技术领域
[0001] 本
发明属于车辆
传动系统技术领域，更具体地说，是涉及一种三挡行星齿轮
自动变速器及纯电动汽车。
背景技术
[0002] 目前纯电动汽车用变速器
传动比范围较窄，且多为两级固定减速器的形式，其动
力输出单纯依靠
电机的减速增扭来实现，速比单一，不能够满足对纯电动汽车动力性和经济性的要求。一些变速器为了获得较大的速比范围，对档位齿轮和主减齿轮的要求相应较高，另外传统的蜗轮
蜗杆副和齿轮副换挡执行机构在布置上占用空间较大，这些都对变速器尺寸产生了不利的影响。另外，变速器的换挡动力中断现象较为普遍，对汽车的性能产生较大影响。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种三挡行星齿轮自动变速器，以解决
现有技术中存在的传动比单一、传动不稳定、结构占用空间大等技术问题。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种三挡行星齿轮自动变速器，包括：
[0005] 一挡齿轮
啮合副G1，包括空套于
输入轴的一挡主动齿轮和与
输出轴传动连接的一挡从动齿轮，所述一挡主动齿轮和所述一挡从动齿轮啮合，所述输入轴与驱动主电机M1传动相连，所述输出轴与副电机M2传动相连，所述驱动主电机M1和所述副电机M2均与
电池连接；
[0006] 二挡齿轮啮合副G2，包括空套于所述输入轴的二挡主动齿轮和与所述输出轴传动连接的二挡从动齿轮，所述二挡主动齿轮和所述二挡从动齿轮啮合；
[0007] 换挡机构，位于所述一挡齿轮啮合副G1和所述二挡齿轮啮合副G2之间，左右移动实现一二档换挡；
[0008]
行星轮系，包括与所述输入轴传动连接的
太阳轮、与所述太阳轮啮合的行星轮、与所述输入轴传动相连的
行星架和与所述行星轮啮合的行星齿圈，所述行星齿圈借助
制动器B1制动，所述行星架借助制动器B2制动；
[0009] 三挡从动齿轮，空套于所述输出轴上并与所述行星齿圈啮合，所述三挡从动齿轮借助安装于所述输出轴上的
离合器C1离合；
[0010]
主减速器齿轮啮合副G3，包括与所述输出轴传动连接的主减主动齿轮和与主减速器轴传动连接的
差速器齿圈；
[0011] 驻车
棘轮，与所述输出轴传动连接，借助驻车机构制动，实现减速驻车；
[0012] 车桥及左右半轴，与所述主减速器轴传动连接，通过所述一挡齿轮啮合副G1、所述二挡齿轮啮合副G2以及所述主减速器齿轮啮合副G3实现动力传递。
[0013] 进一步地，所述行星齿圈具有齿轮部和制动部，所述制动器B1安装在所述制动部，所述制动器B1包括制动带、制动
外壳、制动电机和电机
推杆，所述制动带和所述制动外壳均具有开口，所述制动电机安装在所述制动外壳的一端，所述制动电机的推杆与所述制动带的一端相连，所述制动外壳的另一端与所述制动带的另一端借助调节螺钉连接，所述调节螺钉上设有调整
螺母，所述制动电机推动所述电机推杆压紧所述制动带使所述行星齿圈制动。
[0014] 进一步地，所述齿轮部和所述制动部可拆卸式连接，可拆卸式连接的结构为：
[0015] 所述制动部包括与所述齿轮部固定相连的固定制动圈和借助键配装在所述固定制动圈上的可拆卸的活动制动圈，所述固定制动圈为沿所述行星齿圈轴向延伸的凸起，所述固定制动圈和所述活动制动圈的接合缝设有用于
锁紧的顶丝。
[0016] 进一步地，所述活动制动圈的外圆周面设有用于增大摩擦的防滑纹。
[0017] 进一步地，具有两个对称设置所述顶丝。
[0018] 进一步地，所述太阳轮的齿数为Z1，所述行星齿圈的齿数为Z2，所述行星轮的齿数为Z3，所述三挡从动齿轮的齿数为Z4，所述一挡齿轮啮合副G1的传动比为i1，所述二挡齿轮啮合副G1的传动比为i2，所述主减速器齿轮啮合副G3的传动比为i3，
