行星齒輪傳動(dòng)裝置和電動(dòng)車輛的制作方法
【專利摘要】公開了一種行星齒輪傳動(dòng)裝置，包括：行星齒輪系，其具有太陽輪、固定的環(huán)形齒輪、至少一個(gè)行星齒輪以及行星架；同步器，其構(gòu)造成被驅(qū)動(dòng)到將所述太陽輪與所述原動(dòng)機(jī)的輸出軸結(jié)合的第一結(jié)合狀態(tài)，以及將所述行星架與所述原動(dòng)機(jī)的輸出軸結(jié)合的第二結(jié)合狀態(tài)；和致動(dòng)器，其構(gòu)造用于選擇性地驅(qū)動(dòng)所述同步器進(jìn)入其第一和第二結(jié)合狀態(tài)之一。還公開了一種包括這種行星齒輪傳動(dòng)裝置的電動(dòng)車輛。
【專利說明】 行星齒輪傳動(dòng)裝置和電動(dòng)車輛

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種特別是用于電動(dòng)車輛的改進(jìn)的行星齒輪傳動(dòng)裝置(變速器)，其以簡單的構(gòu)造提供了兩種速比。本發(fā)明還涉及一種包括這種行星齒輪傳動(dòng)裝置的電動(dòng)車輛。

【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)車輛一般使用至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行推進(jìn)。電動(dòng)機(jī)的輸出旋轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)矩經(jīng)由傳動(dòng)裝置傳遞到車輛的車輪。
[0003]例如，US6513401B2公開了一種傳動(dòng)單元，用于車輛的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪軸，該傳動(dòng)單元包括主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪和同時(shí)與主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪嚙合的中間惰輪。該傳動(dòng)單元的速比可通過更換主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪以及移動(dòng)惰輪的旋轉(zhuǎn)軸線來改變。然而，一旦主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪被設(shè)置，傳動(dòng)單元只提供一種固定的速比。
[0004]眾所周知，電動(dòng)機(jī)具有在高效率區(qū)域中運(yùn)轉(zhuǎn)的期望速度范圍。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的速度不在該期望速度范圍內(nèi)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率會(huì)降低。對于帶有如US6513401B2中公開的具有單一或固定速比的傳動(dòng)裝置的電動(dòng)車輛而言，在某些條件下尤其當(dāng)車輛的行駛速度低時(shí)，電動(dòng)機(jī)必須以低效率在低速下運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0005]為了通過使電動(dòng)機(jī)在高效率區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)來提高電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，可以采用提供一種以上速比的傳動(dòng)裝置。作為實(shí)例，CN2875938Y公開了一種用于電動(dòng)車輛的兩速自動(dòng)傳動(dòng)裝置，該傳動(dòng)裝置包括用于提供不同速比的兩個(gè)齒輪副，能夠與兩個(gè)齒輪副中的任一個(gè)選擇性地結(jié)合的輸出軸，以及固定到輸出軸并構(gòu)造成利用杠桿來移位的花鍵轂。當(dāng)車輛行駛在低速下時(shí)，傳動(dòng)裝置被自動(dòng)地切換以提供更高的速比，從而電動(dòng)機(jī)以較高速度運(yùn)轉(zhuǎn)，這導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的效率更高。
[0006]然而，具有一種以上速比的傳動(dòng)裝置通常具有復(fù)雜的構(gòu)造。例如，兩個(gè)齒輪副被用在CN2875938Y所公開的自動(dòng)傳動(dòng)裝置中。這種傳動(dòng)裝置可以是昂貴的，或者具有大的尺寸。
