CN110030336A - 一种含带传动的多挡电动汽车电力驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含带传动的多挡电动汽车电力驱动系统，其特征主要由电动机，行星齿轮系和定轴齿轮系，差速器构成；制动部分采用第一制动器与内齿轮内外嵌套式结构，通过交替制动实现挡位的转换，再通过离合器的断开与连接来实现另一挡位的转换；另外，驻车制动部分采用第二制动器来锁死行星架，进而断开动力传递来实现车辆的锁止。本发明具有2个前进挡，一个停车制动挡，同时传动效率高、结构紧凑、换挡方式简单，对现有电动汽车动力传动系统结构提供了一种新的方案参考，具有较好的使用价值和应用前景。

Description

一种含带传动的多挡电动汽车电力驱动系统
技术领域
本发明属于电动汽车驱动领域，具体涉及一种含带传动的多挡电动汽车电力驱动系统。
背景技术
汽车自动变速器常见的有四种型式：分别是液力自动变速器(AT)、机械无级自动变速器(CVT)、电控机械自动变速器(AMT)、双离合器自动变速器(DCT)。在轿车上普遍使用的是AT自动变速器，其齿轮传动形式主要是行星齿轮传动，并且采用两排或多排行星轮系串联传动的形式传递动力。行星齿轮传动与定轴齿轮传动相比有一系列独特的优点，即：行星传动是一种常啮合传动，特别有利于实现动力换档或自动换档；它是共轴式传动，与定轴式相比，可明显缩小变速器径向尺寸；由于它是多点啮合传动，故在传递同样力矩时可用小的齿轮模数，从而尺寸小、重量轻；此外多点啮合的对称性，不仅使径向力平衡，且使运动平稳、抗冲击和振动能力强、寿命长。但是与定轴齿轮传动相比，其缺点是：结构复杂、制造和安装比较困难；且液力自动变速器较手动变速器传动效率要低很多。
双离合器式自动变速器通过两个离合器的交替结合来完成换档过程，所以换档时迅速平稳，不仅保证了车辆的加速性，而且极大地提高了换档舒适性。双离合器式自动变速器由于采用定轴齿轮传动系统，所以传动效率高、燃油经济性好。但是由于其结构采用定轴齿轮传动，所以与液力自动变速器相比，双离合器式自动变速器的径向尺寸较大，因而布置在汽车上相对困难。且由于双离合器式自动变速器是由平行轴式手动变速器发展而来的，所以其采用的齿轮数量就相对较多，因此在加工成本上会高一些。
专利CN102943871A公开方案为：一种带式无级变速器的速比控制装置，其包括直流电机及其控制器、两组齿轮传动机构、两组螺旋丝杠机构、两组弹簧助力机构以及平面轴承和滚针轴承若干。其中，直流电机作为变速器的速比控制的动力源，通过对电机转向和转角的控制，并通过两组齿轮传动机构及与其各自相连的螺旋丝杠机构并在弹簧的配合下将电机转角转化为带式无级变速器的带轮动盘的轴向位移，进而通过改变V型传动带与主、从动带轮盘的接触半径，实现无级变速器不同工况下速比的连续变化。
专利CN205118188U公开方案为：一种高低挡电动货车变速器，属于变速器领域，其结构包括前壳体和后壳体，前壳体和后壳体扣合成变速器壳体，所述的前壳体的前侧安装有离合器罩，离合器罩内安装有一轴，一轴的后端与变速器壳体内的二轴连接，后壳体的后端安装有二轴后盖，二轴的后侧在二轴后盖内，二轴的末端安装有制动器总成；变速器壳体内二轴的下方安装有中间轴和倒挡惰轮轴。
专利CN104149612A公开方案为：一种双离合变速器电子驻车机构，包括驻车棘爪和驻车棘轮；所述驻车棘爪通过一驻车拨叉组件的控制有选择地啮合到所述驻车棘轮上；所述驻车拨叉组件通过变速器的换档执行机构进行控制；所述换档执行机构包括驱动电机、传动机构、拨指和换档拨叉组件；所述驻车拨叉组件与换档拨叉组件呈序列套设在所述拨指上并接受所述换档执行机构的控制。通过把驻车控制系统集成在变速器换档系统上，有效的利用了换档控制系统，节约了一个单独的驻车驱动电机和传动机构，从而减少变速器所需空间，有利于变速器的布置。
因此，若发明一种采用齿轮传动形式为行星齿轮传动与定轴齿轮传动串联组合，具备传动效率较高、换档迅速平稳、动力性和经济性较好的自动变速器传动方案，必然有广阔的应用前景。
发明内容
