本發(fā)明涉及一種輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),尤其涉及一種兩檔自動(dòng)變速輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，日益嚴(yán)重的能源危機(jī)和環(huán)境污染，給傳統(tǒng)汽車帶來了巨大的壓力，而汽車是人們不可或缺的代步工具。因此，汽車的環(huán)保和節(jié)能受到了人們?cè)絹碓綇V泛的關(guān)注。電動(dòng)汽車是解決當(dāng)前問題的重要途徑之一，而動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是其研究的重點(diǎn)，其中以輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究最為突出。它擺脫了傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)的束縛，給整車布局帶來很多優(yōu)點(diǎn)，不過也帶來了新的技術(shù)挑戰(zhàn)。
輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛將輪轂電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、制動(dòng)器等高度集成于狹小的車輪內(nèi)，結(jié)構(gòu)和空間上的限制要求輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須具有較高的功率密度、轉(zhuǎn)矩密度和低速大扭矩的特性才能滿足車輛的動(dòng)力性需求，雖然目前的驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)水平已相當(dāng)成熟，但如果沒有減速機(jī)構(gòu)的減速增扭作用，單純靠輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛仍很難滿足車輛較寬的運(yùn)行工況的動(dòng)力性需求。而同樣受限于結(jié)構(gòu)和空間，現(xiàn)有的具有減速功能的輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也只設(shè)置有一級(jí)減速機(jī)構(gòu)，使得輪轂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的使用范圍受到限制。如若能夠在狹小的空間內(nèi)能夠合理布置各零部件并且能夠?qū)崿F(xiàn)多檔位的設(shè)計(jì)，對(duì)于目前正處于研發(fā)階段的輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能提升和推廣應(yīng)用具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于上述現(xiàn)有輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提出一種具有兩檔變速功能的輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)，此輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還具有動(dòng)力不間斷的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明是在改進(jìn)現(xiàn)有具有一級(jí)行星減速機(jī)構(gòu)的輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增設(shè)一個(gè)離合器和一個(gè)制動(dòng)器，并通過兩個(gè)新增零部件的配合使用，來實(shí)現(xiàn)檔位變換的目的。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
該系統(tǒng)主要由離合器、行星機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)子支架、電機(jī)外殼、定子、轉(zhuǎn)子、磁鋼、輪輞、輪胎、制動(dòng)器等構(gòu)成。
本發(fā)明的輪轂電機(jī)為內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，由于電動(dòng)客車后輪采用雙輪胎，即后軸每一側(cè)都有兩個(gè)輪胎，也就是有每一側(cè)都有兩個(gè)輪轂。輪輞通過螺栓連接到行星輪支架上，行星輪支架通過軸承支撐在電機(jī)支撐軸上。對(duì)于輪轂電機(jī)，定子通過螺釘連接在電機(jī)外殼上，電機(jī)外殼固定在電機(jī)支撐軸上，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子支架相連接。離合器中的主動(dòng)盤通過螺釘與轉(zhuǎn)子支架相連，從動(dòng)盤與行星機(jī)構(gòu)齒圈相連，同時(shí)齒圈通過軸承支撐在轉(zhuǎn)子支架上，太陽(yáng)輪固定在轉(zhuǎn)子支架上。車輪制動(dòng)器制動(dòng)鉗固定在電機(jī)支撐軸上，制動(dòng)盤通過螺釘固定在行星架上。而齒圈制動(dòng)器制動(dòng)鉗固定在電機(jī)外殼上，制動(dòng)盤則固定在齒圈上。
對(duì)于本發(fā)明中提到的兩檔自動(dòng)變速，是通過控制離合器和齒圈制動(dòng)器的二者工作狀態(tài)，使其相互配合，從而使得行星機(jī)構(gòu)具有不同的傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)兩檔自動(dòng)變速。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
(1)該系統(tǒng)通過增設(shè)一個(gè)離合器和一個(gè)制動(dòng)器，并通過配合使用可以實(shí)現(xiàn)兩檔變速功能，不僅可以充分發(fā)揮輪轂電機(jī)的性能，滿足車輛在不同行駛工況下對(duì)動(dòng)力性能的需求，增加輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的適用范圍，還可以提高車輪的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。
