CN116803729B - 一种多档位变速式轮毂驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多档位变速式轮毂驱动系统，涉及变速器技术领域，包括第一行星排、第二行星排、第三行星排、轮毂电机、离合器、第一制动器和第二制动器；轮毂电机的转子与第一行星排行星架传动连接，第一行星排太阳轮固定；第一行星排齿圈与第三行星排太阳轮传动连接；第二行星排齿圈与第三行星排行星架传动连接；第二行星排行星架与第三行星排齿圈传动连接；离合器能够控制第一行星排齿圈和第二行星排太阳轮的离合；第一制动器用于制动第二行星排太阳轮；第二制动器用于制动第三行星排齿圈。本发明将制动器与行星变速器一体化设计，可实现低速档、中速档和高速档，同时具备空挡和制动功能，结构集成度高、换挡平稳。

Description

一种多档位变速式轮毂驱动系统

技术领域

本发明涉及变速器技术领域，特别是涉及一种多档位变速式轮毂驱动系统。

背景技术

轮毂驱动系统将动力系统放置于车辆轮辋内部，是一种分布式驱动形式，是新能源车辆的终极驱动形式。目前轮毂驱动系统主要采用轮毂电机直驱、轮毂电机与减速器驱动、轮毂电机与二档变速器驱动三种形式。与减速式轮毂驱动方案，变速式轮毂驱动在功率密度、效率、空间尺寸均有明显的优势，通过换挡设计，最高轮速和最大输出扭矩得到很好的兼顾，随着使用者需求的提升，二档变速器驱动很难满足广大使用者的需求。

基于此，急需一种新型的方案来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多档位变速式轮毂驱动系统，以解决上述现有技术存在的问题，本发明将制动器与行星变速器一体化设计，可实现低速档、中速档和高速档，同时具备空挡和制动功能，结构集成度高、换挡平稳。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种多档位变速式轮毂驱动系统，包括第一行星排、第二行星排、第三行星排、轮毂电机、离合器、第一制动器和第二制动器；

所述第一行星排包括第一行星排太阳轮、第一行星排行星轮、第一行星排齿圈和第一行星排行星架；所述第二行星排包括第二行星排太阳轮、第二行星排行星轮、第二行星排齿圈和第二行星排行星架；所述第三行星排包括第三行星排太阳轮、第三行星排行星轮、第三行星排齿圈和第三行星排行星架；

所述轮毂电机的转子与所述第一行星排行星架传动连接，所述第一行星排太阳轮固定；所述第一行星排齿圈与所述第三行星排太阳轮传动连接；所述第二行星排齿圈与所述第三行星排行星架传动连接；所述第二行星排行星架与所述第三行星排齿圈传动连接；所述离合器能够控制所述第一行星排齿圈和所述第二行星排太阳轮的离合；所述第一制动器用于制动所述第二行星排太阳轮；所述第二制动器用于制动所述第三行星排齿圈。

优选的，所述离合器结合且所述第一制动器和所述第二制动器松开时，所述多档位变速式轮毂驱动系统处于高速档；

当所述第一制动器闭合、所述离合器脱开且所述第二制动器松开时，所述多档位变速式轮毂驱动系统处于中速档；

当所述第二制动器闭合、所述离合器脱开且所述第一制动器松开时，所述多档位变速式轮毂驱动系统处于低速档；

当所述离合器脱开且所述第一制动器和所述第二制动器均松开时，所述多档位变速式轮毂驱动系统处于空挡；当所述第一制动器和所述第二制动器同时闭合时，所述多档位变速式轮毂驱动系统能够实现制动功能。

优选的，所述轮毂电机采用永磁同步内转子电机。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

与现有技术相比较，本发明采用了轮毂电机和三个行星排实现三档变速，利用轮毂电机的无级主动调速功能，通过结合离合器和制动器，实现系统高中低档位的切换和空挡、制动档位使用。经过三档变速使得最高轮速和最大输出扭矩得到很好的兼顾，实现了轮毂电机的全域效率的提升，使车辆具备良好的动力性，便于实现紧凑结构，减少轮毂驱动装置的体积和重量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例一提供的多档位变速式轮毂驱动系统的结构示意图；

图2为实施例二提供的多档位变速式轮毂驱动系统的结构示意图；

图1中：100-轮毂电机；200-三级变速器；1-轮毂电机定子；2-轮毂电机转子；3-第一行星排太阳轮；4-第一行星排行星轮；5-第一行星排齿圈；6-第一行星排行星架；7-第二行星排太阳轮；8-第二行星排行星轮；9-第二行星排齿圈；10-第二行星排行星架；11-第三行星排太阳轮；12-第三行星排行星轮；13-第三行星排齿圈；14-第三行星排行星架；15-离合器；16-第一制动器；17-第二制动器。

图2中：1000-轮毂电机a；2000-三级变速器a；101-轮毂电机定子a；102-轮毂电机转子a；103-第一行星排太阳轮a；104-第一行星排行星轮a；105-第一行星排齿圈a；106-第一行星排行星架a；107-第二行星排太阳轮a；108-第二行星排行星轮a；109-第二行星排齿圈a；1010-第二行星排行星架a；1011-第三行星排太阳轮a；1012-第三行星排行星轮a；1013-第三行星排齿圈a；1014-第三行星排行星架a；1015-离合器a；1016-第一制动器a；1017-第二制动器a。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种多档位变速式轮毂驱动系统，以解决上述现有技术存在的问题，本发明将制动器与行星变速器一体化设计，可实现低速档、中速档和高速档，同时具备空挡和制动功能，结构集成度高、换挡平稳。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

