CN103775571A - 变速机构及使用该变速机构的驱动系统和车辆 - Google Patents

变速机构及使用该变速机构的驱动系统和车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及变速机构及使用该变速机构的驱动系统和车辆，变速机构包括行星排，行星排包括装有行星轮的行星架，行星排还包括可轴向移动的与行星轮常啮合传动的齿圈，变速机构还包括与齿圈同轴线设置的用于与齿圈啮合传动的固定齿轮和行星架齿轮，行星架齿轮固设于所述行星架上，变速机构还包括驱动齿圈轴向移动而实现齿圈与行星轮单独啮合、齿圈与行星轮及行星架齿轮同时啮合和齿圈与所述行星轮及固定齿轮同时啮合的换档机构。本发明提供了一种轴向占用空间较小的变速机构及使用该变速机构的驱动系统和车辆。

Description

变速机构及使用该变速机构的驱动系统和车辆
技术领域
本发明涉及一种变速机构及使用该变速机构的轮边驱动系统和车辆。
背景技术
面对越来越严重的能源短缺问题，纯电动汽车的应用将有效解决该问题，并且可以实现无污染、零排放。目前国内纯电动汽车应用较多的是采用集中式驱动方式，即采用一台电机提供动力，该电机直接连接车桥减速器，通过电机控制器控制，实现驱动电机的正转、反转、停转等指令，进而驱动整车。集中式驱动方式的控制策略实现较为简单，但较大的驱动电机结构和车桥的布置都会给整车空间带来影响。因此分布式驱动方式即轮边驱动可以有效的解决集中式驱动带来的问题，但由于轮边驱动模式中电机与车轮之间的轴向布置空间有限，而现有变速机构的占用空间都较大，造成电机与车轮之间无法布置变速机构，车轮的爬坡能力会受到限制，若在轮边电机与车轮之间增加变速机构，不仅给整车布置带来很大问题，同时会降低电机直接驱动的效率，并增加较大的成本。
现有的一种变速机构如公开号为CN202573975U公开的“一种电动汽车用两档驱动装置”，包括具有太阳轮、行星架和齿圈的行星排，还包括同轴线且外径相同的固定齿轮、行星架齿轮和齿圈齿轮，固定齿轮、行星架齿轮和齿圈齿轮由左至右顺次设置，行星架齿轮通过第一连接架固定于行星架上，齿圈齿轮通过第二连接架固定于齿圈上，驱动装置还包括与齿圈齿轮常结合传动的滑套及驱动滑套轴向往复移动的换档机构，换档机构为拨叉换档机构。当换档机构驱动滑套向左移动时，滑套与齿圈齿轮、固定齿轮同时结合，形成变速装置的低速档位，此时电机动力经太阳轮输入，经行星架输出；当换档机构驱动滑套向右滑动，滑套与行星架齿轮和齿圈齿轮同时结合，形成变速装置的高速档位，此时行星架和齿圈连接在一起，行星排结成一个整体，不起变速作用；当驱动机构驱动滑套至中间位置时，滑套仅与齿圈齿轮结合，变速装置处于空档位，动力传递中断。现有的这种变速机构虽能够实现简单的两档换速，但是行星排、行星架齿轮、齿圈齿轮的设置形式仍占有了大量的轴向空间，无法应用于轮边驱动模式中使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轴向占用空间较小的变速机构；本发明的目的还在于提供一种使用该变速机构的驱动系统和车辆。
为了解决上述问题，本发明中变速机构的技术方案为：
变速机构，包括行星排，行星排包括装有行星轮的行星架，行星排还包括可轴向移动的与所述行星轮常啮合传动的齿圈，变速机构还包括与所述齿圈同轴线设置的用于与所述齿圈啮合传动的固定齿轮和行星架齿轮，行星架齿轮固设于所述行星架上，所述变速机构还包括驱动齿圈轴向移动而实现齿圈与所述行星轮单独啮合、齿圈与所述行星轮及行星架齿轮同时啮合和齿圈与所述行星轮及固定齿轮同时啮合的换档机构。
所述换档机构包括活塞杆与所述齿圈传动连接的驱动缸，所述驱动缸的轴线与齿圈的轴线平行。
所述行星架齿轮和固定齿轮分置于所述行星轮的轴向两侧。
本发明中驱动系统的技术方案为：
驱动系统，包括电机和变速机构，变速机构包括行星排，行星排包括装有行星轮的行星架，行星排还包括可轴向移动的与所述行星轮常啮合传动的齿圈，变速机构还包括与所述齿圈同轴线设置的用于与所述齿圈啮合传动的固定齿轮和行星架齿轮，行星架齿轮固设于所述行星架上，所述变速机构还包括驱动齿圈轴向移动而实现齿圈与所述行星轮单独啮合、齿圈与所述行星轮及行星架齿轮同时啮合和齿圈与所述行星轮及固定齿轮同时啮合的换档机构。
所述电机的电机轴与所述行星排的太阳轮同轴传动连接，所述行星架用于与相应车轮同轴传动连接。
所述固定齿轮固设于所述电机的壳体上。
所述换档机构包括活塞杆与所述齿圈传动连接的驱动缸，所述驱动缸的轴线与齿圈的轴线平行。
本发明中车辆的技术方案为：
车辆，包括由驱动系统驱动的车轮，驱动系统包括电机和变速机构，变速机构包括行星排，行星排包括装有行星轮的行星架，行星排还包括可轴向移动的与所述行星轮常啮合传动的齿圈，变速机构还包括与所述行星架同轴线设置的用于与所述齿圈啮合传动的固定齿轮和行星架齿轮，行星架齿轮固设于所述行星架上，所述变速机构还包括驱动齿圈轴向移动而实现齿圈与所述行星轮单独啮合、齿圈与所述行星轮及行星架齿轮同时啮合和齿圈与所述行星轮及固定齿轮同时啮合的换档机构。
所述电机的电机轴与所述行星排的太阳轮同轴传动连接，所述行星架与所述车轮同轴传动连接。
所述固定齿轮固设于所述电机的壳体上。
 
