一种变速装置、变速箱及其应用

技术领域

本发明属于汽车变速技术领域，尤其涉及一种变速装置、变速箱及其应用。

背景技术

随着新能源汽车技术的发展，对驱动系统的可靠性、效率等要求逐步提高。其中，变速系统是新能源车辆驱动总成的重要组成部分。

目前，纯电重型卡车中的变速系统传动机构复杂，需要多根中间传动轴和多个齿轮进行动力传输，不仅传动效率低，而且传动系统的可靠性也较低。其中，尤其以换挡机构为复杂和多故障点。当前的变速传动机构，超过两个挡位就需要多个换挡滑套以及多个换挡拨叉，机构复杂，设计风险大；而且由于重型商用车的工况复杂多变，换挡频率大，换挡机构频繁使用，导致故障率高，失效风险大。

因此，研发出一种变速装置、变速箱及其应用的技术方案，用于解决现有技术中，换挡机构结构复杂以及故障率高的技术缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中，换挡机构结构复杂以及故障率高的技术缺陷，提供一种变速装置、变速箱及其应用。

本发明提供了一种变速装置，所述变速装置包括：动力部、变速部、换挡部以及动力输出轴，所述动力部与所述变速部或所述动力输出轴啮合；

所述变速部包括；一级变速部和二级变速部，所述一级变速部和二级变速部沿所述动力输出轴径向分布，所述一级变速部和二级变速部分别与所述动力输出轴连通；

所述换挡部调节所述动力输出轴的输出结构选自以下三种连接结构模式中的任意一种，模式一：所述动力部传输动力依次经过所述一级变速部变速和二级变速部变速，通过所述动力输出轴输出动力；

模式二：所述动力部传输动力经过所述一级变速部变速，通过所述动力输出轴输出动力；

模式三：所述动力部传输动力至所述动力输出轴输出动力。

在其中一个实施例中，所述一级变速部包括：一级太阳轮、一级齿圈、一级行星轮以及一级行星架；

所述一级太阳轮与所述动力部齿轮固定连接，所述一级行星架、一级齿圈、一级行星轮三者啮合完成变速，所述一级行星架与所述一级行星轮固定连接，所述一级太阳轮通过所述换挡部与所述动力输出轴连通。

在其中一个实施例中，所述二级变速部包括：二级太阳轮、二级行星轮以及二级行星架；

所述二级太阳轮与所述一级行星架固定连接，所述二级太阳轮、一级行星架、二级行星轮三者啮合完成变速，所述二级太阳轮通过所述换挡部与所述变速机构壳体连接或与所述动力输出轴连通，所述二级行星架与所述动力输出轴直接连通。

在其中一个实施例中，所述换挡部包括：换挡滑套和换挡拨叉，所述换挡拨叉带动所述换挡滑套调节所述输出结构；

所述换挡滑套为三级跨齿滑套。

在其中一个实施例中，所述一级变速部和二级变速部在径向层级叠加。

在其中一个实施例中，所述动力部包括：电机以及动力齿轮，所述动力齿轮与所述变速部或所述动力输出轴啮合。

在其中一个实施例中，所述电机包括：第一电机以及第二电机，所述动力齿轮包括：第一齿轮、第二齿轮以及耦合齿轮；

所述第一电机的动力通过所述第一齿轮传出，所述第二电机的动力通过所述第二齿轮传出，所述第一齿轮和第二齿轮分别于所述耦合齿轮啮合，所述耦合齿轮与所述变速部固定连接，通过变速部与所述动力输出轴连通，或通过所述换挡部与所述输出轴直接连通。

