CN109835155B - 星盘换挡式自动四速纯电动动力总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了星盘换挡式自动四速纯电动动力总成，包括电机、前双速行星传动装置、后双速行星传动装置、差速器、第一换挡器、第二换挡器、第三换挡器、第四换挡器；所述电机与前双速行星传动装置同轴安装；所述后双速行星传动装置与差速器同轴安装；所述差速器传动轴与电机的输出轴平行安装；所述第一换挡器、第二换挡器分别与前双速行星传动装置配合连接，所述第三换挡器、第四换挡器分别与后双速行星传动装置配合连接。本发明通过四个换挡器的动作，使总成实现四挡模式、电子驻车和空挡模式输出。本发明实现了无动力间断换挡、任意档位切换、空挡损耗小、换挡响应迅速、挡位间大速比差、换挡能耗小及低成本，具有更高的性价比。

Description

星盘换挡式自动四速纯电动动力总成

技术领域

本发明涉及纯电动总成领域，特别涉及星盘换挡式自动四速纯电动动力总成。

背景技术

随着纯电动乘用车辆对纯电动动力总成高动力性、高节电性及低成本的需求不断提高，目前市场上大都采用单电机直接驱动模式和单电机加小速比差的多挡变速装置的驱动方案，其中多挡自动变速装置主要是采用AMT方案和AT方案，前者主要采用电子执行拨叉选挡换挡，后者主要是采用湿式摩擦片液压执行换挡。对于多挡AMT变速箱，存在动力间断、空挡损耗大、电制动能量回收弱、难以实现快速任意档位切换、挡位间速比差小、换挡时间长以及换挡能耗高；对于多挡湿式摩擦副AT变速箱，虽然解决了动力间断和任意档位切换问题，然而，存在换挡离合器断开后空转损耗极大、成本昂贵、换挡能耗大等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种空转损耗小、成本低、换挡能耗低、无动力中断、换挡相应迅速的星盘换挡式自动四速纯电动动力总成。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

星盘换挡式自动四速纯电动动力总成，包括电机、前双速行星传动装置、后双速行星传动装置、差速器、第一换挡器、第二换挡器、第三换挡器、第四换挡器；

所述电机与前双速行星传动装置同轴安装；所述后双速行星传动装置与差速器同轴安装；所述差速器传动轴与电机的输出轴平行安装；

所述第一换挡器、第二换挡器分别与前双速行星传动装置配合连接，所述第三换挡器、第四换挡器分别与后双速行星传动装置配合连接；

所述前双速行星传动装置包括第一行星排、第二行星排，所述电机的输出轴分别与第一行星排的第一太阳轮、第二行星排的第二太阳轮连接；所述第一行星排的第一转臂与第二行星排的第二齿圈通过转臂连接件连接；

所述后双速行星传动装置包括第三行星排、第四行星排，所述第三行星排的第三转臂与第四行星排的第四太阳轮连接；所述第二行星排的第二转臂与第三行星排的第三转臂连接；所述第四行星排的第四转臂与差速器的输入轴连接，

所述第三行星排的第三太阳轮、第四行星排的第四太阳轮均为空心太阳轮，所述差速器的右输出端与分别穿过第三太阳轮、第四太阳轮的右半轴连接；

所述第一换挡器、第二换挡器、第三换挡器、第四换挡器通过通油闭合或/和泄油释放，使得总成实现Ⅰ挡模式、Ⅱ挡模式、Ⅲ挡模式、Ⅳ挡模式、电子驻车、空挡模式任一项模式输出。

优选地，所述第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一转臂、第一齿圈；

所述第一行星轮与第一转臂连接，所述第一太阳轮与第一行星轮外啮合连接，所述第一行星轮与第一齿圈内啮合连接；

所述第二行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二转臂、第二齿圈；

所述第二行星轮与第二转臂连接，所述第二太阳轮与第二行星轮外啮合连接，所述第二行星轮与第二齿圈内啮合连接。

优选地，所述第三行星排包括第三太阳轮、第三行星轮、第三转臂、第三齿圈；

所述第三行星轮与第三转臂连接，所述第三太阳轮与第三行星轮外啮合连接，所述第三行星轮与第三齿圈内啮合连接；

所述第四行星排包括第四太阳轮、第四行星轮、第四转臂、第四齿圈；

所述第四行星轮与第四转臂连接，所述第四太阳轮与第四行星轮外啮合连接，所述第四行星轮与第四齿圈内啮合连接；所述第三齿圈通过齿圈连接件与第四齿圈固定连接。

优选地，还包括第一齿轮、第二齿轮；

所述第一齿轮与第二转臂连接，所述第二齿轮与第三转臂连接，所述第一齿轮与第二齿轮外啮合连接。

优选地，所述第一换挡器、第二换挡器、第三换挡器、第四换挡器结构相同，所述第一换挡器、第二换挡器、第三换挡器、第四换挡器任一项均包括换挡执行器、换挡盘、换挡轴、换挡齿轮；

