本實用新型涉及驅(qū)動領(lǐng)域，尤其涉及一種基于三擋變速器的電驅(qū)動系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電動汽車是新型、節(jié)能、環(huán)保車輛，尤其是在當(dāng)今空氣污染嚴(yán)重的大環(huán)境下，具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。電動汽車使用電動機取代了傳統(tǒng)汽車的發(fā)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(fā)動機的很大區(qū)別。在電動車上使用多擋變速器已經(jīng)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(shè)計電動汽車的動力系統(tǒng)。

目前的電動汽車用電驅(qū)動系統(tǒng)越來越受到人們的青睞，經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，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(xiàn)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(xiàn)擋位的切換。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型設(shè)計開發(fā)了一種基于三擋變速器的電驅(qū)動系統(tǒng)，通過單個行星排和雙離合器配合，實現(xiàn)三檔變速，結(jié)構(gòu)緊湊，有效提高傳動效率。

本實用新型提供的技術(shù)方案為：

一種基于三擋變速器的電驅(qū)動系統(tǒng)，包括：

變速器殼體；

驅(qū)動電機，其設(shè)置在變速器殼體內(nèi)，并具有輸出動力的輸出軸；

行星齒輪系，其包括太陽輪、行星齒輪、行星架和內(nèi)齒圈；

內(nèi)齒圈制動器，其固定在所述變速器殼體上，所述內(nèi)齒圈的制動轂與所述內(nèi)齒圈固定，并通過選擇性的對內(nèi)齒圈制動轂的制動實現(xiàn)內(nèi)齒圈的制動；

太陽輪制動器，其固定在所述變速器殼體上，所述太陽輪制動器的制動轂與所述太陽輪的輸入軸固定，并通過選擇性的對太陽輪制動器的制動轂制動來實現(xiàn)太陽輪的制動；

第一離合器，其設(shè)置在所述驅(qū)動電機輸出軸和所述內(nèi)齒圈之間，選擇性的使所述驅(qū)動電機輸出軸和所述內(nèi)齒圈結(jié)合和分離；

第二離合器，其設(shè)置在所述驅(qū)動電機輸出軸和所述太陽輪之間，選擇性的使所述驅(qū)動電機輸出軸和所述太陽輪結(jié)合和分離；

其中，當(dāng)選擇一擋時，所述內(nèi)齒圈制動，所述太陽輪轉(zhuǎn)動，所述第一離合器分離，所述第二離合器結(jié)合；

當(dāng)選擇二擋時，所述內(nèi)齒圈旋轉(zhuǎn)，所述太陽輪制動，所述第一離合器結(jié)合，所述第二離合器分離；

當(dāng)選擇三擋時，所述內(nèi)齒圈和所述太陽輪轉(zhuǎn)動，所述第一離合器和所述第二離合器結(jié)合。

優(yōu)選的是，所述驅(qū)動電機還包括：

轉(zhuǎn)子，其固定連接所述驅(qū)動電機輸出軸；

定子，其與所述變速器殼體連接。

優(yōu)選的是，所述變速器殼體包括：第一容納腔和第二容納腔，所述第一容納腔和第二容納腔之間設(shè)置內(nèi)壁。

優(yōu)選的是，還包括差速器，其設(shè)置在所述第一容納腔內(nèi)部，包括：

差速器殼體，其與所述行星架固定連接；

差速器齒輪軸，其可旋轉(zhuǎn)連接所述差速器殼體；

第一差速器行星齒輪，其可旋轉(zhuǎn)的安裝在所述差速器齒輪軸上；

第二差速器行星齒輪，其可旋轉(zhuǎn)的安裝在所述差速器齒輪軸上。

優(yōu)選的是，還包括：

左輸出半軸，其穿過所述第一容納腔，與左半軸齒輪固定，所述左半軸齒輪與所述第一差速器行星齒輪嚙合；

右輸出半軸，其穿過所述第二容納腔，與右半軸齒輪固定，所述右半軸齒輪與所述第二差速器行星齒輪嚙合。

優(yōu)選的是，所述太陽輪制動器固定在所述內(nèi)壁上，所述第一離合器和所述第二離合器套設(shè)在所述右輸出半軸。

優(yōu)選的是，所述驅(qū)動電機輸出軸為空心軸，其可旋轉(zhuǎn)的支撐在所述變速器殼體上；所述太陽輪輸出軸為空心軸，其可旋轉(zhuǎn)的支撐在所述變速器殼體上；所述內(nèi)齒圈可旋轉(zhuǎn)的支撐在所述太陽輪輸出軸上；所述離合器蓋和壓盤可旋轉(zhuǎn)的支撐所述太陽輪輸出軸上；所述右輸出半軸穿過所述太陽輪輸出軸和驅(qū)動電機輸出軸伸出。

