CN111853181A - 一种适用于高转速电驱动的三挡行星变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于高转速电驱动的三挡行星变速器，包括：第一行星排、第二行星排、第三行星排、第一制动器、第二制动器、第三制动器、输入轴及输出轴；第一行星排和第二行星排均为内外啮合单星排；第三行星排为内外啮合双星排；第一行星排、第二行星排及第三行星排顺序并列同轴排布；第一制动器的内毂、第一行星架、第二行星架及第三太阳轮依次连接；第二制动器的内毂分别与第一齿圈和第二太阳轮连接；第三制动器的内毂与第三齿圈连接；第一制动器的外毂、第二制动器的外毂及第三制动器的外毂均保持固定不动；输入轴与第一太阳轮同轴连接；输出轴、第三行星架及第二齿圈依次连接；本发明具有大传动比、结构紧凑、性能优良的特点。

Description

一种适用于高转速电驱动的三挡行星变速器
技术领域
本发明属于机械传动技术领域，具体涉及一种适用于高转速电驱动的三挡行星变速器。
背景技术
近年来，随着电动车辆快速发展，电机技术不断进步，车用驱动电机逐步向高转速、高功率密度、小体积方向发展，转速甚至超过10000r/min，同时为了满足车辆低速爬坡和水平道路高速行驶等多工况行驶需求，须匹配大传动比的变速器来扩大电机转矩输出范围，而行星变速器因其结构紧凑、同轴输出的优点，被广泛应用于电传动系统。由于驱动转速较高，对换挡操纵元件、行星轮轴承、润滑系统设计的挑战也较大，因此能够适用于高转速电驱动且性能优良的行星变速方案至关重要。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种适用于高转速电驱动的三挡行星变速器，具有大传动比、结构紧凑、性能优良的特点，能够满足高转速电驱动车辆的多工况行驶需求。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种适用于高转速电驱动的三挡行星变速器，包括：三个行星排、三个制动器、一个输入轴及一个输出轴；
三个所述行星排分别为：第一行星排、第二行星排及第三行星排；
三个所述制动器分别为：第一制动器、第二制动器及第三制动器；
所述第一行星排和第二行星排均为内外啮合单星排；第三行星排为内外啮合双星排；
所述第一行星排包括：第一太阳轮、第一行星架、第一齿圈和沿第一太阳轮圆周方向分布的第一行星轮；所述第一齿圈与第一太阳轮同轴分布，三个以上第一行星轮分别通过轴承和行星轮轴安装在第一行星架上，每个第一行星轮均同时与第一齿圈和第一太阳轮啮合；
所述第二行星排包括：第二太阳轮、第二行星架、第二齿圈和沿第二太阳轮圆周方向分布的第二行星轮；所述第二齿圈与第二太阳轮同轴分布，三个以上第二行星轮分别通过轴承和行星轮轴安装在第二行星架上，每个第二行星轮均同时与第二齿圈和第二太阳轮啮合；
所述第三行星排包括：第三太阳轮、第三行星架、第三齿圈、沿第三太阳轮圆周方向分布的第三内行星轮和第三外行星轮；所述第三齿圈与第三太阳轮同轴分布，三个以上第三内行星轮和三个以上第三外行星轮分别通过轴承和行星轮轴安装在第三行星架上，且第三内行星轮和第三外行星轮一一对应啮合；每个第三内行星轮均同时与第三太阳轮及对应的第三外行星轮啮合；每个第三外行星轮均同时与第三齿圈及对应的第三内行星轮啮合；
所述第一行星排、第二行星排及第三行星排顺序并列排布，且第一太阳轮、第二太阳轮及第三太阳轮同轴分布；
所述第一制动器的内毂、第一行星架、第二行星架及第三太阳轮依次连接；
所述第二制动器的内毂分别与第一齿圈和第二太阳轮连接；
所述第三制动器的内毂与第三齿圈连接；
所述第一制动器的外毂、第二制动器的外毂及第三制动器的外毂均保持固定不动；
所述输入轴与第一太阳轮同轴连接；
所述输出轴、第三行星架及第二齿圈依次连接；
所述输入轴和输出轴同轴分布。