[0019] 其中，一挡的传动比为：(1+α)×i1×i3
[0020] 二挡的传动比为：(1+α)×i2×i3
[0021] 三挡的传动比为：Z4÷Z1×i3
[0022] α＝Z2/Z1。
[0023] 进一步地，所述换挡机构为滚珠
丝杠换挡机构，包括换挡电机、与所述换挡电机驱动相连的滚珠丝杠副、与所述滚珠丝杠副相连的换挡拨叉和与所述输入轴传动连接的同步器结合套，所述换挡电机驱动所述滚珠丝杠副带动所述换挡拨叉轴向移动，使所述同步器结合套左右移动进行换挡。
[0024] 进一步地，所述输入轴、所述输出轴和所述主减速器轴相互平行，所述驱动主电机M1和所述副电机M2位于同一侧。
[0025] 进一步地，所述行星轮系靠近所述驱动主电机M1设置，所述二挡主动齿轮远离所述驱动主电机M1，所述一挡主动齿轮在所述二挡主动齿轮和行星轮系之间。
[0026] 本发明另一目的在于提供一种纯电动汽车，安装有所述的三挡行星齿轮自动变速器。
[0027] 本发明提供的三挡行星齿轮自动变速器的有益效果在于：
[0028] (1)相比现有单一速比的减速器，本发明具有三个传动比，运用大速比档位动力性强；使用小速比档位能耗较低，能够满足纯电动汽车动力性和经济性的要求。
[0029] (2)通过驱动主电机M1和副电机M2的配合工作可实现换挡动力间断时的补充，制动
能量回收，使电机更多的运行在高效率区域，且在需要时辅助主电机提升动力。
[0030] (3)通过平行轴系与行星轮系的组合，相对于传统平行轴变速器而言，行星排不单可以增加档位数，提升换挡品质，其本身通过合适的控制，也可产生一定减速增扭的效果，减小了主减速器的压力，主减速器速比可以相应减小，尺寸相应减小，使得整个变速箱的横向尺寸有一定减小。
[0031] (4)锁定行星架，太阳轮输入动力，行星齿圈输出动力，可以减少一组平行轴齿轮，节省空间，且速比较小，阶比合适，适合作为高速挡。
[0032] 本发明结构简单紧凑、传动平稳、传动比范围宽，既可以使纯电动汽车获得更好的动力性能，也能够让电机更多地运行在高效率区，降低能耗
水平，增加续驶里程，提高整车的动力性和经济性。
附图说明
[0033] 为了更清楚地说明本发明
实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034] 图1为本发明实施例提供的三挡行星齿轮自动变速器的传动原理图；
[0035] 图2为本发明实施例提供的行星齿圈和制动器B1连接的示意图；
[0036] 图3为本发明实施例提供的行星齿圈的结构示意图一；
[0037] 图4为本发明实施例提供的行星齿圈的结构示意图二；
[0038] 图5为图4的侧视结构图。
[0039] 其中，图中标记：
[0040] 1-输入轴；2-输出轴；3-主减速器轴；4-二挡主动齿轮；5-二挡从动齿轮；6-一挡主动齿轮；7-一挡从动齿轮；8-主减主动齿轮；9-差速器齿圈；10-驻车棘轮；11-同步器结合套；12-换挡机构；13-太阳轮；14-行星轮；15-行星齿圈；151-齿轮部；152-制动部；1521-活动制动圈；1522-固定制动圈；153-键；154-顶丝；16-行星架；17-三挡从动齿轮；18-车桥及左右半轴；19-电池；20-制动电机；21-电机推杆；22-制动带；23-制动外壳；24-调节螺钉；G1-一挡齿轮啮合副；G2-二挡齿轮啮合副；G3-主减速器齿轮啮合副；M1-驱动主电机；M2-副电机；C1-离合器。
具体实施方式
