一種電驅(qū)動的行星齒輪變速器的制造方法
【專利摘要】一種電驅(qū)動的行星齒輪變速器，它包括了殼體、輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件、拉維娜式復(fù)合行星排、兩個扭矩傳遞裝置和四個互連構(gòu)件；該變速器以拉維娜式復(fù)合行星排為中心，左方為傳動系統(tǒng)的輸入構(gòu)件，右方為傳動系統(tǒng)的輸出構(gòu)件，兩個扭矩傳遞裝置為制動器，并排靠近殼體，上述各構(gòu)件均位于殼體內(nèi)。本實(shí)用新型只需要通過控制一個扭矩傳遞裝置的閉鎖來實(shí)現(xiàn)各個擋位，提高電動機(jī)的動力性；通過減少行星齒輪組和扭矩傳遞裝置的數(shù)量，明顯降低了變速器的制造成本。它在電動車輛自動變速器【技術(shù)領(lǐng)域】里具有較好的實(shí)用價(jià)值和廣闊地應(yīng)用前景。
【專利說明】-種電驅(qū)動的行星齒輪變速器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種電驅(qū)動的行星齒輪變速器，它是一種兩擋的行星齒輪變速機(jī) 構(gòu)，屬于電動車輛自動變速器【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電動汽車的日益發(fā)展，對于傳動系統(tǒng)性能的要求越來越高。由于傳統(tǒng)的固定 傳動比變速器對驅(qū)動電機(jī)要求高并且不能夠兼顧經(jīng)濟(jì)性與動力性，所以發(fā)展電動汽車多擋 自動變速器已成為不可阻擋的趨勢。由于行星齒輪變速機(jī)構(gòu)具有大傳動比、體積小、承載能 力大、工作平穩(wěn)的特點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于自動變速器中。因此，行星排的布置方案設(shè)計(jì)成為自 動變速器開發(fā)的首要前提。
[0003] 專利CN203098765U公開了一種包括前后兩組行星輪組的布置方案。方案中，前太 陽輪與電機(jī)輸出軸連接，前后兩個太陽輪同軸且后太陽輪固定，后內(nèi)行星輪與后太陽輪及 后外行星輪嚙合，最終動力由后齒圈輸出。兩個離合器分別布置在前行星架與后內(nèi)行星輪 之間的行星架上以及前齒圈與后外行星輪之間的齒圈上。兩個制動器分別用于鎖定前齒圈 和鎖定前行星架。
[0004] 專利CN202872557U公開的方案包括兩個單排2K-H行星齒輪傳動系統(tǒng)，一級減速 的實(shí)現(xiàn)是依靠前排行星齒輪傳動系統(tǒng)，將前排齒圈固定，動力即從前排太陽輪傳遞至前排 行星架輸出。二擋則是由后排行星齒輪傳動系統(tǒng)完成的，離合器Cl實(shí)現(xiàn)后排太陽輪與后排 行星架的結(jié)合或分離，制動器Bl實(shí)現(xiàn)后排齒圈與箱體的固定和分離，最后由后排行星架輸 出動力。
[0005] 專利CN201795003U的公開方案如下：輸入軸通過第一離合器驅(qū)動行星架，并通過 第二離合器驅(qū)動太陽輪，其一端接電動機(jī)的輸出軸。同時(shí)，輸出齒輪與行星架同軸固接，它 通過中間軸驅(qū)動差速器的主動齒輪，齒圈則與變速器外殼固接。
[0006] 電動汽車自動變速器技術(shù)起步不久，但體積小、結(jié)構(gòu)緊湊及提高電機(jī)效率等特點(diǎn) 使其誕生有著必然性。從目前的研究可以看出，電動汽車兩擋自動變速器的行星排布置方 案還有很大的研究空間。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0007] (1)目的
