新能源汽車傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化與設(shè)計(jì)

周新良 劉立東

（浙江萬(wàn)里揚(yáng)股份有限公司，浙江金華 300016）

0.引言

汽車傳動(dòng)系統(tǒng)是由一系列具有彈性和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的曲軸、飛輪、離合器、變速器、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋等組成[1]。動(dòng)力經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出，經(jīng)離合器、變速箱增扭變速后，由傳動(dòng)軸、主減速器、差速器、半軸傳遞到驅(qū)動(dòng)車輪[2]。汽車在轉(zhuǎn)向的過(guò)程中，其左右輪和前后輪的轉(zhuǎn)矩輸出往往一致，而汽車的左右輪和前后輪在轉(zhuǎn)向時(shí)其通過(guò)路面的距離不同，轉(zhuǎn)矩輸出一致時(shí)容易造成汽車傾斜、容易翻車、車輛行駛不穩(wěn)，降低駕駛的安全性[3]。

本文通過(guò)對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提供一種具備調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩的新能源汽車傳動(dòng)系統(tǒng)，達(dá)到了適應(yīng)性調(diào)節(jié)主傳動(dòng)軸的從傳動(dòng)軸輸出轉(zhuǎn)矩的目的，可適應(yīng)性的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩而穩(wěn)定車輛的行駛，從而可以有效解決上述問(wèn)題。

1.新能源汽車傳動(dòng)系統(tǒng)總體優(yōu)化方案

新能源汽車傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括主傳動(dòng)軸和從傳動(dòng)軸兩個(gè)關(guān)鍵部分，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的目的，本文總體優(yōu)化設(shè)計(jì)的新能源汽車傳動(dòng)系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 新能源汽車傳動(dòng)系統(tǒng)總體優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

主傳動(dòng)軸端部設(shè)有呈矩形盒體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)箱，其內(nèi)部設(shè)置有第一腔室；從傳動(dòng)軸為兩組，呈左右對(duì)稱狀分布于主傳動(dòng)軸的兩個(gè)端部；兩組從傳動(dòng)軸的端部和主傳動(dòng)軸的端部伸入第一腔室中，其中，主傳動(dòng)軸伸入第一腔室內(nèi)部的一端一體設(shè)置有圓臺(tái)狀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)塊；從傳動(dòng)軸的端部一體設(shè)置有與轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)塊之間相對(duì)應(yīng)的從動(dòng)齒輪；轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)塊的表面固定設(shè)置有多組與從動(dòng)齒輪之間嚙合傳動(dòng)的主動(dòng)斜齒輪；轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)箱的左右兩側(cè)均設(shè)置有供從傳動(dòng)軸活動(dòng)的活動(dòng)槽。

1.2 工作原理

當(dāng)從傳動(dòng)軸相對(duì)主傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)，從傳動(dòng)軸端部的從動(dòng)齒輪嚙合傳動(dòng)在轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)塊表面對(duì)應(yīng)的主動(dòng)斜齒輪上而改變主傳動(dòng)軸、從傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)比。

2.新能源汽車傳動(dòng)系統(tǒng)詳細(xì)優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)塊優(yōu)化設(shè)計(jì)

作為總體方案的進(jìn)一步優(yōu)化，要求轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)塊遠(yuǎn)離主傳動(dòng)軸的一端直徑大于轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)塊靠近主傳動(dòng)軸一端的直徑。

從傳動(dòng)軸在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從傳動(dòng)軸端部的從動(dòng)齒輪位置與轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)塊上接觸的位置改變，兩組從傳動(dòng)軸同時(shí)向左轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，左側(cè)一組從傳動(dòng)軸端部的從動(dòng)齒輪傾斜朝向轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)塊靠近主傳動(dòng)軸的一側(cè)，此時(shí)，從動(dòng)齒輪與對(duì)應(yīng)的主動(dòng)斜齒輪嚙合傳動(dòng)，因轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)塊靠近主傳動(dòng)軸一端的主動(dòng)斜齒輪直徑較小，而主傳動(dòng)軸的傳動(dòng)速度不變，因此，主動(dòng)斜齒輪與從動(dòng)齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，從傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速會(huì)降低，而右側(cè)一組的從傳動(dòng)軸端部的從動(dòng)齒輪傾斜朝向轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)塊遠(yuǎn)離主傳動(dòng)軸的一側(cè)，此時(shí)，從動(dòng)齒輪與對(duì)應(yīng)的主動(dòng)斜齒輪嚙合傳動(dòng)，因轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)塊遠(yuǎn)離主傳動(dòng)軸一端的主動(dòng)斜齒輪直徑較大，而主傳動(dòng)軸的傳動(dòng)速度不變，因此，主動(dòng)斜齒輪與從動(dòng)齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，從傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速會(huì)提高，實(shí)現(xiàn)了裝置左轉(zhuǎn)時(shí)，左側(cè)的一組從傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速低，右側(cè)的一組從傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速高的現(xiàn)象，從而達(dá)到了適應(yīng)性調(diào)節(jié)主傳動(dòng)軸兩組的從傳動(dòng)軸輸出轉(zhuǎn)矩的目的，可適應(yīng)性的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩而穩(wěn)定車輛的行駛。

2.2 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)箱優(yōu)化設(shè)計(jì)

