一种4档AMT电驱动系统

一种4档amt电驱动系统
技术领域
1.本发明属于汽车变速箱技术领域，特别涉及一种4档amt电驱动系统。


背景技术：

2.目前多档位的amt电驱动系统主要采用啮合套或滑移齿轮换档，换档时，需要接合套或滑移齿轮的圆周速度与待啮合齿轮的圆周速度一致时，才能进入啮合，挂档成功，若两者的圆周速度还末达到一致时便强行挂档，则会造成接合套或滑移齿轮与待啮合齿轮之间发生冲击和噪声，影响齿轮的工作寿命，甚至折断。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服现有技术的缺陷，取消啮合套或滑移齿轮的换档方式，提供了一种4档amt电驱动系统，输入部分采用单离合器与超越离合器相互配合来切换动力路线，输出部分采用双离合器切换动力路线，能够实现4档amt电驱动系统的动力随时分离或接合，换档时，离合器接合平稳，分离迅速而彻底，并且耐磨性好，散热能力强。
4.本发明设置有前置取力接口和后置取力接口，前置取力接口输出高转速、小扭矩，后置取力接口输出大扭矩、低转速，能够满足各种不同工况的取力需求。
5.本发明提供的技术方案为：
6.一种4档amt电驱动系统，包括：
7.输入离合器，其外壳与所述驱动电机输出轴固定连接；
8.变速箱输入轴，其与所述输入离合器连接，并通过所述输入离合器实现与所述驱动电机输出轴的连接或分离；
9.第一齿轮，其固定安装在所述变速箱输入轴上；
10.第一空心轴，其空套在所述变速箱输入轴上，并且与所述输入离合器的外壳固定连接；
11.第二齿轮，其固定安装在所述第一空心轴上；
12.输出离合器，其为双离合器；
13.变速箱输出轴，其一端固定连接在所述输出离合器的外壳上，另一端延伸至变速箱外部；
14.主轴，其与所述输出离合器连接，并通过所述输出离合器实现与所述变速箱输出轴的连接或分离；
15.第三齿轮，其固定安装在所述主轴上；
16.第二空心轴，其空套在所述主轴上；所述第二空心轴与所述输出离合器连接，并且通过所述输出离合器实现与所述变速箱输出轴的连接或分离；
17.第四齿轮，其固定安装在所述第二空心轴上；
18.中间轴；
19.第五齿轮，其与所述第二齿轮啮合；
20.超越离合器，其连接在所述中间轴与所述第五齿轮之间，用于实现所述中间轴与所述第五齿轮的接合或分离；
21.第六齿轮，其固定安装在所述中间轴上，并且与所述第一齿轮啮合；
22.第七齿轮，其固定安装在所述中间轴上，并且与所述第三齿轮啮合；
23.第八齿轮，其固定安装在所述中间轴上，并且与所述第四齿轮啮合。
24.优选的是，所述的4档amt电驱动系统，还包括：
25.前取力主动齿轮，其固定安装在所述输入离合器的外壳上；
26.前取力轴，其一端可旋转的支撑在变速箱壳体内，另一端延伸至所述变速箱外部并连接前置取力器接口；
27.前取力从动齿轮，其固定安装在所述前取力轴上，并与所述前取力主动齿轮啮合。
28.优选的是，所述的4档amt电驱动系统，还包括：
29.后取力主动齿轮，其固定安装在所述输出离合器的外壳上；
30.前取力轴，其一端可旋转的支撑在所述变速箱内，另一端延伸至所述变速箱外部并连接后置取力器接口；
31.后取力从动齿轮，其固定安装在所述后取力轴上，并与所述后取力主动齿轮啮合。
32.优选的是，所述超越齿轮的外圈与所述第五齿轮固定连接，所述超越齿轮的内圈与所述中间轴固定连接。
33.优选的是，所述第二齿轮与所述第五齿轮的传动比为k1，所述第一齿轮与所述第六齿轮的传动比为k2；
34.其中，k1＜k2。
35.优选的是，所述第一空心轴和所述第二空心轴分别通过轴承安装在所述变速箱壳体内。
36.优选的是，所述中间轴的两端分别通过轴承支撑在所述变速箱壳体内。
