两档自动变速电驱动轮总成的制作方法

本发明涉及车辆用驱动总成领域，特别涉及两档自动变速电驱动轮总成。

背景技术：

汽车排放和能源消耗已经成为了世界性问题，因此，低排放和低能源消耗的纯电动汽车和混合动力汽车成为当前汽车产业发展的主流之一，尤其是随着纯电动汽车和插电式混合动力汽车产业的不断发展，更紧凑、更集成、更高效的动力总成成为该类汽车产业的研发核心之一。更简洁的驱动总成设计、更可靠低损耗的换挡方式和更高速轻量化电机的使用，成为解决纯电动汽车和插电式混合动力汽车用驱动总成的最佳方案。

就电动汽车用电驱动轮总成而言，目前主要存在以下两种纯电动驱动桥：电机直接驱动车轮方案和电机+固定速比减速装置驱动车轮方案。对于电机直接驱动车轮方案而言，由于车轮是最末级动力驱动部件，驱动电机的转矩需求很大，转速较低，导致电机体积重量过大，极大地增加了整车簧下质量和车轮转动惯量，将使整车舒适性变差、悬架可靠性降低、制动装置可靠性恶化以及电驱动效率低等问题；对于电机+固定速比减速装置驱动车轮方案而言，虽然在一定程度上解决了电机直接驱动方案中由于电机体积重量大带来的部分问题，然而，由于整车载荷变化大、车速变化大等原因，导致驱动电机难以全工况高效驱动，使得电驱动效率低下。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种降低损耗、降低电机体积和质量、提高传动效率、可靠性和使用寿命的两档自动变速电驱动轮总成。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

两档自动变速电驱动轮总成，包括轮胎、轮毂、制动装置、i档换挡装置、ii档换挡装置、行星齿轮传动装置、电机、一体化箱体；所述一体化箱体安装在轮毂的内腔；

所述电机包括转子、定子，所述一体化箱体包括安装行星齿轮传动装置的内腔、以及安装电机的外腔；

所述定子与一体化箱体的外腔壁固定连接，所述转子为空心结构，所述一体化箱体的内腔设置在转子空腔内；

所述行星齿轮传动装置的一端与转子连接，电机转子实现向星齿轮传动装置的动力输出；所述行星齿轮传动装置的另一端与轮毂连接，行星齿轮传动装置实现向轮毂的动力输出；

所述行星齿轮传动装置的还与制动装置连接；所述一体化箱体前端盖外侧分别均布安装i档换挡装置、ii档换挡装置与行星齿轮传动装置连接；

所述i档换挡装置、ii档换挡装置用于调节行星齿轮传动装置的运行状态，使行星齿轮传动装置实现i档输出、或ii档输出、或空档输出。

进一步地，所述星型齿轮传动装置包括第一内齿圈、第二内齿圈、第三内齿圈、第一行星轮、第二行星轮、第三行星轮、行星轮轴、转臂、太阳轮；

所述行星轮轴的两端分别与转臂连接，所述第一行星轮、第二行星轮、第三行星轮分别与行星轮轴连接；

所述第一内齿圈与第一行星轮内啮合连接；所述第二内齿圈与第二行星轮内啮合连接；所述第三内齿圈与第三行星轮啮合连接；所述第二行星轮与太阳轮外啮合连接。

进一步地，还包括转子轴，所述太阳轮与转子轴固定连接；所述转子轴的两端分别通过轴承与内腔壁与第一内齿圈连接，所述转子轴伸出内腔壁与电机的转子连接。

进一步地，还包括输出半轴，所述输出半轴通过轴承与一体化箱体前端盖连接；所述输出半轴的一端与第一内齿圈固定连接，所述输出半轴的另一端与轮毂固定连接。

进一步地，所述制动装置包括左制动钳体、左制动缸活塞、左制动摩擦块、右制动摩擦块、右制动缸活塞、右制动钳体、制动防护板、制动盘、制动盘连接件；

所述制动防护板与一体化箱体连接；所述左制动钳体、右制动钳体分别与制动防护板连接；

所述左制动缸活塞与左制动钳体连接，所述左制动摩擦块与左制动缸活塞连接，所述左制动摩擦块在左制动活塞的作用下往复运动；

所述右制动缸活塞与右制动钳体连接，所述右制动摩擦块与右制动缸活塞连接，所述右制动摩擦块在右制动活塞的作用下往复运动；

所述制动盘位于左制动摩擦块和右制动摩擦块之间形成间隙配合连接；

所述制动盘通过制动盘连接件与输出半轴连接。

进一步地，所述i档换挡装置与ii档换挡装置结构相同，所述i档换挡装置或ii档换挡装置包括换档齿轮、换档轴、换挡盘、左缸活塞、左钳体、防护板、左摩擦块、右钳体、右缸活塞、右摩擦块；

