一種電驅(qū)動(dòng)的行星齒輪變速器的制造方法
【專利摘要】一種電驅(qū)動(dòng)的行星齒輪變速器，它包括了殼體、輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件、拉維娜式復(fù)合行星排、兩個(gè)扭矩傳遞裝置和四個(gè)互連構(gòu)件；該變速器以拉維娜式復(fù)合行星排為中心，左方為傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入構(gòu)件，右方為傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出構(gòu)件，兩個(gè)扭矩傳遞裝置為制動(dòng)器，并排靠近殼體，上述各構(gòu)件均位于殼體內(nèi)。本發(fā)明只需要通過控制一個(gè)扭矩傳遞裝置的閉鎖來實(shí)現(xiàn)各個(gè)擋位，提高電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性；通過減少行星齒輪組和扭矩傳遞裝置的數(shù)量，明顯降低了變速器的制造成本。它在電動(dòng)車輛自動(dòng)變速器【技術(shù)領(lǐng)域】里具有較好的實(shí)用價(jià)值和廣闊地應(yīng)用前景。
【專利說明】—種電驅(qū)動(dòng)的行星齒輪變速器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電驅(qū)動(dòng)的行星齒輪變速器，它是一種兩擋的行星齒輪變速機(jī)構(gòu)，屬于電動(dòng)車輛自動(dòng)變速器【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電動(dòng)汽車的日益發(fā)展，對于傳動(dòng)系統(tǒng)性能的要求越來越高。由于傳統(tǒng)的固定傳動(dòng)比變速器對驅(qū)動(dòng)電機(jī)要求高并且不能夠兼顧經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性，所以發(fā)展電動(dòng)汽車多擋自動(dòng)變速器已成為不可阻擋的趨勢。由于行星齒輪變速機(jī)構(gòu)具有大傳動(dòng)比、體積小、承載能力大、工作平穩(wěn)的特點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于自動(dòng)變速器中。因此，行星排的布置方案設(shè)計(jì)成為自動(dòng)變速器開發(fā)的首要前提。
[0003]專利CN203098765U公開了一種包括前后兩組行星輪組的布置方案。方案中，前太陽輪與電機(jī)輸出軸連接，前后兩個(gè)太陽輪同軸且后太陽輪固定，后內(nèi)行星輪與后太陽輪及后外行星輪嚙合，最終動(dòng)力由后齒圈輸出。兩個(gè)離合器分別布置在前行星架與后內(nèi)行星輪之間的行星架上以及前齒圈與后外行星輪之間的齒圈上。兩個(gè)制動(dòng)器分別用于鎖定前齒圈和鎖定前行星架。
[0004]專利CN202872557U公開的方案包括兩個(gè)單排2K-H行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，一級(jí)減速的實(shí)現(xiàn)是依靠前排行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，將前排齒圈固定，動(dòng)力即從前排太陽輪傳遞至前排行星架輸出。二擋則是由后排行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)完成的，離合器Cl實(shí)現(xiàn)后排太陽輪與后排行星架的結(jié)合或分離，制動(dòng)器BI實(shí)現(xiàn)后排齒圈與箱體的固定和分離，最后由后排行星架輸出動(dòng)力。
[0005]專利CN201795003U的公開方案如下:輸入軸通過第一離合器驅(qū)動(dòng)行星架，并通過第二離合器驅(qū)動(dòng)太陽輪，其一端接電動(dòng)機(jī)的輸出軸。同時(shí)，輸出齒輪與行星架同軸固接，它通過中間軸驅(qū)動(dòng)差速器的主動(dòng)齒輪，齒圈則與變速器外殼固接。
