基于三擋amt的車用純電驅動系統的制作方法
【專利摘要】基于三擋AMT的車用純電驅動系統，包括：驅動電機、變速器傳動總成、選換擋執行機構；變速器包括三個擋位的主從動齒輪、兩個花鍵轂、兩個接合套、輸出軸傳感器。驅動電機為直流無刷電機；其輸出軸設有內花鍵，其殼體與所述變速器箱體一體化通過固定銷定位后用細牙螺釘直接相連，電機內花鍵輸出軸位于電機內，所述變速器輸入軸直接插入電機內與電機內花鍵輸出軸連接；該系統去掉了離合器，減小了換擋時動力中斷時間，也降低了成本。為通過驅動電機的主動調速實現換擋時接合套與目標擋位齒輪的同步的控制方式提供了結構基礎，變速箱去掉了對材料要求高的同步器，進一步減小成本。
【專利說明】基于三擋AMT的車用純電驅動系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電動汽車【技術領域】，具體是電動汽車用驅動系統，尤其是三擋機械式自動變速器(AMT)的小型電動汽車專用純電驅動系統，主要針對驅動電機前置前驅的小型純電動汽車。
【背景技術】
[0002]高效、環保、節能的電動汽車體現了未來地面交通工具的發展趨勢。其中，小型純電動汽車以其適用性廣、零污染和對燃油零消耗的優勢在當今社會逐漸發揮出重要作用。電驅動系統是電動汽車的核心部件，其技術水平的高低直接制約著電動汽車的整體性能。
[0003]目前，已有的小型純電動汽車大部分采用電機經固定速比減速器直接驅動，無變速器，雖然基本能夠滿足車輛低速起步與小角度爬坡的要求，但是爬坡、加速能力和最高車速都受到了限制；同時，由于無變速箱，整車動力性由驅動電機直接決定，對電機性能要求聞，從而使電機的體積和成本提聞；另外，已有的安裝二擋位變速箱的電動汽車仍具有一定的局限性，通常采用一擋起步、爬坡和二擋高速行駛，無中間擋位，驅動電機難以保持在高效區工作，整車動力性不足，換擋沖擊大，工況適應性差，電耗高；但是，如果過多增加變速箱擋位，也會使機械結構變得復雜，體積和質量增大，與小型純電動汽車的設計理念沖突。采用三擋變速器，加入一個中間擋位，完全覆蓋車輛正常車速范圍，可以充分保證車輛的動力性和經濟性。
[0004]傳統汽車選換擋時都需要離合器和同步器等機械結構，但對于純電動汽車而言，完全可以通過電機的精確調速實現主動同步，因此，離合器和同步器在純電驅動系統中可以舍去或替換，通過采用選換擋電機驅動接合套進行換擋操作，完全可以實現自動換擋功倉泛。
實用新型內容
[0005]為了克服上述現有技術存在的缺點，本實用新型的目的在于提供一種基于三擋AMT的車用純電驅動系統，用于驅動電機前置前驅的小型純電動汽車，驅動電機與變速器經過一體化集成設計后直接相連，系統去掉了離合器和同步器，簡化了結構，為采用驅動電機對輸入軸主動調速從而通過接合套實現同步換擋提供了結構基礎。
[0006]為了解決上述問題，本實用新型采用以下技術方案:基于三擋AMT車用純電驅動系統，包括:驅動電機，變速器傳動總成、選換擋執行機構；
[0007]所述驅動電機為直流無刷電機；該驅動電機的輸出軸設有內花鍵，記為電機內花鍵輸出軸；
[0008]所述變速器傳動總成包括變速器箱體、變速器輸入軸、一擋主動齒輪、二擋主動齒輪、三擋主動齒輪、變速器輸出軸、輸出軸轉速傳感器、一擋從動齒輪、二擋從動齒輪、三擋從動齒輪、第一擋接合套、第一擋花鍵轂、第二 -三擋接合套、第二 -三擋花鍵轂、主減速器主動齒輪、帶主減速器從動齒輪的差速器總成、右側驅動半軸、左側驅動半軸；[0009]驅動電機的殼體與所述變速器箱體通過固定銷定位后用細牙螺釘直接相連，電機內花鍵輸出軸位于電機內，所述變速器輸入軸直接插入電機內與電機內花鍵輸出軸連接；所述變速器輸入軸的一端通過圓錐滾子軸承支承的電機內花鍵輸出軸支撐，另一端通過圓錐滾子軸承支承在變速器箱體上；
