申请/专利权人：合肥工业大学

申请日：2019-04-23

公开（公告）日：2020-10-23

公开（公告）号：CN110056616B

主分类号：F16H3/66(20060101)

分类号：F16H3/66(20060101);F16H48/11(20120101);F16H57/023(20120101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.10.23#授权;2019.08.20#实质审查的生效;2019.07.26#公开

摘要：本发明涉及一种电机‑无锥齿差速器一体式多档自动变速器，其特征主要由电动机、第一行星齿轮排、第二行星齿轮排、第一制动器、第二制动器、差速器和壳体组成，第一行星齿轮排和第二行星齿轮排通过行星架连接，具有传动连接紧密的优点；制动部分采用第一制动器与第二制动器左右并联式结构，并通过联合离合器实现档位的转换。本发明具有2个前进档，1个空档，1个驻车档，同时传动效率高、结构紧凑、换档方式简单，对现有电动汽车动力传动系统结构提供了一种新的方案参考，具有较好的使用价值和应用前景。

主权项：1.一种电机-无锥齿差速器一体式多档自动变速器，其特征在于多档变速器由主体传动系统、换挡控制系统、制动系统和差速器构成；所述主体传动系统为双行星排结构包括电机M、壳体14、第一中心左齿轮1、第一双联左齿轮2、第一中心右齿轮3、第一双联右齿轮4、第二中心轮5、左侧行星轮6、齿圈7；所述电机M主轴通过键与第一行星架H1固联，所述电机M定子与所述壳体14固联；所述电机M位于所述壳体14内部；所述第一中心左齿轮1与所述第一双联左齿轮2外啮合，所述第一中心右齿轮3与所述第一双联右齿轮4外啮合，所述第二中心轮5与所述左侧行星轮6外啮合，所述左侧行星轮6与所述齿圈7内啮合；所述第一双联左齿轮2和所述第一双联右齿轮4固联,并且与所述第一行星架H1形成转动副；第二行星架H2和所述第一中心右齿轮3固联，所述第二行星架H2与所述左侧行星齿轮6形成转动副；所述换挡控制系统包括第一制动器B1和离合器C；所述第一制动器B1与所述第一中心左齿轮1固联；所述离合器C的外圈与所述第一行星架H1固联，所述离合器C的内圈与所述第二中心轮5固联；所述制动系统包括第二制动器B2；所述第二制动器B2外圈与所述壳体14固联，所述第二制动器B2内圈同时与所述第一中心右齿轮3和所述第二行星架H2固联；所述第二制动器B2和所述第一制动器B1为左右并联式，呈对称分布；所述差速器全部采用无锥齿轮传动，所述差速器为单行星排结构，包括第三中心左齿轮9、右侧行星轮10、第二双联左齿轮11、第三中心右齿轮12、第二双联右齿轮13；所述第三中心左齿轮9与所述右侧行星轮10外啮合，所述右侧行星轮10与所述第二双联左齿轮11外啮合，所述第二双联左齿轮11和所述第二双联右齿轮13固联，并与所述第二行星架H2形成转动副，所述第三中心右齿轮12与所述第二双联右齿轮13外啮合。

