电动车辆变速装置及使用该装置的驱动系统和电动车辆的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及电动车辆变速装置及使用该装置的驱动系统和电动车辆。其中电动车辆变速装置包括第一、二齿轮机构，第一、二齿轮机构分别设有相应的第一、二太阳轮及第一、二行星轮，第一、二太阳轮分别传动连接有输入轴和输出轴，第一、二太阳轮是同轴设置，第一、二行星轮也是同轴设置并通过同一行星轮转轴转动装配在对应行星架上；所述电动车辆变速装置还包括用于将行星架制动或释放的制动器、设置在行星架与输出轴之间的离合器；所述输出轴具有穿过第二太阳轮并转动装配在第一太阳轮上的支撑端，或者所述输入轴具有穿过第一太阳轮并转动装配在第二太阳轮上的支撑端。上述电动车辆变速装置体积小，结构紧凑，布置灵活。
【专利说明】电动车辆变速装置及使用该装置的驱动系统和电动车辆【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电动车辆变速装置及使用该装置的驱动系统和电动车辆。
【背景技术】
[0002]目前电动车辆发展迅速，前景广阔。现有的电动车辆一般采用驱动电机直接驱动，如图1所示，此驱动方案以动力电池91作动力源，通过电机控制器92向一台驱动电机93提供电能，该驱动电机93的输出端直接连接后桥94，带动车轮95转动。通过电机控制器92能够实现驱动电机93的正转、反转、停转和转速调整等动作。但是，由于没有变速箱，该方案应用在需要爬坡的车辆上，如山区的旅游观光车上时，往往存在需要匹配合适功率的驱动电机93、扭矩无法满足爬坡度要求的问题，再加上纯电动观光车一般要求低地板以增大乘客空间，若选用大功率驱动电机93，不仅会增加成本，还会出现布置空间不够的问题。
[0003]为解决上述问题，申请号为201210252807.5，申请公布日为2012.10.24的中国专利公开了一种双行星两挡减速装置，该减速装置包括两级行星齿轮机构，两级行星齿轮机构的太阳轮是同轴设置，其中第一级行星齿轮机构的齿圈固定，行星架与第二级行星齿轮机构的行星架固连，太阳轮与输入轴传动连接；第二级行星齿轮机构的太阳轮与输出轴传动连接。该减速装置还包括与第二级行星齿轮机构的齿圈、输出轴和装置机架对应设置的同步装置，该同步装置能够将第二级行星齿轮机构的齿圈选择性地与装置机架固连或与输出轴固连:与装置机架固连时，扭矩从输入轴输入，依次经第一级行星齿轮机构的太阳轮、行星轮和第二级行星齿轮机构的行星轮、太阳轮输出给输出轴，依靠各级行星齿轮机构中太阳轮与行星轮实现变速；与输出轴固连时，第二级行星齿轮机构的齿圈、行星架和太阳轮相对静止，扭矩从输入轴输入，依次经第一级行星齿轮机构的太阳轮、行星轮传递给第二级行星齿轮机构，不经变速直接由输出轴输出。但是，上述减速装置的各级行星齿轮机构均包括沿径向排布的太阳轮、行星轮和齿圈，径向尺寸大，结构复杂。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种体积小的电动车辆变速装置，同时提供一种使用该装置的驱动系统和电动车辆。
[0005]本实用新型中电动车辆变速装置采用的技术方案是:电动车辆变速装置，包括第一齿轮机构和第二齿轮机构，所述第一齿轮机构包括传动连接有输入轴的第一太阳轮和与第一太阳轮啮合传动的第一行星轮，所述第二齿轮机构包括传动连接有输出轴的第二太阳轮和与第二太阳轮啮合传动的第二行星轮，所述第一太阳轮和第二太阳轮是同轴设置，所述第一行星轮和第二行星轮也是同轴设置并通过同一行星轮转轴转动装配在对应的行星架上；所述电动车辆变速装置还包括用于将行星架制动或释放的制动器、设置在行星架与输出轴之间的离合器；所述输出轴具有穿过第二太阳轮并转动装配在第一太阳轮上的支撑端，或者所述输入轴具有穿过第一太阳轮并转动装配在第二太阳轮上的支撑端。
