CN106166946A

CN106166946A - 同转臂盘式三速动力系统

Info

Publication number: CN106166946A
Application number: CN201610702192.XA
Authority: CN
Inventors: 段福海; 王豫; 陈军
Original assignee: Guangzhou Xinyu Power Technology Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Xinyu Power Technology Co Ltd
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2036-08-22
Also published as: CN106090149A; CN106090149B; CN106114204B; CN106114203B; CN106114203A; CN106195161A; CN106183797A; CN106080184A; CN106195161B; CN106183797B; CN106114204A; CN105857062A; CN106080184B; CN106166946B

Abstract

本发明公开了同转臂盘式三速动力系统，其电机输出轴分别与输入星型机构、无内齿圈星型机构连接；输入星型机构、无内齿圈星型机构、双行星星型机构均与转臂连接；转臂两端分别与箱体连接；双行星星型机构分别与I档换档盘、III档换档盘、单向离合器连接；输入星型机构与II档换档盘连接；转臂外侧与输出过渡齿轮组连接；输出过渡齿轮组与差速器连接；I档换档盘与I档换档机构配合连接；II档换档盘与II档换档机构配合连接；III档换档盘与III档换档机构配合连接。本案有效增强了纯电动汽车系统低速爬坡能力；降低了电机极限转速、电系统负荷冲击和维护成本；系统运行效率更高、体积更小。有效提升了动力系统的性能和整机品质。

Description

同转臂盘式三速动力系统

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及适用于纯电动汽车的同转臂盘式三速动力系统。

背景技术

随着电动汽车最高车速的不断提高、爬坡性能、加速性能和续航里程需求的不断提升，以及成本持续下降发展趋势，高效多档自动动力传动系统总成成为解决上述问题的关键环节。在电动汽车诞生早期，设计者规划了采用多档变速器来辅助电机驱动车辆，以期降低电机转矩、控制器电流、提升系统效能、提升车辆动力性能、延长续航里程、保护电池包、减小系统重量。然而，由于国际燃油价格和供应量问题，电动汽车发展受到了制约，电动汽车用变速箱也随之被搁置了将近一个世纪。近15年来，电动汽车以低速大齿轮速比动力总成为主，车辆最高车速低于50Km/h，以巡逻车、高尔夫球车、旅游观光车、场地车、老年代步车为主。同时，受低速电动两轮车和三轮车的发展思路影响，电动汽车不需要变速箱的指导发展思路统领了将近12年。直接采用驱动电机进行驱动，以功率在3-8Kw，转速在3600rpm直流有刷电机或低压异步电机为主。

随着特斯拉等高速长续航里程电动汽车的诞生和动力电池性能的快速提升，环境问题的日益严重化和高速轨道交通的快速发展，使得政府和消费者对电动汽车的发展进行了重新诠释。电动汽车的最高车速已超过200Km/h，续航里程也超过了500Km，百公里加速时间达到5s以下。电机功率超过了100Kw，电机转速也超过了10000rpm。该时期受早期电动汽车动力总成的发展惯性，一大部分设计者和决策者认为通过提升电机转速和功率(如达到20000rpm和200Kw)而不采用自动变速箱。然而，忽视了一个很大优化问题——功率有效利用率，导致系统功率庞大，效能低下，成本居高不下，推广困难。多数汽车企业针对电动汽车的性能快速提升，认识到了电动汽车用变速动力总成(自动变速器)是必不可少的关键核心部件。并快速投入人力财力设计研发电动汽车用变速动力总成。

对于无特殊用途的乘用车而言，当最高车速小于50Km/h时，采用固定速比动力总成基本能够满足要求；当最高车速不超过100Km/h但高于80Km/h时，采用两速动力总成基本能够满足要求；当最高车速不超过150Km/h但高于120Km/h时，采用三速动力总成基本能够满足要求。对于商业用途的商用车而言，最好采用多档自动变速动力来获得最佳的整车性能。通过采用多档自动变速动力总成，对降低系统电峰值参数，提升系统动力性、效率、安全性和可靠性，降低振动噪音及成本，同等电量下延长续航里程等具有重要作用。但是，现有的动力传动系还存在低速爬坡能力弱、电系统负荷冲击大、电机极限转速高、系统运行效率低、体积大及维护成本高等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于纯电动汽车的低速爬坡能力强、电系统负荷冲击小、电机极限转速低、系统运行效率高、体积小及维护成本低的同转臂盘式三速动力系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

同转臂盘式三速动力系统，包括电机、输入星型机构、无内齿圈星型机构、双行星星型机构、转臂、单向离合器、I档换档盘、II档换档盘、III档换档盘、I档换档机构、II档换档机构、III档换档机构、输出过渡齿轮组、差速器、箱体，所述电机的输出轴的一端分别与输入星型机构、无内齿圈星型机构连接；所述输入星型机构、无内齿圈星型机构、双行星星型机构均与转臂连接；所述转臂的两端分别与箱体连接；所述双行星星型机构分别与I档换档盘、III档换档盘、单向离合器连接；所述输入星型机构与II档换档盘连接；在位于所述输入星型机构与无内齿圈星型机构之间的转臂的外侧与输出过渡齿轮组连接；输出过渡齿轮组与差速器连接；所述I档换档盘与I档换档机构配合连接；所述II档换档盘与II档换档机构配合连接；所述III档换档盘与III档换档机构配合连接。