[0007]因此，非常希望有可提供一種以上速比并具有簡單構(gòu)造的傳動(dòng)裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于電動(dòng)車輛的改進(jìn)的傳動(dòng)裝置，其能以簡單和容易的方式提供一種以上速比。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明在一個(gè)方面提供了一種行星齒輪傳動(dòng)裝置，特別是用于電動(dòng)車輛，包括:行星齒輪系，其包括可繞中心軸線旋轉(zhuǎn)的太陽輪，圍繞太陽輪同軸布置的固定的環(huán)形齒輪，嚙合在所述太陽輪和所述環(huán)形齒輪之間的至少一個(gè)行星齒輪，以及承載所述至少一個(gè)行星齒輪并且可繞所述太陽輪的中心軸線旋轉(zhuǎn)的行星架；同步器，其構(gòu)造用于將所述行星齒輪系與原動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)輸出軸結(jié)合，所述同步器構(gòu)造成被驅(qū)動(dòng)到將所述太陽輪與所述原動(dòng)機(jī)的輸出軸結(jié)合的第一結(jié)合狀態(tài)，以及將所述行星架與所述原動(dòng)機(jī)的輸出軸結(jié)合的第二結(jié)合狀態(tài)；和致動(dòng)器，其構(gòu)造用于選擇性地驅(qū)動(dòng)所述同步器進(jìn)入其第一和第二結(jié)合狀態(tài)之一。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述原動(dòng)機(jī)的輸出軸與連接到所述行星架的輸出齒輪是同軸的。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)所述同步器處于第一結(jié)合狀態(tài)時(shí)所述傳動(dòng)裝置提供第一速比，并且當(dāng)所述同步器處于第二結(jié)合狀態(tài)時(shí)所述傳動(dòng)裝置提供第二速比，所述第二速比等于1，所述第一速比大于1。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述同步器包括:由所述原動(dòng)機(jī)的輸出軸承載的花鍵轂，所述花鍵轂?zāi)軌蜓厮鲚敵鲚S在相反的軸向上移位并且能夠與所述輸出軸一起旋轉(zhuǎn)；由所述花鍵轂承載的接合套管；第一接合環(huán)，其固定到所述太陽輪并且能夠與所述接合套管接合；以及第二接合環(huán)，其固定到所述行星架并且能夠與所述接合套管接合。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述花鍵轂由輸出軸通過如下套管承載，所述套管通過同軸花鍵聯(lián)軸器與所述輸出軸結(jié)合。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述輸出軸、花鍵轂以及第一和第二接合環(huán)與所述太陽輪同軸。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述第一和第二接合環(huán)布置在所述花鍵轂的軸向相反側(cè)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述花鍵轂包括外齒，所述接合套管包括與所述花鍵轂的外齒嚙合的內(nèi)齒，并且所述第一和第二接合環(huán)分別包括能夠與所述接合套管的內(nèi)齒嚙合的外花鍵齒。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述第一和第二接合環(huán)分別設(shè)置有摩擦錐面；并且所述同步器還包括附接到所述花鍵轂的軸向相反端的第一和第二摩擦環(huán)，所述第一和第二摩擦環(huán)分別設(shè)置有面向所述第一和第二接合環(huán)中的對應(yīng)一個(gè)的摩擦錐面的摩擦錐面。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述傳動(dòng)裝置還包括連接在所述致動(dòng)器和所述接合套管之間的杠桿，從而所述致動(dòng)器經(jīng)由所述杠桿驅(qū)動(dòng)所述接合套管軸向移動(dòng)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述致動(dòng)器包括電的、電磁的、氣動(dòng)或液壓式線性或旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述同步器基本上布置在由所述行星齒輪系限定的輪廓內(nèi)。