[0006]電動(dòng)汽車自動(dòng)變速器技術(shù)起步不久，但體積小、結(jié)構(gòu)緊湊及提高電機(jī)效率等特點(diǎn)使其誕生有著必然性。從目前的研究可以看出，電動(dòng)汽車兩擋自動(dòng)變速器的行星排布置方案還有很大的研究空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007](I)目的
[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種電驅(qū)動(dòng)的行星齒輪變速器，它克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，是一種結(jié)構(gòu)緊湊，便于電驅(qū)動(dòng)車輛行駛的兩擋變速器。
[0009](2)技術(shù)方案
[0010]本發(fā)明是一種電驅(qū)動(dòng)的行星齒輪變速器，它包括了殼體，輸入構(gòu)件，輸出構(gòu)件，拉維娜式復(fù)合行星排，兩個(gè)扭矩傳遞裝置，四個(gè)互連構(gòu)件。它們之間的位置關(guān)系是:以拉維娜式復(fù)合行星排為中心，左方為傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入構(gòu)件，右方為傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出構(gòu)件，兩個(gè)扭矩傳遞裝置為制動(dòng)器，并排靠近殼體，上述各構(gòu)件均位于殼體內(nèi)。[0011]所述殼體是行星齒輪變速器的外殼，是固定不動(dòng)的，用于容納和支撐變速器的其他構(gòu)件，其形狀結(jié)構(gòu)因設(shè)計(jì)布局而定，不存在固定形式。
[0012]所述輸入構(gòu)件為行星齒輪變速器的輸入軸，通過該軸將電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩輸入到行星齒輪變速器，輸入構(gòu)件唯一，處于拉維娜式復(fù)合行星排前方。
[0013]所述輸出構(gòu)件為行星齒輪變速器的輸出軸，通過該軸將行星齒輪變速器的轉(zhuǎn)速和扭矩輸出給后續(xù)傳動(dòng)軸，輸出構(gòu)件唯一，處于拉維娜式復(fù)合行星排后方。
[0014]所述拉維娜式復(fù)合行星排是一種復(fù)合式的行星齒輪機(jī)構(gòu)，由一個(gè)前太陽輪，一個(gè)后太陽輪，一個(gè)長行星輪，一個(gè)短行星輪，齒圈及行星架組成；前太陽輪與長行星輪外嚙合，長行星輪分別與齒圈和短行星輪嚙合，短行星輪與后太陽輪嚙合，長行星輪和短行星輪共用一個(gè)行星架。
[0015]所述第一互連構(gòu)件為連接軸，該軸將拉維娜式復(fù)合行星排的前太陽輪和輸入軸固定連接在一起。
[0016]所述第二互連構(gòu)件為連接軸，該軸將拉維娜式復(fù)合行星排的后太陽輪和輸出軸固定連接在一起。
[0017]所述第三互連構(gòu)件為連接軸，該軸將拉維娜式復(fù)合行星排的齒圈與第一扭矩傳遞裝置固定連接。
[0018]所述第四互連構(gòu)件為連接軸，該軸將拉維娜式復(fù)合行星排的行星架與第二扭矩傳遞裝置固定連接。
[0019]所述的兩個(gè)扭矩傳遞裝置皆為濕式摩擦接合元件，通過不同的扭矩傳遞裝置的接合將對應(yīng)的兩個(gè)構(gòu)件連接在一起。兩個(gè)扭矩傳遞裝置可以選擇性的閉鎖，將某兩個(gè)構(gòu)件暫時(shí)性的連接起來。
[0020]該第一扭矩傳遞裝置能夠選擇性地閉鎖，將拉維娜式復(fù)合行星排的齒圈與殼體連接起來。
[0021]該第二扭矩傳遞裝置能夠選擇性地閉鎖，將拉維娜式復(fù)合行星排的行星架與殼體連接起來。
[0022]其中，本發(fā)明中涉及的傳動(dòng)方案通過控制兩個(gè)扭矩傳遞裝置產(chǎn)生兩個(gè)前進(jìn)擋，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速器功能。
