一種電驅(qū)動的行星齒輪變速器的制造方法
【專利摘要】一種電驅(qū)動的行星齒輪變速器，它包括了殼體、輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件、辛普森式復(fù)合行星排、兩個扭矩傳遞裝置和四個互連構(gòu)件；以辛普森式復(fù)合行星排為中心，左方為傳動系統(tǒng)的輸入構(gòu)件，右方為傳動系統(tǒng)的輸出構(gòu)件，兩個扭矩傳遞裝置為制動器，并排靠近殼體，上述各構(gòu)件均位于殼體內(nèi)；本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單緊密、傳動效率高、工藝性好、制造費(fèi)用低、換檔平穩(wěn)、操縱性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)，將其用在電動車上進(jìn)行傳動工作，不僅節(jié)省空間，而且傳動效率高，符合電機(jī)工作特性，可以使傳動特性更好。
【專利說明】-種電驅(qū)動的行星齒輪變速器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型提供一種電驅(qū)動的行星齒輪變速器，它涉及一種兩擋的行星齒輪變速 機(jī)構(gòu)，屬于電動車輛自動變速器【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電動汽車的日益發(fā)展，對于傳動系統(tǒng)性能的要求越來越高。由于傳統(tǒng)的固定 傳動比變速器對驅(qū)動電機(jī)要求高并且不能夠兼顧經(jīng)濟(jì)性與動力性，所以發(fā)展電動汽車多擋 自動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)用于自動變速器中。因此，行星排的布置方案設(shè)計成為自 動變速器開發(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，最終動力由后齒圈輸出。兩個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。兩個制動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單排2K-H行星齒輪傳動系統(tǒng)，一級減速 的實(shí)現(xiàn)是依靠前排行星齒輪傳動系統(tǒng)，將前排齒圈固定，動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，制動器Bl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)動行星架，并通過 第二離合器驅(qū)動太陽輪，其一端接電動機(jī)的輸出軸。同時，輸出齒輪與行星架同軸固接，它 通過中間軸驅(qū)動差速器的主動齒輪，齒圈則與變速器外殼固接。
[0006] 電動汽車自動變速器技術(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，電動汽車兩擋自動變速器的行星排布置方 案還有很大的研究空間。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0007] (1)目的
[0008] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種電驅(qū)動的行星齒輪變速器，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)動車輛行駛的兩擋變速器。
[0009] (2)技術(shù)方案
[0010] 本實(shí)用新型是一種電驅(qū)動的行星齒輪變速器，它包括了殼體，輸入構(gòu)件，輸出構(gòu) 件，辛普森式復(fù)合行星排，兩個扭矩傳遞裝置，四個互連構(gòu)件。它們之間的位置關(guān)系是：以辛 普森式復(fù)合行星排為中心，左方為傳動系統(tǒng)的輸入構(gòu)件，右方為傳動系統(tǒng)的輸出構(gòu)件，兩個 扭矩傳遞裝置為制動器，并排靠近殼體。上述各構(gòu)件均位于殼體內(nèi)。 toon] 所述殼體是行星齒輪變速器的外殼，是固定不動的，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，處于辛普森式復(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)傳動軸，輸出構(gòu)件唯一，處于辛普森式復(fù)合行星排后方。
[0014] 所述辛普森式復(fù)合行星排是一種復(fù)合式的行星齒輪機(jī)構(gòu)，由一個太陽輪組件，一 個前排齒圈，一個前排行星架和后排齒圈，一個后排行星架及前、后排行星輪組成；太陽輪 組件分別與前排和后排行星輪嚙合，前排齒圈與前排行星輪嚙合，后排齒圈與后排行星輪 嚙合，前排行星架和后排齒圈固聯(lián)。
[0015] 所述第一互連構(gòu)件為連接軸，該軸將辛普森式復(fù)合行星排的前排齒圈和輸入軸固 定連接在一起。
[0016] 所述第二互連構(gòu)件為連接軸，該軸將辛普森式復(fù)合行星排的前排行星架及后排齒 圈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，該互連構(gòu)件將辛普森式復(fù)合行星排的后排行星架與 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，該互連構(gòu)件將辛普森式復(fù)合行星排的太陽輪組件與 第二扭矩傳遞裝置固定連接。
