一种基于两挡变速器的电驱动系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于两挡变速器的电驱动系统，包括：驱动机构，其包括驱动轴；行星齿轮系，其包括太阳轮、行星架及内齿圈，所述太阳轮与所述驱动轴固定连接；制动器总成，其固定设置，并选择性的连接所述内齿圈；离合器，其固定连接所述驱动轴；单向超越离合器，其包括同轴设置的内环和外环，所述外环能够单向带动所述外环正向旋转；所述外环固定连接所述行星架，所述内环选择性的连接所述离合器；输出轴，其与所述内环固定连接，将动力输出。本实用新型有效解决电动汽车用机械变速器换挡动力中断和整车制动能量回收问题，同时使驱动系统的结构更加紧凑，便于安装，也降低了对电机的性能要求，提高了电机运行效率，增加了电动车的续驶里程。
【专利说明】
一种基于两挡变速器的电驱动系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及汽车驱动技术领域，特别涉及一种基于两挡变速器的电驱动系统。
【背景技术】
[0002]电动汽车是新型、节能、环保车辆，尤其是在当今空气污染严重的大环境下，具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。电动汽车使用电动机取代了传统汽车的发动机，电动机可带载启动，并且通过合理的配置满足汽车使用要求，这是与发动机的很大区别。在电动车上使用多挡变速器已经不合适，但若取消变速传动装置，则难于兼顾汽车爬坡和高速行驶等要求，特别是中小型汽车，有必要针对电动机的工作特性重新设计电动汽车的动力系统。
[0003]目前的电动汽车用电驱动系统越来越受到人们的青睐，经过对现有技术的检索发现，电动车用两挡变速器既有采用平行轴式的布置形式，又有采用行星排式的布置形式。对于采用平行轴式布置形式的两挡变速器，多通过同步器或离合器来实现挡位的切换;对于采用行星排式布置形式的两挡变速器，多是通过离合器或者制动器组合来实现挡位的切换。
[0004]与传统的驱动系统相比，电动汽车用电驱动系统有着很大的优点，尤其体现在对环境保护方面，但现有的技术也存在一些缺点。若电动汽车用两挡变速器采用同步器等实现挡位的切换，其需要单独安装换挡执行机构，使其体积增大，不便于整车的布置，且换挡过程中存在动力中断;若电动汽车用两挡变速器采用离合器、制动器等实现挡位的切换，为了减少动力中断的时间，其对换挡控制系统的要求较高，不易实现。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型设计开发了一种基于两挡变速器的电驱动系统，目的是克服现有变速器体积过大、不便于整车的布置的缺陷，使变速器结构更加紧凑，并提高传动效率。
[0006]本实用新型提供的技术方案为:
[0007]—种基于两挡变速器的电驱动系统，，包括:
[0008]驱动机构，其包括驱动轴；
[0009]行星齿轮系，其包括太阳轮、行星架及内齿圈；所述太阳轮与所述驱动轴固定连接；以及
[0010]制动器总成，其固定设置在变速器壳体内，并选择性的连接所述内齿圈，从而实现内齿圈的静止或旋转；
[0011]单向超越离合器，其包括同轴设置的内环和外环，所述外环能够单向带动所述外环朝向一个方向旋转;所述外环固定连接所述行星架；
[0012]离合器，其选择性的连接所述太阳轮和所述内环；
[0013]输出轴，其可旋转的支撑在所述变速器壳体上，用于将动力输出；
[0014]其中，当处于一挡时，所述制动器总成将内齿圈固定，所述离合器使太阳轮和内环分离；当处于二挡时，所述制动器总成将内齿圈固定，所述离合器使太阳轮和内环接合；当处于倒挡时，所述制动器总成使内齿圈自由，所述离合器使太阳轮和内环接合。
