CN112977057A - 用于电动车辆的动力传动系 - Google Patents

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Abstract

一种用于电动车辆的动力传动系装置，包括：行星齿轮组，该行星齿轮组包括具有第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件的三个旋转元件，其中第一旋转元件固定连接至第一轴，并且第二旋转元件固定连接至第二轴；电动机；第一传动装置，安装成以多个传动比将电动机的动力选择性地传递至第一轴；以及第二传动装置，安装成将电动机的动力选择性地传递至第一轴或第二轴。

Description

用于电动车辆的动力传动系
技术领域
本发明涉及一种安装于电动车辆上的动力传动系。
背景技术
使用电动机供应用于车辆驱动力的动力的电动车辆不产生废气。因此，电动车辆可以大大有助于改善大城市中的环境污染。
为了如上所述地普及电动车辆，需要改进各种技术。特别地，需要能够大幅度地提高单次充电之后的可行驶距离的技术。
为了如上所述地增加可行驶距离，不仅需要在安装于电动车辆上的电动机具有减小的尺寸和体积的同时，提高动力效率(每单位功率的行驶距离，km/kWh)，还需要满足车辆所需的最大爬坡能力和最佳速度性能。因此，安装变速器以实现上述功能。
由于上述原因，安装在电动车辆上的变速器不仅能够在具有尽可能简单的构造的同时实现高动力传递效率，而且在换挡时还不会引起扭矩中断(传递至驱动轮的扭矩被中断)以及换挡冲击。
本发明的背景技术部分所包含的信息仅用于加强对本发明总体背景的理解，而不应视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种用于电动车辆的动力传动系，配置为：不仅提供多个传动比，从而能够减小电动机的体积，还满足车辆所需的最大爬坡能力和最佳速度性能；在具有相对简单的构造和较小的重量的同时实现高动力传输效率，以提高车辆的动力效率；并且减少或防止扭矩中断和换档冲击。
根据本发明的示例性实施方式，一种用于车辆的动力传动系包括：行星齿轮组，包括具有第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件的三个旋转元件，其中，第一旋转元件固定地连接至第一轴，并且第二旋转元件固定地连接至第二轴；电动机；第一传动装置，安装成以多个传动比将电动机的动力选择性地传递至第一轴；以及第二传动装置，设置为将电动机的动力选择性地传递至第一轴或第二轴。
行星齿轮组的第三旋转元件可以连接至第三轴，并且第三轴可以配置为固定至变速器壳体。
行星齿轮组的三个旋转元件中的任意两个配置为彼此连接，使得行星齿轮组的第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件一体地旋转。
第三传动装置可以设置为在第三轴固定至变速器壳体的状态与第三轴连接至第二轴的状态之间选择性地切换。
用于电动车辆的动力传动系可以包括：动力分配装置，设置成将电动机的动力选择性地传递至第一传动装置或第二传动装置。
动力分配装置可以包括分别设置在第四轴和第五轴上第一离合器和第二离合器，以将电动机的旋转轴独立地连接至彼此同轴地安装的第四轴和第五轴。
第一传动装置可以安装于以外齿轮方式连接至第四轴并且与第一轴平行的第六轴上。
第一齿轮可以设置在第四轴上；第二齿轮可以设置在第六轴上，以与第一齿轮啮合；第五齿轮和第六齿轮可以可旋转地安装于第六轴上，并且分别与固定至第一轴的第三齿轮和第四齿轮啮合；以及第一传动装置可以包括套筒，该套筒将第五齿轮的离合器齿轮或第六齿轮的离合器齿轮选择性地连接至在第六轴上旋转受约束的轮毂。