全文数据：一种电机-无锥齿差速器一体式多档自动变速器技术领域本发明属于电动汽车驱动领域，具体涉及一种电机-无锥齿差速器一体式多档自动变速器。背景技术随着石油不可再生能源的逐渐减少，电动汽车代替燃油汽车必将是未来汽车领域发展的趋势。现有电动汽车动力系统中的定传动比变速器对电机的要求较高，难以满足山区陡坡等复杂路况的车辆行驶要求。为此，研制含有多档变速要求的电动汽车变速器是电动汽车推广的重要前提。考虑到电动机具有较大范围的扭矩调节范围，以及电动车动力总体体积限制，通常采用两档变速。由于行星齿轮结构灵活多变，传动比易于调节，换档方式较为简单，广泛用于变速器的设计当中，因此，利用行星齿轮实现档位调节成为两变速器设计的首选方案。专利CN105546073A公开了一种基于双级行星排两档变速器的电驱动系统，第一行星排太阳轮，其连接驱动电机的输出轴；第一行星排行星齿轮为双联齿轮，其固定连接第一行星排行星架；第二太阳轮双联齿轮，其分别与第一行星齿轮和第二行星齿轮啮合；第二行星排内齿圈与驱动系统壳体固定连接；第二行星排行星架作为输出轴。专利CN106195194A公开方案为：行星排太阳轮同时与第一行星齿轮和第二行星齿轮啮合，第一行星排内齿圈固定在壳体上；离合器设置在第一行星排行星架和第二行星排内齿圈之间，通过控制离合器的闭合实现行星架的转动或固定；第二行星排行星架与差速器壳啮合，输出动力。专利CN103953698A方案以辛普森式复合行星排为中心，输入轴与前、后太阳轮固联，前排行星架通过第二制动器与壳体选择性连接，前排行星架和后排齿圈通过第三互连构件与第一制动器固定相连；后排齿圈通过第二互连构件与输出轴固定相连，通过控制制动器的开闭，实现档位的调整。虽然已存在不少多档电动汽车用自动变速器，但仍然存在体积大、换档复杂，两档传动比相差大不利于换档等问题，因此研制具有高低档搭配合理、结构简单、换档容易的多档变速器仍然非常紧迫。为此，本发明拟采用双排行星齿轮结构，该结构具有结构简单、传动效率高、工艺性好、制造费用低、换档平稳、操纵性能好等一系列优点，对于实现电动汽车应对山地、陡坡等不良路况具有重要现实意义。发明内容针对现有电动汽车单一变速器的能耗高、自动变速器中的高低档传动比相差较大，换档困难等等问题，本发明基于行星轮系传动特点，从实际工况考虑，设计出高低档搭配合理的一种电机-无锥齿差速器一体式多档自动变速器，为现有电动汽车变速器的有益补充。本发明为解决技术问题采用如下技术方案：本发明一种电机-无锥齿差速器一体式多档自动变速器，其特点在于：多档变速器由主体传动系统、换挡控制系统、制动系统和差速器构成；所述主体传动系统为双行星排结构包括第一中心左齿轮、第一双联左齿轮、第一中心右齿轮、第一双联右齿轮、第二中心轮、第二行星轮、第二太阳轮；所述第一中心左齿轮与所述第一双联左齿轮外啮合，所述第一中心右齿轮与所述第一双联右齿轮外啮合，所述第二中心轮与所述第二行星轮外啮合，所述第二行星轮与所述第二太阳轮内啮合；所述第一双联左齿轮和所述第一双联右齿轮固联,并且与所述第一行星架形成转动副；所述第二行星架和所述第一中心轮固联，所述第二行星架与所述第二行星齿轮形成转动副。本发明电机-无锥齿差速器一体式多档自动变速器，其特点还在于所述换挡控制系统包括第一制动器和离合器；所述第一制动器与所述第一中心左齿轮固联；所述离合器的外圈与所述第一行星架固联，所述离合器的内圈与所述第二中心轮固联。本发明电机-无锥齿差速器一体式多档自动变速器，其特点还在于所述制动系统包括第二制动器；所述第二制动器外圈与壳体固联，所述第二制动器内圈同时与所述第一中心右齿轮和所述第二行星架固联；所述第二制动器和所述第一制动器为左右并联式，呈对称分布。本发明一种电机-无锥齿差速器一体式多档自动变速器，其特点还在于所述差速器全部采用无锥齿轮传动，所述差速器为单行星排结构，包括第三中心左齿轮、第三行星轮、第二双联左齿轮、第三中心右齿轮、第二双联右齿轮；所述第三中心左齿轮与所述第三行星轮外啮合，所述第三行星轮与所述第二双联左齿轮外啮合，所述第二双联左齿轮和所述第二双联右齿轮固联，并与所述第二行星架形成转动副，所述第三中心右齿轮与所述第二双联右齿轮外啮合。与已有技术相比，本发明有益效果体现在：1.本发明采用两个左右并联结构的制动器实现换档操作，具有结构紧凑、换档效率高、占用空间少的特点。通过两个制动器的相互配合本发明具有两个前进档、一个驻车档，通过制动器和离合器代替繁琐的换档机构，能够保证换档过程齿轮始终处于啮合状态，换档冲击小、散热条件好；另外，离合器与行星架相连，当变速器工作时，有利于实现离合器的迅速工作，缩短换档时间，延长制动器的使用寿命。2.本发明采用行星齿轮布局，同时前后两个行星排相对独立，控制结构简单，具有横向占用空间较小，承载能力大和稳定性好等优点，能够满足不同地区路况的设计要求，适应性较强。3.本发明的差速器不采用锥齿轮传动，使齿轮传动功率和效率较高，传动比准确。4.本发的驻车档采用制动器与行星架固联，第二制动器B2通电接合，使驻车中心轮固定，通过驻车行星架保证车轮固定不动，有利于驻车功能快速实行。附图说明图1为齿轮传动结构示意图；图2为一档的动力传递路线图；图3为二档的动力传递路线图；其中：1第一中心左齿轮，2第一双联左齿轮，3第一中心右齿轮，4第一双联右齿轮，5第二中心轮，6第二行星轮，7第二太阳轮，8车轮，9第三中心左齿轮，10第三行星轮，11第二双联左齿轮，12第三中心右齿轮，13第二双联右齿轮，B1第一制动器，B2第二制动器，H1第一行星架，H2第二行星架，M电动机。具体实施方式如图1所示，本发明涉及一种电机-无锥齿差速器一体式多档自动变速器，其特征主要由电动机M、第一行星齿轮排、第二行星齿轮排、第一制动器B1、第二制动器B2、差速器和壳体组成。电动机M主轴通过键与第一行星架H1固联，电动机M内部安装；第一中心左齿轮1与第一双联左齿轮2啮合，第一中心右齿轮3与第一双联右齿轮4外啮合，第二行星架H2右端与第二制动器B2相连，左端与第二行星齿轮6形成转动副，第二行星轮6与第二太阳轮7内啮合，第一行星架H1与第二中心轮5用离合器C相连接，第三中心左齿轮9与第三行星轮10外啮合，第三行星轮10与第二双联左齿轮11外啮合；第二双联左齿轮11与第二双联右齿轮13固联，并与第二行星架H2转动副；第三中心右齿轮12与第二双联右齿轮13外啮合。本发明的工作原理说明如下：根据现有电动车型的时速要求，并且结合特殊路况对车辆减速要求，设计齿轮齿数如表1所示。表1齿轮齿数表各个档位的执行元件如表2所示。表2换档执行元件工作表注：表中“●”表示结合，“○”表示分离；结合图1及表2，各档传递路线说明如下：1.空档N位空档时，第一制动器B1和第二制动器B2处于分离状态，此时电动机M无法将动力传递至差速器，车辆依靠惯性行驶或静止不动。2.前进档D位1前进一档D1档如图2所示，电机正转，第一制动器B1通电接合，第二制动器B2保持分离，离合器C保持分离，第一行星齿轮排变为行星轮系，第二行星齿轮排不参与传动，第二行星架H2和差速器相连，第一双联左齿轮2和第一双联右齿轮4即公转又自转，电动机M输出动力通过电动机轴带动第一行星架H1转动，第一行星架H1再将动力传递给与其相同轮系的第一行星齿轮排，第二中心右齿轮3将动力传给第二行星架H2，使得差速器开始运动，经由差速器输出轴，将动力传递给车轮8。2前进二档D2档如图3所示，电动机M正转，第一制动器B1保持分离，第二制动器B2保持分离，离合器C保持接合，第一行星齿轮排不参与传动，第二行星齿轮排为行星轮系，电动机M输出动力通过电动机轴带动第一行星架H1转动，第一行星架H1再将动力传递给与离合器C相连接的第二中心轮5，第二行星轮排形成行星轮系，将动力传给第二行星架H2，第二行星架H2也为差速器的行星架，使得差速器开始运动，经由差速器输出轴，将动力传递给车轮8。3.换档过程一档换二档，通过换档控制单元将第一制动器B1断电分离，第二制动器B2保持分离，离合器C接合，从第一行星轮排变为第二行星轮排的运动，且第一行星架H1仍然作为输入动力，实现第一行星齿轮排到第二行星齿轮排的转换。二档换一档，通过换档控制单元将第一制动器B1通电结合，第二制动器B2断电分离，离合器C分离，从第二行星轮排变为第一行星轮排的运动，且第一行星架H1仍然作为输入动力，实现第二行星齿轮排到第一行星齿轮排的转换。4.驻车P位当车辆停止需要驻车时，第二制动器B2保持接合，第二行星架H2不能旋转，不能把动力传给差速器，从而以较小的扭矩保证车轮8无法转动。