进一步地，所述输入星型机构包括输入太阳轮、输入行星轮、行星轮轴、输入行星轮轴承、II档内齿圈，所述输入太阳轮通过花键副与电机的输出轴连接，输入太阳轮与输入行星轮外啮合连接；所述输入行星轮通过输入行星轮轴承与行星轮轴连接；所述输入行星轮与II档内齿圈内啮合连接；所述II档内齿圈通过II档内齿圈连接轴与箱体外的II档换档盘连接；所述行星轮轴两端分别与转臂连接。

进一步地，所述无内齿圈星型机构包括第一太阳轮、第一行星轮、行星轮轴，所述第一太阳轮与第一行星轮外啮合连接；所述第一行星轮与行星轮轴连接；所述第一太阳轮通过花键副与电机的输出轴连接。

进一步地，所述双行星星型机构包括第二太阳轮、中间行星轮、中间行星轮轴、中间行星轮轴承、行星轮轴、第二行星轮、I档内齿圈，所述第二太阳轮与中间行星轮外啮合连接；所述中间行星轮与第二行星轮外啮合连接；所述中间行星轮通过中间行星轮轴承与中间行星轮轴连接；所述第二行星轮通过花键副与行星轮轴连接；所述第二行星轮与I档内齿圈内啮合连接；所述中间行星轮轴的两端分别与转臂连接。

进一步地，所述I档内齿圈通过I档内齿圈输出轴与箱体外侧的I档换档盘连接；所述I档内齿圈输出轴还与单向离合器的内圈连接；所述单向离合器的外圈与箱体固定连接安装；所述第二太阳轮通过第二太阳轮输出轴与箱体外侧的III档换档盘连接。

进一步地，输出过渡齿轮组包括第一输出齿轮、第二输出齿轮、第三输出齿轮、第四输出齿轮、中间轴，所述第一输出齿轮与转臂固定连接、或第一输出齿轮与转臂一体成型形成；所述第一输出齿轮与第二输出齿轮外啮合连接；所述第二输出齿轮与第三输出齿轮均与中间轴连接；所述中间轴的两端分别通过轴承与箱体连接；所述第三输出齿轮与第四输出齿轮外啮合连接；所述第四输出齿轮与差速器连接。

进一步地，所述电机、输入星型机构、无内齿圈星型机构、双行星星型机构、转臂、单向离合器、I档换档盘、II档换档盘、III档换档盘均同轴心安装；所述电机的输出轴的另一端还安装连接有测速传感器。

进一步地，所述I档换档机构、II档换档机构、III档换档机构的结构均相同，均包括执行器、储液器、换档主缸、高压换档液管、钳体保持架、换档活塞、内摩擦块、外摩擦块，所述换档主缸分别与执行器、储液器、高压换档液管连接；所述高压换档液管的另一端与换档活塞连接；所述换档活塞、外摩擦块均与钳体保持架连接；所述换档活塞与内摩擦块连接；所述内摩擦块、外摩擦块相对设置；且所述I档换档盘、II档换档盘、III档换档盘，其中任一项位于内摩擦块、外摩擦块中间并间隙配合。

进一步地，所述I档换档机构、II档换档机构、III档换档机构其中任一项还包括低压报警器、测速传感器，所述低压报警器安装在换档主缸高压油液输出端；所述测速传感器安装在钳体保持架上。

进一步地，所述I档换档盘、II档换档盘、III档换档盘，其中任一项的圆周上还加工有均匀分布的测速齿；所述差速器的右输出端与右输出半轴连接，差速器的左输出端与左输出半轴连接。

采用上述技术方案，由于使用了电机、输入星型机构、无内齿圈星型机构、双行星星型机构、转臂、单向离合器、I档换档盘、II档换档盘、III档换档盘、I档换档机构、II档换档机构、III档换档机构、输出过渡齿轮组、差速器、箱体等技术特征。将输入星型机构、无内齿圈星型机构、双行星星型机构与转臂整体设计，使输入星型机构与II档换档机构连接；双行星星型机构与单向离合器、I档换档盘、III档换档盘连接，转臂与输出过渡齿轮组连接；将电机、输入星型机构、无内齿圈星型机构、双行星星型机构、转臂、单向离合器、I档换档盘、II档换档盘、III档换档盘等同轴心安装。使得本发明有效解决了现有技术中纯电动动力系统存在的低速爬坡能力弱、电机极限转速低、电系统负荷冲击大、系统运行效率高、体积大及维护成本高等问题。本发明具有结构紧凑，传动效率高，无动力间断换档，自动电子驻车，任意档位切换，换档响应迅速、平顺、可靠性高，换档机构与内部传动结构完全分开，换档过程产生的热、粉尘、微粒不会影响传动内部，维护方便，可线性化控制，成本低等优点。实现了I档工作模式、II档工作模式、III档工作模式、无中断换档过程模式、倒档模式、驻车模式、制动模式等功能；有效提升了现有技术中纯电动汽车动力传动系统的性能，提升了纯电动汽车整机品质。本发明具有结构紧凑，轴向尺寸小，传动效率高，无动力间断换挡，可任意档位切换，换挡响应迅速、平顺、可靠性高，换挡机构与内部传动结构完全分开，换挡过程产生的热、粉尘、微粒不会影响传动内部，维护方便，可线性化控制，成本低等优点。

附图说明

图1为发明机构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如附图1所示，同转臂盘式三速动力系统，电机1的输出轴2的一端分别通过花键副与输入行星机构的输入太阳轮3、无内齿圈星型机构的第一太阳轮4连接；电机1的输出轴2的另一端连接安装测速传感器5。

