CN109838516A - 端面浮动盘式自动四速纯电动动力总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了端面浮动盘式自动四速纯电动动力总成，其前两速复合行星传动装置包括第一行星排、第二行星排，其第一行星排安装在第二行星排内部；其后两速复合行星轮传动装置包括第三行星排、第四行星排；第一行星排的第一转臂分别与第三行星排的第三转臂、第二行星排的第二齿圈连接；所述第三行星排的第三齿圈与第四行星排的第四转臂连接。其电机的输出轴与弹性减震连接盘连接，弹性减震连接盘与第一行星排连接；输出轴分别与第三行星排、第四行星排连接。其第一端面浮动盘式换挡器与第一行星排连接，第二端面浮动盘式换挡器与第二行星排连接，第三端面浮动盘式换挡器与第三行星排连接，第四端面浮动盘式换挡器与第四行星排连接。

Description

端面浮动盘式自动四速纯电动动力总成

技术领域

本发明涉及车辆电传动领域，特别涉及端面浮动盘式自动四速纯电动动力总成。

背景技术

随着纯电动商用车辆对纯电动动力总成高动力性、高节电性及降低成本的需求不断提高，端面浮动盘式自动四速纯电动动力总成成为解决上述问题的一个关键。目前市场上大都采用单电机直接驱动模式和单电机加小速比差的多档变速装置的驱动方案，其中多档自动变速装置主要是采用AMT方案和AT方案，前者主要采用电子执行拨叉选档换挡，后者主要是采用湿式摩擦片液压执行换挡。但是，对于多档AMT变速箱，存在动力间断、空挡损耗大、电制动能量回收弱、难以实现快速任意档位切换、挡位间速比差小、换挡时间长、成本较高。对于多挡湿式摩擦副AT变速箱，虽然解决了动力间断和任意档位切换问题，然而，存在换挡离合器断开后空转损耗极大、成本昂贵、换挡能耗大等问题。上述两种通用多挡自动变速箱方案都难以满足纯电动车辆驱动需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无动力间断换挡、任意档位切换、空挡损耗小、换挡响应迅速、挡位间大速比差、换挡能耗小及低成本的端面浮动盘式自动四速纯电动动力总成。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

端面浮动盘式自动四速纯电动动力总成，包括电机、弹性减震连接盘、前两速复合行星传动装置、后两速复合行星传动装置、输出轴、第一端面浮动盘式换挡器、第二端面浮动盘式换挡器、第三端面浮动盘式换挡器、第四端面浮动盘式换挡器；

所述前两速复合行星传动装置包括第一行星排、第二行星排，所述第一行星排安装在第二行星排内部；所述后两速复合行星轮传动装置包括第三行星排、第四行星排；

所述第一行星排的第一转臂分别与第三行星排的第三转臂、第二行星排的第二齿圈连接；所述第三行星排的第三齿圈与第四行星排的第四转臂连接；

所述电机的输出轴与弹性减震连接盘连接，所述弹性减震连接盘通过输入轴与第一行星排的第一太阳轮连接；所述输出轴分别与第三行星排的第三太阳轮、第四行星排的第四太阳轮连接；

所述第一端面浮动盘式换挡器与第一行星排的第一齿圈连接，所述第二端面浮动盘式换挡器与第二行星排的第二转臂连接，所述第三端面浮动盘式换挡器与第三行星排的第三齿圈连接，所述第四端面浮动盘式换挡器与第四行星排的第四齿圈连接。

优选地，所述第一端面浮动盘式换挡器、第二端面浮动盘式换挡器、第三端面浮动盘式换挡器、第四端面浮动盘式换挡器结构相同；

所述第一端面浮动盘式换挡器、第二端面浮动盘式换挡器、第三端面浮动盘式换挡器、第四端面浮动盘式换挡器其中任一项均包括换挡齿轮、换挡轴、换挡盘、端面浮动盘式换挡驱动模块；

所述换挡轴的一端与换挡齿轮连接，所述换挡轴的另一端与换挡盘连接；所述换挡盘与端面浮动盘式换挡驱动模块配合连接；所述端面浮动盘式换挡驱动模块用于使换挡盘制动，或释放换挡盘使所述换挡盘自由转动。

