一种匹配新能源纯电动汽车的自动换挡两挡减速器
阅读说明：本技术 一种匹配新能源纯电动汽车的自动换挡两挡减速器 (Automatic gear shifting two-gear speed reducer matched with new energy pure electric automobile ) 是由 赵宇 全玉辉 郝文源 张洪炎 张玉波 于 2021-08-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种匹配新能源纯电动汽车的自动换挡两挡减速器,包括输入轴总成、中间轴总成、同步器总成、换挡机构总成、差速器总成,输入轴总成包括输入轴,输入轴上分别设有1挡主动齿轮及2挡主动齿轮,中间轴总成包括中间轴,中间轴上转动连接有1挡从动齿轮及2挡从动齿轮,1挡从动齿轮与1挡主动齿轮啮合传动,2挡从动齿轮与2挡主动齿轮啮合传动；中间轴前段设有主减速器主动齿轮；所述同步器总成固定在中间轴上,换挡机构总成装配在同步器总成上,用于控制同步器总成与1挡从动齿轮或2挡从动齿轮接合实现挡位选择；差速器总成通过主减速器从动齿轮与中间轴总成的主减速器主动齿轮啮合传动,并将动力从差速器半轴输出。(The invention discloses an automatic gear shifting two-gear speed reducer matched with a new energy pure electric vehicle, which comprises an input shaft assembly, an intermediate shaft assembly, a synchronizer assembly, a gear shifting mechanism assembly and a differential mechanism assembly, wherein the input shaft assembly comprises an input shaft, a 1-gear driving gear and a 2-gear driving gear are respectively arranged on the input shaft, the intermediate shaft assembly comprises an intermediate shaft, the intermediate shaft is rotatably connected with a 1-gear driven gear and a 2-gear driven gear, the 1-gear driven gear is in meshing transmission with the 1-gear driving gear, and the 2-gear driven gear is in meshing transmission with the 2-gear driving gear; the front section of the intermediate shaft is provided with a driving gear of a main speed reducer; the synchronizer assembly is fixed on the intermediate shaft, and the gear shifting mechanism assembly is assembled on the synchronizer assembly and is used for controlling the synchronizer assembly to be connected with the 1-gear driven gear or the 2-gear driven gear to realize gear selection; the differential assembly is in meshed transmission with a driving gear of a main speed reducer of the intermediate shaft assembly through a driven gear of the main speed reducer, and power is output from a differential half shaft.)
