纯电动车辆用液压钳盘式自动四速驱动装置的制作方法

本发明涉及车辆用驱动装置领域，特别涉及纯电动车辆用液压钳盘式自动四速驱动装置。

背景技术：

随着纯电动车辆对纯电动驱动高动力性、高节电性及降低成本的需求不断提高，多档自动变速驱动装置成为解决上述问题的一个关键。目前市场上现有多档变速装置主要是采用amt方案和at方案，前者主要采用电子执行拨叉选档换档，后者主要是采用湿式摩擦片液压执行换档。对于多档amt变速箱，存在动力间断、空档损耗大、电制动能量回收弱、难以实现快速任意档位切换、换档时间长、成本较高；对于多档湿式摩擦副at变速箱，虽然解决了动力间断和任意档位切换问题，然而，存在换档离合器断开后空转损耗极大、成本昂贵、换档能耗大等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种无动力间断换档、任意档位切换、空档损耗极小、换档响应迅速、换档能耗小和成本低的纯电动车辆用液压钳盘式自动四速驱动装置。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

纯电动车辆用液压钳盘式自动四速驱动装置，包括驱动电机、弹性减震器、前复合行星传动装置、后复合行星传动装置、第一制动钳总成、第二制动钳总成、第三制动钳总成、第四制动钳总成、控制器、电池包、液压控制单元；

所述驱动电机输出轴与弹性减震器连接，所述弹性减震器输出轴与前复合行星传动装置连接，所述前复合行星传动装置的输出轴与后复合行星传动装置连接，所述后复合行星传动装置与输出轴连接；

所述前复合行星传动装置分别与第一制动钳总成、第二制动钳总成连接；

所述后复合行星传动装置分别与第三制动钳总成、第四制动钳总成连接；

所述控制器分别与电池包、驱动电机、液压控制单元电性连接；

所述液压控制单元分别与第一制动钳总成、第二制动钳总成、第三制动钳总成、第四制动钳总成控制连接。

优选地，所述前复合行星传动装置包括第一太阳轮、第一行星轮、第一内齿圈、第一转臂、第二太阳轮、第二行星轮、第二内齿圈、第二转臂；

所述第一行星轮与第一转臂连接，所述第一太阳轮与第一行星轮外啮合连接，所述第一行星轮与第一内齿圈内啮合连接；

所述第二行星轮与第二转臂连接，所述第二太阳轮与第二行星轮外啮合连接，所述第二行星轮与第二内齿圈内啮合连接；

所述弹性减震器通过输入轴穿过空心第一太阳轮分别与第一转臂、第二太阳轮连接。

优选地，所述后复合行星传动装置包括第三太阳轮、第三行星轮、第三内齿圈、第三转臂、第四太阳轮、第四行星轮、第四内齿圈、第四转臂；

所述第三行星轮与第三转臂连接，所述第三太阳轮与第三行星轮外啮合连接，所述第三行星轮与第三内齿圈内啮合连接；

所述第四行星轮与第四转臂连接，所述第四太阳轮与第四行星轮外啮合连接，所述第四行星轮与第四内齿圈内啮合连接；

所述第三转臂与第四内齿圈连接，所述前复合行星传动装置通过中间轴穿过空心第三太阳轮分别与第三内齿圈、第四太阳轮连接。

优选地，所述第一行星轮与第二行星轮固定连接，或所述第一行星轮与第二行星轮一体加工成型；

所述驱动电机输出轴上还连接电机测速传感器，所述电机测速传感器与控制器电性连接；

所述后复合行星传动装置输出轴上连接输出轴测速传感器，所述输出轴测速传感器与控制器电性连接。

优选地，所述第一制动钳总成、第二制动钳总成、第三制动钳总成、第四制动钳总成结构均相同，所述第一制动钳总成、第二制动钳总成、第三制动钳总成、第四制动钳总成其中任一项均包括左制动钳体、右制动钳体、制动油缸、左摩擦块、右摩擦块；

所述左制动钳体、右制动钳体均分别连接制动油缸；

所述左制动钳体连接的制动油缸连接左摩擦块；所述右制动钳体连接的制动油缸连接右摩擦块。

优选地，所述液压控制单元包括泵驱动电机、液压泵、油箱、第一储能器、第二储能器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀；

所述液压泵分别与油箱、泵驱动电机连接，所述液压泵输出端分别与第一储能器、第二储能器连接，所述第一储能器分别与第二电磁阀、第四电磁阀连接，所述第二储能器分别与第一电磁阀、第三电磁阀连接；