输入行星机构的输入太阳轮3与输入行星轮6外啮合连接；输入行星轮6通过独立的输入行星轮轴承7与行星轮轴8连接；行星轮轴8的两端分别通过轴承与转臂9连接，实现轴向和径向定位；输入行星轮6与II档内齿圈10内啮合连接。II档内齿圈10通过II档内齿圈连接件与箱体23外的II档换档盘11连接。

无内齿圈星型机构的第一太阳轮4与第一行星轮12外啮合连接；第一行星轮12通过花键副与行星轮轴8。

双行星星型机构的第二太阳轮13通过第二太阳轮输出轴14与箱体23外的III档换档盘15连接。第二太阳轮13与中间行星轮16外啮合连接，中间行星轮16与第二行星轮17外啮合连接；中间行星轮16通过独立的支撑轴承17a安装在中间行星轮轴18上；中间行星轮轴18通过轴承安装在转臂9上，实现轴向和径向定位。第二行星轮17通过花键副安装在行星轮轴8上；第二行星轮17与I档内齿圈19内啮合连接；I档内齿圈19通过花键副与I档内齿圈输出轴20连接安装；I档内齿圈输出轴20通过花键副与单向离合器21的内圈连接，I档内齿圈输出轴20的端部与箱体23外的I档换档盘22安装连接。具体实施中，行星轮轴8的数量为大于或等于二的整数，本案具体实施中采用了四个行星轮轴8。转臂9的两端分别通过轴承安装在箱体23上；单向离合器21的外圈与箱体23安装连接。

在位于输入星型机构与无内齿圈星型机构之间的转臂9的外侧通过花键副与第一输出齿轮24连接，或者直接在转臂9上一体加工形成第一输出齿轮24；本案具体实施过程中采用在转臂9上一体加工形成第一输出齿轮24。第一输出齿轮24与第二输出齿轮25外啮合连接，第二输出齿轮25与第三输出齿轮26均安装在中间轴27上，中间轴27的两端分别通过轴承安装在箱体23上，实现轴向和径向定位。第三输出齿轮26与第四输出齿轮28外啮合连接，第四输出齿轮28通过花键副与差速器29连接。差速器29的右输出端连接右输出半轴30，差速器29的左输出端连接左输出半轴31。具体实施中，电机1、输入星型机构、无内齿圈星型机构、双行星星型机构、转臂9、单向离合器21、I档换档盘22、II档换档盘11、III档换档盘15均同轴心安装。

I档换档机构、II档换档机构、III档换档机构的结构均相同。

具体实施中，I档换档机构包括I档执行器32、I档储液器33、I档换档主缸34、I档高压换档液管35、I档钳体保持架36、I档换档活塞37、I档内摩擦块38、I档外摩擦块39。I档换档主缸34分别与I档执行器32、I档储液器33、I档高压换档液管35连接；I档高压换档液管35的另一端与I档换档活塞37连接；I档换档活塞37、I档外摩擦块39均安装在I档钳体保持架36上。I档换档活塞37与I档内摩擦块38固定连接；I档换档盘22与I档内摩擦块38、I档外摩擦块39间隙地配合连接。在I档执行器32不执行时，I档换档活塞37不动作时I档换档盘22可在I档内摩擦块38、I档外摩擦块39之间自由转动。在I档换档主缸34高压油液输出端安装I档低压报警器40，在I档钳体保持架36上安装有I档测速传感器41，I档测速传感器41正对I档换档盘22，为了提高I档测速传感器41的检测灵敏度以及精度，在I档换档盘22的外圆周上均匀地设置有测速齿。具体实施中I档执行器32采用驱动电机、减速器和螺旋机构，通过驱动电机连接减速器，在通过减速器与螺旋机构连接，通过螺旋机构驱动I档换档主缸34动作产生高压液体，驱动I档换档活塞37逐渐动作实现对I档换档盘22的夹紧固定。

II档换档机构包括II档执行器42、II档储液器43、II档换档主缸44、II档高压换档液管45、II档钳体保持架46、II档换档活塞47、II档内摩擦块48、II档外摩擦块49。II档换档主缸44分别与II档执行器42、II档储液器43、II档高压换档液管45连接；II档高压换档液管45的另一端与II档换档活塞47连接；II档换档活塞47、I档外摩擦块32均安装在II档钳体保持架46上。II档换档活塞47与II档内摩擦块48固定连接；II档换档盘11与II档内摩擦块48、II档外摩擦块49间隙地配合连接。在II档执行器42不执行时，II档换档活塞47不动作时II档换档盘11可在II档内摩擦块48、II档外摩擦块49之间自由转动。在II档换档主缸44高压油液输出端安装II档低压报警器50，在II档钳体保持架46上安装有II档测速传感器51，II档测速传感器51正对II档换档盘11，为了提高II档测速传感器51的检测灵敏度以及精度，在II档换档盘11的外圆周上均匀地设置有测速齿。具体实施中II档执行器42采用驱动电机、减速器和螺旋机构，通过驱动电机连接减速器，在通过减速器与螺旋机构连接，通过螺旋机构驱动II档换档主缸44动作使液体产生高压，驱动II档换档活塞47动作，逐渐夹紧II档换档盘11。

