CN211693394U - 动力传动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动力传动系统，包括电机和变速箱，所述变速箱包括箱壳以及设置于箱壳内的传动机构和制动器；传动机构包括输入芯轴、芯轴毂、空心轴毂、空心轴、传动输出组件，传动输出组件包括多条传动输出路径，空心轴同轴装配于芯轴外能够相对芯轴自由转动，芯轴毂的内端固接于输入芯轴外、外端通过离合器与空心轴毂相连，空心轴毂的内端与空心轴固接，传动输出组件设置于空心轴外；传动机构以其芯轴穿过箱壳与电机的输出轴同轴连接，制动器设置于传动输出组件外用以控制传动输出组件各传动输出路径的传动或锁止。实现多挡变速；通过传动变速能够有效拓展驱动电机的扭矩、转速工作阔度，使电机在高效区间内工作，从而提升动力系统效率。

Description

动力传动系统

技术领域

本实用新型属于电动汽车动力传动技术领域，特别是涉及一种动力传动系统。

背景技术

行星齿轮结构其实在汽车领域的应用已经很久了，市面上大部分自动变速箱都是使用若干组行星齿轮，再配合液力变矩器来达到变速的功能。行星齿轮的太阳轮、齿圈、行星架三个机构分别可以连接三个动力输出或输入端。如果固定其中任何一个，则另外两个相当于普通的齿轮咬合；如果固定其中两个，则整个行星齿轮被锁死。行星轮并不连接任何输入输出机构，它也一直是自由转动的，否则整个行星齿轮组都不能转动。而连接动力的是行星架，行星架固定以后，行星轮只自转，但不围绕太阳轮公转。然而，目前采用行星轮技术的动力传动系统存在以下缺陷：首先，电机单独驱动车辆时，只有一条减速路径，而且这条减速路径最终传动比较高，使得在行车速度较低时，电机也需要运转在低效率的较高转速。其次，在发动机的转速适合单独驱动车轮、但所需扭矩却过高或过低时，没办法通过电机调节发动机输出扭矩，此时发动机无法工作在最佳区间。如果要让电机工作，则只能同时改变发动机转速，而此时发动机效率也会下降。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种能够高效输出多挡动力的提高动力传动系统。

本实用新型提供的这种动力传动系统，包括电机和变速箱，所述变速箱包括箱壳以及设置于箱壳内的传动机构和制动器；传动机构包括输入芯轴、芯轴毂、空心轴毂、空心轴、传动输出组件，传动输出组件包括多条传动输出路径，空心轴同轴装配于芯轴外能够相对芯轴自由转动，芯轴毂的内端固接于输入芯轴外、外端通过离合器与空心轴毂相连，空心轴毂的内端与空心轴固接，传动输出组件设置于空心轴外；传动机构以其芯轴穿过箱壳与电机的输出轴同轴连接，制动器设置于传动输出组件外用以控制传动输出组件各传动输出路径的传动或锁止。

在一个具体实施方式中，所述传动输出组件包括一对沿轴向布置于所述空心轴外的行星齿轮组，近电机侧为前排；前排行星架通过轴套装配于空心轴外能够绕空心轴自由转动，后排太阳轮固接于空心轴外能够随空心轴共同转动；前排齿圈与后排行星架相连作为输出构件，前排行星架与后排齿圈相连；前排太阳轮和后排齿圈外均设有制动器。

为了实现多挡输出，所述空心轴毂包括前排输入毂和后排输入毂；前排输入毂的内环与所述前排行星架固接、外环通过离合器与芯轴毂的外侧相连；后排输入毂的内环与所述空心轴螺纹连接、外环通过离合器与芯轴毂的内侧相连。

作为优选，所述输入芯轴为阶梯轴，包括大径段和小径段；所述空心轴的外径匹配于大径段的外径、内径匹配于小径段的外径；小径段的长度大于空心轴的长度，空心轴通过轴套装配于输入芯轴的小径段外。

进一步的，所述前排行星架和后排行星架结构相同，均包括轴套段和翼缘板，翼缘板上设轴孔；前排行星架以其轴套段装配于所述空心轴外；后排行星架以其轴套段装配于所述芯轴伸至所述空心轴外的小径段上。

相配套的，所述前排齿圈包括齿圈主体和连接板，连接板上设轴孔，齿圈主体的一端与前排行星轮啮合、另一端与连接板相连，连接板通过置于轴孔内的连接轴与所述后排行星架相连。