所述换挡盘与换挡执行器配合连接，所述换挡执行器用于使换挡盘制动或自由转动；

所述换挡盘与换挡轴一端连接，所述换挡轴的另一端与换挡齿轮连接。

优选地，所述齿圈连接件上设置外齿，所述第四换挡器的换挡齿轮与齿圈连接件外啮合连接。

优选地，所述第三太阳轮还连接有空心的第三太阳轮轴，所述第三太阳轮轴的另一端还连接第三太阳轮连接齿轮；所述第三换挡器的换挡齿轮与第三太阳轮连接齿轮外啮合连接。

优选地，所述第一齿圈还设置外齿，所述第一换挡器的换挡齿轮与第一齿圈外啮合连接。

优选地，所述转臂连接件设置有外齿，所述第二换挡器的换挡齿轮与转臂连接件外啮合连接。

采用上述技术方案，由于使用了电机、前双速行星传动装置、一组平行轴齿轮副、后双速行星传动装置、差速器、第一换挡器、第二换挡器、第三换挡器、第四换挡器等技术特征。通过电机与前双速行星传动装置同轴安装；后双速行星传动装置与差速器同轴安装；差速器传动轴与电机的输出轴平行安装。本发明有效实现了无动力间断换挡、任意档位切换、空挡损耗小、换挡响应迅速、挡位间大速比差、换挡能耗小及低成本。

附图说明

图1为本发明原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个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组合。

如附图1所示，星盘换挡式自动四速纯电动动力总成，包括电机1、前双速行星传动装置2、后双速行星传动装置4、差速器5、第一换挡器6、第二换挡器7、第三换挡器8、第四换挡器9。将电机1与前双速行星传动装置2同轴安装；将后双速行星传动装置4与差速器5同轴安装；将差速器传动轴与电机1的输出轴10平行安装。将第一换挡器6、第二换挡器7分别与前双速行星传动装置2配合连接，将第三换挡器8、第四换挡器9分别与后双速行星传动装置4配合连接。

具体实施中，前双速行星传动装置2包括第一行星排、第二行星排，将电机1的输出轴分别与第一行星排的第一太阳轮11、第二行星排的第二太阳轮15连接；将第一行星排的第一转臂12与第二行星排的第二齿圈16通过转臂连接件29连接。后双速行星传动装置4包括第三行星排、第四行星排，第三行星排的第三转臂22与第四行星排的第四太阳轮25连接；第二行星排的第二转臂17与第三行星排的第三转臂22连接；将第四行星排的第四转臂41与差速器5的输入轴连接。第三行星排的第三太阳轮20、第四行星排的第四太阳轮25均为空心太阳轮，将差速器5的右输出端与分别穿过第三太阳轮20、第四太阳轮25的右半轴40连接。

具体实施中第一换挡器6、第二换挡器7、第三换挡器8、第四换挡器9通过通油闭合或/和泄油释放，使得总成实现Ⅰ挡模式、Ⅱ挡模式、Ⅲ挡模式、Ⅳ挡模式、电子驻车、空挡模式任一项模式输出。

更为具体地，第一行星排包括第一太阳轮11、第一行星轮13、第一转臂12、第一齿圈14。将第一行星轮13与第一转臂12连接，将第一太阳轮11与第一行星轮13外啮合连接，将第一行星轮13与第一齿圈14内啮合连接。第二行星排包括第二太阳轮15、第二行星轮18、第二转臂17、第二齿圈16；将第二行星轮18与第二转臂17连接，将第二太阳轮15与第二行星轮18外啮合连接，将第二行星轮18与第二齿圈16内啮合连接。

第三行星排包括第三太阳轮20、第三行星轮21、第三转臂22、第三齿圈23。将第三行星轮21与第三转臂连接，将第三太阳轮20与第三行星轮21外啮合连接，将第三行星轮21与第三齿圈23内啮合连接。第四行星排包括第四太阳轮25、第四行星轮26、第四转臂27、第四齿圈28。将第四行星轮26与第四转臂27连接，将第四太阳轮25与第四行星轮26外啮合连接，将第四行星轮26与第四齿圈28内啮合连接；将第三齿圈23通过齿圈连接件30与第四齿圈28固定连接。