III档换档机构包括III档执行器52、III档储液器53、III档换档主缸54、III档高压换档液管55、III档钳体保持架56、III档换档活塞57、III档内摩擦块58、III档外摩擦块59。III档换档主缸54分别与III档执行器52、III档储液器53、III档高压换档液管55连接；III档高压换档液管55的另一端与III档换档活塞57连接；III档换档活塞57、III档外摩擦块59均安装在III档钳体保持架56上。III档换档活塞57与III档内摩擦块58固定连接；III档换档盘15与III档内摩擦块58、III档外摩擦块59间隙地配合连接。在III档执行器52不执行时，III档换档活塞57不动作时III档换档盘15可在III档内摩擦块58、III档外摩擦块59之间自由转动。在III档换档主缸54高压油液输出端安装III档低压报警器60，在III档钳体保持架56上安装有III档测速传感器61，III档测速传感器61正对III档换档盘15，为了提高III档测速传感器61的检测灵敏度以及精度，在III档换档盘15的外圆周上均匀地设置有测速齿。具体实施中III档执行器52采用驱动电机、减速器和螺旋机构，通过驱动电机连接减速器，在通过减速器与螺旋机构连接，通过螺旋机构驱动III档换档主缸54动作使液体产生高压，驱动III档换档活塞57动作，逐渐夹紧III档换档盘15。

上述技术方案，将输入星型机构、无内齿圈星型机构、双行星星型机构与转臂9整体设计，使输入星型机构与II档换档机构连接；双行星星型机构与单向离合器21、I档换档盘22、III档换档盘15连接，转臂9与输出过渡齿轮组连接；将电机1、输入星型机构、无内齿圈星型机构、双行星星型机构、转臂9、单向离合器21、I档换档盘22、II档换档盘11、III档换档盘15等同轴心安装。有效解决了纯电动动力系统现有技术中存在的低速爬坡能力弱、电机极限转速低、电系统负荷冲击大、系统运行效率高、体积大及维护成本高等问题；有效提升了现有技术中纯电动汽车动力传动系统的性能。

本发明主要控制策略和运行过程包括以下几个方面：

I档工作模式：当电机1接受到主控制器指令时(如无特别说明，本文均规定电机正向转动视为车辆正向前进行驶，电机反向转动视为车辆倒车行驶)，从储能电源处得到能量通过输出轴2将正向动力传递给输入太阳轮3，输入太阳轮3与输入星轮6发生外啮合关系，带动输入星轮6反向转动；由于输入星轮6采用独立的输入行星轮轴承7安装在行星轮轴8上，因此，输入星轮6的运动不会影响到第一行星轮12和第二行星轮17；由于输入星轮6与II档内齿圈10内啮合，因此，II档内齿圈10在输入星轮6带动下反向转动；II档内齿圈10通过II档内齿圈连接件与箱体23外侧的II档换档盘11连接，进而II档换档盘11反向转动；II档执行器42保持初始状态，即II档换档盘11与II档内摩擦块48和II档外摩擦块49保持一定间隙，II档处于断开状态；同时，电机1通过输出轴2将正向动力传递给第一太阳轮4，第一太阳轮4与第一行星轮12外啮合，带动第一行星轮12反向转动；第一行星轮12与第二行星轮17同轴固定连接，第一行星轮12与第二行星轮17按相同转速转动；第二行星轮17通过外啮合传动带动中间行星轮16反向转动，中间行星轮16具有与第一太阳轮4转向相同的转动趋势；中间行星轮16通过外啮合传动带动第二太阳轮13反向转动，第二太阳轮13具有与第一太阳轮4转向相反的转动趋势；第二行星轮17通过内啮合传动带动I档内齿圈19同向转动，I档内齿圈19具有与第一太阳轮4转向相反的转动趋势；由于I档内齿圈19通过I档内齿圈输出轴20与I档换档盘22连接，I档内齿圈输出轴20上固定安装有单向离合器21的内圈，单向离合器21的外圈安装在箱体23内；单向离合器21对I档内齿圈19具有逆向(相对第一太阳轮4转向)锁止功能；此时，I档执行器32、II档执行器42和III档执行器52均处于非工作状态，I档换档盘22、II档换档盘11和III档换档盘15处于释放状态；行星机构型变速器将以I档速比由转臂9输出动力；转臂9通过其上的第一输出齿轮24通过外啮合关系将动力传递给第二输出齿轮25，第二输出齿轮25将动力传递给共同安装在中间轴27上的第三输出齿轮26，第三输出齿轮26通过外啮合关系将动力传递给第四输出齿轮28，第四输出齿轮28将动力传递给固定安装的差速器29，差速器29将动力由内部输出差速锥齿轮传递给左输出半轴31和右输出半轴30驱动车辆前进。定义输入太阳轮3的齿数Z0、输入星轮6的齿数Z1、II档内齿圈10的齿数Z2、第一太阳轮4的齿数Z3、第一行星轮12的齿数Z4，I档内齿圈19的齿数Z5，第二行星轮17的齿数Z6，第二太阳轮13的齿数Z7，第一输出齿轮24的齿数Z8，第二输出齿轮25的齿数Z9、第三输出齿轮26的齿数Z10、第四输出齿轮28的齿数Z11，则总成按速比为(1+Z4*Z5/Z3*Z6)*Z9*Z11/Z8*Z10完成I档工作模式。