针对汽车变速器结构复杂、制造和安装比较困难等问题，本发明公开了一种含带传动的多挡电动汽车电力驱动系统，其特征主要由电动机，行星齿轮系和定轴齿轮系，差速器构成；制动部分采用第一制动器与内齿轮内外嵌套式结构，通过交替制动实现挡位的转换，再通过离合器的断开与连接来实现另一挡位的转换；另外，驻车制动部分采用第二制动器来锁死行星架，进而断开动力传递来实现车辆的锁止。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明一种含带传动的多挡电动汽车电力驱动系统，其特征在于多挡变速器由主体传动系统、换挡控制系统、制动系统和差速器构成；所述主体传动系统又包含带轮传动组，定轴齿轮传动组和行星齿轮传动组；所述带轮传动组由小带轮、大带轮构成，所述小带轮的第一转动轴与电机的输出轴固联；所述定轴齿轮传动组包括第一双联左齿轮、定轴齿轮、内齿轮，所述第一双联左齿轮与所述定轴齿轮外啮合，所述定轴齿轮与所述内齿轮内啮合；所述行星齿轮传动组由第一双联右齿轮、第一行星轮、第二行星轮、第一太阳轮、行星架构成，所述第一双联右齿轮与所述第一行星轮外啮合，所述第一行星轮与所述第二行星轮外啮合，所述第二行星轮与所述第一太阳轮内啮合，所述大带轮、所述第一双联左齿轮、所述第一双联右齿轮通过第二转动轴三者固联；
所述换挡控制系统由离合器和第一制动器构成，离合器外圈与所述行星架固联，所述离合器内圈与所述内齿轮固联；所述第一制动器固联于壳体上，且上下呈对称分布；
所述制动系统由第二离合器构成，所述第二离合器外圈与壳体相连，内圈与所述第一行星轮相联、所述行星架固联；
所述差速器全部采用无锥齿轮传动，所述差速器为单行星排结构，包括第一中心左齿轮，第二双联左齿轮，第二双联右齿轮，第三行星轮，第二中心右齿轮，行星架H；所述第一中心左齿轮与所述第二双联左齿轮啮合，所述第二双联右齿轮与所述第三行星轮啮合，所述第三行星轮与所述第二中心左齿轮啮合；所述第二双联左齿轮与所述第二双联右齿轮固联，并与所述行星架形成转动副；所述第一中心左齿轮的第三转动轴与左车轮固联，所述第二中心左齿轮的第四转动轴与右车轮固联。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1.本发明采用两个制动器与一个离合器实现换挡操作，具有结构紧凑、换挡效率高、占用空间少的特点。通过两个制动器与一个离合器的相互配合本发明具有两个前进挡和一个驻车挡，通过制动器代替繁琐的换挡机构，能够保证换挡过程齿轮始终处于啮合状态，换挡冲击小、散热条件好。
2.本发明采用两级减速，第一级减速采用带传动，带传动具有结构简单，传动平稳，价格低廉，缓冲吸振等特点，第二级减速采用齿轮传动，同时采用定轴传动与行星传动，通过合理调配齿数能获得一挡传动比和二挡传动比较大的调整空间；能够满足不同地区路况的设计要求，适应性较强。
3.本发明驻车机构采用第二制动器直接锁死行星架，从而使动力无法传递至差速器，本发明差速器与传统差速器相比，结构中无锥齿轮，相对降低了成本。
4.本发明和现有技术相比，解决了减速器普遍存在承载能力低、噪音大、选换挡性能差等问题，具有设计合理、结构紧凑、噪音低、换挡舒适性好、可靠性高等特点。
附图说明
图1为齿轮传动结构示意图；
图2为一挡的动力传递路线图；
图3为二挡的动力传递路线图；
其中：1主动带轮，2从动带轮，3第一双联左齿轮，4中间齿轮，5内齿轮，6第一双联右齿轮，7第一行星轮，8第二行星轮，9第一太阳轮，10第一中心左齿轮，11第二双联左齿轮，12第二双联右齿轮，13第三行星轮，14第二中心右齿轮，15右车轮，16左车轮，B1第一制动器，B2第二制动器，Ⅰ第一转动轴，Ⅱ第二转动轴，Ⅲ第三转动轴，Ⅳ第四转动轴，C离合器，H行星架，M电动机。
具体实施方式
如图1所示，本发明涉及一种含带传动式两挡电动汽车电力驱动系统，其特征主要由电动机M、第一级减速带传动、第二级减速齿轮传动、第一制动器B1、第二制动器B2、离合器C、驻车机构、差速器和壳体组成，所述第一级减速带轮传动通过第二转动轴Ⅱ与所述第二级减速齿轮传动相连，所述第二级减速齿轮传动与差速器通过行星架相连。
第一转动轴Ⅰ通过键与主动带轮1固联，主动带轮1与从动带轮2通过皮带连接，从动带轮2通过轴承与双联齿轮固连，同时与第一双联左齿轮3与中间齿轮4啮合，中间齿轮4与内齿轮5啮合，内齿轮5通过离合器与行星架H左端相连，行星架H中间与第二制动器B2相连，行星架H右端与差速器相连；第一双联右齿轮6与第一行星轮7，第二行星轮8，行星架H构成行星传动轮系，同时第二行星轮8与第一太阳轮9啮合,第一太阳轮9与第一制动器B1相连；第一中心左齿轮10与第二双联左齿轮11、第二双联右齿轮12，第三行星轮13，第二中心右齿轮14，行星架H构成差速器，第一中心左齿轮10，第二中心右齿轮14与分别与左车轮16，右车轮15通过第三转动轴Ⅲ，第四转动轴Ⅳ相连。
