CN109986963A - 电动行星排复合差速器三速动力总成 - Google Patents

电动行星排复合差速器三速动力总成 Download PDF

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王豫
陈军
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Abstract

本发明公开了一种电动行星排复合差速器三速动力总成，电机驱动行星排，行星排传动差速器，当采用离合器和/或制动器对行星排和/或差速器进行闭合和/或释放时，实现了三种速度档位、驻车和空档等多种驱动模式，满足了在三速高效率续航的基础上大幅降低制造成本的优点，动力总成具有结构简单、组装简单、体积重量小、无动力间断换挡、损耗小、可靠性高和成本低等特点，适用于各种电动车辆，也适合于插电式混合动力车辆。

Description

电动行星排复合差速器三速动力总成
技术领域
本发明属于车辆动力***，具体是涉及一种适应于电动车辆的星排复合差速器结构的三速动力***。
背景技术
目前，电动汽车电池续航里程从最初150Km到目前400Km以上，由于价格市场愈加激烈，如何在有限的电池电量下获得更高的续航里程以及降低电驱动总成的重量和成本，成为目前各大车企以及研究院校在新能源汽车领域的研究热点。电动驱动多档化以及档位级间比扩大化都是提高电驱动效率以及大幅度降低电驱动重量和成本的有效手段，因此，两速及多速电驱动动力总成以及逐渐在各大车企进入实验论证阶段。然而，两速及多速电动驱动动力总成针对不同层次车型采用何种传动结构来获得最佳的性价比，成为业内一个重点和难点。针对电动车而言，由于使用工况更加复杂，动力性能和续航里程成为市场竞争的热点，若要获得更优秀的动力性能则必须增加电机功率，无疑将会极大地增加车辆成本和降低续航里程。随着电驱动向高速小型化发展，采用三速纯电动动力总成可以有效地降低了驱动电机体积重量和成本，有效提升电驱动效率和增加续航里程，然而，如何降低三速电动驱动总成的成本和保证换挡可靠性是个难点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高效率续航、低制造成本的电动行星排复合差速器三速动力总成。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种电动行星排复合差速器三速动力总成，包括电机，所述电机驱动连接太阳轮，太阳轮啮合传动行星轮，行星轮内啮合传动齿圈，齿圈传动一制动部件；所述太阳轮同轴地驱动差速器的一输入端，差速器的另一输入端同轴地传动离合部件和/或另一制动部件；所述行星轮通过转臂传动差速器的壳体一侧，该壳体侧输出动力；所述差速器的壳体另一侧安装离合部件。
优选地，所述电机通过驱动一级齿轮传动太阳轮，差速器壳体一侧固定安装二级齿轮，二级齿轮啮合传动三级齿轮，三级齿轮输出动力。
优选地，所述差速器壳体另一侧安装离合器的动力件；所述差速器另一输入端同轴地传动离合盘和制动盘，离合盘安装在离合器的动力件之间，制动盘按安装在制动器的左右摩擦块之间。
优选地，所述齿圈与制动盘固定连接，制动盘安装在制动器的左右摩擦块之间。
优选地，所述三级齿轮安装于另一差速器的壳体上，该差速器输出动力。
本发明采用的另一技术方案为：电动行星排复合差速器三速动力总成，包括电机，所述电机驱动连接太阳轮，太阳轮啮合传动行星轮，行星轮内啮合传动齿圈，齿圈传动一制动部件；所述太阳轮同轴地驱动输入圆锥齿轮，输入圆锥齿轮传动中间圆锥齿轮，中间圆锥齿轮传动输出圆锥齿轮且中间圆锥齿轮带动壳体转动，输出圆锥齿轮同轴地传动离合部件和/或另一制动部件；所述行星轮通过转臂传动壳体一侧，该壳体侧输出动力；所述壳体另一侧安装离合部件。
实施上述技术方案，电机驱动行星排，行星排传动差速器，当采用离合器和/或制动器对行星排和/或差速器进行闭合和/或释放时，实现了三种速度档位、驻车和空档等多种驱动模式，满足了在三速高效率续航的基础上大幅降低制造成本的优点，动力总成具有结构简单、组装简单、体积重量小、无动力间断换挡、损耗小、可靠性高和成本低等特点，适用于各种电动车辆，也适合于插电式混合动力车辆。
附图说明
图1为电动行星排复合差速器三速动力总成的结构示意图。
图中：1-电机，2-电机轴，3-电机齿轮，4-一级齿轮，5-输入齿轮轴，6-太阳轮，7-行星轮，8-转臂，9-二级齿轮，10-齿圈制动器，11-齿圈，12-齿圈制动盘，13-差速器总成，14-壳体，15-中间圆锥齿轮，16-输入圆锥齿轮，17-制动圆锥齿轮，18-离合器，19-离合盘，20-制动齿轮轴，21-圆锥齿轮制动盘，22-圆锥齿轮制动器，23-三级齿轮，24-右输出轴，25-左输出轴。
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。
如图1所示，电动行星排复合差速器三速动力总成主要由差速器总成13、行星排、多级齿轮副、两组制动器和一组离合器组成。行星排和差速器总成同轴安装，电机1、差速器总成13与输出轴平行轴布局。
电机1通过电机轴2与电机齿轮3固定连接，电机齿轮3与一级齿轮4外啮合，一级齿轮4同轴安装输入齿轮轴5。
行星排由太阳轮6、行星轮7、转臂8和齿圈11构成。太阳轮6与行星轮7外啮合，行星轮7与齿圈11内啮合，行星轮7安装在转臂8上，转臂8固定安装或直接加工在差速器总成的壳体14一侧上。齿圈11与齿圈制动盘12固定连接，齿圈制动盘12按一定间隙安装在齿圈制动器10的左右摩擦块之间。
