CN109835182B - 两端集成钳盘式三速行星传动装置的电驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了两端集成钳盘式三速行星传动装置的电驱动系统，包括Ⅲ挡行星传动装置、电机转子、电机定子、电机轴、中间轴、两挡行星传动装置、I挡制动器、II挡制动器、III挡制动器；所述电机轴为空心轴，所述电机转子与电机定子配合连接，所述电机轴与电机转子固定连接。所述电机轴分别与Ⅲ挡行星传动装置、两挡行星传动装置连接；所述中间轴穿过电机轴分别与Ⅲ挡行星传动装置、两挡行星传动装置连接；且所述中间轴伸出I挡转臂与输出法兰连接；所述III挡制动器与Ⅲ挡行星传动装置连接，所述I挡制动器、II挡制动器分别与两挡行星传动装置连接。本发明有效较小电机的体积和重量，提高了传动效率和可靠性，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及车辆用动力装置，特别涉及两端集成钳盘式三速行星传动装置的电驱动系统。
背景技术
随着环境污染和能源问题愈来愈严重，世界各个国家陆续出台了新能源汽车的发展战略规划，汽车企业也都积极响应该发展战略积极研发节能环保汽车，主要是纯电动汽车和插电式混合动力汽车。随着商用车领域的快速发展，商用车动力装置愈来愈重视纯电动驱动能力，因此，商用车纯电动行驶的多挡化和高集成化成为纯电动商车动力总成研发的核心内容。
为了确保在条件糟糕路面上和一些特殊路况安全有效稳定地行驶，几十年来商用车均采用内燃机+多挡变速箱驱动方案。然而，基于节能环保和智能化驾驶，传统燃油商用车由于存在油耗大排放差，已难以适应新一代商用车的需求。若是采用电机直接驱动或AMT变速箱驱动商车，那电机体积和重量将会是非常巨大的，同时，也存在严重的换挡动力间断以及换挡能耗大等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种有效降低部件体积、重量轻、效率高、换挡迅速、成本低、可靠性高的两端集成钳盘式三速行星传动装置的电驱动系统。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
两端集成钳盘式三速行星传动装置的电驱动系统，包括Ⅲ挡行星传动装置、电机转子、电机定子、电机轴、中间轴、两挡行星传动装置、I挡制动器、II挡制动器、III挡制动器；
所述电机轴为空心轴，所述电机转子与电机定子配合连接，所述电机轴与电机转子固定连接；
所述电机轴的左端与Ⅲ挡行星传动装置的Ⅲ挡齿圈连接；所述电机轴的右端与两挡行星传动装置连接；
所述中间轴穿过电机轴分别与Ⅲ挡行星传动装置的Ⅲ挡转臂、两挡行星传动装置的I挡转臂连接；且所述中间轴伸出I挡转臂与输出法兰连接；
所述III挡制动器与Ⅲ挡行星传动装置连接，所述I挡制动器、II挡制动器分别与两挡行星传动装置连接；
所述III挡制动器用于控制Ⅲ挡行星传动装置的输出，所述I挡制动器、II挡制动器用于控制两挡行星传动装置的输出，使得系统实现I挡驱动模式、II挡驱动模式和III挡驱动模式。
优选地，所述两挡行星传动装置包括I挡太阳轮、I挡行星轮、I挡齿圈、I挡转臂、II挡太阳轮、II挡行星轮、II挡齿圈、II挡转臂；
所述I挡太阳轮与I挡行星轮外啮合连接，所述I挡行星轮与I挡转臂连接，所述I挡行星轮与I挡齿圈内啮合连接；
所述II挡太阳轮与II挡行星轮外啮合连接，所述II挡行星轮与II挡转臂连接，所述II挡行星轮与II挡齿圈内啮合连接；
所述II挡转臂与I挡齿圈连接。
优选地，所述电机轴通过花键副分别与I挡太阳轮、II挡太阳轮连接。
优选地，所述I挡制动器与II挡制动器结构相同，所述I挡制动器或II挡制动器均包括换挡齿轮、制动盘、换挡轴、制动模块；