[0041] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0042] 请参阅图1，现对本发明提供的三挡行星齿轮自动变速器进行说明。所述三挡行星齿轮自动变速器包括一挡齿轮啮合副G1、二挡齿轮啮合副G2、换挡机构12、行星轮系、三挡从动齿轮17、主减速器齿轮啮合副G3、驻车棘轮10和车桥及左右半轴18，一挡齿轮啮合副G1包括空套于输入轴1的一挡主动齿轮6和与输出轴2传动连接的一挡从动齿轮7，一挡主动齿轮6和一挡从动齿轮7啮合，输入轴1与驱动主电机M1传动相连，输出轴2与副电机M2传动相连，驱动主电机M1和副电机M2均与电池19连接；二挡齿轮啮合副G2包括空套于输入轴1的二挡主动齿轮4和与输出轴2传动连接的二挡从动齿轮5，二挡主动齿轮4和二挡从动齿轮5啮合；换挡机构12位于一挡齿轮啮合副G1和二挡齿轮啮合副G2之间，左右移动实现一二档换挡；行星轮系包括与输入轴1传动连接的太阳轮13、与太阳轮13啮合的行星轮14、与输入轴1传动相连的行星架16和与行星轮14啮合的行星齿圈15，行星齿圈15借助制动器B1制动，行星架16借助制动器B2制动；三挡从动齿轮17空套于输出轴2上并与行星齿圈15啮合，三挡从动齿轮17借助安装于输出轴2上的离合器C1离合；主减速器齿轮啮合副G3包括与输出轴2传动连接的主减主动齿轮8和与主减速器轴3传动连接的差速器齿圈9；驻车棘轮10与输出轴2传动连接，借助驻车机构制动，实现减速驻车；车桥及左右半轴18与所主减速器轴3传动连接，通过一挡齿轮啮合副G1、二挡齿轮啮合副G2以及主减速器齿轮啮合副G3实现动力传递。
[0043] 一档传动原理如下：制动器B1工作，锁止行星齿圈15，制动器B2不工作，离合器C1不结合，驱动主电机M1的
转轴与变速器的输入轴1相连，动力从输入轴1上的太阳轮13到达行星轮14，带动行星架16转动，换挡机构12控制同步器结合套11向右运动，与一档主动齿轮6结合，动力从行星架16由一挡齿轮啮合副G1到达输出轴2，经主减速器齿轮啮合副G3到达车桥及左右半轴18完成动力传递。
[0044] 二档传动原理如下：制动器B1工作，锁止行星齿圈15，制动器B2不工作，离合器C1不结合，驱动主电机M1的转轴与变速器的输入轴1相连，动力从输入轴1上的太阳轮13到达行星轮14，带动行星架16转动，换挡机构12控制同步器结合套11向左运动，与二档主动齿轮4结合，动力从行星架16由二挡齿轮啮合副G2到达输出轴2，经主减速器齿轮啮合副G3到达车桥及左右半轴18完成动力传递。
[0045] 三挡传动原理如下：制动器B2工作，锁止行星架16，制动器B1不工作，离合器C1接合，驱动主电机M1的转轴与变速器的输入轴1相连，动力从输入轴1上的太阳轮13到达行星轮14，行星轮14自转，动力经行星齿圈15到达输出轴2的三挡从动齿轮17，经主减速器齿轮啮合副G3到达车桥及左右半轴18完成动力传递。
[0046] 倒挡：驱动主电机M1反转，副电机M2不工作。
[0047] 副电机M2的作用如下:(1)当换挡机构12控制同步器结合套11进行换挡动作时，会出现换挡动力中断现象，此时副电机M2介入工作，
直接驱动输出轴2，解决换挡动力的中断，避免换挡顿挫感的产生；(2)当需要减速驻车时，通过驻车机构带动棘爪制动驻车棘轮10，输出轴2产生负
扭矩，反拖副电机M2，副电机M2进入发电状态，将制动时产生的能量转化为
电能储存在电池19中，实现制
动能量回收；(3)当实际工况需要加大汽车动力时，副电机M2开始工作，协助驱动主电机M1实现动力的提升。