在其中一个实施例中，所述变速装置还包括：第一轴承、第二轴承以及第三轴承中的任意一个或多个；

所述第一轴承与所述动力输出轴连接，所述第二轴承与所述一级变速部连接，所述第三轴承与所述二级变速部连接。

本发明还提供了一种变速箱，所述变速箱包括以上任意一项所述的变速装置。

本发明还提供了一种包括以上任意一项所述的变速装置或上述变速箱在汽车中的应用。

综上所述，本发明提供了一种变速装置，所述变速装置包括：动力部、变速部、换挡部以及动力输出轴，所述动力部与所述变速部或所述动力输出轴啮合；所述变速部包括；一级变速部和二级变速部，所述一级变速部和二级变速部沿所述动力输出轴径向分布，所述一级变速部和二级变速部分别与所述动力输出轴啮合；所述换挡部调节所述动力输出轴的输出结构选自以下三种连接结构模式中的任意一种，模式一：所述动力部传输动力依次经过所述一级变速部变速和二级变速部变速，通过所述动力输出轴输出动力；模式二：所述动力部传输动力经过所述一级变速部变速，通过所述动力输出轴输出动力；模式三：所述动力部传输动力至所述动力输出轴输出动力。本发明还提供了一种包括上述变速装置的变速箱。本发明还提供了一种上述变速装置或上述变速箱在汽车中的应用。本发明提供的技术方案中，通过一级变速部和二级变速部，仅需一个换挡部便可实现三个档位的变化，结构简单，工作稳定性高。本发明提供的一种变速装置、变速箱及其应用的技术方案，解决了现有技术中，换挡机构结构复杂以及故障率高的技术缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的技术方案中，一种变速装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的变速装置中，一档动力传递路线的状态示意图；

图3为本发明实施例提供的变速装置中，二档动力传递路线的状态示意图；

图4为本发明实施例提供的变速装置中，三档动力传递路线的状态示意图；

其中，第一电机1、第一齿轮2、第一轴承3、第二电机4、换挡滑套5、换挡拨叉6、耦合齿轮7、第二齿轮8、一级太阳轮9、一级齿圈10、一级行星轮11、一级行星架12、二级行星轮13、二级行星架14、二级太阳轮15、第三轴承16、动力输出轴17以及第二轴承18。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种变速装置、变速箱及其应用的技术方案，用于解决现有技术中，换挡机构结构复杂以及故障率高的技术缺陷。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种变速装置，包括：动力部、变速部、换挡部以及动力输出轴17，动力部与变速部或动力输出轴17连通；变速部包括；一级变速部和二级变速部，一级变速部和二级变速部沿动力输出轴17径向分布，一级变速部和二级变速部分别与动力输出轴17连通；换挡部调节动力输出轴17的输出结构选自以下三种连接结构模式中的任意一种，模式一：动力部传输动力依次经过一级变速部变速和二级变速部变速，通过动力输出轴17输出动力；模式二：动力部传输动力经过一级变速部变速，通过动力输出轴17输出动力；模式三：动力部传输动力至动力输出轴17输出动力。本发明实施例提供的一种变速装置、变速箱及其应用的技术方案，解决了现有技术中，换挡机构结构复杂以及故障率高的技术缺陷。

本发明实施例提供的技术方案中，通过换挡部的调节，连接不同的传动部件后，实现不同的传动模式，仅需一个换挡部便可实现三个档位的动力输出。同时，换挡部也可以处于空档状态，即此时换挡部处于切断动力传递的状态。

此处请进一步参阅图2，图2为一档状态的动力传递示意图。换挡部连通二级变速部与变速机构壳体，动力部产生的动力依次经过第一变速部和第二变速部的两级变速后，通过动力输出轴17输出动力。

此处请进一步参阅图3，图3为二档状态的动力传递示意图。此时，换挡部连通一级变速部与动力输出轴17，动力部产生的动力经过一级变速部的一级变速后，通过动力输出轴17输出动力。

此处请进一步参阅图4，图4为三档状态的动力传递示意图。此时，换挡部连通动力部与动力输出轴17，动力部产生的动力不经过变速部，直接通过动力输出轴17完成动力输出。

为实现变速部的稳定、损耗较小的变速，本发明实施例提供的一种变速装置中，一级变速部包括：一级太阳轮9、一级齿圈10、一级行星轮11以及一级行星架12；一级太阳轮9与动力部耦合齿轮7固定连接，一级行星架12、一级齿圈10、一级行星轮11三者啮合完成变速，一级行星架12与一级行星轮11固定连接，一级太阳轮9通过换挡部与动力输出轴17连通或与变速机构壳体连接。

