电动汽车二挡变速驱动桥总成的制作方法
【专利摘要】一种电动汽车二挡变速驱动桥总成，涉及电动汽车专用变速驱动系统,设有桥壳，桥壳上设有电动机、二档变速器、主减速器、差速器，电动机主轴与二档变速器输入轴相连，二档变速器输出轴经主减速器与差速器壳体相连，差速器的两个圆锥型中心轮分别连接电动汽车的左半轴和右半轴，左半轴和右半轴两端设有驱动轮，电动机主轴轴线与左半轴、右半轴的轴线垂直，主减速器由两个相互啮合的锥齿轮组成，主减速器的主动锥齿轮设在二档变速器的输出轴上，主减速器的从动锥齿轮设在差速器壳体上。本实用新型结构紧凑、节省空间左、右半轴几何尺寸一致，有利于产品生产和降低成本。
【专利说明】电动汽车二挡变速驱动桥总成【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电动汽车专用变速驱动系统，详细讲是一种具备两个挡位变速功能的、适配能力强的电动汽车二挡变速驱动桥总成。
【背景技术】
[0002]我们知道，为了提高电动汽车最高行驶速度、对道路的适应能力，发挥电动汽车动力系统布置灵活、简单和轻量化的优点，减小摩擦损耗，提高传动效率、加速性能，人们研发了二档变速型驱动桥式电动汽车。如图1所示，现有的二档变速型驱动桥的结构为:桥壳上设有电动机、二档变速器、主减速器、差速器，其中电动机主轴与左半轴、右半轴平行，电动机主轴与二档变速器输入轴相连，二档变速器输出轴经主减速器与差速器壳体相连，差速器的两个行星轮主轴连接在差速器壳体上，主减速器由两个相互啮合的圆柱齿轮组成，主减速器的主动齿轮设在二档变速器的输出轴上，主减速器的从动齿轮设在差速器壳体上，差速器的两个圆锥型中心轮(亦称太阳轮)分别连接电动汽车的左半轴和右半轴，左半轴和右半轴两端设有驱动轮。其动力传递路线是:电动机一变速器一主减速器一差速器一半轴—驱动轮。主要改进之处是把传统电动汽车传动比固定的减速器改成传动比可以变化的变速器。变速器一般设置1、2两个挡位，低速行驶时采用I挡，高速行驶时采用2挡。由于适当地扩展了速比宽度，既能较好地发挥电动机的动力输出特性，又能满足电动汽车对牵引力和速度的要求，增强了对道路的适应能力。变速型驱动桥结构紧凑、重量轻、布置灵活，性能方面兼顾电动汽车对大牵引力和高速度的要求，因此成为轻小型电动汽车传动系统的理想配置。目前的这类变速型 驱动桥的结构特点是:各挡变速齿轮机构及主减速器齿轮副均采用平行轴齿轮传动结构设计，即:主减速器的主动、从动齿轮采用圆柱型齿轮，变速器的输入轴、输出轴和主减速器主动、从动齿轮轴线(包括半轴)之间相互平行，总体上形成了电动机横置，并与驱动桥形成“并联”布置形式。这种“并联”形式相对减小了动力总成(主要是电动机)占用车身纵向长度的尺寸，有利于电池组在车身底盘中部的布置和安装。但另一方面，电动机采用横向布置也会带来另外的问题:
[0003](I)电动机及变速总成占用了底盘驱动桥安装处的大部分横向空间，使得主减速器难以安装在驱动桥的中间位置，形成偏置，造成桥内左、右两根半轴的长度不一致，当加载后，两根半轴会因扭转刚度的不一致导致左右驱动轮的牵引力出现一定的偏差，从而降低了最大牵引力和行驶的稳定性；
[0004](2)电动机横向布置，使得承接电动机和驱动桥的变速器壳体承受较大的扭转载荷，特别是颠簸造成冲击载荷，对壳体的强度和疲劳寿命影响更大。因此这种结构不利于传动装置的轻量化和大功率动力装置的配置；
[0005](3)主减速器主动齿轮和从动齿轮须采用圆柱形齿轮，当需要更大的传动比时，势必会加大从动轮分度圆直径(主动轮最小齿数有限制)或增加中间轴齿轮传动比，使变速器中心距增大，拉长电动机与驱动桥之间的距离，使电动机横向布置占用纵向空间小的优势不复存在。因此，这种布置结构的拓展空间会受到限制，不利于大功率变速器的设计。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于解决上述现有技术的不足，提供一种电动机纵向布置，电动机主轴与电动汽车的左半轴、右半轴垂直，左半轴和右半轴长度相同，适配能力强、性能佳的电动汽车二挡变速驱动桥总成。
[0007]本实用新型解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是:
[0008]—种电动汽车二挡变速驱动桥总成,设有桥壳,桥壳上设有电动机、二档变速器、主减速器、差速器，电动机主轴与二档变速器输入轴相连，二档变速器输出轴经主减速器与差速器壳体相连，差速器的两个圆锥型中心轮分别连接电动汽车的左半轴和右半轴，左半轴和右半轴两端设有驱动轮，其特征在于所述的电动机主轴轴线与左半轴、右半轴的轴线垂直，主减速器由两个相互啮合的锥齿轮组成，主减速器的主动锥齿轮设在二档变速器的输出轴上，主减速器的从动锥齿轮设在差速器壳体上。本实用新型通过由两个锥齿轮组成的主减速器使变速器轴线与主减速器从动齿轮轴线形成垂直，从而在总体上形成变速器轴线与驱动桥轴线呈垂直结构；变速器与主减速器共用同一壳体和支撑结构，使变速器和主减速器及差速器集成为一体，形成一完整的二挡变速传动总成，具有结构紧凑，节省空间的优点。
[0009]本实用新型中所述的二档变速器是在变速器壳体内平行的设有输入轴和输出轴，输入轴上设有一挡主动齿轮和二挡主动齿轮，输出轴上经轴承设有一挡从动齿轮和二挡从动齿轮，一挡从动齿轮和二挡从动齿轮之间的输出轴上设有同步换挡装置。结构简单、不易磨损，使用寿命长。
[0010]本实用新型中所述的同步换挡装置是在一挡从动齿轮和二挡从动齿轮之间的输出轴上设有既随输出轴同步转动又可轴向滑动的齿合套。一挡从动齿轮和二挡从动齿轮上与齿合套相对侧设有与齿合套相配合的结合齿，齿合套经拨叉与换挡杆相连。齿合套在拨叉的推动下沿输出轴作前、后移动，通过与一挡和二挡上的结合齿分别齿合来实现一、二挡的换挡，此结构的同步换挡装置结构简单，不易损坏，维修简单、方便，使用寿命长。
[0011]本实用新型由于电动机轴线、变速器轴线与驱动桥轴线(即左半轴和右半轴的轴线)呈垂直结构，可把主减速器设置在驱动桥的中间位置，使左、右半轴的受力更加合理，扭转刚度趋于一致，保证了最大牵引力和行驶稳定性的提高，同时，左、右半轴几何尺寸一致，有利于产品生产和降低成本；变速器输出轴与主减速器主动齿轮共轴，缩短了轴向尺寸，使动力及传动总成沿车身纵向的总尺寸缩短，结构更紧凑，有利于电池组或其它部件、总成的安装布置；更有效地降低电动汽车重载、起步和爬坡时的电流和高速行驶电流，降低了电池负荷，有利于延长电池寿命、增加续驶里程。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是现有的电动汽车二挡变速驱动桥的结构示意图。
[0013]图2是本实用新型的结构示意图。
[0014]图3是本实用新型中同步换挡装置的结构示意图。
【具体实施方式】[0015]如图2、图3所示的电动汽车二挡变速驱动桥总成，设有桥壳9，桥壳9上设有电动机2、二档变速器1、主减速器、差速器6，电动机2主轴与二档变速器I的输入轴3相连，二档变速器输出轴15经主减速器与差速器6的壳体相连，差速器6两个圆锥型中心轮11、10(亦称太阳轮)分别连接电动汽车的左半轴13和右半轴7，左半轴13和右半轴7两端设有驱动轮8，所述的电动机主轴轴线与左半轴、右半轴的轴线垂直，主减速器由两个相互啮合的锥齿轮组成，主减速器的主动锥齿轮14设在二档变速器的输出轴15上，主减速器的从动锥齿轮12设在差速器壳体上。本实用新型通过由两个锥齿轮组成的主减速器使变速器轴线与主减速器从动齿轮轴线形成垂直，从而在总体上形成变速器轴线与驱动桥轴线呈垂直结构；变速器与主减速器共用同一壳体和支撑结构，使变速器和主减速器及差速器集成为一体，形成一完整的二挡变速传动总成。
[0016]本实用新型进一步改进，所述的二档变速器是在变速器壳体内平行的设有输入轴3和输出轴15，输入轴上设有一挡主动齿轮5和二挡主动齿轮4，输出轴上经轴承设有一挡从动齿轮16和二挡从动齿轮18，一挡从动齿轮和二挡从动齿轮之间的输出轴上设有同步换挡装置17 ;同步换挡装置17是在一挡从动齿轮16和二挡从动齿轮18之间的输出轴15上设有既随输出轴同步转动又可轴向滑动的齿合套23，齿合套内的齿合套座与输出轴采用花键相连，齿合套既可以相对输出轴15作轴向滑动，又同时随输出轴15同步转动。一挡从动齿轮和二挡从动齿轮上与齿合套相对侧设有与齿合套相配合的结合齿19、21，齿合套23经拨叉20与换挡杆22相连。此结构的同步换挡装置结构简单，不易磨损、损坏，维修简单、方便，使用寿命长。