所述油箱分别与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀连接；

所述第一电磁阀与第一制动钳总成的制动油缸连接，所述第二电磁阀与第二制动钳总成的制动油缸连接；所述第三电磁阀与第三制动钳总成的制动油缸连接；所述第四电磁阀与第四制动钳总成的制动油缸连接。

优选地，所述第一制动钳总成通过第一制动盘与前复合行星传动装置的第一太阳轮连接，所述第一制动盘的外圆周上均布多个第一制动钳总成配合连接，所述第一制动钳总成的左摩擦块、右摩擦块与第一制动盘间隙配合连接。

优选地，所述第二制动钳总成通过第二制动盘与前复合行星传动装置的第一内齿圈和第二内齿圈连接；所述第二制动盘的外圆周上均布多个第二制动钳总成配合连接，所述第二制动钳总成的左摩擦块、右摩擦块与第二制动盘间隙配合连接。

优选地，所述第三制动钳总成通过第三制动盘与后复合行星传动装置的第三太阳轮连接；所述第三制动盘的外圆周上均布多个第三制动钳总成配合连接，所述第三制动钳总成的左摩擦块、右摩擦块与第三制动盘间隙配合连接。

优选地，所述第四制动钳总成通过第四制动盘与后复合行星传动装置的第三转臂和第四内齿圈连接；所述第四制动盘的外圆周上均布多个第四制动钳总成配合连接，所述第四制动钳总成的左摩擦块、右摩擦块与第四制动盘间隙配合连接。

采用上述技术方案，由于采用驱动电机、弹性减震器、前复合行星传动装置、后复合行星传动装置、第一制动钳总成、第二制动钳总成、第三制动钳总成、第四制动钳总成、控制器、电池包、液压控制单元等技术特征。通过控制器控制液压控制单元，液压控制单元控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀，分别实现对第一制动钳总成、第二制动钳总成、第三制动钳总成、第四制动钳总成的控制；第一制动钳总成、第二制动钳总成、第三制动钳总成、第四制动钳总成在实现对前复合行星传动装置、后复合行星传动装置的控制，使得驱动装置实现ⅰ档驱动模式、ⅱ档驱动模式、ⅲ档驱动模式、ⅳ档驱动模式、空档和驻车模式。且使驱动装置在换档过程中实现无动力间断换档、任意档位切换；以及有效降低了空挡损耗，提高了换档相应速度，降低了换档能耗、以及降低了成本。

附图说明

图1为本发明原理示意图。

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所示，纯电动车辆用液压钳盘式自动四速驱动装置，包括驱动电机1、弹性减震器2、前复合行星传动装置3、后复合行星传动装置4、第一制动钳总成5、第二制动钳总成6、第三制动钳总成7、第四制动钳总成8、控制器9、电池包10、液压控制单元11。

将驱动电机1输出轴与弹性减震器2连接，将弹性减震器2输出轴与前复合行星传动装置3连接，前复合行星传动装置3的输出轴与后复合行星传动装置4连接，将后复合行星传动装置4与输出轴连接。将前复合行星传动装置3分别与第一制动钳总成5、第二制动钳总成6连接；将后复合行星传动装置4分别与第三制动钳总成7、第四制动钳总成8连接。将控制器9分别与电池包10、驱动电机1、液压控制单元11电性连接。液压控制单元11分别与第一制动钳总成5、第二制动钳总成6、第三制动钳总成7、第四制动钳总成8控制连接。

上述技术方案，通过控制器9向液压控制单元11发送控制信号，液压控制单元11将根据接受到的控制信号针对性地控制第一制动钳总成5、第二制动钳总成6、第三制动钳总成7、第四制动钳总成8的动作，第一制动钳总成5、第二制动钳总成6、第三制动钳总成7、第四制动钳总成8根据液压控制单元11的控制信号，有针对性地控制前复合行星传动装置3、后复合行星传动装置4运动状态，使得驱动装置总成工作在ⅰ档驱动模式、或ⅱ档驱动模式、或ⅲ档驱动模式、或ⅳ档驱动模式、或空档和驻车模式。同时，在前复合行星传动装置3、后复合行星传动装置4的作用下，实现换档的无动力中断换档，有效降低空挡损耗，提高换档相应速度，降低换档损耗。

更为具体地，前复合行星传动装置3包括第一太阳轮12、第一行星轮13、第一内齿圈14、第一转臂15、第二太阳轮16、第二行星轮17、第二内齿圈18、第二转臂19。将第一行星轮13通过行星轮轴和行星轮轴承与第一转臂15连接，将第一太阳轮12与第一行星轮13外啮合连接，第一行星轮13与第一内齿圈14内啮合连接。将第二行星轮17通过行星轮轴和行星轮轴承与第二转臂19连接，将第二太阳轮16与第二行星轮17外啮合连接，将第二行星轮17与第二内齿圈17内啮合连接。将弹性减震器2通过输入轴48分别与第一转臂15、第二太阳轮16连接。