優(yōu)選的是，還包括：

第一減速齒輪，其設(shè)置在所述第二容納腔內(nèi)，并與所述驅(qū)動電機輸出軸嚙合；

第二減速齒輪，其設(shè)置在所述第二容納腔內(nèi)，并與所述第一減速齒輪嚙合；

第三減速齒輪，其設(shè)置在所述第一容納腔內(nèi)，并與所述第二減速齒輪同軸；

第四減速齒輪，其設(shè)置在所述第一容納腔內(nèi)，套設(shè)在所述右輸出半軸上，并與所述第三減速齒輪和所述第一離合器殼體嚙合。

優(yōu)選的是，當(dāng)選擇倒擋時，所述內(nèi)齒圈制動，所述太陽輪轉(zhuǎn)動，所述第一離合器分離，所述第二離合器結(jié)合，所述驅(qū)動電機的反轉(zhuǎn)動力通過所述行星架傳遞至輸出軸。

優(yōu)選的是，所述驅(qū)動電機在車制動時切換成發(fā)電機模式。

本實用新型的有益效果

本實用新型所述的基于三擋變速器的電驅(qū)動系統(tǒng)，通過單個行星排和雙離合器配合，實現(xiàn)三檔變速，結(jié)構(gòu)緊湊，有效提高傳動效率，結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝，同時，在傳動過程中，嚙合的齒輪數(shù)較少，有效提高傳動效率。

2、驅(qū)動電機和變速器集成為一體，減少原材料的使用量，有效降低電驅(qū)動系統(tǒng)的成本，驅(qū)動電機可以實現(xiàn)反轉(zhuǎn)，所以通過電機反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)倒擋，取消了倒擋的換擋執(zhí)行機構(gòu)，結(jié)構(gòu)更加緊湊，且倒擋控制簡單，易實現(xiàn)。

3、驅(qū)動電機存在兩種工作模式，當(dāng)整車處于驅(qū)動工況時，驅(qū)動電機處于電動機工作模式，為整車行駛提供動力，當(dāng)整車處于制動工況時，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)換為發(fā)電機模式，起到制動能量回收，提高整車能量的利用率，達(dá)到節(jié)約能源的效果。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的三擋變速器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型所述的一擋動力傳遞路線示意圖。

圖3為本實用新型所述的二擋動力傳遞路線示意圖。

圖4為本實用新型所述的三擋動力傳遞路線示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

如圖1所示，本實用新型提供的基于三擋變速器的電驅(qū)動系統(tǒng)，包括：電機部分，二級減速裝置、變速器部分、差速器部分和輸出半軸部分組成，其中變速器部分由行星排、制動器和離合器組成。

電機部分由驅(qū)動電機輸出軸22，驅(qū)動電機定子23和驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子24組成，其中驅(qū)動電機定子23通過過盈配合與變速器殼體12連接，驅(qū)動時，驅(qū)動電機處于電動機模式，制動時，驅(qū)動電機處于發(fā)電機模式。

行星排由太陽輪8、行星齒輪9、行星架10和內(nèi)齒圈11組成，內(nèi)齒圈制動器13的制動盤與變速器殼體12連接，內(nèi)齒圈制動器13的制動轂與內(nèi)齒圈11固連，并且通過內(nèi)齒圈制動器13的分離、結(jié)合來實現(xiàn)內(nèi)齒圈11的轉(zhuǎn)動和制動，太陽輪制動器20的制動盤與變速器殼體12連接，太陽輪制動器20的制動轂與太陽輪輸入軸14固連，并且通過太陽輪制動器20的分離、結(jié)合來實現(xiàn)太陽輪8的轉(zhuǎn)動和制動。

第一離合器15的摩擦片與內(nèi)齒圈11相連，第一離合器15的離合器蓋及壓盤總成與第四減速齒輪18相連，通過第一離合器15的分離、結(jié)合實現(xiàn)動力從內(nèi)齒圈的傳遞與切斷，第二離合器16的摩擦片與太陽輪輸入軸14相連，第二離合器16的離合器蓋及壓盤總成與第四減速齒輪15相連，通過第二離合器16的分離、結(jié)合實現(xiàn)動力從太陽輪的傳遞與切斷。