[0010]一擋主動齒輪、二擋主動齒輪、三擋主動齒輪設置在變速器輸入軸上并與變速器輸入軸并一體化制成；
[0011]所述第一擋花鍵轂和所述的第二-三擋花鍵轂與所述變速器輸出軸花鍵過盈配合；所述第一擋花鍵轂和所述的第二-三擋花鍵轂的外花鍵分別與所述的第一擋接合套、
第二-三擋接合套配合；
[0012]所述一擋從動齒輪上制有與第一擋接合套配合的一擋接合齒圈；所述二擋從動齒輪、三擋從動齒輪上分別制有與第二 -三擋接合套配合的二擋接合齒圈、三擋接合齒圈；
[0013]所述一擋從動齒輪、二擋從動齒輪、三擋從動齒輪分別通過尼龍滾針軸承套裝在所述變速器輸出軸上，并通過軸肩和卡簧軸向定位；
[0014]所述選換擋執行機構固定在變速箱體上；選換擋執行機構包括:殼體、選擋傳感器、殼體選擋密封蓋、選擋電機接板，選擋電機，選擋蝸桿、選檔蝸輪齒扇、選擋軸、選檔撥塊、選擋撥指、換擋傳感器、殼體換擋密封蓋、換擋電機接板、換擋電機、換擋蝸桿、換擋蝸輪扇齒、換擋軸、換擋齒輪、換擋齒扇、變速器選換擋軸；
[0015]所述的選擋傳感器固定在殼體選擋密封蓋上并與選擋軸配合；所述選擋電機通過選擋電機接板與所述殼體緊固，所述選擋電機與選擋蝸桿通過聯軸器相聯，所述選擋蝸桿與選擋蝸輪齒扇嚙合，所述選擋蝸輪齒扇與選擋軸通過平鍵緊聯接，選檔撥指包括指體和凸輪，所述凸輪一端設置安裝孔并通過該安裝孔安裝在選檔軸上，所述凸輪的另一端固設指體；指體為一圓柱體且軸線與所述安裝孔軸線平行；所述選擋撥指與選擋撥塊配合聯動，所述選檔撥快包括兩個同軸線設置的套輪和設置在兩套輪之間的套管；兩個套輪與套管設置有同心孔；所述套輪的外輪廓面為相互對稱的兩個平面和相互對稱的兩個弧面順次連接而成；所述選擋撥指的指體位于兩套輪之間并位于套管一側；選擋撥塊與變速器選換擋軸緊固聯接；
[0016]所述換擋傳感器固定在殼體選擋密封蓋上并與換擋軸配合；所述換擋電機通過換擋電機接板與所述殼體緊固，所述換擋電機與換擋蝸桿通過聯軸器相聯，所述換擋蝸桿與換擋蝸輪齒扇嚙合，所述換擋蝸輪齒扇與換擋軸通過平鍵緊聯接，所述換擋軸與換擋齒輪通過鍵緊固聯接，所述換擋齒輪與換擋齒扇嚙合，換擋齒扇通過內花鍵與變速器選換擋軸的外花鍵間隙配合。
[0017]本實用新型的有益效果是:
[0018]1、本實用新型實現驅動電機與機械式自動變速器的集成設計，所述電機內花鍵軸不伸出電機外端面，變速器輸入外花鍵軸直接插入電機內花鍵軸中，電機和變速器共用一個端蓋，從而有效減小系統尺寸和質量，降低制造成本。
[0019]2、本實用新型通過電機反轉利用I擋實現倒車，省掉了倒擋，進一步簡化了結構。
[0020]3、本實用新型主要是通過對驅動電機的精準調速來實現快速無沖擊換擋，換擋時利用驅動電機主動調速帶動輸入軸，通過輸入軸齒輪帶動與之嚙合的輸出軸齒輪，從而對輸出軸目標擋位齒輪進行調速，代替同步器的作用，使接合套轉速與目標擋位的接合齒圈轉速達到同步，再利用換擋執行機構實現換擋，有效減少沖擊損耗。去掉了離合器和同步器，使得系統的結構變得更加簡單，換擋控制大為簡化，生產和使用成本大大減少。
[0021]4、本實用新型中提出采用三檔機械式自動變速箱AMT，設有低速擋、行車擋和超速擋，低擋位用于克服大阻力行駛，如爬坡或起步急加速；行車擋用于車輛正常行駛；超速擋用于較好路況條件下的高速行駛，如城郊路況或省道，從而大大克服了現有電動汽車存在的工況適應性差的問題；
[0022]5、本實用新型的驅動電機為帶有轉速和轉矩雙重閉環控制功能的交流異步電機，具有良好的啟動與調速性能，啟動轉矩大，過載能力強，結構簡單，可靠性高，成本低，適應性強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]下面結合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明:
