汽车大速比双速动力总成的制作方法

本发明涉及车辆动力总成技术领域，特别涉及汽车大速比双速动力总成。

背景技术：

随着纯电动车辆市场快速发展，对一些细分化特种用途车辆领域动力总成提出了需求，例如：环卫清扫车辆、洒水车、喷雾降尘车、农用车辆等，对于该类型车辆一般要求低车速大扭矩行驶，非工作状态需求高车速小扭矩行驶，二者速率5～8倍左右；该类车辆电驱动首先要考虑工作状态高效率驱动，这就要求电机驱动的额定转速点设定在工作状态附近，非工作行驶时电机转速将达到5～8倍额定转速，如果采用固定速比或小速比两速变速箱方案都很难获得最佳的驱动效率，因此，成为目前该类细化特种车辆动力总成亟待解决的一个问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、振动噪音小、换挡控制简洁、损耗小、成本低的汽车大速比双速动力总成。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种汽车大速比双速动力总成，电机驱动输出轴从而输出动力，所述电机与输出轴之间传动地连接双排行星机构。

进一步地，所述双排行星机构包括第一行星排和第二行星排；所述第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一内齿圈和第一转臂；所述第一太阳轮与所述所述第一行星轮外啮合，所述第一行星轮与所述第一内齿圈内啮合，所述第一行星轮安装在所述第一转臂上；所述第二行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二内齿圈和第二转臂；所述第二太阳轮与所述第二行星轮外啮合，所述第二行星轮与所述第二内齿圈内啮合，所述第二行星轮安装在所述第二转臂上；所述第一内齿圈通过连接盘与第二转臂连接，所述第二转臂传动输出轴。

进一步地，所述双排行星机构通过第一太阳轮轴与所述钳盘换挡机构连接，所述双排行星机构通过第二内齿圈与所述双向棘轮机构连接。

进一步地，所述钳盘换挡机构包括第一太阳轮轴、换挡盘和换挡器；所述第一太阳轮通过第一太阳轮轴与所述换挡盘固定连接，所述换挡盘安装在所述换挡器的左右模块之间，所述换挡器通过电线路与所述控制器连接；用于测量换挡盘的转速状态的换挡盘测速传感器安装在箱体上。

进一步地，所述双排行星机构配合连接双向棘轮机构，所述双向棘轮机构包括双向棘轮、倒挡棘爪、前进挡棘爪、复位弹簧、棘轮操纵轴、支撑轴承、减速单元和换挡电机；所述双向棘轮通过支撑轴承安装在箱体上，所述双向棘轮的左右两边各加工有倒挡棘爪和前进挡棘爪，所述双向棘轮通过棘轮操纵轴与减速单元和换挡电机的输出轴固定连接，所述复位弹簧的固定端安装在箱体上。

进一步地，所述复位弹簧为双向扭转弹簧，所述双向扭转弹簧加工有两个摆臂，每个摆臂分别固定安装在所述前进挡棘爪和倒挡棘爪上。

进一步地，所述第二内齿圈的外圆周上均匀加工有多个凸牙，用于测量第二内齿圈的速度状态的内齿圈测速传感器安装在箱体上。

进一步地，所述输出轴的侧方安装有用于测量输出轴转速的输出轴测速传感器，第一转臂的外圆周上固定安装或直接加工有输出齿轮，第一转臂和第二太阳轮刚性连接。

进一步地，还包括车载电源和控制器，所述车载电源和电机通过电线路分别与控制器连接，所述控制器分别与内齿圈测速传感器、输出轴测速传感器和换挡盘测速传感器连接。

实施上述技术方案，由于电机通过双排行星机构传动输出轴，当选择类似的双向棘轮机构的前进挡和倒挡位置时，自动实现低速前进挡和倒挡以及低速挡能量回收驱动模式，同时，通过类似的钳盘换挡器的闭合和释放实现了高速挡和低速挡、驻车以及空挡滑行的无动力间断切换，动力总成体积小、振动噪音小、换挡控制简洁、大速比大速差、损耗小、可靠性高和成本低等特点，适用于传动扭矩速度差异大、效率高、空间体积小及低成本需求的电动车辆动力总成。