[0048] 本发明提供的变速器的结构特点如下：三挡从动齿轮17空套在输出轴2上，由离合器C1的结合与断开控制三挡从动齿轮17是否将动力传递到输出轴。此处如果不设置离合器C1，当档位处于一档或二档时，制动器B1工作，行星齿圈15不能运动，与其长啮合的三挡从动齿轮17就不能运动，输出轴就不能旋转，因此必须加离合器。
[0049] 驱动主电机M1和M2工况如下表：
[0050]
[0051] 本发明提供的三挡行星齿轮自动变速器，与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0052] (1)具有三个传动比，大速比档位动力性强；小速比档位能耗较低，因此，可根据车辆使用进行选择，减少能耗，提高动力。
[0053] (2)通过驱动主电机M1和副电机M2的配合工作可实现换挡动力间断补充，制动能量回收，使电机更多的运行在高效率区域，且在需要时辅助主电机提升动力。
[0054] (3)通过平行轴系与行星齿轮系的组合，相对于传统平行轴变速器而言，行星排不单可以增加档位数，提升换挡品质，其本身通过合适的控制，也可产生一定减速增扭的效果，减小了主减速器的压力，主减速器速比可以相应减小，尺寸相应减小，使得整个变速箱的横向尺寸有一定减小。
[0055] (4)锁定行星架，太阳轮输入动力，行星齿圈15输出动力，可以减少一组平行轴齿轮，节省空间，且该速比较小，阶比合适，适合作为高速挡。
[0056] 本发明结构简单紧凑、传动平稳、传动比范围宽，既可以使纯电动汽车获得更好的动力性能，也能够让电机更多地运行在高效率区，降低能耗，增加续驶里程，提高整车的动力性和经济性。
[0057] 请一并参阅图2及图3，作为本发明提供的三挡行星齿轮自动变速器的一种具体实施方式，所述行星齿圈15具有齿轮部和制动部，制动器B1安装在制动部，制动器B1包括制动带22、制动外壳23、制动电机20和电机推杆21，制动带22和制动外壳23均具有开口，制动电机20安装在制动外壳23的一端，制动电机20的推杆与制动带22的一端相连，制动外壳23的另一端与制动带22的另一端借助调节螺钉连接，调节螺钉上设有调整螺母，制动电机20推动电机推杆21压紧制动带22使行星齿圈15制动。行星齿圈15与制动器B1的结合关系如图2,制动器B1的制动带22与行星齿圈的制动部摩擦，使行星齿圈停止转动。当需要换到一档或二挡时，制动电机20推动电动推杆21压紧制动带22使行星齿圈制动，动力由驱动主电机M1带动太阳轮输入，经行星架输出；当需要换到三档时，制动电机20控制电机推杆21后退，制动带22由于是弹性部件，因此会与行星齿圈脱离
接触，行星齿圈正常转动，动力由太阳轮输入，行星齿圈输出，换到三挡。当制动带22上的
摩擦材料变薄后，可以通过调整调节螺钉24达到制动效果的
稳定性。其中，制动带22是弹性的，制动带22内侧设有摩擦材料，调节螺钉24可旋入旋出，电机推杆21可由电机控制前进或后退。其中，制动器B2与制动器B1的结构相同，且这种采用制动带进行制动的结构为现有技术，本文仅简单描述。
[0058] 请参阅图4及图5，所述齿轮部151和所述制动部152可拆卸式连接，可拆卸式连接的结构为：制动部152包括与齿轮部151固定相连的固定制动圈1522和借助键153配装在固定制动圈1522上的可拆卸的活动制动圈1521，固定制动圈1522为沿行星齿圈轴向延伸的凸起，固定制动圈1522和活动制动圈1521的接合缝设有用于锁紧的顶丝154。键连接防止活动制动圈转动，顶丝将活动制动圈与固定制动圈锁紧，防止活动制动圈滑出。由于制动带在制动时要抱紧制动部，对制动部不可避免的造成摩擦损坏，虽然通过调节螺钉能够进行一定的调节，但是，制动部磨损严重后，调节螺钉也无法时，就需要更换，而如果齿轮部和制动部为一体，造成整个部件的报废，则在更换时，需要将整个行星齿圈一体更换，不仅需要拆卸，而且造成成本的浪费，本发明进行改进，将与制动带配合的制动部改为可拆卸的结构，当制动部摩擦损坏严重不能使用后，可将活动制动圈拆下，仅仅更换活动制动圈即可，而且，本发明通过顶丝锁紧，拆卸更换也非常方便。
