变速系统及汽车的制作方法

本申请涉及动力传动领域，尤其涉及变速系统以及包括该变速系统的汽车。

背景技术：

1、现有电动汽车的驱动方案主要有单电机直接驱动减速器进行驱动，或者采用两个轮边电机驱动减速器进行驱动。该种驱动方案的变速系统减速比为固定速比，往往会存在整车低速爬坡工况扭矩不足或者高速行驶工况车速不足的情况。

技术实现思路

1、本申请提供一种变速系统及包括所述变速系统的汽车，能够同时兼顾低速爬坡及高速行驶的工况的同时，变速系统能够有较低的成本、体积、重量。

2、本申请提供一种变速系统，该变速系统包括球面副、主动齿轮及伞形齿轮；所述主动齿轮与所述球面副旋转连接，所述主动齿轮可以所述球面副为轴进行任意角度的旋转；所述伞形齿轮与所述主动齿轮啮合，所述主动齿轮带动所述伞形齿轮转动；所述主动齿轮的旋转速度不同时，所述主动齿轮以所述球面副为轴进行旋转，且所述主动齿轮啮合于所述伞形齿轮的轴向方向上的不同位置。

3、其中，所述变速系统还包括驱动电机、第一锥齿轮、第二锥齿轮及直齿轮；所述驱动组件与所述第一锥齿轮固定连接，用于驱动所述第一锥齿轮转动；所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合，所述第一锥齿轮带动所述第二锥齿轮转动；所述直齿轮与所述第二锥齿轮同轴设置并通过固定连接，所述第二锥齿轮带动所述直齿轮转动；所述直齿轮与所述主动齿轮啮合，所述直齿轮带动所述主动齿轮转动。

4、其中，所述伞形齿轮包括轴向方向上相对的第一端及第二端，所述伞形齿轮的直径从所述第一端至所述第二端逐渐增加，所述伞形齿轮的齿厚在所述第一端至所述第二端的方向上逐渐增大，所述伞形齿轮的齿间隙在所述第一端至所述第二端的方向上逐渐增大。

5、其中，所述伞形齿轮沿轴向截开后的截面的边缘轮廓线为非圆弧状；所述边缘轮廓线与所述球面副的球心的距离在所述第一端至所述第二端的方向上逐渐增大。

6、其中，所述变速系统还包括配重块，所述配重块固定于所述主动齿轮上背离所述伞形齿轮的所述第二端的侧面。

7、其中，所述配重块靠近所述主动齿轮的边缘设置。

8、其中，所述主动齿轮包括齿轮本体及盖合于所述齿轮本体一侧的端盖，所述齿轮本体包括第一连接孔，所述端盖包括第二连接孔，所述第一连接孔与所述第二连接孔同轴且等径设置，所述第一连接孔的边缘向远离所述端盖的一侧凸起有第一凸环，所述第二连接孔的边缘向远离所述主动齿轮的一侧凸起有第二凸环；所述端盖盖合于所述齿轮本体上时，所述第一凸环与所述第二凸环相扣合形成收容腔；所述球面副包括球状的球轴结构，所述球轴结构收容于所述收容腔内，所述球轴结构的表面与所述收容腔的内壁面接触，所述主动齿轮以所述球轴结构为球心进行旋转。

9、其中，所述第一凸环远离所述第一连接孔的一端有第一开口，所述第二凸环远离所述第二连接孔的一端有第二开口，所述第一开口与所述第二开口的轴线均与所述主动齿轮的轴线共线；所述球面副还包括支撑轴，所述支撑轴穿过所述球轴结构的球心并与所述球轴结构固定，所述支撑轴的两端分别穿过所述第一开口及所述第二开口；所述第一开口及所述第二开口的直径大于所述支撑轴的径向尺寸。

10、其中，所述变速系统还包括支架，所述第二锥齿轮、所述直齿轮及所述主动齿轮均与所述支架固定；所述支架与所述球面副旋转连接，所述主动齿轮相对所述球面副旋转时带动所述支架转动，所述支架转动带动所述第二锥齿轮与所述直齿轮转动。

11、其中，所述支架包括相对设置的第一部分、第二部分，以及连接所述第一部分与第二部分的连接轴，所述第一部分与所述第二部分分别位于所述主动齿轮的两侧，并与所述球面副转动连接，所述主动齿轮相对所述球面副转动带动所述支架相对所述球面副转动；所述连接轴穿过所述第二锥齿轮与所述直齿轮的轴线设置并与所述第二锥齿轮与所述直齿轮固定，所述连接部与所述主动齿轮固定。