[0008] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種電驅(qū)動的行星齒輪變速器，它克服了現(xiàn)有技術(shù)的 不足，是一種結(jié)構(gòu)緊湊，便于電驅(qū)動車輛行駛的兩擋變速器。
[0009] (2)技術(shù)方案
[0010] 本實(shí)用新型是一種電驅(qū)動的行星齒輪變速器，它包括了殼體，輸入構(gòu)件，輸出構(gòu) 件，拉維娜式復(fù)合行星排，兩個扭矩傳遞裝置，四個互連構(gòu)件。它們之間的位置關(guān)系是：以拉 維娜式復(fù)合行星排為中心，左方為傳動系統(tǒng)的輸入構(gòu)件，右方為傳動系統(tǒng)的輸出構(gòu)件，兩個 扭矩傳遞裝置為制動器，并排靠近殼體，上述各構(gòu)件均位于殼體內(nèi)。
[0011] 所述殼體是行星齒輪變速器的外殼，是固定不動的，用于容納和支撐變速器的其 他構(gòu)件，其形狀結(jié)構(gòu)因設(shè)計(jì)布局而定，不存在固定形式。
[0012] 所述輸入構(gòu)件為行星齒輪變速器的輸入軸，通過該軸將電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 輸入到行星齒輪變速器，輸入構(gòu)件唯一，處于拉維娜式復(fù)合行星排前方。
[0013] 所述輸出構(gòu)件為行星齒輪變速器的輸出軸，通過該軸將行星齒輪變速器的轉(zhuǎn)速和 扭矩輸出給后續(xù)傳動軸，輸出構(gòu)件唯一，處于拉維娜式復(fù)合行星排后方。
[0014] 所述拉維娜式復(fù)合行星排是一種復(fù)合式的行星齒輪機(jī)構(gòu)，由一個前太陽輪，一個 后太陽輪，一個長行星輪，一個短行星輪，齒圈及行星架組成；前太陽輪與長行星輪外嚙合， 長行星輪分別與齒圈和短行星輪嚙合，短行星輪與后太陽輪嚙合，長行星輪和短行星輪共 用一個行星架。
[0015] 所述第一互連構(gòu)件為連接軸，該軸將拉維娜式復(fù)合行星排的前太陽輪和輸入軸固 定連接在一起。
[0016] 所述第二互連構(gòu)件為連接軸，該軸將拉維娜式復(fù)合行星排的后太陽輪和輸出軸固 定連接在一起。
[0017] 所述第三互連構(gòu)件為連接軸，該軸將拉維娜式復(fù)合行星排的齒圈與第一扭矩傳遞 裝置固定連接。
[0018] 所述第四互連構(gòu)件為連接軸，該軸將拉維娜式復(fù)合行星排的行星架與第二扭矩傳 遞裝置固定連接。
[0019] 所述的兩個扭矩傳遞裝置皆為濕式摩擦接合元件，通過不同的扭矩傳遞裝置的接 合將對應(yīng)的兩個構(gòu)件連接在一起。兩個扭矩傳遞裝置可以選擇性的閉鎖，將某兩個構(gòu)件暫 時(shí)性的連接起來。
[0020] 該第一扭矩傳遞裝置能夠選擇性地閉鎖，將拉維娜式復(fù)合行星排的齒圈與殼體連 接起來。
[0021] 該第二扭矩傳遞裝置能夠選擇性地閉鎖，將拉維娜式復(fù)合行星排的行星架與殼體 連接起來。
[0022] 其中，本實(shí)用新型中涉及的傳動方案通過控制兩個扭矩傳遞裝置產(chǎn)生兩個前進(jìn) 擋，實(shí)現(xiàn)自動變速器功能。
[0023] 其中，上述拉維娜式復(fù)合行星排是由一個簡單的負(fù)號行星排和一個正號行星排復(fù) 合而成，兩個行星排共用一個行星架和齒圈，其中負(fù)號行星排中齒輪組在前，正號行星排中 齒輪組在后，長行星輪與短行星輪嚙合；在上述的拉維娜式復(fù)合行星排中所涉及的齒輪皆 為斜齒齒形。
