基于面齿轮的多档电动汽车变速器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于面齿轮的多档电动汽车变速器，其特征主要由电动机、双联齿轮、小面齿轮、大面齿轮、换档装置、驻车制动器、差速器和壳体组成；小面齿轮和大面齿轮同时与双联齿轮啮合，具有传动比调节范围大、结构简单紧凑、体积小、重量轻的优点；另外，小面齿轮和大面齿轮以及左面齿轮和右面齿轮都是面齿轮，能够传递相交轴之间的运动，具有装配精度要求低、传动平稳等优点；换档装置结构简单，能够使换档简单方便；驻车制动器在车辆停止时能够使车轮锁止，提升车辆安全性能。本发明专利技术具有两个前进档，一个空档和一个驻车档，对现有电动汽车动力传递系统结构提供了一种新的参考方案，具有较好的使用价值和应用前景。

Multi-speed EV transmission based on face gear

【技术实现步骤摘要】
基于面齿轮的多档电动汽车变速器
本专利技术属于电动汽车驱动领域，具体涉及一种基于面齿轮的多档电动汽车变速器。
技术介绍
传统的燃油车辆在使用过程中产生了大量的有害废气，并加剧了对不可再生石油资源的依赖。为了经济的可持续发展，保护人类的居住环境和缓解能源供给，电动汽车应运而生。现有电动汽车动力系统中的变速箱难以满足减小变速箱的体积、提高速差、降低造价的要求。考虑到电动机具有较大范围的扭矩调节范围，以及电动车动力总体体积限制，通常采用二档变速。本专利技术改变了变速箱中传统的齿轮结构以及换档装置的结构，减小了变速箱的体积，降低了造价。从目前查阅的文献可见，大部分变速器中为了传递相交轴之间的运动都是用锥齿轮。专利CN201206612公开了一种电动汽车变速器与差速器组合一体的传动装置，其差速器包括两个输入锥齿轮和两个均与输入锥齿轮啮合传动的输出锥齿轮，输入锥齿轮安装在销轴上，两个输出锥齿轮分别装配在左、右车轮轴上。当汽车左右两车轮转速不相同时，输入锥齿轮与输出锥齿轮组成的差速器开始起调节作用，由于差速器的两个输出锥齿轮相互独立，它们与差速器的输入锥齿轮啮合后转速可以相对不同，从而实现左右两车轮速度不同，达到差速的目的即车轮纯滚动的要求。专利CN201390138公开了一种混合动力汽车变速与动力耦合装置，其发动机动力与电机动力经过锥齿轮耦合后通过输出法兰输出，电机动力输入轴线与发动机动力输入轴线垂直正交，并通过锥齿轮进行耦合。动力耦合器的变速器输出轴和主动锥齿轮轴相互垂直，两轴间始终以一定的速比传动，输入的两股动力通过一对锥齿轮即主动锥齿轮和从动锥齿轮实现耦合，经过输出法兰输出。面齿轮传动应用通常是一个面齿轮与一个圆柱齿轮啮合的定比传动，而广泛应用的多档齿轮变速器主要采用多对同中心距圆柱齿轮轮流啮合方式实现多档变速，利用多个面齿轮实现多档变速的齿轮变速器未见报道。为此本专利技术提出一种基于面齿轮的多档电动汽车变速器。虽然已存在不少多档电动汽车用自动变速器，但仍然存在体积大、换档复杂，档位传动比相差大(不利于换档)等问题，因此研制具有高低档搭配合理、结构简单、换档容易的多档变速器仍然非常紧迫。大部分的变速器中都是行星轮系或者是差动轮系。专利CN2833239公开了一种机械无极自动变速器，是给传统的行星减速器机构中原来单一的行星轮系增加一个差动轮系的功能，来达到无级变速的目的。其主要特征是：在行星减速器机构中复合装有一个具有离心式结构的离心式磁力联轴器机构，离心式磁力联轴器机构是在行星减速器机构中作为输出端的行星架的伸向机构输入端一侧的轴段的外圆上，固定装有一个在外圆上沿径向装有多个动磁铁的圆柱形联接套，在圆柱形的内齿轮的加长孔的外圆上与动磁铁对应的轴向位置上，沿径向固定装有靠近动磁铁的一端的极性与动磁铁的极性相同的定磁铁，内齿轮通过单向离合器与箱体联结在一起。