[0006]电动车辆变速装置还包括用于控制所述制动器和离合器同步动作的控制系统。[0007]本实用新型中电动车辆驱动系统采用的技术方案是:电动车辆驱动系统，包括动力电池、驱动电机、与驱动电机的输出端传动连接的电动车辆变速装置和连接在动力电池与驱动电机之间的电机控制器，所述电动车辆变速装置包括第一齿轮机构和第二齿轮机构，所述第一齿轮机构包括传动连接有输入轴的第一太阳轮和与第一太阳轮啮合传动的第一行星轮，所述第二齿轮机构包括传动连接有输出轴的第二太阳轮和与第二太阳轮哨合传动的第二行星轮，所述第一太阳轮和第二太阳轮是同轴设置，所述第一行星轮和第二行星轮也是同轴设置并通过同一行星轮转轴转动装配在对应的行星架上；所述电动车辆变速装置还包括用于将行星架制动或释放的制动器、设置在行星架与输出轴之间的离合器；所述输出轴具有穿过第二太阳轮并转动装配在第一太阳轮上的支撑端，或者所述输入轴具有穿过第一太阳轮并转动装配在第二太阳轮上的支撑端。
[0008]电动车辆变速装置还包括用于控制所述制动器和离合器同步动作的控制系统。
[0009]本实用新型中电动车辆米用的技术方案是:电动车辆，包括车轮、后桥和与后桥传动连接的电动车辆变速装置，所述电动车辆变速装置包括第一齿轮机构和第二齿轮机构，所述第一齿轮机构包括传动连接有输入轴的第一太阳轮和与第一太阳轮啮合传动的第一行星轮，所述第二齿轮机构包括传动连接有输出轴的第二太阳轮和与第二太阳轮啮合传动的第二行星轮，所述第一太阳轮和第二太阳轮是同轴设置，所述第一行星轮和第二行星轮也是同轴设置并通过同一行星轮转轴转动装配在对应的行星架上；所述电动车辆变速装置还包括用于将行星架制动或释放的制动器、设置在行星架与输出轴之间的离合器；所述输出轴具有穿过第二太阳轮并转动装配在第一太阳轮上的支撑端，或者所述输入轴具有穿过第一太阳轮并转动装配在第二太阳轮上的支撑端。
[0010]电动车辆变速装置还包括用于控制所述制动器和离合器同步动作的控制系统。
[0011]本实用新型采用上述技术方案，与现有技术相比，第一齿轮机构包括第一太阳轮和第一行星轮，第二齿轮机构包括第二太阳轮和第二行星轮，省去了齿圈，缩小了径向尺寸，体积小，布置灵活，成本低，而所述第一行星轮和第二行星轮是同轴设置并通过同一行星轮转轴转动装配在对应的行星架上，当制动器结合而离合器分离时，第一、二齿轮机构为定轴轮系，扭矩能够依次经第一太阳轮与第一行星轮的啮合、第二行星轮与第二太阳轮的啮合实现对应的转速改变；当制动器分离而离合器结合时，第一、二齿轮机构和行星架相对静止，传动比为1，能够将扭矩直接输出给输出轴，实现了两挡变速，能够满足相应的扭矩转速需求，使用方便，所述输出轴具有穿过第二太阳轮并转动装配在第一太阳轮上的支撑端，或者所述输入轴具有穿过第一太阳轮并转动装配在第二太阳轮上的支撑端，能够减小变速装置的轴向尺寸，并且结构紧凑、能够增加结构强度。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1:现有技术中电动车辆的驱动系统的结构原理图。
[0013]图中各附图标记对应的名称为:91动力电池，92电机控制器，93驱动电机，94后桥，95车轮。
[0014]图2:本实用新型中电动车辆变速装置的一个实施例的结构原理图，同时也是本实用新型中电动车辆驱动系统的一个实施例的结构原理图。
[0015]图中各附图标记对应的名称为:I动力电池，2电机控制器，3驱动电机，4电动车辆变速装置，41第一太阳轮，42第一行星轮，43第二太阳轮，44第二行星轮，45行星轮转轴，46行星架，47制动器,48离合器,49输入轴,410输出轴,5后桥,6车轮。
【具体实施方式】
