一種電驅動的行星齒輪變速器的製造方法
2023-07-20 16:28:16
一種電驅動的行星齒輪變速器的製造方法
【專利摘要】一種電驅動的行星齒輪變速器，它包括了殼體、輸入構件、輸出構件、拉維娜式複合行星排、兩個扭矩傳遞裝置和四個互連構件；該變速器以拉維娜式複合行星排為中心，左方為傳動系統的輸入構件，右方為傳動系統的輸出構件，兩個扭矩傳遞裝置為制動器，並排靠近殼體，上述各構件均位於殼體內。本發明只需要通過控制一個扭矩傳遞裝置的閉鎖來實現各個擋位，提高電動機的動力性；通過減少行星齒輪組和扭矩傳遞裝置的數量，明顯降低了變速器的製造成本。它在電動車輛自動變速器【技術領域】裡具有較好的實用價值和廣闊地應用前景。
【專利說明】—種電驅動的行星齒輪變速器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電驅動的行星齒輪變速器，它是一種兩擋的行星齒輪變速機構，屬於電動車輛自動變速器【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著電動汽車的日益發展，對於傳動系統性能的要求越來越高。由於傳統的固定傳動比變速器對驅動電機要求高並且不能夠兼顧經濟性與動力性，所以發展電動汽車多擋自動變速器已成為不可阻擋的趨勢。由於行星齒輪變速機構具有大傳動比、體積小、承載能力大、工作平穩的特點，故廣泛應用於自動變速器中。因此，行星排的布置方案設計成為自動變速器開發的首要前提。
[0003]專利CN203098765U公開了一種包括前後兩組行星輪組的布置方案。方案中，前太陽輪與電機輸出軸連接，前後兩個太陽輪同軸且後太陽輪固定，後內行星輪與後太陽輪及後外行星輪嚙合，最終動力由後齒圈輸出。兩個離合器分別布置在前行星架與後內行星輪之間的行星架上以及前齒圈與後外行星輪之間的齒圈上。兩個制動器分別用於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，一級減速的實現是依靠前排行星齒輪傳動系統，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。二擋則是由後排行星齒輪傳動系統完成的，離合器Cl實現後排太陽輪與後排行星架的結合或分離，制動器BI實現後排齒圈與箱體的固定和分離，最後由後排行星架輸出動力。
[0005]專利CN201795003U的公開方案如下:輸入軸通過第一離合器驅動行星架，並通過第二離合器驅動太陽輪，其一端接電動機的輸出軸。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起步不久，但體積小、結構緊湊及提高電機效率等特點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。
【發明內容】
[0007](I)目的
[0008]本發明的目的在於提供一種電驅動的行星齒輪變速器，它克服了現有技術的不足，是一種結構緊湊，便於電驅動車輛行駛的兩擋變速器。
[0009](2)技術方案
[0010]本發明是一種電驅動的行星齒輪變速器，它包括了殼體，輸入構件，輸出構件，拉維娜式複合行星排，兩個扭矩傳遞裝置，四個互連構件。它們之間的位置關係是:以拉維娜式複合行星排為中心，左方為傳動系統的輸入構件，右方為傳動系統的輸出構件，兩個扭矩傳遞裝置為制動器，並排靠近殼體，上述各構件均位於殼體內。[0011]所述殼體是行星齒輪變速器的外殼，是固定不動的，用於容納和支撐變速器的其他構件，其形狀結構因設計布局而定，不存在固定形式。
[0012]所述輸入構件為行星齒輪變速器的輸入軸，通過該軸將電動機的輸出轉速和轉矩輸入到行星齒輪變速器，輸入構件唯一，處於拉維娜式複合行星排前方。
[0013]所述輸出構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速和扭矩輸出給後續傳動軸，輸出構件唯一，處於拉維娜式複合行星排後方。
[0014]所述拉維娜式複合行星排是一種複合式的行星齒輪機構，由一個前太陽輪，一個後太陽輪，一個長行星輪，一個短行星輪，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，短行星輪與後太陽輪嚙合，長行星輪和短行星輪共用一個行星架。
[0015]所述第一互連構件為連接軸，該軸將拉維娜式複合行星排的前太陽輪和輸入軸固定連接在一起。
[0016]所述第二互連構件為連接軸，該軸將拉維娜式複合行星排的後太陽輪和輸出軸固定連接在一起。
[0017]所述第三互連構件為連接軸，該軸將拉維娜式複合行星排的齒圈與第一扭矩傳遞裝置固定連接。