相配套的，所述后排齿圈包括齿圈主体和连接板，连接板上设轴孔，齿圈主体的一端与后排行星轮啮合、另一端与连接板相连，连接板通过置于轴孔内的连接轴与所述前排行星架相连。

作为优选，所述离合器和所述制动器均为多片式离合器。

为了提高散热效果，在一个具体实施方式中，所述电机包括外壳、定子、转子和主轴；主轴包括实心段和空心段，空心段的侧壁上设出油孔；转子内设与油孔连通的散热油道；外壳内设螺旋散热油道；所述输入芯轴上设径向孔，径向孔外设齿轮油泵，齿轮油泵向散热油道和螺旋散热油道内注油。

进一步的，在所述外壳的外端实体上设有定位槽用以安装所述离合器的活塞。

本实用新型将通过制动器和离合器的配合可选用不同的传动输出路径，以实现不同车速工况下的扭矩需求，实现多挡变速；通过传动变速能够有效拓展驱动电机的扭矩、转速工作阔度，提升不同工况下的适应性；同时由于在不同工况下采用相应的变速传动使得电机得以在更好的在高效区间内工作，从而提升动力系统效率。

附图说明

图1为本实用新型一个优选实施例的剖视示意图。

图2为图1中变速箱的放大示意图。

图3为图1中传动输出组件的放大示意图。

图4为图1中电机的放大示意图。

图5为本优选实施例传动路径的等效示意图。

图6A、6B、6C、6D为本优选实施例分别在一挡、二挡、三挡、四挡时传动路径的等效示意图。

图示序号：

1—变速箱，

11—箱壳，

121—输入芯轴、122—空心轴、123—芯轴毂、124—前排输入毂、125—后排输入毂、126—连接轴、127—销轴，

13—齿轮油泵；

2—电机，

21—外壳，22—定子，23—转子，24—主轴；

CL1—第一多片式离合器，CL2—第二多片式离合器；

B1—第一制动器，B2—第二制动器；

R1—前排齿圈，C1—前排行星架，S1—前排太阳轮；

R2—前后排齿圈，C2—后排行星架，S2—后排太阳轮。

具体实施方式

如图1所示，本实施例公开的这种动力传动系统，包括变速箱1和电机 2；变速箱1包括箱壳11、传动机构和制动器，其中传动机构输入芯轴121、空心轴122、芯轴毂123、空心轴毂、和传动输出组件。

如图2所示，输入芯轴121为阶梯轴，包括大径段和小径段；空心轴124 的外径匹配于大径段的外径、内径匹配于小径段的外径；大径段的实体上设径向孔，径向孔外设齿轮油泵13,小径段的长度大于空心轴的长度，空心轴通过轴套装配于输入芯轴的小径段外；芯轴毂123的内端固接于输入芯轴的大径段外。

空心轴毂有两个，为前排输入毂124和后排输入毂125。前排输入毂的内环与前排行星架C1固接、外环与第二多片式离合器的从动片CL2相连、多片式离合器CL2的主动片与芯轴毂的外侧相连。后排输入毂125的内环与空心轴 124螺纹连接、外环通过第一多片式离合器CL1与芯轴毂的内侧相连。

如图3所示，传动输出组件包括一对沿轴向布置于空心轴外的行星齿轮组，近电机侧为前排行星齿轮组、另一侧为后排行星齿轮组。前排行星齿轮组包括前排齿圈R1、前排行星架C1和前排太阳轮S1，后排行星齿轮组包括后排齿圈R2、后排行星架C2和后排太阳轮S2。前排行星架通过轴套装配于空心轴外能够绕空心轴自由转动，后排太阳轮固接于空心轴外能够随空心轴共同转动；前排齿圈与后排行星架相连，前排行星架与后排齿圈相连；前排太阳轮和后排齿圈外均设有多片式离合器作为制动器，前排太阳轮外第一制动器记为 B1；后排齿圈外第二制动器记为B2。