技术领域
本发明涉及一种两挡减速器，具体涉及一种匹配新能源纯电动汽车的自动换挡两挡减速器，属于新能源车减速器技术领域。
背景技术
对于新能源纯电动汽车而言，驱动电机的转速范围较广，一般在0～18000r/min左右，甚至达到20000r/min，单级减速器就可以满足低转速实现大扭矩驱动，高转速实现车辆高速行驶，因此全球主流纯电动汽车大都采用驱动电机加单级减速器集成方案，但单级减速器依然存在着不足。
单一传动比通常无法同时兼顾纯电动汽车的动力性和经济性。在NEDC工况下，电驱动的效率在84％左右，在最高车速、最低车速条件下，电驱动效率一般会降至60％～70％以下，严重浪费电能而减少续航里程；另一方面，在车辆高速行驶时，电机需要维持极高转速，这又会带来噪声、NVH等机械问题。但随着能耗等要求提升，未来纯电动汽车有望逐步采用两挡减速器。
为了提高电驱动的效率，同时平衡电机的成本，需要设计一种匹配新能源纯电动汽车的减速器，既能保证低转速大扭矩过程中的效率，又兼顾高转速低扭矩时的效率。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种匹配新能源纯电动汽车的自动换挡两挡减速器，使用两挡减速器，与单级减速器相比，两挡减速器提供两套变速比，把驱动电机的效率谱分成两部分，兼顾了纯电动汽车的动力性和经济性，在保证纯电动汽车低转速大扭矩加速过程中的效率，又可以在车辆保持高速时，通过换挡降低驱动电机的转速，从而提升驱动电机的使用效率。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，结合附图：
一种匹配新能源纯电动汽车的自动换挡两挡减速器，包括前壳体1、后壳体2、输入轴总成3、中间轴总成4、同步器总成5、换挡机构总成6、差速器总成7；所述输入轴总成3包括输入轴31，输入轴31与整车驱动电机连接，输入轴31上分别设有1挡主动齿轮32及2挡主动齿轮33；所述中间轴总成4包括中间轴41，中间轴41上分别转动连接有1挡从动齿轮43及2挡从动齿轮44，1挡从动齿轮43与所述1挡主动齿轮32啮合传动，2挡从动齿轮44与所述2挡主动齿轮33啮合传动；中间轴41前段设有主减速器主动齿轮42；所述同步器总成5固定在中间轴上且位于1挡从动齿轮43与2挡从动齿轮44之间；所述换挡机构总成6的换挡拨叉65卡接在同步器总成5的同步器齿套52上，用于控制同步器总成5与1挡从动齿轮43或2挡从动齿轮44接合实现挡位选择；所述差速器总成7通过主减速器从动齿轮71与所述中间轴总成4的主减速器主动齿轮42啮合传动，并将动力从差速器半轴75输出。
进一步地，所述换挡机构总成6包括换挡驱动电机61、滚珠丝杠62、换挡拨块63、换挡拨叉轴64、换挡拨叉65；滚珠丝杠62与换挡驱动电机61输出轴连接，换挡拨块63与滚珠丝杠62连接并沿滚珠丝杠62轴向运动，换挡拨叉轴64与换挡拨叉65固定连接，换挡拨叉65与换挡拨块63连接并与换挡拨块63同步运动，换挡拨叉65卡接在所述同步器总成5的同步器齿套52上。
更进一步地，所述换挡拨叉轴64与换挡拨叉65通过弹性销66固定连接，换挡拨叉轴64两端分别与前壳体1及后壳体2间隙配合，使换挡拨叉轴64可以相对壳体运动。
进一步地，所述1挡从动齿轮43及2挡从动齿轮44分别通过滚针轴承46与中间轴41连接；所述1挡从动齿轮43固定连接有1挡接合齿431；所述2挡从动齿轮44固定连接有2挡接合齿441。
更进一步地，所述1挡主动齿轮的齿轮参数为：法向模数mn＝1.9mm，分度圆法向压力角αn＝20°，分度圆螺旋角βn＝30°，输入轴上1挡主动齿轮齿数z11＝21，中间轴上1挡从动齿轮齿数z12＝43，1挡的齿数比为43/21＝2.048。
更进一步地，所述2挡主动齿轮的齿轮参数为：法向模数mn＝1.9mm，分度圆法向压力角αn＝20°，分度圆螺旋角βn＝30°，输入轴上2挡主动齿轮齿数z21＝32，中间轴上2挡从动齿轮齿数z22＝33，2挡的齿数比为33/32＝1.031。