II档工作模式：当主控制器检测到车辆操控参数和行驶条件达到II档设定阈值时，控制器向II档执行器42发出指令，II档执行器42推动II档换档主缸44将产生的高压油液通过II档高压换档液管45进入II档换档活塞47，II档换档活塞47在高压油液的作用下推动II档内摩擦块48和II档外摩擦块49夹紧制动II档换档盘11，由于II档换档盘11通过II档内齿圈连接件与II档内齿圈10连接，进而II档内齿圈10被制动；I档执行器32处于非工作状态，I档换档盘22处于释放状态；III档执行器52处于非工作状态，III档换档盘15处于释放状态；输出轴2将正向动力传递给输入太阳轮3，输入太阳轮3通过外啮合将动力传递给输入星轮6；输入星轮6通过独立的输入行星轮轴承7安装在行星轮轴8上；此时，由于II档内齿圈10被制动，转臂9将以较高的转速同向转动(相对输入太阳轮3转向)，I档内齿圈19根据速度合成将具有与转臂9相同转向的转动趋势，由于单向离合器21对I档内齿圈19只具有逆向(相对输入太阳轮3转向)锁止功能，因此，I档内齿圈19将正向自由转动，即单向离合器21对I档内齿圈19不再起制动作用；行星机构型变速器将以II档速比由转臂9输出动力；转臂9通过安装在其上的第一输出齿轮24通过外啮合关系将动力传递给第二输出齿轮25，第二输出齿轮25将动力传递给共同安装在中间轴27上的第三输出齿轮26，第三输出齿轮26通过外啮合关系将动力传递给第四输出齿轮28，第四输出齿轮28将动力传递给固定安装的差速器29，差速器29将动力由内部输出差速锥齿轮传递给左输出半轴31和右输出半轴30驱动车辆前进。定义输入太阳轮3的齿数Z0、输入星轮6的齿数Z1、II档内齿圈10的齿数Z2、第一太阳轮4的齿数Z3、第一行星轮12的齿数Z4，I档内齿圈19的齿数Z5，第二行星轮17的齿数Z6，第二太阳轮13的齿数Z7，第一输出齿轮24的齿数Z8，第二输出齿轮25的齿数Z9、第三输出齿轮26的齿数Z10、第四输出齿轮28的齿数Z11，则总成按速比为(1+Z2/Z0)*Z9*Z11/Z8*Z10完成II档工作模式；

III档工作模式：当主控制器检测到车辆操控参数和行驶条件达到III档设定阈值时，控制器向III档执行器52发出指令，III档执行器52推动III档换档主缸54将产生的高压油液通过III档高压换档液管55进入III档换档活塞57，III档换档活塞57在高压油液的作用下推动III档内摩擦块58和III档外摩擦块59夹紧制动III档换档盘15，由于III档换档盘15通过第二太阳轮输出轴14与第二太阳轮13连接，进而第二太阳轮13被制动；I档执行器32处于非工作状态，I档换档盘22处于释放状态；II档执行器42处于非工作状态，II档换档盘11处于释放状态；输入太阳轮3与输入星轮6发生外啮合关系，带动输入星轮6反向转动；由于输入星轮6采用独立的输入行星轮轴承7安装在行星轮轴8上，因此，输入星轮6的运动不会影响到第一行星轮12和第二行星轮17；由于输入星轮6与II档内齿圈10内啮合，因此，II档内齿圈10在输入星轮6带动下反向转动；电机1通过输出轴2将正向动力传递给第一太阳轮4，第一太阳轮4与第一行星轮12外啮合，带动第一行星轮12反向转动；第一行星轮12与第二行星轮17同轴固定连接，第一行星轮12与第二行星轮17按相同转速转动；第二行星轮17通过外啮合传动带动中间行星轮16反向转动，中间行星轮16具有与第一太阳轮4转向相同的转动趋势；中间行星轮16通过外啮合传动带动第二太阳轮13反向转动，第二太阳轮13具有与第一太阳轮4转向相反的转动趋势；此时，由于第二太阳轮13被制动，转臂9将以更高的转速同向转动(相对输入太阳轮3转向)，I档内齿圈19根据速度合成将具有与转臂9相同转向的转动趋势，由于单向离合器21对I档内齿圈19只具有逆向(相对输入太阳轮3转向)锁止功能，因此，I档内齿圈19将正向自由转动，即单向离合器21对I档内齿圈19不再起制动作用；行星机构型变速器将以III档速比由转臂9输出动力；转臂9通过安装在其上的第一输出齿轮24通过外啮合关系将动力传递给第二输出齿轮25，第二输出齿轮25将动力传递给共同安装在中间轴27上的第三输出齿轮26，第三输出齿轮26通过外啮合关系将动力传递给第四输出齿轮28，第四输出齿轮28将动力传递给固定安装的差速器29，差速器29将动力由内部输出差速锥齿轮传递给左输出半轴31和右输出半轴30驱动车辆前进。定义输入太阳轮3的齿数Z0、输入星轮6的齿数Z1、II档内齿圈10的齿数Z2、第一太阳轮4的齿数Z3、第一行星轮12的齿数Z4，I档内齿圈19的齿数Z5，第二行星轮17的齿数Z6，第二太阳轮13的齿数Z7，第一输出齿轮24的齿数Z8，第二输出齿轮25的齿数Z9、第三输出齿轮26的齿数Z10、第四输出齿轮28的齿数Z11，则总成按速比为(1+Z4*Z7/Z3*Z6)*Z9*Z11/Z8*Z10完成III档工作模式；

