)與倒檔從動齒輪(12)為常嚙合。所述的電動汽車電機(I)的動力經雙離合器(2)選擇性地輸送，通過一檔齒輪組(20、5)輸送到中間軸(7)，再通過一檔附加齒輪組(6、18)和超越離合器(19)輸送到內輸入軸(4)，經二檔齒輪組(8、14)輸送到外輸出軸(15)，最終通過差速器(16)輸送到內輸出軸(17)輸出至車輪(21);或通過二檔齒輪組(8、14)輸送到外輸出軸(15)，最終通過差速器(16)輸送到內輸出軸(17)輸出至車輪(21)。所述的超越離合器(19)具有自行離合的特性，其與雙離合器(2)互相配合完成1-2檔檔位切換。當雙離合器(2)的第二離合器(C2)結合時，內輸入軸轉速較低，超越離合器(19)可自行結合，動力可通過一檔附加從動齒輪(18)傳遞給內輸入軸(3)，此時便處於一檔行駛狀態；當雙離合器(2)的第一離合器(C1)結合時，內輸入軸轉速較高，超越離合器
(19)可自行分離，一檔附加從動齒輪(18)與內輸入軸(3)之間不傳遞動力，此時便處於二檔行駛狀態。所述的倒檔機構包括倒檔主動齒輪(9)，惰輪(11)，倒檔從動齒輪(12)和同步器
(13)。通過惰輪(11)改變變速器動力傳遞方向，通過同步器(13)選擇倒檔與前進擋，從而實現變速器在電機轉向不變的情況下的倒檔功能。所述的駐車鎖止機構採用具有通電分離與斷電制動特性的電磁製動器(10)實現變速器和整車制動，從而實現自動駐車功能。利用本發明電動汽車用帶倒檔和駐車鎖止機構的雙離合自動變速器可以實現:
1.採用超越離合器替代同步器進行1-2檔檔位切換，減少其換擋切換時間，避免了同步器換擋帶來的衝擊，在提高變速器傳遞效率的同時，節約了成本；2.倒檔時採用倒檔機構傳遞動力，電機無需反轉，減少電機啟停次數，延長電機壽命，提高電機工作效率，同時，倒檔時齒輪無需反轉，其只工作在正轉狀態，減少其受力變化，提高其工作壽命；3.具有適用於雙離合器自動變速器的駐車鎖止機構，在上下坡及頻繁起步停車的路況時，提高整車的駐車安全性。


圖1為本發明結構示意圖，
上圖中:驅動電機1、雙離合器2、雙離合器第一離合器雙離合器第二離合器Cr2、內輸入軸3、外輸入軸4、一檔從動齒輪5、一檔附加主動齒輪6、中間軸7、二檔主動齒輪8、倒檔主動齒輪9、電磁製動器10、惰輪11、倒檔從動齒輪12、同步器13、二檔從動齒輪14、外輸出軸15、差速器16、內輸出軸17、一檔附加從動齒輪18、超越離合器19、一檔主動齒輪20、車輪21、一檔齒輪傳動比in、一檔附加齒輪傳動比il2、二檔齒輪傳動比A、倒檔主動齒輪與惰 輪傳動比i31、惰輪與倒檔從動齒輪傳動比i32。
具體實施例方式下面結合附圖，通過實施例對本發明電動汽車用帶倒檔和駐車鎖止機構的雙離合自動變速器作進一步地說明。
實施例當純電動汽車處於起步狀態時，雙離合器的第二離合器(C2)接合，第一離合器(.C1)分離，此時內輸入軸轉速較低，超越離合器(19)結合，電動車處於一檔的狀態，完成起步加速的過程。當電動車車速達到換擋要求時，rcz/發出控制指令，雙離合器執行機構根據控制指令使第二離合器(G)分離，第一離合器(G)接合，此時內輸入軸轉速較高，超越離合器(19)自行分離，電動汽車檔位由一檔切換到二檔，汽車在二檔狀態下正常行駛。當電動車處於駐車狀態時，雙離合器根據/Ti/的控制指令，使第一離合器(C1)和第二離合器(C2)均分離，動力傳遞停止，同時為防止車身產生不必要的滑行，電磁製動器(10)斷電制動，駐車鎖止機構開始工作，使變速器和整車處於制動狀態。該雙離合器自動變速器的兩個前進擋和一個倒擋的動力傳遞路線如下:
一檔動力傳遞路線:雙離合器的第二離合器(C2)接合，第一離合器(C1)分離，發動機扭矩通過第二離合器(C2)傳遞給外輸入軸(4)，通過常嚙合的一檔主動齒輪(20)和一檔從動齒輪(5)，將扭矩傳遞給中間軸(7)，再經常嚙合的一檔附加主動齒輪(6)和一檔附加從動齒輪(18)，將扭矩傳遞給超越離合器(19)，此時內輸入軸轉速較低，超越離合器處於結合狀態，其將扭矩傳遞給內輸入軸(3)，通過二檔主動齒輪(8)將扭矩傳遞給二檔從動齒輪