[0024]圖1為本實用新型提出的基于三擋AMT的車用純電驅動系統的結構簡圖。
[0025]圖2為圖1所示的驅動系統中選換擋執行機構的外部結構圖。
[0026]圖3為圖1所示的驅動系統中選換擋執行機構的內部結構圖。
[0027]圖4為某擋位從動齒輪的結構示意圖。
[0028]圖5為接合套的結構示意圖。
[0029]圖6為圖1實施例中選擋撥指的結構示意圖。
[0030]圖7為圖1實施例中選擋撥快的結構示意圖。
[0031]圖1中，I為驅動電機,2為電機輸出內花鍵軸,3為變速器輸入軸,4為一擋主動齒輪，5為第一擋接合套，6為二擋主動齒輪，7為第二 -三擋接合套，8為三擋主動齒輪，9為變速器箱體，10為主減速器主動齒輪，11為右側驅動半軸，12為輸出軸轉速傳感器，13為帶主減速器從動齒輪的差速器總成，14為選換擋執行機構，15為三擋從動齒輪,16為二擋從動齒輪，17為一擋從動齒輪，18為驅動電機與變速器共用端蓋，19為左側驅動半軸，20為變速器輸出軸，21第一擋花鍵轂，22第二 -三擋花鍵轂。
[0032]圖2-圖3中，141為選擋傳感器，142為殼體選擋密封蓋，143為殼體，144為選擋電機接板，145為選擋電機，146為換擋電機接板，147為換擋電機，148為殼體換擋密封蓋，149為換擋傳感器，1410為換擋蝸輪扇齒，1411為換擋齒輪，1412為換擋軸，1413為變速器選換擋軸，1414為換擋齒扇，1415為選檔撥塊，1416為選擋撥指，1417為換擋蝸桿，1418為選擋軸，1419為選檔蝸輪齒扇，1420為選擋蝸桿。
【具體實施方式】
[0033]如圖1所示，該基于三擋AMT車用純電驅動系統主要包括:驅動電機I，變速器、選換擋執行機構14。
[0034]該驅動電機I為直流無刷電機；該驅動電機I的輸出軸設有內花鍵，記為電機內花鍵輸出軸2。
[0035]所述變速器包括變速器箱體9、變速器輸入軸3、一擋主動齒輪4、二擋主動齒輪6、三擋主動齒輪8、變速器輸出軸20、輸出軸轉速傳感器12、一擋從動齒輪17、二擋從動齒輪16、三擋從動齒輪15、第一擋接合套5、第一擋花鍵轂21、第二 -三擋接合套7、第二 -三擋花鍵轂22、主減速器主動齒輪10、帶主減速器從動齒輪的差速器總成13、右側驅動半軸11、左側驅動半軸19。
[0036]所述驅動電機與變速器共用端蓋18，即驅動電機與變速器與電機一體化設計后，驅動電機I的殼體用細牙螺釘直接相連到變速器箱體9，其連接形式簡單實用，易于變速器與驅動電機的安裝與拆卸，進而有利于系統的保養與維修。
[0037]電機內花鍵輸出軸2不伸出驅動電機,變速器輸入軸3直接插入電機內花鍵輸出軸2中，兩者剛性連接傳遞動力，其動力傳遞效率高。
[0038]所述變速器輸入軸3的一端通過圓錐滾子軸承支承的電機內花鍵輸出軸2支撐，另一端通過圓錐滾子軸承支承在變速器箱體9上。
[0039]變速器輸入軸3上設置有一擋主動齒輪4、二擋主動齒輪6、三擋主動齒輪8，它們通過與變速器輸入軸3 —體化鑄造成型后精加工而成。
[0040]所述第一擋花鍵轂21和第二 -三擋花鍵轂22與所述變速器輸出軸20花鍵過盈配合。所述第一擋花鍵轂21和第二 -三擋花鍵轂22的外花鍵分別與所述的第一擋接合套
5、第二-三擋接合套7配合。
[0041]所述一擋從動齒輪17上制有與第一擋接合套7配合的一擋接合齒圈；所述二擋從動齒輪16、三擋從動齒輪15上分別制有與第二 -三擋接合套7配合的二擋接合齒圈、三擋接合齒圈。且三個接合齒圈的齒端加工成斜錐面形狀，以保證與接合套平順接合，如圖4、5所示。
[0042]所述一擋從動齒輪17、二擋從動齒輪16、三擋從動齒輪15分別通過尼龍滾針軸承套裝在所述變速器輸出軸20上，并通過軸肩和卡簧軸向定位。