[0021]本發(fā)明在另一方面提供了一種電動(dòng)車輛，包括:作為原動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)；上面描述的行星齒輪傳動(dòng)裝置，所述傳動(dòng)裝置的行星齒輪系的行星架與所述車輛的至少一個(gè)車輪結(jié)合；以及控制器，其與所述電動(dòng)機(jī)和所述傳動(dòng)裝置的致動(dòng)器連接，用于控制所述電動(dòng)機(jī)和所述致動(dòng)器的操作。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述至少一個(gè)車輪包括一對車輪，并且所述傳動(dòng)裝置通過分速器與這對車輪結(jié)合。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述電動(dòng)機(jī)和所述傳動(dòng)裝置集成到單一殼體中。
[0024]本發(fā)明提供了一種高效率的車輛傳動(dòng)裝置，其可實(shí)現(xiàn)兩種速比，以使得在低和高車速區(qū)域都最佳地挖掘電動(dòng)機(jī)性能。
[0025]此外，本發(fā)明的傳動(dòng)裝置具有簡單和緊湊的結(jié)構(gòu)，這有利于降低傳動(dòng)裝置的成本。
[0026]此外，通過本發(fā)明的傳動(dòng)裝置，在換檔時(shí)車速的變化減小，因此可以獲得良好的駕駛感覺。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]通過參照附圖、閱讀下面的詳細(xì)描述，將進(jìn)一步地理解本發(fā)明，其中:
[0028]圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電動(dòng)車輛的傳動(dòng)系的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]首先，需要注意，鑒于電動(dòng)機(jī)本身具有很寬的速度范圍這一事實(shí)而提出本發(fā)明的傳動(dòng)裝置。在某些情況下，如果大多數(shù)關(guān)注的目標(biāo)可以被實(shí)現(xiàn)，則兩速傳動(dòng)裝置可能對于電動(dòng)車輛，尤其是低價(jià)格的車輛就足夠好了。因此，本發(fā)明針對的是用于電動(dòng)車輛的兩速傳動(dòng)
>J-U ρ?α裝直。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的傳動(dòng)裝置的主要功能是使電動(dòng)機(jī)能夠在其高效率區(qū)域中運(yùn)轉(zhuǎn)?，F(xiàn)在將參照附圖對具有這種以及其它功能的兩速傳動(dòng)裝置進(jìn)行說明。
[0031]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電動(dòng)車輛的傳動(dòng)系。示出的傳動(dòng)系包括電動(dòng)機(jī)1，其充當(dāng)用于將電轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)力的電-機(jī)械能轉(zhuǎn)換器。在電動(dòng)車輛正常行駛期間，電動(dòng)機(jī)I通過來自車載電池組的電力供電，并輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩?？蛇x地，電動(dòng)機(jī)I可以另外在電動(dòng)車輛的制動(dòng)操作期間充當(dāng)發(fā)電機(jī)，用于將制動(dòng)力轉(zhuǎn)換為可被反饋到所述電池組的電。
[0032]電動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)由控制器2來控制。控制器2可以是車輛E⑶(電子控制單元)、車輛E⑶中的子模塊、與車輛E⑶通信的單個(gè)控制器等?？刂破?從驅(qū)動(dòng)器接收包括關(guān)于對換檔機(jī)構(gòu)、加速踏板和其它踏板操作的信息以及其它相關(guān)信息的命令，然后控制電動(dòng)機(jī)I在期望的方向上以期望的速度旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)I的速度取決于各種因素，諸如從電池組供應(yīng)的電流的強(qiáng)度、車輛的驅(qū)動(dòng)阻力等。
[0033]電動(dòng)機(jī)I具有用于輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩的輸出軸4，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩通過兩速行星齒輪傳動(dòng)裝置(變速器)8傳遞給車輛的至少一個(gè)車輪6。
