一種基于兩擋變速器的電驅動系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于兩擋變速器的電驅動系統，包括：驅動機構，其包括驅動軸；行星齒輪系，其包括太陽輪、行星架及內齒圈，所述太陽輪與所述驅動軸固定連接；制動器總成，其固定設置，并選擇性的連接所述內齒圈；離合器，其固定連接所述驅動軸；單向超越離合器，其包括同軸設置的內環和外環，所述外環能夠單向帶動所述外環正向旋轉；所述外環固定連接所述行星架，所述內環選擇性的連接所述離合器；輸出軸，其與所述內環固定連接，將動力輸出。本實用新型有效解決電動汽車用機械變速器換擋動力中斷和整車制動能量回收問題，同時使驅動系統的結構更加緊湊，便于安裝，也降低了對電機的性能要求，提高了電機運行效率，增加了電動車的續駛里程。
【專利說明】
一種基于兩擋變速器的電驅動系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及汽車驅動技術領域，特別涉及一種基于兩擋變速器的電驅動系統。
【背景技術】
[0002]電動汽車是新型、節能、環保車輛，尤其是在當今空氣污染嚴重的大環境下，具有巨大的發展潛力和廣闊的應用前景。電動汽車使用電動機取代了傳統汽車的發動機，電動機可帶載啟動，并且通過合理的配置滿足汽車使用要求，這是與發動機的很大區別。在電動車上使用多擋變速器已經不合適，但若取消變速傳動裝置，則難于兼顧汽車爬坡和高速行駛等要求，特別是中小型汽車，有必要針對電動機的工作特性重新設計電動汽車的動力系統。
[0003]目前的電動汽車用電驅動系統越來越受到人們的青睞，經過對現有技術的檢索發現，電動車用兩擋變速器既有采用平行軸式的布置形式，又有采用行星排式的布置形式。對于采用平行軸式布置形式的兩擋變速器，多通過同步器或離合器來實現擋位的切換;對于采用行星排式布置形式的兩擋變速器，多是通過離合器或者制動器組合來實現擋位的切換。
[0004]與傳統的驅動系統相比，電動汽車用電驅動系統有著很大的優點，尤其體現在對環境保護方面，但現有的技術也存在一些缺點。若電動汽車用兩擋變速器采用同步器等實現擋位的切換，其需要單獨安裝換擋執行機構，使其體積增大，不便于整車的布置，且換擋過程中存在動力中斷;若電動汽車用兩擋變速器采用離合器、制動器等實現擋位的切換，為了減少動力中斷的時間，其對換擋控制系統的要求較高，不易實現。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型設計開發了一種基于兩擋變速器的電驅動系統，目的是克服現有變速器體積過大、不便于整車的布置的缺陷，使變速器結構更加緊湊，并提高傳動效率。
[0006]本實用新型提供的技術方案為:
[0007]—種基于兩擋變速器的電驅動系統，，包括:
[0008]驅動機構，其包括驅動軸；
[0009]行星齒輪系，其包括太陽輪、行星架及內齒圈；所述太陽輪與所述驅動軸固定連接；以及
[0010]制動器總成，其固定設置在變速器殼體內，并選擇性的連接所述內齒圈，從而實現內齒圈的靜止或旋轉；
[0011]單向超越離合器，其包括同軸設置的內環和外環，所述外環能夠單向帶動所述外環朝向一個方向旋轉;所述外環固定連接所述行星架；
[0012]離合器，其選擇性的連接所述太陽輪和所述內環；
[0013]輸出軸，其可旋轉的支撐在所述變速器殼體上，用于將動力輸出；
[0014]其中，當處于一擋時，所述制動器總成將內齒圈固定，所述離合器使太陽輪和內環分離；當處于二擋時，所述制動器總成將內齒圈固定，所述離合器使太陽輪和內環接合；當處于倒擋時，所述制動器總成使內齒圈自由，所述離合器使太陽輪和內環接合。
[0015]優選的是，還包括外殼組件，所述外殼組件包括主殼體、輸出端副殼體、末端副殼體，所述主殼體和末端副殼體之間形成第一容納腔;所述主殼體與輸出端副殼體之間形成第二容納腔;所述第一容納腔和第二容納腔之間腔壁設置用于旋轉支撐所述驅動軸的通孔。