37.优选的是，所述输出轴通过轴承支撑在所述变速箱壳体上。
38.优选的是，所述第一齿轮通过花键与所述变速箱输入轴相连接。
39.本发明的有益效果是：
40.本发明提供的4档amt电驱动系统，取消了啮合套或滑移齿轮的换档方式，输入部分采用单离合器与超越离合器相互配合来切换动力路线，输出部分采用双离合器切换动力路线，能够实现4档amt电驱动系统的动力随时分离或接合，换档时，离合器接合平稳，分离迅速而彻底，并且耐磨性好，散热能力强。
41.本发明提供的4档amt电驱动系统，其取力端分为前置取力接口和后置取力接口，前置取力接口输出高转速、小扭矩，后置取力接口输出大扭矩、低转速，能够满足各种不同工况的取力需求。
附图说明
42.图1为本发明所述的4档amt电驱动系统结构简图。
43.图2为本发明所述的4档amt电驱动系统三维结构图。
44.图3为本发明所述的超越离合器的结构示意图。
45.图4为本发明所述的4档amt电驱动系统工作流程图。
46.图5为本发明所述的1档动力传递路线图。
47.图6为本发明所述的2档动力传递路线图。
48.图7为本发明所述的3档动力传递路线图。
49.图8为本发明所述的4档动力传递路线图。
50.图9为本发明所述的前置取力器动力传递路线图。
51.图10为本发明所述的后置取力器动力传递路线图。
52.图11为本发明所述的倒档动力传递路线图。
具体实施方式
53.下面结合附图对本发明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。
54.如图1所示，本发明提供了一种4档amt电驱动系统，包括：驱动电机1、驱动电机输出轴2、输入离合器外壳3、输入离合器钢片4、输入离合器摩擦片5、第一空心轴6、变速箱输入轴7、第二齿轮8、第一齿轮9、主轴10、第三齿轮11、第四齿轮12、第二空心轴13、第一输出离合器摩擦片14、输出离合器钢片15、第二输出离合器摩擦片16、变速箱输出轴17、输出离合器外壳18、后取力主动齿轮19、后置取力接口20、后取力轴21、后取力从动齿轮22、第八齿轮23、第七齿轮24、中间轴25、第六齿轮26、第五齿轮27、超越离合器28、前取力从动齿轮29、前取力主动齿轮30、前取力轴31、前置取力器接口32和变速箱壳体33。
55.如图2所示，驱动电机1包括驱动电机定子101和驱动电机转子102。驱动电机定子101与变速箱壳体33通过螺栓固结，驱动电机转子102与驱动电机输出轴2固定连接，驱动电机输出轴2通过轴承401安装于变速箱壳体33上，驱动电机输出轴2与输入离合器外壳3的一端通过花键501相连接，输入离合器外壳3的另一端与第一空心轴6通过花键503相连接，输入离合器外壳3的内壁与输入离合器钢片4固定连接，输入离合器摩擦片5与变速箱输入轴7的一端通过花键502相连接，变速箱输入轴7的另一端与主轴10浮动连接。其中，第一空心轴6空套于变速箱输入轴7上，并且第一空心轴6通过轴承402安装于变速箱壳体33内壁上。
56.第二齿轮8通过花键504安装于输入第一空心轴6上，第一齿轮9通过花键505安装于变速箱输入轴7上。
57.输入离合器钢片4与输入离合器摩擦片5接合代表输入离合器处于结合状态，输入离合器钢片4与输入离合器摩擦片5分离代表输入离合器处于分离状态。
58.当输入离合器处于分离状态时，来自驱动电机1的动力仅通过输入离合器外壳3和第一空心轴6传递至第二齿轮8。当输入离合器处于接合状态，来自驱动电机1的动力传递至输入离合器外壳3后，通过第一空心轴6传递至第二齿轮8；同时，来自驱动电机1的动力通过变速箱输入轴7传递至第一齿轮9。
59.中间轴25通过轴承407和轴承408安装于变速箱壳体33的内壁上，第八齿轮23、第七齿轮24、第六齿轮26分别固定安装于中间轴25上，第五齿轮27通过超越离合器28与中间轴25相连接。
