一种变速器动力传动系统、变速器及车辆

技术领域

本发明涉及车辆工程技术领域，具体而言，涉及一种变速器动力传动系统、变速器及车辆。

背景技术

随着能源的进一步紧张，新能源车中纯电动汽车的占比八成以上，而目前市场上的纯电动汽车均采用单级减速器，即传统的纯电动车均采用固定速比的单级减速装置，其性能基本能满足车俩行驶要求。

经发明人研究发现，纯电动汽车采用固定速比的单级减速器，存在以下问题：低速起步加速性、高速巡航速度以及爬坡度等性能不能兼顾；电机高效工作区间有限、电池电量有限，电动汽车高速行驶时车辆耗电量显著增大，单一速比导致制动能量回收效果一般，降低了纯电动汽车的续航能力。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种变速器动力传动系统，其能够根据车辆行驶状态进行换挡，且在换挡时提供辅助动力，为电动汽车提供足够的扭矩，从而最大限度的保证纯电动车的驱动电机运转在高效率区间、增加电池续航里程。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种变速器动力传动系统，包括第一输入轴、中间轴、减速齿轮组和第二输入轴；所述第一输入轴沿其长度方向依次设有多个档位主动齿轮，所述中间轴沿其长度方向依次空套有多个档位从动齿轮，多个所述档位从动齿轮与多个所述档位主动齿轮一一对应啮合，所述中间轴与所述减速齿轮组传动连接；所述中间轴上设有同步器，所述同步器用于可选择地带动多个所述档位从动齿轮的一个与中间轴传动连接；所述第二输入轴与所述减速齿轮组传动连接，所述第二输入轴设有用于与动力输入设备传动连接的离合器。

本发明的多个档位从动齿轮与多个档位主动齿轮一一对应地啮合，且同步器用于可选择地带动多个档位从动齿轮的一个与中间轴传动连接，能够根据车辆行驶状态进行换挡，实现多个速比的选择性传动，使与第一输入轴连接的第一驱动电机运转在高效率区间，增加电池续航能力；且多个速比能够兼顾纯电动汽车的低速起步加速性、高速巡航速度以及爬坡度等性能；也能够降低第一驱动电机运转的转速，降低对齿轮加工工艺、轴承寿命、摩擦磨损润滑等的要求，降低对电机热管理、NVH、密封的难度。

同时，第二输入轴上设有离合器，可在第一输入轴与中间轴之间的动力进行切换时，将第二驱动电机的动力传递给减速齿轮组，以在变速器进行换挡时给电动汽车输入动力，使车辆在前进过程中一直处于无动力中断的状态。因此，本变速器动力传动系统能够在汽车高速行驶中提供高速加速动力，使得高速超车时驱动加速度提升快、响应快，提高行车安性和提升驾驶感受。

在可选的实施方式中，所述档位主动齿轮包括一档主动齿轮和二档主动齿轮。由于电机有效转速范围广、输出力矩的线性较好，且在本发明中在变速器换挡时，第二驱动电机通过第二输入轴为减速齿轮组提供动力，因此采用两挡变速便可兼顾电动汽车的低速起步加速性、高速巡航速度、爬坡度能力以及高速加速性能。相对于采用三挡以及三档以上的变速器，不仅结构简单、换挡逻辑简单、价格低，而且可靠性高、驾乘舒适性更好。

在可选的实施方式中，所述减速齿轮组包括差速器总成，所述差速器总成用于输出动力，以将差速器总成作为减速齿轮组的一部，减少减速齿轮的数量，提高变速器的可靠性和缩小汽车动力系统的体积。

在可选的实施方式中，所述减速器齿轮组还包括主减速齿轮，所述主减速齿轮同时与中间轴和第二输入轴传动连接，使得减速器内的齿轮布设更为紧凑，进一步简化减速器的结构和进一步缩小减速器的体积。

在可选的实施方式中，所述差速器总成固定在所述主减速齿轮上，且所述差速器总成的一输出轴与所述主减速齿轮同心设置，以进一步减少差速器与电机之间的连接件的数量，进而提高动力传输的效率，进一步提高电动汽车的续航能力。

