CN109624679B - 多子电机耦合行星牵引传动轴承型减速驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多子电机耦合行星牵引传动轴承型减速驱动系统，包括左、右部行星牵引传动轴承型减速器、一、二、三、四和五号电机；减速器中的太阳轮、行星架、外圈三者的任意顺序组合分别对应于减速器中的动力输入端、动力输出端和中间传动部件，三号电机用于提供动力，一号电机和四号电机用于速度耦合，所述二号、号电机用于力矩耦合；本发明可以通过五个电机协同工作，既可以速度耦合以满足车辆高速行驶时的车轮高转速需求或转弯时两驱动轮的差速需求，无需配备差速器结构，简化了驱动系统结构，使得结构紧凑，并降低了驱动系统成本。

Description

多子电机耦合行星牵引传动轴承型减速驱动系统

技术领域

本发明属于汽车驱动技术领域，特别涉及一种多子电机耦合行星牵引传动轴承型减速驱动系统。

背景技术

随着汽车行业的快速发展，未来的汽车将逐渐趋于混动化和电动化。同时，为了适应环境的可持续发展，汽车应该有更低的二氧化碳排放和能耗。电动汽车和混合动力汽车是目前最有效的节能汽车方案；

对于混合动力汽车其驱动系统有串联、并联和混联三种形式。串联能实现发动机的最优控制，但是全部能量都会经过二次转换，损失较大；并联能实现较好的传动效率，但是发动机与输出轴机械连接，不能保证发动机始终处于较优的工作区域内；混联能结合串联和并联的优点，规避二者的缺点，是三者中最为优化的构型方案；当前混联式混合动力汽车的耦合驱动系统较为成熟，主要采用行星机构进行动力耦合，典型的结构形式包括丰田的THS系统和通用的AHS系统。其中，丰田的THS系统通常采用单排的行星齿轮机构进行动力耦合；通用公司的AHS系统多数采用三排行星齿轮机构进行动力耦合，需要控制多个离合器、锁止器以进行模式切换，导致其结构复杂、控制难度大；而且现有的布局轴向尺寸过大，零部件过多，结构复杂，可靠性较差。

而对于纯电动汽车，对速度和转矩的耦合缺少行之有效的解决办法；

故需要一种用于电动车上的多子电机耦合行星牵引传动轴承型减速驱动系统，简化其结构减小轴向尺寸，多个电机协同控制，通过转速耦合和转矩耦合，将各电机运行在其高效工作区间，从而提高驱动系统的传动效率，增大电动汽车的行驶里程，同时通过多电子协同工作满足差速需求，实现电子差速，减少差速器的配备。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种多子电机耦合行星牵引传动轴承型减速驱动系统，简化其结构减小轴向尺寸，且多个电机协同控制，通过转速耦合和转矩耦合，将各电机运行在其高效工作区间，从而提高驱动系统的效率，增大电动汽车的行驶里程，同时通过多电子协同工作满足差速需求，实现电子差速，减少差速器的配备。

本发明的多子电机耦合行星牵引传动轴承型减速驱动系统，包括左部行星牵引传动轴承型减速器、右部行星牵引传动轴承型减速器、一号电机、三号电机和四号电机；

所述行星牵引传动轴承型减速器中的太阳轮、行星架、外圈三者的任意顺序组合分别对应于行星牵引传动轴承型减速器中的动力输入端、动力输出端和中间传动部件，所述三号电机驱动左、右部行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端用于提供动力，一号电机和四号电机分别驱动右部行星牵引传动轴承型减速器和左部行星牵引传动轴承型减速器的中间传动部件用于速度耦合。

进一步，驱动系统还包括二号电机和五号电机，所述二号电机驱动右部行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端、动力输出端或中间传动部件的任意一部件用于力矩耦合；所述五号电机驱动左部行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端、动力输出端或中间传动部件的任意一部件用于力矩耦合。