差速器总成13由输入圆锥齿轮16、中间圆锥齿轮15、制动圆锥齿轮17、壳体14构成。输入圆锥齿轮16与中间圆锥齿轮15外啮合、中间圆锥齿轮15与制动圆锥齿轮17外啮合，输入圆锥齿轮16与通过输入齿轮轴5依次与太阳轮6、一级齿轮4固定连接，制动圆锥齿轮17通过制动齿轮轴20依次与离合盘19、圆锥齿轮制动盘21固定连接。
二级齿轮9固定安装或直接加工在壳体14一侧上，二级齿轮9与转臂8共同处于壳体14的同一侧上。二级齿轮9与三级齿轮23外啮合，三级齿轮23与右输出轴24和左输出轴25固定连接。
离合器18的动力件固定安装在壳体14另一侧上，离合盘19按一定间隙安装在离合器18的动力件之间，圆锥齿轮制动盘21按一定间隙安装在圆锥齿轮制动器22的左右摩擦块之间。
当齿圈制动器处于锁止状态、圆锥齿轮制动器处于释放状态和离合器处于分离状态时，即齿圈处于锁止状态、圆锥齿轮制动盘和离合盘处于自由转动状态，进而，电机将动力通过电机轴传递给电机齿轮，电机齿轮通过一级齿轮将动力传递给太阳轮，太阳轮将动力经行星轮传递给转臂，转臂将动力经壳体传递给二级齿轮，二级齿轮将动力经三级齿轮传递给输出轴，实现I档驱动模式。
当齿圈制动器处于释放状态、圆锥齿轮制动器处于锁止状态和离合器处于分离状态时，即齿圈处于自由转动状态、圆锥齿轮制动盘处于锁止状态、离合盘处于自由转动状态，进而，电机将动力通过电机轴传递给电机齿轮，电机齿轮通过一级齿轮将动力传递给输入圆锥齿轮，输入圆锥齿轮将动力通过中间圆锥齿轮传递给壳体，壳体将动力传递给二级齿轮，二级齿轮将动力经三级齿轮传递给输出轴，实现II档驱动模式。
当齿圈制动器处于释放状态、圆锥齿轮制动器处于释放状态和离合器处于闭合状态时，即齿圈和圆锥齿轮制动盘处于自由转动状态、离合盘处于闭合状态，进而，电机将动力通过电机轴传递给电机齿轮，电机齿轮通过一级齿轮将动力传递给输入圆锥齿轮，由于制动圆锥齿轮与壳体锁止成一体，进而，输入圆锥齿轮将动力直接传递给壳体，壳体将动力传递给二级齿轮，二级齿轮将动力经三级齿轮传递给输出轴，实现III档驱动模式。
当齿圈制动器处于锁止状态、圆锥齿轮制动器处于锁止状态和离合器处于分离状态时，即齿圈和圆锥齿轮制动盘处于锁止状态、离合盘处于自由转动状态，进而，壳体和二级齿轮处于锁止状态，即三级齿轮和输出轴处于锁止状态，实现驻车模式；当齿圈制动器处于释放状态、圆锥齿轮制动器处于释放状态和离合器处于分离状态时，即齿圈和圆锥齿轮制动盘处于自由转动状态、离合盘处于自由转动状态，进而，电机齿轮与三级齿轮处于动力中断状态，实现空挡模式。
本电动行星排复合差速器三速动力总成，能够提供以下驱动模式：
1、I档驱动模式。当整车需求低速行驶时，整车控制器向齿圈制动器10发出锁止指令，同时，向圆锥齿轮制动器22和离合器18发出释放指令，即齿圈制动盘12被锁止，进而，齿圈11处于锁止状态；圆锥齿轮制动盘21和离合盘19处于自由转动状态，进而，制动圆锥齿轮17处于自由转动状态；电机1从车载电源处获得电能并转换成动力由电机轴2传递给电机齿轮3，电机齿轮3将动力传递给一级齿轮4，一级齿轮4通过输入齿轮轴5将动力传递给太阳轮6，太阳轮6将动力经行星轮7传递给转臂8，转臂8将动力通过壳体14传递给二级齿轮9，二级齿轮9将动力传递给三级齿轮23，三级齿轮23通过左输出轴25和右输出轴24输出动力。I档速比为：
其中：Z1表示电机齿轮3的齿数，Z2表示一级齿轮4的齿数，Z3表示太阳轮6的齿数，Z4表示齿圈11的齿数，Z5表示二级齿轮9的齿数，Z6表示三级齿轮23的齿数，n1表示电机轴2的转速，n2表示输出轴24的转速。
2、II档驱动模式。当整车需求中等速行驶时，整车控制器向圆锥齿轮制动器22发出锁止指令，同时，向齿圈制动器10和离合器18发出释放指令，即圆锥齿轮制动盘21被锁止，进而，制动圆锥齿轮17处于锁止状态；齿圈制动盘12和离合盘19处于自由转动状态，进而，齿圈11处于自由转动状态；电机1从车载电源处获得电能并转换成动力由电机轴2传递给电机齿轮3，电机齿轮3将动力传递给一级齿轮4，一级齿轮4通过输入齿轮轴5将动力传递给输入圆锥齿轮16，输入圆锥齿轮16将动力经中间圆锥齿轮15传递给壳体14，壳体14将动力传递给二级齿轮9，二级齿轮9将动力传递给三级齿轮23，三级齿轮23通过左输出轴25和右输出轴24输出动力。II档速比为：
3、III档驱动模式。当整车需求中等速行驶时，整车控制器向离合器18发出闭合指令，同时，向齿圈制动器10和圆锥齿轮制动器22发出释放指令，即离合盘19和离合器18的动力件锁止成一体，进而，制动圆锥齿轮17、离合盘19、离合器18和壳体14处于锁止一体化状态；齿圈制动盘12处于自由转动状态，进而，齿圈11处于自由转动状态；电机1从车载电源处获得电能并转换成动力由电机轴2传递给电机齿轮3，电机齿轮3将动力传递给一级齿轮4，一级齿轮4通过输入齿轮轴5将动力传递给输入圆锥齿轮16，输入圆锥齿轮16将动力经中间圆锥齿轮15传递给壳体14，壳体14将动力传递给二级齿轮9，二级齿轮9将动力传递给三级齿轮23，三级齿轮23通过左输出轴25和右输出轴24输出动力。III档速比为：
4、驻车和空挡模式。
当齿圈制动器10处于锁止状态、圆锥齿轮制动器22处于锁止状态和离合器18处于分离状态时，即齿圈11和圆锥齿轮制动盘21处于锁止状态、离合盘19处于自由转动状态，进而，壳体14和二级齿轮9处于锁止状态，即三级齿轮23和输出轴25处于锁止状态，实现驻车模式；当齿圈制动器10处于释放状态、圆锥齿轮制动器22处于释放状态和离合器18处于分离状态时，即齿圈11和圆锥齿轮制动盘21处于自由转动状态、离合盘19处于自由转动状态，进而，电机齿轮3与三级齿轮23处于动力中断状态，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 (6)