前排行星架和后排行星架结构相同，均包括轴套段和翼缘板，翼缘板上设轴孔；前排行星架以其轴套段装配于空心轴外；后排行星架以其轴套段装配于芯轴伸至空心轴外的小径段上。前排齿圈包括齿圈主体和连接板，连接板上设轴孔，齿圈主体的一端与前排行星轮啮合、另一端与连接板相连，连接板通过置于轴孔内的连接轴126与后排行星架相连。后排齿圈包括齿圈主体和连接板，连接板上设轴孔，齿圈主体的一端与后排行星轮啮合、另一端与连接板相连，连接板通过置于轴孔内的销轴127与前排行星架相连。

如图4所示，电机2包括外壳21、定子22、转子23和主轴24；主轴包括实心段和空心段，空心段的侧壁上设出油孔；转子内设与油孔连通的散热油道；外壳内设螺旋散热油道；通过输入芯轴上的齿轮油泵向散热油道和螺旋散热油道内注油。从而有效的带走电机工作时产生的热量，提升了电机冷却散热能力；使得齿轮油泵既能为变速箱换挡的离合器操作进行换挡操作的液压压力源提供液压压力，同时还能为电机与变速箱内部的冷却润滑提供动力。

如图5所以，本实施例中，将前排齿圈R1与后排行星架C2连接为一个构件作为输出构件，简称为R1-C2；前排行星架C1与后排齿圈R2连接为一个构件，简称为C1-R2；前排太阳轮S1与制动器B1连接，后排太阳轮S2受离合器 CL1控制，C1-R2构件受离合器CL2控制，同时与制动器B2连接，R1-C2构件作为输出部件。根据行星齿轮的杠杆分析法，上述多挡变速器等效杠杆传动状况表如下：

即在投入使用时可根据工况选用输出如下四个挡位。

一挡：如图6A所示，CL1离合器结合，电机动力经CL1传递至后排太阳轮 S2，B2制动器结合，使得后排齿圈R2-C1构件固定，电机动力经后排行星架 C2输出动力，前排行星齿轮处于自由旋转状态，不传递动力，该状态下，变速箱减速输出，速比为：k2+1，其中，k2为后行星排的比例系数，具体为后行星排齿圈齿数与后行星排太阳轮齿数的比值。

二挡：如图6B所示，由一挡进入二挡工作状态时，电机动力仍通过CL1 离合器，将输入动力传递至后排太阳轮S2，B2制动器松开，前排太阳轮S1制动器B1结合，后排齿圈R2-C1由静止固定状态转换为传动，而前排太阳轮S1 由制动器B1结合转为制动状态，输入动力经C2-R1构件传递输出，该状态下，变速箱减速挡输出，速比为(k1+k2+1)/(k1+1)；其中，k1为前行星排的比例系数，具体为前行星排齿圈R1齿数与前行星排太阳轮S1齿数的比值；k2为后行星排的比例系数，具体为后行星排齿圈齿数与后行星排太阳轮齿数的比值。

三挡：如图6C所示，由二挡进入三挡工作时，固定前排太阳轮S1的制动器B1分离，输入端的离合器CL2结合，电机输入动力经CL1离合器传递至后排太阳轮S2，同时CL2离合器传递至C1-R2构件，经行星齿轮组传递至R1-C2 构件，输出动力，该状态下变速箱直接挡输出，速比为1；

四挡：如图6D所示，三挡进入四挡时，输入端离合器CL1松开，输入动力经CL2离合器传递至C1-R2构件，连接前排太阳轮S1制动器B1结合，固定 S1，动力经R1-C2构件输出，该状态下变速箱超速挡输出，速比： k1/(k1+1)；其中，k1为前行星排的比例系数，具体为前行星排齿圈R1齿数与前行星排太阳轮S1齿数的比值。

并且，本实施例在实际使用时将离合器CL1与制动器B1设置为常结合，从而使得在系统启动工作时，不需要液压泵提供压力即可实现一挡输出工作；当系统运转起来工作后，可通过内部的液压油泵或者外部的电子油泵提供压力，实现离合器工作状态的切换，从而实现换挡。

本方案在实际运用时依据不同整车需求，如需实现两速比、三速比不同需求的变速方案，只需减少离合器的设置即可。

相当于现有技术，本实用新型具有以下有益技术效果：

(1)采用两个行星齿轮组构成传动输出组件，其中前排的行星架与后排的齿圈连接成为第一构件，后排的行星架与前排的齿圈连接成为第二构件，且第二构件作为输出部件，第一构件与两个离合器连接，其中后排的太阳轮通过离合器与输入轴连接，前排的太阳轮通过离合器与变速箱壳体连接，从而实现四个挡位变速。