第二传动装置可以安装于以外齿轮方式连接至第五轴并且与第一轴平行的第七轴上。
第七齿轮可以设置在第五轴上；第八齿轮可以设置在第七轴上，以与第七齿轮啮合；第十一齿轮和第十二齿轮可以可旋转地安装于第七轴上，并且分别与第九齿轮和第十齿轮啮合，第九齿轮在第一轴上旋转受约束并且第十齿轮在第二轴上旋转受约束；并且第二传动装置可以包括套筒，该套筒将第十一齿轮的离合器齿轮或第十二齿轮的离合器齿轮选择性地连接至在第七轴上旋转受约束的轮毂。
根据本发明的各种示例性实施方式，一种用于车辆的动力传动系包括：行星齿轮组，包括具有第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件的三个旋转元件，其中，第一旋转元件连接至第一轴，第二旋转元件连接至第二轴，并且第三旋转元件连接至第三轴；电动机；第一传动装置，安装成以多个传动比将电动机的动力选择性地传递至第一轴；第二传动装置，设置为将电动机的动力选择性地传递至第一轴或第二轴；以及动力分配装置，设置为将电动机的动力分配至第一传动装置或第二传动装置。行星齿轮组的三个旋转元件中的任意两个配置为彼此连接，并且行星齿轮组的第三旋转元件可以配置为可固定至变速器壳体。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点从结合在本文中的附图和以下具体实施方式中将会显而易见或在其中得以更详细地阐明，附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1是示出根据本发明的示例性实施方式的用于电动车辆的动力传动系的各种示例性实施方式的视图；
图2是总结由图1的动力传动系实现的换挡挡位的操作模式表。
应理解的是，附图不一定按比例绘制，而是呈现了示出本发明的基本原理的各种特征的有所简化的表示。如本文所公开的包括例如具体尺寸、方向、位置和形状的本发明的具体设计特征，将部分地由特定预期的应用和使用环境来确定。
在附图中，贯穿附图中的多幅附图，附图标记指代本发明的相同或等效部件。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各种实施方式，其示例在附图中示出并在以下予以说明。尽管将结合本发明的示例性实施方式来描述本发明，但应理解的是，本说明并非旨在将本发明限制于这些示例性实施方式。另一方面，本发明旨在不仅涵盖本发明的示例性实施方式，而且涵盖可包括在由所附权利要求所限定的本发明的思想和范围内的各种替代形式、修改、等同物和其他实施例。
参照图1，根据本发明的示例性实施方式的用于电动车辆的动力传动系的实施方式包括：行星齿轮组PG，包括三个旋转元件，三个旋转元件的第一旋转元件100连接至第一轴1A，并且三个旋转元件的第二旋转元件200连接至第二轴2A；电动机MG；第一传动装置SH1，安装成以多个传动比将电动机MG的动力选择性地供应至第一轴1A；以及第二传动装置SH2，设置成将电动机MG的动力选择性地供应至第一轴1A或第二轴2A。
行星齿轮组PG的第三旋转元件300连接至第三轴3A，并且第三轴3A配置为固定至变速器壳体CS。
另外，行星齿轮组PG的三个旋转元件中的任意两个彼此连接，使得行星齿轮组PG的所有旋转元件一体地旋转。
在本发明的示例性实施方式中，提供了第三传动装置SH3，其设置成在第三轴3A固定至变速器壳体CS的状态与第三轴3A连接至第二轴2A的状态之间选择性地切换，从而不仅执行第三轴3A固定至变速器壳体CS的操作，而且还执行行星齿轮组PG的任意两个旋转元件彼此连接以使行星齿轮组PG一体化。
另外，在本发明的示例性实施方式中，设置有动力分配装置，该动力分配装置将电动机MG的动力传递至第一传动装置SH1和/或第二传动装置SH2。