附图说明

图1为汽车大速比双速动力总成的结构示意图；

图2为双向棘轮机构的结构示意图。

图中：1-电机，2-输入轴，3-输入齿轮，4-输出齿轮，5-第一内齿圈，6-第一行星轮，7-第一太阳轮，8-第一太阳轮轴，9-挡换挡盘，10-挡换挡器，11-第一转臂，12-输出轴，13-连接盘，14-第二转臂，15-第二行星轮，16-第二内齿圈，17-第二太阳轮，18-双向棘轮，19-支撑轴承，20-棘轮操纵轴，21-减速单元，22-换挡电机，23-复位弹簧，24-倒挡棘爪，25-前进挡棘爪，26-内齿圈测速传感器，27-输出轴测速传感器，28-换挡盘测速传感器，29-控制器，30-车载电源，31-凸牙，a-前进档方向，b-倒挡方向。

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。

如图1所示，汽车大速比双速动力总成，包括电机1、双排行星机构、双向棘轮机构、钳盘换挡机构、车载电源30和控制器29，其中电机1与输入齿轮3同轴安装，输出齿轮4与双排行星机构同轴安装，车载电源30和电机1通过电线路与控制器29连接。

双排行星机构包括第一行星排和第二行星排。其中第一行星排包括第一太阳轮7、第一行星轮6、第一内齿圈5和第一转臂11；第一太阳轮7与第一行星轮6外啮合，第一行星轮6与第一内齿圈5内啮合，第一行星轮6安装在第一转臂11上。第二行星排包括第二太阳轮17、第二行星轮15、第二内齿圈16和第二转臂14；第二太阳轮17与第二行星轮15外啮合，第二行星轮15与第二内齿圈16内啮合，第二行星轮15安装在第二转臂14上。

电机1通过输入轴2与输入齿轮3连接，输入齿轮3与输出齿轮4外啮合；第一内齿圈5通过连接盘13与第二转臂14刚性连接，第二转臂14与输出轴12刚性连接，输出轴测速传感器27安装在输出轴12输出端一侧，用于测量输出轴12转速；输出齿轮4固定安装或直接加工在第一转臂11的外圆周上，第一转臂11和第二太阳轮17刚性连接。

钳盘换挡机构包括第一太阳轮轴、换挡盘和换挡器；第一太阳轮7通过第一太阳轮轴8与换挡盘9刚性连接，换挡盘测速传感器28按与换挡盘9的外圆周的一定径向间隙安装在箱体上，用于测量换挡盘9的转速状态；换挡盘9按一定间隙安装在换挡器10的左右摩擦块之间，换挡器10通过电线路与控制器29连接。

第二内齿圈16的外圆周上均匀加工有多个凸牙31，内齿圈测速传感器26按与第二内齿圈16的凸牙31外圆周保持一定径向间隙安装在箱体上。

如图2所示，双向棘轮机构包括双向棘轮18、倒挡棘爪24、前进挡棘爪25、复位弹簧23、棘轮操纵轴20、支撑轴承19、减速单元21和换挡电机22。其中，双向棘轮18通过支撑轴承19安装在箱体上，双向棘轮18左右各加工有倒挡棘爪24和前进挡棘爪25，双向棘轮18通过棘轮操纵轴20与减速单元21和换挡电机22的输出轴12刚性连接，该复位弹簧23的固定端安装在箱体，复位弹簧23为双向扭转弹簧，该双向扭转弹簧加工有两个摆臂，每个摆臂分别固定安装在前进挡棘爪25和倒挡棘爪24上。

汽车大速比双速动力总成可提供以下四种驱动模式：

1、高速前进挡驱动模式

当整车需求高车速行驶时，控制器29向换挡器10发出闭合指令，同时，向换挡电机22发出保持空挡位置指令，进而，换挡器10的左右摩擦块夹紧锁止换挡盘9，当换挡盘测速传感器28检测到换挡盘9的转速为零时，完成高速挡切换。与换挡盘9刚性连接的第一太阳轮7处于锁止状态，同时，双向棘轮18的前进挡棘爪25和倒挡棘爪24都脱离第二内齿圈16的凸牙槽，第二内齿圈16处于自由转动状态。控制器29响应驾驶者的需求从车载电源30处获得电能，处理成需求电特征后传递给电机1，电机1将该电能转换成动力后由输入轴22传递给输入齿轮3，输入齿轮3将动力传递给输出齿轮4，由于第一太阳轮7处于锁止状态和第二内齿圈16处于自由转动状态，进而，输出齿轮4将动力传递给第一转臂11，第一转臂11将动力经第一行星轮6传递给第一内齿圈5，第一内齿圈5将动力经连接盘1313和第二转臂14传递给输出轴12输出。

