高轉速電動車用3擋雙離合自動變速器的制作方法

本實用新型涉及一種雙離合自動變速器，尤其涉及一種高轉速電動車用3擋雙離合自動變速器。

背景技術：

純電動汽車具有噪聲小、零排放、易于操作和維護等優點，由于對環境影響相對傳統汽車較小，其前景被廣泛看好。高轉速電機(最高轉速>5000rpm)由于其轉速高，體積小，質量輕效率高等優點，被廣泛使用在乘用車或優化動力總成的載重車輛上。

由于純電動汽車的驅動電機具有很好的調速特性，因此，行業內純電動汽車動力傳動系統多采用兩擋變速器，但是，在用于性能要求較高(加速時間更短，最高車速更高。通常性能級跑車百公里加速通常<5s，最高車速>200kph)，同時電機整體功率要求降低(降低高載荷或高加速度時的放電倍率，通常性能級跑車功率動輒>300kw，選擇過大)，效率希望盡可能多的處在高效區間的電動車時，兩擋變速器難以較高的兼顧，且難以實現其動力性和經濟性之間的平衡。

此外，電機作為動力源，由于電機轉速較高，扭矩相對較小，如果離合器放在輸入端，會使得離合器轉速過高，而離合器對轉速比較敏感，較高轉速會帶來較大的動平衡問題，以及離合器摩擦片潤滑冷卻的問題。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本實用新型提出一種較好應用于轉速較高(>5000rpm)的電動車的3擋雙離合自動變速器。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種高轉速電動車用3擋雙離合自動變速器，較好應用在電機輸入轉速>5000rpm的電動車輛上。包括離合器K1、離合器K2、同步器、平行設置的輸入軸及第二軸，所述離合器K1與所述離合器K2布置在所述第二軸的兩端，所述輸入軸通過一擋齒輪副或三擋齒輪副傳遞動力至所述離合器K1，所述輸入軸通過二擋齒輪副傳遞動力至所述離合器K2，所述同步器布置在所述輸入軸上，并介于所述一擋齒輪副和所述三擋齒輪副之間，所述同步器控制所述一擋齒輪副及所述三擋齒輪副與所述輸入軸接合。

進一步的，所述一擋齒輪副包括一擋主動齒輪和與所述一擋主動齒輪嚙合的一擋被動齒輪；所述二擋齒輪副包括二擋主動齒輪和與所述二擋主動齒輪嚙合的二擋被動齒輪，所述三擋齒輪副包括三擋主動齒輪和與所述三擋主動齒輪嚙合的三擋被動齒輪；所述離合器K1的被動部分、所述離合器K2的被動部分均與所述第二軸固接，所述一擋被動齒輪、所述三擋被動齒輪與所述離合器K1的主動部分固接，所述一擋主動齒輪、所述三擋主動齒輪與所述同步器的被動部分固接，所述同步器的主動部分與所述輸入軸固接；所述二擋被動齒輪與所述離合器K2的主動部分固接，所述二擋主動齒輪與所述輸入軸固接。

進一步的，還包括差速器總成，所述第二軸通過輸出齒輪副傳遞動力至所述差速器總成。

進一步的，所述輸出齒輪副包括輸出主動齒輪和輸出被動齒輪，所述輸出主動齒輪同軸固接于所述第二軸上，且位于所述二擋被動齒輪和所述三擋被動齒輪之間，所述輸出被動齒輪與所述差速器總成的輸入端固接。

進一步的，所述差速器總成通過位于其相對的兩側的兩個半軸輸出動力。

進一步的，所述離合器K1、所述離合器K2是完全相同的兩個離合器。

進一步的，所述離合器K1、所述離合器K2通過一控制器進行控制，所述同步器通過另一控制器進行控制；一擋升二擋時，離合器K1斷開，離合器K2接合，控制器根據駕駛意圖及車況判斷，將同步器備份到與三擋主動齒輪接合；三擋降二擋時，離合器K1斷開，離合器K2接合，控制器根據駕駛意圖及車況判斷，將同步器備份到與一擋主動齒輪接合。

本實用新型的有益效果是：本實用新型提供一種高轉速電動車用3擋雙離合自動變速器，通過三擋位設計可以使車輛在配備較低功率的電機下獲得較大的扭矩。在較高的電機轉速下，通過將離合器設計在輸出軸，從而降低了離合器實際工作時刻的轉速，這樣可以有效降低離合器在散熱及潤滑方面所承受的巨大壓力，從而較好的應用于電機轉速較高的電動乘用車或經過優化動力總成的純電動載重車輛(<14t)，解決了由于電機轉速較高，導致電動車選擇電機的總功率較高，對電機系統的負荷要求也較高，難以實現其動力性和經濟性之間的平衡的問題。且本實用新型采用的同步器和兩個獨立的離合器相結合的結構，使得1-2擋切換以及2-3擋切換時，直接通過兩個離合器交替即可實現無動力中斷換擋，在二擋工作時，離合器K1結合工作，按照TCU判斷需要，同步器直接打到三擋位置，使得三擋備份完成，此時需要二擋切換三擋時，只需要切換兩個離合器即可實現無動力中斷換擋(由于兩個離合器存在斷開與結合的共同半離合過程，故變速器整體沒有動力中斷)。同樣，2擋切換1擋，同步器備份1擋原理一樣。這樣從1-2-3換擋以及反之均可以實現無動力中斷換擋。同時，本實用新型將兩個離合器布置在第二軸的兩端，將同步器布置在輸入軸，主要是因為高速電機轉速較高，扭矩相對較小，離合器對轉速比較敏感，較高轉速會帶來較大的離合器摩擦片潤滑冷卻的問題，以及動平衡問題，所以電機轉速較高時采用第二軸離合器。

