一种带空挡的电驱动单挡减速器结构的制作方法

本发明属于汽车减速器技术领域，涉及一种带空挡的电驱动单挡减速器，可用于纯电动汽车、混合动力汽车等四驱车型。

背景技术

随着经济的快速增长，近几年汽车行业发展迅猛、产销连创新高。良好的市场表现以及政府政策法规对于节能、环保等方面的要求，不断地推动汽车技术的高速发展。新能源汽车成为未来的发展趋势，其中纯电动汽车是我国选择的主要发展路线，因此开发先进的电机及减速器等核心系统成为主要工作，其中电动车减速器在车辆的动力性、经济性等方面起着关键作用。

目前，国内、外市场上纯电动汽车以两驱车为主，但越来越多企业逐步在开发纯电动四驱车型。纯电动四驱车主要分为轮毂电机技术路线和前轴、后轴独立电驱动路线，现阶段受成本和技术难点等因素的影响，以前轴、后轴独立电驱动四驱技术路线为主。对于四驱车型，为提升车辆的续航里程，要求四驱车型在非必要时可随时切换为两驱模式，降低车辆电耗。

目前，市场上的电驱动单挡减速器均无空挡，电机与减速器之间也无离合器，无法实现电机与减速器的动力传动路线中断，即电机转子部分始终通过减速器、传动轴与整车车轮连接，这样导致车辆即使在两驱模式运行时，车轮必须通过传动轴反拖减速器及电机转子部分旋转，因电机转子惯量很大，必然导致车辆能耗增加，续航里程降低。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种带空挡的电驱动单挡减速器，用于纯电动汽车、混合动力汽车等四驱车型，可实现整车前轴或后轴车轮与电驱动系统的实时断开和接合，保证车辆加速性及特殊路况通过性的同时，降低了非必要时四驱系统的能量损耗，提升车辆续航里程。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种带空挡的电驱动单挡减速器结构，其特征在于，减速器壳体由前壳体和后壳体装配构成，传动机构设置在减速器壳体内，输入轴总成通过中间轴总成与输出轴总成连接构成传动机构，输入轴总成、中间轴总成和输出轴总成平行布置，输出轴总成上布置有差速器，换挡执行系统包括位于减速器壳体内部的同步器系统、换挡拨叉和丝杆螺母机构以及位于减速器壳体外部的换挡电机，换挡拨叉通过丝杆螺母机构与换挡电机的输出轴连接，同步器系统与中间轴总成连接，换挡拨叉拨动同步器系统以实现减速器动力传递的断开或接合，输入轴总成与外部的电机输出轴连接来传递动力。

进一步的技术方案包括：

输入轴总成包括输入轴和一级主动齿轮，输入轴与一级主动轮为一体式，输入轴的轴向位置位于靠近外部的电机的一端，输入轴的前端通过一个高速深沟球轴承支撑在前壳体内，输入轴的后端通过一个高速深沟球轴承支撑在后壳体内；

所述的中间轴总成包括一个中间轴，中间轴上设有一级从动齿轮及二级主动齿轮，二级主动齿轮与中间轴为一体式，中间轴上安装有带挡肩的衬套，衬套上安装有滚针轴承，一级从动轮则通过滚针轴承支撑在中间轴上，一级从动轮与一级主动齿轮啮合，在一级从动齿轮及二级主动齿轮之间有同步器系统套装固定在中间轴上，一级从动齿轮上焊接有接合齿圈，接合齿圈通过和同步器系统的齿套的配合，实现动力传动的接合或断开，中间轴前端通过一个球轴承支撑在前壳体中，中间轴后端通过另一个球轴承支撑在后壳体中，中间轴、衬套及中间轴前端的球轴承通过一个锁紧螺母进行轴向固定；