换档过程模式：I档向II档升档，当主控制器检测到车辆操控参数和行驶条件达到II档设定阈值时，控制器向II档执行器42发出指令，II档执行器42推动II档换档主缸44使其内的液压油逐渐升高压力，产生的有压油液通过II档高压换档液管45进入II档换档活塞47，II档换档活塞47在有压油液的作用下推动II档内摩擦块48和II档外摩擦块49夹紧制动II档换档盘11，并响应II档执行器42的指令对II档换档盘11逐渐产生减速制动；同时，主控制器向电机1控制器发出指令使其按要求降速运行，电机1转速降低后，由于车速大于电机1当量转速，I档内齿圈19脱离单向离合器21的逆向制动，转臂9将以设定增速比的形式进行动力传递；当主控制器检测到II档测速传感器51检测到II档换档盘11的转速降到零，且检测到II档低压报警器50越过设定压力阈值，主控制器进行一定时间tm延时后，向II档执行器42发出停止运行指令，II档执行器42停止运行并进行自锁保压，自此，系统完成I档向II档的换档过渡。

II档向III档升档，当主控制器检测到车辆操控参数和行驶条件达到III档设定阈值时，控制器向III档执行器52发出指令，III档执行器52推动III档换档主缸54使其内的液压油逐渐升高压力，产生的有压油液通过III档高压换档液管55进入III档换档活塞57，III档换档活塞57在有压油液的作用下推动III档内摩擦块58和III档外摩擦块59夹紧制动III档换档盘15，并响应III档执行器52的指令对III档换档盘15逐渐产生减速制动；同时，主控制器向电机1控制器发出指令使其按要求降速运行，电机1转速降低后，由于车速大于电机1当量转速，I档内齿圈19脱离单向离合器21的逆向制动，转臂9将以设定增速比的形式进行动力传递；同时，主控制器向II档执行器42发出指令，II档执行器42带动II档换档主缸44使其内的液压油逐渐降低压力，II档换档活塞47内的压力逐渐降低，II档换档盘11的转速由零逐渐升高，当主控制器检测到II档执行器42完全复位后，向II档执行器42发出停止运行指令；当主控制器检测到III档测速传感器61检测到III档换档盘15的转速降到零，且检测到III档低压报警器60越过设定压力阈值，主控制器进行一定时间tm延时后，向III档执行器52发出停止运行指令，III档执行器52停止运行并进行自锁保压，自此，系统完成II档向III档的换档过渡。

I档向III档升档，当车辆行驶在I档速度控制区时，主控制器检测到车辆操控参数达到III档设定阈值时，控制器向III档执行器52发出指令，III档执行器52推动III档换档主缸54使其内的液压油逐渐升高压力，产生的有压油液通过III档高压换档液管55进入III档换档活塞57，III档换档活塞57在有压油液的作用下推动III档内摩擦块58和III档外摩擦块59夹紧制动III档换档盘15，并响应III档执行器52的指令对III档换档盘15逐渐产生减速制动；同时，主控制器向电机1控制器发出指令使其按要求降速运行，电机1转速降低后，由于车速大于电机1当量转速，I档内齿圈19脱离单向离合器21的逆向制动，转臂9将以设定增速比的形式进行动力传递；当主控制器检测到III档测速传感器61检测到III档换档盘15的转速降到零，且检测到III档低压报警器60越过设定压力阈值，主控制器进行一定时间tm延时后，向III档执行器52发出停止运行指令，III档执行器52停止运行并进行自锁保压，自此，系统完成I档向III档的换档过渡。

倒档模式：当电机1接受到主控制器倒车指令时，电机1从储能电源处得到能量通过输出轴2将反向动力传递给输入太阳轮3，输入太阳轮3与输入星轮6发生外啮合关系，带动输入星轮6反向转动；由于输入星轮6采用独立的输入行星轮轴承7安装在行星轮轴8上，因此，输入星轮6的运动不会影响到第一行星轮12和第二行星轮17；由于输入星轮6与II档内齿圈10内啮合，因此，II档内齿圈10在输入星轮6带动下正向转动；II档内齿圈10通过II档内齿圈连接件与II档换档盘11连接，进而II档换档盘11正向转动；II档执行器42保持初始状态，即II档换档盘11与II档内摩擦块48和II档外摩擦块49保持一定间隙，II档处于断开状态；同时，电机1通过输出轴2将反向动力传递给第一太阳轮4，第一太阳轮4与第一行星轮12外啮合，带动第一行星轮12正向转动；第一行星轮12与第二行星轮17同轴固定连接，第一行星轮12与第二行星轮17按相同转速转动；第二行星轮17通过外啮合传动带动中间行星轮16正向转动，中间行星轮16具有与第一太阳轮4转向相同的转动趋势；中间行星轮16通过外啮合传动带动第二太阳轮13正向转动，第二太阳轮13具有与第一太阳轮4转向相反的转动趋势；第二行星轮17通过内啮合传动带动I档内齿圈19同向转动，I档内齿圈19具有与第一太阳轮4转向相反的转动趋势；单向离合器21对I档内齿圈19不再锁止功能；控制器向I档执行器32发出指令，I档执行器32推动II档换档主缸44将产生的高压油液通过I档高压换档液管35进入I档换档活塞37，I档换档活塞37在高压油液的作用下推动I档内摩擦块38和I档外摩擦块39夹紧制动I档换档盘22，由于I档换档盘22通过I档内齿圈输出轴20与I档内齿圈19连接，进而I档内齿圈19被制动；此时，II档执行器42和III档执行器52均处于非工作状态，II档换档盘11和III档换档盘15处于释放状态；行星机构型变速器将以I档速比由转臂9输出动力；转臂9通过安装在其上的第一输出齿轮24通过外啮合关系将动力传递给第二输出齿轮25，第二输出齿轮25将动力传递给共同安装在中间轴27上的第三输出齿轮26，第三输出齿轮26通过外啮合关系将动力传递给第四输出齿轮28，第四输出齿轮28将动力传递给固定安装的差速器29，差速器29将动力由内部输出差速锥齿轮传递给左输出半轴31和右输出半轴30驱动车辆倒车行驶。定义输入太阳轮3的齿数Z0、输入星轮6的齿数Z1、II档内齿圈10的齿数Z2、第一太阳轮4的齿数Z3、第一行星轮12的齿数Z4，I档内齿圈19的齿数Z5，第二行星轮17的齿数Z6，第二太阳轮13的齿数Z7，第一输出齿轮24的齿数Z8，第二输出齿轮25的齿数Z9、第三输出齿轮26的齿数Z10、第四输出齿轮28的齿数Z11，则总成按速比为(1+Z4*Z5/Z3*Z6)*Z9*Z11/Z8*Z10完成I档倒档工作模式。