[0043]所述選換擋執行機構14固定在變速箱體9上。
[0044]選換擋執行機構14包括選擋傳感器141、殼體選擋密封蓋142、殼體143、選擋電機接板144，選擋電機145，選檔撥塊1415，選擋撥指1416，選擋蝸桿1417，選擋軸1418，選檔蝸輪齒扇1419，選擋蝸桿1420。
[0045]選換擋執行機構14還包括換擋電機接板146，換擋電機147，殼體換擋密封蓋148，換擋傳感器149，換擋蝸輪扇齒1410，換擋齒輪1411，換擋軸1412，變速器選換擋軸1413，換擋齒輪1414。
[0046]所述選擋傳感器141固定在殼體選擋密封蓋142上并與選擋軸1418配合；所述選擋電機145通過選擋電機接板144與殼體143緊固，所述選擋電機145與選擋蝸桿1420通過聯軸器相聯，所述選擋蝸桿1420與選擋蝸輪齒扇1419嚙合，所述選擋蝸輪齒扇1419與選擋軸1418通過平鍵緊聯接，所述選擋軸1418與選擋撥指1416通過銷緊固聯接，如圖6所示，選檔撥指1416包括指體14161和凸輪14162，所述凸輪14162 —端設置安裝孔14163并通過該安裝孔14163安裝在選檔軸1418上，所述凸輪14162的另一端固設指體14161 ；指體14161為一圓柱體且軸線與所述安裝孔14163軸線平行；所述選擋撥指1416與選擋撥塊1415配合聯動；如圖7所示，所述選檔撥塊1415包括兩個同軸線設置的套輪14151和設置在兩套輪之間的套管14152 ;兩個套輪14151與套管14152設置有同心孔14153 ;所述套輪14151的外輪廓面為相互對稱的兩個平面14154和相互對稱的兩個弧面14155順次連接而成；所述選擋撥指的指體14161位于兩套輪14151之間并位于套管14152 —側；選擋撥塊1415通過同心孔14153與變速器選換擋軸1413緊固聯接。綜上，通過各個部件的配合聯接在選擋電機145的驅動下將實現各部件的聯動，完成機構的選擋動作。
[0047]所述換擋傳感器149固定在殼體選擋密封蓋148上并與換擋軸1412配合；所述換擋電機147通過換擋電機接板146與殼體143緊固，所述選擋電機145與換擋蝸桿1417通過聯軸器相聯，所述換擋蝸桿1417與換擋蝸輪齒扇1410嚙合，所述換擋蝸輪齒扇1410與換擋軸1413通過平鍵緊聯接，所述換擋軸1413與換擋齒輪1411通過鍵緊固聯接，所述換擋齒輪1411與換擋齒扇1414嚙合，換擋從動齒扇1414內花鍵與變速器選換擋軸1413的外花鍵間隙配合。綜上，通過各個部件的配合聯接在選擋電機147的驅動下將實現各部件的聯動，完成機構的換擋動作。
[0048]以該系統為基礎，可以利用驅動電機I對變速器輸入軸3主動調速，通過對驅動電機I轉速和轉矩的精準控制，實現無同步器的快速無沖擊換擋。根據目標擋位來控制電機的增速或者減速，從而使目標檔位從動齒輪轉速與接合套轉速相近或者相等，以此達到同步的作用，此時再用選換擋執行機構執行選換擋動作，完成整個換擋過程。
[0049]該系統省掉了同步器和離合器，結構更簡單、緊湊，成本降低。
[0050]實現驅動電機調速完成換擋過程的話，其控制方法可以如下:通過采集電機輸入軸轉速和變速器輸出軸轉速信號，經控制器提取獲得轉速差，根據設計的結合套與從動齒輪齒圈結構計算出不同擋位允許換擋的轉速差，并通過一定實驗標定得到一個可以換擋的轉速差范圍作為換擋轉速差經驗值，當目標檔位轉速差在這一轉速差范圍內時，就進行換擋動作；反之，則控制驅動電機繼續進行主動調速來實現接合套和目標檔位齒輪的轉速差達到經計算和實驗所確定的轉速差范圍，繼而進行換擋操作。