换言之，在本发明的示例性实施方式中，当第一轴1A被认为是从电动机MG接收动力的输入轴，并且第二轴2A被认为是配置为不仅从电动机MG接收动力还输出动力的输出轴时，电动机MG的动力通过动力分配装置分配至第一传动装置SH1和第二传动装置SH2。通过第一传动装置SH1输入至第一轴1A的电动机MG的动力和通过第二传动装置SH2输入到第一轴1A或第二轴2A的电动机MG的动力在通过行星齿轮组PG调节之后，通过第二轴2A输出。
作为参考，均为行星齿轮组PG的旋转元件的旋转轴的第一轴1A、第二轴2A和第三轴3A安装成彼此同轴。在行星齿轮组PG中，第一旋转元件可以表示为太阳轮S，第二旋转元件可以表示为行星架C，并且第三旋转元件可以表示为齿圈R。
动力分配装置包括分别设置在第四轴4A和第五轴5A上第一离合器CL1和第二离合器CL2，以将电动机MG的旋转轴独立地连接至彼此同轴地安装的第四轴4A和第五轴5A。
如图1所示，第一离合器CL1和第二离合器CL2可以配置为单个封装件的双离合器。如上所述，由于第一离合器CL1和第二离合器CL2可以分别独立地将电动机MG的动力连接至第四轴4A和第五轴5A或者从第四轴4A和第五轴5A断开电动机MG的动力，因此能够实现以下两种状态：电动机MG的动力传递至第四轴4A或第五轴5A的状态，以及电动机MG的动力同时传递至第四轴4A和第五轴5A的状态。
第一传动装置SH1安装在以外齿轮方式连接至第四轴4A并且与第一轴1A平行的第六轴6A上。
换言之，第一齿轮G1设置在第四轴4A上；第二齿轮G2设置在第六轴6A上，以与第一齿轮G1啮合；第五齿轮G5和第六齿轮G6可旋转地安装在第六轴6A上，并且分别与第三齿轮G3和第四齿轮G4啮合，第三齿轮G3和第四齿轮G4在第一轴1A上旋转受约束；并且第一传动装置SH1包括套筒，该套筒选择性地将第五齿轮G5的离合器齿轮或第六齿轮G6的离合器齿轮连接至在第六轴6A上旋转受约束的轮毂5。
因此，在通过接合第一离合器CL1将电动机MG的动力传递至第六轴6A的状态下，当第一传动装置SH1的套筒10与第五齿轮G5的离合器齿轮20啮合时，电动机MG的动力通过第五齿轮G5和第三齿轮G3传递至第一轴1A，并且当第一传动装置SH1的套筒10与第六齿轮G6的离合器齿轮30啮合时，电动机MG的动力通过第六齿轮G6和第四齿轮G4传递至第一轴1A。
在当前情况下，由第三齿轮G3和第五齿轮G5形成的传动比与由第四齿轮G4和第六齿轮G6形成的传动比不同。基于此，第一传动装置SH1可以以两个不同的传动比将电动机MG的动力传递至第一轴1A。
第二传动装置SH2安装在以外齿轮方式连接至第五轴5A并且与第一轴1A平行的第七轴7A上。
换言之，第七齿轮G7设置在第五轴5A上；第八齿轮G8设置在第七轴7A上，以与第七齿轮G7啮合；第十一齿轮G11和第十二齿轮G12可旋转地安装在第七轴7A上，并且分别与第九齿轮G9和第十齿轮G10啮合，第九齿轮G9在第一轴1A上旋转受约束并且第十齿轮G10在第二轴2A上旋转受约束；并且第二传动装置SH2包括套筒40，该套筒40选择性地将第十一齿轮G11的离合器齿轮50或第十二齿轮G12的离合器齿轮60连接至在第七轴7A上旋转受约束的轮毂35。
因此，在通过接合第二离合器CL2将电动机MG的动力传递至第七轴7A的状态下，当第二传动装置SH2的套筒与第十一齿轮G11的离合器齿轮啮合时，电动机MG的动力通过第十一齿轮G11和第九齿轮G9传递至第一轴1A，并且当第二传动装置SH2的套筒与第十二齿轮G12的离合器齿轮啮合时，电动机MG的动力通过第十二齿轮G12和第十齿轮G10传递至第二轴2A。
图2是总结由如上所述配置的根据本发明的示例性实施方式的用于电动车辆的动力传动系实现的第一至第七换挡挡位的操作模式表。参照图2，将描述根据本发明的示例性实施方式的动力传动系的换挡过程。
