CN111173897A - 行星轮分组布置的行星轮系统、配置方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车动力系统领域，公开了一种行星轮分组布置的行星轮系统、配置方法及车辆，该行星轮分组布置的行星轮系统，包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈；行星轮可旋转的设置于行星架上，太阳轮与行星轮啮合，行星轮与所述齿圈啮合；行星轮具有多个，且沿太阳轮外周分成两组以上布置，每组行星轮具有两个以上所述行星轮，且相邻的两组行星轮的间距大于同一组行星轮内相邻两个行星轮的间距。本发明采用行星轮分组方式分布，可大大提高行星轮系统的功率密度以及不同车型的通用性。

Description

行星轮分组布置的行星轮系统、配置方法及车辆

技术领域

本发明涉及汽车动力系统领域，特别是涉及一种行星轮分组布置的行星轮系统、配置方法及车辆。

背景技术

动力总成在新能源汽车(特别是纯电动汽车)应用中，在保证整车动力性前提下，通过增加减速器(特别是减速器)提升电机转速的方法，能显著减轻驱动电机总成重量，为实现车辆轻量化目标提供有力条件。现国内纯电动汽车市场多数采用平行轴减速器，由于车型不同，受到安装空间的约束，造成一车一款减速器的现象，从体积、重量到价格成本都不存在较大优势。

行星传动与普通齿轮传动相比较具有重量轻、体积小、传动扭矩大和效率高的等优点，在资料书上的行星传动设计中有几个约束条件：

1)传动比条件：即i1H＝1+Zb/Za，Zb和Za分别为齿圈和太阳轮齿数；

2)装配条件：要求S个行星轮在行星架上均匀分布，要满足的条件是 (Za+Zb)/S＝C，其中C为整数；

3)同心条件即太阳轮与行星轮间的中心距等于齿圈与行星轮间的中心距；

4)临界条件行星轮间要有足够的间隙，即两行星轮之间距离大于行星轮外径。因而在现行的行星架传动设计中，都采用行星轮均匀布置的设计方法。

国内现今仅有一家车企生产的纯电动汽车采用行星式减速器，其采用三个行星轮均布的结构方式，如果采用现有的均匀布置行星轮的设计方法，行星轮的数量受到理论限制，一款行星式减速器只能满足一定范围的动力参数要求，因此需要为不同车型设置不同尺寸规格的行星式减速器，需要设计不同规格的太阳轮、行星轮和齿圈，从而导致行星式减速器通用性低，开发成本高昂。若设计一个能够覆盖所有车型(8-18吨重量的所有车型)的行星式减速器，那么减速器需按照最大车重设计，导致减速器的重量和体积太大，对整车轻量化目标实现贡献度较低。

发明内容

为此，需要提供一种行星轮分组布置的行星轮系统，用于解决现有技术中行星轮系统的行星轮采用均匀布置的方式，行星轮系统的传动功率密度低，和通用性低的技术问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种行星轮分组布置的行星轮系统，包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈；

所述行星轮可旋转的设置于行星架上，所述太阳轮与行星轮啮合，行星轮与所述齿圈啮合；

所述行星轮具有多个，且沿所述太阳轮外周分成两组以上布置，每组行星轮具有两个以上所述行星轮，且相邻的两组行星轮的间距大于同一组行星轮内相邻两个行星轮的间距。

进一步的，所述行星架包括行星架本体，所述行星架本体上设置有多个行星轮安装槽，所述行星轮通过行星轮轴可旋转的设置于所述行星轮安装槽内。

进一步的，所述行星轮的规格参数相同。

进一步的，所述行星轮系统具有两组、三组或四组行星轮，每组行星轮具有两个、三个或四个行星轮。

进一步的，所述太阳轮通过花键与动力输入轴传动连接。

进一步的，每组行星轮中行星轮的数量可根据动力参数要求增加或减少。

进一步的，所述行星轮系统为新能源车辆的动力系统，所述太阳轮通过传动轴与车辆的动力系统传动连接，所述行星架与车辆的驱动轮传动连接。

为解决上述技术问题，本发明还提供了另一技术方案：

一种车辆，包括动力系统和减速器，所述减速器为以上任一技术方案所述的行星轮分组布置的行星轮系统，所述动力系统包括电机，所述电机的转轴与所述行星轮系统的太阳轮传动连接，所述行星轮系统的行星架与驱动轮传动连接。