所述换挡轴的两端分别与换挡齿轮、制动盘固定连接；
所述制动盘与制动模块配合连接，所述制动模块用于通过摩擦力使制动盘停止转动或释放制动盘自由转动；
所述I挡齿圈、II挡齿圈均设置内齿、外齿；所述I挡制动器通过其换挡齿轮与I挡齿圈外啮合连接，所述II挡制动器通过其换挡齿轮与II挡齿圈外啮合连接。
优选地，所述Ⅲ挡行星传动装置包括III挡太阳轮、III挡行星轮、III挡齿圈、III挡转臂，
所述III挡太阳轮与III挡行星轮外啮合连接，所述III挡行星轮与III挡转臂连接，所述III挡行星轮与III挡齿圈内啮合连接。
优选地，所述III挡制动器包括III挡制动盘、制动模块、制动轴；
所述III挡制动盘与制动模块配合连接，所述制动轴一端与III挡制动盘连接，所述制动轴另一端与III挡太阳轮连接；所述制动模块通过摩擦力使III挡制动盘停止转动或释放III挡制动盘。
采用上述技术方案，由于采用了Ⅲ挡行星传动装置、电机转子、电机定子、电机轴、中间轴、两挡行星传动装置、I挡制动器、II挡制动器、III挡制动器等技术特征。通过将电机轴设置成空心轴，并在驱动电机的两侧分别设置连接Ⅲ挡行星传动装置、和两挡行星传动装置，使得本发明实现了多个挡位的输出，有效减小了系统总成的体积，降低了总成的重量，提高了传动效率，本发明结构简单，生产制造成本低，可靠性高。
附图说明
图1为本发明原理示意图。
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，两端集成钳盘式三速行星传动装置的电驱动系统，包括Ⅲ挡行星传动装置1、电机转子2、电机定子3、电机轴4、中间轴5、两挡行星传动装置6、I挡制动器7、II挡制动器8、III挡制动器9。具体实施中，电机轴4为空心轴，将电机转子2与电机定子3配合连接，将电机轴4与电机转2子固定连接。将电机轴4的左端与Ⅲ挡行星传动装置1的Ⅲ挡齿圈10连接；电机轴4的右端与两挡行星传动装置6连接。将中间轴5穿过电机轴4分别与Ⅲ挡行星传动装置1的Ⅲ挡转臂10、两挡行星传动装置6的I挡转臂11连接；且将中间轴5伸出I挡转臂11与输出法兰12连接。
将III挡制动器9与Ⅲ挡行星传动装置1连接，将I挡制动器7、II挡制动器8分别与两挡行星传动装置6连接。
III挡制动器9用于控制Ⅲ挡行星传动装置1的输出，I挡制动器7、II挡制动器8用于控制两挡行星传动装置6的输出，使得系统实现I挡驱动模式、II挡驱动模式和III挡驱动模式。
更为具体地，两挡行星传动装置6包括I挡太阳轮13、I挡行星轮14、I挡齿圈15、I挡转臂11、II挡太阳轮16、II挡行星轮17、II挡齿圈18、II挡转臂19。将I挡太阳轮13与I挡行星轮14外啮合连接，将I挡行星轮14与I挡转臂11连接，将I挡行星轮14与I挡齿圈15内啮合连接。
将II挡太阳轮16与II挡行星轮17外啮合连接，将II挡行星轮17与II挡转臂19连接，将II挡行星轮17与II挡齿圈18内啮合连接。将II挡转臂19与I挡齿圈15固定连接。
电机轴4通过花键副分别与I挡太阳轮13、II挡太阳轮16连接。
具体实施中I挡制动器7与II挡制动器8结构相同，I挡制动器7或II挡制动器8均包括换挡齿轮20、制动盘21、换挡轴22、制动模块23。将换挡轴22的两端分别与换挡齿轮20、制动盘21固定连接；将制动盘21与制动模块23配合连接，制动模块23用于通过摩擦力使制动盘21停止转动或释放制动盘21自由转动。
具体实施中，将I挡齿圈15、II挡齿圈18均分别设置内齿、外齿；将I挡制动器7通过其换挡齿轮20与I挡齿圈15外啮合连接，将II挡制动器8通过其换挡齿轮20与II挡齿圈18外啮合连接。