进一步，所述行星牵引传动轴承型减速器包括传动内轴、外圈、行星滚动体和行星架共同形成的行星牵引传动轮系，所述行星滚动体通过摩擦传动的方式与传动内轴和外圈配合。

进一步，所述行星牵引传动轴承型减速器设置于任意一个电机的定子或转子的空心腔内。

进一步，所述行星滚动体外圆与外圈内圆之间以及行星滚动体外圆与传动内轴外圆之间通过环形凸起和环形沟道形成配合副。

进一步，所述环形凸起和环形沟道以过盈配合的方式用于产生摩擦传动的正压力。

进一步，所述环形凸起位于行星滚动体外圆上，所述环形沟道位于传动内轴外圆上和外圈内圆上。

进一步，所述行星架包括位于行星滚动体轴向两端的两个连为一体的左部行星架和右部行星架，所述行星滚动体与其轮轴转动配合并安装在两个行星架上，所述轮轴外圆和滚动体内圆之间设置有至少一组相互配合的环形滚道，所述环形滚道内设置有滚子。

进一步，述左、右部行星牵引传动轴承型减速器均为双排行星减速器，所述左部行星牵引传动轴承型减速器包括左部一号行星牵引传动轴承型减速器和左部二号行星牵引传动轴承型减速器，所述左部一号行星牵引传动轴承型减速器的动力输出端驱动左部二号行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端，所述三号电机驱动左部一号行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端用于提供动力，所述四号电机驱动左部一号行星牵引传动轴承型减速器的中间传动部件用于速度耦合，所述五号电机驱动左部一号行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端、动力输出端、中间传动部件或左部二号行星牵引传动轴承型减速器的动力输出端其中任意一部件用于力矩耦合；所述右部行星牵引传动轴承型减速器包括右部一号行星牵引传动轴承型减速器和右部二号行星牵引传动轴承型减速器，所述右部一号行星牵引传动轴承型减速器的动力输出端驱动右部二号行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端，所述三号电机驱动右部一号行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端用于提供动力；一号电机驱动右部一号行星牵引传动轴承型减速器的中间传动部件用于速度耦合，所述二号电机驱动右部一号行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端、动力输出端、中间传动部件或右部二号行星牵引传动轴承型减速器的动力输出端其中任意一部件用于力矩耦合。

进一步，所述左部一号行星牵引传动轴承型减速器的传动内轴、行星架和外圈分别对应于左部一号行星牵引传动轴承型减速器中的动力输入端、动力输出端和中间传动部件，所述五号电机用于驱动左部一号行星牵引传动轴承型减速器的行星架；所述右部一号行星牵引传动轴承型减速器的传动内轴、行星架和外圈分别对应于右部一号行星牵引传动轴承型减速器中的动力输入端、动力输出端和中间传动部件，所述二号电机用于驱动右部一号行星牵引传动轴承型减速器的行星架。

本发明的有益效果：

本发明通过四种不同模式的运行，可使得各个电机始终在高效区间工作，提高了驱动系统的工作效率，达到节能、延长续航里程的目的；

本发明可以通过转速耦合驱动模式，来实现主驱系统的无级调速，从而使得电动汽车具有足够的动力性，并通过转速耦合调节三号电机始终工作在高效率区，提高驱动系统的效率，增大电动车的行驶里程；在车辆需要转弯时，通过控制各个电机的转速，可分别调节左部减速器和右部减速器的输出端转速，从而调节左、右车轮转速，实现差速功能，替代了原驱动系统中的差速器结构，无需配备专用差速器；

本发明可以通过转矩耦合驱动模式，实现各个电机的转矩耦合，从而保证电动汽车在中低速阶段的大扭矩需求，为整车提供更好的动力性，同时还能调节输出至左、右车轮的扭矩，增加一个辅助车轮转向的横向力矩，以减小车辆的转弯半径，从而提高车辆的机动性；

本发明可以通过五个电机协同工作，既可以速度耦合以满足车辆高速行驶时的车轮高转速需求或转弯时两驱动轮的差速需求，也可以扭矩耦合以满足车辆的大扭矩需求，同时还能调节输出至左、右车轮的扭矩，增加一个辅助车轮转向的横向力矩，以减小车辆的转弯半径，从而提高车辆的机动性；

本发明的行星牵引传动轴承型减速器采用摩擦传动式的行星牵引减速轴承结构，简化了驱动系统的结构、运转平稳，传动时过载可打滑具有自动防过载功能等优点，同时降低了减速器的径向布置尺寸，缩小驱动系统的整体尺寸，使得整个驱动系统结构紧凑；

