一种换挡机构、变速器、动力总成及电动车转让专利
申请号 : CN202110349748.2
文献号 : CN113124154B
文献日 : 2022-05-13
发明人 : 钟虎 , 梅雪钰 , 王欢
申请人 : 华为数字能源技术有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种换挡机构,其特征在于,包括传动齿轮、齿毂、单向离合器和滑动连接装置,其中:
所述传动齿轮包括本体,所述本体的端面设置有第一凸壁和第二凸壁;所述第一凸壁绕所述本体的轴孔设置,且所述第一凸壁的背离所述本体的端部设置有第一齿形结构;所述第二凸壁与所述第一凸壁设置于所述本体的同一侧,所述第二凸壁绕所述本体的轴孔设置,且所述第二凸壁的直径小于所述第一凸壁的直径;所述齿毂套设于所述第二凸壁,所述单向离合器设置于所述齿毂与所述第二凸壁之间,且所述单向离合器的内座圈与所述第二凸壁连接,所述单向离合器的外座圈与所述齿毂连接;
所述滑动连接装置包括支撑架、滚动件和滑套,所述支撑架套设于所述齿毂,所述支撑架与所述齿毂径向固定,且所述支撑架的朝向所述第一凸壁的端部设置有第二齿形结构;
所述支撑架设置有安装槽,所述滚动件安装于所述安装槽,且所述滚动件与所述齿毂的表面接触;所述滑套套设于所述支撑架,所述滚动件限位于所述滑套与所述齿毂之间;所述滑套可带动所述支撑架和所述滚动件在所述齿毂的表面沿朝向或者背离所述传动齿轮的方向滑动;
当所述第二齿形结构与所述第一齿形结构相啮合时,所述传动齿轮与所述齿毂同步转动;当所述第二齿形结构与所述第一齿形结构分离时,所述传动齿轮与所述齿毂同步转动或差速转动。
2.如权利要求1所述的换挡机构,其特征在于,所述换挡机构还包括旋转轴,所述旋转轴穿设于所述本体的轴孔,且所述齿毂与所述旋转轴固定连接。
3.如权利要求2所述的换挡机构,其特征在于,所述传动齿轮通过轴承套设于所述旋转轴。
4.如权利要求2或3所述的换挡机构,其特征在于,所述齿毂的用于与所述滑动连接装置配合的表面设置有第一台阶面、第二台阶面,以及用于连接所述第一台阶面和所述第二台阶面的弧形连接面,所述第一台阶面位于所述第二台阶面的背离所述旋转轴的一侧;
所述滚动件的直径大于所述支撑架的壁厚,当所述第二齿形结构与所述第一齿形结构相啮合时,所述滚动件与所述第二台阶面和所述滑套的内圈表面相切。
5.如权利要求4所述的换挡机构,其特征在于,所述滑套的内圈表面设置有弧形面,当所述第二齿形结构与所述第一齿形结构分离时,所述滚动件与所述第一台阶面和所述弧形面相切。
6.如权利要求1或2所述的换挡机构,其特征在于,所述滚动件为滚柱,所述安装槽为矩形槽,所述滚柱限位于所述矩形槽。
7.如权利要求1或2所述的换挡机构,其特征在于,所述支撑架的背离所述第一凸壁的端部设置有止挡部,所述滑套设置于所述止挡部的朝向所述传动齿轮的一侧,且所述滑套与所述止挡部相抵接。
8.如权利要求1或2所述的换挡机构,其特征在于,所述换挡机构还包括拨叉,所述滑套的背离所述齿毂的表面设置有凹槽,所述拨叉卡设于所述凹槽;所述拨叉用于带动所述滑套在所述齿毂的表面沿朝向或者背离所述传动齿轮的方向滑动。
9.如权利要求1或2所述的换挡机构,其特征在于,所述第一齿形结构和所述第二齿形结构的齿均设置为梯形结构。
10.一种变速器,其特征在于,包括如权利要求1 9任一项所述的换挡机构,其中,所述~
传动齿轮与所述变速器内其它齿轮相啮合。
11.一种动力总成,其特征在于,包括电机和如权利要求10所述的变速器,所述电机输出的动力经所述换挡机构传递至所述变速器。
12.一种电动车,其特征在于,包括车轮和如权利要求11所述的动力总成,其中,所述变速器与所述车轮传动连接,用于向所述车轮传递驱动力矩。