在操作模式表中，“S1”表示第一传动装置SH1的套筒与第六齿轮G6的离合器齿轮一起调节，并且第一变速器装置SH1的套筒可以被认为是用于实现第一和第五换挡挡位的离合器；“S2”表示第二传动装置SH2的套筒与第十一齿轮G11的离合器齿轮一起调节，并且第二传动装置SH2的套筒可以被认为是用于实现第二和第六换挡挡位的离合器；“S3”表示第一传动装置SH1的套筒与第五齿轮G5的离合器齿轮一起调节，并且第一传动装置SH1的套筒可以被认为是用于实现第三和第七换挡挡位的离合器；并且“S4”表示第二传动装置SH2的套筒与第十二齿轮G12的离合器齿轮一起调节，并且可以被认为是用于实现第四换挡挡位的离合器。
在第三传动装置SH3的低状态下，第三轴3A固定至变速器壳体CS，使得行星齿轮组PG将输入至第一轴1A的动力减速并且将减速的动力输出至第二轴2A。在第三传动装置SH3的高状态下，第三轴3A连接至第二轴2A，以将输入至第一轴1A或第二轴2A的动力原样输出至第二轴2A。
在此，第三变速器SH3在第一至第四换挡挡位中持续地保持低状态，在第四挡位变至高状态，然后在其余高挡位(即，第五至第七换挡挡位)中持续地保持高状态。
关于第一至第四换挡挡位，在第三传动装置SH3如上所述持续地保持低状态的同时，当实现第一换挡挡位时，第一传动装置SH1的套筒与第六齿轮G6的离合器齿轮啮合；当实现第二换挡挡位时，第二传动装置SH2的套筒与第十一齿轮G11的离合器齿轮啮合；当实现第三换挡挡位时，第一传动装置SH1的套筒与第五齿轮G5的离合器齿轮啮合；并且当实现第四换挡挡位时，第二变速器装置SH2的套筒与第十二齿轮G12的离合器齿轮啮合。
换言之，在第一传动装置SH1安装为实现第一和第三换挡挡位并且第二传动装置SH2安装为实现第二和第四换挡挡位的状态下，第一离合器CL1和变速器第二离合器CL2交替接合以实现第一至第四换挡挡位。
这是所谓的“离合器至离合器”换挡，即，在以通过第一传动装置SH1的第一换挡挡位行驶时，用于第二换挡挡位的齿轮与第二传动装置SH2预先啮合之后，释放第一离合器CL1并且同时接合第二离合器CL2，以有助于在不中断扭矩的情况下平稳地换挡。基于相同的原理执行其余的第二至第四换挡挡位的换挡过程。
在第四换挡挡位中，在从第三换挡挡位换挡至第四换挡挡位后，第三传动装置SH3立即处于低状态，但是第三传动装置SH3可以在第四换挡挡位中预先切换至高状态，以换挡至第五换挡挡位。
在当前情况下，来自电动机MG的动力通过第十二齿轮G12和第十齿轮G10传递至第二轴2A，并且原样输出。因此，第三传动装置SH3可以在没有扭矩中断的情况下，从低状态变为高状态。
在从第四换挡挡位第七换挡挡位的换挡过程中，在第三传动装置SH3保持高状态的同时，当实现第五换挡挡位时，第一传动装置SH1的套筒与第六齿轮G6的离合器齿轮啮合；当实现第六换挡挡位时，第二传动装置SH2的套筒与第十一齿轮G11的离合器齿轮啮合；并且当实现第七换挡挡位时，第一传动装置SH1的套筒与第五齿轮G5的离合器齿轮啮合。
当然，在如上所述的齿轮啮合的状态下，通过释放第一离合器CL1和第二离合器CL2中的任何一个并且同时接合另一个离合器来实现实质换挡，并且在换挡期间不会发生扭矩中断。
根据本发明的示例性实施方式，不仅可以提供多个传动比，从而能够减小电动机的体积，还可以满足车辆所需最大爬坡能力和最佳速度性能；可以以相对简单的构造和较小的重量实现高动力传输效率，以提高车辆的动力效率，并且可以减少或者防止扭矩中断和换挡冲击。
尽管已经针对特定实施方式示出和描述了本发明，但是对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离由以下权利要求所定义的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和改变。