60.第三齿轮11通过花键506与主轴10相连接，第四齿轮12通过花键507与第二空心轴13相连接；第二空心轴13空套在主轴10上，并且第二空心轴13通过轴承403安装于变速箱壳体33的内壁上。输出离合器为双离合器，包括第一输出离合单元和第二输出离合单元；设置
在第一输出离合单元中的第一输出离合器摩擦片14与第二空心轴13通过花键508相连接，设置在第二输出离合单元中的第二输出离合器摩擦片16与主轴10通过花键509相连接，输出离合器外壳18与变速箱输出轴17通过花键510相连接，输出离合器外壳18的内壁与输出离合器钢片15固定连接。
61.输出离合器钢片15与第一输出离合器摩擦片14接合代表第一输出离合单元处于结合状态，输出离合器钢片15与第一输出离合器摩擦片14分离代表第一输出离合单元处于分离状态。
62.输出离合器钢片15与第二输出离合器摩擦片16接合代表第二输出离合单元处于结合状态，输出离合器钢片15与第二输出离合器摩擦片16分离代表第二输出离合单元处于分离状态。
63.当第一输出离合单元处于接合状态，第二输出离合单元处于分离状态，来自第四齿轮12的动力通过第二空心轴13、第一输出离合器摩擦片14、输出离合器钢片15和输出离合器外壳18传递至变速箱输出轴17。
64.当第一输出离合单元处于分离状态，第二输出离合单元处于接合状态，来自第三齿轮11的动力通过主轴10、第二输出离合器摩擦片16、输出离合器钢片15和输出离合器外壳18传递至变速箱输出轴17。
65.前取力轴31通过轴承410安装于变速箱壳体33上，并通过轴承409空套于中间轴25上。前取力主动齿轮30与输入离合器外壳3固定连接，前取力从动齿轮29通过花键512前取力轴31相连接，并且前取力主动齿轮30与前取力从动齿轮29相啮合。
66.来自驱动电机1的动力传递至输入离合器外壳3后，再经过前取力主动齿轮30、前取力从动齿轮29传递至前取力轴31，并从前置取力器接口32输出。
67.后取力轴21通过轴承405安装于变速箱壳体33上，并通过轴承406空套于中间轴25上。后取力主动齿轮19与输出离合器外壳18固定连接，后取力从动齿轮22通过花键511与后取力轴21相连接，并且后取力主动齿轮19与后取力从动齿轮22相啮合。
68.来自输出离合器外壳18动力，再经过后取力主动齿轮19、后取力从动齿轮22传递至后取力轴21，并从后置取力器接口20输出。
69.如图3所示，超越离合器28由外圈2801、弹簧座2802、预紧弹簧2803、滚珠2804和内圈2805组成。超越离合器28通过滚珠2804进入或远离较窄的楔形区域，实现外圈2801和内圈2805的接合、脱离。内圈2805与外圈2801之间形成的转速差决定滚珠2804此时的状态是楔紧还是松开，相对应的超越离合器28此时是结合状态还是分离状态。
70.超越离合器外圈2801与第五齿轮27固结，超越离合器内圈2805与中间轴25固结，因此外圈2801为主传动部件，内圈2805为从动部件。当主动部件外圈2801进行逆时针转动时，滚珠2804会楔紧在较窄的楔形空间，由自锁原理，动力通过外圈2801传递给内圈2805，进而带动内圈2805旋转；相反，当外圈2801顺时针转动或内圈2805逆时针旋转速度超过外圈2801的旋转速度，滚珠2804将会从楔紧空间解楔出来，内圈2805与外圈2801脱开，这时超越离合器28处于超越状态，不再传递扭矩。
71.车辆在前进时，驱动电机1顺时针旋转，当输入离合器处于分离状态(输入离合器钢片4与输入离合器摩擦片5分离)时，来自驱动电机1的动力传递至输入离合器外壳3后，通过第一空心轴6传递至第二齿轮8，因此第二齿轮8顺时针旋转，第五齿轮27与第二齿轮8啮