本发明的有益效果为：当需要变速机构至低速档位时，换档机构驱动齿圈轴向移动，使齿圈与行星轮、固定齿轮同时啮合传动；当需要变速机构至高速档位时，换档机构驱动齿圈轴向移动，使齿圈与行星轮、行星架齿轮同时啮合传动；当需要变速机构至空档位时，换档机构驱动齿圈轴向移动，使齿圈仅与行星轮啮合传动，变速机构处于空档位，动力传递中断。本发明中的变速机构与现有技术相比，省去了滑套、齿圈齿轮及相应连接架结构，换档机构直接驱动齿圈轴向移动，大大减小了变速机构的轴向占用空间，使得变速机构可以应用于轮边驱动模式等其它对轴向空间使用有限制的工作模式中使用。
附图说明
图1是本发明中车辆的一个实施例的结构示意图，同时也是本发明中驱动系统和变速机构的一个实施例的使用状态图。 
具体实施方式
车辆的实施例如图1所示：包括车体，车体上设置有前车轮8、后车轮5及驱动后车轮转动的驱动系统，该驱动系统为轮边驱动系统。驱动系统包括与各后车轮5一一对应设置的电机7和变速机构，两个后车轮对应的电机和变速机构的结构相同，在此仅对其中一个电机和变速机构进行详细说明，变速机构包括行星排，行星排包括太阳轮6和装有行星轮12的行星架13，行星架13与对应后车轮同轴传动连接，太阳轮6与对应电机的电机轴同轴传动连接，行星排还包括可轴向移动的与行星轮12常啮合传动的齿圈3，变速机构还包括分设于行星轮轴向两侧的固定齿轮2和行星架齿轮4，固定齿轮固设于对应电机的壳体11上，行星架齿轮固设于对应的行星架13上，固定齿轮、行星架齿轮与齿圈同轴线设置，固定齿轮、行星架齿轮用于与齿圈啮合传动。变速机构还包括驱动齿圈3轴向移动而实现齿圈3与行星轮12单独啮合、齿圈3与行星轮12及行星架齿轮4同时啮合和齿圈3与行星轮12及固定齿轮2同时啮合的换档机构，换档机构包括活塞杆与齿圈传动连接的驱动缸1，驱动缸的轴线与齿圈的轴线平行，驱动缸为气缸。车载电池10通过交直流变换器9分别与各电机相连。
需要在高速档位时，电机以速比一驱动模式：当齿圈3被驱动缸1推到行星架齿轮4的位置时，齿圈3与行星架齿轮4和行星轮同时啮合传动，电机扭矩通过输入端太阳轮6传递给行星轮，再传递给行星架，行星架与内部齿轮相对静止，作为一个整体传递扭矩；
需要在低速档位时，齿圈3被驱动缸1推到电机的壳体上的固定齿轮2上，齿圈与固定齿轮和行星轮同时啮合，齿圈被锁死，此时该行星排构型相当于一个减速机构，从而起到降速增扭的效果。
需要在空挡时：齿圈3被驱动缸1推到中间位置时，齿圈仅与行星轮啮合传动，行星排处于自由随动状态，即相当于传统变速机构的空挡模式，属于高速档位到低速档位的过渡。驱动缸直接驱动齿圈移动，大大减小了变速机构的轴向长度，使得变速机构可以适用于轮边驱动模式中，甚至可以将行星排布置于车轮中，系统更容易集成化，可以保证系统的可靠性及成本优势。
在本车辆的其它实施例中：驱动系统还可以作用于前车轮或者前、后车轮上均连接驱动系统；行星架齿轮、固定齿轮还可以布置于行星轮轴向的同一侧；固定齿轮也可以不固定于电机的壳体上，比如说固定在车体上；驱动缸还可以是油缸；驱动缸还可以被拨叉电动推杆等其它换档机构代替；当然变速机构还可以应用于其它驱动系统模式中，此时电机的电机轴可以不与太阳轮同轴线，后车轮也可以不与对应行星架同轴线。
驱动系统的实施例如图1所示：驱动系统的具体结构与上述各车辆实施例中的驱动系统相同，在此不再详述。
变速机构的实施例如图1所示，变速机构的具体结构与上述各车辆实施例中的变速机构相同，在此不再详述。