[0034]所述至少一個(gè)車輪可以包括一對車輪，并且在這種情況下，傳動(dòng)裝置8通過分速器與該對車輪結(jié)合。該對車輪形成電動(dòng)車輛的一對驅(qū)動(dòng)輪。電動(dòng)車輛可以具有一對前驅(qū)動(dòng)輪、一對后驅(qū)動(dòng)輪，或兩對前、后驅(qū)動(dòng)輪。分速器可以是集成的錐齒輪式分速器，其允許兩個(gè)車輪以不同的速度旋轉(zhuǎn)。采用這種方式，一對驅(qū)動(dòng)輪可以由共同的電動(dòng)機(jī)I通過共同的傳動(dòng)裝置8驅(qū)動(dòng)。
[0035]傳動(dòng)裝置8包括行星齒輪系。行星齒輪系主要包括可繞中心軸線旋轉(zhuǎn)的太陽輪8a，圍繞太陽輪8a同軸布置的固定環(huán)形齒輪或齒圈8b，嚙合在太陽輪8a和環(huán)形齒輪8b之間的至少一個(gè)行星齒輪8c，以及承載所述至少一個(gè)行星齒輪Sc并且可繞與太陽輪8a相同的中心軸線旋轉(zhuǎn)的行星架8d。整個(gè)行星齒輪系也被稱為太陽行星齒圈系。需要注意，通常多于一個(gè)行星齒輪8c設(shè)置在太陽輪8a和環(huán)形齒輪Sb之間，主要用于分擔(dān)負(fù)載并給予更好的平衡。
[0036]輸出齒輪10由行星架8d通過與行星架8d相連且與太陽輪8a同軸的旋轉(zhuǎn)軸8e承載，并且與用于車輪6的末級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置12結(jié)合。末級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置12可包括與輸出齒輪10嚙合的齒輪。當(dāng)一對車輪由末級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置12驅(qū)動(dòng)時(shí)，末級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置12包括布置在傳動(dòng)裝置8和該對車輪之間的分速器。
[0037]行星架8d充當(dāng)行星齒輪系的輸出構(gòu)件。當(dāng)太陽輪8a被用作行星齒輪系的輸入構(gòu)件時(shí)，太陽輪8a和行星架8d之間的速比(傳動(dòng)比)可以利用周轉(zhuǎn)輪系在兩個(gè)齒輪嚙合的每一點(diǎn)上的基本方程來建立；因此，可以寫成
[0038](ω 8a- ω 8d) / (ω 8b_ ω 8d) = ~Z8b/Z8a
[0039]其中ω 8a、ω 8b和ω 8d分別是太陽輪8a、環(huán)形齒輪8b和行星架8d的旋轉(zhuǎn)速度，Z8a和Z8b是太陽輪8a和環(huán)形齒輪8b的齒數(shù)。
[0040]由于環(huán)形齒輪8b是固定的，所以co8b = 0。
[0041]因此，太陽輪8a和行星架8d之間的速比被推導(dǎo)出:
[0042]ω 8a/ ω 8d = 1+Z8b/Z8a
[0043]可以看出，太陽輪8a和行星架8d之間的速比經(jīng)常大于1。
[0044]電動(dòng)機(jī)1的輸出軸4與太陽輪8a同軸并且延伸通過太陽輪8a的齒輪轂8al?？梢哉J(rèn)識(shí)到，輸出軸4可以足夠長以延伸通過齒輪轂8al。作為選擇，輸出軸4可加長或包括使輸出軸4能夠延伸通過齒輪轂8al的延長部。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的基本精髓，輸出軸4可選擇性地與行星齒輪系的太陽輪8a和行星架8d中的任一個(gè)結(jié)合，使得太陽輪8a和行星架8d中的任一個(gè)能夠充當(dāng)行星齒輪系的輸入構(gòu)件。為此，傳動(dòng)裝置8還包括同步器。
[0046]可注意到，同步器被廣泛應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。例如，車輛中的同步嚙合手動(dòng)傳動(dòng)裝置可以包括允許齒輪平滑嚙合的同步器。因此，省去了對同步器的一些結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的描述。
[0047]本發(fā)明的傳動(dòng)裝置8中所用的同步器包括套管16，其通過同軸花鍵聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)1的輸出軸4結(jié)合。采用這種方式，套管16能夠沿輸出軸4在相反的軸向上移動(dòng)并且能夠與輸出軸4一起旋轉(zhuǎn)。
[0048]套管16可以利用任何適當(dāng)?shù)闹聞?dòng)器軸向移動(dòng)。在圖1所示的實(shí)施例中，用于移動(dòng)套管的致動(dòng)器12呈能夠輸出線性運(yùn)動(dòng)的線性致動(dòng)器的形式。致動(dòng)器12與控制器2連接并且受控制器2控制。此外，該線性致動(dòng)器被示出為具有用于來回地移動(dòng)套管16的活塞桿12a的氣動(dòng)缸或液壓缸。可繞樞軸15樞轉(zhuǎn)的杠桿14布置在致動(dòng)器12和套管16之間，主要用于以增大的力來致動(dòng)套管16。杠桿14在第一端與活塞桿12a的前端相連，并且在第二端與套管16相連。套管16可以在其靠近電動(dòng)機(jī)1的端部設(shè)置有具有圓形槽的開槽件或部分18，杠桿14的第二端接納在該圓形槽中。