所述左钳体、右钳体分别与防护板连接；

所述左缸活塞与左钳体连接，所述左摩擦块与左缸活塞连接，所述左摩擦块与左缸活塞的作用下往复运动；

所述右缸活塞与右钳体连接，所述右摩擦块与右缸活塞连接，所述右摩擦块与右缸活塞的作用下往复运动；

所述换挡盘位于左摩擦块与右摩擦块之间形成间隙配合连接；

所述换挡盘与换档轴的一端连接，所述换挡轴的另一端与换挡齿轮连接，所述换挡轴通过轴承与一体化箱体连接。

进一步地，所述第二内齿圈的外侧还设置有齿；所述i档换挡装置通过i档换挡装置的换挡齿轮与第二内齿圈外啮合连接。

进一步地，所述第三内齿圈的外侧还设置有齿；所述ii档换挡装置通过ii档换挡装置的换挡齿轮与第三内齿圈外啮合连接。

采用上述技术方案，由于使用了轮胎、轮毂、制动装置、i档换挡装置、ii档换挡装置、行星齿轮传动装置、电机、一体化箱体等技术特征。将一体化箱体安装在轮毂的内腔，将一体化箱体包括安装行星齿轮传动装置的内腔、以及安装电机的外腔；并将一体化箱体的内腔设置在空腔的转子内。并通过将制动装置、i档换挡装置、ii档换挡装置安装在一体化箱体外侧的前端与行星齿轮传动装置连接，使得本发明实现了无动力中断的i档、ii档和空档切换。本发明采用单太阳轮三联行星轮的变速星型齿轮装置，极大地降低了初级齿轮副高线速度和搅油损耗问题，同时极大地减小了电机体积重量、以及所采用的大速比两速变速传动结构在很大程度上扩大了实际当量电机高效运行区间。采用的干盘外置式制动换挡装置实现了无障碍和无动力间断换挡、换挡过程产热产尘外散、空档带排阻力极小、成本低等特性。本发明具有i档速比和ii档速比大、传动效率高、结构紧凑、全制动器结构、体积小重量轻、可靠性高和成本低等优势，适用于各种车辆用电驱动轮总成。

附图说明

图1为本发明主视剖视示意图；

图2为本发明旋转90度剖视示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如附图1和附图2所示，两档自动变速电驱动轮总成，包括轮胎1、轮毂2、制动装置3、i档换挡装置4、ii档换挡装置5、行星齿轮传动装置、电机6、一体化箱体7；一体化箱体7安装在轮毂2的内腔。电机6包括转子8、定子9，一体化箱体7包括安装行星齿轮传动装置的内腔10、以及安装电机6的外腔11。将电机6的定子9与一体化箱体7的外腔11壁固定连接，电机6的转子8为空心结构，一体化箱体7的内腔10设置在转子8空腔内。将行星齿轮传动装置的一端与转子8连接，电机6的转子8实现向星齿轮传动装置的动力输出；将行星齿轮传动装置的另一端与轮毂2连接，行星齿轮传动装置实现向轮毂2的动力输出。行星齿轮传动装置的还与制动装置3连接；一体化箱体7前端盖外侧分别均布安装i档换挡装置4、ii档换挡装置5与行星齿轮传动装置连接。通过i档换挡装置4、ii档换挡装置5调节行星齿轮传动装置的运行状态，使行星齿轮传动装置实现i档输出、或ii档输出、或空档输出。具体实施中两个i档换挡装置4以行星齿轮传动装置的传动中心成轴对称分布在一体化箱体7的外侧实现i档的控制。两个ii档换挡装置5以行星齿轮传动装置的传动中心成轴对称分布在一体化箱体7的外侧实现ii档的控制。

上述技术方案，将一体化箱体7安装在轮毂2内，将一体化箱体7设置成内腔10和外腔11，将行星齿轮传动装置安装在一体化箱体7的内腔10内，将电机6安装一体化箱体的外腔11内，并将一体化箱体7的内腔10设置在电机6空腔的转子8内，并将制动装置3、i档换挡装置4、ii档换挡装置5分别安装在一体化箱体7外侧的前端。使得本发明在行星齿轮传动装置的作用下，有效降低了传动过程中的损耗，提高了传动效率。同时由于行星齿轮传动装置时封闭在一体化箱体7的内腔10内，使得本发明在制动、以及传动的档位切换过程中的产生的粉末等污染物不会影响到行星齿轮传动装置的运行环境，影响到行星齿轮传动装置的使用寿命。同时，本发明行星齿轮传动装置具有i档速比和ii档速比大、传动效率高；本发明整体结构紧凑、全制动器结构、体积小重量轻、可靠性高和成本低。