12、其中，所述第一部分包括第三连接孔，所述第二部分包括第四连接孔，所述第三连接孔的边缘向朝向所述第二部分的一侧凸起有第三凸环，所述第四连接孔的边缘向朝向所述第一部分的一侧凸起有第四凸环；所述第一部分与所述第二部分与所述球面副转动连接时，所述第三凸环及所述第四凸环的内壁均与所述球轴结构的表面接触，且所述第三凸环与所述第一凸环的端面接触，所述第四凸环与所述第二凸环的端面接触。

13、其中，所述变速系统还包括中空轴、差速器总成，以及与所述差速器总成连接的左输出半轴及右输出半轴；所述中空轴穿过所述伞形齿轮并与所述伞形齿轮固定，且所述中空轴的轴线与所述伞形齿轮的轴线共线；所述差速器总成与所述中空轴固定并随所述中空轴转动，所述左输出半轴或所述右输出半轴穿过所述中空轴并伸出。

14、其中，所述差速器总成包括差速器壳体及设于所述差速器壳体内的齿轮组，所述中空轴至少部分作为所述差速器壳体。

15、其中，所述齿轮组包括两个相对设置的差速器行星齿轮以及与两个所述差速器行星齿轮啮合并相对设置的两个半轴齿轮，两个所述差速器行星齿轮同轴并通过差速器行星齿轮轴固定于所述差速器壳体上，两个所述半轴齿轮同轴并与所述差速器行星齿轮的垂直，一个所述半轴齿轮与所述左输出半轴固连，另一个所述半轴齿轮与所述右输出半轴固连。

16、其中，所述中空轴的表面凸起有至少一个沿轴向设置的凸键；所述伞形齿轮包括轴向设置的穿孔，所述穿孔的孔壁凹设有与所述凸键相匹配的键槽，所述中空轴穿过所述穿孔与所述伞形齿轮连接，所述凸起位于所述键槽内。

17、其中，所述变速系统包括壳体，所述球面副、所述主动齿轮及所述伞形齿轮收容于所述壳体内，所述壳体内部分填充润滑油，所述伞形齿轮的边缘浸润于所述润滑油内；所述伞形齿轮转动时，所述伞形齿轮边缘浸润的所述润滑油可甩至所述球面副的表面。

18、本申请还提供一种汽车，该汽车包括两个前轮、两个后轮、连接两个所述前轮的第一车桥及两个所述后轮的第二车桥，以及上述变速系统；所述变速系统集成于所述第一车桥和/或第二车桥上。

19、本申请通过设计主动齿轮在不同转速时，在离心力的作用下啮合于伞形齿轮轴向上不同位置，使得汽车处于低速状态时，输出至车轮的扭矩能够增加，能够很好的适应低速爬坡等工况；汽车处于高速状态时，输出至车轮的扭矩能够较小，能够很好的适应汽车高速行驶的工况。并且，由于本申请的变速系统采用二级减速机构，因而汽车可以采用较小的速比，这样，整车车速随驱动电机转速的增加能够得到更快的提升，进而使得中、高车速工况时，整车加速性和最高车速得到明显提升。换句话说，采用本申请的变速系统的汽车，在低速工况下，可以降低整车能耗；在中高速工况下，可以提升整车的加速性和最高车速。并且，由于通过本申请的变速系统，能够自动实现在不同的工况下，实现扭矩和速比的变化即能够适应不同工况的使用需求，不需要增加驱动电机的功率、体积等，从而可以实现驱动电机的轻量化、采用较小功率的驱动电机，使得动力传动系统的结构更加紧凑。

技术特征：

1.一种变速系统，其特征在于，包括球面副、主动齿轮及伞形齿轮；

2.如权利要求1所述的变速系统，其特征在于，所述变速系统还包括驱动电机、第一锥齿轮、第二锥齿轮及直齿轮；

3.如权利要求1所述的变速系统，其特征在于，所述伞形齿轮包括轴向方向上相对的第一端及第二端，所述伞形齿轮的直径从所述第一端至所述第二端逐渐增加，所述伞形齿轮的齿厚在所述第一端至所述第二端的方向上逐渐增大，所述伞形齿轮的齿间隙在所述第一端至所述第二端的方向上逐渐增大。

4.如权利要求3所述的变速系统，其特征在于，所述伞形齿轮沿轴向截开后的截面的边缘轮廓线为非圆弧状；所述边缘轮廓线与所述球面副的球心的距离在所述第一端至所述第二端的方向上逐渐增大。