为了便于所附权利要求的解释和准确定义，使用术语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“后方”、“内部”、“外部”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“内侧”、“外侧”、“向前”和“向后”等，参照示例性实施例的特征在附图中所示的位置来描述这些特征。还将理解，术语“连接”或其派生词既指直接连接又指间接连接。
另外，术语“固定连接”表示固定连接的构件总是以相同的速度旋转。此外，术语“选择性地连接”表示“当选择性地连接的构件彼此不啮合时，选择性地连接的构件分别旋转；当选择性地连接的构件彼此啮合时，选择性地连接的构件以相同的速度旋转；当选择性地连接的构件中的至少一者是静止构件，而其余的选择性地连接构件与静止构件啮合时，选择性地连接的构件静止。”
出于说明和描述的目的，上文已经呈现了对本发明的具体的示例性实施方式的描述。该说明并非旨在穷举或将本发明限制于所公开的确切形式，并且鉴于上述教导，显然多种修改和变形是可能的。选择和说明示例性实施例是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够实施和利用本发明的各种示例性实施例及其各种替代形式和变型。旨在由所附权利要求及其等效形式来限定本发明的范围。

Claims (19)

1.一种用于车辆的动力传动系装置，所述动力传动系装置包括：
行星齿轮组，包括具有第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件的三个旋转元件，其中，所述第一旋转元件固定地连接至第一轴，并且所述第二旋转元件固定地连接至第二轴；
电动机；
第一传动装置，安装成以多个传动比将所述电动机的动力选择性地传递至所述第一轴；
第二传动装置，设置为将所述电动机的动力选择性地传递至所述第一轴或所述第二轴；以及
动力分配装置，设置为将所述电动机的动力选择性地传递至所述第一传动装置或所述第二传动装置。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的动力传动系装置，
其中，所述行星齿轮组的所述第三旋转元件连接至第三轴；并且
其中，所述第三轴配置为能够选择性地连接至变速器壳体。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的动力传动系装置，其中，所述行星齿轮组的所述三个旋转元件中的两个配置为能够选择性地彼此连接，使得所述行星齿轮组的所述第一旋转元件、所述第二旋转元件和所述第三旋转元件一体地旋转。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的动力传动系装置，其中，所述行星齿轮组的所述三个旋转元件中的所述两个是所述第二旋转元件和所述第三旋转元件。
5.根据权利要求3所述的用于车辆的动力传动系装置，其中，第三传动装置设置为将所述第三轴选择性地连接至所述变速器壳体或所述第二轴，从而在所述第三轴固定至所述变速器壳体的状态与所述第三轴连接至所述第二轴的状态之间切换。
6.根据权利要求1所述的用于车辆的动力传动系装置，
其中，所述动力分配装置包括：第一离合器，可操作地安装于第四轴上，以将所述电动机选择性地连接至所述第四轴；以及第二离合器，可操作地安装于第五轴上，以将所述电动机选择性地连接至所述第五轴，并且
其中，所述第四轴和所述第五轴布置为彼此同轴。
7.根据权利要求6所述的用于车辆的动力传动系装置，其中，所述第一传动装置安装于以外齿轮方式连接至所述第四轴并且与所述第一轴平行的第六轴上。