说明书 :
一种换挡机构、变速器、动力总成及电动车
技术领域
背景技术
机的工作点。另外,采用单挡减速器,在达到更高车速时,由于电机自身的特性,高转速下电
机将进入恒功率区,电机输出扭矩大幅下降,从而导致电动车在高转速下动力不足。因此,
目前的两挡变速器是电动车领域未来一大发展趋势,两挡变速器可通过改变速比调节电机
运行的工作点来提升其在高转速下的输出扭矩,同时也可提升效率。
发明内容
一凸壁绕本体的轴孔设置,且第一凸壁的背离本体的端部设置有第一齿形结构。第二凸壁
与第一凸壁设置于本体的同一侧,第二凸壁绕本体的轴孔设置,且第二凸壁的直径小于第
一凸壁的直径。齿毂套设于第二凸壁,单向离合器设置于齿毂与第二凸壁之间,且单向离合
器的内座圈与第二凸壁连接,单向离合器的外座圈与齿毂连接。
动连接装置可以包括支撑架、滚动件和滑套。其中,支撑架套设于齿毂,且支撑架与齿毂径
向固定。另外,在支撑架的朝向第一凸壁的端部设置有第二齿形结构,该第二齿形结构可与
第一凸壁的第一齿形结构相啮合。支撑架还设置有安装槽,滚动件安装于安装槽,且滚动件
与齿毂的表面接触。滑套套设于支撑架,滚动件限位于滑套与齿毂之间,滑套可带动支撑架
和滚动件在齿毂的表面沿朝向或者背离传动齿轮的方向滑动。
避免单向离合器受到动力波动导致单向离合器松开使得动力传递丢失,保证传动齿轮与齿
毂之间进行稳定的动力传输。另外,当第二齿形结构与第一齿形结构分离时,在一种情况
下,仍可使单向离合器将二者进行锁定,则可实现二者的同步转动。在另一种情况下,可使
单向离合器处于打开的状态,单向离合器不对二者的相对运动进行阻碍,则可实现二者之
间的差速转动。
动力传输转换为传动齿轮与旋转轴之间的动力传输,以便于换挡机构通过旋转轴实现与电
动车的车轮之间的动力传输。
滑动连接装置配合的表面设置有第一台阶面、第二台阶面,以及用于连接第一台阶面和第
二台阶面的弧形连接面。其中,第一台阶面位于第二台阶面的背离旋转轴的一侧,从而在第
一台阶面与第二台阶面之间形成台阶。另外,滚动件的直径大于支撑架的壁厚,这样,当第
二齿形结构与第一齿形结构相啮合时,滚动件与第二台阶面和滑套的内圈表面相切,则滚
动件的沿背离第一齿形结构的运动被台阶和滑套阻挡。又由于滚动件安装于支撑架,从而
使支撑架的位置被锁定,支撑架的第二齿形结构与第一凸壁的第一齿形结构稳定的啮合,
其可实现该换挡机构稳定的动力传输。
槽内。
时,可使滑套与止挡部相抵接,从而推动支撑架滑动。
形结构与第一凸壁的第一齿形结构分离。在此状态下,滚动件由第二台阶面滚动至第一台
阶面,且滚动件与第一台阶面和滑套的弧形面相切,从而使滚动件限位于第一台阶面和滑
套之间。
滑套在齿毂的表面沿朝向或者背离传动齿轮的方向滑动。
递。由于本申请提供的换挡机构的动力传输的稳定性较佳,则采用该换挡机构的变速器的
动力传递的稳定性得到提升。
和变速器之间的动力传输的稳定性得到改善。
提升用户的驾驶体验。
附图说明
具体实施方式
个是指两个或两个以上。鉴于此,本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/
或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存
在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,字符“/”,如无特殊说明,一般表示前后关
联对象是一种“或”的关系。另外,需要理解的是,在本申请的描述中,“第一”、“第二”等词
汇,仅用于区分描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性,也不能理解为指示或暗