Claims (10)

1.变速机构，包括行星排，行星排包括装有行星轮的行星架，其特征在于：行星排还包括可轴向移动的与所述行星轮常啮合传动的齿圈，变速机构还包括与所述齿圈同轴线设置的用于与所述齿圈啮合传动的固定齿轮和行星架齿轮，行星架齿轮固设于所述行星架上，所述变速机构还包括驱动齿圈轴向移动而实现齿圈与所述行星轮单独啮合、齿圈与所述行星轮及行星架齿轮同时啮合和齿圈与所述行星轮及固定齿轮同时啮合的换档机构。
2.根据权利要求1所述的变速机构，其特征在于：所述换档机构包括活塞杆与所述齿圈传动连接的驱动缸，所述驱动缸的轴线与齿圈的轴线平行。
3.根据权利要求1或2所述的变速机构，其特征在于：所述行星架齿轮和固定齿轮分置于所述行星轮的轴向两侧。
4.驱动系统，包括电机和变速机构，变速机构包括行星排，行星排包括装有行星轮的行星架，其特征在于：行星排还包括可轴向移动的与所述行星轮常啮合传动的齿圈，变速机构还包括与所述齿圈同轴线设置的用于与所述齿圈啮合传动的固定齿轮和行星架齿轮，行星架齿轮固设于所述行星架上，所述变速机构还包括驱动齿圈轴向移动而实现齿圈与所述行星轮单独啮合、齿圈与所述行星轮及行星架齿轮同时啮合和齿圈与所述行星轮及固定齿轮同时啮合的换档机构。
5.根据权利要求4所述的驱动系统，其特征在于：所述电机的电机轴与所述行星排的太阳轮同轴传动连接，所述行星架用于与相应车轮同轴传动连接。
6.根据权利要求5所述的驱动系统，其特征在于：所述固定齿轮固设于所述电机的壳体上。
7.根据权利要求4~6任意一项所述的驱动系统，其特征在于：所述换档机构包括活塞杆与所述齿圈传动连接的驱动缸，所述驱动缸的轴线与齿圈的轴线平行。
8.车辆，包括由驱动系统驱动的车轮，驱动系统包括电机和变速机构，变速机构包括行星排，行星排包括装有行星轮的行星架，其特征在于：行星排还包括可轴向移动的与所述行星轮常啮合传动的齿圈，变速机构还包括与所述行星架同轴线设置的用于与所述齿圈啮合传动的固定齿轮和行星架齿轮，行星架齿轮固设于所述行星架上，所述变速机构还包括驱动齿圈轴向移动而实现齿圈与所述行星轮单独啮合、齿圈与所述行星轮及行星架齿轮同时啮合和齿圈与所述行星轮及固定齿轮同时啮合的换档机构。
9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于：所述电机的电机轴与所述行星排的太阳轮同轴传动连接，所述行星架与所述车轮同轴传动连接。
10.根据权利要求8或9所述的车辆，其特征在于：所述固定齿轮固设于所述电机的壳体上。
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