优选地，所述端面浮动盘式换挡驱动模块包括前挡盘、后挡盘、前摩擦片、后摩擦片、活塞、端面浮动钳体、钳体导向销；

所述前摩擦片与前挡盘固定连接，所述后摩擦片与后挡盘固定连接；

所述端面浮动钳体内圆周上设置多个齿槽，所述前挡盘的外圆周、后挡盘的外圆周均匀设置多个外齿；所述前挡盘、后当盘均通过外齿与端面浮动钳体的齿槽配合连接，所述前挡盘、后当盘均可沿齿槽往复移动；

所述端面浮动钳体中心设置活塞腔体，所述活塞腔体内设置密封环槽，在所述密封环槽内安装有活塞密封圈；所述活塞安装在活塞腔体内，活塞外圆周面与活塞密封圈紧密接触形成密封；所述端面浮动钳体左端设置进油口，所述进油口与活塞腔体连通；

所述端面浮动钳体右端内侧与后挡盘接触，所述活塞前端面与前挡盘接触；所述端面浮动钳体上设置多个钳体滑动凸耳，所述凸耳设置滑动孔，所述钳体导向销穿过滑动孔与箱体固定连接。

优选地，所述第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一齿圈、第一转臂；所述第一行星轮安装在第一转臂上，所述第一太阳轮与第一行星轮外啮合连接，所述第一行星轮与第一齿圈内啮合连接。

优选地，所述第二行星排包括第二行星轮、第二齿圈、第二转臂；所述第二行星轮与第二转臂连接，所述第二行星轮与第二齿圈内啮合连接；所述第一齿圈外侧设置外齿，所述第二行星轮与第一齿圈外啮合连接。

优选地，所述第一端面浮动盘式换挡器的换挡齿轮与第一齿圈外啮合连接；所述第二转臂外侧设置外齿，所述第二端面浮动盘式换挡器的换挡齿轮与第二转臂外啮合连接。

优选地，所述第三行星排包括第三太阳轮、第三行星轮、第三齿圈、第三转臂；所述第三行星轮与第三转臂连接，所述第三行星轮与第三太阳轮外啮合连接；所述第三行星轮与第三齿圈内啮合连接；所述第三齿圈的外侧设置外齿，所述第三端面浮动盘式换挡器的换挡齿轮与第三齿圈外啮合连接。

优选地，所述第四行星排包括第四太阳轮、第四行星轮、第四齿圈、第四转臂；所述第四行星轮与第四转臂连接，所述第四行星轮与第四太阳轮内啮合连接，所述第四行星轮与第四齿圈内啮合连接；所述第四齿圈外侧设置外齿，所述第四端面浮动盘式换挡器的换挡齿轮与第四齿圈外啮合连接。

采用上述技术方案，由于采用了电机、弹性减震连接盘、第一端面浮动盘式换挡器、第二端面浮动盘式换挡器、第三端面浮动盘式换挡器、第四端面浮动盘式换挡器、以及包括第一行星排和第二行星排的前两速复合行星传动装置、包括第三行星排、第四行星排的后两速复合行星轮传动装置等技术特征。使得本发明通过第一端面浮动盘式换挡器、第二端面浮动盘式换挡器、第三端面浮动盘式换挡器、第四端面浮动盘式换挡器的制动或释放，使本发明实现了I挡模式、II挡模式、III挡模式、IV挡模式的任意挡位切换，本发明具有无动力间断换挡、任意档位切换，同时本发明空挡损耗小、换挡响应迅速、挡位间大速比差、换挡能耗、成本低等优点。