[0059] 其中，活动制动圈1521的外圆周面设有用于增大摩擦的防滑纹。防滑纹可以为均布在活动制动圈外表面的凸起，还可以为网格等其他结构。
[0060] 参见图5，具有两个对称设置顶丝154，增大活动制动圈锁紧的力度，防止在制动带抱紧时打滑。
[0061] 请参阅图1，作为本发明提供的三挡行星齿轮自动变速器的一种具体实施方式，太阳轮的齿数为Z1，行星齿圈的齿数为Z2，行星轮的齿数为Z3，三挡从动齿轮的齿数为Z4，一挡齿轮啮合副G1的传动比为i1，二挡齿轮啮合副G1的传动比为i2，主减速器齿轮啮合副G3的传动比为i3，
[0062] 其中，一挡的传动比为：(1+α)×i1×i3
[0063] 二挡的传动比为：(1+α)×i2×i3
[0064] 三挡的传动比为：Z4÷Z1×i3
[0065] 其中，α＝Z2/Z1。
[0066] 作为本发明提供的三挡行星齿轮自动变速器的一种具体实施方式，所述换挡机构为滚珠丝杠换挡机构，包括换挡电机、与换挡电机驱动相连的滚珠丝杠副、与滚珠丝杠副相连的换挡拨叉和与输入轴1传动连接的同步器结合套，换挡电机驱动滚珠丝杠副带动换挡拨叉轴向移动，使同步器结合套左右移动进行换挡。本发明利用滚珠丝杠换挡机构，相对于传统的
蜗轮蜗杆副和齿轮副的换挡机构而言，具有换挡速度快，效率高，节省空间等特点，更适合于纯电动汽车用变速器中。
[0067] 其中，减速驻车时，驻车棘轮借助驻车机构制动实现，驻车电机带动滚珠丝杠转动，连接
块在滚珠丝杠上做轴向运动，带动推杆在导向销的限位下推动棘爪绕棘爪回转轴转动，棘爪驻入驻车棘轮10完成驻车；结束驻车时，驻车电机反转，连接块带动推杆延轴向后退，棘爪在
扭簧的作用下回位，脱出驻车棘轮10，由于减速驻车在公开的文献中有报道，在此仅简单描述减速驻车的工作原理。同时，输出轴产生负扭矩，反拖副电机M2，副电机M2进入发电状态，将制动时产生的能量转化为电能储存在电池19中，实现制动能量回收。
[0068] 请参阅图1，作为本发明提供的三挡行星齿轮自动变速器的一种具体实施方式，输入轴1、输出轴和主减速器轴3相互平行，驱动主电机M1和副电机M2位于同一侧。也即，输入轴1、输出轴和主减速器轴3组成平行轴系，通过平行轴系与行星齿轮系的组合，相对于传统平行轴变速器而言，行星排不但可以增加档位数，提升换挡品质，其本身通过合适的控制，也可产生一定减速增扭的效果，减小了主减速器的压力，主减速器速比可以相应减小，尺寸相应减小，使整个变速箱的横向尺寸有一定的减小。
[0069] 请参阅图1，作为本发明提供的三挡行星齿轮自动变速器的一种具体实施方式，所述行星轮系靠近驱动主电机M1设置，二挡主动齿轮4远离驱动主电机M1，一挡主动齿轮6在二挡主动齿轮4和行星轮系之间。
[0070] 参阅图1，作为本发明提供的三挡行星齿轮自动变速器的一种具体实施方式，当一二档换挡时，副电机M2介入工作，直接驱动输出轴转动，使换挡时动力连续。
[0071] 本发明另一目的在于提供一种纯电动汽车，安装有所述的三挡行星齿轮自动变速器。该纯电动汽车具有简单紧凑、传动平稳、传动比范围宽的优点，既可以使纯电动汽车获得更好的动力性能，也能够让电机更多地运行在高效率区，降低能耗，增加续驶里程，提高整车的动力性和经济性。
[0072] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