[0023]其中，上述拉維娜式復(fù)合行星排是由一個(gè)簡單的負(fù)號(hào)行星排和一個(gè)正號(hào)行星排復(fù)合而成，兩個(gè)行星排共用一個(gè)行星架和齒圈，其中負(fù)號(hào)行星排中齒輪組在前，正號(hào)行星排中齒輪組在后，長行星輪與短行星輪嚙合；在上述的拉維娜式復(fù)合行星排中所涉及的齒輪皆為斜齒齒形。
[0024]其中，第一，第二扭矩傳遞裝置為濕式摩擦片式制動(dòng)器。制動(dòng)器的大小尺寸，需要根據(jù)所匹配的電動(dòng)機(jī)輸出扭矩計(jì)算而得，本發(fā)明并不限制具體適用型號(hào)及規(guī)格。
[0025]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理及工作概況簡介如下:當(dāng)所有扭矩傳遞裝置處于分離狀態(tài)，該行星齒輪機(jī)構(gòu)自由度為2，輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件之間沒有動(dòng)力傳遞；當(dāng)?shù)谝慌ぞ貍鬟f裝置處于閉鎖狀態(tài)時(shí)，拉維娜式復(fù)合行星排的齒圈被固定，該行星齒輪機(jī)構(gòu)自由度降為1，輸入輸出構(gòu)件之間存在動(dòng)力傳遞，輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)速的比值為一擋傳動(dòng)比。當(dāng)?shù)诙ぞ貍鬟f裝置處于閉鎖狀態(tài)時(shí)，拉維娜式復(fù)合行星排的行星架被固定，該行星齒輪機(jī)構(gòu)自由度降為1，輸入輸出構(gòu)件之間存在動(dòng)力傳遞，輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)速的比值為二擋傳動(dòng)比。[0026](3)優(yōu)點(diǎn)
[0027]簡單換擋邏輯只需要通過控制一個(gè)扭矩傳遞裝置的閉鎖來實(shí)現(xiàn)各個(gè)擋位，增大了電動(dòng)機(jī)工作在經(jīng)濟(jì)工況下的幾率，有利于減小電池的消耗，提高電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。
[0028]此外，該兩擋變速器僅包含了一個(gè)拉維娜式復(fù)合行星排和兩個(gè)扭矩傳遞裝置，通過減少行星齒輪組和扭矩傳遞裝置的數(shù)量，明顯降低了變速器的制造成本。
[0029]此外，該兩擋變速器在各擋位上的齒輪嚙合損失和軸承功率損失都較小，具備極高的功率傳遞效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是根據(jù)本發(fā)明的電驅(qū)動(dòng)行星齒輪變速器的【具體實(shí)施方式】結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]附圖標(biāo)記
[0032]O殼體；I第一互連構(gòu)件；2第二互連構(gòu)件；3第三互連構(gòu)件；4第四互連構(gòu)件；
[0033]SI前太陽輪；S2后太陽輪；R1齒圈；A行星架；IN輸入軸；0UT輸出軸；
[0034]BI第一扭矩傳遞裝置；B2第二扭矩傳遞裝置；P1拉維娜式復(fù)合行星排；
[0035]Gl長行星輪；G2短行星輪。
【具體實(shí)施方式】:
[0036]以下說明本質(zhì)上僅為示范性的且絕不意圖限制本發(fā)明的應(yīng)用或使用。
[0037]見圖1，本發(fā)明是一種電驅(qū)動(dòng)的行星齒輪變速器，它包含了殼體O ;輸入構(gòu)件即輸入軸IN ;輸出構(gòu)件即輸出軸OUT ;拉維娜式復(fù)合行星排Pl ;第一互連構(gòu)件I ;第二互連構(gòu)件
2;第三互連構(gòu)件3 ;第四互連構(gòu)件4 ;第一扭矩傳遞裝置BI ;第二扭矩傳遞裝置B2。它們之間的關(guān)系是:以拉維娜式復(fù)合行星排Pl為中心，左方為傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入構(gòu)件即輸入軸IN，右方為傳動(dòng)系的輸出構(gòu)件即輸出軸0UT，兩個(gè)扭矩傳遞裝置B1、B2為制動(dòng)器，并排靠近殼體O,上述各構(gòu)件均位于殼體O內(nèi)。