[0017]工作时:当电动汽车处于起步、低速(车速u≤25 km)或爬陡坡等工况(以下统一简称为低速工况)时，需要电动机及传动系统能够提供足够大的牵引力，这就需要传动系能够提供较大的总传动比ia，利用传动系的减速(指转速)增扭作用，把电动机的输出转矩(即扭矩)进行放大，半轴把放大后的转矩传递给驱动轮，再通过驱动轮与地面的摩擦作用，把转矩转变为驱动力。为此，本实用新型把变速器中的一挡的传动比igl设计为最大，由igl与主减速器的传动比U的乘积得到总传动比ia，即i3=iglXio，总传动比ia值达到最大，因此车辆低速行驶时采用一挡工作。操作原理是，驾驶员通过操纵换挡杆、拨叉和同步同步换挡装置，推动齿合套完成与一挡从动齿轮的结合齿完全齿合，使一挡主动齿轮与一挡从动齿轮形成一挡传动齿轮副，得到一挡传动比igl ;当车辆低速运行工况结束进入巡航车速(车速u > 25 km)或高速行驶阶段时，车辆需要传动系能够输出更高的转速，对牵引力的需求相对降低，因此需要传动系统能够降低总传动比i3，通过加速(指转速)减扭作用提高车速。为此，变速器转入二挡工作，二挡的传动比ig2值较低，使总传动比i3=ig2Xic)值随之降低，因此使输出转速提高。操作原理是，驾驶员通过操纵换挡杆、拨叉和同步同步换挡装置，推动齿合套完成与二挡从动齿轮的结合齿完全齿合，使二挡主动齿轮与二挡从动齿轮形成二挡传动齿轮副，得到二挡传动比ig2，从而实现ia=ii2乂U =最小值的目标。
[0018]本实用新型由于电动机轴线、变速器轴线与驱动桥轴线(即左半轴和右半轴的轴线)呈垂直结构，存在如下优点:
[0019](I)动力及传动总成呈纵向“串联”结构形式，大大改善了变速器壳体的受力情况，使其不再承受较大的扭转载荷。合理的受力结构提高了机体疲劳寿命和承载能力，亦有利于实现变速器的轻量化；[0020](2)轴线垂直传动(电动机、变速器的轴线与主减速器从动轮轴线、驱动桥轴线垂直)结构设计，可把主减速器设置在驱动桥的中间位置，使左、右半轴的受力更加合理，扭转刚度趋于一致，保证了最大牵引力和行驶稳定性的提高，同时，左、右半轴几何尺寸一致，有利于产品生产和降低成本；
[0021](3)变速器输出轴与主减速器主动齿轮共轴，缩短了轴向尺寸，使动力及传动总成沿车身纵向的总尺寸缩短，有利于电池组或其它部件、总成的安装布置；
[0022](4)传动效率高。本实用新型的二级变速速比宽度更大，系列产品可提供的总传动比忍=3.536^15.519可选。可根据不同的载荷和行驶工况采用不同的挡位，大大提高了系统传动效率。使车辆具备了更强的适应能力；
[0023](5)更有效地降低电动汽车重载、起步和爬坡时的电流和高速行驶电流，降低了电池负荷，有利于延长电池寿命、增加续驶里程；
[0024](6)爬坡能力强、车速高。速比宽泛的两挡变速，使电动机的动力特性得到了比较充分的发挥。目前的变速型驱动桥，挡位间传动比的比值多在1.8左右，本实用新型通过采用先进同步技术可以使比值达到2.9以上，车辆的爬坡能力大于30%、最高车速超过IOOkm/h ；
[0025](7) 二挡变速器与主减速器(含差速器)采用集成化设计，使二挡变速驱动桥整体结构紧凑、质量轻。通过调整 1、2挡传动比和主减速比，可形成不同总传动比系列产品。可匹配最大功率20kW的电动机，能为总质量3000kg以下不同车型提供配套。
【权利要求】
1.一种电动汽车二挡变速驱动桥总成,设有桥壳，桥壳上设有电动机、二档变速器、主减速器、差速器，电动机主轴与二档变速器输入轴相连，二档变速器输出轴经主减速器与差速器壳体相连，差速器的两个圆锥型中心轮分别连接电动汽车的左半轴和右半轴，左半轴和右半轴两端设有驱动轮，其特征在于所述的电动机主轴轴线与左半轴、右半轴的轴线垂直，主减速器由两个相互啮合的锥齿轮组成，主减速器的主动锥齿轮设在二档变速器的输出轴上，主减速器的从动锥齿轮设在差速器壳体上。
2.根据权利要求1所述的电动汽车二挡变速驱动桥总成，其特征在于所述的二档变速器是在变速器壳体内平行的设有输入轴和输出轴，输入轴上设有一挡主动齿轮和二挡主动齿轮，输出轴上经轴承设有一挡从动齿轮和二挡从动齿轮，一挡从动齿轮和二挡从动齿轮之间的输出轴上设有同步换挡装置。
3.根据权利要求2所述的电动汽车二挡变速驱动桥总成，其特征在于所述的同步换挡装置是在一挡从动齿轮和二挡从动齿轮之间的输出轴上设有既随输出轴同步转动又可轴向滑动的齿合套，一挡从动齿轮和二挡从动齿轮上与齿合套相对侧设有与齿合套相配合的结合齿，齿合套经拨叉与换挡杆相连。
【文档编号】B60K17/04GK203580592SQ201320683679
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】崔胜民, 宋金平 申请人:崔胜民