(2)采用了变速箱内部集成的油泵，为变速箱换挡的离合器操作进行换挡操作的液压压力源提供液压压力，同时为电机与变速箱内部的冷却润滑提供润滑；动力源的电机采用了油冷设计，其油冷冷却回路设计包括壳体的螺旋散热油道及电机定转子内部的冷却散热油道，从而有效的带走电机工作时产生的热量，提升了电机冷却散热能力；除了机械油泵外，在多挡变速器内部集成了电子油泵，为多挡变速器换挡操纵的液压压力提供补充，同时提供整车助力转向的液压压力动力源。

(3)结合电机从零转速即可稳定工作的特点，离合器与制动器采用了常结合的设计，在系统启动工作时，不需要液压泵提供压力即可实现一挡输出工作；当系统运转起来工作后，可通过内部的液压油泵或者外部的电子油泵提供压力，实现离合器工作状态的切换，从而实现换挡。

Claims (10)

1.一种动力传动系统，包括电机和变速箱，其特征在于：所述变速箱包括箱壳以及设置于箱壳内的传动机构和制动器；

传动机构包括输入芯轴、芯轴毂、空心轴毂、空心轴、传动输出组件，传动输出组件包括多条传动输出路径，空心轴同轴装配于芯轴外能够相对芯轴自由转动，芯轴毂的内端固接于输入芯轴外、外端通过离合器与空心轴毂相连，空心轴毂的内端与空心轴固接，传动输出组件设置于空心轴外；

传动机构以其芯轴穿过箱壳与电机的输出轴同轴连接，制动器设置于传动输出组件外用以控制传动输出组件各传动输出路径的传动或锁止。

2.如权利要求1所述的动力传动系统，其特征在于：所述传动输出组件包括一对沿轴向布置于所述空心轴外的行星齿轮组，近电机侧为前排；前排行星架通过轴套装配于空心轴外能够绕空心轴自由转动，后排太阳轮固接于空心轴外能够随空心轴共同转动；前排齿圈与后排行星架相连作为输出构件，前排行星架与后排齿圈相连；前排太阳轮和后排齿圈外均设有制动器。

3.如权利要求2所述的动力传动系统，其特征在于：所述空心轴毂包括前排输入毂和后排输入毂；前排输入毂的内环与所述前排行星架固接、外环通过离合器与芯轴毂的外侧相连；后排输入毂的内环与所述空心轴螺纹连接、外环通过离合器与芯轴毂的内侧相连。

4.如权利要求2所述的动力传动系统，其特征在于：所述输入芯轴为阶梯轴，包括大径段和小径段；所述空心轴的外径匹配于大径段的外径、内径匹配于小径段的外径；小径段的长度大于空心轴的长度，空心轴通过轴套装配于输入芯轴的小径段外。

5.如权利要求4所述的动力传动系统，其特征在于：所述前排行星架和后排行星架结构相同，均包括轴套段和翼缘板，翼缘板上设轴孔；前排行星架以其轴套段装配于所述空心轴外；后排行星架以其轴套段装配于所述芯轴伸至所述空心轴外的小径段上。

6.如权利要求5所述的动力传动系统，其特征在于：所述前排齿圈包括齿圈主体和连接板，连接板上设轴孔，齿圈主体的一端与前排行星轮啮合、另一端与连接板相连，连接板通过置于轴孔内的连接轴与所述前排行星架相连。

7.如权利要求5所述的动力传动系统，其特征在于：所述后排齿圈包括齿圈主体和连接板，连接板上设轴孔，齿圈主体的一端与后排行星轮啮合、另一端与连接板相连，连接板通过置于轴孔内的连接轴与所述前排行星架相连。

8.如权利要求1所述的动力传动系统，其特征在于：所述离合器和所述制动器均为多片式离合器。

9.如权利要求1-8任一项所述的动力传动系统，其特征在于：所述电机包括外壳、定子、转子和主轴；主轴包括实心段和空心段，空心段的侧壁上设出油孔；转子内设与油孔连通的散热油道；外壳内设螺旋散热油道；所述输入芯轴上设径向孔，径向孔外设齿轮油泵，齿轮油泵向散热油道和螺旋散热油道内注油。

10.如权利要求9所述的动力传动系统，其特征在于：所述外壳的外端实体上设有定位槽用以安装所述离合器的活塞。

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