示顺序。
不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其它一些实施例中”、“在
另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例,而是意味着“一个或多个但不是所有
的实施例”,除非是以其它方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都
意味着“包括但不限于”,除非是以其它方式另外特别强调。
动车动力电池技术的日益成熟与发展,电动车必将成为未来汽车工业发展的主要趋势。
驶。
换挡机构功能的实现主要基于部件间传动关系的改变。但是,一般变速器采用同步器用于
换挡,在变速器换挡的过程中,换挡机构的动力传递的中断,会影响电动车的驾驶平稳性。
程中,可有效的避免变速器换挡过程中的动力中断,从而提升应用有该变速器的电动车的
驾驶平稳性。
与其它齿轮相啮合。示例性的,传动齿轮1的齿轮面101可与变速器中的其它齿轮相啮合,以
用于实现换挡机构与其它齿轮之间的动力传递。
一凸壁103,该第一凸壁103绕本体102的轴孔1021设置。在图2所示的实施例中,该第一凸壁
103可以设置为环形结构,且第一凸壁103的直径小于传动齿轮1的齿轮面101的内径。另外,
第一凸壁103还可以与传动齿轮1的本体102同轴设置,以使传动齿轮1的结构较为简洁。
第一凸壁103的具体设置方式与上述环形结构的第一凸壁103相类似,在此不进行赘述。
本体102的同一侧,第二凸壁104与第一凸壁103同轴设置,且第二凸壁104的直径小于第一
凸壁103的直径。
构301,该第二齿形结构301可与第一齿形结构1031相啮合。
以包括旋转轴4,该旋转轴4穿设于传动齿轮1的本体102的轴孔1021。另外,在传动齿轮1的
本体102的轴孔1021内还可以设置有轴承5,以使传动齿轮1通过轴承5套设在旋转轴4上,从
而使传动齿轮1和旋转轴4可以不同转速独立旋转。其中,在本申请一些可能的实施例中,轴
承5可以但不限于为深沟球轴承、滚针轴承等。
设于第一凸壁103与第二凸壁104之间。
接,或者通过焊接或者过盈配合的方式进行连接,以可使齿毂2能够随旋转轴4转动。
的,该单向离合器6可为滚珠式单向离合器或楔轮式单向离合器。
相对转动进行锁止,以使外座圈与内座圈同步转动;而在另一方向上不锁止,以使外座圈与
内座圈之间发生相对转动。
合器6可对齿毂2和第二凸壁104的相对运动进行锁止,以阻碍齿毂2与第二凸壁104之间的
相对运动,从而使旋转轴4与传动齿轮1同步转动。而当旋转轴4在第一方向或者第二方向上
相对于传动齿轮1旋转时,其中第二方向与第一方向相反,单向离合器6对于齿毂2和第二凸
壁104之间的相对运动没有阻碍作用,此时可使旋转轴4与传动齿轮1以不同的转速转动,从
而实现旋转轴4与传动齿轮1的差速转动。
第二齿形结构301能够与第一凸壁103的第一齿形结构1031相啮合,或者使相啮合的第二齿
形结构301与第一齿形结构1031相分离。
上述的拨叉7可以卡设于凹槽302内,以实现拨叉7与滑动连接装置3的连接。另外,拨叉7还
可以与换挡控制器连接,这样,通过换挡控制器即可使拨叉带动滑动连接装置3在齿毂2表
面滑动,从而实现对滑动连接装置3的第二齿形结构301与传动齿轮1的第一凸壁103的第一
齿形结构1031的啮合或者分离状态的控制。
外,滑动连接装置3在齿毂2表面的滑动还可以通过设置其它可能的轴向滑动系统来实现。
图4所示的实施例中,以传动齿轮1和旋转轴4均为顺时针旋转为例,对二者之间的差速旋转