为解决上述技术问题，本发明还提供了另一技术方案：

一种车辆减速器配置方法，所述车辆为以上技术方案所述的车辆，所述车辆减速器配置方法包括：

确定车辆的动力参数要求；

根据车辆的动力参数要求，增加或减少行星轮分组布置的行星轮系统中行星轮的分组数量，以及增加或减少每组行星轮中行星轮的数量，使行星轮分组布置的行星轮系统满足动力参数要求。

区别于现有技术，上述技术方案提供了一种行星轮分组布置的行星轮系统，该行星轮系统中具有多组行星轮，每组又具有两个以上的行星轮，相邻的两组行星轮的间距大于同一组行星轮内相邻两个行星轮的间距，在该行星轮系统中，各行星轮在太阳轮外周是成组分布(即非均匀分布)，因此，可减小行星轮系统的体积，在保证各组行星轮间距的前提下，可设置更多的行星轮数量，提升行星轮系传动的承载能力和功率密度。并且本行星轮分组布置的行星轮系统中每组行星轮中行星轮的数量可根据需要增加或减少，因此可满足不同车型对承载能力的要求，不需要为各车型设计对应尺寸的行星轮系统，可大大提高行星轮系统的通用性，减少研发投入。

附图说明

图1为具体实施例中所述的行星轮平面布置结构图；

图2为图1中A-A方向的刨面图。

附图标记说明：

1、齿圈

2、行星架

22、行星轮安装处

23、固定件

24、行星轴

3、太阳轮

4、动力输入轴

5、行星轮组

51、行星轮

52、行星轮

53、行星轮

6、动力输出轴

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1和图2，本实施例提供了一种行星轮分组布置的行星轮系统。与传统的行星轮系统相似，本行星轮系统同样包括有太阳轮3、齿圈1、行星架2以及多个行星轮51、52、53。其中，所述太阳轮3中部连接有动力输入轴4，所述行星轮51、52、53可旋转的设置于行星架2上，所述太阳轮3与行星轮51、52、53啮合，行星轮51、52、53与所述齿圈1啮合。

与现有的行星轮系统不同的是，在本实施方式中，太阳轮3外周分布的多个行星轮是分组分布的，即行星轮在太阳轮3的外周是非均匀分布的，其中，每两个行星轮或三个以上的行星轮分成一组，从而将所有行星轮分为两组以上的行星轮组5，两组以上的行星轮组5在太阳轮3的外周均匀分布，并且每组行星轮组5中各行星轮又是等间隔分布的。例如，在本实施方式中，行星轮系统设置有三组行星轮组5，三组行星轮组5在太阳轮3外周均匀分布，相当于每间隔120度分布一个行星轮组5，每个行星轮组5分别具有行星轮 51、行星轮52、和行星轮53三个行星轮，行星轮51和行星轮52之间的间距与行星轮52和行星轮53之间的间距相等。在图1所示实施方式中，行星轮系统设置有3组行星轮组5，每组设置有3个行星轮，在其他实施方式中，可根据需要设置两组或三组以上的行星轮组5，并且每组行星轮组5可设置两个或三个以上的行星轮。

如图1所示，上述行星轮的分组可以行星轮之间的间距划分，同一组内相邻的两个行星轮的间距(例如行星轮51和行星轮52的间距)，较小，非同一组内的相邻的两个行星轮的间距(例如行星轮51与相邻组的行星轮53的间距)较大。两组以上的行星轮组5中，相邻的两组行星轮的间距(例如行星轮51与相邻组的行星轮53的间距)，大于同一组行星轮内相邻两个行星轮的间距(例如行星轮51和行星轮52的间距)。由于太阳轮3外周的行星轮组 5是均匀分布的，并且行星轮组内各行星轮也是均匀分布(即等间距分布)，因此太阳轮3以及整个行星轮系统在运行过程仍然是处于受力平衡状态，并且满足行星轮系统中各行星轮的均载要求。