专利CN203142374U公开了一种混合动力汽车变速器，用于解决车辆混合动力源的动力分配及传递问题。其电机驱动机构布置在变速器输出轴的一侧，它还包括电池组、电机组件、电机驱动换档执行元件、电机驱动行星轮系和电子油泵，所述电池组与电机组件匹配，所述电机组件与电机驱动行星轮系配装，所述电机驱动行星轮系与变速器输出轴配装，所述电子油泵连接在变速器油路中。本专利技术把换档装置中使用的齿轮与减速器中的齿轮固联在一起，采用双联齿轮与面齿轮配合使用的方案，该方案具有结构简单、体积小、传动效率高、载荷较大、装配精度要求低、工艺性好、制造费用低、换档平稳、操纵性能好等一系列优点。
技术实现思路
针对现有电动汽车单一变速器的能耗高、自动变速器中的高低档传动比相差较大，换档困难、体积大等问题，本专利技术设计一种基于面齿轮的多档电动汽车变速器，采用输入轴与输出轴正交布局，利用面齿轮与圆柱齿轮啮合的方式，实现两个速比的换档，具有结构紧凑、体积小、操作方便、传动比大等优点。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案如下：本专利技术基于面齿轮的多档电动汽车变速器，其特点在于，变速器由主体传动系统、换档装置、驻车制动器和差速器组成；所述主体传动系统包括双联上齿轮、大面齿轮、双联下齿轮、小面齿轮、左齿圈、中间齿圈、右齿圈、右行星架和左行星架；所述双联上齿轮和所述双联下齿轮固联；所述双联下齿轮与所述小面齿轮啮合形成齿轮副，所述双联上齿轮与所述大面齿轮啮合形成齿轮副；所述双联上齿轮与电机的输出轴固联；所述大面齿轮和所述小面齿轮与左轮轴形成转动副；所述小面齿轮与所述左齿圈通过花键固联；所述大面齿轮与所述右齿圈通过花键固联；所述左行星架分别与所述中间齿圈和所述左行星架固联；所述驻车制动器外圈固联于壳体上，所述驻车制动器内圈与所述左行星架固联；所述换档装置包括接合套、左齿圈、中间齿圈和右齿圈；所述接合套沿着所述左轮轴方向移动，存在左工位和右工位两个极限位置；当所述接合套位于左工位时，所述左齿圈和所述中间齿圈同时与所述接合套结合而形成固联；当所述接合套位于右工位时，所述左齿圈和所述中间齿圈同时与所述接合套结合而形成固联；所述左齿圈、所述中间齿圈和所述右齿圈与所述左轮轴形成转动副；所述差速器包括左面齿轮、行星齿轮、右面齿轮、右行星架；所述左面齿轮与所述左轮轴通过花键固联，所述左面齿轮与所述行星齿轮外啮合；所述右面齿轮与右轮轴通过花键固联，所述右面齿轮与所述行星齿轮外啮合；所述行星齿轮与所述右行星架形成转动副，所述右行星架与所述中间齿圈通过花键固联，所述中间齿圈与所述左轮轴形成转动副。与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在：1.本专利技术涉及一种基于面齿轮的多档电动汽车变速器，采用输入轴与输出轴正交布局，把换档装置中的齿轮与减速器中的齿轮通过花键固联为一体，利用面齿轮与圆柱齿轮啮合的方式，配合使用双联齿轮，实现两个速比的换档，具有结构紧凑、体积小、操作方便、传动效率高、传动比大等优点。2.小齿轮为直齿圆柱齿轮时，小齿轮上无轴向力作用。可以简化支承，并相应地减小系统的结构重量。对于空间受到限制和要求重量轻的场合是极为有用的。3.在普通圆锥齿轮传动中，要求两锥齿轮的锥顶重合，轴向误差将会引起严重的偏载现象。