该模式下输入轴22与输出轴12满足下列转速关系式：

其中：z1表示输入齿轮3的齿数；z2表示输出齿轮4的齿数；z3表示第一太阳轮7的齿数；z4表示第一内齿圈5的齿数；z5表示第二太阳轮17的齿数；z6表示第二内齿圈16的齿数；n1表示输入轴22的转速；n2表示输出轴12的转速；(—)表示电机1选择方向与输出轴12旋转方向相反。

2、低速前进挡驱动模式

当整车需求中低车速行驶时，控制器29向换挡器10发出释放指令，即换挡盘9处于自由转动状态，进而，第一太阳轮7处于自由转动状态；同时，控制器29向换挡电机22发出指令，换挡电机22通过减速单元21带动棘轮操纵轴20逆时针偏转，当偏转一定角度后，换挡电机22停止运转，前进挡棘爪25进入到第二内齿圈16相邻凸牙31形成的牙槽内，倒挡棘爪24远离第二内齿圈16的凸牙31外圆周；此时，第二内齿圈16具有顺时针转动趋势，前进挡棘爪25通过凸牙31锁止第二内齿圈16；控制器29响应驾驶者的需求从车载电源30处获得电能，处理成需求电特征后传递给电机1，电机1将该电能转换成动力后由输入轴22传递给输入齿轮3，输入齿轮3将动力传递给输出齿轮4，由于第一太阳轮7处于自由转动状态和第二内齿圈16处于锁止状态，进而，输出齿轮4将动力传递给第一转臂11，第一转臂11将动力传递给第二太阳轮17，第二太阳轮17将动力经第二行星轮15传递给第二转臂14，第二转臂14传递给输出轴12输出。

该模式下输入轴22与输出轴12满足下列转速关系式：

3、低速倒挡驱动模式

当整车需求低速倒挡行驶时，控制器29向换挡器10发出保持释放指令，同时，控制器29向换挡电机22发出指令，换挡电机22通过减速单元21带动棘轮操纵轴20逆时针偏转，当偏转一定角度后，换挡电机22停止运转，倒挡棘爪24进入到第二内齿圈16相邻凸牙31形成的牙槽内，前进挡棘爪25远离第二内齿圈16的凸牙31外圆周；此时，第二内齿圈16具有逆时针转动趋势，倒挡棘爪2425通过凸牙31锁止第二内齿圈16。控制器29响应驾驶者的需求从车载电源30处获得电能，处理成需求电特征后传递给电机1，电机1将该电能转换成反向旋转(相对前进挡)动力后由输入轴22传递给输入齿轮3，输入齿轮3将动力传递给输出齿轮4，由于第一太阳轮7处于自由转动状态和第二内齿圈16处于锁止状态，进而，输出齿轮4将动力传递给第一转臂11，第一转臂11将动力传递给第二太阳轮17，第二太阳轮17将动力经第二行星轮15传递给第二转臂14，第二转臂14传递给输出轴12输出。

4、空挡及驻车模式

当整车需求空挡或驻车模式时，控制器29向换挡器10发出保持释放指令，同时，控制器29向换挡电机22发出保持空挡指令，即换挡盘9处于自由转动状态，进而，第一太阳轮7处于自由转动状态；前进挡棘爪25和倒挡棘爪24都远离第二内齿圈16的凸牙31外圆周，第二内齿圈16处于自由转动状态，输入轴22与输出轴12处于动力中断模式，即实现空挡模式；控制器29向换挡器10发出闭合指令，换挡器10通过左右摩擦块夹紧制动换挡盘9，进而，第二太阳轮17被锁止；控制器29向换挡电机22发出指令，换挡电机22通过减速单元21带动棘轮操纵轴20逆时针偏转，前进挡棘爪25锁止第二内齿圈16，进而，双排行星机构处于锁止状态，实现驻车模式。

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。