具体实施中，还包括第一齿轮31、第二齿轮32，将第一齿轮31与第二转臂17连接，将第二齿轮32与第三转臂22连接，将第一齿轮31与第二齿轮32外啮合连接。

具体实施中，第一换挡器6、第二换挡器7、第三换挡器8、第四换挡器9结构相同，第一换挡器6、第二换挡器7、第三换挡器8、第四换挡器9任一项均包括换挡执行器33、换挡盘34、换挡轴35、换挡齿轮36。将换挡盘34与换挡执行器33配合连接，换挡执行器33用于使换挡盘34制动或自由转动；将换挡盘34与换挡轴35一端连接，将换挡轴35的另一端与换挡齿轮36连接。

在齿圈连接件30上设置外齿，将第四换挡器9的换挡齿轮36与齿圈连接件30外啮合连接。第三太阳轮20还连接有空心的第三太阳轮轴37，在第三太阳轮轴37的另一端还连接第三太阳轮连接齿轮38；将第三换挡器8的换挡齿轮36与第三太阳轮连接齿轮38外啮合连接。在第一齿圈14外侧设置外齿，将第一换挡器6的换挡齿轮36与第一齿圈14外啮合连接。在转臂连接件29设置有外齿，将第二换挡器7的换挡齿轮36与转臂连接件29外啮合连接。

本发明的主要控制策略和工作模式如下：

I挡驱动模式

当第二换挡器7和第四换挡器9通油闭合，第一换挡器6和第三换挡器8泄油释放时，此时，第二换挡器7的左右摩擦块夹紧制动第二换挡器7的换挡盘34，第四换挡器9的左右摩擦块夹紧制动第四换挡器9的换挡盘34；进而，第二换挡器7的换挡齿轮36和第四换挡器9的换挡齿轮36处于制动状态；第一换挡器6的换挡盘34和第三换挡器8的换挡盘34处于自由转动状态，进而，第二齿圈16和第四齿圈28处于锁止状态，第一齿圈14和第三太阳轮20处于自由转动状态；电机1将动力由输出轴10传递给第二太阳轮15，第二太阳轮15将动力由第二行星轮18传递给第二转臂17，第二转臂17将动力由第一齿轮31传递给第二齿轮32，第二齿轮32将动力由第三转臂22传递给第四太阳轮25，第四太阳轮25将动力由第四行星轮26传递给第四转臂27，第四转臂27将动力传递给差速器5，差速器5将动力由左半轴41和右半轴40传递给左右车轮驱动车辆行驶。

I挡模式下，星盘换挡式自动四速纯电动动力总成的电机1与差速器5的转速关系：

其中：Z1表示第一太阳轮11的齿数，Z2表示第一齿圈14的内齿圈齿数，Z3表示第二太阳轮15的齿数，Z4表示第二齿圈16的内齿圈齿数，Z5表示第一齿轮31的齿数，Z6表示第二齿轮32的齿数，Z7表示第三太阳轮20的齿数，Z8表示第三齿圈23的内齿圈齿数，Z9表示第四太阳轮25的齿数，Z10表示第四齿圈28的内齿圈齿数，n1表示电机1的转速，n2表示差速器5的转速。

II挡驱动模式

当第一换挡器6和第四换挡器9通油闭合，第二换挡器7和第三换挡器8泄油释放时，第一换挡器6的左右摩擦块夹紧制动第一换挡器6的换挡盘34，第四换挡器9的左右摩擦块夹紧制动第四换挡器9的换挡盘34，第二换挡器7的换挡盘34和第三换挡器8的换挡盘34处于自由转动状态；第一换挡器6的换挡齿轮36和第四换挡器9的换挡齿轮36处于制动状态，进而，第一齿圈14和第四齿圈28处于锁止状态，第二齿圈16和第三太阳轮20处于自由转动状态；电机1将动力由输出轴10传递给第一太阳轮11和第二太阳轮15，其中一部分动力由第一太阳轮11由第一行星轮13传递给第一转臂12，第一转臂12将动力传递给第二齿圈16，第二齿圈16将动力传递给第二行星轮18；另外一部分动力由第二太阳轮15传递给第二行星轮18；来自第一太阳轮11和第二太阳轮15的动力由第二行星轮18叠加后传递给第二转臂17，第二转臂17将动力由第一齿轮31传递给第二齿轮32，第二齿轮32将动力由第三转臂22传递给第四太阳轮25，第四太阳轮25将动力由第四行星轮26传递给第四转臂27，第四转臂27将动力传递给差速器5，差速器5将动力由左半轴41和右半轴40传递给左右车轮驱动车辆行驶。