在可选的实施方式中，所述差速器总成上设有驻车棘轮，一方面使得变速器具备驻车性能，另一方面将驻车棘轮设置在差速器上，能够确保驻车的可靠性。

在可选的实施方式中，所述第一主动齿轮套设在中间轴上，所述第一主动齿轮与所述减速齿轮组传动连接。

在可选的实施方式中，所述第二输入轴上设有第二主动齿轮，所述第二主动齿轮与所述减速齿轮组传动连接，以增大第二输入轴与减速齿轮组之间的速比。

第二方面，本发明提供一种变速器，包括前述实施方式中任意一项所述的变速器动力传动系统，以使得变速器能够根据车辆行进的速度切换档位，确保驱动电机运转在高效率区间，电池续航能力。

第三方面，本发明提供一种车辆，包括上述实施方式中的变速器，使得车辆能够根据自身行进的速度切换档位，确保驱动电机运转在高效率区间，提高车辆的续航里程。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

1、多个档位从动齿轮与多个档位主动齿轮一一对应地的啮合，且同步器用于可选择地带动多个档位从动齿轮的一个与中间轴传动连接，能够根据车辆行驶状态进行换挡，实现多个速比的选择性传动，使与第一输入轴连接的第一驱动电机运转在高效率区间，增加电池续航能力；

2、多个档位传动能够降低第一驱动电机运转的转速，降低对齿轮加工工艺、轴承寿命、摩擦磨损润滑等的要求，降低对电机热管理、NVH、密封的难度；

3、多个速比能够兼顾纯电动汽车的低速起步加速性、高速巡航速度以及爬坡度等性能；

4、在变速器进行换挡时通过第二输入轴给电动汽车输入动力，使车辆在前进过程中一直处于无动力中断的状态，能够在汽车高速行驶中提供高速加速动力，使得高速超车时驱动加速度提升快、响应快，提高行车安性和提升驾驶感受；

5、采用两档变速，不仅结构简单、换挡逻辑简单、价格低，而且可靠性高、驾乘舒适性更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为变速器动力传动系统的结构示意图。

图标：10-第一输入轴；100-第一驱动电机；11-一档主动齿轮；12-二档主动齿轮；20-中间轴；200-第二驱动电机；21-一档从动齿轮；22-二档从动齿轮；23-同步器；24-第一主动齿轮；30-第二输入轴；31-离合器；32-第二主动齿轮；40-差速器总成；41-驻车棘轮；50-主减速齿轮；60-惰轮。

具体实施方式

现有的纯电动车均采用固定速比的单级减速装置，其性能基本能满足车俩行驶要求。

但经发明人研究发现，纯电动汽车采用固定速比的单级减速器，存在以下问题：低速起步加速性、高速巡航速度以及爬坡度等性能不能兼顾；电机高效工作区间有限、电池电量有限，电动汽车高速行驶时车辆耗电量显著增大，单一速比导致制动能量回收效果一般，降低了纯电动汽车的续航能力。

本发明提供了一种变速器动力传动系统，其能够根据车辆行驶状态进行换挡，从而最大限度的保证纯电动车的驱动电机运转在高效率区间、增加电池续航里程。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

第一实施例

结合图1，本实施例提供一种变速器动力传动系统，包括第一输入轴10、中间轴20、减速齿轮组和第二输入轴30；第一输入轴10沿其长度方向依次设有多个档位主动齿轮，中间轴20沿其长度方向依次空套有多个档位从动齿轮，多个档位从动齿轮与多个档位主动齿轮一一对应的啮合，中间轴20与减速齿轮组传动连接；中间轴20上设有同步器23，同步器20用于可选择地带动多个档位从动齿轮的一个与中间轴20传动连接；第二输入轴30与减速齿轮组传动连接，第二输入轴30设有用于与动力输入设备传动连接的离合器31。