合，第五齿轮27逆时针旋转，超越离合器外圈2801也逆时针旋转，滚珠2804会楔紧在较窄的楔形空间，由自锁原理，动力通过外圈2801传递给内圈2805，进而带动内圈2805和中间轴25逆时针旋转。
72.车辆在前进时，驱动电机1顺时针旋转，当输入离合器处于接合状态(输入离合器钢片4与摩擦片5接合)时，来自驱动电机1的动力传递至输入离合器外壳3后，通过第一空心轴6传递至第二齿轮8，通过变速箱输入轴7传递至第一齿轮9，因此第二齿轮8和第一齿轮9都顺时针转动。
73.第五齿轮27与第二齿轮8啮合，第五齿轮27逆时针旋转，超越离合器外圈2801逆时针旋转。
74.第六齿轮26与第一齿轮9啮合，第六齿轮26逆时针转动，中间轴25和内圈2805逆时针旋转。
75.其中，第七齿轮24与第二齿轮8的传动比为k1；第六齿轮26与第一齿轮9的传动比为k2；并且传动比k1＜k2。因此内圈2805逆时针旋转速度大于外圈2801旋转速度，滚珠2804将会从楔紧空间解楔出来，内外圈2801脱开，超越离合器28处于超越状态，不再传递扭矩。
76.如图4所示，本发明提供的4档amt电驱动系统(electric drive system，简称eds)分为驱动模式、倒档模式、取力模式三种工作状态。
77.首先，当r＞r_min时，eds进入倒档模式；其中，r表示倒档开关；r_min表示倒档开关最小触发阈值。
78.当r≤r_min时，检查q是否为0，若q≠0，eds进入取力模式，若q＝q_a，eds为前置取力状态，若q＝q_b，eds为后置取力状态；其中，q表示取力开关，q＝0表示取力模式关闭；q_a表示前置取力，q_b表示后置取力。
79.若q＝0，检查d值，若d＞d_min，eds进入驱动模式；若d≤d_min，且v＜v_min，车辆静止；v≥v_min，eds进入驱动模式。其中，d表示加速踏板开度；d_min表示加速踏板开度最小触发阈值；v表示车辆速度；v_min表示车辆速度最小值。
80.eds进入驱动模式后，当v＜v1，eds进入1档状态，当v＜v2，eds进入2档状态，当v＜v3，eds进入3档状态，当v≥v3，eds进入4档状态。其中，v1表示1档升2档时的车辆速度；v2表示2档升3档时的车辆速度；v3表示3档升4档时的车辆速度。
81.所述的4档amt电驱动系统换档执行元件工作状态如表1所示。
82.表1 4档amt电驱动系统换档执行元件工作表
83.84.其中，表1中
“×”
代表分离，“√”代表接合；c1表示第一离合器，c2表示第一输出离合单元，c3表示第二输出离合单元。
85.如图5所示，eds进入1档状态的动力传递路线为：输入离合器处于分离状态，来自驱动电机1的动力仅通过输入离合器外壳3和第一空心轴6传递至第二齿轮8，第二齿轮8与第五齿轮27啮合，通过齿轮啮合传动，动力由第二齿轮8传递给第五齿轮27，第五齿轮27通过超越离合器28传递至中间轴25，中间轴25通过第八齿轮23将动力传递至第四齿轮12。
86.第一输出离合单元处于接合状态，第二输出离合单元处于分离状态，来自第四齿轮12的动力通过第二空心轴13、第一输出离合器摩擦片14、输出离合器钢片15和输出离合器外壳18传递至变速箱输出轴17。
87.如图6所示，eds进入2档状态的动力传递路线为：输入离合器处于接合状态，来自驱动电机1的动力传递至输入离合器外壳3后，通过第一空心轴6传递至第二齿轮8，通过变速箱输入轴7传递至第一齿轮9。此时，超越离合器28处于超越状态，不再传递扭矩。第一齿轮9与第六齿轮26啮合，通过齿轮啮合传动，动力由第一齿轮9传递给第六齿轮26，再传递至中间轴25，中间轴25通过第八齿轮23将动力传递至第四齿轮12。