本发明简化了电机与行星牵引传动轴承型减速器的结构，提高了二者匹配的整体一致性，使得整个系统各个零部件之间达到良好的匹配，由于本行星牵引传动轴承型减速器的径向尺寸较小，故可将行星牵引传动轴承型减速器安设于电机的定子或转子的空腔内，解决了行星减速器径向尺寸过大导致无法与电机定子或转子内腔相配合的问题，此结构将行星牵引传动轴承型减速器与电机集成为一体，大大降低了驱动系统的轴向距离，使其结构紧凑，提高了安装灵活性，在与车体装配时，给其他零部件留有更多的安装空间，降低了整车空间布局的难度；

本发明行星滚动体与传动内轴和外圈之间通过环形凸起和环形沟道配合使得本行星牵引传动轴承型减速器可承载轴向载荷，当承载轴向载荷时环形凸起与环形沟道侧壁相互压紧增大其摩擦接触面积，可保证减速器的正常运行并增大了传动扭矩；此结构减少了对传动内轴、行星架以及行星滚动体等部件的轴向定位结构，简化了行星牵引传动轴承型减速器的结构，减小了其轴向尺寸，可进一步减小驱动系统的轴向尺寸，使其结构紧凑便于安装，减小了对安装空间的要求，增加了安装灵活性；通过环形凸起和环形沟道的相互结构限制，当行星滚动体两端产生力矩差时，可有效限制行星滚动体在其轴向方向的倾斜形变，有效防止振动的产生，减小噪声，消除卡壳现象，提高其运行流畅度；在轴向相同直线尺寸内，此结构使得行星滚动体与传动内轴、外圈之间的接触面积增大，改善了接触面的应力状态，减少了应力集中，提高了传动功率和传动效率。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明原理结构示意图；

图3为图1的A点放大结构示意图；

图4为环形凸起和环形沟道第一种配合方式结构示意图；

图5为环形凸起和环形沟道第二种配合方式结构示意图；

图6为环形凸起和环形沟道第三种配合方式结构示意图；

具体实施方式

图1为本发明结构示意图；图2为本发明原理结构示意图；图3为图1的A点放大结构示意图；图4为环形凸起和环形沟道第一种配合方式结构示意图；图5为环形凸起和环形沟道第二种配合方式结构示意图；图6为环形凸起和环形沟道第三种配合方式结构示意图；

本实施例中的左、右方向与图1和图2所示的左、右方向相同，真实产品中可为与图中方向一一对应关系；

如图所示：包括左部行星牵引传动轴承型减速器(以下简称左部减速器)、右部行星牵引传动轴承型减速器(以下简称右部减速器)、一号电机1、二号电机2、三号电机3、四号电机4和五号电机5；

所述行星牵引传动轴承型减速器中的太阳轮、行星架、外圈三者的任意顺序组合分别对应于行星牵引传动轴承型减速器中的动力输入端、动力输出端和中间传动部件，所述三号电机驱动左、右部行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端用于提供动力，一号电机和四号电机分别驱动右部行星牵引传动轴承型减速器和左部行星牵引传动轴承型减速器的中间传动部件用于速度耦合，所述二号电机驱动右部行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端、动力输出端或中间传动部件的任意一部件用于力矩耦合；所述五号电机驱动左部行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端、动力输出端或中间传动部件的任意一部件用于力矩耦合；

行星牵引传动轴承型减速器中不同的部件作为输入端和输出端可达到不同的效果，例如太阳轮作为输入端、行星架作为输出端则达到减速增扭的效果，太阳轮作为输入端、外圈作为输出端则达到反转减速增扭的效果，行星架作为输入端、太阳轮作为输出端达到增速的作用，外圈作为输入端、太阳轮作为输出端达到反转增速的作用，同样可以通过外圈作为输入端、行星架作为输出端或者行星架作为输入端、外圈作为输出端以达到不同的效果，此处不再赘述，一、二、三、四和五号电机均为永磁同步电机，其可采用现有各类电机形式如外转子电机等，不局限于传统的内转子永磁同步电机，其中三号电机可采用单定子电机也可以采用双定子电机，其两个输出端分别驱动左部减速器、右部减速器的动力输入端，两个减速器的动力输出端分别用于驱动左、右车轮运行，两个减速器分置于三号电机的左右两侧；左部减速器的中间传动部件以及右部减速器的中间传动部件可通过驱动其运行的电机进行制动和驱动，也可以通过增设左部第一制动器6和右部第一制动器7分别控制左、右部减速器的中间传动部件；

