CN104595465A - 新能源汽车行星减速无级变速耦合箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新能源汽车行星减速无级变速耦合箱，包含由电机、行星减速机构和差速器形成的主传动回路；其中，电机通过转子架连接行星减速机构的太阳轮作为动力输入，行星减速机构的行星架连接差速器作为动力输出驱动车轮。所述新能源汽车行星减速无级变速耦合箱还包含：用于驱动行星减速机构内齿圈进行转动的辅助驱动装置。同现有技术相比，主传动回路可根据内齿圈的工作状况，对行星减速齿轮箱进行不同速比的档位切换，从而可使整个换挡过程连续、平稳、无冲击力，以实现车辆在爬坡、重载起步、常用载荷、中速行驶和轻载高速行驶中的无极变速。

Description

新能源汽车行星减速无级变速耦合箱

技术领域

本发明涉及一种车辆的变速箱，具体的说是一种应用在新能源汽车上的行星减速无级变速耦合箱。

背景技术

随着国际环境恶化和油价的攀升，新能源汽车在全世界OEM中越来越受到追捧。其中，由于纯电动汽车具有效率高，能耗低，是目前唯一现实可行的方案。

纯电动车，作为采用电机驱动车轮行驶的一种新型交通工具。由于对环境影响相对传统汽车较小，所以具有广泛的应用前景和市场，但当前技术尚不成熟。其中，变速箱作为纯电动车的重要部件，其作用是实现车辆在行驶中的档位切换以满足不同道路和路段的驾驶需求，其重要性不言而喻。

早期的纯电动车，电机的调速采用串接电阻或改变电机磁场线圈的匝数来实现，现已很少采用。应用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均匀地改变电机的端电压，控制电机的电流，来实现电机的调速。在电子电力技术的不断发展中，它也逐渐被其他电力晶体管(如GTO、MOSFET、BTR及I GBT等)斩波调速装置所取代。从技术的发展来看，伴随着新型驱动电机的应用，电动汽车的调速控制转变为直流逆变技术的应用，将成为必然的趋势。

而目前已问世的纯电动车大多数为定速比输出，虽然电机驱动相比较传统的发动机驱动更为高效，但这种驱动方式对电机的转速要求过高、扭矩要求过大，而目前的电机没有办法同时具备高转速和高扭矩的双重特性，所以使得电机在全转速区间内两端的效率不高，同时当低速重载起步时，其要求大电流供电，对动力电池的损伤较大，并且当车辆在爬坡时由于需要电机具有较高的扭矩，所以使得车辆在爬坡时较为吃力，影响用户的驾驶操控和舒适性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新能源汽车行星减速无级变速耦合箱，使其具有三种不同的速比档位，以应对不同的车辆运动工况，且互相的切换是连续平稳的，从而提高车辆在爬坡、重载起步、常用载荷、中速行驶和轻载高速行驶等状态下的性能，并且能够使车辆在换档时具有平稳性高的品质，改善了车辆的驾控性和舒适性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种新能源汽车行星减速无级变速耦合箱，包含由太阳轮、行星轮、内齿圈和行星架组成的行星减速机构；还包含：驱动所述行星减速机构进行运转的电机和驱动汽车车轮进行转动的差速器；

所述电机、所述行星减速机构和所述差速器形成所述新能源汽车行星减速无级变速耦合箱的主传动回路；其中，所述电机通过转子架连接太阳轮作为动力输入，所述行星架连接所述差速器作为动力输出驱动车轮；

所述新能源汽车行星减速无级变速耦合箱还包含：用于驱动所述内齿圈进行转动的辅助驱动装置；

所述主传动回路根据所述内齿圈的工作状况，对所述新能源汽车行星减速无级变速耦合箱进行不同速比的档位切换。

本发明的实施方式相对于现有技术而言，由于在行星减速齿轮箱内设有驱动行星减速机构内齿圈的辅助驱动装置，在主传动回路输出动力的同时，通过辅助驱动装置带动行星减速机构的内齿圈进行转动。由此可知，当车辆低速重载起步时，可提高行星减速机构的传动性能，即使不采用大电流对电机进行供电，也可使车辆在起步时输出一个较大的扭矩，从而使车辆在起步的一瞬间即可进行升档，避免了大电流供电对电池造成的损伤，并且提高了车辆在爬坡时的爬坡性能。并且由于行星减速齿轮箱中的主传动回路可根据齿圈的工作状况来改变不同的速比档位，从而使得车辆在不同的行驶状态下实现不同的档位切换，另外由于速比档位间的切换为机械式的传动结构，所以可使整个换挡过程连续、平稳、无冲击力，从而实现车辆在爬坡、重载起步、常用载荷、中速行驶和轻载高速行驶中的无极变速。