1.一种电动行星排复合差速器三速动力总成，包括电机，其特征在于：所述电机驱动连接太阳轮，太阳轮啮合传动行星轮，行星轮内啮合传动齿圈，齿圈传动一制动部件；
所述太阳轮同轴地驱动差速器的一输入端，差速器的另一输入端同轴地传动离合部件和/或另一制动部件；
所述行星轮通过转臂传动差速器的壳体一侧，该壳体侧输出动力；
所述差速器的壳体另一侧安装离合部件。
2.根据权利要求1所述的电动行星排复合差速器三速动力总成，其特征在于，所述电机通过驱动一级齿轮传动太阳轮，差速器壳体一侧固定安装二级齿轮，二级齿轮啮合传动三级齿轮，三级齿轮输出动力。
3.根据权利要求1所述的电动行星排复合差速器三速动力总成，其特征在于，所述差速器壳体另一侧安装离合器的动力件；所述差速器另一输入端同轴地传动离合盘和制动盘，离合盘安装在离合器的动力件之间，制动盘按安装在制动器的左右摩擦块之间。
4.根据权利要求1所述的电动行星排复合差速器三速动力总成，其特征在于，所述齿圈与制动盘固定连接，制动盘安装在制动器的左右摩擦块之间。
5.根据权利要求2所述的电动行星排复合差速器三速动力总成，其特征在于，所述三级齿轮安装于另一差速器的壳体上，该差速器输出动力。
6.一种电动行星排复合差速器三速动力总成，包括电机，其特征在于：所述电机驱动连接太阳轮，太阳轮啮合传动行星轮，行星轮内啮合传动齿圈，齿圈传动一制动部件；
所述太阳轮同轴地驱动输入圆锥齿轮，输入圆锥齿轮传动中间圆锥齿轮，中间圆锥齿轮传动输出圆锥齿轮且中间圆锥齿轮带动壳体转动，输出圆锥齿轮同轴地传动离合部件和/或另一制动部件；
所述行星轮通过转臂传动壳体一侧，该壳体侧输出动力；
所述壳体另一侧安装离合部件。
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