CN114537042A - 一种双行星排电驱动总成 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种双行星排电驱动总成，包括外壳；设在所述外壳内的驱动机构，所述驱动机构包括中空轴以及带动所述中空轴转动的电机；连接所述驱动机构的双行星排两档变速器，所述双行星排两档变速器包括第一行星排和第二行星排；以及连接所述第二行星排的差速器，所述差速器的两端分别连接第一半轴和第二半轴。本发明能够实现空挡、低速档、高速档、驻车四种模式，且能实现制动能量回收，这保持了换挡过程的动力无中断优点的同时，提升了经济性；采用的中空轴电机能保证动力输入、输出的同轴，提高了其传动效率且提高了集成度。

Description

一种双行星排电驱动总成

技术领域

本发明涉及一种双行星排电驱动总成，尤其是一种双行星排两档同轴电驱动总成，属于电动汽车领域。

背景技术

随着节能、减排、绿色发展成为交通领域关注的热点，新能源车成为了交通领域趋势。而在电动汽车中，为了提高电动汽车驱动系统的高低速使用性能，提升整车动力性与经济性，集成化、多档化的驱动系统成为了电动汽车领域的趋势。

目前国内电驱动桥主要是单行星排+定轴齿轮或双排定轴齿轮实现两档减速，电机，差速器采用不同轴布置，整体集成度较低；此外出现的同轴式的驱动系统其速比范围有限，且在换挡过程中会出现动力中断现象。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种双行星排电驱动总成，实现空挡、低速档、高速档、驻车四种模式，且能实现制动能量回收，这保持了换挡过程的动力无中断优点的同时，提升了经济性；采用的中空轴电机能保证动力输入、输出的同轴，提高了其传动效率且提高了集成度。

本发明提出了一种双行星排电驱动总成，包括：

外壳；

设在所述外壳内的驱动机构，所述驱动机构包括中空轴以及带动所述中空轴转动的电机；

连接所述驱动机构的双行星排两档变速器，所述双行星排两档变速器包括第一行星排和第二行星排；以及

连接所述第二行星排的差速器，所述差速器的两端分别连接第一半轴和第二半轴。

本发明的进一步改进在于，所述第一行星排包括固定连接所述中空轴的第一太阳轮、与所述第一太阳轮相连的第一行星架；所述第一行星架作为输出端连接所述第二行星排；

所述第一行星架与所述第二行星排之间设置有第一离合器。

本发明的进一步改进在于，所述第一行星排还包括第一齿圈，所述第一齿圈通过制动器与外壳相连，并且所述第一齿圈通过第二离合器连接所述第一行星架。

本发明的进一步改进在于，所述第二行星排包括与所述第一行星架相连的第二太阳轮、与所述第二太阳轮相连的第二行星架；

其中，所述第二行星架与差速器固定连接，并且通过锁止机构与壳体固定连接。

本发明的进一步改进在于，所述中空轴的两端分别通过一组中空轴轴承与外壳相连，并且所述中空轴轴承通过中空轴密封装置密封。

本发明的进一步改进在于，所述差速器包括差速器壳体，所述差速器壳体上设置有差速器行星轮；所述差速器外壳的两端分别设置有第一差速器侧轮和第二差速器侧轮；

所述第一差速器侧轮连接第一半轴，所述第二差速器侧轮连接第二半轴。

本发明的进一步改进在于，所述第一半轴穿过所述中空轴的中心孔并在所述外壳的一端伸出，所述第二半轴在所述外壳的另一端伸出；

其中，所述第一半轴和所述第二半轴均通过半轴轴承与所述外壳转动相连。

本发明的进一步改进在于，所述差速器壳体通过差速器壳体轴承转动连接在所述外壳内；所述第二行星架通过驻车锁止器连接所述外壳。

本发明的进一步改进在于，在低速挡时，所述第一离合器和所述第二离合器均处于接合状态，所述制动器处于分离状态；在高速档时，所述第一离合器处于接合状态，所述第二离合器处于分离状态，所述制动器处于接合状态。