[0016]本实用新型中电动车辆驱动系统的一个实施例如图2所示，用于纯电动客车，包括动力电池1、电机控制器2和驱动电机3，其中电机控制器2是现有技术，主要起到交直流变换的作用，能够在动力电池供能下控制相应电机的工作状态，具体结构和原理此处不再详细说明。该系统还包括后桥5、车轮6和设置在驱动电机3与后桥5之间的电动车辆变速
装置4。
[0017]电动车辆变速装置4包括第一齿轮机构、第二齿轮机构和同轴设置的输入轴49、输出轴410，第一齿轮机构包括第一太阳轮41和与第一太阳轮41啮合传动的第一行星轮42，第二齿轮机构包括第二太阳轮43和与第二太阳轮43啮合传动的第二行星轮44，第一太阳轮41与输入轴49传动连接，第二太阳轮43与输出轴410传动连接，输出轴410具有穿过第二太阳轮43并向输入轴49延伸的支撑端，第一太阳轮41上对应设有供该支撑端转动装配的支撑结构，使输出轴410实现更加稳定的支撑。
[0018]所述第一行星轮42和第二行星轮44是同轴设置并通过同一行星轮转轴45转动装配在对应设置的行星架46上，该行星架46为柱状盒体，第一行星轮42和第二行星轮44均固定在行星轮转轴45上，行星轮转轴45转动装配在柱状盒体的对应位置。第一齿轮机构和第二齿轮机构均设置在盒体内，输入轴49和输出轴410从柱状盒体的轴线位置穿出。为实现大的扭矩输出、提高爬坡能力，第一行星轮42的齿数多于第一太阳轮41，第一行星轮42到第一太阳轮41是减速传动，第二行星轮44的齿数少于第二太阳轮43，第二行星轮44到第二太阳轮43也是减速传动。
[0019]电动车辆变速装置4还包括对应柱状盒体状的行星架46外周面设置的制动器47，用于将行星架46制动或释放；以及设置在行星架46与输入轴49之间的离合器48，用于使行星架46与输出轴410两者结合而同步转动或相互分离。制动器47和离合器48与对应的控制系统控制连接，该控制系统能够控制制动器47和尚合器48冋步动作，以实现动力的连续，避免变速装置换挡时出现动力中断。利用控对应的控制系统控制相应的制动器47和离合器48动作是现有技术，实现制动器47和离合器48的同步动作是本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下就可以实现的，制动器47、离合器48和控制系统的具体结构此处不再详细说明。
[0020]本实例中纯电动客车包括如下两种工作模式:
[0021]1、直接驱动模式:此时制动器47处于分离状态，行星架46能够自由转动；离合器48处于结合状态，输出轴410与行星架46相对静止，第二太阳轮43、第二行星轮44与行星架46相对静止，第一行星轮42、第二太阳轮43与行星架46也相对静止，电动车辆变速装置4作为一个整体传递扭矩，电动车辆变速装置4的变速比为1，输出轴410的转速与输入轴49相同。
[0022]2、变速驱动模式:此时制动器47处于结合状态，行星架46制动，离合器48处于分离状态，输出轴410可相对行星架46转动，电动车辆变速装置4变为定轴轮系，驱动电机3的扭矩通过第一太阳轮41减速传递给第一行星轮42，第一行星轮42通过行星轮转轴45传递给第二行星轮44，第二行星轮44再减速传递给第二太阳轮43，最终经输出轴410驱动后桥5转动，实现减速增扭。
[0023]上述电动车辆变速装置4无齿圈，径向尺寸小，结构简单，系统集成度高，可以保证系统成本优势及系统可靠性，并且以解决单个集中电机驱动结构的纯电动客车爬坡能力不足的问题，由于控制系统能够控制制动器47和离合器48同步动作，因此无动力中断输出，提高了系统的平顺性。
[0024]本实用新型中电动车辆变速装置的一个实施例即上述电动车辆驱动系统中的电动车辆变速装置4，本实用新型中电动车辆的一个实施例即装备了上述电动车辆驱动系统的电动车辆，具体结构此处不再赘述。