[0015]优选的是，还包括外壳组件，所述外壳组件包括主壳体、输出端副壳体、末端副壳体，所述主壳体和末端副壳体之间形成第一容纳腔;所述主壳体与输出端副壳体之间形成第二容纳腔;所述第一容纳腔和第二容纳腔之间腔壁设置用于旋转支撑所述驱动轴的通孔。
[0016]优选的是，所述驱动机构为电机。
[0017]优选的是，所述制动器总成包括:
[0018]制动器毂，其与所述主壳体固定连接；
[0019]制动器活塞，其连通所述制动器进油道；
[0020]制动盘，其与所述内齿圈固定连接；
[0021]其中，所述制动器进油道充油时，能够推动所述制动器活塞移动将所述制动盘和制动器毂接合。
[0022]优选的是，所述离合器包括:
[0023]离合器毂，其与太阳轮固定连接；
[0024]离合器活塞，其连通离合器进油道；
[0025]离合器盘，其与所述内环固定连接；
[0026]其中，离合器进油道充油时，油推动离合器活塞使离合器盘和离合器片压紧，以将离合器毂和离合器盘接合。
[0027]优选的是，还包括液压系统总成，其能够为所述制动器进油道和离合器进油道充油，以改变制动器总成和离合器的工作状态。
[0028]优选的是，所述液压系统总成包括:
[0029]油栗，其能够将液压油加压；
[0030]离合器电磁阀，其与所述离合器进油道连接，选择性的使油栗中的油进入到所述离合器进油道；
[0031]制动器电磁阀，其与所述制动器进油道连接，选择性的使油栗中的油进入到所述制动器进油道。
[0032]优选的是，所述离合器电磁阀为常闭型电磁阀，制动器电磁阀为常开型电磁阀。
[0033]本实用新型的有益效果是:
[0034]本实用新型提供的基于两挡变速器的电驱动系统涉及永磁同步电机、行星排、离合器、制动器和单向超越离合器相结合的技术，主要针对电动汽车用机械变速器动力换挡中断和制动能量回收问题，通过合理匹配，设计一种基于两挡变速器的电驱动系统，有效解决电动汽车用机械变速器换挡动力中断和整车制动能量回收问题，同时使驱动系统的结构更加紧凑，便于安装，也降低了对电机的性能要求，提高了电机运行效率，增加了电动车的续驶里程。
【附图说明】
[0035]图1为本实用新型所述的基于两挡变速器的电驱动系统总体结构示意图。
[0036]图2为本实用新型所述的制动器总成主视图。
[0037]图3为本实用新型所述的制动器总成A-A向剖视图。
[0038]图4为本实用新型所述的行星排总成主视图。
[0039]图5为本实用新型所述的行星排总成B-B向剖视图。
[0040]图6为本实用新型所述的离合器总成主视图。
[0041 ]图7为本实用新型所述的离合器总成C-C向剖视图。
[0042]图8为本实用新型所述的单向超越离合器总成结构示意图。
[0043]图9为本实用新型所述的单向超越离合器局部示意图。
[0044]图10为本实用新型所述的液压系统总成结构示意图。
[0045]图11为本实用新型所述的液压系统总成液压原理图。
【具体实施方式】
[0046]下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0047]如图1所示，本实用新型提供了一种基于两挡变速器的电驱动系统，包括壳体总成、驱动机构总成、制动器总成1300、行星排总成1400、离合器总成1500、单向超越离合器总成1600以及液压系统总成1700。
[0048]所述壳体总成包括主壳体1101、输出端副壳体1102、末端副壳体1103以及末端轴承端盖1105和输出轴轴承端盖1104，其中所述输出端副壳体1102设置于主壳体1101右端，并通过螺栓1107与主壳体1101固定连接。末端副壳体1103设置于主壳体1101的左端，并通过螺钉1109与主壳体1101固定连接。末端轴承端盖1105通过螺钉1108与末端副壳体1103固定连接。输出轴轴承端盖1104通过螺钉1106与输出端副壳体1102固定连接。