进一步地，所述同步器总成5包括同步器齿毂51、同步器齿套52、1挡同步器锥环53、同步器滑块54、2挡同步器锥环55，同步器齿毂51通过内花键与所述中间轴41连接，同步器滑块54滑动连接在同步器齿毂51外周的滑槽内，同步器齿套52与同步器齿毂51外圈键连接，1挡同步器锥环53及2挡同步器锥环55分别卡接在同步器齿毂51两端面上。
进一步地，所述差速器总成7包括主减速器从动齿轮71、行星齿轮轴72、行星齿轮73、半轴齿轮74、差速器半轴75、差速器壳体77；主减速器从动齿轮71与差速器壳体77通过圆柱销78固定连接；行星齿轮轴72连接在差速器壳体77上，一对行星齿轮73固定在行星齿轮轴72两端，一对半轴齿轮74分别与行星齿轮73啮合传动，半轴齿轮74分别固定连接有差速器半轴75。
进一步地，自动换挡两挡减速器的速比为：
1挡下，齿数比为2.048；主减速比为4.15；总速比为8.498；
2挡下，齿数比为1.031；主减速比为4.15；总速比为4.280；
倒挡下，齿数比为2.048；主减速比为4.15；总速比为8.498。
本发明具有以下有益效果：
提供一种匹配新能源纯电动汽车的自动换挡两挡减速器，是一款自动换挡的圆柱齿轮传动机电一体化减速器。既可以自动换挡，又保留了齿轮传动效率高、成本低、可靠性突出的优点，能有效降低驾驶员劳动强度，有效降低车辆的运营成本。换挡机构采用电机驱动的滚柱丝杠换挡器，与其他自动变速箱相比，购置成本很低，具有明显的性价比优势。
附图说明
图1为本发明一种匹配新能源纯电动汽车的自动换挡两挡减速器轴剖结构示意图；
图2为本发明所述输入轴总成结构示意图；
图3为本发明所述中间轴总成与同步器总成装配结构示意图；
图4为本发明所述中间轴总成与同步器总成及换挡机构总成装配结构示意图；
图5为本发明所述换挡机构总成中滚珠丝杠结构示意图；
图6为本发明所述1挡从动齿轮及2当从动齿轮结构示意图；
图7为本发明所述同步器总成结构示意图；
图8为本发明所述差速器总成结构示意图；
图9为本发明工作原理简图；
图中：
1-前壳体；2-后壳体；3-输入轴总成；4-中间轴总成；5-同步器总成；6-换挡机构总成；7-差速器总成；
31-输入轴；32-1挡主动齿轮；33-2挡主动齿轮；34-深沟球轴承；
41-中间轴；42-主减速器主动齿轮；43-1挡从动齿轮；44-2挡从动齿轮；45-圆锥滚子轴承；46-滚针轴承；47-止推垫圈；431-1挡接合齿；441-2挡接合齿；
51-同步器齿毂；52-同步器齿套；53-1挡同步器锥环；54-同步器滑块；55-2挡同步器锥环；
61-换挡驱动电机；62-滚珠丝杠；63-换挡拨块；64-换挡拨叉轴；65-换挡拨叉；66-弹性销；621-丝杠轴；622-滚珠螺母；623-滚珠；
71-主减速器从动齿轮；72-行星齿轮轴；73-行星齿轮；74-半轴齿轮；75-差速器半轴；76-圆锥滚子轴承；77-差速器壳体；78-圆柱销。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明的技术方案：
本发明一种匹配新能源纯电动汽车的自动换挡两挡减速器，外形长×宽×高＝213×404×309，如图1所示，由前壳体1、后壳体2、输入轴总成3、中间轴总成4、同步器总成5、换挡机构总成6、差速器总成7等零部件组成，整车驱动电机的动力由减速器输入轴总成输入，经过中间轴总成后，从差速器总成的差速器半轴输出。
如图1至图8所示，所述输入轴总成3包括输入轴31，输入轴31与整车驱动电机连接，输入轴31上分别设有1挡主动齿轮32及2挡主动齿轮33；所述中间轴总成4包括中间轴41，中间轴41上分别转动连接有1挡从动齿轮副43及2挡从动齿轮副44，1挡从动齿轮副43与所述1挡主动齿轮32啮合传动，2挡从动齿轮副44与所述2挡主动齿轮33啮合传动；中间轴41前段设有主减速器主动齿轮42；所述同步器总成5固定在中间轴上且位于1挡从动齿轮副43与2挡从动齿轮副44之间；所述换挡机构总成6装配在同步器总成5上，用于控制同步器总成5与1挡从动齿轮副43或2挡从动齿轮副44接合实现挡位选择；所述差速器总成7通过主减速器从动齿轮71与所述中间轴总成4的主减速器主动齿轮42啮合传动，并将动力从差速器半轴75输出。