[0025]在上述实施例中，输出轴410具有穿过第二太阳轮43并转动装配在第一太阳轮41上的支撑端，在本实用新型的其他实施例中，也可以使输入轴49的对应支撑端穿过第一太阳轮41并转动装配在第二太阳轮43上；另外，第一太阳轮41与第一行星轮42、第二行星轮44与第二太阳轮43之间的传动比也可以根据需要进行改变，例如设置成升速传动。而上述实施例中行星架46采用的是柱状盒体结构，在其他实施例中，行星架46也可以替换成其他结构，例如杆件构成的架体，只要能够相应的制动器47对应装配即可。再者，上述实施例中第一行星轮42和第二行星轮44的装配形式也可以采用各种等同替换的方式，例如将两行星轮设置成相互固连的双联齿轮。
【权利要求】
1.电动车辆变速装置，其特征在于:包括第一齿轮机构和第二齿轮机构，所述第一齿轮机构包括传动连接有输入轴的第一太阳轮和与第一太阳轮啮合传动的第一行星轮，所述第二齿轮机构包括传动连接有输出轴的第二太阳轮和与第二太阳轮啮合传动的第二行星轮，所述第一太阳轮和第二太阳轮是同轴设置，所述第一行星轮和第二行星轮也是同轴设置并通过同一行星轮转轴转动装配在对应的行星架上；所述电动车辆变速装置还包括用于将行星架制动或释放的制动器、设置在行星架与输出轴之间的离合器；所述输出轴具有穿过第二太阳轮并转动装配在第一太阳轮上的支撑端，或者所述输入轴具有穿过第一太阳轮并转动装配在第二太阳轮上的支撑端。
2.根据权利要求1所述的电动车辆变速装置，其特征在于:电动车辆变速装置还包括用于控制所述制动器和离合器同步动作的控制系统。
3.电动车辆驱动系统，包括动力电池、驱动电机、与驱动电机的输出端传动连接的电动车辆变速装置和连接在动力电池与驱动电机之间的电机控制器，其特征在于:所述电动车辆变速装置包括第一齿轮机构和第二齿轮机构，所述第一齿轮机构包括传动连接有输入轴的第一太阳轮和与第一太阳轮啮合传动的第一行星轮，所述第二齿轮机构包括传动连接有输出轴的第二太阳轮和与第二太阳轮啮合传动的第二行星轮，所述第一太阳轮和第二太阳轮是同轴设置，所述第一行星轮和第二行星轮也是同轴设置并通过同一行星轮转轴转动装配在对应的行星架上；所述电动车辆变速装置还包括用于将行星架制动或释放的制动器、设置在行星架与输出轴之间的离合器；所述输出轴具有穿过第二太阳轮并转动装配在第一太阳轮上的支撑端，或者所述输入轴具有穿过第一太阳轮并转动装配在第二太阳轮上的支撑端。
4.根据权利要求3所述的电动车辆驱动系统，其特征在于:电动车辆变速装置还包括用于控制所述制动器和离合器同步动作的控制系统。
5.电动车辆，包括车轮、后桥和与后桥传动连接的电动车辆变速装置，其特征在于:所述电动车辆变速装置包括第一齿轮机构和第二齿轮机构，所述第一齿轮机构包括传动连接有输入轴的第一太阳轮和与第一太阳轮啮合传动的第一行星轮，所述第二齿轮机构包括传动连接有输出轴的第二太阳轮和与第二太阳轮啮合传动的第二行星轮，所述第一太阳轮和第二太阳轮是同轴设置，所述第一行星轮和第二行星轮也是同轴设置并通过同一行星轮转轴转动装配在对应的行星架上；所述电动车辆变速装置还包括用于将行星架制动或释放的制动器、设置在行星架与输出轴之间的离合器；所述输出轴具有穿过第二太阳轮并转动装配在第一太阳轮上的支撑端，或者所述输入轴具有穿过第一太阳轮并转动装配在第二太阳轮上的支撑端。
6.根据权利要求5所述的电动车辆，其特征在于:电动车辆变速装置还包括用于控制所述制动器和离合器同步动作的控制系统。
【文档编号】B60K1/04GK203651469SQ201320805585
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】王印束, 杜林
申请人:郑州宇通客车股份有限公司