5.如权利要求3或4所述的变速系统，其特征在于，所述变速系统还包括配重块，所述配重块固定于所述主动齿轮上背离所述伞形齿轮的所述第二端的侧面。

6.如权利要求5所述的变速系统，其特征在于，所述配重块靠近所述主动齿轮的边缘设置。

7.如权利要求2所述的变速系统，其特征在于，所述主动齿轮包括齿轮本体及盖合于所述齿轮本体一侧的端盖，所述齿轮本体包括第一连接孔，所述端盖包括第二连接孔，所述第一连接孔与所述第二连接孔同轴且等径设置，所述第一连接孔的边缘向远离所述端盖的一侧凸起有第一凸环，所述第二连接孔的边缘向远离所述主动齿轮的一侧凸起有第二凸环；所述端盖盖合于所述齿轮本体上时，所述第一凸环与所述第二凸环相扣合形成收容腔；

8.如权利要求7所述的变速系统，其特征在于，所述第一凸环远离所述第一连接孔的一端有第一开口，所述第二凸环远离所述第二连接孔的一端有第二开口，所述第一开口与所述第二开口的轴线均与所述主动齿轮的轴线共线；

9.如权利要求8所述的变速系统，其特征在于，所述变速系统还包括支架，所述第二锥齿轮、所述直齿轮及所述主动齿轮均与所述支架固定；所述支架与所述球面副旋转连接，所述主动齿轮相对所述球面副旋转时带动所述支架转动，所述支架转动带动所述第二锥齿轮与所述直齿轮转动。

10.如权利要求9所述的变速系统，其特征在于，所述支架包括相对设置的第一部分、第二部分，以及连接所述第一部分与第二部分的连接轴，所述第一部分与所述第二部分分别位于所述主动齿轮的两侧，并与所述球面副转动连接，所述主动齿轮相对所述球面副转动带动所述支架相对所述球面副转动；所述连接轴穿过所述第二锥齿轮与所述直齿轮的轴线设置并与所述第二锥齿轮与所述直齿轮固定，所述连接轴与所述主动齿轮固定。

11.如权利要求10所述的变速系统，其特征在于，所述第一部分包括第三连接孔，所述第二部分包括第四连接孔，所述第三连接孔的边缘向朝向所述第二部分的一侧凸起有第三凸环，所述第四连接孔的边缘向朝向所述第一部分的一侧凸起有第四凸环；

12.如权利要求1所述的变速系统，其特征在于，所述变速系统还包括中空轴、差速器总成，以及与所述差速器总成连接的左输出半轴及右输出半轴；

13.如权利要求12所述的变速系统，其特征在于，所述差速器总成包括差速器壳体及设于所述差速器壳体内的齿轮组，所述中空轴至少部分作为所述差速器壳体。

14.如权利要求13所述的变速系统，其特征在于，所述齿轮组包括两个相对设置的差速器行星齿轮以及与两个所述差速器行星齿轮啮合并相对设置的两个半轴齿轮，两个所述差速器行星齿轮同轴并通过差速器行星齿轮轴固定于所述差速器壳体上，两个所述半轴齿轮同轴并与所述差速器行星齿轮的垂直，一个所述半轴齿轮与所述左输出半轴固连，另一个所述半轴齿轮与所述右输出半轴固连。

15.如权利要求12所述的变速系统，其特征在于，所述中空轴的表面凸起有至少一个沿轴向设置的凸键；所述伞形齿轮包括轴向设置的穿孔，所述穿孔的孔壁凹设有与所述凸键相匹配的键槽，所述中空轴穿过所述穿孔与所述伞形齿轮连接，所述凸键位于所述键槽内。

16.如权利要求1所述的变速系统，其特征在于，所述变速系统包括壳体，所述球面副、所述主动齿轮及所述伞形齿轮收容于所述壳体内，所述壳体内部分填充润滑油，所述伞形齿轮的边缘浸润于所述润滑油内；所述伞形齿轮转动时，所述伞形齿轮边缘浸润的所述润滑油可甩至所述球面副的表面。

17.一种汽车，其特征在于，包括两个前轮、两个后轮、连接两个所述前轮的第一车桥及两个所述后轮的第二车桥，以及如权利要求1-16任一项所述变速系统；所述变速系统集成于所述第一车桥和/或第二车桥上。

技术总结
本申请提供一种变速系统及包含所述变速系统的汽车。本申请通过设计主动齿轮在不同转速时，在离心力的作用下啮合于伞形齿轮轴向上不同位置，使得汽车处于低速状态时，输出至车轮的扭矩能够增加，能够很好的适应低速爬坡等工况；汽车处于高速状态时，输出至车轮的扭矩能够较小，能够很好的适应汽车高速行驶的工况。并且，由于本申请的变速系统采用二级减速机构，因而汽车可以采用较小的速比，整车车速随驱动电机转速的增加能够得到更快的提升，进而使得中、高车速工况时，整车加速性和最高车速得到明显提升。通过本申请的变速系统在不增加驱动电机的功率、体积等适应不同的工况。

技术研发人员：罗朝晖,薛伟光,林燕,任修阅
受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31