本发明的工作原理说明如下：
根据现有电动车型的时速要求，并且结合特殊路况对车辆减速要求，设计齿轮齿数如表1所示。
表1齿轮齿数表
各个挡位的执行元件如表2所示。
表2换挡执行元件工作表
注：表中“●”表示结合，“○”表示分离；
结合图1及表2，各挡传递路线说明如下：
1.空挡(N位)
空挡时，第一制动器B1和第二制动器B2处于分离状态，离合器C分离，此时电动机M无法将动力传递至行星架，车辆依靠惯性行驶或静止不动。
2.前进挡(D位)
(1)前进一挡(D1挡)
如图2所示，电机正转，第一制动器B1保持结合，第二制动器B2断开，离合器C断开，由于离合器C分离，所以定轴轮系3，4，5无法传递动力至行星架，同时由于第一制动器B1保持结合，第一太阳轮9变为给固定齿轮，动力传递至第一双联齿轮右端，与第一行星轮7，第二行星轮8构成行星轮系，将动力通过行星架H传递至差速器，再经差速器分配速度给左右车轮。
(2)前进二挡(D2挡)
如图3所示，电动机M正转，第一制动器B1断开，第二制动器B2保持分离，离合器C与内齿轮5结合，此时齿轮5与行星架H固连，动力通过第一双联左齿轮3、中间齿轮4、内齿轮5所构成的定轴轮系传递至差速器，再经差速器分配速度给左右车轮。
3.换挡过程
一挡换二挡，通过换挡控制单元将第一制动器B1通电结合，第二制动器B2保持分离，即将定轴轮系与行星架H分离，通过行星轮系传递动力。
二挡换一挡，通过换挡控制单元将第一制动器B1断电分离，离合器C结合，即将定轴轮系与行星架H结合传递动力，同时将行星轮系与行星架分离。
4.驻车(P位)
当车辆停止需要驻车时，第二制动器B2通电，将行星架与壳体固定，从而无法传递动力，实现停车制动。

Claims (4)

1.一种含带传动的多挡电动汽车电力驱动系统，其特征在于多挡变速器由主体传动系统、换挡控制系统、制动系统和差速器构成；所述主体传动系统又包含带轮传动组，定轴齿轮传动组和行星齿轮传动组；所述带轮传动组由小带轮(1)、大带轮(2)构成，所述小带轮(1)的第一转动轴(Ⅰ)与电机(M)的输出轴固联；所述定轴齿轮传动组包括第一双联左齿轮(3)、定轴齿轮(4)、内齿轮(5)，所述第一双联左齿轮(3)与所述定轴齿轮(4)外啮合，所述定轴齿轮(4)与所述内齿轮(5)内啮合；所述行星齿轮传动组由第一双联右齿轮(6)、第一行星轮(7)、第二行星轮(8)、第一太阳轮(9)、行星架(H)构成，所述第一双联右齿轮(6)与所述第一行星轮(7)外啮合，所述第一行星轮(7)与所述第二行星轮(8)外啮合，所述第二行星轮(8)与所述第一太阳轮(9)内啮合，所述大带轮(2)、所述第一双联左齿轮(3)、所述第一双联右齿轮(6)通过第二转动轴(Ⅱ)三者固联。
2.根据权利要求1所述一种含带传动的多挡电动汽车电力驱动系统，其特征在于所述换挡控制系统由离合器(C)和第一制动器B1构成，离合器(C)外圈与所述行星架(H)固联，所述离合器(C)内圈与所述内齿轮(5)固联；所述第一制动器(B1)固联于壳体上，且上下呈对称分布。
3.根据权利要求1所述一种含带传动的多挡电动汽车电力驱动系统，其特征在于所述制动系统由第二离合器(B2)构成，所述第二离合器(B2)外圈与壳体相连，内圈与所述第一行星轮(7)相联、所述行星架(H)固联。
4.根据权利要求1所述一种含带传动的多挡电动汽车电力驱动系统，其特征在于所述差速器全部采用无锥齿轮传动，所述差速器为单行星排结构，包括第一中心左齿轮(10)，第二双联左齿轮(11)，第二双联右齿轮(12)，第三行星轮(13)，第二中心右齿轮(14)，行星架H；所述第一中心左齿轮(10)与所述第二双联左齿轮(11)啮合，所述第二双联右齿轮(12)与所述第三行星轮(13)啮合，所述第三行星轮(13)与所述第二中心左齿轮(14)啮合；所述第二双联左齿轮(11)与所述第二双联右齿轮(12)固联，并与所述行星架(H)形成转动副；所述第一中心左齿轮(10)的第三转动轴(Ⅲ)与左车轮(16)固联，所述第二中心左齿轮(14)的第四转动轴(Ⅳ)与右车轮(15)固联。
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