进一步地，如图4、图5所示，所述换挡机构总成6包括换挡驱动电机61、滚珠丝杠62、换挡拨块63、换挡拨叉轴64、换挡拨叉65；滚珠丝杠62与换挡驱动电机61输出轴连接，换挡拨块63与滚珠丝杠62连接并沿滚珠丝杠62轴向运动，换挡拨叉轴64与换挡拨叉65固定连接，换挡拨叉65与换挡拨块63连接并与换挡拨块63同步运动，换挡拨叉65卡接在所述同步器总成5的同步器齿套上。换挡丝杠为滚珠丝杠，将滑动摩擦转为滚动摩擦，换挡灵活、噪音小。
更进一步地，所述换挡拨叉轴64与换挡拨叉65通过弹性销66固定连接，换挡拨叉轴64两端分别与前壳体1及后壳体2间隙配合，使换挡拨叉轴64可以相对壳体运动。
进一步地，所述输入轴总成3的输入轴两端分别通过深沟球轴承34与前壳体1及后壳体2连接。
进一步地，所述中间轴41前后两端分别通过滚针轴承45与前壳体1和后壳体2连接。
更进一步地，所述2挡从动齿轮44与滚针轴承45之间设有止推垫圈47。
进一步地，所述1挡从动齿轮43及2挡从动齿轮44分别通过滚针轴承46与中间轴41连接；如图6所示，所述1挡从动齿轮43固定连接有1挡接合齿431；所述2挡从动齿轮4固定连接有2挡接合齿441。
更进一步地，所述1挡主动齿轮的齿轮参数为：法向模数mn＝1.9mm，分度圆法向压力角αn＝20°，分度圆螺旋角βn＝30°，输入轴上1挡主动齿轮齿数z11＝21，中间轴上1挡从动齿轮齿数z12＝43，1挡的齿数比为43/21＝2.048。
所述2挡主动齿轮齿轮参数为：法向模数mn＝1.9mm，分度圆法向压力角αn＝20°，分度圆螺旋角βn＝30°，输入轴上2挡主动齿轮齿数z21＝32，中间轴上2挡从动齿轮齿数z22＝33，2挡的齿数比为33/32＝1.031。
进一步地，如图7所示，所述同步器总成5包括同步器齿毂51、同步器齿套52、1挡同步器锥环53、同步器滑块54、2挡同步器锥环55，同步器齿毂51通过内花键与所述中间轴41连接，同步器滑块54滑动连接在同步器齿毂51外周的滑槽内，同步器齿套52与同步器齿毂51外圈键连接，1挡同步器锥环53及2挡同步器锥环55分别卡接在同步器齿毂51两端面上。
进一步地，如图8所示，所述差速器总成7包括主减速器从动齿轮71、行星齿轮轴72、行星齿轮73、半轴齿轮74、差速器半轴75、差速器壳体77；主减速器从动齿轮71与差速器壳体77通过圆柱销78固定连接；行星齿轮轴72连接在差速器壳体77上，一对行星齿轮73固定在行星齿轮轴72两端，一对半轴齿轮74分别与行星齿轮73啮合传动，半轴齿轮74分别固定连接有差速器半轴75。
进一步地，本发明的速比如表1所示：
表1
以下简要说明本发明的工作原理：
本发明的主要参数如表2所示。
表2
产品型号
2T-220
挡位数
2
操控模式
电机驱动
额定输入扭矩
220N.m
重量
28kg
润滑油型号/加注量
SAE 75W-90GL-4/1.2L
传动效率
≥98％
如图3、图4所示，减速器有两个挡位，拨叉将同步器挂入1挡侧时，1挡齿轮副工作，传递1挡扭矩及转速；拨叉将同步器挂入2挡侧时，2挡齿轮副工作，传递2挡扭矩及转速；拨叉及同步器处于中间位置时，为空挡，减速器不传递扭矩及转速。
如图9所示，需要换挡时，整车VCU发出指令，换挡驱动电机工作，带动滚珠丝杠旋转，使换挡拨块轴向移动，拨动换挡拨叉移动，推动同步器齿套移动，同步器锥环与从动齿轮接合齿摩擦，两端转速相同时，实现同步器换挡。换挡电机的正转与反转，使换挡拨块来回移动，实现挂挡及摘挡。
挂入1挡时，动力从输入轴输入，依次经过输入轴的1挡主动齿轮、中间轴上的1挡从动齿轮、同步器、中间轴、主减速器主动齿轮、差速器总成上的主减速器从动齿轮、半轴齿轮、差速器半轴，输出到整车的驱动轴。
挂入2挡时，动力从输入轴输入，依次经过输入轴上的2挡主动齿轮、中间轴上的2当从动齿轮、同步器、中间轴、主减速器主动齿轮、差速器总成上的主减速器从动齿轮、半轴齿轮、差速器半轴，输出到整车的驱动轴。
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