Ⅲ挡行星传动装置1包括III挡太阳轮24、III挡行星轮25、III挡齿圈10、III挡转臂26，将III挡太阳轮24与III挡行星轮25外啮合连接，将III挡行星轮25与III挡转臂26连接，将III挡行星轮25与III挡齿圈10内啮合连接。
III挡制动器9包括III挡制动盘27、制动模块23、制动轴28；将III挡制动盘27与制动模块23配合连接，将制动轴28一端与III挡制动盘27连接，制动轴28另一端与III挡太阳轮24连接；制动模块23通过摩擦力使III挡制动盘27停止转动或释放III挡制动盘27使其自由转动。
本发明主要控制策略和工作模式如下：
一、I挡驱动模式
当整车低速大转矩行驶时，II挡制动器8和III挡制动器9均处于释放状态，I挡制动器7处于闭合状态；此时，I挡制动器7的左右摩擦块在活塞推动下夹紧制动I挡制动器7的制动盘21，I挡制动器7的制动盘21通过I挡制动器7的换挡轴22与I挡制动器7的换挡齿轮20固定连接，进而，I挡制动器7的换挡齿轮20处于制动状态；I挡制动器7的换挡齿轮20与I挡齿圈15的外齿圈外啮合，进而，I挡齿圈15被制动；由于II挡制动器8和III挡制动器9均处于释放状态，因此，II挡制动器8的制动盘21和III挡制动盘27均处于自由转动状态，进而，II挡和III挡均处于空挡状态；电机定子3从车载电源处获得电能驱动电机转子2(正向)转动，电机转子2经电机轴4将动力传递给II挡太阳轮16和I挡太阳轮13(正向)转动，I挡太阳轮13通过外啮合带动I挡行星轮14转动，由于I挡齿圈15处于制动状态，I挡行星轮14将来自电机轴4的动力传递给I挡转臂11，I挡转臂11将动力由输出法兰12传递给驱动桥驱动车辆行驶。
I挡速比为：
其中：Z1表示I挡太阳轮13的齿数；Z2表示I挡齿圈15的内齿齿数；Z3表示II挡太阳轮16的齿数；Z4表示II挡齿圈18的内齿齿数；Z5表示III挡太阳轮24的齿数；Z6表示III挡齿圈10的内齿齿数；n1表示电机轴4的转速；n2表示输出法兰12的转速。
二、II挡驱动模式
当整车中速行驶时，I挡制动器7和III挡制动器9均处于释放状态，II挡制动器8处于闭合状态；此时，II挡制动器8的左右摩擦块在活塞推动下夹紧制动II挡制动器8的制动盘21，II挡制动器8的制动盘21通过II挡制动器8的换挡轴22与II挡制动器8的换挡齿轮20固定连接，进而，II挡制动器8的换挡齿轮20处于制动状态；II挡制动器8的换挡齿轮20与II挡齿圈18的外齿圈外啮合，进而，II挡齿圈18被制动；由于I挡制动器7和III挡制动器9均处于释放状态，因此，I挡制动器7的制动盘21和III挡制动盘27均处于自由转动状态，进而，I挡和III挡均处于空挡状态；电机定子3从车载电源处获得电能驱动电机转子2(正向)转动，电机转子2经电机轴4将动力传递给II挡太阳轮16和I挡太阳轮13(正向)转动；II挡太阳轮16将一部分来自电机轴4的动力由II挡行星轮17由II挡转臂19传递给I挡齿圈15，I挡齿圈15经I挡行星轮14将动力传递给I挡转臂11；I挡太阳轮13将另一部分来自电机轴4的动力通过I挡行星轮14传递I挡转臂11；I挡转臂11将来自电机轴4的动力合成后传递给输出法兰12经驱动桥驱动车辆行驶。
III挡速比为：
三、III挡驱动模式
当整车高速行驶时，I挡制动器7和II挡制动器8均处于释放状态，I挡制动器1处于闭合状态；此时，III挡制动器9的左右摩擦块在活塞推动下夹紧制动III挡制动盘27，III挡制动器8的III挡制动盘27通过III挡制动器8的换挡轴28与III挡太阳轮24固定连接，进而，III挡太阳轮24处于制动状态；由于I挡制动器7和II挡制动器8均处于释放状态，因此，I挡制动器7的制动盘21和II挡制动器8的制动盘21均处于自由转动状态，进而，I挡和II挡均处于空挡状态；电机定子3从车载电源处获得电能驱动电机转子2(正向)转动，电机轴4通过齿圈连接盘28带动III挡齿圈10驱动III挡行星轮25转动，由于III挡制动盘27处于制动状态，因此，III挡太阳轮24处于制动状态；III挡行星轮25驱动III挡转臂26(正向)转动，III挡转臂26经中间轴5将动力传递给I挡转臂11由输出法兰12经驱动桥驱动车辆行驶。