驻车模式：当主控制器接受到驾驶者驻车指令并检测到车速为零时，控制器向II档执行器42发出指令，II档执行器42推动II档换档主缸44将产生的高压油液通过II档高压换档液管45进入II档换档活塞47，II档换档活塞47在高压油液的作用下推动II档内摩擦块48和II档外摩擦块49夹紧制动II档换档盘11，由于II档换档盘11通过II档内齿圈连接件与II档内齿圈10连接，进而II档内齿圈10被制动。同时，控制器也向I档执行器32发出指令，I档执行器32推动I档换档主缸34将产生的高压油液通过I档高压换档液管35进入I档换档活塞37，I档换档活塞37在高压油液的作用下推动I档内摩擦块38和I档外摩擦块39夹紧制动I档换档盘22，由于I档换档盘22通过I档内齿圈输出轴20与I档内齿圈19连接，进而I档内齿圈19被制动；此时，转臂9处于被锁止状态，即整车处于驻车锁止模式。

制动模式：当车辆处于I档控制区行驶时，主控制器接受到驾驶者进行减速制动指令时，由于油门踏板升起，车速逐渐高于电机当量转速，I档内齿圈19产生正向转动，由于单向离合器21对I档内齿圈输出轴20仅具有逆向锁止功能，因此，I档内齿圈19被正向释放，即单向离合器21对I档内齿圈19不再起制动作用，电机1与车轮处于动力切断状态；控制器也向I档执行器32发出指令，I档执行器32推动I档换档主缸34将产生的高压油液通过I档高压换档液管进入I档换档活塞37，I档换档活塞37在高压油液的作用下推动I档内摩擦块38和I档外摩擦块39夹紧制动I档换档盘22，由于I档换档盘22通过I档内齿圈输出轴20与I档内齿圈19连接，进而I档内齿圈19被制动。车轮将车辆动能由左输出半轴31和右输出半轴30输入给差速器29，差速器29将动力传递给固定安装的第四输出齿轮28，第四输出齿轮28将动力传递给第三输出齿轮26，第三输出齿轮26将动力传递给第二输出齿轮25，第二输出齿轮25将动力传递给第一输出齿轮24，即将动力传递给转臂9，转臂9将动力由行星轮传递给第一太阳轮4，第一太阳轮4将动力传递给电机1，电机1切换到发电机模式，将所发电能储存到储能电池包中，对车辆进行电制动减速；当车辆处于II档控制区行驶时，主控制器接受到驾驶者进行减速制动指令时，控制器向II档执行器42发出指令，II档执行器42推动II档换档主缸44将产生的高压油液通过II档高压换档液管45进入II档换档活塞47，II档换档活塞47在高压油液的作用下推动II档内摩擦块48和II档外摩擦块49夹紧制动II档换档盘11，由于II档换档盘11通过II档内齿圈连接件与II档内齿圈10连接，进而II档内齿圈10被制动；I档执行器32处于非工作状态，I档换档盘22处于释放状态；III档执行器52处于非工作状态，III档换档盘15处于释放状态；转臂9将动力由行星轮传递给输入太阳轮3，输入太阳轮3将动力传递给电机1，电机1切换到发电机模式，对车辆进行电制动减速。当车辆处于III档控制区行驶时，主控制器接受到驾驶者进行减速制动指令时，控制器向III档执行器52发出指令，III档执行器52推动III档换档主缸54将产生的高压油液通过III档高压换档液管55进入III档换档活塞57，III档换档活塞57在高压油液的作用下推动III档内摩擦块58和III档外摩擦块59夹紧制动III档换档盘15，由于III档换档盘15通过第二太阳轮输出轴14与第二太阳轮13连接，进而第二太阳轮13被制动；I档执行器32处于非工作状态，I档换档盘22处于释放状态；II档执行器42处于非工作状态，II档换档盘11处于释放状态；转臂9将动力由行星轮传递给第一太阳轮4，第一太阳轮4将动力传递给电机1，电机1切换到发电机模式，对车辆进行电制动减速。当车辆车速降低到II档控制区时，控制器向III档执行器52发出指令，复位到初始状态，即使III档换档主缸54内部压力降低为零，III档换档活塞57在复位弹簧力的作用下，使III档内摩擦块58和III档外摩擦块59释放III档换档盘15，第二太阳轮13进入自由转动状态；同时，控制器向II档执行器42发出指令，对II档换档盘11进行制动，系统进入II档减速制动能量回收控制区；当车辆车速降低到I档控制区时，控制器向II档执行器42发出指令，复位到初始状态，即使II档换档主缸44内部压力降低为零，II档换档活塞47在复位弹簧力的作用下，使II档内摩擦块48和II档外摩擦块49释放II档换档盘11，II档内齿圈10进入自由转动状态；同时，控制器向I档执行器32发出指令，对I档换档盘22进行制动，系统进入I档减速制动能量回收控制区。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims

1.同转臂盘式三速动力系统，其特征在于，包括电机、输入星型机构、无内齿圈星型机构、双行星星型机构、转臂、单向离合器、I档换档盘、II档换档盘、III档换档盘、I档换档机构、II档换档机构、III档换档机构、输出过渡齿轮组、差速器、箱体，所述电机的输出轴的一端分别与输入星型机构、无内齿圈星型机构连接；所述输入星型机构、无内齿圈星型机构、双行星星型机构均与转臂连接；所述转臂的两端分别与箱体连接；所述双行星星型机构还分别与I档换档盘、III档换档盘、单向离合器连接；所述输入星型机构还与II档换档盘连接；在位于所述输入星型机构与无内齿圈星型机构之间的转臂的外侧与输出过渡齿轮组连接；输出过渡齿轮组与差速器连接；所述I档换档盘与I档换档机构配合连接；所述II档换档盘与II档换档机构配合连接；所述III档换档盘与III档换档机构配合连接。

2.根据权利要求1所述的同转臂盘式三速动力系统，其特征在于，所述输入星型机构包括输入太阳轮、输入行星轮、行星轮轴、输入行星轮轴承、II档内齿圈，所述输入太阳轮通过花键副与电机的输出轴连接，输入太阳轮与输入行星轮外啮合连接；所述输入行星轮通过输入行星轮轴承与行星轮轴连接；所述输入行星轮与II档内齿圈内啮合连接；所述II档内齿圈通过II档内齿圈连接轴与箱体外的II档换档盘连接；所述行星轮轴两端分别与转臂连接。

3.根据权利要求2所述的同转臂盘式三速动力系统，其特征在于，所述无内齿圈星型机构包括第一太阳轮、第一行星轮、行星轮轴，所述第一太阳轮与第一行星轮外啮合连接；所述第一行星轮通过花键副与行星轮轴连接；所述第一太阳轮通过花键副与电机的输出轴连接。

4.根据权利要求3所述的同转臂盘式三速动力系统，其特征在于，所述双行星星型机构包括第二太阳轮、中间行星轮、中间行星轮轴、中间行星轮轴承、行星轮轴、第二行星轮、I档内齿圈，所述第二太阳轮与中间行星轮外啮合连接；所述中间行星轮与第二行星轮外啮合连接；所述中间行星轮通过中间行星轮轴承与中间行星轮轴连接；所述第二行星轮通过花键副与行星轮轴连接；所述第二行星轮与I档内齿圈内啮合连接；所述中间行星轮轴的两端分别与转臂连接。

5.根据权利要求4所述的同转臂盘式三速动力系统，其特征在于，所述I档内齿圈通过I档内齿圈输出轴与箱体外侧的I档换档盘连接；所述I档内齿圈输出轴还与单向离合器的内圈连接；所述单向离合器的外圈与箱体固定连接安装；所述第二太阳轮通过第二太阳轮输出轴与箱体外侧的III档换档盘连接。

6.根据权利要求1～5任一项所述的同转臂盘式三速动力系统，其特征在于，所述输出过渡齿轮组包括第一输出齿轮、第二输出齿轮、第三输出齿轮、第四输出齿轮、中间轴，所述第一输出齿轮与转臂固定连接、或第一输出齿轮与转臂一体成型形成；所述第一输出齿轮与第二输出齿轮外啮合连接；所述第二输出齿轮与第三输出齿轮均与中间轴连接；所述中间轴的两端分别通过轴承与箱体连接；所述第三输出齿轮与第四输出齿轮外啮合连接；所述第四输出齿轮与差速器连接；所述差速器的右输出端与右输出半轴连接，差速器的左输出端与左输出半轴连接。

7.根据权利要求6所述的同转臂盘式三速动力系统，其特征在于，所述电机、输入星型机构、无内齿圈星型机构、双行星星型机构、转臂、单向离合器、I档换档盘、II档换档盘、III档换档盘均同轴心安装；所述电机的输出轴的另一端还安装连接有测速传感器。

8.根据权利要求7所述的同转臂盘式三速动力系统，其特征在于，所述I档换档机构、II档换档机构、III档换档机构的结构均相同，均包括执行器、储液器、换档主缸、高压换档液管、钳体保持架、换档活塞、内摩擦块、外摩擦块，所述换档主缸分别与执行器、储液器、高压换档液管连接；所述高压换档液管的另一端与换档活塞连接；所述换档活塞、外摩擦块均与钳体保持架连接；所述换档活塞与内摩擦块连接；所述内摩擦块、外摩擦块相对设置；所述I档换档盘、II档换档盘、III档换档盘，其中任一项位于内摩擦块、外摩擦块中间并间隙配合连接。

9.根据权利要求8所述的同转臂盘式三速动力系统，其特征在于，所述I档换档机构、II档换档机构、III档换档机构其中任一项还包括低压报警器、测速传感器，所述低压报警器安装在换档主缸高压油液输出端；所述测速传感器安装在钳体保持架上。

10.根据权利要求9所述的同转臂盘式三速动力系统，其特征在于，所述I档换档盘、II档换档盘、III档换档盘，其中任一项的圆周上还加工有均匀分布的测速齿。