[0049]可以認(rèn)識(shí)到，如果致動(dòng)器12本身能夠提供用于移動(dòng)套管16的足夠的力，則杠桿14可以被省去。還可以認(rèn)識(shí)到，作為選擇，致動(dòng)器12可以是能夠輸出線性或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電的、電磁的、氣動(dòng)或液壓馬達(dá)、螺線管或任何其它致動(dòng)器。
[0050]該同步器還包括具有外齒并且例如在套管的遠(yuǎn)離電動(dòng)機(jī)1的端部圍繞套管16安裝的花鍵轂20，以及由花鍵轂20承載的接合套管22。接合套管22具有與花鍵轂20的外齒嚙合的內(nèi)齒，從而接合套管22能夠沿花鍵轂20在相反的軸向上軸向滑動(dòng)。接合套管22在相對于花鍵轂20軸向居中的位置由彈簧型定心裝置(未示出)保持。當(dāng)比定心裝置的力大的外部軸向力施加于接合套管22時(shí)，接合套管22相對于花鍵轂20沿軸向移位。在外力去除或變?yōu)樾∮诙ㄐ难b置的力之后，接合套管22在定心裝置的幫助下返回到其相對于花鍵轂20軸向居中的位置。
[0051]該同步器還包括分別在花鍵轂20的軸向相反側(cè)固定于太陽輪8a和行星架8d的第一和第二接合環(huán)26和28。第一和第二接合環(huán)26和28與太陽輪8a和行星架8d同軸，并且構(gòu)造成分別驅(qū)動(dòng)太陽輪8a和行星架8d旋轉(zhuǎn)。第一和第二接合環(huán)26和28的外周具有相同的直徑，并且都形成有與花鍵轂20的齒類似的外花鍵齒，從而第一和第二接合環(huán)26和28可以與接合套管22接合。
[0052]第一和第二接合環(huán)26和28對稱地布置并且分別在它們的相對端部設(shè)置有摩擦錐面26a或28a。第一和第二摩擦環(huán)30和32附接到花鍵轂20的軸向相反端部。第一和第二摩擦環(huán)30和32分別設(shè)置有摩擦錐面30a或32a，其面向摩擦錐面26a或28a但是與摩擦錐面26a或28a分開較小距離。第一和第二摩擦環(huán)30和32能夠在外部軸向力下分別在朝向花鍵轂20的方向上軸向移動(dòng)。當(dāng)外部軸向力去除時(shí)，第一和第二摩擦環(huán)30和32被返回裝置(未示出)在背離花鍵轂20的方向上移動(dòng)。
[0053]可以認(rèn)識(shí)到，第一和第二摩擦環(huán)30和32分別可以選擇性地附接到第一和第二接合環(huán)26和28。
[0054]該同步器可以基本上布置在由行星齒輪系限定的輪廓內(nèi)。
[0055]通過致動(dòng)器12，套管16能夠沿輸出軸4來回移動(dòng)，從而花鍵轂20以及由花鍵轂20承載的接合套管22和第一和第二摩擦環(huán)30和32與套管16 —起移動(dòng)。
[0056]當(dāng)花鍵轂20朝第一接合環(huán)26移動(dòng)時(shí)，第一摩擦環(huán)30的摩擦錐面30a與摩擦錐面26a建立接觸。摩擦錐面30a和26a被壓在一起，從而輸出軸4經(jīng)由套管16、花鍵轂20以及摩擦錐面30a和26a與太陽輪8a結(jié)合。太陽輪8a與輸出軸4的旋轉(zhuǎn)速度之間的差異逐漸減小。現(xiàn)在接合套管22尚未與第一接合環(huán)26嚙合。在太陽輪8a和輸出軸4的旋轉(zhuǎn)速度變?yōu)橄嗤?，接合套?2與第一接合環(huán)26完全嚙合。
[0057]在這種情況下，電動(dòng)機(jī)1的輸出軸4與太陽輪8a結(jié)合，并且電動(dòng)機(jī)1的輸出軸4的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由套管16、花鍵轂20、接合套管22、第一接合環(huán)26、太陽輪8a、行星齒輪8c和行星架8d以第一速比(1+Z8b/Z8a)傳遞到輸出齒輪10。
[0058]另一方面，當(dāng)花鍵轂20朝第二接合環(huán)28移動(dòng)時(shí)，第二摩擦環(huán)32的摩擦錐面32a與摩擦錐面28a建立接觸。摩擦錐面32a和28a被壓在一起，從而輸出軸4經(jīng)由套管16、花鍵轂20以及摩擦錐面32a和28a與行星架8d結(jié)合。行星架8d與輸出軸4的旋轉(zhuǎn)速度之間的差異逐漸減小?，F(xiàn)在接合套管22尚未與第二接合環(huán)28嚙合。在行星架8d和輸出軸4的旋轉(zhuǎn)速度變?yōu)橄嗤?，接合套?2與第二接合環(huán)28完全嚙合。
[0059]在這種情況下，電動(dòng)機(jī)1的輸出軸4與行星架8d結(jié)合，并且電動(dòng)機(jī)1的輸出軸4的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由套管16、花鍵轂20、接合套管22、第二接合環(huán)28和行星架8d以第二速比1傳遞到輸出齒輪10。