进行说明。其中,可以将传动齿轮1的转速记为ω1,将旋转轴4的转速记为ω2,由于齿毂2与
旋转轴4固定连接,齿毂2可与旋转轴4同步转动,则齿毂2的转速也为ω2。在本申请实施例
中,可以使传动齿轮1的转速ω1大于旋转轴4的转速ω2。在此状态下,单向离合器6不对第
二凸壁104和齿毂2之间的相对转动进行锁止,从而不对传动齿轮1和旋转轴4的相对转动进
行锁止,以实现二者之间的差速旋转,此时传动齿轮1和旋转轴4可以独立旋转。在本申请
中,可将传动齿轮1与旋转轴4的差速旋转状态记为换挡机构的一挡工作状态。
的方向滑动,也能够与齿毂2同步转动。
之间的差速旋转,示例性的,可以使传动齿轮1和旋转轴4沿逆时针旋转,且传动齿轮1的转
速ω1小于旋转轴4的转速ω2。
装置3可由图3所示的位置,沿朝向传动齿轮1的方向滑动,直至滑动到图5所示的位置,其
中,图5展示了本申请一种实施例提供的换挡机构的滑动连接装置3的第二齿形结构301与
传动齿轮1的第一凸壁103的第一齿形结构1031之间处于啮合状态的剖面图。
相同或者相反的方向旋转。在本申请中,可将传动齿轮1与旋转轴4的同步转动状态记为换
挡机构的二挡工作状态。
样,该换挡机构在换挡的过程,单向离合器6的作用力施加在第二凸壁104和齿毂2上,其可
减小单向离合器6工作状态的改变对传动齿轮1与其它齿轮之间啮合的稳定性的影响。
传递中断的现象,以使得应用有该换挡机构的电动车的驾驶平稳性得到改善。
可以知道,单向离合器6工作状态的切换,会影响换挡机构的动力传递的稳定性。为了能够
维持单向离合器6工作状态的稳定性,则可通过第一齿形结构1031与第二齿形结构301之间
啮合的可靠性来实现。基于此,本申请一些实施例中,通过设计滑动连接装置3的位置锁定
结构,来实现第一齿形结构1031与第二齿形结构301的稳定啮合。
式。在该实施例中,滑动连接装置3可以包括支撑架303、滚动件304和滑套305。其中,支撑架
303可以为环形结构,支撑架303套设于齿毂2,且支撑架303可与齿毂2径向固定,从而可使
支撑架303与齿毂2同步转动。另外,在支撑架303的朝向第一凸壁103的一侧的端部设置有
第二齿形结构301,该第二齿形结构301可与第一齿形结构1031相啮合,在图6所示的实施例
中,第二齿形结构301与第一齿形结构1031处于啮合的状态。
或者背离传动齿轮2的方向滑动,又能随齿毂2转动。另外,在支撑架303上设置有安装槽
3031,上述滚动件304安装于该安装槽3031内,滚动件304与齿毂2的表面接触,且滚动件304
可在安装槽3031内滚动。在本申请一个可能的实施例中,滚动件304可以为滚柱,安装槽
3031可以设置为矩形槽,以使滚动件304能够限位于安装槽3031内。在该实施例中,通过将
滚动件304设置为滚柱,可有效的增加滚动件304与齿毂2的接触面积,以提高齿毂2对于滚
动件304支撑的稳定性。在本申请另外一些可能的实施例中,滚动件304也可设置为滚珠。
行说明,可参照图8,图8为图6中所示实施例的换挡机构的滑套305与支撑架303以及滚动件
304的配合关系示意图。由图8可以看出,滑套305可套设于支撑架303,滚动件304可以限位
于滑套305与齿毂2之间。另外,在滑套305的背离齿毂2的表面可以设置有凹槽302,拨叉7可
以卡设于该凹槽302,以实现拨叉7与滑套305的连接,从而通过对拨叉7的操作带动滑套305
滑动,并实现支撑架303的第二齿形结构301与传动齿轮1的第一凸壁103的第一齿形结构
1031的啮合或者分离状态的控制。
背离齿毂2的一侧表面。可一并参照图6和图8,滑套305则设置于止挡部3032的朝向传动齿