通过上述结构设置，本实施例有四种工作模式划分；

1、单电机驱动模式

左、右部减速器的中间传动部件处于制动状态，一、二、四和五号电机不工作，三号电机3处于电驱动状态，此时三号电机3独立为驱动系统提供动力，通过行星牵引传动轴承型减速器输出端将动力输出至车轮用于驱动车辆运行；该模式驱动系统输出到左、右车轮的转速和转矩相同，主要适用于车辆起步和低速直线行驶；当车辆制动时，三号电机3处于发电状态为蓄电池供能，用于制动能量的回收；三号电机3可通过反转实现倒挡的功能。

2、转速耦合驱动模式

左、右部减速器的中间传动部件处于运行状态，一、三和四号电机处于电驱动状态，二、五号电机不工作，此时三号电机3为驱动系统提供动力并通过行星牵引传动轴承型减速器输出端输出，一号电机用于驱动右部减速器中间传动部件，右部减速器输出端可通过一号电机驱动调节其转速，四号电机用于驱动左部减速器中间传动部件，左部减速器输出端可通过四号电机驱动调节其转速，通过一、四号电机的驱动实现输出端的无极调速，一、四号电机和三号电机协同工作通过行星牵引传动轴承型减速器来实现转速耦合，通过调节一号电机和四号电机的转速，在高速直线行驶时，可以解耦三号电机的转速与车轮的转速，使各个电机均运行于其高效区；在车辆需要转弯时，通过控制一号电机和四号电机的转速，可分别调节左部减速器和右部减速器的输出端转速，从而调节左、右车轮转速，实现差速功能；此模式主要用于高速或车辆转弯工况；当电动汽车在转速耦合模式下制动时，通过电子控制单元ECU(Electronic Control Unit)可以根据蓄电池的实际工况来控制一、三、四号电机的任意组合处于发电状态为蓄电池供能，用于制动能量的回收；三号电机可通过反转实现倒挡的功能。

3、转矩耦合驱动模式

左、右部减速器的中间传动部件处于制动状态，二、三和五号电机处电动状态，一、四号电机不工作，三号电机为驱动系统提供动力并通过行星牵引传动轴承型减速器输出端输出，二号电机驱动右部减速器动力输入端、动力输出端、中间传动部件的任意一部件达到右轮力矩耦合的目的，五号电机驱动左部减速器动力输入端、动力输出端、中间传动部件的任意一部件达到左轮力矩耦合的目的；二号电机的转速与右部减速器输出端的转速相匹配，即二号电机的驱动不影响右部减速器输出端的转速，同样五号电机的驱动不影响左部减速器输出端的转速；该模式下驱动系统输出到左、右车轮的转速相同，转矩可调，为了保证轮胎的使用寿命，此工作模式主要用于车辆在低速大扭矩直线行驶工况，如直线低速急加速，直线爬坡等工况；当电动汽车在转矩耦合模式下制动时，通过电子控制单元可以根据蓄电池的实际工况来控制二、三、五号的任意组合处于发电状态为蓄电池供能，用于制动能量的回收。

4、混合耦合驱动模式

左、右部减速器的中间传动部件处于运行状态，一、二、三、四和五号电机处电驱动状态，三号电机3为驱动系统提供动力并通过行星牵引传动轴承型减速器输出端输出，一、四号电机用于驱动中间传动部件来实现左、右部减速器的转速耦合，二、五号电机实现左、右部减速器力矩耦合的目的，从而实现五电机混合耦合驱动五电机同时做工。此模式满足电动汽车中高转速大扭矩的需求，主要用于中高速阶段的急加速工况；同时，在车辆需要转弯时，通过控制一、四号电机的转速，可以调节左、右车轮的转速，从而实现差速功能，且可控制二、五号电机的输出扭矩，以调节驱动系统输出到左、右车轮的扭矩，当二者不相等时，可获得一个辅助转向的扭矩，以减小汽车的转弯半径，提高车辆的机动性。当电动汽车在三电机混合耦合驱动模式下制动时，通过电子控制单元可以根据蓄电池的实际工况来控制一、二、三、四、五号电机的任意组合处于发电状态为蓄电池供能，用于制动能量的回收。