[0016]優選的是，所述驅動機構為電機。
[0017]優選的是，所述制動器總成包括:
[0018]制動器轂，其與所述主殼體固定連接；
[0019]制動器活塞，其連通所述制動器進油道；
[0020]制動盤，其與所述內齒圈固定連接；
[0021]其中，所述制動器進油道充油時，能夠推動所述制動器活塞移動將所述制動盤和制動器轂接合。
[0022]優選的是，所述離合器包括:
[0023]離合器轂，其與太陽輪固定連接；
[0024]離合器活塞，其連通離合器進油道；
[0025]離合器盤，其與所述內環固定連接；
[0026]其中，離合器進油道充油時，油推動離合器活塞使離合器盤和離合器片壓緊，以將離合器轂和離合器盤接合。
[0027]優選的是，還包括液壓系統總成，其能夠為所述制動器進油道和離合器進油道充油，以改變制動器總成和離合器的工作狀態。
[0028]優選的是，所述液壓系統總成包括:
[0029]油栗，其能夠將液壓油加壓；
[0030]離合器電磁閥，其與所述離合器進油道連接，選擇性的使油栗中的油進入到所述離合器進油道；
[0031]制動器電磁閥，其與所述制動器進油道連接，選擇性的使油栗中的油進入到所述制動器進油道。
[0032]優選的是，所述離合器電磁閥為常閉型電磁閥，制動器電磁閥為常開型電磁閥。
[0033]本實用新型的有益效果是:
[0034]本實用新型提供的基于兩擋變速器的電驅動系統涉及永磁同步電機、行星排、離合器、制動器和單向超越離合器相結合的技術，主要針對電動汽車用機械變速器動力換擋中斷和制動能量回收問題，通過合理匹配，設計一種基于兩擋變速器的電驅動系統，有效解決電動汽車用機械變速器換擋動力中斷和整車制動能量回收問題，同時使驅動系統的結構更加緊湊，便于安裝，也降低了對電機的性能要求，提高了電機運行效率，增加了電動車的續駛里程。
【附圖說明】
[0035]圖1為本實用新型所述的基于兩擋變速器的電驅動系統總體結構示意圖。
[0036]圖2為本實用新型所述的制動器總成主視圖。
[0037]圖3為本實用新型所述的制動器總成A-A向剖視圖。
[0038]圖4為本實用新型所述的行星排總成主視圖。
[0039]圖5為本實用新型所述的行星排總成B-B向剖視圖。
[0040]圖6為本實用新型所述的離合器總成主視圖。
[0041 ]圖7為本實用新型所述的離合器總成C-C向剖視圖。
[0042]圖8為本實用新型所述的單向超越離合器總成結構示意圖。
[0043]圖9為本實用新型所述的單向超越離合器局部示意圖。
[0044]圖10為本實用新型所述的液壓系統總成結構示意圖。
[0045]圖11為本實用新型所述的液壓系統總成液壓原理圖。
【具體實施方式】
[0046]下面結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
[0047]如圖1所示，本實用新型提供了一種基于兩擋變速器的電驅動系統，包括殼體總成、驅動機構總成、制動器總成1300、行星排總成1400、離合器總成1500、單向超越離合器總成1600以及液壓系統總成1700。
[0048]所述殼體總成包括主殼體1101、輸出端副殼體1102、末端副殼體1103以及末端軸承端蓋1105和輸出軸軸承端蓋1104，其中所述輸出端副殼體1102設置于主殼體1101右端，并通過螺栓1107與主殼體1101固定連接。末端副殼體1103設置于主殼體1101的左端，并通過螺釘1109與主殼體1101固定連接。末端軸承端蓋1105通過螺釘1108與末端副殼體1103固定連接。輸出軸軸承端蓋1104通過螺釘1106與輸出端副殼體1102固定連接。
[0049]輸出軸1800通過輸出軸滾珠軸承1801與輸出端副殼體1102連接，在輸出軸1800于輸出端副殼體1102之間設置有氈圈油封1802。