本发明的进一步改进在于，所述第一行星排中的所述第一齿圈和所述第一太阳轮的齿数比为K₁，所述第二行星排中所述第二齿圈和所述第二太阳轮的齿数比为K₂；

则，在低速状态时，输入输出总速比为1+K₂；在高速状态时，输入输出总速比为(1+K₁)·(1+K₂)。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的一种双行星排电驱动总成，能够实现空挡、低速档、高速档、驻车四种模式，且能实现制动能量回收，这保持了换挡过程的动力无中断优点的同时，提升了经济性；采用的中空轴电机能保证动力输入、输出的同轴，提高了其传动效率且提高了集成度。本发明具备了速比范围可优化空间大、换挡过程动力无中断、同轴布置集成度高、传动效率高的优点。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1所示为本发明的一个实施例的双行星排电驱动总成的结构示意图。

附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

在附图中各附图标记的含义如下：1、外壳，2、驱动机构，3、第一行星排，4、第二行星排，5、差速器，11、半轴轴承，12、半轴密封，21、电机，22、中空轴，23、中空轴密封装置，24、中空轴轴承，31、第一太阳轮，32、第一行星架，33、第一齿圈，34、第一离合器，35、第二离合器，36、制动器，41、第二太阳轮，42、第二行星架，43、第二齿圈，44、驻车锁止器，51、差速器壳体，52、差速器行星轮，53、第一差速器侧轮，54、第二差速器侧轮，55、第一半轴，56、第二半轴，57、差速器壳体轴承。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的一种双行星排电驱动总成，包括外壳1。所述外壳1内设置有驱动机构2，驱动机构2是为车辆行驶提供动力的装置，其包括中空轴22和电机21，中空轴22设置在外壳1内，电机21设置在外壳1的一端，并带动所述中空轴22旋转。所述驱动机构2连接双星排两档变速器，所述双星排两档变速器包括第一行星排3和第二行星排4。其中，第一行星排3的输入端连接中空轴22，输出端连接第二行星排4。所述第二行星排4连接差速器5，所述差速器5的两端分别连接第一半轴55和第二半轴56。

其中，电机21带动中空轴22转动，从而带动第一行星排3工作，第一行星排3带动第二行星排4工作，第二行星排4带动差速器5转动，从而分别通过第一半轴55和第二半轴56输出动力。

在一个实施例中，所述第一行星排3包括第一太阳轮31、第一行星架32。第一太阳轮31固定连接中空轴22，作为输入端，并且通过齿轮与第一行星排3相连。第一行星排3连接第二行星排4，作为输出端。所述第一行星架32和第二行星架42之间设置有第一离合器34。

在一个优选的实施例中，所述第一行星排3还包括第一齿圈33，所述第一齿圈33通过制动器36与外壳1相连，并且所述第一齿圈33通过第二离合器35连接所述第一行星架32。

在根据本实施例所述的双行星排两档同轴驱动总成中，档位状态处于空挡时，所述电机21处于正转状态，所述第一离合器34处于分离的状态，切断第一行星排3和第二行星排4的连接；档位状态处于低速挡时，所述电机21处于正转状态，所述第一离合器34处于接合的状态，所述第二离合器35处于接合的状态，所述制动器36处于分离状态；档位状态处于高速档位时，所述电机21处于正转状态，所述第一离合器34处于接合的状态，所述第二离合器35处于分离状态，所述制动器36处于接合的状态；档位状态处于倒挡时，所述电机21处于反转的状态，所述第一离合器34和第二离合器35处于接合的状态，所述制动器36处于分离的状态。档位状态处于制动能量回馈时，所述驱动电机21处于发电状态，第一离合器34处于接合状态，第二离合器35处于分离状态，制动器36处于接合状态。通过第一离合器34、第二离合器35以及制动器36的状态调节能够满足不同档位状态的要求。