附圖說明

圖1為本實用新型高轉速電動車用3擋雙離合自動變速器結構示意圖；

圖2為高轉速電動車電機配備本實用新型變速器的最大爬坡度圖；

圖3為高轉速電動車電機配備本實用新型變速器的功率平衡圖；

圖4為高轉速電動車電機配備本實用新型變速器的效率特性曲線；

圖5為傳統直驅80kw電機的效率特性曲線；

圖6為本實用新型變速器與傳統電機直驅的轉速區域及效率區域對比圖；

圖7為高轉速電動車電機配備本實用新型變速器的整車加速時間曲線圖。

具體實施方式

為使本實用新型能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式做詳細的說明。

如圖1所示，一種高轉速電動車用3擋雙離合自動變速器，包括離合器K1 1、離合器K2 2、同步器3、平行設置的輸入軸4及第二軸5，所述離合器K1與所述離合器K2布置在所述第二軸的兩端，所述輸入軸通過一擋齒輪副或三擋齒輪副傳遞動力至所述離合器K1，所述輸入軸通過二擋齒輪副傳遞動力至所述離合器K2，所述同步器布置在所述輸入軸上，并介于所述一擋齒輪副和所述三擋齒輪副之間，所述同步器控制所述一擋齒輪副及所述三擋齒輪副與所述輸入軸接合；所述一擋齒輪副包括一擋主動齒輪6和與所述一擋主動齒輪嚙合的一擋被動齒輪7；所述二擋齒輪副包括二擋主動齒輪8和與所述二擋主動齒輪嚙合的二擋被動齒輪9，所述三擋齒輪副包括三擋主動齒輪10和與所述三擋主動齒輪嚙合的三擋被動齒輪11；所述離合器K1的被動部分、所述離合器K2的被動部分均與所述第二軸固接，所述一擋被動齒輪、所述三擋被動齒輪與所述離合器K1的主動部分固接，所述一擋主動齒輪、所述三擋主動齒輪與所述同步器的被動部分固接，所述同步器的主動部分與所述輸入軸固接；所述二擋被動齒輪與所述離合器K2的主動部分固接，所述二擋主動齒輪與所述輸入軸固接，輸入軸一端連接電機或其他輸入動力源。

這樣，通過三擋位設計可以使車輛在配備較低功率的電機下獲得較大的扭矩。在較高的電機轉速下，通過將離合器設計在輸出軸，從而降低了離合器實際工作時刻的轉速，這樣可以有效降低離合器在散熱及潤滑方面所承受的巨大壓力，從而較好的應用于電機轉速較高的電動乘用車或經過優化動力總成的純電動載重車輛(<14t)，解決了由于電機轉速較高，導致電動車選擇電機的總功率較高，對電機系統的負荷要求也較高，難以實現其動力性和經濟性之間的平衡的問題。比如，將本實用新型變速器使用在載重汽車(<14t)上時，可以使得驅動電機由原先笨重的直驅電機(例如同等80kw額定直驅電機，轉速<2500rpm，直徑通常大于400mm，重量大于100kg)，降低為轉速較高(>5000rpm)，扭矩較小，但重量和尺寸大幅降低(重量降低為<80kg，直徑<300mm)，同樣性能下，變速器由于輸入扭矩的降低，整體設計尺寸和重量同樣大幅下降，變速器重量可降低30％以上，且高效區間更寬，整體動力總成效率大幅上升

且本實用新型采用的同步器和兩個獨立的離合器相結合的結構，使得1-2擋切換或2-3擋切換時，直接通過兩個離合器交替即可實現無動力中斷換擋。在二擋工作時，離合器K1結合工作，同步器直接打到三擋位置，使得三擋備份完成，此時需要二擋切換三擋時，只需要切換兩個離合器即可實現無動力中斷換擋(由于兩個離合器存在斷開與結合的共同半離合過程，故變速器整體沒有動力中斷)。同樣，2擋切換1擋，同步器備份1擋原理一樣。這樣從1-2-3換擋以及反之均可以實現無動力中斷換擋。同時，本實用新型將兩個離合器布置在第二軸的兩端，將同步器布置在輸入軸，主要是因為高速電機轉速較高，扭矩相對較小，離合器對轉速比較敏感，較高轉速會帶來較大的離合器摩擦片潤滑冷卻的問題，以及動平衡問題，所以電機轉速較高時采用第二軸離合器。但對于扭矩較高的載貨車輛，由于第二軸扭矩較大，并非最優選擇。