[0024] 其中，第一，第二扭矩傳遞裝置為濕式摩擦片式制動器。制動器的大小尺寸，需要 根據(jù)所匹配的電動機(jī)輸出扭矩計(jì)算而得，本實(shí)用新型并不限制具體適用型號及規(guī)格。
[0025] 本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理及工作概況簡介如下：當(dāng)所有扭矩傳遞裝置處于分離狀 態(tài)，該行星齒輪機(jī)構(gòu)自由度為2,輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件之間沒有動力傳遞；當(dāng)?shù)谝慌ぞ貍鬟f 裝置處于閉鎖狀態(tài)時(shí)，拉維娜式復(fù)合行星排的齒圈被固定，該行星齒輪機(jī)構(gòu)自由度降為1， 輸入輸出構(gòu)件之間存在動力傳遞，輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)速的比值為一擋傳動比。當(dāng)?shù)诙?扭矩傳遞裝置處于閉鎖狀態(tài)時(shí)，拉維娜式復(fù)合行星排的行星架被固定，該行星齒輪機(jī)構(gòu)自 由度降為1，輸入輸出構(gòu)件之間存在動力傳遞，輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)速的比值為二擋傳動 比。
[0026] ⑶優(yōu)點(diǎn)
[0027] 簡單換擋邏輯只需要通過控制一個扭矩傳遞裝置的閉鎖來實(shí)現(xiàn)各個擋位，增大了 電動機(jī)工作在經(jīng)濟(jì)工況下的幾率，有利于減小電池的消耗，提高電動機(jī)的動力性。
[0028] 此外，該兩擋變速器僅包含了一個拉維娜式復(fù)合行星排和兩個扭矩傳遞裝置，通 過減少行星齒輪組和扭矩傳遞裝置的數(shù)量，明顯降低了變速器的制造成本。
[0029] 此外，該兩擋變速器在各擋位上的齒輪嚙合損失和軸承功率損失都較小，具備極 高的功率傳遞效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的電驅(qū)動行星齒輪變速器的【具體實(shí)施方式】結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 附圖標(biāo)記
[0032] 0殼體；1第一互連構(gòu)件；2第二互連構(gòu)件；3第三互連構(gòu)件；4第四互連 構(gòu)件；
[0033] Sl前太陽輪；S2后太陽輪；Rl齒圈；A行星架；IN輸入軸；OUT輸出軸；
[0034] Bl第一扭矩傳遞裝置；B2第二扭矩傳遞裝置；Pl拉維娜式復(fù)合行星排；
[0035]Gl長行星輪；G2短行星輪。

【具體實(shí)施方式】：
[0036] 以下說明本質(zhì)上僅為示范性的且絕不意圖限制本實(shí)用新型的應(yīng)用或使用。
[0037] 見圖1，本實(shí)用新型是一種電驅(qū)動的行星齒輪變速器，它包含了殼體0 ;輸入構(gòu)件 即輸入軸IN ;輸出構(gòu)件即輸出軸OUT ;拉維娜式復(fù)合行星排Pl ;第一互連構(gòu)件1 ;第二互連 構(gòu)件2;第三互連構(gòu)件3;第四互連構(gòu)件4;第一扭矩傳遞裝置Bl;第二扭矩傳遞裝置B2。它 們之間的關(guān)系是：以拉維娜式復(fù)合行星排Pl為中心，左方為傳動系統(tǒng)的輸入構(gòu)件即輸入軸 IN，右方為傳動系的輸出構(gòu)件即輸出軸0UT，兩個扭矩傳遞裝置Bl、B2為制動器，并排靠近 殼體0,上述各構(gòu)件均位于殼體0內(nèi)。