更为具体地，具体实施中星型齿轮传动装置包括第一内齿圈12、第二内齿圈13、第三内齿圈14、第一行星轮15、第二行星轮16、第三行星轮17、行星轮轴18、转臂19、太阳轮20。将行星轮轴18的两端分别与转臂19连接，将第一行星轮15、第二行星轮16、第三行星轮17分别与行星轮轴18在合适的位置固定连接。将第一内齿圈12与第一行星轮15内啮合连接；将第二内齿圈13与第二行星轮16内啮合连接；将第三内齿圈14与第三行星轮17内啮合连接；将第二行星轮16与太阳轮20外啮合连接。

具体实施中还包括转子轴21，将太阳轮20与转子轴21固定连接；将转子轴21的两端分别通过轴承与内腔10的壁与第一内齿圈12连接，转子轴21伸出内腔10壁与电机6的转子8连接。还包括输出半轴22，将输出半轴22通过轴承与一体化箱体7的前端盖连接；将输出半轴22的一端与第一内齿圈12固定连接，将输出半轴22的另一端通过法兰与轮毂2固定连接。

具体实施中制动装置3包括左制动钳体23、左制动缸活塞24、左制动摩擦块25、右制动摩擦块26、右制动缸活塞27、右制动钳体28、制动防护板29、制动盘30、制动盘连接件31。将制动防护板29与一体化箱体7连接；将左制动钳体23、右制动钳体28分别与制动防护板29连接。将左制动缸活塞24安装在左制动钳体23上。将左制动摩擦块25与左制动缸活塞24的活塞杆连接，左制动摩擦块25在左制动活塞24的作用下将往复运动。将右制动缸活塞27与右制动钳体28连接，将右制动摩擦块26与右制动缸活塞27的活塞杆固定连接，右制动摩擦块26在右制动活塞27的作用下将左往复运动。将制动盘30安装在左制动摩擦块25和右制动摩擦块26之间形成间隙配合连接；制动盘30通过制动盘连接件31与输出半轴22连接。

具体实施中i档换挡装置4与ii档换挡装置5结构相同，i档换挡装置4或ii档换挡装置5均包括换档齿轮32、换档轴33、换挡盘34、左缸活塞35、左钳体36、防护板37、左摩擦块38、右钳体39、右缸活塞40、右摩擦块41。将左钳体36、右钳体39分别与防护板37连接；将左缸活塞35与左钳体36连接，将左摩擦块38与左缸活塞35连接，左摩擦块38与左缸活塞35的作用下将做往复运动。将右缸活塞40与右钳体39连接，将右摩擦块41与右缸活塞40连接，右摩擦块41与右缸活塞40的作用下将往复运动。将换挡盘34安装在左摩擦块38与右摩擦块41之间形成间隙配合连接，将换挡盘34与换档轴33的一端连接，将换挡轴33的另一端与换挡齿轮32连接，将换挡轴33通过轴承与一体化箱体7连接。

将第二内齿圈13的外侧设置齿；将i档换挡装置4通过i档换挡装置4的换挡齿轮32与第二内齿圈13外啮合连接。将第三内齿圈14的外侧设置齿；将ii档换挡装置5通过ii档换挡装置5的换挡齿轮32与第三内齿圈14外啮合连接。