在一个实施例中，所述第二行星排4包括第二太阳轮41和第二行星架42。其中，第二太阳轮41通过第一离合器34连接第一行星排3的第一行星架32，作为第二行星排4的输入端；所述第二行星架42连接差速器5，作为输出端。在本实施例中，所述第二行星排4还通过锁止机构与壳体相连。

在一个实施例中，所述中空轴22的两端分别通过一组中空轴轴承24与外壳1相连，并且所述中空轴轴承24通过中空轴密封装置23密封。在本实施例中，电机21的转子与中空轴22采用过盈配合，过盈量的大小视电机21的扭矩而定，能起到安全传递峰值扭矩即可，电机21转子部分前后端分别由中空轴密封装置23密封，防止齿轮油、金属屑进入到腔体。

在一个实施例中，所述差速器5包括差速器壳体51，所述差速器壳体51上设置有差速器行星轮52；所述差速器5外壳1的两端分别设置有第一差速器侧轮53和第二差速器侧轮54。所述第一差速器侧轮53连接第一半轴55，所述第二差速器侧轮54连接第二半轴56。

在根据本实施例所述的双行星排电驱动总成工作过程中，所述差速器5接收双星排两档变速器的动力，差速器行星轮52转动从而分别取得第一差速器侧轮53和第二差速器5转动，第一差速器5向第一半轴55输出动力，第二差速器5向第二半轴56输出动力。

在一个实施例中，所述第一半轴55穿过所述中空轴22的中心孔并在所述外壳1的一端伸出，所述第二半轴56在所述外壳1的另一端伸出。其中，所述第一半轴55和所述第二半轴56均通过半轴轴承11以转动副形式相连在外壳1上。

在一个实施例中，所述差速器壳体51通过差速器壳体轴承57转动连接在所述外壳1内；所述第二行星架42通过驻车锁止器44连接所述外壳1。

在一个实施例中，所述第一行星排3中的所述第一齿圈33和所述第一太阳轮31的齿数比为K₁，所述第二行星排4中所述第二齿圈43和所述第二太阳轮41的齿数比为K₂；

则，在低速状态时，双行星排电驱动总成的输入输出总速比为1+K₂；在高速状态时，双行星排电驱动总成的输入输出总速比为(1+K₁)·(1+K₂)。

在根据本实施例所述双行星排电驱动总成中，对于第一行星排3：第一太阳轮31输入转速设为n1，第一齿圈33转速为n2，第一行星架32转速为n3，设第一齿圈33与第一太阳轮31的齿数比为K1；则第一行星排3的转速关系为：

n₁+k₁n₂-(1+k₁)n₃＝0；

对于第二行星排4：第二太阳轮41输入转速与第一行星排3的行星架等速，即为n3，第二齿圈43固定n₄＝0，第二齿圈43与第二太阳轮41的齿数比为k₂，第二行星架42输出转速为n₅，则输入输出转速关系为：

n₃+k₂n₄-(1+k₂)n₅＝0；

具体工作模式如下所述：

空档：无论第二离合器35、制动器36、锁止器的工作状态如何，第一离合器34均处于断开状态，即实现了空档。

低速档：通过控制两个离合器的接合，制动器36的分离，锁止机构分离，实现低速档位。此时，第一齿圈33与第一行星架32固定连接，转速相同(即n₂＝n₃)，动力经由第一行星排3的第一太阳轮31至第一行星架32，之后传递到第二行星排4的第二太阳轮41，再到第二行星架42输出到第一半轴55和第二半轴56；带入上述转速关系公式可得，总输入输出速比n₁/n₄为：1+k₂。