[0060]采用這種方式，該行星齒輪系提供了雙速比。
[0061]行星齒輪系的第一速比由其結(jié)構(gòu)，特別是由太陽輪8a和環(huán)形齒輪8b的齒數(shù)所決定。因此，通過慎重地選擇太陽輪8a和環(huán)形齒輪8b的齒數(shù)或直徑，可以獲得期望的第一速比。
[0062]通過傳動(dòng)裝置8傳遞的運(yùn)動(dòng)是可逆的。因此，在車輛正常向前行駛期間，電動(dòng)機(jī)1正常旋轉(zhuǎn)。當(dāng)車輛的換檔機(jī)構(gòu)被放到反向位置時(shí)，電動(dòng)機(jī)1將反向旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，車輪在反方向上被驅(qū)動(dòng)。
[0063]需要注意，通過摩擦錐面，電動(dòng)機(jī)I的輸出軸4可以與同輸出軸4的速度不同的太陽輪8a或行星架8d平滑地運(yùn)動(dòng)學(xué)耦合，并且速度差可以迅速地去除。
[0064]在換檔過程中，控制器2協(xié)調(diào)地控制電動(dòng)機(jī)I和致動(dòng)器12。當(dāng)控制器接收到換檔命令或確定自動(dòng)地啟動(dòng)速比轉(zhuǎn)變時(shí)，控制器控制電動(dòng)機(jī)I的轉(zhuǎn)矩，以輸出空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。然后，致動(dòng)器12使同步器從其初始結(jié)合狀態(tài)分離?？刂破?確定電動(dòng)機(jī)I的新速度，并給電動(dòng)機(jī)I發(fā)送命令。然后，致動(dòng)器12驅(qū)動(dòng)同步器進(jìn)入下一結(jié)合狀態(tài)。在整個(gè)換檔過程的不同階段，電動(dòng)機(jī)I的輸出速度應(yīng)該被慎重地控制。與內(nèi)燃機(jī)相反，電動(dòng)機(jī)的快速響應(yīng)將保證更好的性能。
[0065]如上所述，該電動(dòng)機(jī)具有在高效率區(qū)域中運(yùn)轉(zhuǎn)的期望速度范圍。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的速度不在該期望速度范圍內(nèi)尤其低于該期望速度范圍時(shí)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率會(huì)降低。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)電動(dòng)車輛在低速下行駛時(shí)，例如，在車輛起動(dòng)或電動(dòng)車輛在擁堵道路上行駛之后的加速階段期間，控制器2控制致動(dòng)器12來驅(qū)動(dòng)同步器進(jìn)入其第一結(jié)合狀態(tài)，使得電動(dòng)機(jī)I與太陽輪8a運(yùn)動(dòng)學(xué)耦合并通過由行星齒輪系形成的太陽行星齒圈系在第一速比(1+Z8b/Z8a)下驅(qū)動(dòng)車輪。由于第一速比總是大于1，所以電動(dòng)機(jī)可以在低車速區(qū)域中以高效率在高速下運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0066]當(dāng)車輛在高速下行駛時(shí)，控制器2控制致動(dòng)器12來驅(qū)動(dòng)同步器進(jìn)入其第二結(jié)合狀態(tài)，使得電動(dòng)機(jī)I與行星架8d運(yùn)動(dòng)學(xué)耦合并在第二速比I下經(jīng)由行星架8d直接驅(qū)動(dòng)車輪。因此，電動(dòng)機(jī)也在高車速區(qū)域中以高效率在高速下運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0067]作為本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，可以通過同步器以及換檔過程的控制策略減小換檔過程中的顛簸。具體而言，用于電動(dòng)車輛的傳動(dòng)裝置的現(xiàn)有方案主要用來使內(nèi)燃機(jī)車輛的傳統(tǒng)傳動(dòng)裝置適合于電動(dòng)車輛，包括手動(dòng)傳動(dòng)裝置、CVT(連續(xù)可變傳動(dòng)裝置)、同步器傳動(dòng)裝置等等。然而，手動(dòng)傳動(dòng)裝置相對簡單，但是在換檔期間會(huì)遭受顛簸。CVT和同步器傳動(dòng)裝置在換檔期間沒有明顯顛簸，但是比較昂貴和復(fù)雜。根據(jù)本發(fā)明，從電動(dòng)機(jī)傳遞到同步器的轉(zhuǎn)矩能夠被控制成使得在換檔期間傳動(dòng)裝置的換檔不會(huì)產(chǎn)生大的顛簸。因此，利用本發(fā)明的行星齒輪系與同步器協(xié)同作用的傳動(dòng)裝置，在換檔期間將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和速度控制相組合，駕駛舒適性可以得到改善。在這一點(diǎn)上，需要注意，為了使換檔期間的顛簸最小，換檔期間的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩必須被慎重地控制。