[0038]殼體O根據(jù)具體工程實(shí)施方式?jīng)Q定，主要功能為支撐該發(fā)明的各項(xiàng)構(gòu)件。
[0039]首先，本發(fā)明的兩擋自動(dòng)變速器的實(shí)施方式在拉維娜式復(fù)合行星排Pl上具有永久性的機(jī)械連接設(shè)置。
[0040]先參考圖1，該變速器包括輸入軸IN，拉維娜式復(fù)合行星排P1，殼體0，輸出軸0UT，第一扭矩傳遞裝置BI，第二扭矩傳遞裝置B2，第一互連構(gòu)件1，第二互連構(gòu)件2，第三互連構(gòu)件3，第四互連構(gòu)件4，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，拉維娜式復(fù)合行星排Pl如下所述。
[0041]拉維娜式復(fù)合行星排P1，包括了前太陽輪SI，長行星輪G1，齒圈R1，后太陽輪S2，短行星輪G2，行星架A。前太陽輪SI通過第一互連構(gòu)件I與輸入軸IN固定連接；后太陽輪S2通過第二互連構(gòu)件2與輸出軸OUT固定連接；行星架A通過第四互連構(gòu)件4與第二扭矩傳遞裝置B2固定相連；齒圈Rl通過第三互連構(gòu)件3與第一扭矩傳遞裝置BI固定相連。
[0042]第一扭矩傳遞裝置BI將拉維娜式復(fù)合行星排Pl的齒圈Rl同殼體O選擇性的連接。第二扭矩傳遞裝置B2將拉維娜式復(fù)合行星排Pl的行星架A同殼體O選擇性的連接。
[0043]輸入軸IN連接到電動(dòng)機(jī)(未示出)。輸出軸OUT連接到最終的傳動(dòng)單元或分動(dòng)器等(未示出)。
[0044]先參考后列表一換擋邏輯圖及各擋傳動(dòng)比來說明該實(shí)施方式的換擋操作。該變速器能夠以兩個(gè)前進(jìn)擋速比或扭矩比將扭矩從輸入軸IN傳遞到輸出軸OUT。借助扭矩傳遞裝置(換擋元件)中的某一個(gè)結(jié)合，可以獲得每個(gè)前進(jìn)擋的傳動(dòng)比或扭矩比。表一示出了被啟動(dòng)或接合以實(shí)現(xiàn)擋位狀態(tài)的扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的組合真值表。如表一中所示，“ X ”代表了該具體扭矩傳遞裝置(換擋元件)被接合以實(shí)現(xiàn)期望擋位狀態(tài)。其中拉維娜式復(fù)合行星排Pl可以看做由前太陽輪SI，長行星齒輪G1，齒圈R1，行星架A組成固定傳動(dòng)比為-2.61的負(fù)號(hào)行星齒輪組和由后太陽輪S2段，短行星齒輪G2，長行星齒輪Gl和齒圈Rl組成傳動(dòng)比為1.98的正號(hào)行星齒輪組共同構(gòu)成，求得表一所示變速器各擋位的傳動(dòng)比值。
[0045]對兩擋變速器的操作和擋位狀態(tài)的前述說明假設(shè):首先，在給定擋位狀態(tài)為具體提及的所有換擋元件均脫離；其次，在相鄰擋位狀態(tài)之間的換擋(即改變擋位狀態(tài))期間，在兩個(gè)擋位狀態(tài)下均接合的換擋元件將保持接合狀態(tài)。
[0046]本發(fā)明的說明本質(zhì)上僅僅是示例性的，且不偏離本發(fā)明使之的變形意在包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。這種變形被認(rèn)為不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
[0047]傳動(dòng)方案傳動(dòng)比計(jì)算方法如下:
[0048]一擋傳動(dòng)比計(jì)算公式:il = (i01-l)/(i02-l)
[0049]二擋傳動(dòng)比計(jì)算公式i2 = iOl/?02
[0050]式中符號(hào)說明如下:
[0051]i I 一擋 傳動(dòng)比
[0052]i 2 二擋傳動(dòng)比
[0053]?01拉維娜式復(fù)合行星排Pl中等效負(fù)號(hào)行星排的組固定傳動(dòng)比
[0054]?02拉維娜式復(fù)合行星排Pl中等效正號(hào)行星排的固定傳動(dòng)比
[0055]表一
[0056]
【權(quán)利要求】