本实施例提供一种多档位变速式轮毂驱动系统，可应用于新能源车辆集中式驱动桥三档电驱动系统中，如图1所示，包括第一行星排、第二行星排、第三行星排、轮毂电机100、离合器15、第一制动器16和第二制动器17；轮毂电机可采用永磁同步内转子电机，第一行星排、第二行星排、第三行星排组成三级变速器200。

具体的，第一行星排包括第一行星排太阳轮3、第一行星排行星轮4、第一行星排齿圈5和第一行星排行星架6；第二行星排包括第二行星排太阳轮7、第二行星排行星轮8、第二行星排齿圈9和第二行星排行星架10；第三行星排包括第三行星排太阳轮11、第三行星排行星轮12、第三行星排齿圈13和第三行星排行星架14；

轮毂电机转子2与第一行星排行星架6传动连接，第一行星排太阳轮3固定；第一行星排齿圈5与第三行星排太阳轮11传动连接；第二行星排齿圈9与第三行星排行星架14传动连接；第二行星排行星架10与第三行星排齿圈13传动连接；离合器15能够控制第一行星排齿圈5和第二行星排太阳轮7的离合；第一制动器16用于制动第二行星排太阳轮7；第二制动器17用于制动第三行星排齿圈13。

上述多档位变速式轮毂驱动系统使用方式如下：

离合器15结合且第一制动器16和第二制动器17松开时，多档位变速式轮毂驱动系统处于高速档；

当第一制动器16闭合、离合器15脱开且第二制动器17松开时，多档位变速式轮毂驱动系统处于中速档；

当第二制动器17闭合、离合器15脱开且第一制动器16松开时，多档位变速式轮毂驱动系统处于低速档；

当离合器15脱开且第一制动器16和第二制动器17均松开时，多档位变速式轮毂驱动系统处于空挡；当第一制动器16和第二制动器17同时闭合时，多档位变速式轮毂驱动系统能够实现制动功能。

与现有技术相比较，本实施例采用了轮毂电机和三个行星排实现三档变速，利用轮毂电机的无级主动调速功能，通过结合离合器15和制动器，实现系统高中低档位的切换和空挡、制动档位使用。经过三档变速使得最高轮速和最大输出扭矩得到很好的兼顾，实现了轮毂电机的全域效率的提升，使车辆具备良好的动力性，便于实现紧凑结构，减少轮毂驱动装置的体积和重量。

下面结合具体实施例来详细描述本发明。

具体实施例1

设第一行星排k值为-1.068，第二行星排k值为1.952，第三行星排k值为2.963，通过操作离合器15、第一制动器16和第二制动器17即可获得不同的传动比，具体的操作离合器15、第一制动器16和第二制动器17的方式如下表所示：

实施例二

如图2所示，图2为图1的一种多档位变速式轮毂驱动系统同构方案，能够实现相同的功能。

图2中所示的多档位变速式轮毂驱动系统也可应用于新能源车辆集中式驱动桥三档电驱动系统中，如图2所示，包括第一行星排a、第二行星排a、第三行星排a、轮毂电机a1000、离合器a1015、第一制动器a1016和第二制动器a1017；

第一行星排a包括第一行星排太阳轮a103、第一行星排行星轮a104、第一行星排齿圈a105和第一行星排行星架a106；第二行星排a包括第二行星排太阳轮a107、第二行星排行星轮a108、第二行星排齿圈a109和第二行星排行星架a1010；第三行星排a包括第三行星排太阳轮a1011、第三行星排行星轮a1012、第三行星排齿圈a1013和第三行星排行星架a1014；

离合器a1015连接第一行星排齿圈a105和第二行星排行星架a1010；第一制动器a1016用于制动第二行星排齿圈a109；第二制动器a1017用于制动第三行星排齿圈a1013；第一行星排齿圈a105与第二行星排太阳轮a107和第三行星排太阳轮a1011相连；第二行星排行星架a1010与第三行星排齿圈a1013相连。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种多档位变速式轮毂驱动系统，其特征在于：包括第一行星排、第二行星排、第三行星排、轮毂电机、离合器、第一制动器和第二制动器；

所述第一行星排包括第一行星排太阳轮、第一行星排行星轮、第一行星排齿圈和第一行星排行星架；所述第二行星排包括第二行星排太阳轮、第二行星排行星轮、第二行星排齿圈和第二行星排行星架；所述第三行星排包括第三行星排太阳轮、第三行星排行星轮、第三行星排齿圈和第三行星排行星架；

所述轮毂电机的转子与所述第一行星排行星架传动连接，所述第一行星排太阳轮固定；所述第一行星排齿圈与所述第三行星排太阳轮传动连接；所述第二行星排齿圈与所述第三行星排行星架传动连接；所述第二行星排行星架与所述第三行星排齿圈传动连接；所述离合器能够控制所述第一行星排齿圈和所述第二行星排太阳轮的离合；所述第一制动器用于制动所述第二行星排太阳轮；所述第二制动器用于制动所述第三行星排齿圈。

2.根据权利要求1所述的多档位变速式轮毂驱动系统，其特征在于：所述离合器结合且所述第一制动器和所述第二制动器松开时，所述多档位变速式轮毂驱动系统处于高速档；

当所述第一制动器闭合、所述离合器脱开且所述第二制动器松开时，所述多档位变速式轮毂驱动系统处于中速档；

当所述第二制动器闭合、所述离合器脱开且所述第一制动器松开时，所述多档位变速式轮毂驱动系统处于低速档；

当所述离合器脱开且所述第一制动器和所述第二制动器均松开时，所述多档位变速式轮毂驱动系统处于空挡；当所述第一制动器和所述第二制动器同时闭合时，所述多档位变速式轮毂驱动系统能够实现制动功能。

3.根据权利要求1所述的多档位变速式轮毂驱动系统，其特征在于：所述轮毂电机采用永磁同步内转子电机。