[0050]所述主殼體1101與末端副殼體1103之間形成一空腔，所述驅動機構總成設置于該空腔內。所述驅動機構總成包括定子1201、定子線圈1203、轉子1202、永磁鋼1204、以及電機軸1205。定子1201與主殼體1101過盈配合連接，永磁鋼1204通過螺釘1208與轉子1202連接，轉子1202與電機軸1205過盈配合連接，并通過彈簧墊圈1206和螺母1207軸向固定。電機軸1205通過電機軸滾珠軸承1209與末端副殼體1103連接，電機軸1205的輸出端通過花鍵1206與中間軸1409固定連接。
[0051]如圖2、圖3所示，所述制動器總成1300包括制動器進油道1301、制動器大O型密封圈1302、制動器轂1303、制動器壓盤塊1304、回位碟簧1305、制動器活塞1306、制動器小O型密封圈1307、制動盤1308、制動摩擦片1309、制動鋼片1310、制動鋼片卡簧1311。其中制動器大O型密封圈1302安裝在制動器活塞1306的外圈密封圈槽中，制動器小O型密封圈1307安裝在制動器活塞1306的內圈密封圈槽中，制動器活塞1306安裝在制動器轂1303的腔內。制動器總成1300的外圈與主殼體1101過盈配合，并通過螺釘1110與主殼體1101固定，目的是增加連接強度。制動器總成1300工作時，制動器進油道1301充油，壓力油推動制動器活塞1306使制動盤1308和制動摩擦片1309壓緊，起到制動作用。
[°°52] 如圖4、圖5所示，所述行星排總成1400包括內齒圈1401，行星輪1402，行星架1403，行星輪擋圈1404，行星齒輪軸擋圈1405，行星齒輪軸卡簧1406，太陽輪1407，行星輪軸608。其中太陽輪1407通過平鍵1410與中間軸1409連接，內齒圈1401空套在中間軸1409上。
[0053]如圖6、圖7所示，所述離合器總成1500包括離合器轂1501，離合器大O型密封圈1502，離合器進油道1503，離合器小O型密封圈1504，離合器回位彈簧1505，回位彈簧卡簧1506，離合器進油道O型密封圈1507，離合器盤1508，離合器片1509，離合器鋼片1510，離合器鋼片卡簧1511，離合器活塞1512。其中離合器大O型密封圈1502安裝在離合器活塞1512的外圈密封槽中，離合器小O型密封圈1504安裝在離合器活塞1512的內圈密封槽中，離合器活塞1512安裝在離合器轂1501的腔內。其中離合器轂1501通過平鍵1513與中間軸1409連接。工作時，離合器進油道1503充油，壓力油推動離合器活塞1512使離合器盤1508和離合器片1509壓緊，起到結合作用。
[0054]如圖8所示、圖9所示，所述單向超越離合器總成1600包括外環1601，固定擋環1602，擋環1603，內環1604，楔塊1605，擋圈1606，擋圈卡簧1607，連接盤1608。其中外環1601與連接盤1608固定連接，內環1604通過平鍵1609與輸出軸1800連接。當外環1601的轉速高于內環1604的轉速時，單向超越離合器總成1600成工作，動力由外環1601傳遞至內環1604;當外環1601的轉速低于內環1604轉速時，內環1604與外環1601自動分離，單向超越離合器總成1600不工作。
[0055]制動器總成1300的制動盤508的花鍵孔與行星排總成1400的內齒圈1401的花鍵軸配合，行星排總成1400的行星架1403與單向超越離合器總成1600的連接盤908通過螺栓1610連接，離合器總成1500的離合器盤1508的花鍵孔與單向超越離合器1600的內環1604的花鍵軸配合。
