CN207972517U - 重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥，其高速行星传动装置、中速行星传动装置、低速行星传动装置、输出行星传动装置同轴共用的转臂和行星轮轴连接；其中转臂为空心转臂，其驱动电机的转子通过输入轴穿过转臂与低速行星传动装置的太阳轮连接。其高速换挡器与高速行星传动装置配合连接，其中速换挡器与中速行星传动装置配合连接，其低速换挡器与低速行星传动装置配合连接；其输出行星传动装置通过输出齿轮与差速器连接，所述差速器与输出半轴连接实现动力的输出。本实用新型有效实现高速挡模式、中速挡模式、低速挡模式、空挡模式、驻车模式等工作模式输出。本实用新型结构简洁、重量轻、速比大、换挡迅速可靠、损耗小和可靠性高。

Description

重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥

技术领域

本实用新型涉及重型车辆驱动桥领域，特别涉及重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥。

背景技术

随着社会和车辆工程技术的不断发展，汽车保有量愈来愈大，对环境和能源造成了很大压力。为了解决上述问题，迫切需求车辆工程驱动技术进行较大的革新，一是混合动力技术，二是纯电动技术。上述两种技术主要涉及车辆传动系统的革新，一是引入蓄能装置，二是引入电驱动装置，如电机。在目前纯电动驱动技术上，大多数重型车辆采用电机和固定速比变速箱中置通过万向传动轴经驱动桥驱动车辆行驶，在一定程度上可以满足一些重型电动汽车要求。对于中高速全时域重型电动汽车而言，则难以兼顾低速大转矩和高速高效率高可靠性的传动需求，这就迫切需要采用两速或更多速比的自动变速器来辅助电机驱动车辆，在全速度段充分发挥电驱动功率和高效率区驱动特性。为了解决上述问题，目前有以下几种解决方案：一是采用行星齿轮辅以湿式摩擦片利用液压换挡的电动汽车用两档或多档自动变速器；二是采用电机驱动拨叉换挡的两档或多档自动变速器；三是采用湿式双离合辅以拨叉换挡齿轮组的两档或多档自动变速器。

电动汽车用自动变速箱技术研发主要面临的问题有：一、输入转速相对于传统燃油汽车提高了将近三倍(传统燃油车输入转速多集中在3000rpm以内，电动汽车电机转速一般在8000rpm以上)，导致变速箱效率、换挡方式、润滑方式均发生了质变，传统变速箱技术已难以适应。二、传统燃油汽车均存在怠速工作状态，从而，换挡液压泵可以提供最低换挡压力；但事，电动汽车电机是从0转速逐渐升速到指定车速，因而，将近100年以来形成的传统液压换挡技术不再适用。三、电机过载转矩大加速度大，变速箱输入转矩远大于传统燃油汽车，导致换挡离合元件难以匹配。四、传统汽车采用机械制动，无能量回收这一要求；然而，电动汽车需尽可能最大化的回收制动能量，导致变速箱制动换挡控制难度大。五、相对传统汽车而言，电动汽车对自动变速箱传动效率要求极高，导致自动变速箱结构设计技术难度大。六、电机高转速引起的高频振动、自激振动、噪声、冲击、疲劳损伤、微动磨损等一系列问题处理难度大。七、当量轴向宽度小，即需要自动变速箱设计的更薄，尤其对于重型车辆需求更大的速比，以便为电机轴向尺寸留下较好的空间，导致齿宽当量负荷极大，设计难度大。八、要求自动变速箱换挡迅速，无动力间断。九、重型车辆向轻量化底盘、底盘规整化空间以及低成本的发展需求。

综上可知，上述三种解决方案虽然各自解决了一部分电动车辆用动力总成的问题，然而很难真正满足电动车辆需求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简洁、重量轻、速比大、换挡迅速可靠、损耗小和可靠性高的重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥，包括驱动电机、高速行星传动装置、中速行星传动装置、低速行星传动装置、输出行星传动装置、中速换挡器、高速换挡器、低速换挡器、输出齿轮、差速器、输出半轴，