[0049]输出轴1800通过输出轴滚珠轴承1801与输出端副壳体1102连接，在输出轴1800于输出端副壳体1102之间设置有毡圈油封1802。
[0050]所述主壳体1101与末端副壳体1103之间形成一空腔，所述驱动机构总成设置于该空腔内。所述驱动机构总成包括定子1201、定子线圈1203、转子1202、永磁钢1204、以及电机轴1205。定子1201与主壳体1101过盈配合连接，永磁钢1204通过螺钉1208与转子1202连接，转子1202与电机轴1205过盈配合连接，并通过弹簧垫圈1206和螺母1207轴向固定。电机轴1205通过电机轴滚珠轴承1209与末端副壳体1103连接，电机轴1205的输出端通过花键1206与中间轴1409固定连接。
[0051]如图2、图3所示，所述制动器总成1300包括制动器进油道1301、制动器大O型密封圈1302、制动器毂1303、制动器压盘块1304、回位碟簧1305、制动器活塞1306、制动器小O型密封圈1307、制动盘1308、制动摩擦片1309、制动钢片1310、制动钢片卡簧1311。其中制动器大O型密封圈1302安装在制动器活塞1306的外圈密封圈槽中，制动器小O型密封圈1307安装在制动器活塞1306的内圈密封圈槽中，制动器活塞1306安装在制动器毂1303的腔内。制动器总成1300的外圈与主壳体1101过盈配合，并通过螺钉1110与主壳体1101固定，目的是增加连接强度。制动器总成1300工作时，制动器进油道1301充油，压力油推动制动器活塞1306使制动盘1308和制动摩擦片1309压紧，起到制动作用。
[°°52] 如图4、图5所示，所述行星排总成1400包括内齿圈1401，行星轮1402，行星架1403，行星轮挡圈1404，行星齿轮轴挡圈1405，行星齿轮轴卡簧1406，太阳轮1407，行星轮轴608。其中太阳轮1407通过平键1410与中间轴1409连接，内齿圈1401空套在中间轴1409上。
[0053]如图6、图7所示，所述离合器总成1500包括离合器毂1501，离合器大O型密封圈1502，离合器进油道1503，离合器小O型密封圈1504，离合器回位弹簧1505，回位弹簧卡簧1506，离合器进油道O型密封圈1507，离合器盘1508，离合器片1509，离合器钢片1510，离合器钢片卡簧1511，离合器活塞1512。其中离合器大O型密封圈1502安装在离合器活塞1512的外圈密封槽中，离合器小O型密封圈1504安装在离合器活塞1512的内圈密封槽中，离合器活塞1512安装在离合器毂1501的腔内。其中离合器毂1501通过平键1513与中间轴1409连接。工作时，离合器进油道1503充油，压力油推动离合器活塞1512使离合器盘1508和离合器片1509压紧，起到结合作用。
[0054]如图8所示、图9所示，所述单向超越离合器总成1600包括外环1601，固定挡环1602，挡环1603，内环1604，楔块1605，挡圈1606，挡圈卡簧1607，连接盘1608。其中外环1601与连接盘1608固定连接，内环1604通过平键1609与输出轴1800连接。当外环1601的转速高于内环1604的转速时，单向超越离合器总成1600成工作，动力由外环1601传递至内环1604;当外环1601的转速低于内环1604转速时，内环1604与外环1601自动分离，单向超越离合器总成1600不工作。
[0055]制动器总成1300的制动盘508的花键孔与行星排总成1400的内齿圈1401的花键轴配合，行星排总成1400的行星架1403与单向超越离合器总成1600的连接盘908通过螺栓1610连接，离合器总成1500的离合器盘1508的花键孔与单向超越离合器1600的内环1604的花键轴配合。