[0056]如圖10、圖11所示，所述液壓系統總成1700包括液壓總成進油管1701，粗濾1702，閥板1703，油栗電機1704，油栗1705，離合器壓力傳感器1706，制動器壓力傳感器1707，離合器電磁閥1708，制動器電磁閥1709，TCU線束1710，TCU1711，溢流閥1712，主油壓壓力傳感器1713，精濾1714，蓄能器1715。離合器電磁閥1708為離合器總成1500供油，制動器電磁閥1709為制動器總成1300供油。
[0057]其中，離合器電磁閥1708為常閉型電磁閥，制動器電磁閥1709為常開型電磁閥。不給制動器電磁閥1709供電，制動器進油道1301充油，制動器總成1300工作，車輛以前進擋行駛，當不給離合器電磁閥1708供電，離合器進油道1503卸油，離合器總成1500不工作，整車以一擋行駛，當給離合器電磁閥1708供電，離合器進油道1503充油，離合器總成1500工作，即可使動力系統由一擋切換至二擋；給離合器電磁閥1708和制動器電磁閥1709均供電，制動器進油道1301卸油，離合器進油道1503充油，電機反轉，即可實現倒擋。
[0058]本實用新型的工作過程如下:
[0059]當一擋運行時，制動器總成1300工作，則內齒圈1401相對于主殼體1101固定不動。離合器總成1500不工作，行星排總成1400的太陽輪1407和單向超越離合器總成1600的內環1604斷開，此時電機的轉速通過行星排總成1400的行星架1403傳遞給單向超越離合器總成1600的外環1601，夕卜環1601的轉速高于內環1604的轉速，單向超越離合器總成1600工作，單向超越離合器總成1600的外環1601帶動內環1604轉動，內環1604再通過平鍵1II將轉動傳遞給輸出軸1800，將動力輸出。
[0060]當二擋運行時，制動器總成1300工作，則內齒圈1401固定不動。離合器總成1500工作，行星排總成1400的太陽輪1407和單向超越離合器總成1600的內環1604結合，由于行星排的太陽輪1407轉速高于行星架1403的轉速，此時，單向超越離合器總成1600的內環1604轉速高于外環906的轉速，內環1604與外環906脫離，單向超越離合器總成1600不工作，電機的轉速通過行星排總成1400的太陽輪1407和單向超越離合器總成1600的內環1604直接傳遞到輸出軸1800，將動力輸出。
[0061]由一擋切換至二擋的過程，只需控制液壓系統總成1700的離合器電磁閥1708，給離合器總成1500的離合器進油道1503充油，使離合器總成1500開始工作，電機的轉速由一擋時通過行星排總成1400的行星架1403傳遞到單向超越離合器總成1600，再到輸出軸1800轉變為通過行星排總成1400的太陽輪1407，傳遞到單向超越離合器總成1600的內環1604，再到輸出軸1800。在升擋的過程中，僅需要控制離合器總成1500，控制程序簡單，即可實現換擋，由于升擋過程，單向超越離合器總成1600的外環1601也在轉動，即二擋是在一擋的基礎上升速的，所以升擋過程保證了無動力中斷。
[0062]由二擋切換到一擋的過程，只需控制液壓系統總成1700的離合器電磁閥1708，給離合器總成1500的離合器進油道1503卸油，使離合器總成1500不工作，行星排總成1400的太陽輪1407和單向超越離合器總成1600的內環1604之間斷開，輸出軸1800在整車行駛阻力的作用下開始降速，當單向超越離合器總成1600的內環1604轉速降到與外環1601的轉速相等時，單向超越離合器總成1600自動開始工作，動力由行星排總成1400的行星架1403傳遞至單向超越離合器總成1600的外環906，單向超越離合器總成1600已工作，外環1601帶動內環1604，再由單向超越離合器總成1600的內環1604傳遞至輸出軸1800，實現動力輸出。
[0063]倒擋時，制動器總成1300不工作，內齒圈1401可轉動，離合器總成1500工作，電機反轉，電機的轉速通過行星排總成1400的太陽輪1407傳遞至單向超越離合器總成1600的內環1604，再傳遞至輸出軸1800，將動力輸出，實現倒擋。