1.一種電驅(qū)動(dòng)的行星齒輪變速器,其特征在于:它包括了殼體、輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件、拉維娜式復(fù)合行星排、兩個(gè)扭矩傳遞裝置和四個(gè)互連構(gòu)件；以拉維娜式復(fù)合行星排為中心，左方為傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入構(gòu)件，右方為傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出構(gòu)件，兩個(gè)扭矩傳遞裝置為制動(dòng)器，并排靠近殼體，上述各構(gòu)件均位于殼體內(nèi)； 所述殼體是行星齒輪變速器的外殼，是固定不動(dòng)的，用于容納和支撐變速器的其他構(gòu)件，其形狀結(jié)構(gòu)因設(shè)計(jì)布局而定； 所述輸入構(gòu)件為行星齒輪變速器的輸入軸，通過該軸將電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩輸入到行星齒輪變速器，輸入構(gòu)件唯一，處于拉維娜式復(fù)合行星排前方； 所述輸出構(gòu)件為行星齒輪變速器的輸出軸，通過該軸將行星齒輪變速器的轉(zhuǎn)速和扭矩輸出給后續(xù)傳動(dòng)軸，輸出構(gòu)件唯一，處于拉維娜式復(fù)合行星排后方； 所述拉維娜式復(fù)合行星排是一種復(fù)合式的行星齒輪機(jī)構(gòu)，由一個(gè)前太陽輪、一個(gè)后太陽輪、一個(gè)長行星輪、一個(gè)短行星輪、齒圈及行星架組成；前太陽輪與長行星輪外嚙合，長行星輪分別與齒圈和短行星輪嚙合，短行星輪與后太陽輪嚙合，長行星輪和短行星輪共用一個(gè)行星架； 所述第一互連構(gòu)件為連接軸，該軸將拉維娜式復(fù)合行星排的前太陽輪和輸入軸固定連接在一起； 所述第二互連構(gòu)件為連接軸，該軸將拉維娜式復(fù)合行星排的后太陽輪和輸出軸固定連接在一起； 所述第三互連構(gòu)件為連接軸，該軸將拉維娜式復(fù)合行星排的齒圈與第一扭矩傳遞裝置固定連接； 所述第四互連構(gòu)件為連接軸，該軸將拉維娜式復(fù)合行星排的行星架與第二扭矩傳遞裝置固定連接； 所述的兩個(gè)扭矩傳遞裝置皆為濕式摩擦接合元件，通過不同的扭矩傳遞裝置的接合將對應(yīng)的兩個(gè)構(gòu)件連接在一起； 該第一扭矩傳遞裝置能夠選擇性地閉鎖，將拉維娜式復(fù)合行星排的齒圈與殼體連接起來； 該第二扭矩傳遞裝置能夠選擇性地閉鎖，將拉維娜式復(fù)合行星排的行星架與殼體連接起來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電驅(qū)動(dòng)的行星齒輪變速器，其特征在于:該拉維娜式復(fù)合行星排是由一個(gè)負(fù)號(hào)行星排和一個(gè)正號(hào)行星排復(fù)合而成，兩個(gè)行星排共用一個(gè)行星架和齒圈，其中負(fù)號(hào)行星排中齒輪組在前，正號(hào)行星排中齒輪組在后，長行星輪與短行星輪嚙合；上述的拉維娜式復(fù)合行星排中所涉及的齒輪皆為斜齒齒形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電驅(qū)動(dòng)的行星齒輪變速器，其特征在于:第一，第二扭矩傳遞裝置為濕式摩擦片式制動(dòng)器，制動(dòng)器的大小尺寸，根據(jù)所匹配的電動(dòng)機(jī)輸出扭矩計(jì)算而得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電驅(qū)動(dòng)的行星齒輪變速器，其特征在于:該傳動(dòng)方案通過控制兩個(gè)扭矩傳遞裝置產(chǎn)生兩個(gè)前進(jìn)擋，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速器功能。
【文檔編號(hào)】F16H3/46GK103925345SQ201410181074
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】劉艷芳, 傅艷曉, 孫漢喬, 劉釗, 徐向陽 申請人:北京航空航天大學(xué)