[0068]作為本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的傳動(dòng)裝置具有簡單的結(jié)構(gòu)，因此其成本可以降低。現(xiàn)有技術(shù)中的傳動(dòng)裝置具有復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，這會(huì)導(dǎo)致高成本。利用主要通過行星齒輪系與同步器和簡單的致動(dòng)器形成的傳動(dòng)裝置的簡化結(jié)構(gòu)，可以顯著降低傳動(dòng)裝置的成本。
[0069]此外，行星齒輪系具有較低的重量和較小的慣性，并且比具有相同速比的對應(yīng)齒輪副更小。因此，本發(fā)明的傳動(dòng)裝置比具有齒輪副的傳統(tǒng)傳動(dòng)裝置更緊湊。本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置可以被集成到單一殼體中。
[0070]此外，行星齒輪系的對稱性為本發(fā)明的傳動(dòng)裝置提供了抑制噪音及振動(dòng)的更好特性。
[0071]此外，從電動(dòng)機(jī)的輸出軸到行星齒輪系的輸出軸的傳動(dòng)系具有同軸結(jié)構(gòu)，從而可以方便地將本發(fā)明的傳動(dòng)裝置用在前驅(qū)動(dòng)、后驅(qū)動(dòng)以及四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。
[0072]模擬實(shí)驗(yàn)表明，通過使用本發(fā)明的具有兩速構(gòu)造的傳動(dòng)裝置，電池能量消耗可以相對于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“新歐洲駕駛循環(huán)”(New European Drive Cycle)減少5-10%。此外，適當(dāng)選擇的速比允許電動(dòng)機(jī)在更多的驅(qū)動(dòng)周期中保持在高效的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)中。
[0073]如上所述，本發(fā)明的兩速行星齒輪傳動(dòng)裝置當(dāng)用在電動(dòng)車輛中時(shí)特別有利。然而，可以認(rèn)識(shí)到，行星齒輪傳動(dòng)裝置也可以應(yīng)用于具有輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的任何類型的原動(dòng)機(jī)的其它車輛或設(shè)備。
[0074]雖然對某些實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是這些實(shí)施例僅僅是以舉例的方式提出的，并不旨在限制本發(fā)明的范圍。所附權(quán)利要求及其等同物旨在涵蓋落入本發(fā)明的范圍和精髓之內(nèi)的所有修改、替換和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種行星齒輪傳動(dòng)裝置，特別是用于電動(dòng)車輛，包括: 行星齒輪系，其包括可繞中心軸線旋轉(zhuǎn)的太陽輪，圍繞太陽輪同軸布置的固定的環(huán)形齒輪，嚙合在所述太陽輪和所述環(huán)形齒輪之間的至少一個(gè)行星齒輪，以及承載所述至少一個(gè)行星齒輪并且可繞所述太陽輪的中心軸線旋轉(zhuǎn)的行星架； 同步器，其構(gòu)造用于將所述行星齒輪系與原動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)輸出軸結(jié)合，所述同步器構(gòu)造成被驅(qū)動(dòng)到將所述太陽輪與所述原動(dòng)機(jī)的輸出軸結(jié)合的第一結(jié)合狀態(tài)，以及將所述行星架與所述原動(dòng)機(jī)的輸出軸結(jié)合的第二結(jié)合狀態(tài)；和 致動(dòng)器，其構(gòu)造用于選擇性地驅(qū)動(dòng)所述同步器進(jìn)入其第一和第二結(jié)合狀態(tài)之一。