[0019] 所述的兩個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)的兩個構(gòu)件連接在一起。兩個扭矩傳遞裝置可以選擇性的閉鎖，將某兩個構(gòu)件暫 時性的連接起來。
[0020] 該第一扭矩傳遞裝置能夠選擇性地閉鎖，將辛普森式復(fù)合行星排的后排行星架與 殼體連接起來。
[0021] 該第二扭矩傳遞裝置能夠選擇性地閉鎖，將辛普森式復(fù)合行星排的太陽輪組件與 殼體連接起來。
[0022] 其中，本實(shí)用新型中涉及的傳動方案通過控制兩個扭矩傳遞裝置產(chǎn)生兩個前進(jìn) 擋，實(shí)現(xiàn)自動變速器功能。
[0023] 其中，上述辛普森式復(fù)合行星排是由兩個簡單的負(fù)號行星排組成，共用一個太陽 輪組件，其中前排行星架與后排齒圈固聯(lián)成一個組件；在上述的辛普森式復(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器。
[0025] 其中，制動器的大小尺寸，需要根據(jù)所匹配的電動機(jī)輸出扭矩計算而得，本實(shí)用新 型并不限制具體適用型號及規(guī)格。
[0026] 本實(shí)用新型的結(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)，該行星排自由度為2,輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件之間沒有動力傳遞；當(dāng)?shù)谝慌ぞ貍鬟f裝置處 于閉鎖狀態(tài)時，辛普森式復(fù)合行星排的后排行星架被固定，該行星排自由度降為1，輸入輸 出構(gòu)件之間存在動力傳遞，輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)速的比值為一擋傳動比。
[0027] 當(dāng)?shù)诙ぞ貍鬟f裝置處于閉鎖狀態(tài)時，辛普森式復(fù)合行星排的太陽輪組件被固 定，該行星排自由度降為1，輸入輸出構(gòu)件之間存在動力傳遞，輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)速的 比值為二擋傳動比。
[0028] ⑶優(yōu)點(diǎn)
[0029] 辛普森式具有結(jié)構(gòu)簡單緊密、傳動效率高、工藝性好、制造費(fèi)用低、換檔平穩(wěn)、操縱 性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)。將其用在電動車上進(jìn)行傳動工作，不僅節(jié)省空間，而且傳動效率高， 符合電機(jī)工作特性，可以使傳動特性更好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的電驅(qū)動行星齒輪變速器的【具體實(shí)施方式】結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 附圖標(biāo)記
[0032] 0殼體；
[0033] 1 第一互連構(gòu)件；2第二互連構(gòu)件；3第四互連構(gòu)件；4第三互連構(gòu)件；
[0034]Sl如太陽輪；S2后太陽輪；Rl如排齒圈；R2后排齒圈；
[0035] Al前排行星架；A2后排行星架；Gl前排行星輪；G2后排行星輪；
[0036] Pl前排負(fù)號行星排；P2后排負(fù)號行星排；IN輸入軸；OUT輸出軸；
[0037] Bl第一扭矩傳遞裝置；B2第二扭矩傳遞裝置。

【具體實(shí)施方式】：
[0038] 以下說明本質(zhì)上僅為示范性的且絕不意圖限制本實(shí)用新型的應(yīng)用或使用。
[0039] 本實(shí)用新型是一種行星齒輪結(jié)構(gòu)的二擋電驅(qū)動變速器，它包含了殼體0 ;輸入構(gòu) 件即輸入軸IN;輸出構(gòu)件即輸出軸OUT;辛普森式復(fù)合行星排；第一互連構(gòu)件1;第二互連 構(gòu)件2;第三互連構(gòu)件4,第四互連構(gòu)件3;第一扭矩傳遞裝置Bl;第二扭矩傳遞裝置B2。它 們之間的關(guān)系是：以辛普森式復(fù)合行星排為中心，左方為傳動系統(tǒng)的輸入構(gòu)件，右方為傳動 系的輸出構(gòu)件，兩個扭矩傳遞裝置Bl、B2為制動器，并排靠近殼體0,上述各構(gòu)件均位于殼 體〇內(nèi)。
[0040] 殼體0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)明的各項構(gòu)件。
[0041] 首先，本實(shí)用新型的兩擋電驅(qū)動變速器的實(shí)施方式在辛普森式復(fù)合行星排上具有 永久性的機(jī)械連接設(shè)置。
[0042] 先參考圖1，該變速器包括輸入軸IN，辛普森式復(fù)合行星排，殼體0,輸出軸0UT，第 一扭矩傳遞裝置Bl，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 4,第四互連構(gòu)件3,在本實(shí)用新型的實(shí)施方式中，辛普森式復(fù)合行星排如下所述。
[0043] 辛普森式復(fù)合行星排，是由前排負(fù)號行星排Pl和后排負(fù)號行星排P2組成，它包括 了前、后太陽輪SI、S2,前、后排行星輪Gl、G2,前、后排齒圈RUR2,前、后排行星架AUA2。 前排齒圈Rl通過第一互連構(gòu)件1與輸入軸IN固定連接；前排行星架Al和后排齒圈R2通 過第二互連構(gòu)件2與輸出軸OUT固定連接；后排行星架A2通過第三互連構(gòu)件4與第一扭矩 傳遞裝置Bl固定相連；前、后太陽輪S1、S2通過第四互連構(gòu)件3與第二扭矩傳遞裝置B2固 定相連。