附图说明

图1为本发明结构原理示意图。

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，端面浮动盘式自动四速纯电动动力总成，包括电机1、弹性减震连接盘2、前两速复合行星传动装置3、后两速复合行星传动装置4、第一端面浮动盘式换挡器5、第二端面浮动盘式换挡器6、第三端面浮动盘式换挡器7、第四端面浮动盘式换挡器8。前两速复合行星传动装置3包括第一行星排、第二行星排，且第一行星排安装在第二行星排内部。后两速复合行星轮传动装置4包括第三行星排、第四行星排。第一行星排的第一转臂9分别与第三行星排的第三转臂10、第二行星排的第二齿圈11连接；第三行星排的第三齿圈12与第四行星排的第四转臂13连接。将电机1的输出轴14与弹性减震连接盘2连接，弹性减震连接盘2通过输入轴15与第一行星排的第一太阳轮16连接；将输出轴14分别与第三行星排的第三太阳轮18、第四行星排的第四太阳轮19连接。

将第一端面浮动盘式换挡器5与第一行星排的第一齿圈20连接，将第二端面浮动盘式换挡器6与第二行星排的第二转臂21连接，将第三端面浮动盘式换挡器7与第三行星排的第三齿圈12连接，将第四端面浮动盘式换挡器8与第四行星排的第四齿圈22连接。

具体实施中，第一端面浮动盘式换挡器5、第二端面浮动盘式换挡器6、第三端面浮动盘式换挡器7、第四端面浮动盘式换挡器8结构相同；第一端面浮动盘式换挡器5、第二端面浮动盘式换挡器6、第三端面浮动盘式换挡器7、第四端面浮动盘式换挡器8其中任一项均包括换挡齿轮23、换挡轴24、换挡盘25、端面浮动盘式换挡驱动模块26。将换挡轴24的一端与换挡齿轮23连接，将换挡轴24的另一端与换挡盘25连接；将换挡盘25与端面浮动盘式换挡驱动模块26配合连接；端面浮动盘式换挡驱动模块26用于使换挡盘25制动，或释放换挡盘25使所述换挡盘25自由转动。

具体实施过程中，端面浮动盘式换挡驱动模块26包括前挡盘27、后挡盘28、前摩擦片29、后摩擦片30、活塞31、端面浮动钳体32、钳体导向销33。将前摩擦片29与前挡盘27固定连接，将后摩擦片30与后挡盘28固定连接。在端面浮动钳体32内圆周上设置多个齿槽，在前挡盘27的外圆周、后挡盘28的外圆周均匀设置多个外齿；前挡盘27、后当盘28均通过外齿与端面浮动钳体32的齿槽配合连接，前挡盘27、后当盘28均可沿齿槽往复移动。在端面浮动钳体32中心设置活塞腔体，在活塞腔体内设置密封环槽，在密封环槽内安装有活塞密封圈34；将活塞31安装在活塞腔体内，活塞31外圆周面与活塞密封圈34紧密接触形成密封；并在端面浮动钳体32左端设置进油口35，进油口35与活塞腔体连通。

使端面浮动钳体32右端内侧与后挡盘28接触，将活塞31前端面与前挡盘27接触；在端面浮动钳体32上设置多个钳体滑动凸耳36，在钳体滑动凸耳上设置滑动孔，将钳体导向销33穿过滑动孔与箱体37固定连接。具体实施中第一行星排包括第一太阳轮16、第一行星轮38、第一齿圈20、第一转臂9；将第一行星轮38安装在第一转臂9上，将第一太阳轮16与第一行星轮38外啮合连接，将第一行星轮38与第一齿圈20内啮合连接。第二行星排包括第二行星轮39、第二齿圈11、第二转臂21；将第二行星轮39与第二转臂21连接，将第二行星轮39与第二齿圈11内啮合连接；在第一齿圈20外侧设置外齿，第二行星轮39与第一齿圈20外啮合连接。将第一端面浮动盘式换挡器5的换挡齿轮23与第一齿圈20外啮合连接；在第二转臂21外侧设置外齿，将第二端面浮动盘式换挡器6的换挡齿轮23与第二转臂21外啮合连接。第三行星排包括第三太阳轮18、第三行星轮40、第三齿圈12、第三转臂10；将第三行星轮10与第三转臂10连接，将第三行星轮40与第三太阳轮18外啮合连接；将第三行星轮40与第三齿圈12内啮合连接；在第三齿圈12的外侧设置外齿，将第三端面浮动盘式换挡器7的换挡齿轮23与第三齿圈12外啮合连接。第四行星排包括第四太阳轮19、第四行星轮41、第四齿圈22、第四转臂13；将第四行星轮41与第四转臂13连接，将第四行星轮41与第四太阳轮19内啮合连接，将第四行星轮41与第四齿圈22内啮合连接；在第四齿圈22外侧设置外齿，将第四端面浮动盘式换挡器8的换挡齿轮23与第四齿圈22外啮合连接。