II挡模式下，星盘换挡式自动四速纯电动动力总成的电机1与差速器5的转速关系：

III挡驱动模式

当第二换挡器7和第三换挡器8通油闭合，第一换挡器6和第四换挡器9泄油释放时，此时，第二换挡器7的左右摩擦块夹紧制动第二换挡器7的换挡盘34，第三换挡器8的左右摩擦块夹紧制动第三换挡器8的换挡盘34，第一换挡器6的换挡盘34和第四换挡器9的换挡盘34处于自由转动状态；第二换挡器7的换挡齿轮36和第三换挡器8的换挡齿轮36处于制动状态，进而，第二齿圈16和第三太阳轮20处于锁止状态，第一齿圈14和第四齿圈28处于自由转动状态；电机1将动力由输出轴10传递给第二太阳轮15，第二太阳轮15将动力由第二行星轮18传递给第二转臂17，第二转臂17将动力由第一齿轮31传递给第二齿轮32，第二齿轮32将动力由第三转臂22传递给第四太阳轮25和第三行星轮25；其中一部分动力由第三行星轮25传递给第三齿圈23，第三齿圈23将动力经齿圈连接件30传递给第四齿圈28，第四齿圈28将动力传递给第四行星轮26；另外一部分动力由第四太阳轮25传递给第四行星轮26；来自第二齿轮32的动力经第四行星轮26叠加后传递给第四转臂27，第四转臂27将动力传递给差速器5，差速器5将动力由左半轴41和右半轴40传递给左右车轮驱动车辆行驶。

III挡模式下，星盘换挡式自动四速纯电动动力总成的电机1与差速器5的转速关系：

IV挡驱动模式

当第一换挡器6和第三换挡器8通油闭合，第二换挡器7和第四换挡器9泄油释放时，第一换挡器6的左右摩擦块夹紧制动第一换挡器6的换挡盘34，第三换挡器8的左右摩擦块夹紧制动第三换挡器8的换挡盘34，第二换挡器7的换挡盘34和第四换挡器9的换挡盘34处于自由转动状态；第一换挡器6的换挡齿轮36和第三换挡器8的换挡齿轮36处于制动状态，进而，第一齿圈14和第三太阳轮20处于锁止状态，第二齿圈16和第四齿圈28处于自由转动状态；电机1将动力由输出轴10传递给第一太阳轮11和第二太阳轮15，其中一部分动力由第一太阳轮11由第一行星轮13传递给第一转臂12，第一转臂12将动力传递给第二齿圈16，第二齿圈16将动力传递给第二行星轮18；另外一部分动力由第二太阳轮15传递给第二行星轮18；来自第一太阳轮11和第二太阳轮15的动力由第二行星轮18叠加后传递给第二转臂17，第二转臂17将动力由第一齿轮31传递给第二齿轮32，第二齿轮32将动力由第三转臂22传递给第四太阳轮25和第三行星轮25；其中一部分动力由第三行星轮25传递给第三齿圈23，第三齿圈23将动力经齿圈连接件30传递给第四齿圈28，第四齿圈28将动力传递给第四行星轮26；另外一部分动力由第四太阳轮25传递给第四行星轮26；来自第二齿轮32的动力经第四行星轮26叠加后传递给第四转臂27，第四转臂27将动力传递给差速器5，差速器5将动力由左半轴41和右半轴40传递给左右车轮驱动车辆行驶。

IV挡模式下，星盘换挡式自动四速纯电动动力总成的电机1与差速器5的转速关系：

电子驻车模式和空挡模式

当第三换挡器8和第四换挡器9通油闭合时，此时，第三换挡器8的换挡盘34和第四换挡器9的换挡盘34处于制动状态，进而，第三太阳轮20和第四齿圈28处于锁止状态；此时，通过齿圈连接件30与第四齿圈28连接的第三齿圈23处于锁止状态，进而，第三转臂22和第四太阳轮25处于锁止状态，实现电子驻车模式。当第三换挡器8和第四换挡器9泄油释放时，此时，第三换挡器8的换挡盘34和第四换挡器9的换挡盘34处于自由转动状态，进而，第三太阳轮20和第四齿圈28处于自由转动状态，实现空挡模式。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.星盘换挡式自动四速纯电动动力总成，其特征在于，包括电机、前双速行星传动装置、后双速行星传动装置、差速器、第一换挡器、第二换挡器、第三换挡器、第四换挡器；