8.根据权利要求7所述的用于车辆的动力传动系装置，
其中，第一齿轮安装于所述第四轴上，
其中，第二齿轮安装于所述第六轴上，以与所述第一齿轮啮合，并且
其中，第五齿轮和第六齿轮旋转地安装于所述第六轴上，并分别与固定在所述第一轴上的第三齿轮和第四齿轮啮合。
9.根据权利要求8所述的用于车辆的动力传动系装置，其中，所述第一传动装置包括：套筒，将所述第五齿轮的离合器齿轮或所述第六齿轮的离合器齿轮选择性地连接至固定在所述第六轴上的轮毂。
10.根据权利要求8所述的用于车辆的动力传动系装置，其中，所述第二传动装置安装于以外齿轮方式连接至所述第五轴并且与所述第一轴平行的第七轴上。
11.根据权利要求10所述的用于车辆的动力传动系装置，
其中，第七齿轮安装于所述第五轴上，
其中，第八齿轮安装于所述第七轴上，以与所述第七齿轮啮合，并且
其中，第十一齿轮和第十二齿轮旋转地安装于所述第七轴上，并且分别与第九齿轮和第十齿轮啮合，所述第九齿轮固定在所述第一轴上，并且所述第十齿轮固定在所述第二轴上。
12.根据权利要求11所述的用于车辆的动力传动系装置，
其中，所述第二传动装置包括：套筒，将所述第十一齿轮的离合器齿轮或所述第十二齿轮的离合器齿轮选择性地连接至固定在所述第七轴上的轮毂。
13.根据权利要求1所述的用于车辆的动力传动系装置，其中，所述第一旋转元件、所述第二旋转元件和所述第三旋转元件分别是太阳轮、行星架和齿圈。
14.一种用于车辆的动力传动系装置，所述动力传动系装置包括：
行星齿轮组，包括具有第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件的三个旋转元件，其中，所述第一旋转元件连接至第一轴，所述第二旋转元件连接至第二轴，并且所述第三旋转元件连接至第三轴；
电动机；
第一传动装置，安装成以多个传动比将所述电动机的动力选择性地传递至所述第一轴；
第二传动装置，设置为将所述电动机的动力选择性地传递至所述第一轴或所述第二轴；以及
动力分配装置，设置为将所述电动机的动力分配至所述第一传动装置或所述第二传动装置，
其中，所述行星齿轮组的所述三个旋转元件中的两个配置为彼此连接，并且所述行星齿轮组的所述第三旋转元件能够选择性地连接至变速器壳体。
15.根据权利要求14所述的用于车辆的动力传动系装置，其中，第三传动装置设置为将所述第三轴选择性地连接至所述变速器壳体或所述第二轴，从而在所述第三轴固定至所述变速器壳体的状态与所述第三轴连接至所述第二轴的状态之间切换。
16.根据权利要求14所述的用于车辆的动力传动系装置，其中，所述第一旋转元件、所述第二旋转元件和所述第三旋转元件分别是太阳轮、行星架和齿圈。
17.根据权利要求14所述的用于车辆的动力传动系装置，其中，所述行星齿轮组的所述三个旋转元件中的所述两个是所述第二旋转元件和所述第三旋转元件。
18.一种用于车辆的动力传动系装置，所述动力传动系装置包括：
行星齿轮组，包括三个旋转元件，所述三个旋转元件具有太阳轮和行星架，其中所述太阳轮连接至第一轴，并且所述行星架连接至第二轴；
电动机；
第一传动装置，安装成以多个传动比将所述电动机的动力选择性地传递至所述第一轴；
第二传动装置，设置为将所述电动机的动力选择性地传递至所述第一轴或所述第二轴；以及
动力分配装置，设置为将所述电动机的动力选择性地传递至所述第一传动装置或所述第二传动装置。
19.根据权利要求18所述的用于车辆的动力传动系装置，
其中，第三传动装置设置为将第三轴选择性地连接至变速器壳体或所述第二轴，从而在所述第三轴固定至所述变速器壳体的状态与所述第三轴连接至所述第二轴的状态之间切换，并且
其中，所述第三轴连接至与所述行星架啮合的齿圈。
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