88.第一输出离合单元处于接合状态，第二输出离合单元处于分离状态，来自第四齿轮12的动力通过第二空心轴13、第一输出离合器摩擦片14、输出离合器钢片15和输出离合器外壳18传递至变速箱输出轴17。
89.如图7所示，eds进入3档状态的动力传递路线为：输入离合器处于分离状态，来自驱动电机1的动力仅通过输入离合器外壳3和第一空心轴6传递至第二齿轮8，第二齿轮8与第五齿轮27啮合，通过齿轮啮合传动，动力由第二齿轮8传递给第五齿轮27，第五齿轮27通过超越离合器28传递至中间轴25，中间轴25通过第七齿轮24将动力传递至第三齿轮11。
90.第一输出离合单元处于分离状态，第二输出离合单元处于接合状态，来自第三齿轮11的动力通过主轴10、第二输出离合器摩擦片16、输出离合器钢片15和输出离合器外壳18传递至变速箱输出轴17。
91.如图8所示，eds进入4档状态的动力传递路线为：输入离合器处于接合状态，来自驱动电机1的动力传递至输入离合器外壳3后，通过第一空心轴6传递至第二齿轮8，通过变速箱输入轴7传递至第一齿轮9。此时，超越离合器28处于超越状态，不再传递扭矩。第一齿轮9与第六齿轮26啮合，通过齿轮啮合传动，动力由第一齿轮9传递给第六齿轮26，再传递至中间轴25，中间轴25通过第七齿轮24将动力传递至第三齿轮11。
92.第一输出离合单元处于分离状态，第二输出离合单元处于接合状态，来自第三齿轮11的动力通过主轴10、第二输出离合器摩擦片16、输出离合器钢片15和输出离合器外壳18传递至变速箱输出轴17。
93.如图9所示，eds前置取力器的动力传递路线为：来自驱动电机1的动力传递至输入离合器外壳3后，再经过前取力主动齿轮30、前取力从动齿轮29传递至前取力轴31，并从前置取力器接口32输出，此时，输入离合器处于分离状态，输出离合器的第一输出离合单元和第二输出离合单元处于分离状态。
94.如图10所示，eds后置取力器的动力传递路线为：输入离合器处于分离状态，来自驱动电机1的动力仅通过输入离合器外壳3和第一空心轴6传递至第二齿轮8，第二齿轮8与第五齿轮27啮合，通过齿轮啮合传动，动力由第二齿轮8传递给第五齿轮27，第五齿轮27通
过超越离合器28传递至中间轴25，中间轴25通过第八齿轮23将动力传递至第四齿轮12。
95.第一输出离合单元处于接合状态，第二输出离合单元处于分离状态，来自第四齿轮12的动力通过第二空心轴13、第一输出离合器摩擦片14、输出离合器钢片15传递至输出离合器外壳18。
96.来自输出离合器外壳18的动力经过后取力主动齿轮19、后取力从动齿轮22传递至后取力轴21，并从后置取力器接口20输出。
97.如图11所示，eds进入倒挡状态的动力传递路线为：驱动电机1反转，输入离合器处于分离状态，来自驱动电机1的动力仅通过输入离合器外壳3和第一空心轴6传递至第二齿轮8，第二齿轮8与第五齿轮27啮合，通过齿轮啮合传动，动力由第二齿轮8传递给第五齿轮27，第五齿轮27通过超越离合器28传递至中间轴25，中间轴25通过第八齿轮23将动力传递至第四齿轮12。
98.第一输出离合单元处于接合状态，第二输出离合单元处于分离状态，来自第四齿轮12的动力通过第二空心轴13、第一输出离合器摩擦片14、输出离合器钢片15和输出离合器外壳18传递至变速箱输出轴17。
99.尽管本发明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发明的领域，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，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。