此时，若为二档状态，换挡部连接二级太阳轮15、二级行星架14及动力输出轴17成为一个整体，经过一级变速部的一级变速后通过动力输出轴17输出；若为一档状态，换挡部断开二级太阳轮15与动力输出轴17的连通，一级行星架12的动力继续传输至二级变速部，二级变速后通过与二级行星架14固定连接的输出轴17实现动力输出。

同理，本发明实施例提供的技术方案中，二级变速部包括：二级太阳轮15、二级行星轮13以及二级行星架14；二级太阳轮15与一级行星架12啮合，二级太阳轮15、一级行星架12、二级行星轮13三者啮合完成变速，二级行星架14与动力输出轴17直接连接，二级太阳轮15通过换挡部与动力输出轴17连通或与变速机构壳体连接。

此时，为对应的一档状态，换挡部连通二级太阳轮15与变速机构壳体。

在实际安装结构中，为进一步地提高变速部的结构稳定性，可将一级太阳轮9和/或二级太阳轮15固定于安装壳体上。

为配合三个档位的不同输出模式，本发明实施例提供的一种变速装置中，换挡部包括：换挡滑套5和换挡拨叉6，换挡拨叉6带动换挡滑套5调节输出结构；换挡滑套5为三级跨齿滑套。通过换挡拨叉6调节换挡滑套5的位置，换挡滑套5可实现不同的连接模式，分别为：一档状态时，换挡滑套5连通二级太阳轮15与变速机构壳体；二档状态时，换挡滑套5连通二级太阳轮15与二级行星架14及动力输出轴17；三档状态时，换挡滑套5连通动力部与动力输出轴17。

进一步地优化技术方案，为更好地压缩变速装置的空间，一级变速部和二级变速部在径向层级叠加。一级变速部和二级变速部在径向层级叠加的结构，可使得变速部的结构紧凑，同时承载能力也可增强；与现有技术中的变速箱结构相比，可以更加充分的利用径向空间的尺寸，从而减小了轴向空间的尺寸，整个变速装置的体积更小、重量更轻。

为保障动力部的动力可以平稳持续的输出，本发明实施例提供的技术方案中，动力部包括：电机以及动力齿轮，动力齿轮与变速部或动力输出轴17啮合。通过动力齿轮，将电机所产生的动力传输至变速部或动力输出轴17，动力齿轮的啮合结构，既可以有效确保动力传输的平稳持续，也可以有效降低动力传输的损耗。

进一步地优化技术方案，本发明实施例提供的一种变速装置中，电机包括：第一电机1以及第二电机4，动力齿轮包括：第一齿轮2、第二齿轮8以及耦合齿轮7；第一电机1的动力通过第一齿轮2传出，第二电机4的动力通过第二齿轮8传出，第一齿轮2和第二齿轮8分别于耦合齿轮7啮合，耦合齿轮7与变速部固定连接或动力输出轴17啮合。双电机的设计，可以更多选择性的调节动力部动力输出大小，适配更多地应用场景的需求；同时，当其中一个电机出现故障时，另一个电机还可继续工作，进一步地提高了变速装置的稳定性，减少了故障的发生。

在实际应用的过程中，变速装置还可设置多个辅助输入齿轮，每个辅助输入齿轮与动力齿轮啮合；辅助输入齿轮与动力齿轮啮合，以带动动力齿轮转动，输入齿轮用于与动力部连接/配合，为动力齿轮的转动提供除主动力。

进一步地，变速装置还包括：多个驱动件，每个驱动件连接辅助输入齿轮。每个驱动件均具有转轴，该转轴上设置有辅助输入齿轮，辅助输入齿轮与动力齿轮啮合，以使驱动件带动输入齿轮转动。上述驱动件可以为电机或内燃机等，但不仅限于此。