[0056]如图10、图11所示，所述液压系统总成1700包括液压总成进油管1701，粗滤1702，阀板1703，油栗电机1704，油栗1705，离合器压力传感器1706，制动器压力传感器1707，离合器电磁阀1708，制动器电磁阀1709，TCU线束1710，TCU1711，溢流阀1712，主油压压力传感器1713，精滤1714，蓄能器1715。离合器电磁阀1708为离合器总成1500供油，制动器电磁阀1709为制动器总成1300供油。
[0057]其中，离合器电磁阀1708为常闭型电磁阀，制动器电磁阀1709为常开型电磁阀。不给制动器电磁阀1709供电，制动器进油道1301充油，制动器总成1300工作，车辆以前进挡行驶，当不给离合器电磁阀1708供电，离合器进油道1503卸油，离合器总成1500不工作，整车以一挡行驶，当给离合器电磁阀1708供电，离合器进油道1503充油，离合器总成1500工作，即可使动力系统由一挡切换至二挡；给离合器电磁阀1708和制动器电磁阀1709均供电，制动器进油道1301卸油，离合器进油道1503充油，电机反转，即可实现倒挡。
[0058]本实用新型的工作过程如下:
[0059]当一挡运行时，制动器总成1300工作，则内齿圈1401相对于主壳体1101固定不动。离合器总成1500不工作，行星排总成1400的太阳轮1407和单向超越离合器总成1600的内环1604断开，此时电机的转速通过行星排总成1400的行星架1403传递给单向超越离合器总成1600的外环1601，夕卜环1601的转速高于内环1604的转速，单向超越离合器总成1600工作，单向超越离合器总成1600的外环1601带动内环1604转动，内环1604再通过平键1II将转动传递给输出轴1800，将动力输出。
[0060]当二挡运行时，制动器总成1300工作，则内齿圈1401固定不动。离合器总成1500工作，行星排总成1400的太阳轮1407和单向超越离合器总成1600的内环1604结合，由于行星排的太阳轮1407转速高于行星架1403的转速，此时，单向超越离合器总成1600的内环1604转速高于外环906的转速，内环1604与外环906脱离，单向超越离合器总成1600不工作，电机的转速通过行星排总成1400的太阳轮1407和单向超越离合器总成1600的内环1604直接传递到输出轴1800，将动力输出。
[0061]由一挡切换至二挡的过程，只需控制液压系统总成1700的离合器电磁阀1708，给离合器总成1500的离合器进油道1503充油，使离合器总成1500开始工作，电机的转速由一挡时通过行星排总成1400的行星架1403传递到单向超越离合器总成1600，再到输出轴1800转变为通过行星排总成1400的太阳轮1407，传递到单向超越离合器总成1600的内环1604，再到输出轴1800。在升挡的过程中，仅需要控制离合器总成1500，控制程序简单，即可实现换挡，由于升挡过程，单向超越离合器总成1600的外环1601也在转动，即二挡是在一挡的基础上升速的，所以升挡过程保证了无动力中断。
[0062]由二挡切换到一挡的过程，只需控制液压系统总成1700的离合器电磁阀1708，给离合器总成1500的离合器进油道1503卸油，使离合器总成1500不工作，行星排总成1400的太阳轮1407和单向超越离合器总成1600的内环1604之间断开，输出轴1800在整车行驶阻力的作用下开始降速，当单向超越离合器总成1600的内环1604转速降到与外环1601的转速相等时，单向超越离合器总成1600自动开始工作，动力由行星排总成1400的行星架1403传递至单向超越离合器总成1600的外环906，单向超越离合器总成1600已工作，外环1601带动内环1604，再由单向超越离合器总成1600的内环1604传递至输出轴1800，实现动力输出。