进一步的，当第三制动器结合、第一制动器和第二制动器分离时为三挡行星变速器的第一前进挡；
当第一制动器结合、第二制动器和第三制动器分离时为三挡行星变速器的第二前进挡；
当第二制动器结合、第一制动器和第三制动器分离时为三挡行星变速器的第三前进挡。
有益效果：(1)本发明的变速器有三个前进挡位，传动比较大，适于高转速电驱动车辆使用。
(2)本发明的换挡操纵件均为制动器，可靠性较高，且易于实现自动换挡。
(3)本发明的每个行星排的行星轮转速均较低，传动效率较高。
(4)本发明结构简单紧凑，易于实现工程设计。
附图说明
图1为本发明的结构组成图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种适用于高转速电驱动的三挡行星变速器，参见附图1(其中，本发明为轴对称结构，图1为轴对称结构的一半示意图)，包括：三个行星排、三个制动器、一个输入轴及一个输出轴；
三个所述行星排分别为：第一行星排PG1、第二行星排PG2及第三行星排PG3；
三个所述制动器分别为：第一制动器B1、第二制动器B2及第三制动器B3；
所述第一行星排PG1为内外啮合单星排，包括：第一太阳轮S1、第一行星架C1、第一齿圈R1和沿第一太阳轮S1圆周方向分布的第一行星轮P1；所述第一齿圈R1与第一太阳轮S1同轴分布，三个以上第一行星轮P1分别通过轴承和行星轮轴安装在第一行星架C1上，每个第一行星轮P1均同时与第一齿圈R1和第一太阳轮S1啮合；
所述第二行星排PG2为内外啮合单星排，包括：第二太阳轮S2、第二行星架C2、第二齿圈R2和沿第二太阳轮S2圆周方向分布的第二行星轮P2；所述第二齿圈R2与第二太阳轮S2同轴分布，三个以上第二行星轮P2分别通过轴承和行星轮轴安装在第二行星架C2上，每个第二行星轮P2均同时与第二齿圈R2和第二太阳轮S2啮合；
所述第三行星排PG3为内外啮合双星排，包括：第三太阳轮S3、第三行星架C3、第三齿圈R3、沿第三太阳轮S3圆周方向分布的第三内行星轮PI3和第三外行星轮PO3；所述第三齿圈R3与第三太阳轮S3同轴分布，三个以上第三内行星轮PI3和三个以上第三外行星轮PO3分别通过轴承和行星轮轴安装在第三行星架C3上，且第三内行星轮PI3和第三外行星轮PO3一一对应啮合；每个第三内行星轮PI3均同时与第三太阳轮S3及对应的第三外行星轮PO3啮合；每个第三外行星轮PO3均同时与第三齿圈R3及对应的第三内行星轮PI3啮合；
所述第一行星排PG1、第二行星排PG2及第三行星排PG3从左到右并列排布，且第一太阳轮S1、第二太阳轮S2及第三太阳轮S3同轴分布；
所述第一制动器B1的内毂、第一行星架C1、第二行星架C2及第三太阳轮S3依次连接；
所述第二制动器B2的内毂分别与第一齿圈R1和第二太阳轮S2连接；
所述第三制动器B3的内毂与第三齿圈R3连接；
所述第一制动器B1的外毂、第二制动器B2的外毂及第三制动器B3的外毂均保持固定不动；
所述输入轴INPUT与第一太阳轮S1同轴连接；
所述输出轴OUTPUT、第三行星架C3及第二齿圈R2依次连接；
所述输入轴INPUT和输出轴OUTPUT同轴分布；所述三挡行星变速器的动力从输入轴INPUT输入，从输出轴OUTPUT输出；
当第三制动器B3结合、第一制动器B1和第二制动器B2分离时为三挡行星变速器的第一前进挡；
当第一制动器B1结合、第二制动器B2和第三制动器B3分离时为三挡行星变速器的第二前进挡；
当第二制动器B2结合、第一制动器B1和第三制动器B3分离时为三挡行星变速器的第三前进挡。
工作原理：电机输出功率通过输入轴INPUT从第一行星排PG1的第一太阳轮S1输入给三挡行星变速器，再通过输出轴OUTPUT从第三行星排PG3的第三行星架C3输出给下一级传动机构；