[0038] 殼體0根據(jù)具體工程實(shí)施方式?jīng)Q定，主要功能為支撐該發(fā)明的各項(xiàng)構(gòu)件。
[0039] 首先，本實(shí)用新型的兩擋自動變速器的實(shí)施方式在拉維娜式復(fù)合行星排Pl上具 有永久性的機(jī)械連接設(shè)置。
[0040] 先參考圖1，該變速器包括輸入軸IN，拉維娜式復(fù)合行星排P1，殼體0,輸出軸0UT， 第一扭矩傳遞裝置BI，第二扭矩傳遞裝置B2,第一互連構(gòu)件1，第二互連構(gòu)件2,第三互連構(gòu) 件3,第四互連構(gòu)件4,在本實(shí)用新型的實(shí)施方式中，拉維娜式復(fù)合行星排Pl如下所述。
[0041] 拉維娜式復(fù)合行星排P1，包括了前太陽輪S1，長行星輪G1，齒圈R1，后太陽輪S2， 短行星輪G2,行星架A。前太陽輪Sl通過第一互連構(gòu)件1與輸入軸IN固定連接；后太陽輪 S2通過第二互連構(gòu)件2與輸出軸OUT固定連接；行星架A通過第四互連構(gòu)件4與第二扭矩 傳遞裝置B2固定相連；齒圈Rl通過第三互連構(gòu)件3與第一扭矩傳遞裝置Bl固定相連。
[0042] 第一扭矩傳遞裝置Bl將拉維娜式復(fù)合行星排Pl的齒圈Rl同殼體0選擇性的連 接。第二扭矩傳遞裝置B2將拉維娜式復(fù)合行星排Pl的行星架A同殼體0選擇性的連接。
[0043] 輸入軸IN連接到電動機(jī)（未示出）。輸出軸OUT連接到最終的傳動單元或分動器 等（未示出）。
[0044] 先參考后列表一換擋邏輯圖及各擋傳動比來說明該實(shí)施方式的換擋操作。該變速 器能夠以兩個前進(jìn)擋速比或扭矩比將扭矩從輸入軸IN傳遞到輸出軸OUT。借助扭矩傳遞 裝置（換擋元件）中的某一個結(jié)合，可以獲得每個前進(jìn)擋的傳動比或扭矩比。表一示出了 被啟動或接合以實(shí)現(xiàn)擋位狀態(tài)的扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的組合真值表。如表一中所示，"X"代表了 該具體扭矩傳遞裝置（換擋元件）被接合以實(shí)現(xiàn)期望擋位狀態(tài)。其中拉維娜式復(fù)合行星排 Pl可以看做由前太陽輪S1，長行星齒輪G1，齒圈R1，行星架A組成固定傳動比為-2. 61的 負(fù)號行星齒輪組和由后太陽輪S2段，短行星齒輪G2,長行星齒輪Gl和齒圈Rl組成傳動比 為1.98的正號行星齒輪組共同構(gòu)成，求得表一所示變速器各擋位的傳動比值。
[0045] 對兩擋變速器的操作和擋位狀態(tài)的前述說明假設(shè)：首先，在給定擋位狀態(tài)為具體 提及的所有換擋元件均脫離；其次，在相鄰擋位狀態(tài)之間的換擋（即改變擋位狀態(tài)）期間， 在兩個擋位狀態(tài)下均接合的換擋元件將保持接合狀態(tài)。
[0046] 本實(shí)用新型的說明本質(zhì)上僅僅是示例性的，且不偏離本實(shí)用新型使之的變形意在 包括在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。這種變形被認(rèn)為不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍。
[0047] 傳動方案傳動比計(jì)算方法如下：
[0048] 一擋傳動比計(jì)算公式：il= (i01-lV(i02-l)
[0049] 二擋傳動比計(jì)算公式i2 =i01/i02
[0050] 式中符號說明如下：
[0051] il一擋傳動比；
[0052] i2二擋傳動比；
[0053] i01拉維娜式復(fù)合行星排Pl中等效負(fù)號行星排的組固定傳動比；