在一些重要的锥齿轮传动中(如航空螺旋锥齿轮传动)还要专门进行防位错(即防止锥顶分离)设计，而面齿轮传动小齿轮为渐开线圆柱齿轮，其轴向移动产生的误差对传动性能几乎没有影响。4.面齿轮传动比普通的锥齿轮传动具有较大的重合度，理论上面齿轮的重合度可达到2以上。重合度大对提高承载能力和增加传动的平稳性是相当重要的。附图说明图1为变速器结构示意图；图2为一档的动力传递路线图；图3为二档的动力传递路线图；其中：1双联上齿轮，2大面齿轮，3双联下齿轮，4小面齿轮，5左齿圈，6中间齿圈，7右齿圈，8左面齿轮，9行星齿轮，10右面齿轮，A1左轮轴，A2右轮轴，S接合套，B驻车制动器，H1右行星架，H2左行星架，M电动机。具体实施方式如图1所示，本专利技术涉及一种基于面齿轮的多档电动汽车变速器，其特征主要由电动机M、双联上齿轮1、大面齿轮2、双联下齿轮3、小面齿轮4、换档装置、驻车制动器B、差速器和壳体组成。电动机轴通过键与双联上齿轮1固联，电动机M安装于壳体外部。双联上齿轮1与大面齿轮2啮合，双联下齿轮3与小面齿轮4啮合，双联上齿轮1与双联下齿轮3固联。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于面齿轮的多档电动汽车变速器，其特征在于变速器由主体传动系统、换档装置、驻车制动器和差速器组成；所述主体传动系统包括双联上齿轮(1)、大面齿轮(2)、双联下齿轮(3)、小面齿轮(4)、左齿圈(5)、中间齿圈(6)、右齿圈(7)、右行星架(H1)和左行星架(H2)；所述双联上齿轮(1)和所述双联下齿轮(3)固联；所述双联下齿轮(3)与所述小面齿轮(4)啮合形成齿轮副，所述双联上齿轮(1)与所述大面齿轮(2)啮合形成齿轮副；所述双联上齿轮(1)与电机M的输出轴固联；所述大面齿轮(2)和所述小面齿轮(4)与左轮轴(A1)形成转动副；所述小面齿轮(4)与所述左齿圈(5)通过花键固联；所述大面齿轮(2)与所述右齿圈(7)通过花键固联；所述左行星架(H2)分别与所述中间齿圈(6)和所述左行星架(H2)固联；所述驻车制动器(B)外圈固联于壳体上，所述驻车制动器(B)内圈与所述左行星架(H2)固联。

【技术特征摘要】
1.基于面齿轮的多档电动汽车变速器，其特征在于变速器由主体传动系统、换档装置、驻车制动器和差速器组成；所述主体传动系统包括双联上齿轮(1)、大面齿轮(2)、双联下齿轮(3)、小面齿轮(4)、左齿圈(5)、中间齿圈(6)、右齿圈(7)、右行星架(H1)和左行星架(H2)；所述双联上齿轮(1)和所述双联下齿轮(3)固联；所述双联下齿轮(3)与所述小面齿轮(4)啮合形成齿轮副，所述双联上齿轮(1)与所述大面齿轮(2)啮合形成齿轮副；所述双联上齿轮(1)与电机M的输出轴固联；所述大面齿轮(2)和所述小面齿轮(4)与左轮轴(A1)形成转动副；所述小面齿轮(4)与所述左齿圈(5)通过花键固联；所述大面齿轮(2)与所述右齿圈(7)通过花键固联；所述左行星架(H2)分别与所述中间齿圈(6)和所述左行星架(H2)固联；所述驻车制动器(B)外圈固联于壳体上，所述驻车制动器(B)内圈与所述左行星架(H2)固联。2.根据权利要求1所述基于面齿轮的多档电动汽车变速器，其特征在于所述换档装置包括接合套(S)、左齿圈(5)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奇，王孝震，周建军，王雨，李浩，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34