其中，第一输入轴10通过轴承支撑在变速器的箱体上，且第一输入轴10的一端与第一驱动电机100传动连接(如通过摩擦片、花键等，在本实施例中第一驱动电机100输出端采用花键的方式与第一输入轴10的一端连接)，并确保第一输入轴10在第一驱动电机100的驱动下能够绕第一输入轴10轴线转动。在第一输入轴10设置的多个档位主动齿轮，决定了本实施例所述的变速器所具有的档位数量，通常的档位主动齿轮与第一输入轴10为一体式结构，以防止变速器在运行过程中，档位主动齿轮发生时攒动或者档位主动齿轮脱落第一输入轴10；当然档位主动齿轮也可以通过键槽与键配合的方式固定在第一输入轴10上，或者通过焊接、过盈配合等其他固定连接方式与第一输入轴10固定连接。

同样的，中间轴20通过轴承支撑在变速器的箱体上，并确保中间轴20能够绕中间轴20轴线转动，同时使得中间轴20与第一输入轴10平行。另外在中间轴20的一端上通过一体成型或者焊接、过盈配合等其他方式固定有第一主动齿轮24，以通过第一主动齿轮24使中间轴20与减速齿轮组传动连接。

另外，在第二输入轴30上同样通一体成型或者焊接、过盈配合等其他方式固定有第二主动齿轮32，以通过第二主动齿轮32与减速齿轮组传动连接。为便于减速齿轮组的布设和减少变速器的体积，第二输入轴30同样与中间轴20平行设置。而离合器31的一固定部固定在第二输入轴30的一端，离合器31的另一固定部固定在第二驱动电机200的输出端上，从而通过离合器31的动作实现第二输入轴30与第二驱动电机200动力的结合与分离。

在可选的实施方式中，档位主动齿轮包括一档主动齿轮11和二档主动齿轮12。也就是说，在第一输入轴10上同心固定有一档主动齿轮11和二档主动齿轮12；相应的，在中间轴20上同心空套有一档从动齿轮21和二档从动齿轮22，使一档从动齿轮21和二档从动齿轮22均可与中间轴20产生相对转动。同时，同步器23的齿圈可在中间轴20上滑动，例如通过伺服电机驱动的丝杆驱动同步器23动作、电推干驱动同步器23动作，在本实施例中，为简化变速器的结构和确保变速器的可靠性，同步器23由电机驱动各档位的拨叉实现换挡，即实现一档从动齿轮21与中间轴20传动连接或二档从动齿轮22与中间轴20传动连接，从而实现多个档位从动齿轮的一个与中间轴20传动连接。

应当理解的是，在第一输入轴10上也可以设置三档主动齿轮、四档主动齿轮等，相应的在中间轴20上设置三档从动齿轮、四档从动齿轮等，并通过同步器23实现三档从动齿轮与中间轴20传动连接、四档从动齿轮与中间轴20传动连接，但相应的成本也会增加，结构也更为复杂。由于电机有效转速范围广、输出力矩的线性较好，且本实施例中在变速器换挡时，第二驱动电机200可通过第二输入轴30为减速齿轮组提供动力，因此采用两挡变速便可兼顾电动汽车的低速起步加速性、高速巡航速度、爬坡度能力以及高速加速性能。相对于采用三挡以及三档以上的变速器，不仅结构简单、换挡逻辑简单、价格低，而且可靠性高、驾乘舒适性更好。

对于多个档位从动齿轮与多个档位主动齿轮一一对应的啮合，可以是在传动过程中多个档位从动齿轮同时与对应的档位主动齿轮一一对应的啮合；也可以是在某一档位从动齿轮与中间轴20传动连接时，仅有该档位从动齿轮与其对应的档位主动齿轮啮合，其余档位从动齿轮均不与档位主动齿轮啮合。