输出轴总成包括二级从动齿轮、差速器以及两个圆锥滚子轴承，其中二级从动齿轮与差速器的差速器壳体通过多个铆钉连接为一体，差速器壳体通过前、后两个圆锥滚子轴承支撑在减速器前壳体和后壳体上，差速器壳体相当于输出轴总成的输出轴，二级从动齿轮与二级主动齿轮啮合；

所述差速器由设于差速器壳体内的两个半轴齿轮、一个行星齿轮轴、两个行星齿轮、两个半轴齿轮垫片、两个行星齿轮垫片、一个弹簧销构成，其中两个半轴齿轮分别支撑安装在差速器壳体的左、右两端，两个半轴齿轮与差速器壳体之间均装有一个半轴齿轮垫片，两个行星齿轮通过行星齿轮轴定位在差速器壳体中，行星齿轮与半轴齿轮啮合，行星齿轮轴上端通过弹簧销实现在差速器壳体上的轴向定位，两个行星齿轮与差速器壳体的接触处分别有一个行星齿轮垫片套装在行星齿轮轴上；

所述换挡执行系统由同步器系统、换挡拨叉、丝杆螺母机构、换挡电机组成，同步器系统由齿毂、齿套、滑块和同步环组成，齿毂通过花键与中间轴过盈连接，齿套通过花键与齿毂传递扭矩并可沿中间轴的轴向滑动，同步环的内圆锥面与接合齿圈的外圆锥面形成摩擦副；三个滑块分别位于齿毂上3个沿齿毂圆周方向均布的凹槽中，齿套轴向滑动时推动滑块运动，进而推动同步环内圆锥面与接合齿圈外圆锥面摩擦，从而实现齿套与接合齿圈的转速同步。

输入轴采用空心轴结构，输入轴通过前端的内花键与外部的电机的输出轴的外花键连接来传递动力，输入轴后端内孔装有碗形塞片，实现润滑油密封。

所述换挡拨叉与一个拨叉轴焊接在一起，拨叉轴通过两个滑动衬套支撑在前壳体和后壳体上，拨叉轴内孔端部带有内螺纹，拨叉轴与丝杆螺纹连接构成丝杆螺母机构，丝杆后端与换挡电机的输出轴固定连接，通过电机驱动丝杆旋转，换挡拨叉的一端固定拨叉轴外圆柱面的中部，换挡拨叉的另一端安装在齿套的拨叉槽中，当丝杆转动时，拨叉轴将丝杆的旋转运动转换成沿轴向的直线运动，通过拨叉带动齿套与接合齿圈的接合或断开，实现减速器动力传递断开或接合。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

本发明的单挡减速器传动机构采用了两级齿轮减速，三轴式平行布置，通过计算优化三个轴系的相对位置，满足最大输入扭矩350nm强度要求的前提下，保证输入轴与输出轴的中心距最小，输入与输出安装中心距仅150mm，比目前市场同扭矩大小的减速器安装距减小50mm以上，非常有利于前悬、后悬长度较小的车辆布置匹配。本发明通过优化轴系上齿轮的轴向位置与换挡执行系统布置关系，保证减速器总成轴向尺寸最小化，可控制在245mm以内，便于横梁宽度较小的a级以下整车布置。本发明的减速器换挡执行系统巧妙地将一套丝杆螺母机构与换挡拨叉集成在一起，具有布置紧凑、零部件少，成本低、易于实现换挡控制等优势。综上所述，本发明的紧凑型、大扭矩、带空挡单挡减速器有益于各级别的整车空间布置，尤其是对于未来前、后悬尺寸均较小的纯电动整车平台，应用前景广泛。搭载该减速器的纯电动、混合动力等四驱车型可在满足动力性及通过性的前提下，降低整车的能量损失，提升电池续航里程。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明所述的一种带空挡的电驱动单挡减速器的外部构造示意图；