(14)，而同步器(13)與二檔從動齒輪(14)結合，可將扭矩傳遞給外輸出軸(15)，並帶動差速器(16)轉動，最終由與差速器(16)相連的內輸出軸(17)輸出動力至車輪(21)。其一檔傳動比為A=Y11Xi12Xi015二檔動力傳遞路線:雙離合器的第一離合器(C1)結合，第二離合器(C2)分離，發動機扭矩通過第一離合器(Cr1)傳遞給內輸入軸(4),此時內輸入軸轉速較高,超越離合器(19)自行分離，扭矩通過內輸入軸傳遞給常嚙合的二檔主動齒輪(8)和二檔從動齒輪(14)，而同步器(13)與二檔從動齒輪(14)結合，將扭矩傳遞給外輸出軸(15)，並帶動差速器(16)轉動，最終由與差速器(16)相連的內輸出軸(17)輸出動力至車輪(21)。其二檔傳動比為:i2=i0。倒擋動力傳遞路線:雙離合器的第二離合器(C2)接合，第一離合器(C1)分離，發動機扭矩通過第二離合器(G)傳遞給外輸入軸(4),通過常哨合的一檔主動齒輪(20)和一檔從動齒輪(5)，將扭矩傳遞給中間軸(7)，再經常嚙合的一檔附加主動齒輪(6)和一檔附加從動齒輪(18)，將扭矩傳遞給超越離合器(19)，此時內輸入軸轉速較低，超越離合器處於結合狀態，其將扭矩傳遞給內輸入軸(3)，通過倒檔主動齒輪(9)和惰輪(11)將扭矩傳遞給倒檔從動齒輪(12)，而同步器(13)與倒檔從動齒輪(12)結合，可將扭矩傳遞給外輸出軸
(15)，並帶動差速器(16)轉動，最終由與差速器(16)相連的內輸出軸(17)輸出動力至車輪(21)。其倒檔傳動比為:Y31Xi32=i。;i 倒=inXi12Xi。。
該雙離合器自動變速器的換擋過程舉例說明:
升檔過程:當電動汽車在一檔的狀態下增速至換擋臨界車速時，TtZ/發出換擋指令，此時第一離合器(q)仍處於分離狀態，即第一離合器(q)不傳遞動力，超越離合器(19)和第二離合器(C2)處於結合狀態，；隨著換擋過程繼續，第二離合器(C2)逐漸分離，與此同時，第一離合器(C1)逐漸接合，此過程中內輸入軸(3)轉速逐漸升高，超越離合器(19)隨著輸入軸(3)轉速的升高而逐漸自行分離，但不會出現扭矩中斷；第二離合器(C2)和超越離合器(19)完全分離、第一離合器(C1)完全接合後，換擋過程結束，發動機扭矩經由第一離合器(C)、內輸入軸(3)、二擋主動齒輪(8)、二檔從動齒輪(14)、同步器(13)、外輸出軸(15)，差速器(16)，最終由與差速器(16)相連的內輸出軸(17)輸出動力至車輪(21)。在這個過程中，同步器(13)始終與二檔從動齒輪(14)結合，動力傳遞由一檔齒輪組(20、5)、一檔附加齒輪組(6、18)和二檔齒輪組(8、14)變為二檔齒輪組(8、14)，從而實現了電動汽車的無動力中斷的升檔過程。降檔過程:當電動汽車在二檔的狀態下降速至換擋臨界車速時，TtZ/發出換擋指令，此時第二離合器(C2)和超越離合器(19)仍處於分離狀態，即第二離合器(C2)和超越離合器(19)不傳遞動力，第一離合器(C1)處於結合狀態；隨著換擋過程繼續，第一離合器(C1)逐漸分離，與此同時，第二離合器(C2)逐漸接合，此過程中內輸入軸(3)轉速逐漸降低，超越離合器(17)隨著輸入軸(3)轉速的降低而逐漸自行結合，但不會出現扭矩中斷；第一離合器(C1)完全分離、第二離合器(C2)和超越離合器(17)完全接合後，換擋過程結束，發動機扭矩經由第二離合器(G)、外輸入軸(4)、一檔主動齒輪(20)、一檔從動齒輪(5)、中間軸
(7)、一檔附加主動齒輪(6)、一檔附加從動齒輪(18)、超越離合器(19)、內輸入軸(3)、二擋主動齒輪(8)、二檔從動齒輪(14)、同步器(13)、外輸出軸(15)，差速器(16)，最終由與差速器(16)相連的內輸出軸(17)輸出動力至車輪(21)。在這個過程中，同步器(13)始終與二檔從動齒輪(14)結合，動力傳遞由二檔齒輪組(8、14)變為一檔齒輪組(20、5)、一檔附加齒輪組(6、18)和二檔齒輪組(8、14)，從而實現了電動汽車的無動力中斷的降檔過程。倒檔過程:當電動汽車需要倒擋行駛時，只需在一檔狀態下將同步器(13)與二檔從動齒輪(14)分離，並與倒檔從動齒輪(12)結合即可實現，在此不再贅述。該雙離合器自動變速器的自動駐車過程舉例說明:
該駐車機構採用具有通電分離、斷電制動特性的電磁製動器(10)。當電動汽車正常路況行駛時，電磁製動器(10)始終通電，其處於分離狀態，該駐車鎖止機構不工作；當電動汽車行駛在上下坡或頻繁起步停車的路況時，電磁製動器(10)斷電，其處於制動狀態，該駐車鎖止機構便開始工作。其可代替手剎的功能。以上坡路段為例:
當在上坡路段臨時停車時，雙離合器根據/Ti/的控制指令，使第一離合器(C1)和第二離合器(C2)均分離，動力傳遞停止，電磁製動器(10)斷電，處於制動狀態，其將內輸入軸(3)及軸上的各齒輪鎖死，將變速器均處於制動狀態，整車處於駐車狀態，駕駛員可鬆開腳剎，同時汽車也不會產生滑行。除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。
權利要求
1.電動汽車用帶倒檔和駐車鎖止機構的雙離合自動變速器，包括電機，雙離合器，同步器，電磁製動器，超越離合器，差速器、各檔齒輪，內、夕卜輸入軸，中間軸和內、夕卜輸出軸。
2.所述電動汽車電機(I)的動力通過所述雙離合器(2)送至內輸入軸(3 )或外輸入軸(4)，一檔主動齒輪(18)通過外輸入軸(3)與雙離合器的第一離合器(Cl)連接，二檔主動齒輪(8)通過內輸入軸(4)與雙離合器的第二離合器(C2)連接，動力通過一檔齒輪組(20、5)輸送到中間軸(7)，再通過一檔附加齒輪組(6、18)和超越離合器(19)輸送到內輸入軸(4)，經二檔齒輪組(8、14)輸送到外輸出軸(15)，再通過差速器(16)輸送到內輸出軸(17)，最終輸出至車輪(21);或通過二檔齒輪組(8、14)輸送到外輸出軸(15)，再通過差速器(16)輸送到內輸出軸(17)，最終輸出至車輪(21)。
3.根據權利要求1所述的電動汽車用帶倒檔和駐車鎖止機構的雙離合自動變速器，其特徵在於:採用雙離合器(2)進行檔位的切換，使電動汽車具有動力性換擋的特性，提高了電機的工作效率，改善了電動汽車駕駛的舒適性。
4.根據權利要求1所述的電動汽車用帶倒檔和駐車鎖止機構的雙離合自動變速器，其特徵在於:採用超越離合器(19)替代同步器進行1-2檔檔位切換，減少其換擋切換時間，避免了同步器換擋帶來的衝擊，在提高變速器傳遞效率的同時，節約了成本。
5.根據權利要求1所述的電動汽車用帶倒檔和駐車鎖止機構的雙離合自動變速器，其倒檔機構包括倒檔主動齒輪(9)，惰輪(11)，倒檔從動齒輪(12)和同步器(13)。
6.其特徵在於:倒檔時採用倒檔機構傳遞動力，惰輪(11)改變動力傳遞方向，通過同步器(13)可實現前進擋與倒檔間的檔位切換，電機無需反轉，減少電機啟停次數，延長電機壽命，提高電機工作效率，同時，倒檔時齒輪無需反轉，其只工作在正轉狀態，減少其受力變化，提高其工作壽命。
7.根據權利要求1所述的電動汽車用帶倒檔和駐車鎖止機構的雙離合自動變速器，其駐車鎖止機構採用電磁製動器(10)實現變速器和整車制動，其具有通電分離、斷電制動的特性。
8.其特徵在於:汽車正常行駛時，電磁製動器(10)通電，處於分離狀態，此時變速器正常工作；當汽車處於駐車狀態時，電磁製動器(10)斷電，處於制動狀態，此時變速器內輸入軸(3)及軸上各齒輪均被鎖死，變速器和汽車均處於制動狀態，可避免車輛不必要的滑行。
9.該機構適用於上下坡以及頻繁起步停車的路況。
全文摘要
本發明涉及一種電動汽車用帶倒檔和駐車鎖止機構的雙離合自動變速器。該變速器包括電機，雙離合器，同步器，電磁製動器，超越離合器，差速器，車輪，同軸布置的內輸入軸、外輸入軸，中間軸，外輸出軸、內輸出軸及各軸上的齒輪。動力從電機傳出輸入到雙離合器，經過外輸入軸傳遞到一檔齒輪組，再經一檔附加齒輪組和二檔齒輪組將一檔扭矩傳遞給外輸出軸，通過差速器帶動內輸出軸將動力輸出至車輪；或經過內輸入軸傳遞到二檔齒輪組，將二檔扭矩傳遞給外輸出軸，通過差速器帶動內輸出軸將動力輸出至車輪。其特點為換擋快速且衝擊小，可提高電機工作效率和變速器工作壽命，同時其駐車鎖止機構，可提高整車的駐車安全性。
文檔編號F16H3/12GK103174815SQ20131010416
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月28日 優先權日2013年3月28日
發明者陳奇, 馮關華, 陳衛東, 馮永愷, 楊昊仁, 尹建波, 劉拂曉, 金鑫, 何李婷 申請人:陳奇, 合肥工業大學