[0018]所述第四互連構件為連接軸，該軸將拉維娜式複合行星排的行星架與第二扭矩傳遞裝置固定連接。
[0019]所述的兩個扭矩傳遞裝置皆為溼式摩擦接合元件，通過不同的扭矩傳遞裝置的接合將對應的兩個構件連接在一起。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，將拉維娜式複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，將拉維娜式複合行星排的行星架與殼體連接起來。
[0022]其中，本發明中涉及的傳動方案通過控制兩個扭矩傳遞裝置產生兩個前進擋，實現自動變速器功能。
[0023]其中，上述拉維娜式複合行星排是由一個簡單的負號行星排和一個正號行星排複合而成，兩個行星排共用一個行星架和齒圈，其中負號行星排中齒輪組在前，正號行星排中齒輪組在後，長行星輪與短行星輪嚙合；在上述的拉維娜式複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溼式摩擦片式制動器。制動器的大小尺寸，需要根據所匹配的電動機輸出扭矩計算而得，本發明並不限制具體適用型號及規格。
[0025]本發明的結構原理及工作概況簡介如下:當所有扭矩傳遞裝置處於分離狀態，該行星齒輪機構自由度為2，輸入構件與輸出構件之間沒有動力傳遞；當第一扭矩傳遞裝置處於閉鎖狀態時，拉維娜式複合行星排的齒圈被固定，該行星齒輪機構自由度降為1，輸入輸出構件之間存在動力傳遞，輸入構件與輸出構件轉速的比值為一擋傳動比。當第二扭矩傳遞裝置處於閉鎖狀態時，拉維娜式複合行星排的行星架被固定，該行星齒輪機構自由度降為1，輸入輸出構件之間存在動力傳遞，輸入構件與輸出構件轉速的比值為二擋傳動比。[0026](3)優點
[0027]簡單換擋邏輯只需要通過控制一個扭矩傳遞裝置的閉鎖來實現各個擋位，增大了電動機工作在經濟工況下的機率，有利於減小電池的消耗，提高電動機的動力性。
[0028]此外，該兩擋變速器僅包含了一個拉維娜式複合行星排和兩個扭矩傳遞裝置，通過減少行星齒輪組和扭矩傳遞裝置的數量，明顯降低了變速器的製造成本。
[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是根據本發明的電驅動行星齒輪變速器的【具體實施方式】結構示意圖；
[0031]附圖標記
[0032]O殼體；I第一互連構件；2第二互連構件；3第三互連構件；4第四互連構件；
[0033]SI前太陽輪；S2後太陽輪；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拉維娜式複合行星排；
[0035]Gl長行星輪；G2短行星輪。
【具體實施方式】:
[0036]以下說明本質上僅為示範性的且絕不意圖限制本發明的應用或使用。
[0037]見圖1，本發明是一種電驅動的行星齒輪變速器，它包含了殼體O ;輸入構件即輸入軸IN ;輸出構件即輸出軸OUT ;拉維娜式複合行星排Pl ;第一互連構件I ;第二互連構件
2;第三互連構件3 ;第四互連構件4 ;第一扭矩傳遞裝置BI ;第二扭矩傳遞裝置B2。它們之間的關係是:以拉維娜式複合行星排Pl為中心，左方為傳動系統的輸入構件即輸入軸IN，右方為傳動系的輸出構件即輸出軸0UT，兩個扭矩傳遞裝置B1、B2為制動器，並排靠近殼體O,上述各構件均位於殼體O內。
[0038]殼體O根據具體工程實施方式決定，主要功能為支撐該發明的各項構件。
[0039]首先，本發明的兩擋自動變速器的實施方式在拉維娜式複合行星排Pl上具有永久性的機械連接設置。
[0040]先參考圖1，該變速器包括輸入軸IN，拉維娜式複合行星排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，第一互連構件1，第二互連構件2，第三互連構件3，第四互連構件4，在本發明的實施方式中，拉維娜式複合行星排Pl如下所述。
[0041]拉維娜式複合行星排P1，包括了前太陽輪SI，長行星輪G1，齒圈R1，後太陽輪S2，短行星輪G2，行星架A。前太陽輪SI通過第一互連構件I與輸入軸IN固定連接；後太陽輪S2通過第二互連構件2與輸出軸OUT固定連接；行星架A通過第四互連構件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將拉維娜式複合行星排Pl的齒圈Rl同殼體O選擇性的連接。第二扭矩傳遞裝置B2將拉維娜式複合行星排Pl的行星架A同殼體O選擇性的連接。
[0043]輸入軸IN連接到電動機(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)。