图2为本发明所述的一种带空挡的电驱动单挡减速器的装配关系示意图；

图3为本发明所述的一种带空挡的电驱动单挡减速器的轴向剖视图；

图4为本发明所述的一种带空挡的电驱动单挡减速器的换挡执行系统的装配关系示意图；

图5为本发明所述的一种带空挡的电驱动单挡减速器的换挡执行系统的轴向剖视图；

图6为本发明所述的一种带空挡的电驱动单挡减速器的同步器系统装配关系示意图；

图中：1.传动机构，2.差速器，3.换挡执行系统，4.前壳体，5.后壳体，11.输入轴总成，12.中间轴总成，13.输出轴总成，20.差速器壳体，21.半轴齿轮，22.行星齿轮轴，23.行星齿轮，24.半轴齿轮垫片，25.行星齿轮垫片，26.弹簧销，31.同步器系统，32.换挡拨叉，33.丝杆螺母机构，34.换挡电机，111.输入轴，112.一级主动齿轮，113.高速深沟球轴承，114.内花键，115.碗形塞片，121.中间轴，122.一级从动齿轮，123.二级主动齿轮，124.衬套，125.滚针轴承，127.接合齿圈，128.球轴承，129.锁紧螺母，131.二级从动齿轮，132.铆钉，133.圆锥滚子轴承，311.齿毂，312.齿套，313.滑块，314.同步环，321.拨叉轴，331.滑动衬套，332.丝杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

下面结合附图对本发明的技术方案是进行具体描述：一种带空挡的电驱动单挡减速器结构，其由传动机构1、差速器2、换挡执行系统3、前壳体4和后壳体5组成。所述传动机构采用了两级齿轮减速器，采用了三轴式平行布置，包括输入轴总成11、中间轴总成12及输出轴总成13。

如图2和图4所示，前壳体4和后壳体5装配构成本发明的减速器壳体，传动机构1设置在减速器壳体内，输入轴总成11通过中间轴总成12与输出轴总成13连接构成传动机构1，输入轴总成11、中间轴总成12和输出轴总成13平行布置，输出轴总成13上布置有差速器2，换挡执行系统3包括位于减速器壳体内部的同步器系统31、换挡拨叉32和丝杆螺母机构33以及位于减速器壳体外部的换挡电机34，换挡拨叉32通过丝杆螺母机构33与换挡电机34的输出轴连接，同步器系统31与中间轴总成12连接，换挡拨叉32拨动同步器系统31以实现减速器动力传递的断开或接合，输入轴总成11与外部的电机输出轴连接来传递动力。

如图2所示，输入轴总成11包括输入轴111和一级主动齿轮112，输入轴111与一级主动轮112为一体式，输入轴111的轴向位置位于在靠近电机端，输入轴111前端通过一个高速深沟球轴承113支撑在前壳体4内，输入轴111的后端通过一个高速深沟球轴承113支撑在后壳体5内，输入轴111采用空心结构，通过输入轴111前端内花键114与外部的电机输出轴的外花键连接来传递动力，输入轴111后端内孔装有碗形塞片115，实现润滑油密封。

所述的中间轴总成12包括一个中间轴121，中间轴总成12上设有一级从动齿轮122及二级主动齿轮123，二级主动齿轮123与中间轴121为一体式，中间轴121上安装有带挡肩的衬套124，衬套124上安装有滚针轴承125，一级从动轮122则通过滚针轴承125支撑在中间轴121上，一级从动轮122与一级主动齿轮112啮合，在一级从动齿轮122及二级主动齿轮123中间设有同步器系统31套装固定在中间轴121上，一级从动齿轮125上焊接有接合齿圈127，接合齿圈127通过和同步器系统31中的齿套312的配合，实现动力传动的接合或断开，中间轴121两端分别通过一个球轴承128支撑在前壳体4和后壳体5中，中间轴121、衬套124及中间轴121前端的球轴承128采用一个锁紧螺母129进行轴向固定。

