一种变速器以及车辆的制作方法

1.本技术实施例涉及传动装置技术领域，尤其涉及一种变速器以及车辆。


背景技术：

2.电驱动减速箱为电动汽车的重要组成部分，目前常见的电驱动减速箱有单级变速器和两档变速器。单级电驱动减速箱具有速比固定，能够给予车辆的驱动模式选择比较单一等局限性。与之形成对比的，两档电驱动减速箱则可以根据不同工况通过调整换档输出更加合理的动力曲线，不仅可以继续加大输出扭矩、提升最高车速，还能把牵引电机拉回高效区，因此两档电驱动减速箱越来越多地被应用在电动汽车等新能源车辆上。
3.现有两档电驱动减速箱通常采用同步器实现档位切换，例如，相关技术提供了纯电动汽车后置后驱两速动力总成，该总成包括两速自动变速箱、换挡电机、换挡电机驱动器和推杆，换挡电机驱动器电性连接至换挡电机，换挡电机的直线运动输出轴连接至推杆；两速自动变速箱内部设有输入轴、中间轴和动力输出轴，输入轴上设有一挡齿轮和二挡齿轮，中间轴上设有同轴轴向滑动连接的同步器，中间轴上设有轴向位置固定、空套在中间轴上的与一挡齿轮啮合的一挡中间齿轮和与二挡齿轮啮合的二挡中间齿轮，一挡中间齿轮和二挡中间齿轮分别位于同步器的两侧。工作过程中，换挡电机的直线运动输出轴带动推杆左右移动，推杆带动同步器在一档中间齿轮和二档中间齿轮之间运动，从而实现了具有两个速比的驱动动力。
4.然而，上述总成中两速自动变速箱由于同步器的存在，会导致轴向尺寸过大。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种变速器以及车辆，用于缩短变速器的轴向尺寸。
6.基于上述目的，本技术实施例提供一种变速器，包括输入轴、输出轴、换档机构以及传动比不同的至少两档啮合齿轮，每档所述啮合齿轮均包括相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮固定套设于所述输入轴，所述从动齿轮可转动套设于所述输出轴，所述输出轴为具有中空腔的中空结构；
7.所述换档机构包括联接件、弹性件、作用件和驱动装置，所述联接件与每个所述从动齿轮一一对应设置，每个所述联接件沿所述输出轴的径向滑动安装于所述输出轴且一端伸至所述中空腔；所述联接件滑动运动过程中具有与所述从动齿轮配合以联接所述从动齿轮和所述输出轴的联接位置，以及，与所述从动齿轮脱离的脱离位置；
8.所述弹性件设置于所述联接件与所述输出轴之间，并驱动所述联接件运动至所述脱离位置；所述作用件沿所述输出轴中轴线滑动安装于所述中空腔，所述驱动装置驱动所述作用件滑动，所述作用件具有在滑动过程驱动任一所述联接件由所述脱离位置运动至所述联接位置的驱动面。
9.在本技术实施例提供的变速器中，由于联接件的径向运动实现与从动齿轮的联接
和分离，并且驱动联接件运动的作用件设置在输出轴的中空腔中，因此，换档机构的结构以及在工作过程中均无需占用输出轴的轴向空间，从而使得变速器的轴向尺寸能够大幅度减小，更加适用电动汽车等轻量化的设计需求。
10.在一种可能的实施方式中，所述中空腔沿所述输出轴中轴线贯通所述输出轴；所述驱动装置包括传动装置和换档电机，所述作用件与所述传动装置连接，所述换档电机设置于所述输出轴一端的外侧，所述传动装置伸出所述输出轴与所述换档电机连接，所述换档电机通过所述传动装置驱动所述作用件滑动。
11.在一种可能的实施方式中，所述传动装置为滚珠丝杠轴，所述作用件安装于所述滚珠丝杠轴。
12.在一种可能的实施方式中，所述作用件为以所述输出轴中轴线为中轴线的周转结构，所述周转结构的外周面为所述驱动面。
13.在一种可能的实施方式中，所述作用件沿所述输出轴中轴线至少设置有两个。
14.在一种可能的实施方式中，所述联接件包括至少一个滑销，所述输出轴上设置有沿径向贯通轴壁并与所述中空腔连通的滑动腔；所述滑动腔与所述滑销一一对应，所述滑销滑动设置于所述滑动腔中；所述从动齿轮上设置有允许所述滑销插入的配合孔。
15.在一种可能的实施方式中，所述联接件包括至少两个所述滑销，同一所述联接件中的所有所述滑销相对于所述输出轴中轴线均匀设置。
16.在一种可能的实施方式中，在所述从动齿轮的轴孔孔壁和所述输出轴外周面中的一方设置有滚针槽，所述滚针槽中设置有滚针，所述滚针在所述滚针槽中可绕平行于所述输出轴中轴线的轴线自转；所述从动齿轮通过所述滚针和所述滚针槽的配合可转动套设于所述输出轴。
17.在一种可能的实施方式中，包括控制器以及与所述控制器信号连接的速度传感器；所述速度传感器检测所述输出轴的转速；所述控制器根据所述速度传感器的检测结果控制换档时所述输入轴的转速。