變速器殼體12包括第一容納腔和第二容納腔，第一容納腔和第二容納腔之間設(shè)置內(nèi)壁。

差速器設(shè)置在第一容納腔內(nèi)，由差速器殼體1，差速器齒輪軸5，第一差速器行星齒輪7，第二差速器行星齒輪2、差速器左半軸齒輪4和差速器右半軸齒輪6組成，其中差速器殼體1與行星架10連接，半軸部分由左輸出半軸3和右輸出半軸25組成。左輸出半軸3，其穿過第一容納腔，與左半軸齒輪4固定，左半軸齒輪4與第一差速器行星齒輪7嚙合；右輸出半軸25，其穿過第二容納腔，與右半軸齒輪6固定，右半軸齒輪6與第二差速器行星齒輪2嚙合，太陽輪制動器20固定在內(nèi)壁上，第一離合器16和第二離合器16套設(shè)在右輸出半軸15上，第一減速齒輪21，其設(shè)置在第二容納腔內(nèi)，并與驅(qū)動電機輸出軸22嚙合；第二減速齒輪19，其設(shè)置在第二容納腔內(nèi)，并與第一減速齒輪21嚙合；第三減速齒輪17，其設(shè)置在第一容納腔內(nèi)，并與第二減速齒輪19同軸；第四減速齒輪18，其設(shè)置在第一容納腔內(nèi)，套設(shè)在右輸出半軸25上，并與第三減速齒輪17和第一離合器15的殼體嚙合。

驅(qū)動電機輸出軸22為空心軸，其可旋轉(zhuǎn)的支撐在變速器殼體12上，,太陽輪輸出軸為空心軸，其可旋轉(zhuǎn)的支撐在變速器殼體12上；內(nèi)齒圈11可旋轉(zhuǎn)的支撐在太陽輪輸出軸上；離合器蓋和壓盤可旋轉(zhuǎn)的支撐太陽輪輸出軸上；右輸出半軸25穿過太陽輪輸出軸和驅(qū)動電機輸出軸22伸出。

電驅(qū)動橋系統(tǒng)的擋位切換由第一離合器15、第二離合器16、內(nèi)齒圈制動器13、太陽輪制動器20協(xié)作來實現(xiàn)，實施以電驅(qū)動系統(tǒng)的三擋變速過程為例，作進(jìn)一步說明

如圖2所示，選擇一擋時，驅(qū)動電機正轉(zhuǎn)，實現(xiàn)整車前進(jìn)的電機轉(zhuǎn)動方向為正轉(zhuǎn)方向，內(nèi)齒圈制動器13(常閉)不工作，即保持閉合狀態(tài)，內(nèi)齒圈11與變速器殼體12結(jié)合，即內(nèi)齒圈11被制動，太陽輪制動器20(常開)不工作，不起制動作用，即太陽輪8保持自由轉(zhuǎn)動狀態(tài)，第一離合器15不工作，第二離合器16工作，驅(qū)動電機的動力通過驅(qū)動電機輸出軸22末端傳遞到第一減速齒輪21，接著傳遞到與其嚙合的第二減速齒輪19，再傳遞到同軸的第三減速齒輪17，然后傳遞到第四減速齒輪18，第四減速齒輪18帶動離合器蓋及壓盤總成轉(zhuǎn)動，由于第一離合器15不工作，第二離合器16工作，動力經(jīng)第二離合器16傳遞到太陽輪輸入軸14，然后動力傳遞到行星齒輪10，經(jīng)行星架9傳遞到差速器殼體1，轉(zhuǎn)動的差速器殼體1帶動與其連接的差速器齒輪軸5轉(zhuǎn)動，通過滾針軸承安裝在差速器齒輪軸5上的第一差速器行星齒輪7和第二差速器行星齒輪2隨差速器齒輪軸5公轉(zhuǎn)，并且隨左右半軸轉(zhuǎn)速不同發(fā)生自轉(zhuǎn)，起到差速效果，并且第一差速器行星齒輪7和第二差速器行星齒輪2將動力傳遞到與其嚙合的差速器左半軸齒輪4和差速器右半軸齒輪6上，差速器左半軸齒輪4帶動左輸出半軸3轉(zhuǎn)動，左輸出半軸3將動力傳遞到左側(cè)車輪，同理，差速器右半軸齒輪6帶動右輸出半軸25轉(zhuǎn)動，右輸出半軸25將動力傳遞到右側(cè)車輪，實現(xiàn)動力的傳遞。