本发明主要控制策略和工作模式如下：

I挡模式：

第二端面浮动盘式换挡器6和第四端面浮动盘式换挡器8通油闭合，第一端面浮动盘式换挡器5和第三端面浮动盘式换挡器7释放，此时，第二端面浮动盘式换挡器6的换挡盘25被制动进而第二转臂21被锁止，第四端面浮动盘式换挡器8的换挡盘25被制动进而第四齿圈22被锁止，第一端面浮动盘式换挡器5的换挡盘25处于释放状态进而第一齿圈20自由转动，第三端面浮动盘式换挡器7的换挡盘25处于释放状态进而第三齿圈12自由转动；电机定子从车载储能装置处获得电能经电磁场转化后由电机转子以机械能的方式传递给电机轴，电机轴将该动力经弹性减震连接盘2传递给输入轴15，输入轴15将动力传递给第一太阳轮16，第一太阳轮16将动力传递给第一行星轮38，第一行星轮38将一部分动力传递给第一转臂9，第一行星轮38将另外一部分动力传递给第一齿圈20，第一齿圈20将动力传递给第二行星轮39，由于第二转臂21处于锁止状态，因此，第二行星轮39将动力传递给第二齿圈11；第一转臂9和第二齿圈11将来自第一太阳轮16的动力叠加后传递给第三转臂10，第三转臂10将动力同时传递给第三齿圈12和第三行星轮40，第三齿圈12将动力传递给第四转臂13，由于第四齿圈22处于锁止状态，第四转臂13将动力传递给第四行星轮41，第四行星轮41将动力传递给第四太阳轮19；第三行星轮40将动力传递给第三太阳轮18；第三太阳轮18和第四太阳轮19将来自第三转臂10的动力叠加后传递给输出轴14。

I挡速比为：

其中：Z1表示第一太阳轮16的齿数；Z2表示第一齿圈20的内齿齿数；Z3表示第一齿圈20的外齿齿数；Z4表示第二齿圈11的内齿齿数；Z5表示第三太阳轮18的齿数；Z6表示第三齿圈12的内齿齿数；Z7表示第四太阳轮19的齿数；Z8表示第四齿圈22的内齿齿数；n1表示电机轴的转速；n2表示输出轴14的转速。

II挡模式：

第二端面浮动盘式换挡器6和第三端面浮动盘式换挡器7通油闭合，第一端面浮动盘式换挡器5和第四端面浮动盘式换挡器8释放，此时，第二端面浮动盘式换挡器6的换挡盘25被制动进而第二转臂21被锁止，第三端面浮动盘式换挡器7的换挡盘25被制动进而第三齿圈12被锁止，第一端面浮动盘式换挡器5的换挡盘25处于释放状态进而第一齿圈20自由转动，第四端面浮动盘式换挡器8的换挡盘25处于释放状态进而第四齿圈22自由转动；电机定子从车载储能装置处获得电能经电磁场转化后由电机转子以机械能的方式传递给电机轴，电机轴将该动力经弹性减震连接盘2传递给输入轴15，输入轴15将动力传递给第一太阳轮16，第一太阳轮16将动力传递给第一行星轮38，第一行星轮38将一部分动力传递给第一转臂9，第一行星轮38将另外一部分动力传递给第一齿圈20，第一齿圈20将动力传递给第二行星轮39，由于第二转臂21处于锁止状态，因此，第二行星轮39将动力传递给第二齿圈11；第一转臂9和第二齿圈11将来自第一太阳轮16的动力叠加后传递给第三转臂10，第三转臂10将动力传递给第三行星轮40，由于第三齿圈12处于锁止状态，第三行星轮40将动力传递给第三太阳轮18，第三太阳轮18将来自第三转臂10的动力传递给输出轴14。