所述高速行星传动装置、中速行星传动装置、低速行星传动装置、输出行星传动装置同轴共用的转臂和行星轮轴连接；所述转臂为空心转臂，所述驱动电机的转子通过输入轴穿过转臂与低速行星传动装置的太阳轮连接；

所述高速换挡器与高速行星传动装置配合连接，所述中速换挡器与中速行星传动装置配合连接，所述低速换挡器与低速行星传动装置配合连接；

所述输出行星传动装置通过输出齿轮与差速器连接，所述差速器与输出半轴连接实现动力的输出；

所述中速换挡器、高速换挡器、低速换挡器的闭合或释放，使与高速行星传动装置、中速行星传动装置、低速行星传动装置同轴安装的输出行星传动装置驱动差速器实现高速挡模式、中速挡模式、低速挡模式、空挡模式、驻车模式其中任一项工作模式的输出。

优选地，所述高速行星传动装置包括高速行星轮、高速齿圈、行星轮轴、转臂，

所述行星轮轴与转臂连接，所述高速行星轮与行星轮轴连接；所述高速行星轮与高速齿圈内啮合连接。

优选地，所述中速行星传动装置包括中速齿圈、中速行星轮，所述中速行星轮与行星轮轴连接，所述中速行星轮与中速齿圈内啮合连接。

优选地，所述低速行星传动装置包括太阳轮、低速行星轮、低速齿圈；

所述低速行星轮与行星轮轴连接，所述低速行星轮与太阳轮外啮合连接，所述低速行星轮与低速齿圈内啮合连接。

优选地，所述中速换挡器、低速换挡器结构相同；所述中速换挡器、低速换挡器均包括换挡驱动器、换挡盘、换挡轴、换挡齿轮，

所述换挡轴的一端与换挡齿轮连接，所述换挡轴的另一端与换挡盘连接；

所述换挡盘与换挡驱动器配合连接，所述换挡驱动器用于使换挡盘制动或释放使换挡盘自由转动。

优选地，所述中速齿圈的外侧设置外齿，所述中速换挡器的换挡齿轮与中速齿圈外啮合连接。

优选地，所述低速齿圈外侧设置外齿，所述低速换挡器的换挡齿轮与低速齿圈外啮合连接。

优选地，所述高速换挡器包括高速换挡驱动器、高速换挡盘、高速换挡轴，所述高速换挡轴一端与高速换挡盘连接，所述高速换挡轴的另一端与高速齿圈连接，所述高速换挡盘与高速换挡驱动器配合连接；所述高速换挡驱动器用于使高速换挡盘制动或释放使高速换挡盘自由转动。

优选地，所述输出行星传动装置包括输出行星轮、输出齿圈；所述输出行星轮与行星轮轴连接，所述输出行星轮与输出齿圈内啮合连接；所述输出齿圈外侧设置外齿，所述输出齿圈与输出齿轮外啮合连接。

采用上述技术方案，由于采用了驱动电机、高速行星传动装置、中速行星传动装置、低速行星传动装置、输出行星传动装置、中速换挡器、高速换挡器、低速换挡器、输出齿轮、差速器、输出半轴等技术特征。通过中速换挡器、高速换挡器、低速换挡器的闭合以及释放，使得本实用新型实现高速挡模式、中速挡模式、低速挡模式、空挡模式、驻车模式其中任一项的工作模式的输出。同时，使得在任一项工作模式的切换均实现无动力中断的切换；使得本实用新型总成的结构更简洁、重量更轻、速比更大、换挡迅速可靠、损耗小、可靠性更高。