通过上述不同模式的运行，可使得各个电机始终在高效区间工作，提高了驱动系统的工作效率，达到节能、延长续航里程的目的；通过一、四号电机可调节驱动系统输出到左、右车轮的转速，以达到差速的目的，实现电子差速，省去了差速器结构；在车辆转弯时，可控制二、五号电机的输出扭矩，以调节驱动系统输出到左、右车轮的扭矩，当二者不相等时，可获得一个辅助转向的扭矩，以减小汽车的转弯半径，提高车辆的机动性。

所述左部行星牵引传动轴承型减速器、右部行星牵引传动轴承型减速器的结构相同，行星牵引传动轴承型减速器包括传动内轴8、外圈9、行星滚动体10和行星架20共同形成的行星牵引传动轮系，所述行星滚动体通过摩擦传动的方式与传动内轴和外圈配合；传动内轴8、外圈9、行星滚动体10和行星架20分别对应于行星轮系并中的太阳轮、外圈、行星轮和行星架，所述行星滚动体通过摩擦传动的方式与传动内轴和外圈配合；本实施例中的传动内轴8不限于传统的实心轴结构，传动内轴8也可采用空心筒状结构，当传动内轴为筒状的轴套结构时，轴套内可设置花键或采用过盈配合等方式与输入轴传动配合，本实施例中传动内轴为实心轴结构时，此实心轴同样作为输入轴使用，此结构将传动内轴与输入轴集成一体，简化了本行星牵引传动轴承型减速器的结构，本行星牵引传动轴承型减速器利用传动内轴8、行星滚动体10、外圈9接触面之间的正压力进行轴的径向支承，利用传动内轴、行星滚动体、外圈接触面之间的摩擦力进行传递运动和动力，从而实现行星摩擦轮传动和轴承功能，这种行星牵引传动轴承型减速器集减速和轴承功能为一体，相比采用齿轮传动方式的减速器而言，本行星牵引传动轴承型减速器具有结构简单、支承运转平稳，传动时过载可打滑具有自动防过载功能等优点，此结构的布置方式行星滚动体和传动内轴受压，故对于行星滚动体和传动内轴的直径要求不高，相对于采用齿轮的行星牵引传动轴承型减速器本方案可通过缩小行星滚动体和传动内轴的直径降低行星牵引传动轴承型减速器的径向布置尺寸，缩小驱动系统的整体尺寸，使得整个驱动系统结构紧凑。

本实施例中，所述行星牵引传动轴承型减速器设置于任意一个电机的定子或转子的空心腔内；行星牵引传动轴承型减速器的外圈与驱动系统壳体固定连接时，可将行星牵引传动轴承型减速器的外圈与电机的定子固定连接，当行星牵引传动轴承型减速器的外圈通过电机驱动时，外圈与电机的转子传动配合，为优化外圈与转子的结构，可将外圈与电机的定子或转子一体成型，简化电机与行星牵引传动轴承型减速器的结构，提高了二者匹配的整体一致性，使得整个系统各个零部件之间达到良好的匹配，当然，行星牵引传动轴承型减速器与电机的定子或转子的配合结构并不限于此，电机的定子与行星牵引传动轴承型减速器静止不动的部件固定连接，电机的转子与行星牵引传动轴承型减速器中需要被驱动的部件传动配合，此处不再赘述；由于本行星牵引传动轴承型减速器的径向尺寸较小，故可将行星牵引传动轴承型减速器安设于电机的定子或转子的空腔内，解决了行星牵引减速器径向尺寸过大导致无法与电机定子或转子内腔相配合的问题，此结构将行星牵引传动轴承型减速器与电机集成为一体，大大降低了驱动系统的轴向距离，使其结构紧凑，提高了安装灵活性，在与车体装配时，给其他零部件留有更多的安装空间，降低了整车空间布局的难度。