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行星齒輪傳動(dòng)裝置，其中，所述原動(dòng)機(jī)的輸出軸與連接到所述行星架的輸出齒輪是同軸的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的行星齒輪傳動(dòng)裝置，其中，當(dāng)所述同步器處于第一結(jié)合狀態(tài)時(shí)所述傳動(dòng)裝置提供第一速比，并且當(dāng)所述同步器處于第二結(jié)合狀態(tài)時(shí)所述傳動(dòng)裝置提供第二速比，所述第二速比等于I，所述第一速比大于I。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的行星齒輪傳動(dòng)裝置，其中，所述同步器包括: 由所述原動(dòng)機(jī)的輸出軸承載的花鍵轂，所述花鍵轂?zāi)軌蜓厮鲚敵鲚S在相反的軸向上移位并且能夠與所述輸出軸一起旋轉(zhuǎn)； 由所述花鍵轂承載的接合套管； 第一接合環(huán)，其固定到所述太陽輪并且能夠與所述接合套管接合；以及 第二接合環(huán)，其固定到所述行星架并且能夠與所述接合套管接合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的行星齒輪傳動(dòng)裝置，其中，所述花鍵轂由輸出軸通過如下套管承載，所述套管通過同軸花鍵聯(lián)軸器與所述輸出軸結(jié)合。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的行星齒輪傳動(dòng)裝置，其中，所述輸出軸、花鍵轂以及第一和第二接合環(huán)與所述太陽輪同軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的行星齒輪傳動(dòng)裝置，其中，所述第一和第二接合環(huán)布置在所述花鍵轂的軸向相反側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)所述的行星齒輪傳動(dòng)裝置，其中，所述花鍵轂包括外齒，所述接合套管包括與所述花鍵轂的外齒嚙合的內(nèi)齒，并且所述第一和第二接合環(huán)分別包括能夠與所述接合套管的內(nèi)齒嚙合的外花鍵齒。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8中任一項(xiàng)所述的行星齒輪傳動(dòng)裝置，其中，所述第一和第二接合環(huán)分別設(shè)置有摩擦錐面；并且 所述同步器還包括附接到所述花鍵轂的軸向相反端的第一和第二摩擦環(huán)，所述第一和第二摩擦環(huán)分別設(shè)置有面向所述第一和第二接合環(huán)中的對應(yīng)一個(gè)的摩擦錐面的摩擦錐面。
10.根據(jù)權(quán)利要求4至9中任一項(xiàng)所述的行星齒輪傳動(dòng)裝置，還包括連接在所述致動(dòng)器和所述接合套管之間的杠桿，從而所述致動(dòng)器經(jīng)由所述杠桿驅(qū)動(dòng)所述接合套管軸向移動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的行星齒輪傳動(dòng)裝置，其中，所述致動(dòng)器包括電的、電磁的、氣動(dòng)或液壓式線性或旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的行星齒輪傳動(dòng)裝置，其中，所述同步器基本上布置在由所述行星齒輪系限定的輪廓內(nèi)。
13.—種電動(dòng)車輛,包括: 作為原動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)； 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的行星齒輪傳動(dòng)裝置，所述傳動(dòng)裝置的行星齒輪系的行星架與所述車輛的至少一個(gè)車輪結(jié)合；以及 控制器，其與所述電動(dòng)機(jī)和所述傳動(dòng)裝置的致動(dòng)器連接，用于控制所述電動(dòng)機(jī)和所述致動(dòng)器的操作。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電動(dòng)車輛，其中，所述至少一個(gè)車輪包括一對車輪，并且所述傳動(dòng)裝置通過分速器與這對車輪結(jié)合。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的電動(dòng)車輛，其中，所述電動(dòng)機(jī)和所述傳動(dòng)裝置集成到單一殼體中。
【文檔編號(hào)】B62M11/04GK104364148SQ201280073509
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月31日
【發(fā)明者】張明亮 申請人:羅伯特·博世有限公司