本发明主要控制策略和工作模式如下：

(1)i档驱动模式

当整车需求较低车速较高转矩时，电机6的定子9从储能源处获得电能，经电机6的转子8转化为机械能后传递给转子轴21，转子轴21将动力传递给太阳轮20，太阳轮20通过外啮合将动力传递给第二行星轮16；整车控制器发出控制指令，高液压介质同时进入到对称布置的两套i档换挡装置4，即进入到由i档换挡装置4的左缸活塞35和i档换挡装置4的左钳体36、i档换挡装置4的右缸活塞40和i档换挡装置4的右钳体39组成的封闭腔体内，在高液压介质作用下，i档换挡装置4的左缸活塞35和i档换挡装置4的右缸活塞40分别推动i档换挡装置4的左摩擦块38和i档换挡装置4的右摩擦块41压紧i档换挡装置4的换挡盘34；当封闭腔内液压介质达到设定压力阈值以及i档盘测速传感器检测到i档换挡装置4的换挡盘34转速为零时，此时，i档换挡装置4的换挡盘34被完全制动，电驱动轮处于i档驱动模式。同时，ii档换挡装置5保持无高液压介质进入，即ii档换挡装置5的换挡盘34处于自由转动状态。由于i档换挡装置4的换挡盘34处于被制动状态，进而，与之固定连接的i档换挡装置4的换档齿轮32处于被制动状态，因此，与i档换挡装置4的换档齿轮32通过外齿啮合的第二内齿圈13被制动；另外，第一行星轮15、第二行星轮16和第三行星轮17三者固定连接且共用同一根行星轮轴18安装在转臂19上，因此，第二行星轮16通过第一行星轮15将动力传递给第一内齿圈12，第一内齿圈12通过输出半轴22将动力传递给轮毂2，轮毂2带动轮胎1驱动车辆行驶。此时，由于ii档换挡装置5的换挡盘34处于自由转动状态，因此，与ii档换挡装置5的换挡盘34固定连接的ii档换挡装置5的换档齿轮32处于自由转动状态，进而，第三内齿圈14由第三行星轮17带动自由转动。i档模式下，两档自动变速电驱动轮总成的转子轴21与轮毂2的转速关系：

其中：z1表示太阳轮20的齿数，z2表示第一内齿圈12的内齿齿数，z3表示第二内齿圈13的内齿齿数，z4表示第三内齿圈14的内齿齿数，z5表示第一行星轮15的齿数，z6表示第二行星轮16的齿数，z7表示第三行星轮17的齿数，n1表示转子轴21的转速，n2表示轮毂2的转速。

(2)ii档驱动模式

当整车需求较高车速较低转矩时，电机6的定子9从储能源处获得电能，经电机6的转子8转化为机械能后传递给转子轴21，转子轴21将动力传递给太阳轮20，太阳轮20通过外啮合将动力传递给第二行星轮16；整车控制器发出控制指令，高液压介质同时进入到对称布置的两套ii档换挡装置5，即进入到由ii档换挡装置5的左缸活塞35和ii档换挡装置5的左钳体36、ii档换挡装置5的右缸活塞40和ii档换挡装置5的右钳体39组成的封闭腔体内，在高液压介质作用下，ii档换挡装置5的左缸活塞35和ii档换挡装置5的右缸活塞40分别推动ii档换挡装置5的左摩擦块38和ii档换挡装置5的右摩擦块41压紧ii档换挡装置5的换挡盘34；当封闭腔内液压介质达到设定压力阈值以及ii档盘测速传感器检测到ii档换挡装置5的换挡盘34转速为零时，此时，ii档换挡装置5的换挡盘34被完全制动，电驱动轮处于ii档驱动模式。同时，i档换挡装置保持无高液压介质进入，即i档换挡装置4的换挡盘34处于自由转动状态。由于ii档换挡装置5的换挡盘34处于被制动状态，进而，与之固定连接的ii档换挡装置5的换档齿轮32处于被制动状态，因此，与ii档换挡装置5的换档齿轮32通过外齿啮合的第三内齿圈14被制动；另外，第一行星轮15、第二行星轮16和第三行星轮17三者固定连接且共用同一根行星轮轴安装在转臂19上，因此，通过第一行星轮15将动力传递给第一内齿圈12，第一内齿圈12通过输出半轴22将动力传递给轮毂2，轮毂2带动轮胎1驱动车辆行驶。此时，由于i档换挡装置4的换挡盘34处于自由转动状态，因此，与i档换挡装置4的换挡盘34固定连接的i档换挡装置4的换档齿轮32处于自由转动状态，进而，第二内齿圈13由第二行星轮16带动自由转动。ii档模式下，两档自动变速电驱动轮总成的转子轴21与轮毂2的转速关系：

(3)空挡模式

当整车需求切断轮胎1与电机6的转子8连接时，整车控制器发出控制指令，i档换挡装置4保持无高液压介质进入，即i档换挡装置4的换挡盘34处于自由转动状态。同时，ii档换挡装置5保持无高液压介质进入，即ii档换挡装置5的换挡盘34处于自由转动状态。因此，i档换挡装置4的换档齿轮32和ii档换挡装置5的换档齿轮32处于自由转动状态，进而，第二内齿圈13和第三内齿圈14处于自由转动状态；此时，轮毂2与太阳轮20处于动力中断模式，进而，轮毂2与电机转子轴21处于动力中断模式，电驱动轮处于空档模式。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。