所述电机与前双速行星传动装置同轴安装；所述后双速行星传动装置与差速器同轴安装；所述差速器传动轴与电机的输出轴平行安装；

所述第一换挡器、第二换挡器分别与前双速行星传动装置配合连接，所述第三换挡器、第四换挡器分别与后双速行星传动装置配合连接；

所述前双速行星传动装置包括第一行星排、第二行星排，所述电机的输出轴分别与第一行星排的第一太阳轮、第二行星排的第二太阳轮连接；所述第一行星排的第一转臂与第二行星排的第二齿圈通过转臂连接件连接；

所述后双速行星传动装置包括第三行星排、第四行星排，所述第三行星排的第三转臂与第四行星排的第四太阳轮连接；所述第二行星排的第二转臂与第三行星排的第三转臂连接；所述第四行星排的第四转臂与差速器的输入轴连接；

所述第三行星排的第三太阳轮、第四行星排的第四太阳轮均为空心太阳轮，所述差速器的右输出端与分别穿过第三太阳轮、第四太阳轮的右半轴连接；

所述第一换挡器、第二换挡器、第三换挡器、第四换挡器通过通油闭合或/和泄油释放，使得总成实现Ⅰ挡模式、Ⅱ挡模式、Ⅲ挡模式、Ⅳ挡模式、电子驻车、空挡模式任一项模式输出。

2.根据权利要求1所述的星盘换挡式自动四速纯电动动力总成，其特征在于，所述第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一转臂、第一齿圈；

所述第一行星轮与第一转臂连接，所述第一太阳轮与第一行星轮外啮合连接，所述第一行星轮与第一齿圈内啮合连接；

所述第二行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二转臂、第二齿圈；

所述第二行星轮与第二转臂连接，所述第二太阳轮与第二行星轮外啮合连接，所述第二行星轮与第二齿圈内啮合连接。

3.根据权利要求2所述的星盘换挡式自动四速纯电动动力总成，其特征在于，所述第三行星排包括第三太阳轮、第三行星轮、第三转臂、第三齿圈；

所述第三行星轮与第三转臂连接，所述第三太阳轮与第三行星轮外啮合连接，所述第三行星轮与第三齿圈内啮合连接；

所述第四行星排包括第四太阳轮、第四行星轮、第四转臂、第四齿圈；

所述第四行星轮与第四转臂连接，所述第四太阳轮与第四行星轮外啮合连接，所述第四行星轮与第四齿圈内啮合连接；所述第三齿圈通过齿圈连接件与第四齿圈固定连接。

4.根据权利要求3所述的星盘换挡式自动四速纯电动动力总成，其特征在于，还包括第一齿轮、第二齿轮；

所述第一齿轮与第二转臂连接，所述第二齿轮与第三转臂连接，所述第一齿轮与第二齿轮外啮合连接。

5.根据权利要求4所述的星盘换挡式自动四速纯电动动力总成，其特征在于，所述第一换挡器、第二换挡器、第三换挡器、第四换挡器结构相同，所述第一换挡器、第二换挡器、第三换挡器、第四换挡器任一项均包括换挡执行器、换挡盘、换挡轴、换挡齿轮；

所述换挡盘与换挡执行器配合连接，所述换挡执行器用于使换挡盘制动或自由转动；

所述换挡盘与换挡轴一端连接，所述换挡轴的另一端与换挡齿轮连接。

6.根据权利要求5所述的星盘换挡式自动四速纯电动动力总成，其特征在于，所述齿圈连接件上设置外齿，所述第四换挡器的换挡齿轮与齿圈连接件外啮合连接。

7.根据权利要求6所述的星盘换挡式自动四速纯电动动力总成，其特征在于，所述第三太阳轮还连接有空心的第三太阳轮轴，所述第三太阳轮轴的另一端还连接第三太阳轮连接齿轮；所述第三换挡器的换挡齿轮与第三太阳轮连接齿轮外啮合连接。

8.根据权利要求7所述的星盘换挡式自动四速纯电动动力总成，其特征在于，所述第一齿圈还设置外齿，所述第一换挡器的换挡齿轮与第一齿圈外啮合连接。

9.根据权利要求8所述的星盘换挡式自动四速纯电动动力总成，其特征在于，所述转臂连接件设置有外齿，所述第二换挡器的换挡齿轮与转臂连接件外啮合连接。