(2)輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在換擋過程中無動(dòng)力中斷，不論離合器斷開與否，具有動(dòng)力傳遞至車輪，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力換擋性能，從而大大提高了車輛的動(dòng)力性和駕乘舒適性。
(3)利用車輪的空間，對(duì)多個(gè)零部件進(jìn)行合理的布置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、集成度高、傳動(dòng)效率高。
附圖說明
圖1是整體結(jié)構(gòu)示意圖
圖中：1.電機(jī)外殼；2.定子；3.磁鋼；4.轉(zhuǎn)子；5.轉(zhuǎn)子支架；6.主動(dòng)盤；7.分離軸承；8.從動(dòng)盤；9.壓盤；10.分離杠桿；11.離合器殼體；12.輪輞；13.齒圈制動(dòng)鉗；14.齒圈；15.齒圈制動(dòng)盤；16.行星輪；17.太陽(yáng)輪；18.行星架；19.電機(jī)支撐軸；20.制動(dòng)盤；21.制動(dòng)鉗
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
如圖1所示的一種兩檔自動(dòng)變速輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)主要包括電機(jī)外殼1、定子2、轉(zhuǎn)子4、從動(dòng)盤8、壓盤9、分離杠桿10、離合器殼體11、太陽(yáng)輪17、行星輪16、行星架18、齒圈14、齒圈制動(dòng)鉗13及車輪制動(dòng)鉗21等結(jié)構(gòu)組成。輪輞12通過行星架18支撐在電機(jī)支撐軸19上。電機(jī)外殼1通過螺釘固定在電機(jī)支撐軸19上，定子2固定在電機(jī)外殼1上，轉(zhuǎn)子4固定在轉(zhuǎn)子支架5上，轉(zhuǎn)子支架5通過軸承固定在電機(jī)支撐軸19上。主動(dòng)盤6固定在轉(zhuǎn)子支架5上，用于向齒圈14傳遞動(dòng)力，離合器處有壓盤9通過分離軸承7作用到分離杠桿10來分離從動(dòng)盤8和主動(dòng)盤6，離合器殼體11固定在主動(dòng)盤6上。行星機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪17固定在轉(zhuǎn)子支架5上，行星輪16支撐在行星架18上，后者又通過軸承支撐在電機(jī)支撐軸19上。同時(shí)此結(jié)構(gòu)上有兩個(gè)制動(dòng)器，一個(gè)是固定在電機(jī)外殼1上的齒圈制動(dòng)器的制動(dòng)鉗13，其制動(dòng)盤15固定在齒圈14上，并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)；另一個(gè)作為車輪制動(dòng)器，其制動(dòng)鉗21固定在電機(jī)支撐軸19上，制動(dòng)盤20固定在行星架18上，并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。
本發(fā)明的工作原理如下：
行星機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)關(guān)系如下：
ρωs＝(1+ρ)ωc-ωr
上式中，假設(shè)行星機(jī)構(gòu)太陽(yáng)輪17的轉(zhuǎn)速為ωs，齒圈14的轉(zhuǎn)速為ωr，行星輪16的轉(zhuǎn)速為ωc，其中ρ＝rs/rr，rs是太陽(yáng)輪17的半徑，rr是齒圈14的半徑。
兩檔自動(dòng)變速通過以下方式實(shí)現(xiàn)：
(1)當(dāng)離合器處于分離狀態(tài)時(shí)，也就是從動(dòng)盤8與主動(dòng)盤6在分離軸承7、分離杠桿10以及壓盤9的作用下處于分離狀態(tài)，則此時(shí)轉(zhuǎn)子支架5的動(dòng)力不能傳遞到齒圈14上；并且此時(shí)齒圈制動(dòng)器的制動(dòng)鉗13處于工作狀態(tài)，即制動(dòng)鉗13鉗住制動(dòng)盤15，使齒圈14不能轉(zhuǎn)動(dòng)，行星機(jī)構(gòu)的齒圈14便處于靜止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)由行星機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)關(guān)系公式可得，行星機(jī)構(gòu)傳動(dòng)如下：
ωs/ωc＝1+1/ρ
(2)當(dāng)離合器處于結(jié)合狀態(tài)時(shí)，也就是從動(dòng)盤8與主動(dòng)盤6處于結(jié)合狀態(tài)，此時(shí)轉(zhuǎn)子支架5上的動(dòng)力便能通過主動(dòng)盤6傳遞到從動(dòng)盤8，從而到達(dá)齒圈14上；此時(shí)齒圈制動(dòng)器的制動(dòng)鉗13不處于工作狀態(tài)，即齒圈14可以隨意轉(zhuǎn)動(dòng)。由于行星機(jī)構(gòu)太陽(yáng)輪17上的動(dòng)力也是來自轉(zhuǎn)子支架5，即太陽(yáng)輪17與齒圈14轉(zhuǎn)速相同，則通過行星機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)關(guān)系公式可得，行星機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比如下：
ωs/ωc＝1
結(jié)合上述分析可知，通過控制離合器和齒圈制動(dòng)器13的工作狀態(tài)，二者相互配合，來切斷或結(jié)合傳遞到齒圈14上的動(dòng)力，從而確定行星機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)，其中一種是太陽(yáng)輪17和齒圈14作為主動(dòng)件，二者轉(zhuǎn)速相同，行星輪16作為從動(dòng)件，此時(shí)傳動(dòng)比為1；另一種是太陽(yáng)輪17為主動(dòng)件，齒圈14固定，行星輪16作為從動(dòng)件，此時(shí)傳動(dòng)比為1+1/ρ，繼而實(shí)現(xiàn)了兩檔自動(dòng)變速。