当车辆爬陡坡或行驶路面阻力较大时，所述三挡行星变速器切换为第一前进挡，即第三制动器B3的内毂和外毂结合，第一制动器B1和第二制动器B2的内毂和外毂均分离，第三齿圈R3被制动；
车辆中速行驶时，所述三挡行星变速器切换为第二前进挡，即第一制动器B1的内毂和外毂结合，第二制动器B2和第三制动器B3的内毂和外毂均分离，第一行星架C1、第二行星架C2和第三太阳轮S3被制动；
车辆高速行驶时，所述三挡行星变速器切换为第三前进挡，即第二制动器B2结合，第一制动器B1和第三制动器B3分离，第一齿圈R1和第二太阳轮S2被制动；
参见表1，为第一太阳轮S1、第一齿圈R1和第一行星轮P1的齿数，第一行星轮P1的个数NP1以及第一行星排PG1的特性参数k1；第二太阳轮S2、第二齿圈R2、第二行星轮P2的齿数，第二行星轮P2的个数NP2以及第二行星排PG2的特性参数k2；第三太阳轮S3、第三齿圈R3、第三内行星轮PI3、第三外行星轮PO3的齿数，第三内行星轮PI3的个数NPI3、第三外行星轮PO3的个数NPO3以及第三行星排PG3的特性参数k3；
Figure BDA0002547671960000041
Figure BDA0002547671960000051
表1各行星排配齿参数
根据表1所示的各行星排配齿参数，计算得到三个挡位下的传动比，如表2所示。
Figure BDA0002547671960000052
表2各挡位下的传动比
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种适用于高转速电驱动的三挡行星变速器，其特征在于，包括：三个行星排、三个制动器、一个输入轴及一个输出轴；
三个所述行星排分别为：第一行星排、第二行星排及第三行星排；
三个所述制动器分别为：第一制动器、第二制动器及第三制动器；
所述第一行星排和第二行星排均为内外啮合单星排；第三行星排为内外啮合双星排；
所述第一行星排包括：第一太阳轮、第一行星架、第一齿圈和沿第一太阳轮圆周方向分布的第一行星轮；所述第一齿圈与第一太阳轮同轴分布，三个以上第一行星轮分别通过轴承和行星轮轴安装在第一行星架上，每个第一行星轮均同时与第一齿圈和第一太阳轮啮合；
所述第二行星排包括：第二太阳轮、第二行星架、第二齿圈和沿第二太阳轮圆周方向分布的第二行星轮；所述第二齿圈与第二太阳轮同轴分布，三个以上第二行星轮分别通过轴承和行星轮轴安装在第二行星架上，每个第二行星轮均同时与第二齿圈和第二太阳轮啮合；
所述第三行星排包括：第三太阳轮、第三行星架、第三齿圈、沿第三太阳轮圆周方向分布的第三内行星轮和第三外行星轮；所述第三齿圈与第三太阳轮同轴分布，三个以上第三内行星轮和三个以上第三外行星轮分别通过轴承和行星轮轴安装在第三行星架上，且第三内行星轮和第三外行星轮一一对应啮合；每个第三内行星轮均同时与第三太阳轮及对应的第三外行星轮啮合；每个第三外行星轮均同时与第三齿圈及对应的第三内行星轮啮合；
所述第一行星排、第二行星排及第三行星排顺序并列排布，且第一太阳轮、第二太阳轮及第三太阳轮同轴分布；
所述第一制动器的内毂、第一行星架、第二行星架及第三太阳轮依次连接；
所述第二制动器的内毂分别与第一齿圈和第二太阳轮连接；
所述第三制动器的内毂与第三齿圈连接；
所述第一制动器的外毂、第二制动器的外毂及第三制动器的外毂均保持固定不动；
所述输入轴与第一太阳轮同轴连接；
所述输出轴、第三行星架及第二齿圈依次连接；
所述输入轴和输出轴同轴分布。
2.如权利要求1所述的一种适用于高转速电驱动的三挡行星变速器，其特征在于，
当第三制动器结合、第一制动器和第二制动器分离时为三挡行星变速器的第一前进挡；
当第一制动器结合、第二制动器和第三制动器分离时为三挡行星变速器的第二前进挡；
当第二制动器结合、第一制动器和第三制动器分离时为三挡行星变速器的第三前进挡。
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