II挡速比为：

III挡模式：

第一端面浮动盘式换挡器5和第四端面浮动盘式换挡器8通油闭合，第二端面浮动盘式换挡器6和第三端面浮动盘式换挡器7释放，此时，第一端面浮动盘式换挡器5的换挡盘25被制动进而第一齿圈20被锁止，第四端面浮动盘式换挡器8的换挡盘25被制动进而第四齿圈22被锁止，第二端面浮动盘式换挡器6的换挡盘25处于释放状态进而第二转臂21自由转动，第三端面浮动盘式换挡器7的换挡盘25处于释放状态进而第三齿圈12自由转动；电机定子从车载储能装置处获得电能经电磁场转化后由电机转子以机械能的方式传递给电机轴，电机轴将该动力经弹性减震连接盘2传递给输入轴15，输入轴15将动力传递给第一太阳轮16，第一太阳轮16将动力传递给第一行星轮38，由于第一齿圈20处于锁止状态，因此，第一行星轮38将动力传递给第一转臂9；第一转臂9将来自第一太阳轮16的动力叠加后传递给第三转臂10，第三转臂10将动力同时传递给第三齿圈12和第三行星轮40，第三齿圈12将动力传递给第四转臂13，由于第四齿圈22处于锁止状态，第四转臂13将动力传递给第四行星轮41，第四行星轮41将动力传递给第四太阳轮19；第三行星轮40将动力传递给第三太阳轮18；第三太阳轮18和第四太阳轮19将来自第三转臂10的动力叠加后传递给输出轴14。

III挡速比为：

IV挡模式：

第一端面浮动盘式换挡器5和第三端面浮动盘式换挡器7通油闭合，第二端面浮动盘式换挡器6和第四端面浮动盘式换挡器8释放，此时，第一端面浮动盘式换挡器5的换挡盘25被制动进而第一齿圈20被锁止，第三端面浮动盘式换挡器7的换挡盘25被制动进而第三齿圈12被锁止，第二端面浮动盘式换挡器6的换挡盘25处于释放状态进而第二转臂21自由转动，第四端面浮动盘式换挡器8的换挡盘25处于释放状态进而第四齿圈22自由转动。电机定子从车载储能装置处获得电能经电磁场转化后由电机转子以机械能的方式传递给电机轴，电机轴将该动力经弹性减震连接盘2传递给输入轴15，输入轴15将动力传递给第一太阳轮16，第一太阳轮16将动力传递给第一行星轮38，由于第一齿圈20处于锁止状态，因此，第一行星轮38将动力传递给第一转臂9；第一转臂9将来自第一太阳轮16的动力叠加后传递给第三转臂10，第三转臂10将动力传递给第三行星轮40，由于第三齿圈12处于锁止状态，第三行星轮40将动力传递给第三太阳轮18，第三太阳轮18将来自第三转臂10的动力传递给输出轴14。

IV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 (8)

1.端面浮动盘式自动四速纯电动动力总成，其特征在于，包括电机、弹性减震连接盘、前两速复合行星传动装置、后两速复合行星传动装置、输出轴、第一端面浮动盘式换挡器、第二端面浮动盘式换挡器、第三端面浮动盘式换挡器、第四端面浮动盘式换挡器；

所述前两速复合行星传动装置包括第一行星排、第二行星排，所述第一行星排安装在第二行星排内部；所述后两速复合行星轮传动装置包括第三行星排、第四行星排；

所述第一行星排的第一转臂分别与第三行星排的第三转臂、第二行星排的第二齿圈连接；所述第三行星排的第三齿圈与第四行星排的第四转臂连接；

所述电机的输出轴与弹性减震连接盘连接，所述弹性减震连接盘通过输入轴与第一行星排的第一太阳轮连接；所述输出轴分别与第三行星排的第三太阳轮、第四行星排的第四太阳轮连接；

所述第一端面浮动盘式换挡器与第一行星排的第一齿圈连接，所述第二端面浮动盘式换挡器与第二行星排的第二转臂连接，所述第三端面浮动盘式换挡器与第三行星排的第三齿圈连接，所述第四端面浮动盘式换挡器与第四行星排的第四齿圈连接。