作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化，在轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)箱的內(nèi)部設(shè)置有存儲(chǔ)冷卻油液的第二腔室，使其位于第一腔室的上部，兩個(gè)腔室之間通過(guò)循環(huán)進(jìn)入管道進(jìn)行連通，管道的端部設(shè)置有連通第二腔室內(nèi)部的循環(huán)進(jìn)入孔，循環(huán)進(jìn)入管道遠(yuǎn)離循環(huán)進(jìn)入孔的一端外圈處固定設(shè)置有隔離在第二腔室、第一腔室之間的過(guò)濾棉層，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)塊的內(nèi)部中間位置設(shè)置有內(nèi)潤(rùn)滑通道，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)塊的外圈表面設(shè)置有多組連通內(nèi)潤(rùn)滑通道的潤(rùn)滑通孔，潤(rùn)滑通孔貫穿設(shè)置于主動(dòng)斜齒輪的表面。

當(dāng)主傳動(dòng)軸端部的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)塊在第一腔室轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可帶動(dòng)第一腔室中的冷卻油液產(chǎn)生渦旋現(xiàn)象，產(chǎn)生渦旋現(xiàn)象的冷卻油液依次通過(guò)循環(huán)進(jìn)入管道、循環(huán)進(jìn)入孔進(jìn)入第二腔室中，進(jìn)入第二腔室中的冷卻油液被過(guò)濾棉層濾除雜質(zhì)之后再次進(jìn)入第一腔室中使用，起到了自動(dòng)循環(huán)過(guò)濾冷卻油液的目的，而冷卻油液可使用發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油等。冷卻油液在第一腔室中給主傳動(dòng)軸、從傳動(dòng)軸接觸的位置進(jìn)行降溫和潤(rùn)滑，增加了主動(dòng)斜齒輪與從動(dòng)齒輪的使用壽命，其中，冷卻油液在轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)塊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可從潤(rùn)滑通孔處進(jìn)出內(nèi)潤(rùn)滑通道，實(shí)現(xiàn)了對(duì)主動(dòng)斜齒輪和從動(dòng)齒輪接觸位置進(jìn)行充分冷卻和潤(rùn)滑的目的。

此外，還可以在第二腔室中設(shè)置有給冷卻油液制冷的制冷單元。其中，制冷單元可使用制冷器等裝置，制冷單元啟動(dòng)時(shí)對(duì)冷卻油液進(jìn)行制冷，避免冷卻油液溫度過(guò)高，冷卻油液完全充滿于第一腔室和第二腔室中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)主傳動(dòng)軸、從傳動(dòng)軸端部均勻降溫和充分潤(rùn)滑的目的。

2.3 從傳動(dòng)軸優(yōu)化設(shè)計(jì)

在從傳動(dòng)軸的外圈處活動(dòng)套設(shè)有轉(zhuǎn)環(huán)，活動(dòng)槽的內(nèi)壁上固定設(shè)置有推動(dòng)轉(zhuǎn)環(huán)沿著活動(dòng)槽長(zhǎng)度方向移動(dòng)的第二推動(dòng)單元，活動(dòng)槽的開(kāi)口處固定設(shè)置有密封在轉(zhuǎn)環(huán)外圈與活動(dòng)槽內(nèi)壁之間的橡膠墊。當(dāng)主傳動(dòng)軸側(cè)面相應(yīng)的從傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩過(guò)小時(shí)，可通過(guò)第二推動(dòng)單元推動(dòng)轉(zhuǎn)環(huán)上移，轉(zhuǎn)環(huán)上移時(shí)帶動(dòng)從傳動(dòng)軸端部的從動(dòng)齒輪上移，從動(dòng)齒輪與轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)塊遠(yuǎn)離主傳動(dòng)軸一側(cè)對(duì)應(yīng)的主動(dòng)斜齒輪之間嚙合傳動(dòng)，從而增加從傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩，從傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)方便，第二推動(dòng)單元可使用電動(dòng)推桿等裝置。

此外，在從傳動(dòng)軸的端部固定安裝有輪胎，輪胎中設(shè)置有用于監(jiān)測(cè)輪胎壓力的監(jiān)測(cè)單元。監(jiān)測(cè)單元可使用壓力傳動(dòng)器等裝置，當(dāng)監(jiān)測(cè)單元監(jiān)測(cè)到輪胎的壓力增加時(shí)，此時(shí)，輪胎可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)低的現(xiàn)象，輪胎轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)低會(huì)引起輪胎與路面過(guò)度磨損，從傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩過(guò)小的現(xiàn)象，因此，可適用性調(diào)節(jié)增大從傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩以穩(wěn)定車輛轉(zhuǎn)向，增加車輛行駛的穩(wěn)定性。

3.新能源汽車傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化效果

（1）通過(guò)主傳動(dòng)軸上轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)塊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到了適應(yīng)性調(diào)節(jié)主傳動(dòng)軸兩組從傳動(dòng)軸輸出轉(zhuǎn)矩的目的，可適用性的調(diào)節(jié)增大從傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩以穩(wěn)定車輛轉(zhuǎn)向，增加車輛行駛的穩(wěn)定性。

（2）通過(guò)在轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)箱進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在其中加入冷卻油液，實(shí)現(xiàn)了對(duì)主動(dòng)斜齒輪和從動(dòng)齒輪接觸位置進(jìn)行充分冷卻和潤(rùn)滑的目的；同時(shí)可以增加冷卻油液制冷的制冷單元，避免冷卻油液溫度過(guò)高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)主傳動(dòng)軸、從傳動(dòng)軸端部均勻降溫和充分潤(rùn)滑的目的。

（3）通過(guò)對(duì)從傳動(dòng)軸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，增加從傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩，使從傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)更加方便；在從傳動(dòng)軸的輪胎中設(shè)置胎壓監(jiān)測(cè)單元，通過(guò)實(shí)時(shí)的胎壓，按需調(diào)節(jié)從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩，進(jìn)一步增加車輛行駛的穩(wěn)定性。