其中，所述电机包含电机定子，设置在所述电机定子内的电机转子；所述转子架与所述电机转子进行连接。在实际装配时，可在电机转子的转子槽内绕上电枢绕组。而在工作中，电机定子用于产生励磁磁场对处于在其中的通电导体产生力的作用，而电机转子槽内的电枢绕组会在励磁作用下使其转子进行旋转，从而驱动行星减速机构进行工作。

而述内齿圈的工作状况可通过辅助驱动装置进行控制，通过辅助驱动装置可使内齿圈进行三种不同的工作方式包含固定不动、正转和反转，从而使得主传动回路具有相应的大、中、小三种不同速比的档位可选，以满足不同的路况需求。

进一步的，所述内齿圈外具有外齿圈，所述内齿圈与所述外齿圈一体成型；所述辅助驱动装置为辅助电机，所述辅助电机的主轴套设齿轮与所述外齿圈进行啮合。由此可知当主传动回路进行动力输出时，由于内齿圈外的外齿圈是与辅助电机主轴上的齿轮啮合，所以在主传动回路输出动力的同时通过辅助电机可带动内齿圈进行转动，从而改变了主传动回路动力输出时的速比，提高了车辆在爬坡时的爬坡性能和起步换挡时的平稳性。

进一步的，所述新能源汽车行星减速无级变速耦合箱还包含：与所述外齿圈进行连接的制动器。由于制动器是一种具有使运动部件或运动机械减速、停止或保持停止状态等功能的装置，是使车辆停止或减速时所采用的机械零件。在车辆的实际行驶过程中，可通过制动器来控制内齿圈的转速，从而进一部对主传动回路的动力输出进行有效控制。

附图说明

图1为本发明第一实施方式的新能源汽车行星减速无级变速耦合箱的结构示意图；

图2为本发明第一实施方式的新能源汽车行星减速无级变速耦合箱的加速曲线图；

图3为本发明第二实施方式的新能源汽车行星减速无级变速耦合箱的内部结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种新能源汽车行星减速无级变速耦合箱，如图1所示，包含由太阳轮3、行星轮4、内齿圈2和行星架5组成的行星减速机构。还包含：驱动行星减速机构进行运转的电机和驱动汽车车轮进行转动的差速器12。

其中，电机、行星减速机构和差速器12形成本实施方式的新能源汽车行星减速无级变速耦合箱的主传动回路。电机通过转子架13连接太阳轮3作为动力输入，而行星架5连接差速器12作为动力输出驱动车轮。

具体的说，在本实施方式中，电机包含电机定子8和电机转子9。在实际装配时，可在电机转子的转子槽内绕上电枢绕组。而在工作中，电机定子用于产生励磁磁场对处于在其中的通电导体产生力的作用，而电机转子槽内的电枢绕组会在励磁作用下使其转子进行旋转，从而驱动行星减速机构进行工作。另外，转子架13是与电机转子9进行连接。而行星减速机构中的太阳轮3、行星轮4是设置在内齿圈2内的，并且太阳轮3是直接套设在转子架13上，通过转子架13带动其进行转动。另外，行星轮4分别与内齿圈2和太阳轮3进行啮合，而行星架5具有一个连接部6与行星轮4的轴心连接。

该主传动回路的具体工作方式为，电机转子9经转子架13驱动太阳轮3进行转动，而行星轮4在太阳轮3的转动下绕太阳轮3进行公转并同时带动行星架5进行回转，通过行星架5将电机的动力传递至差速器，由差速器通过半轴1进行动力输出。

值得一提的是，本实施方式的新能源汽车行星减速无级变速耦合箱还包含：用于驱动内齿圈2进行转动的辅助驱动装置。其中，主传动回路根据内齿圈2的工作状况，对齿轮箱进行不同速比的档位切换。

通过上述内容可知，由于在行星减速齿轮箱内设有驱动行星减速机构内齿圈2的辅助驱动装置，在主传动回路输出动力的同时，通过辅助驱动装置带动行星减速机构的内齿圈2进行转动。由此可知，当车辆低速重载起步时，可提高行星减速机构的传动性能，即使不采用大电流对电机进行供电，也可使车辆在起步时输出一个较大的扭矩，从而使车辆在起步的一瞬间即可进行升档，避免了大电流供电对电池造成的损伤，提升了电池的续航里程和使用寿命，同时提高了车辆在爬坡时的爬坡性能。并且由于行星减速齿轮箱中的主传动回路可根据齿圈的工作状况来改变不同的速比档位，从而使得车辆在不同的行驶状态下实现不同的档位切换，另外由于速比档位间的切换为机械式的传动结构，所以可使整个换挡过程连续、平稳、无冲击力，从而实现车在爬坡、重载起步、常用载荷、中速行驶和轻载高速行驶中的无极变速。