该行星轮分组布置的行星轮系统的太阳轮3连接动力输入轴4，行星架2 为动力输出端，动力输入轴4可以为驱动电机的转轴，所述太阳轮3可通过花键与动力输入轴4传动连接。

如图2所示，所述行星架包括行星架本体，所述行星架本体上设置有多个行星轮安装槽，所述行星轮通过行星轮轴可旋转的设置于所述行星轮安装槽内。具体的，所述行星架本体上设置有行星轴，所述行星轮52(其他行星轮也一样)通过轴承可旋转的设置于所述行星轴上。其中，所述行星轮系统中各行星轮的规格参数相同。由图1可知，所述固定件23设置于相邻的两组行星轮组5之间。从图1可以看出，所述固定件23的宽度较大，并且在图2 中可以知道，所述固定件23的厚度大于所述行星轮安装处22的厚度，因此，所述固定件23所占的空间较大，更好的加强了所述行星架2的结构强度。

由于在本实施方式中，行星轮采用分组式分布，并且两组行星轮组5之间的间距大于同一组内相邻行星轮(例如行星轮51和行星轮52)的间距，从而在相同行星轮数量的情况下，具有更大的空间来容置固定件23，从而可使行星架2具有更高的结构强度。并且在相同的体积下，采用本实施方式所述的行星轮分组布置的行星轮系统，相对于传统的各行星轮均布的行星轮系统，本实施方式所述行星轮系统可设置更多的行星轮，增大行星轮系统的功率密度。

而在具体的应用中，该行星轮分组布置的行星轮系统可应用于新能源汽车的减速器，并且在设计时可按照最小车重承载要求设计减速器的尺寸，并在不改变减速器外形尺寸的情况下，采用行星轮成组布置技术，通过增加行星轮数量提升减速器承载能力，提高减速器的功率密度，使减速器可同时满足车辆在8-18吨重量下的所有动力系统需求(即不同动力参数要求)。例如，在一些车重较小的车辆中(例如轿车)，减速器可采用2组或3组行星轮组5，每组行星轮组5可仅设置一个行星轮或设置两个行星轮，而在一些车重较大的车辆中(例如中巴车)，减速器可采用3或4组行星轮组5，每组行星轮组 5可设置2个或3个行星轮。因此采用该行星轮分组布置的行星轮系统做减速器，可在不改变减速器外形体积的情况下，可以通过调整行星轮组5的数量，以及每组行星轮的数量，来调节行星轮总数量，达到满足车辆不同负载的需求，使减速器的外壳、太阳轮、行星轮、行星架、齿圈等零件都可以通用，大大减小了研发与仓储成本，以及维护维修成本。

而将本行星轮分组布置的行星轮系统应用于新能源汽车的动力总成中，其也可减小驱动电机的规格。具体的，新能源汽车的动力总成包括驱动电机和减速器，由以上论述可知，采用上述减速器可使一种尺寸的减速器适配多种型号的车辆，因此配套本减速器的驱动电机，可采用相同的机座号规格。而为满足不同车辆的动力要求，可仅仅通过增减驱动电机的铁芯长度，来调整驱动电机的功率。因此无需另外开制不同规格的电机壳、转子、定子冲片模具和改变磁钢规格。

在针对不同车型需求的动力总成的每一款变化中，除驱动电机的功率变化，以及驱动电机定子绕组需要专门绕制外，其余包括电机零件型号规格相同，有利于批量化产品生产和维护维修；有利于产品成本和维护维修成本降低。

如图1所示，在上述实施方式中是所述行星轮组5分别具有行星轮51、行星轮52、和行星轮53三个行星轮，同样是图1所示的所述行星轮组5，还可以按另一种实施方式进行分组，其中，可以将三个行星轮51当做一个组，将三个行星轮52当做一个组，将三个行星轮53当做一个组。并且，所述行星轮组5是均匀分布的，行星轮组内各行星轮也是均匀分布(即等间距分布)，因此太阳轮3以及整个行星轮系统在运行过程仍然是处于受力平衡状态，并且满足行星轮系统中各行星轮的均载要求。