轮1的一侧,滑套305可与止挡部3032相抵接,这样可有效的避免滑套305从支撑架303上脱
落。
例中,可将齿毂2的外径较大的台阶面称为第一台阶面201,将外径较小的台阶面称为第二
台阶面202,则第一台阶面201位于第二台阶面202的背离旋转轴的一侧。另外,第一台阶面
201与第二台阶面202之间可通过弧形连接面203连接。
一齿形结构1031处于啮合的状态。在该状态下,滚动件304分别与齿毂2的第二台阶面202和
滑套305的内圈表面相切,可以理解的是,在该实施例中,滚动件304的直径大于支撑架303
的壁厚。此时,若第一凸壁103的第一齿形结构1031和支撑架303的第二齿形结构301的连接
传动动力出现松脱迹象时,滚动件304可在小范围内回移至齿毂2的第一台阶面201和第二
台阶面202之间的弧形连接面203。但是,由于此时滚动件304和滑套305的内圈表面相切,故
滚动件304受到滑套305和齿毂2的第二台阶面202的限制不再向第一台阶面201方向移动,
由此可将第一凸壁103和支撑架303锁定在如图10所示的连接状态下。
形结构301的齿均可以但不限于设置为梯形结构,该梯形结构的顶部的截面积小于根部的
截面积,其中,梯形结构的根部为该梯形结构用于与对应的第一凸壁或者滑套连接的端部,
则梯形结构的顶部为该梯形结构远离对应的第一凸壁或者滑套的端部。通过将第一齿形结
构1031和第二齿形结构301的齿设置为梯形结构,可便于实现第一齿形结构1031和第二齿
形结构301之间的啮合。
示的传动齿轮1与旋转轴6可以同步转动。又由于第一凸壁103和支撑架303在该啮合状态下
的相对位置可以被锁定,这样,可避免传动齿轮1和旋转轴4之间在进行动力传递的过程中
出现松脱的现象,从而可提升传动齿轮1与旋转轴4之间动力传递的稳定性。
程中,滑套305会与支撑架303的止挡部3032相抵接,并可使滚动件304与滑套305的弧形面
3051相切,从而可使滑套305能够同时带动滚动件304由齿毂2的第二台阶面202沿弧形连接
面203向第一台阶面201的方向移动。
支撑架303的第二齿形结构301与第一凸壁103的第一齿形结构1031处于如图12所示的分离
状态。由上述实施例的介绍可以知道,当支撑架303的第二齿形结构301与第一凸壁103的第
一齿形结构1031处于分离状态时,换挡机构处于一挡工作状态,此时传动齿轮1与旋转轴6
可以独立旋转,从而实现二者之间的差速旋转。
作状态时,可使滑套305沿朝向第一凸壁103的方向滑动,以使支撑架303的第二齿形结构
301与第一凸壁103的第一齿形机构1031相啮合。此时可参照图6,滚动件304移动至齿毂2的
第二台阶面202,并同时与第二台阶面202和滑套305的内圈相切,从而使滑动连接装置3锁
定在该位置,以实现第一支撑架303的第二齿形结构301与第一凸壁103的第一齿形机构
1031的稳定的啮合。
二齿形结构301与第一凸壁103的第一齿形结构1031相啮合时,通过滑套305和齿毂2对滚动
件304进行限位实现支撑架303位置的锁定,以实现第二齿形结构301和第一齿形结构1031
可靠的啮合。从而可避免传动齿轮1和旋转轴4之间在进行动力传递的过程中出现松脱的现
象,以避免传动齿轮1与旋转轴4之间出现动力传递中断的现象,从而使应用有该换挡机构
的电动车的驾驶平稳性得到改善。
供的换挡机构,并使各个换挡机构的传动齿轮的齿轮面的齿数不同。这样,可通过与具有不
同齿数的传动齿轮的齿轮面相啮合,以改变传动比的方式来满足多挡位的调节要求。
降低电池的使用量,从而降低成本,其具有很大的经济价值。
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。