[0051]本實用新型換擋系統中，選換擋執行機構14的結構如圖2和圖3所示，其工作過程為選擋過程和換擋過程。選擋過程，由選擋電機145驅動選擋蝸桿1420、選擋蝸輪齒扇1419、機構選擋軸1418、選擋撥指1416、選擋撥塊1415帶動變速器選換擋軸1413實現直線運動，最后完成選擋過程。換擋過程，由換擋電機147驅動換擋蝸桿1417、換擋蝸輪齒扇1410、換擋齒輪1411、換擋齒扇1414帶動與之通過花鍵配合的變速器選換擋軸1413實現繞其本身的轉動，最后完成換擋過程。
[0052]上述實施例中，其余未述結構為公知技術。
【權利要求】
1.基于三擋AMT的車用純電驅動系統，其特征是，包括:驅動電機，變速器傳動總成、選換擋執行機構； 所述驅動電機為直流無刷電機；該驅動電機的輸出軸設有內花鍵，記為電機內花鍵輸出軸； 所述變速器傳動總成包括變速器箱體、變速器輸入軸、一擋主動齒輪、二擋主動齒輪、三擋主動齒輪、變速器輸出軸、輸出軸轉速傳感器、一擋從動齒輪、二擋從動齒輪、三擋從動齒輪、第一擋接合套、第一擋花鍵轂、第二 -三擋接合套、第二 -三擋花鍵轂、主減速器主動齒輪、帶主減速器從動齒輪的差速器總成、右側驅動半軸、左側驅動半軸； 驅動電機的殼體與所述變速器箱體通過固定銷定位后用細牙螺釘直接相連，電機內花鍵輸出軸位于電機內，所述變速器輸入軸直接插入電機內與電機內花鍵輸出軸連接；所述變速器輸入軸的一端通過圓錐滾子軸承支承的電機內花鍵輸出軸支撐，另一端通過圓錐滾子軸承支承在變速器箱體上； 一擋主動齒輪、二擋主動齒輪、三擋主動齒輪設置在變速器輸入軸上并與變速器輸入軸并一體化制成； 所述第一擋花鍵轂和所述的第二-三擋花鍵轂與所述變速器輸出軸花鍵過盈配合；所述第一擋花鍵轂和所述的第二-三擋花鍵轂的外花鍵分別與所述的第一擋接合套、第二-三擋接合套配合； 所述一擋從動齒輪上制有與第一擋接合套配合的一擋接合齒圈；所述二擋從動齒輪、三擋從動齒輪上分別制有與第二 -三擋接合套配合的二擋接合齒圈、三擋接合齒圈； 所述一擋從動齒輪、二擋從動齒輪、三擋從動齒輪分別通過尼龍滾針軸承套裝在所述變速器輸出軸上，并通過軸肩和卡簧軸向定位； 所述選換擋執行機構固定在變速箱體上；選換擋執行機構包括:殼體、選擋傳感器、殼體選擋密封蓋、選擋電機接板，選擋電機，選擋蝸桿、選檔蝸輪齒扇、選擋軸、選檔撥塊、選擋撥指、換擋傳感器、殼體換擋密封蓋、換擋電機接板、換擋電機、換擋蝸桿、換擋蝸輪扇齒、換擋軸、換擋齒輪、換擋齒扇、變速器選換擋軸； 所述的選擋傳感器固定在殼體選擋密封蓋上并與選擋軸配合；所述選擋電機通過選擋電機接板與所述殼體緊固，所述選擋電機與選擋蝸桿通過聯軸器相聯，所述選擋蝸桿與選擋蝸輪齒扇嚙合，所述選擋蝸輪齒扇與選擋軸通過平鍵緊聯接，選檔撥指包括指體和凸輪，所述凸輪一端設置安裝孔并通過該安裝孔安裝在選檔軸上，所述凸輪的另一端固設指體；指體為一圓柱體且軸線與所述安裝孔軸線平行；所述選擋撥指與選擋撥塊配合聯動，所述選檔撥塊包括兩個同軸線設置的套輪和設置在兩套輪之間的套管；兩個套輪與套管設置有同心孔；所述套輪的外輪廓面為相互對稱的兩個平面和相互對稱的兩個弧面順次連接而成；所述選擋撥指的指體位于兩套輪之間并位于套管一側；選擋撥塊與變速器選換擋軸緊固聯接； 所述換擋傳感器固定在殼體選擋密封蓋上并與換擋軸配合；所述換擋電機通過換擋電機接板與所述殼體緊固，所述換擋電機與換擋蝸桿通過聯軸器相聯，所述換擋蝸桿與換擋蝸輪齒扇嚙合，所述換擋蝸輪齒扇與換擋軸通過平鍵緊聯接，所述換擋軸與換擋齒輪通過鍵緊固聯接，所述換擋齒輪與換擋齒扇嚙合，換擋齒扇通過內花鍵與變速器選換擋軸的外花鍵間隙配合。
【文檔編號】B60K17/28GK203554184SQ201320698940
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月6日 優先權日:2013年11月6日
【發明者】張利鵬, 王永忠, 祁炳楠, 趙嶺, 翁福建 申請人:聊城清科汽車電控有限公司, 聊城大學