圖2為高轉速電動車電機配備本實用新型變速器的最大爬坡度圖，由此可知，相對傳統直驅載重汽車，本實用新型變速器的爬坡度具有較好的優勢。

圖3為高轉速電動車電機配備本實用新型變速器的功率平衡圖，由此可知，在滿足目前直驅無法實現的高爬坡度和高速度的要求下，使用本實用新型變速器無需增加功率即可實現功率平衡(通常實現同樣性能的直驅電機需要>100kw額定，該圖可以反映出本實用新型變速器優化后的動力總成只需要85kw即可實現該性能)，因此，本實用新型變速器所需功率大幅降低。如將本實用新型變速器使用在乘用車，則可以將傳統電動乘用車電機功率大幅降低，例如通常性能級電動跑車功率>300kw，使用本實用新型變速器則可以優化動力總成，使其電機功率降低至150-200kw，因此，本實用新型變速器給高轉速電機在載重汽車上的應用帶來質的飛躍。

圖4為高轉速電動車電機配備本實用新型變速器的效率特性曲線；圖5為傳統直驅80kw電機的效率特性曲線，圖6為本實用新型變速器與傳統電機直驅的轉速區域及效率區域對比圖。由圖4與圖5對比以及圖6對比可知，優化后的動力總成載重汽車傳統，在使用率較高的20-60kph時速的范圍內，效率大幅提升。

圖7為高轉速電動車電機配備本實用新型變速器的整車加速時間曲線圖，由此可知，相對傳統直驅電動汽車，配備本實用新型變速器的整車加速時間更短，可滿足較高的性能要求。

優選的，還包括差速器總成，所述第二軸通過輸出齒輪副傳遞動力至所述差速器總成。所述輸出齒輪副包括輸出主動齒輪12和輸出被動齒輪13，所述輸出主動齒輪同軸固接于所述第二軸上，且位于所述二擋被動齒輪和所述三擋被動齒輪之間，所述輸出被動齒輪與所述差速器總成的輸入端固接。所述差速器總成通過位于其相對的兩側的兩個半軸輸出動力。用戶可根據實際需求選裝該差速器(Diff)總成，如裝有差速器則動力由行星輪半軸輸出，否則動力由第二軸輸出(其中差速器包含且不僅限于行星差速器)。

優選的，所述離合器K1、所述離合器K2是完全相同的兩個離合器。本實用新型兩個離合器分別獨立分開水平對置，更好的解決了潤滑和散熱的問題，且擁有兩個完全相同的離合器，簡化了生產工藝及降低了生產成本。

優選的，所述離合器K1、所述離合器K2通過一控制器進行控制，所述同步器通過另一控制器進行控制；一擋升二擋時，離合器K1斷開，離合器K2接合，控制器根據駕駛意圖及車況判斷，將同步器備份到與三擋主動齒輪接合；三擋降二擋時，離合器K1斷開，離合器K2接合，控制器根據駕駛意圖及車況判斷，將同步器備份到與一擋主動齒輪接合。通過兩套控制系統分別對離合器K1、離合器K2及同步器進行控制，這樣，離合器K1和離合器K2在換擋時刻存在重疊時間，保證無動力中斷。

本實用新型高轉速電動車用3擋雙離合自動變速器的工作原理如下：

該變速器設置有三個擋位，離合器K1控制一擋和三擋，離合器K2控制二擋。車輛起步時，離合器K1接合，離合器K2斷開，同步器與1擋齒輪接合，變速器通過1擋齒輪副傳遞動力，動力經輸入軸、一擋主動齒輪、一擋被動齒輪、離合器K1、第二軸傳至差速器總成；一擋升二擋時，離合器K1斷開、離合器K2接合，根據駕駛意圖及車況判斷，同步器備份到與三擋齒輪接合，動力由二擋齒輪傳遞；動力經輸入軸、二擋主動齒輪、二擋被動齒輪、離合器K2、第二軸傳至差速器總成；二擋升三擋時，離合器K2斷開、離合器K1接合，動力由三擋齒輪傳遞，動力經輸入軸、三擋主動齒輪、三擋被動齒輪、離合器K1、第二軸傳至差速器總成；反之則為降擋。由于離合器K1、K2通過不同的控制器進行控制，在換擋時刻存在重疊時間，故無動力中斷。

以上實施例是參照附圖，對本實用新型的優選實施例進行詳細說明。本領域的技術人員通過對上述實施例進行各種形式上的修改或變更，但不背離本實用新型的實質的情況下，都落在本實用新型的保護范圍之內。