如图2所示，输出轴总成13由二级从动齿轮131、差速器2及两个圆锥滚子轴承133组成，其中二级从动齿轮131与差速器2的差速器壳体20通过多个铆钉132连接为一体，差速器壳体20通过前、后两个圆锥滚子轴承133支撑在减速器前壳体4和后壳体5上，差速器壳体20相当于输出轴总成13的输出轴，二级从动齿轮131与二级主动齿轮123啮合。

如图2所示，所述差速器2则由设于差速器壳体20内的两个半轴齿轮21、一个行星齿轮轴22、两个行星齿轮23、两个半轴齿轮垫片24、两个行星齿轮垫片25、一个弹簧销26构成。，其中两个半轴齿轮21分别支撑安装在差速器壳体20的左、右两端，两个半轴齿轮21与差速器壳体20之间均装有一个半轴齿轮垫片24，两个行星齿轮23通过行星齿轮轴22定位在差速器壳体20中，行星齿轮23与半轴齿轮24啮合，行星齿轮轴22上端通过弹簧销26实现在差速器壳体20上的轴向定位，两个行星齿轮23与差速器壳体20的接触处分别有一个行星齿轮垫片25套装在行星齿轮轴22上；

如图4、图5和图6所示，所述换挡执行系统3由同步器系统31、换挡拨叉32、丝杆螺母机构33、换挡电机34组成。所述同步器系统31由齿毂311、齿套312、滑块313、同步环314组成，同步器系统31由齿毂311、齿套312、滑块313和同步环314组成，齿毂311通过花键与中间轴121过盈连接，齿套312通过花键与齿毂311传递扭矩，并可沿中间轴121的轴向滑动，同步环314的内圆锥面可与接合齿圈127的外圆锥面形成摩擦副，实现齿套312与接合齿圈127接合时的转速同步。三个滑块313分别位于齿毂311上3个沿齿毂311圆周方向均布的凹槽中，齿套312轴向滑动时推动滑块313运动，进而推动同步环314内圆锥面与接合齿圈127外圆锥面摩擦，从而实现齿套312与接合齿圈127的转速同步。

如图4、图5和图6所以，所述换挡拨叉32与拨叉轴321焊接在一起，拨叉轴321通过两个滑动衬套331支撑在前壳体4和后壳体5上，拨叉轴321内孔端部带有内螺纹，相当于一个螺母，拨叉轴321与丝杆332螺纹连接构成丝杆螺母机构33，丝杆332后端与换挡电机34的输出轴固定连接，通过换挡电机34驱动丝杆332旋转，换挡拨叉32的一端固定拨叉轴321外圆柱面的中部，换挡拨叉32的另一端安装在齿套312的拨叉槽中，拨叉轴321由于拨叉32安装在齿套312拨叉槽中无法旋转，因此当丝杆332转动时，拨叉轴321将丝杆332的旋转运动转换成沿轴向的直线运动，通过拨叉32带动齿套312与接合齿圈127的接合或断开，实现减速器动力传递断开或接合。

车辆由两驱模式切换为四驱模式行驶时，由控制器发送命令给换挡电机34，换挡电机34正向旋转带动丝杆332旋转，通过丝杆螺母副原理将旋转运动转换为直线运动，即丝杆332旋转带动拨叉轴321轴向移动，进而通过换挡拨叉32带动齿套312轴向移动，齿套312推动滑块313运动将同步环314压在接合齿圈127的圆锥面上，通过摩擦原理实现同步环314与接合齿圈转速同步，完成同步后齿套312继续轴向移动直至与接合齿圈127接合，即完成挂挡动作，从而实现车辆动力由动力电机经过两级齿轮减速、传动轴传递到车轮。传递。相反，车辆由四驱模式切换为两驱模式时，由控制器同样发送命令给换挡电机34，通过换挡电机34反向旋转带动丝杆332旋转，进而通过换挡拨叉32带动齿套312沿摘挡方向轴向运动，直至齿套312与接合齿圈127断开连接，实现减速器传动路线断开，节省车辆能耗，增加续航里程。