后复合行星传动装置4包括第三太阳轮20、第三行星轮21、第三内齿圈22、第三转臂23、第四太阳轮24、第四行星轮25、第四内齿圈26、第四转臂27；将第三行星轮21通过行星轮轴和行星轮轴承与第三转臂23连接，第三太阳轮20与第三行星轮21外啮合连接，第三行星轮21与第三内齿圈22内啮合连接；将第四行星轮25通过行星轮轴和行星轮轴承与第四转臂27连接，将第四太阳轮24与第四行星轮25外啮合连接，将第四行星轮25与第四内齿圈26内啮合连接。并将第三转臂23与第四内齿圈26固定连接，前复合行星传动装置3的通过中间轴49分别与第三内齿圈22、第四太阳轮24固定连接。

第一行星轮13与第二行星轮17固定连接，或将第一行星轮13与第二行星轮17一体加工成型；本具体实施中将第一行星轮13与第二行星轮17一体加工成型。在驱动电机1输出轴上还连接电机测速传感器28，将电机测速传感器28与控制器9电性连接；在后复合行星传动装置4输出轴上连接输出轴测速传感器29，输出轴测速传感器29与控制器9电性连接。

具体实施中，第一制动钳总成5、第二制动钳总成6、第三制动钳总成7、第四制动钳总成8结构均相同，第一制动钳总成5、第二制动钳总成6、第三制动钳总成7、第四制动钳总成8其中任一项均包括左制动钳体30、右制动钳体31、制动油缸32、左摩擦块33、右摩擦块34。在左制动钳体30、右制动钳体31均分别连接制动油缸32；在左制动钳体30连接的制动油缸32上连接左摩擦块33；在右制动钳体31连接的制动油缸32上连接右摩擦块32。

液压控制单元11包括泵驱动电机35、液压泵36、油箱37、第一储能器38、第二储能器39、第一电磁阀40、第二电磁阀41、第三电磁阀42、第四电磁阀43。

将液压泵36分别与油箱37、泵驱动电机35连接，液压泵36输出端分别与第一储能器38、第二储能器39连接，将第一储能器38分别与第二电磁阀41、第四电磁阀43连接，第二储能器39分别与第一电磁阀40、第三电磁阀42连接。将油箱37分别与第一电磁阀40、第二电磁阀41、第三电磁阀42、第四电磁阀43连接。第一电磁阀40与第一制动钳总成5的制动油缸32连接，第二电磁阀41与第二制动钳总成6的制动油缸32连接；第三电磁阀42与第三制动钳总成7的制动油缸32连接；第四电磁阀43与第四制动钳总成8的制动油缸32连接。

第一制动钳总成5通过第一制动盘44与前复合行星传动装置3的第一太阳轮12连接，在第一制动盘44的外圆周上均布多个第一制动钳总成5配合连接，具体实施中将在第一制动盘44的外圆周上均布6个第一制动钳总成5。且第一制动钳总成5的左摩擦块33、右摩擦块34与第一制动盘44间隙配合连接。

第二制动钳总成6通过第二制动盘45与前复合行星传动装置3的第一内齿圈14和第二内齿圈18连接；第二制动盘45的外圆周上均布多个第二制动钳总成6配合连接，具体实施中将在第二制动盘45的外圆周上均布6个第二制动钳总成6。且第二制动钳总成6的左摩擦块33、右摩擦块34与第二制动盘45间隙配合连接。

第三制动钳总成7通过第三制动盘46与后复合行星传动装置4的第三太阳轮20连接；第三制动盘46的外圆周上均布多个第三制动钳总成7配合连接，具体实施中将在第三制动盘46的外圆周上均布6个第三制动钳总成7，且第三制动钳总成7的左摩擦块33、右摩擦块34与第三制动盘46间隙配合连接。

第四制动钳总成8通过第四制动盘47与后复合行星传动装置4的第三转臂23和第四内齿圈26连接；在第四制动盘47的外圆周上均布多个第四制动钳总成8配合连接，具体实施中在第四制动盘47的外圆周上均布6个第四制动钳总成8，且第四制动钳总成8的左摩擦块33、右摩擦块34与第四制动盘47间隙配合连接。