如圖3所示，選擇二擋時，驅(qū)動電機正轉(zhuǎn)，內(nèi)齒圈制動器13(常閉)工作，即保持開啟狀態(tài)，即內(nèi)齒圈11與變速器殼體12分離，即內(nèi)齒圈11保持自由轉(zhuǎn)動狀態(tài)，太陽輪制動器20(常開)工作，起制動作用，即太陽輪8與變速器殼體12相連，被制動，第一離合器15工作，第二離合器16不工作，驅(qū)動電機的動力通過驅(qū)動電機輸出軸22末端傳遞到第一減速齒輪21，傳遞到與其嚙合的第二減速齒輪19，再傳遞到同軸的第三減速齒輪17，然后傳遞到第四減速齒輪18，第四減速齒輪18帶動離合器蓋及壓盤總成轉(zhuǎn)動，由于第一離合器15工作，第二離合器16不工作，動力經(jīng)第一離合器15傳遞到內(nèi)齒圈11，然后動力傳遞到行星齒輪10，經(jīng)行星架9傳遞到差速器殼體1，轉(zhuǎn)動的差速器殼體1帶動與其連接的差速器齒輪軸5轉(zhuǎn)動，通過滾針軸承安裝在差速器齒輪軸5上的第一差速器行星齒輪7和第二差速器行星齒輪2隨差速器齒輪軸5公轉(zhuǎn)，并且隨左右半軸轉(zhuǎn)速不同發(fā)生自轉(zhuǎn)，起到差速效果，并且第一差速器行星齒輪7和第二差速器行星齒輪2將動力傳遞到與其嚙合的差速器左半軸齒輪4和差速器右半軸齒輪6上，差速器左半軸齒輪4帶動左輸出半軸3轉(zhuǎn)動，左輸出半軸3將動力傳遞到左側(cè)車輪，同理，差速器右半軸齒輪6帶動右輸出半軸25轉(zhuǎn)動，右輸出半軸25將動力傳遞到右側(cè)車輪，實現(xiàn)動力的傳遞。

如圖4所示，當(dāng)選擇三擋時，驅(qū)動電機正轉(zhuǎn)，內(nèi)齒圈制動器13工作，即保持開啟狀態(tài)，即內(nèi)齒圈11與變速器殼體12分離，即內(nèi)齒圈11保持自由轉(zhuǎn)動狀態(tài)。太陽輪制動器20不工作，即太陽輪8保持自由轉(zhuǎn)動狀態(tài)。第一離合器15工作，第二離合器16也工作，驅(qū)動電機的動力通過驅(qū)動電機輸出軸22末端傳遞到第一減速齒輪21，傳遞到與其嚙合的第二減速齒輪19，再傳遞到同軸的第三減速齒輪17，然后傳遞到第四減速齒輪18，第四減速齒輪18帶動離合器蓋及壓盤總成轉(zhuǎn)動，由于第一離合器15工作，第二離合器16也工作，動力經(jīng)第一離合器15傳遞到內(nèi)齒圈11，經(jīng)第二離合器16傳遞到太陽輪輸入軸14，然后動力傳遞到行星齒輪10，經(jīng)行星架9傳遞到差速器殼體1，轉(zhuǎn)動的差速器殼體1帶動與其連接的差速器齒輪軸5轉(zhuǎn)動，通過滾針軸承安裝在差速器齒輪軸5上的第一差速器行星齒輪7和第二差速器行星齒輪2隨差速器齒輪軸5公轉(zhuǎn)，并且隨左右半軸轉(zhuǎn)速不同發(fā)生自轉(zhuǎn)，起到差速效果，并且第一差速器行星齒輪7和第二差速器行星齒輪2將動力傳遞到與其嚙合的差速器左半軸齒輪4和差速器右半軸齒輪6上，差速器左半軸齒輪4帶動左輸出半軸3轉(zhuǎn)動，左輸出半軸3將動力傳遞到左側(cè)車輪，同理，差速器右半軸齒輪6帶動右輸出半軸25轉(zhuǎn)動，右輸出半軸25將動力傳遞到右側(cè)車輪，實現(xiàn)動力的傳遞。