18.本技术实施例同时提供了一种车辆，该车辆包括上述任一项所述的变速器。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术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技术实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本技术实施例提供的一种变速器的结构示意图；
21.图2为本技术实施例提供的一种变速器中从动齿轮与输出轴配合位置的剖视图；
22.图3为本技术实施例提供的一种变速器处于空档的结构示意图；
23.图4为本技术实施例提供的一种变速器处于一档的结构示意图；
24.图5为本技术实施例提供的一种变速器处于二档的结构示意图；
25.附图标记说明：
26.1-牵引电机、2-一档主动齿轮、3-二档主动齿轮、4-输入轴、5-输出轴、6-换档电机、7-第一滑销、8-作用件、9-第一滚针、10-一档从动齿轮、11-二档从动齿轮、12-滚珠丝杠
轴、13-第二滚针、14-第二滑销。
具体实施方式
27.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
28.图1为本技术实施例提供的一种变速器的结构示意图，如图1所示，该变速器包括壳体、输入轴4、输出轴5、两档啮合齿轮和换档机构。
29.输入轴4为绕第一轴线可转动安装于壳体的柱状轴，第一轴线也即该柱状轴的中轴线。输入轴4的一端与牵引电机1相连，牵引电机1驱动输入轴4绕第一轴线转动并通过输入轴4传递动力至该变速器。输出轴5为绕第二轴线可转动安装于壳体的柱状轴，第二轴线也即该柱状轴的中轴线。第二轴线与第一轴线平行，也就是说，输入轴4和输出轴5并行设置。输出轴5用于与负载相连，输出变速器的动力。
30.两档啮合齿轮分别为一档啮合齿轮和二档啮合齿轮，一档啮合齿轮和二档啮合齿轮的传动比不相等，分别对应不同的档位，其中二档为高档，一档为低档。一档啮合齿轮包括包括相互啮合的一档主动齿轮2和一档从动齿轮10，二档啮合齿轮包括相互啮合的二档主动齿轮3和二档从动齿轮11。一档主动齿轮2和二档主动齿轮3固定套设于输入轴4的外周，随输入轴4同步绕第一轴线转动，此处固定套设可以通过键连接、焊接或者一体成型等方式实现。
31.一档从动齿轮10和二档从动齿轮11均可转动套设于输出轴5的外周，也就是说，一档从动齿轮10和二档从动齿轮11可绕第二轴线转动，且不影响输出轴5的运动情况。此处可转动套设可以通过轴承或者轴承类结构实现，例如本实施例中，一档从动齿轮10的轴孔孔壁或输出轴5外周面环绕第二轴线均匀设置有多个第一滚针槽，第一滚针槽中设置有第一滚针9，第一滚针9在第一滚针槽中能够绕平行于第二轴线的轴线自由自转。
32.通过第一滚针9和第一滚针槽的设计可以实现一档从动齿轮10相对于输出轴4的转动。二档从动齿轮11与输出轴5之间设置有第二滚针13和第二滚针槽，第二滚针13和第二滚针槽与第一滚针9和第一滚针槽的结构和工作原理相同，此处不再赘述。为了便于安装，第一滚针槽和第二滚针槽设置于输出轴5外周。
33.输出轴5为中空结构，包括内腔面和外周面，内腔面限定出沿第二轴线方向贯通的中空腔，中空腔为与输出轴5同轴的圆柱腔体，定义内腔面和外周面之间的结构为轴壁。输出轴5在一档从动齿轮10所在位置，环绕第二轴线均匀设置有三个贯穿轴壁的第一滑动腔，三个第一滑动腔延伸方向为一档从动齿轮10的径向方向，且以间隔120度的角度设置。输出轴5在二档从动齿轮11所在位置设置有第二滑动腔，第二滑动腔设置方式与第一滑动腔相同，此处不再赘述。
34.换档机构包括换档电机6、滚珠丝杠轴12、作用件8、第一滑销7、第一弹簧、第二滑销14和第二弹簧。第一滑销7通过第一弹簧滑动安装于第一滑动腔且一端伸至中空腔，第一弹簧驱动第一滑销7沿第一滑动腔朝向第二轴线的位置运动，并运动至不影响一档从动齿轮10相对于输出轴5转动的位置，该位置定义为脱离位置。第一滑销7还可以在外力作用下
运动与一档从动齿轮10配合的联接位置。一档从动齿轮10设置有三个相对于第二轴线以120度均匀布置的第一配合孔，第一滑销7运动至联接位置是指运动至伸入第一配合孔的位置，在第一滑销7伸入第一配合孔时能够实现输出轴5与一档从动齿轮10同步联动。