附图说明

图1为本实用新型结构原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如附图1所示，重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥，包括驱动电机1、高速行星传动装置2、中速行星传动装置3、低速行星传动装置4、输出行星传动装置5、中速换挡器6、高速换挡器7、低速换挡器8、输出齿轮9、差速器10、输出半轴(具体实施中输出半轴包括输出左半轴11、输出右半轴12)。将高速行星传动装置2、中速行星传动装置3、低速行星传动装置4、输出行星传动装置5同轴共用的转臂13和行星轮轴14连接；具体实施中转臂13为空心转臂，将驱动电机1的转子通过输入轴15穿过转臂13与低速行星传动装置4的太阳轮16连接。

将高速换挡器7与高速行星传动装置2配合连接，中速换挡器6与中速行星传动装置3配合连接，低速换挡器8与低速行星传动装置4配合连接。将输出行星传动装置5通过输出齿轮9与差速器10连接，将差速器10与输出半轴连接实现动力的输出；具体实施中将差速器10分别与输出左半轴11、输出右半轴12连接。通过中速换挡器6、高速换挡器7、低速换挡器8的闭合或释放，使与高速行星传动装置2、中速行星传动装置3、低速行星传动装置4同轴安装的输出行星传动装置5驱动差速器10实现高速挡模式、中速挡模式、低速挡模式、空挡模式、驻车模式其中任一项工作模式的输出。

具体实施中高速行星传动装置2包括高速行星轮17、高速齿圈18、行星轮轴14、转臂13。将行星轮轴14与转臂13连接，将高速行星轮17与行星轮轴14连接；将高速行星轮17与高速齿圈18内啮合连接。中速行星传动装置3包括中速齿圈19、中速行星轮20，将中速行星轮20与行星轮轴14连接，将中速行星轮20与中速齿圈19内啮合连接。低速行星传动装置4包括太阳轮16、低速行星轮21、低速齿圈22；将低速行星轮21与行星轮轴14连接，将低速行星轮21与太阳轮16外啮合连接，将低速行星轮21与低速齿圈22内啮合连接。

具体实施中低速换挡器8、中速换挡器6结构相同；中速换挡器6、低速换挡器8均包括换挡驱动器23、换挡盘24、换挡轴25、换挡齿轮26。将换挡轴25的一端与换挡齿轮26连接，将换挡轴25的另一端与换挡盘24连接；将换挡盘24与换挡驱动器23配合连接，换挡驱动器23用于使换挡盘24制动或释放使换挡盘24自由转动。

在中速齿圈19的外侧设置外齿，将中速换挡器6的换挡齿轮26与中速齿圈19外啮合连接。在低速齿圈22外侧设置外齿，将低速换挡器8的换挡齿轮26与低速齿圈22外啮合连接。

高速换挡器7包括高速换挡驱动器27、高速换挡盘28、高速换挡轴29，将高速换挡轴29一端与高速换挡盘28连接，将高速换挡轴29的另一端与高速齿圈18连接，将高速换挡盘28与高速换挡驱动器27配合连接；高速换挡驱动器27用于使高速换挡盘28制动或释放使高速换挡盘27自由转动。

输出行星传动装置5包括输出行星轮30、输出齿圈31；输出行星轮30与行星轮轴14连接，将输出行星轮30与输出齿圈31内啮合连接；在输出齿圈31的外侧设置外齿，将输出齿圈31与输出齿轮9外啮合连接。

本实用新型主要控制策略和工作模式如下：

(1)高速挡模式

当整车需求高车速低转矩时，重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥的高速换挡器7通油闭合，中速换挡器6和低速换挡器8泄油释放，进而，高速换挡盘28被高速换挡器7的左右摩擦块夹紧制动，中速换挡器6的换挡盘24和低速换挡器8的换挡盘24处于自由转动状态；高速齿圈18处于锁止状态，中速齿圈19和低速齿圈22处于自由转动状态；电机定子从车载储能装置处获得电能经电机转子转换为机械动力后由输入轴15传递给太阳轮16，太阳轮16将动力传递给低速行星轮21，由于高速行星轮17、低速行星轮21和输出行星轮30固定安装在一起，因此，低速行星轮21将动力传递给高速行星轮17和输出行星轮30；由于高速齿圈18处于锁止状态，输出行星轮30将来自太阳轮16的动力传递给输出齿圈31，输出齿圈31将动力经输出齿轮9传递给差速器10，差速器10将动力经输出左半轴11和输出右半轴12传递给车辆左右车轮驱动车辆行驶。