倒擋時，驅(qū)動電機反轉(zhuǎn)(與正轉(zhuǎn)方向相反)，內(nèi)齒圈制動器13不工作，即保持閉合狀態(tài)，內(nèi)齒圈11與變速器殼體12結(jié)合，即內(nèi)齒圈11被制動。太陽輪制動器20不工作，不起制動作用，即太陽輪8保持自由轉(zhuǎn)動狀態(tài)。第一離合器15不工作，第二離合器16工作，驅(qū)動電機的動力通過驅(qū)動電機輸出軸22末端傳遞到第一減速齒輪21，傳遞到與其嚙合的第二減速齒輪19，再傳遞到同軸的第三減速齒輪17，然后傳遞到第四減速齒輪18，第四減速齒輪18帶動離合器蓋及壓盤總成轉(zhuǎn)動，由于第一離合器15不工作，第二離合器16工作，動力經(jīng)第二離合器16傳遞到太陽輪輸入軸14，然后動力傳遞到行星齒輪10，經(jīng)行星架9傳遞到差速器殼體1，轉(zhuǎn)動的差速器殼體1帶動與其連接的差速器齒輪軸5轉(zhuǎn)動，通過滾針軸承安裝在差速器齒輪軸5上的第一差速器行星齒輪7和第二差速器行星齒輪2隨差速器齒輪軸5公轉(zhuǎn)，并且隨左右半軸轉(zhuǎn)速不同發(fā)生自轉(zhuǎn)，起到差速效果，并且第一差速器行星齒輪7和第二差速器行星齒輪2將動力傳遞到與其嚙合的差速器左半軸齒輪4和差速器右半軸齒輪6上，差速器左半軸齒輪4帶動左輸出半軸3轉(zhuǎn)動，左輸出半軸3將動力傳遞到左側(cè)車輪，同理，差速器右半軸齒輪6帶動右輸出半軸25轉(zhuǎn)動，右輸出半軸25將動力傳遞到右側(cè)車輪，實現(xiàn)動力的傳遞，使整車倒向行駛。

當(dāng)選擇空擋時，第一離合器15和第二離合器16均不工作，使得驅(qū)動電機輸出軸22與左輸出半軸3和右輸出半軸25處于分離狀態(tài)，切斷了動力的傳遞。

一擋升二擋過程，通過換擋控制單元實現(xiàn)內(nèi)齒圈制動器13(常閉)由不工作狀態(tài)切換到工作狀態(tài)，太陽輪制動器20(常開)由不工作狀態(tài)切換到工作狀態(tài)，第一離合器15由不工作狀態(tài)切換到工作狀態(tài)，第二離合器16由工作狀態(tài)切換到不工作狀態(tài)。

二擋升一擋過程，通過換擋控制單元實現(xiàn)內(nèi)齒圈制動器13(常閉)由工作狀態(tài)切換到不工作狀態(tài)，太陽輪制動器20(常開)由工作狀態(tài)切換到不工作狀態(tài)，第一離合器15由工作狀態(tài)切換到不工作狀態(tài)，第二離合器16由不工作狀態(tài)切換到工作狀態(tài)。

二擋升三擋過程，通過換擋控制單元實現(xiàn)太陽輪制動器20(常開)由工作狀態(tài)切換到不工作狀態(tài)，第二離合器16由不工作狀態(tài)切換到工作狀態(tài)。

三擋降二擋過程，通過換擋控制單元實現(xiàn)太陽輪制動器20(常開)由不工作狀態(tài)切換到工作狀態(tài)，第二離合器16由工作狀態(tài)切換到不工作狀態(tài)。

整車以一擋行駛需制動時，驅(qū)動電機由電動機模式切換到發(fā)電機模式，對傳動系統(tǒng)起到拖動作用，將整車的行駛動能轉(zhuǎn)換為電能。

當(dāng)整車以二擋行駛需制動時，驅(qū)動電機由電動機模式切換到發(fā)電機模式，對傳動系統(tǒng)起到拖動作用，提高制動能量的回收效率。

該電驅(qū)動系統(tǒng)的換擋執(zhí)行元件按照表1進(jìn)行工作

表1

表1中“○”表示分離，“●”表示結(jié)合,B1表示內(nèi)齒圈制動器13，B2表示太陽輪制動器20，Cl表示第一離合器15，C2表示第二離合器16。

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(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)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(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。