35.第二滑销14通过第二弹簧安装于第二滑动腔且一端伸至中空腔，第二弹簧驱动第二滑销14沿第二滑动腔朝向第二轴线的位置运动，并运动至不影响二档从动齿轮11相对于输出轴5转动的位置，该位置定义为脱离位置。第二滑销14还可以在外力作用下运动与二档从动齿轮11配合的联接位置。二档从动齿轮11设置有三个相对于第二轴线以120度均匀布置的第二配合孔，第二滑销14运动至联接配合位置是指运动至伸入第二配合孔的位置，在第二滑销14伸入第二配合孔时能够实现输出轴5与一档从动齿轮10同步联动。
36.与同一从动齿轮对应的所有滑销合称为联接件，联接件与从动齿轮一一对应设置。上述实施方式中，联接件包括环绕第二轴线均匀设置的三个滑销，但是本技术并不局限于此，例如，联接件可以包括一个、两个以及三个以上的滑销，相应地，滑动腔、配合孔和弹性件的数目进行对应改变即可。
37.中空腔内设置有延伸方向平行于第二轴线的滚珠丝杠轴12，滚珠丝杠轴12上安装有作用件8，作用件8为以第二轴线为中轴线的周转结构，该周转结构的外周面为驱动面。
38.滚珠丝杠轴12的一端伸出中空腔与位于输出轴5一侧的换档电机6连接，换档电机6通过滚珠丝杠轴12驱动作用件8沿第二轴线正向和反向滑动，滚珠丝杠轴12和换档电机6合称为驱动作用件8沿第二轴线滑动的驱动装置。作用件8滑动至第一滑销7所在位置时，驱动面驱动第一滑销7自脱离位置运动至联接位置；作用件8滑动至第二滑销14所在位置时，驱动面驱动第二滑销14自脱离位置运动至联接位置。作用件8滑动至其他位置时，不对第一滑销7和第二滑销14起作用。
39.本实施例通过采用作用件以及将作用件安装于滚珠丝杠轴的方式实现作用件在中空腔中沿第二轴线滑动，但是本技术实施例并不局限于此，例如，在一些其他的实施方式中，滚珠丝杠轴12可以采用螺纹滑块、齿轮齿条等能够将换档电机6的旋转运动转换为直线运动的传动装置代替。又例如，在另一些可能的实施方式中，作用件滑动安装于输出轴5，驱动装置驱动作用件滑动即可。
40.变速器还包括控制器以及与控制器信号连接的速度传感器，速度传感器用于检测输出轴5的转速；控制器根据速度传感器的检测结果控制换档时输入轴4的转速，以调整从动齿轮和输出轴5之间的转速差，当从动齿轮和输出轴5之间的转速差小于某个值时，滑销能够顺利进入配合孔，进而联接输出轴5和从动齿轮。
41.本技术实施例提供的变速器具有空档、一档和二档，图3为本技术实施例提供的一种变速器处于空档的结构示意图；如图3所示，处于空档时，作用件8位于第一滑销7和第二滑销14之间的中间位置，对第一滑销7和第二滑销14均不产生作用。
42.图4为本技术实施例提供的一种变速器处于一档的结构示意图；如图4所示，处于一档时，作用件8相对于空档时的位置沿第二轴线向第一滑销7位置运动，并驱动第一滑销7自脱离位置运动至联接位置。
43.图5为本技术实施例提供的一种变速器处于二档的结构示意图；如图5所示，处于二档时，作用件8相对于空档时的位置沿第二轴线向第二滑销14位置运动，并驱动第二滑销14自脱离位置运动至联接位置。
44.通过上述描述可知，在本技术实施例提供的变速器中，由于联接件的径向运动实现与从动齿轮的联接和分离，并且驱动联接件运动的作用件8设置在输出轴5的中空腔中，因此换档机构的结构以及在工作过程中均无需占用输出轴5的轴向空间，从而使得变速器的轴向尺寸能够大幅度减小，更加适用电动汽车等轻量化的设计需求。
45.上述实施例以两档为例进行描述，显然该变速器可为多档变速器，其结构和工作原理为上述两档实施例的叠加，此处不再赘述。
46.另外，在另一种可能的实施方式中，作用件8在第一轴线方向上设置有至少两个，通过采用更多的作用件8，能够缩短档位切换过程中作用件的行程，使得档位切换更为迅速。
47.本技术实施例同时提供了一种车辆，该车辆采用上述实施例中的变速器。
48.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
49.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
50.此外，上文所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
51.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本技术的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本技术的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本技术的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本技术的保护范围之内。