2.根据权利要求1所述的端面浮动盘式自动四速纯电动动力总成，其特征在于，所述第一端面浮动盘式换挡器、第二端面浮动盘式换挡器、第三端面浮动盘式换挡器、第四端面浮动盘式换挡器结构相同；

所述第一端面浮动盘式换挡器、第二端面浮动盘式换挡器、第三端面浮动盘式换挡器、第四端面浮动盘式换挡器其中任一项均包括换挡齿轮、换挡轴、换挡盘、端面浮动盘式换挡驱动模块；

所述换挡轴的一端与换挡齿轮连接，所述换挡轴的另一端与换挡盘连接；所述换挡盘与端面浮动盘式换挡驱动模块配合连接；所述端面浮动盘式换挡驱动模块用于使换挡盘制动，或释放换挡盘使所述换挡盘自由转动。

3.根据权利要求2所述的端面浮动盘式自动四速纯电动动力总成，其特征在于，所述端面浮动盘式换挡驱动模块包括前挡盘、后挡盘、前摩擦片、后摩擦片、活塞、端面浮动钳体、钳体导向销；

所述前摩擦片与前挡盘固定连接，所述后摩擦片与后挡盘固定连接；

所述端面浮动钳体内圆周上设置多个齿槽，所述前挡盘的外圆周、后挡盘的外圆周均匀设置多个外齿；所述前挡盘、后当盘均通过外齿与端面浮动钳体的齿槽配合连接，所述前挡盘、后当盘均可沿齿槽往复移动；

所述端面浮动钳体中心设置活塞腔体，所述活塞腔体内设置密封环槽，在所述密封环槽内安装有活塞密封圈；所述活塞安装在活塞腔体内，活塞外圆周面与活塞密封圈紧密接触形成密封；所述端面浮动钳体左端设置进油口，所述进油口与活塞腔体连通；

所述端面浮动钳体右端内侧与后挡盘接触，所述活塞前端面与前挡盘接触；所述端面浮动钳体上设置多个钳体滑动凸耳，所述钳体滑动凸耳设置滑动孔，所述钳体导向销穿过滑动孔与箱体固定连接。

4.根据权利要求3所述的端面浮动盘式自动四速纯电动动力总成，其特征在于，所述第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一齿圈、第一转臂；所述第一行星轮安装在第一转臂上，所述第一太阳轮与第一行星轮外啮合连接，所述第一行星轮与第一齿圈内啮合连接。

5.根据权利要求4所述的端面浮动盘式自动四速纯电动动力总成，其特征在于，所述第二行星排包括第二行星轮、第二齿圈、第二转臂；所述第二行星轮与第二转臂连接，所述第二行星轮与第二齿圈内啮合连接；所述第一齿圈外侧设置外齿，所述第二行星轮与第一齿圈外啮合连接。

6.根据权利要求5所述的端面浮动盘式自动四速纯电动动力总成，其特征在于，所述第一端面浮动盘式换挡器的换挡齿轮与第一齿圈外啮合连接；所述第二转臂外侧设置外齿，所述第二端面浮动盘式换挡器的换挡齿轮与第二转臂外啮合连接。

7.根据权利要求6所述的端面浮动盘式自动四速纯电动动力总成，其特征在于，所述第三行星排包括第三太阳轮、第三行星轮、第三齿圈、第三转臂；所述第三行星轮与第三转臂连接，所述第三行星轮与第三太阳轮外啮合连接；所述第三行星轮与第三齿圈内啮合连接；所述第三齿圈的外侧设置外齿，所述第三端面浮动盘式换挡器的换挡齿轮与第三齿圈外啮合连接。

8.根据权利要求7所述的端面浮动盘式自动四速纯电动动力总成，其特征在于，所述第四行星排包括第四太阳轮、第四行星轮、第四齿圈、第四转臂；所述第四行星轮与第四转臂连接，所述第四行星轮与第四太阳轮内啮合连接，所述第四行星轮与第四齿圈内啮合连接；所述第四齿圈外侧设置外齿，所述第四端面浮动盘式换挡器的换挡齿轮与第四齿圈外啮合连接。