进一步地优化技术方案，本发明实施例提供的一种变速装置还包括：第一轴承3、第二轴承18以及第三轴承16中的任意一个或多个；第一轴承3与动力输出轴17连接，第二轴承18与一级变速部连接，第三轴承16与二级变速部连接。第一轴承3、第二轴承18以及第三轴承16可有效承受换挡时所产生的反向负载，平稳卸力，使得在换挡的过程中，变速装置依然可以保持平稳减少抖动，进一步有效提高了变速装置工作过程的稳定性和可靠性。

本发明提供的变速装置，既可灵活的单独设计装配成车辆换挡机构的独立部件，相应地，也可依托于变速箱本体进行集成化布置设计，基于此，本发明还提供了一种包括上述变速装置的变速箱，该变速箱同样具有上述变速装置的各项优点。

基于该变速装置既变速箱的各项优点，本发明还提供了一种包括上述变速装置或上述变速箱在汽车中的应用，上述变速装置和/或变速箱可广泛应用于各种类型的汽车，具有广泛的适配性及更好的稳定性。

从上述具体实施方式可以得出，本发明提供的技术方案，具有以下优点：

第一，设有第一变速部和第二变速部，通过一个换挡部即可实现三个档位的变化，有效简化了变速装置的结构，有利于进一步提高变速装置的稳定性。

第二，第一变速部和第二变速部创新的层级径向叠加设置，使得变速部的结构更加紧凑、具备承载能力强的优点；与现有传统变速箱相比，在充分利用径向空间尺寸的同时，大大减少轴向尺寸，使得整个变速装置体积更小、重量更轻。

第三，层级叠加设置的第一变速部和第二变速部，使得第一太阳轮、第二太阳轮、第二行星架与换挡滑套啮合的花键并排布置，结合创新设计的跨齿滑套设计，实现一个滑套控制三个挡位的创新功能。而现有变速箱基本都是一个滑套控制两个挡位；此滑套换挡机构的创新设计，减少换挡零部件数量，减小总成尺寸，减轻对控制的要求，提高可靠性。

第四，耦合齿轮与第一太阳轮固定连接，与换挡滑套第三档位置结合，减少高挡位动力传动级数，提高传动效率。

第五，层叠径向设置的第一变速部和第二变速部，与耦合齿轮啮合，通过轴承支撑在输出轴上；与市场上的现有变速箱相比，不需要设置中间轴，减少轴和齿轮数量，减少总成尺寸，减轻系统重量，同时也降低了结构复杂度，使变速装置的结构更加可靠，能够有效的提高传动效率。

综上所述，本发明提供了一种变速装置，所述变速装置包括：动力部、变速部、换挡部以及动力输出轴，所述动力部与所述变速部或所述动力输出轴啮合；所述变速部包括；一级变速部和二级变速部，所述一级变速部和二级变速部沿所述动力输出轴径向分布，所述一级变速部和二级变速部分别与所述动力输出轴啮合；所述换挡部调节所述动力输出轴的输出结构选自以下三种连接结构模式中的任意一种，模式一：所述动力部传输动力依次经过所述一级变速部变速和二级变速部变速，通过所述动力输出轴输出动力；模式二：所述动力部传输动力经过所述一级变速部变速，通过所述动力输出轴输出动力；模式三：所述动力部传输动力至所述动力输出轴输出动力。本发明还提供了一种包括上述变速装置的变速箱。本发明还提供了一种上述变速装置或上述变速箱在汽车中的应用。本发明提供的技术方案中，通过一级变速部和二级变速部，仅需一个换挡部便可实现三个档位的变化，结构简单，工作稳定性高。本发明提供的一种变速装置、变速箱及其应用的技术方案，解决了现有技术中，换挡机构结构复杂以及故障率高的技术缺陷。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。同时，可以利用上述实施例中导出其它实施方式，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构和逻辑替换和改变。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。