[0054] i02拉維娜式復(fù)合行星排Pl中等效正號行星排的固定傳動比。
[0055]表一
[0056]

【權(quán)利要求】
1. 一種電驅(qū)動的行星齒輪變速器，其特征在于：它包括了殼體、輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件、 拉維娜式復(fù)合行星排、第一扭矩傳遞裝置、第二扭矩傳遞裝置、第一互連構(gòu)件、第二互連構(gòu) 件、第三互連構(gòu)件和第四互連構(gòu)件；以拉維娜式復(fù)合行星排為中心，左方為傳動系統(tǒng)的輸入 構(gòu)件，右方為傳動系統(tǒng)的輸出構(gòu)件，兩個扭矩傳遞裝置為制動器，并排靠近殼體，上述各構(gòu) 件均位于殼體內(nèi)； 所述殼體是行星齒輪變速器的外殼，固定不動，容納和支撐變速器的其他構(gòu)件，其形狀 結(jié)構(gòu)因設(shè)計(jì)布局而定； 所述輸入構(gòu)件為行星齒輪變速器的輸入軸，它處于拉維娜式復(fù)合行星排前方； 所述輸出構(gòu)件為行星齒輪變速器的輸出軸，它處于拉維娜式復(fù)合行星排后方； 所述拉維娜式復(fù)合行星排是一種復(fù)合式的行星齒輪機(jī)構(gòu)，由一個前太陽輪、一個后太 陽輪、一個長行星輪、一個短行星輪、齒圈及行星架組成；前太陽輪與長行星輪外嚙合，長行 星輪分別與齒圈和短行星輪嚙合，短行星輪與后太陽輪嚙合，長行星輪和短行星輪共用一 個行星架； 所述第一互連構(gòu)件為連接軸，該軸將拉維娜式復(fù)合行星排的前太陽輪和輸入軸固定連 接在一起； 所述第二互連構(gòu)件為連接軸，該軸將拉維娜式復(fù)合行星排的后太陽輪和輸出軸固定連 接在一起； 所述第三互連構(gòu)件為連接軸，該軸將拉維娜式復(fù)合行星排的齒圈與第一扭矩傳遞裝置 固定連接； 所述第四互連構(gòu)件為連接軸，該軸將拉維娜式復(fù)合行星排的行星架與第二扭矩傳遞裝 置固定連接； 所述的第一、第二兩個扭矩傳遞裝置皆為濕式摩擦接合元件，該第一扭矩傳遞裝置能 夠選擇性地閉鎖，將拉維娜式復(fù)合行星排的齒圈與殼體連接起來；該第二扭矩傳遞裝置能 夠選擇性地閉鎖，將拉維娜式復(fù)合行星排的行星架與殼體連接起來。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電驅(qū)動的行星齒輪變速器，其特征在于：該拉維娜式復(fù) 合行星排是由一個負(fù)號行星排和一個正號行星排復(fù)合而成，兩個行星排共用一個行星架和 齒圈，其中負(fù)號行星排中齒輪組在前，正號行星排中齒輪組在后，長行星輪與短行星輪嚙 合；上述的拉維娜式復(fù)合行星排中所涉及的齒輪皆為斜齒齒形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電驅(qū)動的行星齒輪變速器，其特征在于：第一，第二扭矩 傳遞裝置為濕式摩擦片式制動器，制動器的大小尺寸，根據(jù)所匹配的電動機(jī)輸出扭矩計(jì)算 而得。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電驅(qū)動的行星齒輪變速器，其特征在于：該傳動方案通 過控制兩個扭矩傳遞裝置產(chǎn)生兩個前進(jìn)擋，實(shí)現(xiàn)自動變速器功能。
【文檔編號】F16H3/46GK204083094SQ201420222239
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】劉艷芳, 傅艷曉, 孫漢喬, 劉釗, 徐向陽 申請人:北京航空航天大學(xué)