高速挡模式下，重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥的电机转子与差速器10的转速关系：

其中：Z1表示太阳轮16的齿数，Z2表示高速齿圈18的内齿齿数，Z3表示低速齿圈22的内齿圈齿数，Z4表示输出齿圈31的内齿圈齿数，Z5表示高速行星轮17的齿数，Z6表示低速行星轮21的齿数，Z7表示输出行星轮30的齿数，Z8表示输出齿圈31的外齿圈齿数，Z9表示输出齿轮9齿数，Z10表示中速行星轮20的齿数，Z11表示中速齿圈19的内齿齿数，n1表示电机转子的转速，n2表示差速器10的转速。

(2)中速挡模式

当整车需求中等车速中等转矩时，重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥的中速换挡器6通油闭合，高速换挡器7和低速换挡器8泄油释放，进而，中速换挡器6的换挡盘24被中速换挡器6的左右摩擦块夹紧制动，高速换挡盘28和低速换挡器8的换挡盘24处于自由转动状态；中速换挡器6的换挡齿轮26处于锁止状态，进而，中速齿圈19处于锁止状态，高速齿圈18和低速齿圈22处于自由转动状态；电机定子从车载储能装置处获得电能经电机转子转换为机械动力后由输入轴15传递给太阳轮16，太阳轮16将动力传递给低速行星轮21，由于高速行星轮17、低速行星轮21、中速行星轮20和输出行星轮30固定安装在一起，因此，低速行星轮21将动力传递给中速行星轮20和输出行星轮30；由于中速齿圈19处于锁止状态，输出行星轮30将来自太阳轮16的动力传递给输出齿圈31，输出齿圈31将动力经输出齿轮9传递给差速器10，差速器10将动力经输出左半轴11和输出右半轴12传递给车辆左右车轮驱动车辆行驶。

中速挡模式下，重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥的电机转子与差速器10的转速关系：

(3)低速挡模式

当整车需求较低车速大转矩时，重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥的低速换挡器8通油闭合，高速换挡器7和中速换挡器6泄油释放，进而，低速换挡器8的换挡盘24被低速换挡器8的左右摩擦块夹紧制动，高速换挡盘28和中速换挡器6的换挡盘24处于自由转动状态；低速换挡器8的换挡齿轮26处于锁止状态，进而，低速齿圈22处于锁止状态，高速齿圈18和中速齿圈19处于自由转动状态；电机定子从车载储能装置处获得电能经电机转子转换为机械动力后由输入轴15传递给太阳轮16，太阳轮16将动力传递给低速行星轮21，由于高速行星轮17、低速行星轮21、中速行星轮20和输出行星轮30固定安装在一起，因此，低速行星轮21将动力传递给输出行星轮30；由于低速齿圈22处于锁止状态，输出行星轮30将来自太阳轮16的动力传递给输出齿圈31，输出齿圈31将动力经输出齿轮9传递给差速器10，差速器10将动力经输出左半轴11和输出右半轴12传递给车辆左右车轮驱动车辆行驶。

低速挡模式下，重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥的电机转子与差速器10的转速关系：

(3)空挡模式

当整车需求空挡模式时，重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥的低速换挡器8、高速换挡器7和中速换挡器6泄油释放，进而，低速换挡器8的换挡盘24、高速换挡盘28和中速换挡器6的换挡盘24处于自由转动状态，电机转子和差速器10之间处于动力中断状态；