[0044] 第一扭矩傳遞裝置Bl將辛普森式復(fù)合行星排的后排行星架A2同變速器殼體0選 擇性的連接。第二扭矩傳遞裝置B2將辛普森式復(fù)合行星排的前、后太陽輪S1、S2同變速器 殼體〇選擇性的連接。
[0045] 輸入軸IN連接到電動機(jī)（未示出）。輸出軸OUT連接到最終的傳動單元或分動器 等（未示出）。
[0046] 先參考后列表一換擋邏輯圖及各擋傳動比來說明該實(shí)施方式的換擋操作。該變速 器能夠以兩個前進(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）中的某一個結(jié)合，可以獲得每個前進(jìn)擋的傳動比或扭矩比。表一示出了 被啟動或接合以實(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)。其中辛普森式復(fù)合行星 排可以看做由前太陽輪S1，前排行星齒輪G1，前排齒圈R1，前排行星架Al組成固定傳動比 為-1. 38的負(fù)號行星齒輪組和由后太陽輪S2,后排行星齒輪G2,后排行星架A2和后排齒圈 R2組成傳動比為-2. 96的負(fù)號行星齒輪組共同構(gòu)成，求得表一所示變速器各擋位的傳動比 值。
[0047] 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， 在兩個擋位狀態(tài)下均接合的換擋元件將保持接合狀態(tài)。
[0048] 本實(shí)用新型的說面本質(zhì)上僅僅是示例性的，且不偏離本實(shí)用新型使之的變形意在 包括在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。這種變型被認(rèn)為不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍。
[0049] 傳動方案傳動比計算方法如下：
[0050] -擋傳動比計算公式：il=l-(l-i02)/i01
[0051] 二擋傳動比計算公式i2=(l_i01)/i01
[0052] 式中符號說明如下：
[0053] il一擋傳動比
[0054] i2二擋傳動比
[0055]?01 辛普森式復(fù)合行星排等效前排負(fù)號行星齒輪組固定傳動比
[0056]?02 辛普森式復(fù)合行星排等效后排負(fù)號行星齒輪組固定傳動比
[0057]表一
[0058]

【權(quán)利要求】
1. 一種電驅(qū)動的行星齒輪變速器，其特征在于：它包括了殼體、輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件、 辛普森式復(fù)合行星排、第一扭矩傳遞裝置、第二扭矩傳遞裝置、第一互連構(gòu)件、第二互連構(gòu) 件、第三互連構(gòu)件及第四互連構(gòu)件；以辛普森式復(fù)合行星排為中心，左方為傳動系統(tǒng)的輸入 構(gòu)件，右方為傳動系統(tǒng)的輸出構(gòu)件，兩個扭矩傳遞裝置為制動器，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，固定不動，容納和支撐變速器的其他構(gòu)件，其形狀 結(jié)構(gòu)因設(shè)計布局而定； 所述輸入構(gòu)件為行星齒輪變速器的輸入軸，它處于辛普森式復(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，它處于辛普森式復(fù)合行星排后方； 所述辛普森式復(fù)合行星排是一種復(fù)合式的行星齒輪機(jī)構(gòu)，由一個太陽輪組件，一個前 排齒圈，一個前排行星架和后排齒圈，一個后排行星架及前、后排行星輪組成；太陽輪組件 分別與前排和后排行星輪嚙合，前排齒圈與前排行星輪嚙合，后排齒圈與后排行星輪嚙合， 前排行星架和后排齒圈固聯(lián)； 所述第一互連構(gòu)件為連接軸，該軸將辛普森式復(fù)合行星排的前排齒圈和輸入軸固定連 接在一起； 所述第二互連構(gòu)件為連接軸，該軸將辛普森式復(fù)合行星排的前排行星架及后排齒圈和 輸出軸固定連接在一起； 所述第三互連構(gòu)件為連接軸，該互連構(gòu)件將辛普森式復(fù)合行星排的后排行星架與第一 扭矩傳遞裝置固定連接； 所述第四互連構(gòu)件為連接軸，該互連構(gòu)件將辛普森式復(fù)合行星排的太陽輪組件與第二 扭矩傳遞裝置固定連接； 所述的兩個扭矩傳遞裝置皆為濕式摩擦接合元件，該第一扭矩傳遞裝置能夠選擇性地 閉鎖，將辛普森式復(fù)合行星排的后排行星架與殼體連接起來；該第二扭矩傳遞裝置能夠選 擇性地閉鎖，將辛普森式復(fù)合行星排的太陽輪組件與殼體連接起來。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電驅(qū)動的行星齒輪變速器，其特征在于：該辛普森式復(fù) 合行星排是由兩個負(fù)號行星排組成，共用一個太陽輪組件，其中前排行星架與后排齒圈固 聯(lián)成一個組件；辛普森式復(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器，制動器的大小尺寸，根據(jù)所匹配的電動機(jī)輸出扭矩計算 而得。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電驅(qū)動的行星齒輪變速器，其特征在于：該傳動方案通 過控制兩個扭矩傳遞裝置產(chǎn)生兩個前進(jìn)擋，實(shí)現(xiàn)自動變速器功能。
【文檔編號】F16H3/46GK204099518SQ201420219985
【公開日】2015年1月14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, 孫漢喬, 劉釗, 韓笑, 徐向陽 申請人:北京航空航天大學(xué)