本发明的主要工作模式和控制策略如下：

一i档驱动模式

当车辆低速起步时，控制器9首先检测第一储能器38和第二储能器39中的压力是否满足低速档驱动模式时的压力要求，若是不满足压力要求，控制器9向泵驱动电机35发出指令，泵驱动电机35驱动液压泵36为第一储能器38和第二储能器39补充压力至设定阈值，同时，控制器9向第二电磁阀41和第四电磁阀43发出通电指令，第一电磁阀40和第三电磁阀42保持断电状态。第二电磁阀41和第四电磁阀43从右位状态转换到左位状态，第一储能器38和第二储能器39的高压油液进入到第二制动钳总成6和第四制动钳总成8，多组第二制动钳总成6的制动油缸32推动左摩擦块33、右摩擦块34将第二制动盘45制动，多组第四制动钳总成8的制动油缸32推动推动左摩擦块33、右摩擦块34将第四制动盘47制动；由于第二制动盘45与第一内齿圈14和第二内齿圈18固定连接，因而，第一内齿圈14和第二内齿圈18被制动；由于第四制动盘47与第三转臂23和第四内齿圈26固定连接，因而，第三转臂23和第四内齿圈26被制动；驱动电机1从电池包10处经控制器9整流后获得电能驱动电机转子，电机转子经弹性减震连接器4将动力传递给输入轴48，输入轴48将动力传递给第一转臂15和第二太阳轮16，由于第一太阳轮12处于自由转动状态，因而，来自电机转子的动力全部由第二太阳轮16经第二行星轮17传递给第二转臂19，第二转臂19将动力由中间轴49传递给第三内齿圈22和第四太阳轮24；由于第三太阳轮20处于自由转动状态，因此，来自第二转臂19的全部动力传递给第四太阳轮24，第四太阳轮24由第四行星轮25传递给第四转臂27输出。i档速比为：

其中：z1表示第一太阳轮12齿数；z2表示第一内齿圈14齿数；z3表示第二太阳轮16齿数；z4表示第二内齿圈18齿数；z5表示第三太阳轮20齿数；z6表示第三内齿圈22齿数；z7表示第四太阳轮24齿数；z8表示第四内齿圈26齿数；n1表示输入轴48的转速；n2表示第四转臂27的转速。

二ii档驱动模式

当车辆中低速行驶时，控制器9首先检测第一储能器38和第二储能器39中的压力是否满足低速档驱动模式时的压力要求，若是不满足压力要求，控制器9向泵驱动电机35发出指令，泵驱动电机35驱动液压泵36为第一储能器38和第二储能器39补充压力至设定阈值，同时，控制器9向第二电磁阀41和第三电磁阀42发出通电指令，第一电磁阀40和第四电磁阀43保持断电状态。第二电磁阀41和第三电磁阀42从右位状态转换到左位状态，第一储能器38和第二储能器39的高压油液进入到第二制动钳总成6和第三制动钳总成7，多组第二制动钳总成6的制动油缸32左摩擦块33和右摩擦块34将第二制动盘45制动，多组第三制动钳总成7的制动油缸32左摩擦块33和右摩擦块34将第三制动盘46制动；由于第二制动盘45与第一内齿圈14和第二内齿圈18固定连接，因而，第一内齿圈14和第二内齿圈18被制动；由于第三制动盘46与第三太阳轮20固定连接，因而，第三太阳轮20被制动；驱动电机1从电池包10处经控制器9整流后获得电能驱动电机转子，电机转子经弹性减震连接器4将动力传递给输入轴48，输入轴48将动力传递给第一转臂15和第二太阳轮16，由于第一太阳轮12处于自由转动状态，因而，来自电机转子的动力全部由第二太阳轮16经第二行星轮17传递给第二转臂19，第二转臂19将动力由中间轴49传递给第三内齿圈22和第四太阳轮24；第三转臂23和第四内齿圈26处于自由转动状态，因此，来自第二转臂19的一部分动力经第三内齿圈22、第三行星轮21、第三转臂23和第四内齿圈26传递给第四行星轮25，另外一部分动力由第四太阳轮24传递给第四行星轮25，经第四行星轮25将动力叠加后传递给第四转臂27输出。ii档速比为：