具体的说，在本实施方式中，内齿圈2外还具有一个外齿圈14，内齿圈2与外齿圈14一体成型。而辅助驱动装置采用辅助电机10，并在辅助电机10的主轴上套设有与外齿圈14进行啮合的齿轮7。

由此可知，当主传动回路进行动力输出时，由于内齿圈2外的外齿圈14是与辅助电机主轴上的齿轮7啮合，所以在主传动回路输出动力的同时通过辅助电机可带动内齿圈2进行转动，从而改变了主传动回路动力输出时的速比，提高了车辆在爬坡时的爬坡性能和起步换挡时的平稳性。

另外，如图2所示，其中L1为只采用主传动回路驱动车辆时0-100km/h的加速曲线，通过曲线L1可知，当只采用主传动回路来驱动车辆进行行驶时，加速曲线L1是一个缓慢的上升过程，从而会影响车辆在起步和爬坡时的加速性能。另外，当车辆在起步进入二档的过程中需要经过一段时间让其达到某个速度值后才升入二档，由于纯电动车齿轮箱换挡的特征，会造成齿轮箱在进行升档过程中无法保证其平稳性，会产生一定的冲击力，使驾驶者产生顿挫感，从而影响驾驶者的驾控性和舒适性。

而L2是在主传动回路驱动车辆的同时采用辅助电机驱动行星减速机构的内齿圈2进行转动时车辆0至100km/m的加速曲线，通过曲线L2可知，通过内齿圈2的转动可改变主传动回路动力输出时的速比，在起步加速的初段时间内，齿圈2通过正转的方式，使曲线L2的瞬时加速度明显快于曲线L1的瞬时加速度，从而缩短了0至100km/h加速所需的时间，同时提高了整台行星减速齿轮箱的扭矩，使其能够适应各种爬坡需求。另外，由于其瞬时速度的提高，加快了起步升挡所用的时间，车辆在起步的过程中可直接实现二档起步，使车辆的起步和行驶过程中达到无级平稳的变速，从而提高了换挡品质以及驾驶者的舒适性和驾控性。

本发明的第二实施方式涉及一种新能源汽车行星减速无级变速耦合箱，第二实施方式是在第一实施方式的基础上做了进一步改进，其主要改进在于：如图3所示，本实施方式的新能源汽车行星减速无级变速耦合箱还包含：与外齿圈14进行连接的制动器11。

由于制动器11是一种具有使运动部件或运动机械减速、停止或保持停止状态等功能的装置，是使车辆停止或减速时所采用的机械零件。在车辆的实际行驶过程中，可通过制动器来控制齿圈的转速，进而对行星架的动力输出进行有效控制。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (5)

1.一种新能源汽车行星减速无级变速耦合箱，包含由电机、行星减速机构和差速器构成的主传动回路；

其中，所述电机通过转子架连接所述行星减速机构的太阳轮作为动力输入，所述行星减速机构的行星架连接所述差速器作为动力输出驱动车轮，其特征在于：

所述新能源汽车行星减速无级变速耦合箱还包含：用于驱动所述行星减速机构的内齿圈进行转动的辅助驱动装置；

所述主传动回路根据所述内齿圈的工作状况，对所述新能源汽车行星减速无级变速耦合箱进行不同速比的档位切换。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车行星减速无级变速耦合箱，其特征在于：所述内齿圈的工作状况包含固定不动、正传和反转。

3.根据权利要求1中任意一项所述的新能源汽车行星减速无级变速耦合箱，其特征在于：所述内齿圈外具有外齿圈，所述内齿圈与所述外齿圈一体成型；

所述辅助驱动装置为辅助电机，所述辅助电机的主轴套设齿轮与所述外齿圈进行啮合。

4.根据权利要求3所述的新能源汽车行星减速无级变速耦合箱，其特征在于：所述新能源汽车行星减速无级变速耦合箱还包含：与所述外齿圈进行连接的制动器。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述新能源汽车行星减速无级变速耦合箱，其特征在于：所述电机包含电机定子，设置在所述电机定子内的电机转子；

所述转子架与所述电机转子进行连接。