[0044]先參考後列表一換擋邏輯圖及各擋傳動比來說明該實施方式的換擋操作。該變速器能夠以兩個前進擋速比或扭矩比將扭矩從輸入軸IN傳遞到輸出軸OUT。藉助扭矩傳遞裝置(換擋元件)中的某一個結合，可以獲得每個前進擋的傳動比或扭矩比。表一示出了被啟動或接合以實現擋位狀態的扭矩傳遞機構的組合真值表。如表一中所示，「 X 」代表了該具體扭矩傳遞裝置(換擋元件)被接合以實現期望擋位狀態。其中拉維娜式複合行星排Pl可以看做由前太陽輪SI，長行星齒輪G1，齒圈R1，行星架A組成固定傳動比為-2.61的負號行星齒輪組和由後太陽輪S2段，短行星齒輪G2，長行星齒輪Gl和齒圈Rl組成傳動比為1.98的正號行星齒輪組共同構成，求得表一所示變速器各擋位的傳動比值。
[0045]對兩擋變速器的操作和擋位狀態的前述說明假設:首先，在給定擋位狀態為具體提及的所有換擋元件均脫離；其次，在相鄰擋位狀態之間的換擋(即改變擋位狀態)期間，在兩個擋位狀態下均接合的換擋元件將保持接合狀態。
[0046]本發明的說明本質上僅僅是示例性的，且不偏離本發明使之的變形意在包括在本發明的範圍內。這種變形被認為不偏離本發明的精神和範圍。
[0047]傳動方案傳動比計算方法如下:
[0048]一擋傳動比計算公式:il = (i01-l)/(i02-l)
[0049]二擋傳動比計算公式i2 = iOl/?02
[0050]式中符號說明如下:
[0051]i I 一擋 傳動比
[0052]i 2 二擋傳動比
[0053]?01拉維娜式複合行星排Pl中等效負號行星排的組固定傳動比
[0054]?02拉維娜式複合行星排Pl中等效正號行星排的固定傳動比
[0055]表一
[0056]
【權利要求】
1.一種電驅動的行星齒輪變速器,其特徵在於:它包括了殼體、輸入構件、輸出構件、拉維娜式複合行星排、兩個扭矩傳遞裝置和四個互連構件；以拉維娜式複合行星排為中心，左方為傳動系統的輸入構件，右方為傳動系統的輸出構件，兩個扭矩傳遞裝置為制動器，並排靠近殼體，上述各構件均位於殼體內； 所述殼體是行星齒輪變速器的外殼，是固定不動的，用於容納和支撐變速器的其他構件，其形狀結構因設計布局而定； 所述輸入構件為行星齒輪變速器的輸入軸，通過該軸將電動機的輸出轉速和轉矩輸入到行星齒輪變速器，輸入構件唯一，處於拉維娜式複合行星排前方； 所述輸出構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速和扭矩輸出給後續傳動軸，輸出構件唯一，處於拉維娜式複合行星排後方； 所述拉維娜式複合行星排是一種複合式的行星齒輪機構，由一個前太陽輪、一個後太陽輪、一個長行星輪、一個短行星輪、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，短行星輪與後太陽輪嚙合，長行星輪和短行星輪共用一個行星架； 所述第一互連構件為連接軸，該軸將拉維娜式複合行星排的前太陽輪和輸入軸固定連接在一起； 所述第二互連構件為連接軸，該軸將拉維娜式複合行星排的後太陽輪和輸出軸固定連接在一起； 所述第三互連構件為連接軸，該軸將拉維娜式複合行星排的齒圈與第一扭矩傳遞裝置固定連接； 所述第四互連構件為連接軸，該軸將拉維娜式複合行星排的行星架與第二扭矩傳遞裝置固定連接； 所述的兩個扭矩傳遞裝置皆為溼式摩擦接合元件，通過不同的扭矩傳遞裝置的接合將對應的兩個構件連接在一起； 該第一扭矩傳遞裝置能夠選擇性地閉鎖，將拉維娜式複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，將拉維娜式複合行星排的行星架與殼體連接起來。
2.根據權利要求1所述的一種電驅動的行星齒輪變速器，其特徵在於:該拉維娜式複合行星排是由一個負號行星排和一個正號行星排複合而成，兩個行星排共用一個行星架和齒圈，其中負號行星排中齒輪組在前，正號行星排中齒輪組在後，長行星輪與短行星輪嚙合；上述的拉維娜式複合行星排中所涉及的齒輪皆為斜齒齒形。
3.根據權利要求1所述的一種電驅動的行星齒輪變速器，其特徵在於:第一，第二扭矩傳遞裝置為溼式摩擦片式制動器，制動器的大小尺寸，根據所匹配的電動機輸出扭矩計算而得。
4.根據權利要求1所述的一種電驅動的行星齒輪變速器，其特徵在於:該傳動方案通過控制兩個扭矩傳遞裝置產生兩個前進擋，實現自動變速器功能。
【文檔編號】F16H3/46GK103925345SQ201410181074
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月30日 優先權日:2014年4月30日
【發明者】劉豔芳, 傅豔曉, 孫漢喬, 劉釗, 徐向陽 申請人:北京航空航天大學