高速档：通过制动器36固定第一齿圈33与外壳1，动力传递路径与低速档相同，其总输入输出速比n₁/n₄为：(1+k₁)·(1+k₂)。

倒档：当电机21反转工作时，离合器、制动器36工作模式与低速档相同，满足倒车工况要求；

制动能量回收：电机21处于发电状态的同时，离合器、制动器36工作模式与高速档相同，完成最大的能量回收。

由上可知速比由上述k1、k2决定，2个参数也更加丰富了速比的选择。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双行星排电驱动总成，其特征在于，包括：

外壳(1)；

设在所述外壳(1)内的驱动机构(2)，所述驱动机构(2)包括中空轴(22)以及带动所述中空轴(22)转动的电机(21)；

连接所述驱动机构(2)的双行星排两档变速器，所述双行星排两档变速器包括第一行星排(3)和第二行星排(4)；以及

连接所述第二行星排(4)的差速器(5)，所述差速器(5)的两端分别连接第一半轴(55)和第二半轴(56)。

2.根据权利要求1所述的双行星排电驱动总成，其特征在于，所述第一行星排(3)包括固定连接所述中空轴(22)的第一太阳轮(31)、与所述第一太阳轮(31)相连的第一行星架(32)；所述第一行星架(32)作为输出端连接所述第二行星排(4)；

所述第一行星架(32)与所述第二行星排(4)之间设置有第一离合器(34)。

3.根据权利要求2所述的双行星排电驱动总成，其特征在于，所述第一行星排(3)还包括第一齿圈(33)，所述第一齿圈(33)通过制动器(36)与外壳(1)相连，并且所述第一齿圈(33)通过第二离合器(35)连接所述第一行星架(32)。

4.根据权利要求3所述的双行星排电驱动总成，其特征在于，所述第二行星排(4)包括与所述第一行星架(32)相连的第二太阳轮(41)、与所述第二太阳轮(41)相连的第二行星架(42)；

其中，所述第二行星架(42)与差速器(5)固定连接，并且通过锁止机构与壳体固定连接。

5.根据权利要求4所述的双行星排电驱动总成，其特征在于，所述中空轴(22)的两端分别通过一组中空轴轴承(24)与外壳(1)相连，并且所述中空轴轴承(24)通过中空轴密封装置(23)密封。

6.根据权利要求4或5所述的双行星排电驱动总成，其特征在于，所述差速器(5)包括差速器壳体(51)，所述差速器壳体(51)上设置有差速器行星轮(52)；所述差速器(5)外壳(1)的两端分别设置有第一差速器侧轮(53)和第二差速器侧轮(54)；

所述第一差速器侧轮(53)连接第一半轴(55)，所述第二差速器侧轮(54)连接第二半轴(56)。

7.根据权利要求6所述的双行星排电驱动总成，其特征在于，所述第一半轴(55)穿过所述中空轴(22)的中心孔并在所述外壳(1)的一端伸出，所述第二半轴(56)在所述外壳(1)的另一端伸出；

其中，所述第一半轴(55)和所述第二半轴(56)均通过半轴轴承(11)与所述外壳(1)转动相连。

8.根据权利要求7所述的双行星排电驱动总成，其特征在于，所述差速器壳体(51)通过差速器壳体轴承(57)转动连接在所述外壳(1)内；所述第二行星架(42)通过驻车锁止器(44)连接所述外壳(1)。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的双行星排电驱动总成，其特征在于，在低速挡时，所述第一离合器(34)和所述第二离合器(35)均处于接合状态，所述制动器(36)处于分离状态；在高速档时，所述第一离合器(34)处于接合状态，所述第二离合器(35)处于分离状态，所述制动器(36)处于接合状态。

10.根据权利要求9所述的双行星排电驱动总成，其特征在于，所述第一行星排(3)中的所述第一齿圈(33)和所述第一太阳轮(31)的齿数比为K₁，所述第二行星排(4)中所述第二齿圈(43)和所述第二太阳轮(41)的齿数比为K₂；

则，在低速状态时，输入输出总速比为1+K₂；在高速状态时，输入输出总速比为(1+K₁)·(1+K₂)。

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