(4)电子驻车模式

当整车需求驻车模式时，当高速换挡器7和中速换挡器6通油闭合或中速换挡器6和低速换挡器8通油闭合或高速换挡器7和低速换挡器8通油闭合时，进而，高速齿圈18和中速齿圈19处于锁止状态或中速齿圈19和低速齿圈22处于锁止状态或高速齿圈18和低速齿圈22处于锁止状态，驱动桥处于驻车模式。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥，其特征在于，包括驱动电机、高速行星传动装置、中速行星传动装置、低速行星传动装置、输出行星传动装置、中速换挡器、高速换挡器、低速换挡器、输出齿轮、差速器、输出半轴，

所述高速行星传动装置、中速行星传动装置、低速行星传动装置、输出行星传动装置同轴共用的转臂和行星轮轴连接；所述转臂为空心转臂，所述驱动电机的转子通过输入轴穿过转臂与低速行星传动装置的太阳轮连接；

所述高速换挡器与高速行星传动装置配合连接，所述中速换挡器与中速行星传动装置配合连接，所述低速换挡器与低速行星传动装置配合连接；

所述输出行星传动装置通过输出齿轮与差速器连接，所述差速器与输出半轴连接实现动力的输出；

所述中速换挡器、高速换挡器、低速换挡器的闭合或释放，使与高速行星传动装置、中速行星传动装置、低速行星传动装置同轴安装的输出行星传动装置驱动差速器实现高速挡模式、中速挡模式、低速挡模式、空挡模式、驻车模式其中任一项工作模式的输出。

2.根据权利要求1所述的重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥，其特征在于，所述高速行星传动装置包括高速行星轮、高速齿圈、行星轮轴、转臂，

所述行星轮轴与转臂连接，所述高速行星轮与行星轮轴连接；所述高速行星轮与高速齿圈内啮合连接。

3.根据权利要求2所述的重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥，其特征在于，所述中速行星传动装置包括中速齿圈、中速行星轮，所述中速行星轮与行星轮轴连接，所述中速行星轮与中速齿圈内啮合连接。

4.根据权利要求3所述的重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥，其特征在于，所述低速行星传动装置包括太阳轮、低速行星轮、低速齿圈；

所述低速行星轮与行星轮轴连接，所述低速行星轮与太阳轮外啮合连接，所述低速行星轮与低速齿圈内啮合连接。

5.根据权利要求4所述的重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥，其特征在于，所述中速换挡器、低速换挡器结构相同；所述中速换挡器、或低速换挡器均包括换挡驱动器、换挡盘、换挡轴、换挡齿轮，

所述换挡轴的一端与换挡齿轮连接，所述换挡轴的另一端与换挡盘连接；

所述换挡盘与换挡驱动器配合连接，所述换挡驱动器用于使换挡盘制动或释放使换挡盘自由转动。

6.根据权利要求5所述的重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥，其特征在于，所述中速齿圈的外侧设置外齿，所述中速换挡器的换挡齿轮与中速齿圈外啮合连接。

7.根据权利要求6所述的重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥，其特征在于，所述低速齿圈外侧设置外齿，所述低速换挡器的换挡齿轮与低速齿圈外啮合连接。

8.根据权利要求7所述的重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥，其特征在于，所述高速换挡器包括高速换挡驱动器、高速换挡盘、高速换挡轴，所述高速换挡轴一端与高速换挡盘连接，所述高速换挡轴的另一端与高速齿圈连接，所述高速换挡盘与高速换挡驱动器配合连接；所述高速换挡驱动器用于使高速换挡盘制动或释放使高速换挡盘自由转动。

9.根据权利要求8所述的重型集成一体化纯电动车辆用自动三速驱动桥，其特征在于，所述输出行星传动装置包括输出行星轮、输出齿圈；所述输出行星轮与行星轮轴连接，所述输出行星轮与输出齿圈内啮合连接；

所述输出齿圈外侧设置外齿，所述输出齿圈与输出齿轮外啮合连接。