III挡速比为：
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 (6)
1.两端集成钳盘式三速行星传动装置的电驱动系统，其特征在于，包括Ⅲ挡行星传动装置、电机转子、电机定子、电机轴、中间轴、两挡行星传动装置、I挡制动器、II挡制动器、III挡制动器；
所述电机轴为空心轴，所述电机转子与电机定子配合连接，所述电机轴与电机转子固定连接；
所述电机轴的左端与Ⅲ挡行星传动装置的Ⅲ挡齿圈连接；所述电机轴的右端与两挡行星传动装置连接；
所述中间轴穿过电机轴分别与Ⅲ挡行星传动装置的Ⅲ挡转臂、两挡行星传动装置的I挡转臂连接；且所述中间轴伸出I挡转臂与输出法兰连接；
所述III挡制动器与Ⅲ挡行星传动装置连接，所述I挡制动器、II挡制动器分别与两挡行星传动装置连接；
所述III挡制动器用于控制Ⅲ挡行星传动装置的输出，所述I挡制动器、II挡制动器用于控制两挡行星传动装置的输出，使得系统实现I挡驱动模式、II挡驱动模式和III挡驱动模式。
2.根据权利要求1所述的两端集成钳盘式三速行星传动装置的电驱动系统，其特征在于，所述两挡行星传动装置包括I挡太阳轮、I挡行星轮、I挡齿圈、I挡转臂、II挡太阳轮、II挡行星轮、II挡齿圈、II挡转臂；
所述I挡太阳轮与I挡行星轮外啮合连接，所述I挡行星轮与I挡转臂连接，所述I挡行星轮与I挡齿圈内啮合连接；
所述II挡太阳轮与II挡行星轮外啮合连接，所述II挡行星轮与II挡转臂连接，所述II挡行星轮与II挡齿圈内啮合连接；
所述II挡转臂与I挡齿圈连接。
3.根据权利要求2所述的两端集成钳盘式三速行星传动装置的电驱动系统，其特征在于，所述电机轴通过花键副分别与I挡太阳轮、II挡太阳轮连接。
4.根据权利要求3所述的两端集成钳盘式三速行星传动装置的电驱动系统，其特征在于，所述I挡制动器与II挡制动器结构相同，所述I挡制动器或II挡制动器均包括换挡齿轮、制动盘、换挡轴、制动模块；
所述换挡轴的两端分别与换挡齿轮、制动盘固定连接；
所述制动盘与制动模块配合连接，所述制动模块用于通过摩擦力使制动盘停止转动或释放制动盘使其自由转动；
所述I挡齿圈、II挡齿圈均设置内齿、外齿；所述I挡制动器通过其换挡齿轮与I挡齿圈外啮合连接，所述II挡制动器通过其换挡齿轮与II挡齿圈外啮合连接。
5.根据权利要求4所述的两端集成钳盘式三速行星传动装置的电驱动系统，其特征在于，所述Ⅲ挡行星传动装置包括III挡太阳轮、III挡行星轮、III挡齿圈、III挡转臂，
所述III挡太阳轮与III挡行星轮外啮合连接，所述III挡行星轮与III挡转臂连接，所述III挡行星轮与III挡齿圈内啮合连接。
6.根据权利要求5所述的两端集成钳盘式三速行星传动装置的电驱动系统，其特征在于，所述III挡制动器包括III挡制动盘、制动模块、制动轴；
所述III挡制动盘与制动模块配合连接，所述制动轴一端与III挡制动盘连接，所述制动轴另一端与III挡太阳轮连接；所述制动模块通过摩擦力使III挡制动盘停止转动或释放III挡制动盘使其自由转动。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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