[0064]在整車以前進擋行駛時，制動器總成1300工作。當整車以一擋運行需要制動時，可以使離合器總成1500工作，輸出軸1800與行星排總成1400的太陽輪1407連接，太陽輪1407拖動電機軸1205轉動，永磁電機由電動機模式轉換為發電機模式，實現制動能量回收；當整車以二擋運行需要制動時，輸出軸1800與行星排總成1400的太陽輪1407已連接，太陽輪1407拖動電機軸1205轉動，永磁電機由電動機模式轉換為發電機模式，實現制動能量回收。
[0065]盡管本實用新型的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本實用新型的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實用新型并不限于特定的細節和這里示出與描述的圖例。
【主權項】
1.一種基于兩擋變速器的電驅動系統，其特征在于，包括: 驅動機構，其包括驅動軸； 行星齒輪系，其包括太陽輪、行星架及內齒圈；所述太陽輪與所述驅動軸固定連接；以及 制動器總成，其固定設置在變速器殼體內，并選擇性的連接所述內齒圈，從而實現內齒圈的靜止或旋轉； 單向超越離合器，其包括同軸設置的內環和外環，所述外環能夠單向帶動所述內環朝向一個方向旋轉;所述外環固定連接所述行星架； 離合器，其選擇性的結合所述太陽輪和所述內環； 輸出軸，其可旋轉的支撐在所述變速器殼體上，用于將動力輸出； 其中，當處于一擋時，所述制動器總成將內齒圈固定，所述離合器使太陽輪和內環分離；當處于二擋時，所述制動器總成將內齒圈固定，所述離合器使太陽輪和內環接合；當處于倒擋時，所述制動器總成使內齒圈自由，所述離合器使太陽輪和內環接合。2.根據權利要求1所述的基于兩擋變速器的電驅動系統，其特征在于，還包括外殼組件，所述外殼組件包括主殼體、輸出端副殼體、末端副殼體，所述主殼體和末端副殼體之間形成第一容納腔;所述主殼體與輸出端副殼體之間形成第二容納腔;所述第一容納腔和第二容納腔之間腔壁設置用于旋轉支撐所述驅動軸的通孔。3.根據權利要求2所述的基于兩擋變速器的電驅動系統，其特征在于，所述驅動機構為電機。4.根據權利要求2所述的基于兩擋變速器的電驅動系統，其特征在于，所述制動器總成包括: 制動器轂，其與所述主殼體固定連接； 制動器活塞，其連通所述制動器進油道； 制動盤，其與所述內齒圈固定連接； 其中，所述制動器進油道充油時，油能夠推動所述制動器活塞移動將所述制動盤和制動器轂接合。5.根據權利要求4所述的基于兩擋變速器的電驅動系統，其特征在于，所述離合器包括: 離合器轂，其與太陽輪固定連接； 離合器活塞，其連通離合器進油道； 離合器盤，其與所述內環固定連接； 其中，離合器進油道充油時，油推動離合器活塞使離合器盤和離合器片壓緊，以將離合器轂和離合器盤接合。6.根據權利要求5所述的基于兩擋變速器的電驅動系統，其特征在于，還包括液壓系統總成，其能夠為所述制動器進油道和離合器進油道充油，以改變制動器總成和離合器的工作狀態。7.根據權利要求6所述的基于兩擋變速器的電驅動系統，其特征在于，所述液壓系統總成包括: 油栗，其能夠將液壓油加壓； 離合器電磁閥，其與所述離合器進油道連接，選擇性的使油栗中的油進入到所述離合器進油道； 制動器電磁閥，其與所述制動器進油道連接，選擇性的使油栗中的油進入到所述制動器進油道。8.根據權利要求7所述的基于兩擋變速器的電驅動系統，其特征在于，所述離合器電磁閥為常閉型電磁閥，制動器電磁閥為常開型電磁閥。
【文檔編號】F16H57/10GK205423707SQ201620066279
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年1月22日
【發明人】雷雨龍, 陳魏, 扈建龍, 劉宗晟, 劉正偉, 侯利國
【申請人】吉林大學