权利要求：1.一种电机-无锥齿差速器一体式多档自动变速器，其特征在于多档变速器由主体传动系统、换挡控制系统、制动系统和差速器构成；所述主体传动系统为双行星排结构包括第一中心左齿轮1、第一双联左齿轮2、第一中心右齿轮3、第一双联右齿轮4、第二中心轮5、第二行星轮6、第二太阳轮7；所述第一中心左齿轮1与所述第一双联左齿轮2外啮合，所述第一中心右齿轮3与所述第一双联右齿轮4外啮合，所述第二中心轮5与所述第二行星轮6外啮合，所述第二行星轮6与所述第二太阳轮7内啮合；所述第一双联左齿轮2和所述第一双联右齿轮4固联,并且与所述第一行星架H1形成转动副；所述第二行星架H2和所述第一中心右齿轮3固联，所述第二行星架H2与所述第二行星齿轮6形成转动副。2.根据权利要求1所述一种电机-无锥齿差速器一体式多档自动变速器，其特征在于所述换挡控制系统包括第一制动器B1和离合器C；所述第一制动器B1与所述第一中心左齿轮1固联；所述离合器C的外圈与所述第一行星架H1固联，所述离合器C的内圈与所述第二中心轮5固联。3.根据权利要求1所述一种电机-无锥齿差速器一体式多档自动变速器，其特征在于所述制动系统包括第二制动器B2；所述第二制动器B2外圈与壳体固联，所述第二制动器B2内圈同时与所述第一中心右齿轮3和所述第二行星架H2固联；所述第二制动器B2和所述第一制动器B1为左右并联式，呈对称分布。4.根据权利要求1所述一种电机-无锥齿差速器一体式多档自动变速器，其特征在于所述差速器全部采用无锥齿轮传动，所述差速器为单行星排结构，包括第三中心左齿轮9、第三行星轮10、第二双联左齿轮11、第三中心右齿轮12、第二双联右齿轮13；所述第三中心左齿轮9与所述第三行星轮10外啮合，所述第三行星轮10与所述第二双联左齿轮11外啮合，所述第二双联左齿轮11和所述第二双联右齿轮13固联，并与所述第二行星架H2形成转动副，所述第三中心右齿轮12与所述第二双联右齿轮13外啮合。

百度查询： 合肥工业大学 一种电机-无锥齿差速器一体式多档自动变速器

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