在另一实施方式中，提供了一种车辆，该车辆包括动力系统和减速器，所述动力系统与减速器可统称为动力总成。所述动力系统包括电机，所述电机的转轴与所述行星轮系统的太阳轮传动连接，所述行星轮系统的行星架与驱动轮传动连接。其中，所述减速器为以上任一实施方式所述的行星轮分组布置的行星轮系统，该车辆的动力总成以及减速器具有以上实施方式所述的功率密度大、通用性高，以及研发、生产维护成本低等优点。

在另一实施方式中，提供了一种车辆减速器配置方法。所述车辆为上一实施方式中所述的车辆，即所述车辆减速器为以上实施方式中所述的行星轮分组布置的行星轮系统。

所述车辆减速器配置方法包括：

确定车辆的动力参数要求；

根据车辆的动力参数要求，增加或减少行星轮分组布置的行星轮系统中行星轮的分组数量，以及增加或减少每组行星轮中行星轮的数量，使行星轮分组布置的行星轮系统满足动力参数要求。

其中，车辆的动力参数要求根据车辆开发立项以及车辆的车重、动力性能要求而定。在确定好车辆的动力参数要求之后，即可根据车辆的动力参数要求确定减速器的性能要求，并根据减速器的性能要求来设计减速器。在本实施方式中，所述减速器采用了以上实施方式中所述的行星轮分组布置的行星轮系统，因此可通过增加或减少行星轮分组布置的行星轮系统中行星轮的分组数量，以及增加或减少每组行星轮中行星轮的数量，使行星轮分组布置的行星轮系统满足动力参数要求。

因此采用该减速器，可通过调整行星轮组的数量以及行星轮组中行星轮的数量来快速配置出满足动力参数要求的减速器。并且动力参数要求的减速器可具有相同的外形尺寸。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种行星轮分组布置的行星轮系统，其特征在于，包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈；

所述行星轮可旋转的设置于行星架上，所述太阳轮与行星轮啮合，行星轮与所述齿圈啮合；

所述行星轮具有多个，且沿所述太阳轮外周分成两组以上布置，每组行星轮具有两个以上所述行星轮，且相邻的两组行星轮的间距大于同一组行星轮内相邻两个行星轮的间距。

2.根据权利要求1所述的行星轮分组布置的行星轮系统，其特征在于，所述行星架包括行星架本体，所述行星架本体上设置有多个行星轮安装槽，每组所述行星轮分别通过行星轮轴可旋转的设置于所述行星轮安装槽内。

3.根据权利要求1所述的行星轮分组布置的行星轮系统，其特征在于，所述行星轮的规格参数相同。

4.根据权利要求1所述的行星轮分组布置的行星轮系统，其特征在于，所述行星轮系统具有两组、三组或四组行星轮，每组行星轮具有两个、三个或四个行星轮。

5.根据权利要求1所述的行星轮分组布置的行星轮系统，其特征在于，所述太阳轮通过花键与动力输入轴传动连接。

6.根据权利要求1所述的行星轮分组布置的行星轮系统，其特征在于，每组行星轮中行星轮的数量可根据动力参数要求增加或减少。

7.根据权利要求1所述的行星轮分组布置的行星轮系统，其特征在于，所述行星轮系统为新能源车辆的动力系统，所述太阳轮通过传动轴与车辆的动力系统传动连接，所述行星架与车辆的驱动轮传动连接。

8.一种车辆，其特征在于，包括动力系统和减速器，所述减速器为权利要求1至7任一所述的行星轮分组布置的行星轮系统，所述动力系统包括电机，所述电机的转轴与所述行星轮系统的太阳轮传动连接，所述行星轮系统的行星架与驱动轮传动连接。

9.一种车辆减速器配置方法，其特征在于，所述车辆为权利要求8中所述的车辆，所述车辆减速器配置方法包括：

确定车辆的动力参数要求；

根据车辆的动力参数要求，增加或减少行星轮分组布置的行星轮系统中行星轮的分组数量，以及增加或减少每组行星轮中行星轮的数量，使行星轮分组布置的行星轮系统满足动力参数要求。

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