对于减速齿轮组通常由多个齿数依次增大的齿轮顺次啮合组成，其末级齿轮与差速器总成40的动力输入端传动连接，以将驱动电机输入的力矩传递给车辆的轮轴继而带动车辆行驶。在本实施例中，减速齿轮组包括差速器总成40和主减速齿轮50。主减速齿轮50同时与中间轴20和第二输入轴30传动连接，使得减速器内的齿轮布设更为紧凑，进一步简化减速器的结构和进一步缩小减速器的体积。差速器总成40则固定在主减速齿轮50上，且差速器总成40的一输出轴与主减速齿轮50同心设置，以将差速器总成40作为减速齿轮组的一部，并通过差速器总成40输出动力，能够减少减速齿轮的数量、减少差速器与电机之间的连接件的数量，提高变速器的可靠性、缩小汽车动力系统的体积和提高动力传输的效率。

需要说明的是，基于本实施例的减速齿轮组结构，中间轴20上固定的第一主动齿轮24与主减速齿轮50啮合、第二主动齿轮32与主减速齿轮50传动连接。为减少变速器的体积和确保第一驱动电机100和第二驱动电机200的转动方向始终保持一致，在第二主动齿轮32与主减速齿轮50之间设有惰轮60。相应的，惰轮60通过转轴与变速器箱体转动连接，且惰轮60转动轴线与第二主动齿轮32转动轴线平行。

在可选的实施方式中，差速器总成40上设有驻车棘轮41，一方面使得装备本实施例的车辆具备驻车性能，另一方面将驻车棘轮41设置在差速器上，能够确保驻车的可靠性，也使得车辆传动系统更为紧凑。

本实施例的工作原理：

当第一驱动电机100启动后，第一输入轴10带动一档主动齿轮11和二档主动齿轮12转动。在起步、低速或爬坡的情况下，通过档位电机驱动档位拨叉，使得中间轴20与一档从动齿轮21传动连接，由一档主动齿轮11带动差速器转动，从而由第一驱动电机100驱动车辆前进；当车辆需要倒退时，待车辆完全停止后，保持前述的档位不变，控制第一驱动电机100反向旋转即可。

在车辆高速行进的情况下需要升档时，启动第二驱动电机200并控制离合器31动作使第二传动轴与第二驱动电机200传动连接，以将第二驱动电机200的输出力矩通过第二主动齿轮32、主减速齿轮50传递给差速器总成40；并通过档位电机驱动档位拨叉，使得中间轴20与二档从动齿轮22传动连接。进而使得在升档时，第二驱动电机200动力介入，以在换挡时提供持续的动力输入和高速超车时提供强劲的动力。同样的，在从二档变为一档时，由离合器31将第二驱动电机200的输出力矩通过第二主动齿轮32、主减速齿轮50传递给差速器总成40，避免车辆在换挡过程中失去动力。

综上本实施例具有以下的有益效果：

1、采用2挡减速结构，在提供强劲动力的同时，可最大限度的保证纯电动车的驱动电机运转在高效率区间，同时可增加电池续航里程；

2、采用2挡AMT与辅助电机相结合的方式，有效解决了AMT换挡过程中的动力中断问题，增强驾驶员的舒适性；

3、将驻车机构集成在差速器总成40上，结构紧凑且有效保证了静止状态下的车辆安全驻车。

4、第二输入轴30与第二驱动电机200通过离合器31连接，可根据驾驶需要，通过离合器31的结合与分离为车辆提供动力，最大限度的扩大了电机的高效区间，也确保了电动汽车在高速状态下的动力加速性能。

第二实施例

本实施例提供了一种变速器，包括第一实施例所述的变速器动力传动系统，以使得变速器能够根据车辆行进的速度切换档位，确保驱动电机运转在高效率区间，电池续航能力。

第三实施例

本实施例也提供了一种车辆，包括上述第二实施例所述的变速器，使得车辆能够根据自身行进的速度切换档位，确保驱动电机运转在高效率区间，提高车辆的续航里程。

同时，在车辆升档、降档和超车的过程中，能够由第二驱动电机输入辅助动力，确保车辆在行进过程中一直处于无动力中断的状态，提高驾乘体验，特别是克服了高速超车时动力加速表现薄弱的问题，能够在车速≥80km/h时，仍然提供强劲的动力，实现快速超车，提高行车的安全性。

综上，本发明实施例提供了一种变速器动力传动系统、变速器及车辆。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。