[0063]倒挡时，制动器总成1300不工作，内齿圈1401可转动，离合器总成1500工作，电机反转，电机的转速通过行星排总成1400的太阳轮1407传递至单向超越离合器总成1600的内环1604，再传递至输出轴1800，将动力输出，实现倒挡。
[0064]在整车以前进挡行驶时，制动器总成1300工作。当整车以一挡运行需要制动时，可以使离合器总成1500工作，输出轴1800与行星排总成1400的太阳轮1407连接，太阳轮1407拖动电机轴1205转动，永磁电机由电动机模式转换为发电机模式，实现制动能量回收；当整车以二挡运行需要制动时，输出轴1800与行星排总成1400的太阳轮1407已连接，太阳轮1407拖动电机轴1205转动，永磁电机由电动机模式转换为发电机模式，实现制动能量回收。
[0065]尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1.一种基于两挡变速器的电驱动系统，其特征在于，包括: 驱动机构，其包括驱动轴； 行星齿轮系，其包括太阳轮、行星架及内齿圈；所述太阳轮与所述驱动轴固定连接；以及 制动器总成，其固定设置在变速器壳体内，并选择性的连接所述内齿圈，从而实现内齿圈的静止或旋转； 单向超越离合器，其包括同轴设置的内环和外环，所述外环能够单向带动所述内环朝向一个方向旋转;所述外环固定连接所述行星架； 离合器，其选择性的结合所述太阳轮和所述内环； 输出轴，其可旋转的支撑在所述变速器壳体上，用于将动力输出； 其中，当处于一挡时，所述制动器总成将内齿圈固定，所述离合器使太阳轮和内环分离；当处于二挡时，所述制动器总成将内齿圈固定，所述离合器使太阳轮和内环接合；当处于倒挡时，所述制动器总成使内齿圈自由，所述离合器使太阳轮和内环接合。2.根据权利要求1所述的基于两挡变速器的电驱动系统，其特征在于，还包括外壳组件，所述外壳组件包括主壳体、输出端副壳体、末端副壳体，所述主壳体和末端副壳体之间形成第一容纳腔;所述主壳体与输出端副壳体之间形成第二容纳腔;所述第一容纳腔和第二容纳腔之间腔壁设置用于旋转支撑所述驱动轴的通孔。3.根据权利要求2所述的基于两挡变速器的电驱动系统，其特征在于，所述驱动机构为电机。4.根据权利要求2所述的基于两挡变速器的电驱动系统，其特征在于，所述制动器总成包括: 制动器毂，其与所述主壳体固定连接； 制动器活塞，其连通所述制动器进油道； 制动盘，其与所述内齿圈固定连接； 其中，所述制动器进油道充油时，油能够推动所述制动器活塞移动将所述制动盘和制动器毂接合。5.根据权利要求4所述的基于两挡变速器的电驱动系统，其特征在于，所述离合器包括: 离合器毂，其与太阳轮固定连接； 离合器活塞，其连通离合器进油道； 离合器盘，其与所述内环固定连接； 其中，离合器进油道充油时，油推动离合器活塞使离合器盘和离合器片压紧，以将离合器毂和离合器盘接合。6.根据权利要求5所述的基于两挡变速器的电驱动系统，其特征在于，还包括液压系统总成，其能够为所述制动器进油道和离合器进油道充油，以改变制动器总成和离合器的工作状态。7.根据权利要求6所述的基于两挡变速器的电驱动系统，其特征在于，所述液压系统总成包括: 油栗，其能够将液压油加压； 离合器电磁阀，其与所述离合器进油道连接，选择性的使油栗中的油进入到所述离合器进油道； 制动器电磁阀，其与所述制动器进油道连接，选择性的使油栗中的油进入到所述制动器进油道。8.根据权利要求7所述的基于两挡变速器的电驱动系统，其特征在于，所述离合器电磁阀为常闭型电磁阀，制动器电磁阀为常开型电磁阀。
【文档编号】F16H57/10GK205423707SQ201620066279
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年1月22日
【发明人】雷雨龙, 陈魏, 扈建龙, 刘宗晟, 刘正伟, 侯利国
【申请人】吉林大学