三iii档驱动模式

当车辆中高速行驶时，控制器9首先检测第一储能器38和第二储能器39中的压力是否满足低速档驱动模式时的压力要求，若是不满足压力要求，控制器9向泵驱动电机35发出指令，泵驱动电机35驱动液压泵36为第一储能器38和第二储能器39补充压力至设定阈值，同时，控制器9向第一电磁阀40和第四电磁阀43发出通电指令，第二电磁阀41和第三电磁阀42保持断电状态。第一电磁阀40和第四电磁阀43从右位状态转换到左位状态，第一储能器38和第二储能器39的高压油液进入到第一制动钳总成5和第四制动钳总成8，多组第一制动钳总成5的制动油缸32左摩擦块33、右摩擦块34将第一制动盘44制动，多组第四制动钳总成8的制动油缸32左摩擦块33、右摩擦块34将第四制动盘47制动；由于第一制动盘44与第一太阳轮12固定连接，因而，第一太阳轮12被制动；由于第四制动盘47与第三转臂23和第四内齿圈26固定连接，因而，第三转臂23和第四内齿圈26被制动；驱动电机1从电池包10处经控制器9整流后获得电能驱动电机转子，电机转子经弹性减震连接器4将动力传递给输入轴48，输入轴48将动力传递给第一转臂15和第二太阳轮16，由于第一太阳轮12被制动状态，因而，来自电机转子的动力一部分由第一转臂15经第一行星轮11、第一内齿圈14、第二内齿圈18传递给第二行星轮17，另外一部分动力由第二太阳轮16传递给第二行星轮17，经第二行星轮17叠加后传递给第二转臂19；第二转臂19将动力由中间轴49传递给第三内齿圈22和第四太阳轮24；由于第三太阳轮20处于自由转动状态，因此，来自第二转臂19的全部动力传递给第四太阳轮24，第四太阳轮24由第四行星轮25传递给第四转臂27输出。

iii档速比为：

四iv档驱动模式

当车辆高速行驶时，控制器9首先检测第一储能器38和第二储能器39中的压力是否满足低速档驱动模式时的压力要求，若是不满足压力要求，控制器9向泵驱动电机35发出指令，泵驱动电机35驱动液压泵36为第一储能器38和第二储能器39补充压力至设定阈值，同时，控制器9向第一电磁阀40和第三电磁阀42发出通电指令，第二电磁阀41和第四电磁阀43保持断电状态。第一电磁阀40和第三电磁阀42从右位状态转换到左位状态，第一储能器38和第二储能器39的高压油液进入到第一制动钳总成5和第四制动钳总成8，多组第一制动钳总成5的制动油缸32左摩擦块33、右摩擦块34将第一制动盘44制动，多组第三制动钳总成7的制动油缸32左摩擦块33、右摩擦块34将第三制动盘46制动；由于第一制动盘44与第一太阳轮12固定连接，因而，第一太阳轮12被制动；由于第三制动盘46与第三太阳轮20固定连接，因而，第三太阳轮20被制动；驱动电机1从电池包10处经控制器9整流后获得电能驱动电机转子，电机转子经弹性减震连接器4将动力传递给输入轴48，输入轴48将动力传递给第一转臂15和第二太阳轮16，由于第一太阳轮12被制动状态，因而，来自电机转子的动力一部分由第一转臂15经第一行星轮11、第一内齿圈14、第二内齿圈18传递给第二行星轮17，另外一部分动力由第二太阳轮16传递给第二行星轮17，经第二行星轮17叠加后传递给第二转臂19；第二转臂19将动力由中间轴49传递给第三内齿圈22和第四太阳轮24；第三转臂23和第四内齿圈26处于自由转动状态，因此，来自第二转臂19的一部分动力经第三内齿圈22、第三行星轮21、第三转臂23和第四内齿圈26传递给第四行星轮25，另外一部分动力由第四太阳轮24传递给第四行星轮25，经第四行星轮25将动力叠加后传递给第四转臂27输出。

iv档速比为：

五空档和驻车模式

当车辆需要空档模式时，控制器9控制第一电磁阀40、第二电磁阀41、第三电磁阀42和第四电磁阀43保持断电状态。当车辆需求驻车模式时，控制器9首先检测第一储能器38和第二储能器39中的压力是否满足低速档驱动模式时的压力要求，若是不满足压力要求，控制器9向泵驱动电机35发出指令，泵驱动电机35驱动液压泵36为第一储能器38和第二储能器39补充压力至设定阈值，同时，控制器9向第三电磁阀42和第四电磁阀43发出通电指令，第三电磁阀42和第四电磁阀43从右位状态转换到左位状态，第一储能器38和第二储能器39的高压油液进入到第三制动钳总成7和第四制动钳总成8，多组第三制动钳总成7的制动油缸32左摩擦块33、右摩擦块34将第三制动盘46制动，多组第四制动钳总成8的制动油缸32左摩擦块33、右摩擦块34将第四制动盘47制动；由于第三制动盘46通过第三太阳轮轴24与第三太阳轮20固定连接，因而，第三太阳轮20被制动；由于第四制动盘47与第三转臂23和第四内齿圈26固定连接，因而，第三转臂23和第四内齿圈26被制动；进而，第四转臂27处于制动状态。

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。