本实施例中，所述行星滚动体10外圆与外圈9内圆之间以及行星滚动体10外圆与传动内轴8外圆之间通过环形凸起11和环形沟道12形成配合副；环形凸起11和环形沟道12可在轴向方向设置多组，本实施例中设置有两组，环形凸起11和环形沟道12可改善传动内轴和行星滚动体以及行星滚动体与外圈的支撑情况，且提高了行星牵引传动轴承型减速器的弯曲刚度，并增大接触连接提高传动扭矩和功率；环形凸起11可设置在行星滚动体外周面，环形沟道12可设置在传动内轴外周面和外圈内周面，当然环形凸起11和环形沟道12的位置也可以对调，即环形凸起11设置在传动内轴外周面和外圈内周面上，环形沟道12设置在行星滚动体外周面上，本实施例中采用前述方案，环形凸起11和环形沟道12的轴向截面可以为半圆弧状、椭圆弧状、梯形或三角形等形状，本实施例中优选半圆弧状或椭圆弧状截面，采用环形凸起11和环形沟道12配合的结构具有一定的自动调心作用；行星滚动体与传动内轴和外圈之间通过环形凸起11和环形沟道12配合使得本行星牵引传动轴承型减速器可承载轴向载荷，当承载轴向载荷时环形凸起11与环形沟道12侧壁相互压紧增大其接触面积，反而增大传动扭矩提高了传动效率；此结构减少了对传动内轴、行星架以及行星滚动体等部件的轴向定位结构，简化了行星牵引传动轴承型减速器的结构，减小了其轴向尺寸，可进一步减小驱动系统的轴向尺寸，使其结构紧凑便于安装，减小了对安装空间的要求，增加了安装灵活性；通过环形凸起11和环形沟道12的相互结构限制，当行星滚动体两端产生力矩差时，可有效限制行星滚动体在其轴向方向的倾斜形变，有效防止振动的产生，减小噪声，消除卡壳现象，提高其运行流畅度；在轴向相同直线尺寸内，此结构使得行星滚动体与传动内轴、外圈之间的接触面积增大，改善了接触面的应力状态，减少了应力集中，提高了传动功率和传动效率；本实施例中，传动内轴、行星滚动体、外圈接触面之间的摩擦传动应优选湿摩擦传递，即在摩擦接触面间加有润滑剂，从而提高传递功率，同时减少摩擦磨损，提高效率和使用寿命，另外，为保证行星滚动体与外圈和传动内轴接触均匀，可延长行星滚动体的轴向尺寸或者沿轴向设置多列行星滚动体。

本实施例中，所述环形凸起11和环形沟道12以过盈配合的方式用于产生摩擦传动的正压力；本实施例的行星牵引传动轴承型减速器在装配时，传动内轴和行星滚动体组合后的环形凸起最大包络外圈的直径稍大于外圈上的环形沟道的最大内径，即具有一定过盈量装配，当环形凸起11与环形沟道12位置对调时，同样传动内轴和行星滚动体组合后的环形沟道12最小包络外圈的直径稍大于外圈上的环形凸起11的最小内径，此结构保证环形凸起11与环形沟道12装配后，二者采用过盈配合，行星滚动体相邻两个环形凸起11之间的凹陷区域以及与凹陷区域相对应的相邻两个环形沟道12之间的凸起区域之间采用间隙配合和过盈配合均可，为方便二者装配减小零部件的制造精度，可采用间隙配合，为进一步增大接触面积提高传动效率，可采用过盈配合，当此处采用过盈配合时，相邻环形凸起11以及与其中间的凹陷区域可设置为平滑过渡，凹陷区域与环形凸起组成类似于正弦函数的波浪形结构，此结构可进一步增大其接触面积达到较高的传动效率，可进一步限制行星滚动体10的变形，使得本轴承型减速器各方面的性能得到提升，具体此处不再赘述；当环形凸起11和环形沟道12采用弧形截面时，如图4至图6所示，其过盈配合的方式有三种，如图4所示，为环形凸起11的直径小于环形沟道12直径，此时环形凸起11的波峰处与环形沟道12波谷处形成接触，当受到轴向力环形凸起11的波峰位置发生微小的偏移时，可通过环形沟道12的弧面使其滑动恢复原始位置达到调心作用，如图5所示为环形凸起11的直径大于环形沟道12直径，环形凸起11波峰两侧与环形沟道12弧面形成接触，同样当环形凸起11的位置发生微小的偏移时，可通过环形沟道12的弧面使其滑动恢复原始位置达到调心作用，如图6所示，环形凸起11的直径等于环形沟道12直径，二者完全啮合，此啮合效果其接触面最大，传动功率最大且调心效果最好，当然环形凸起11和环形沟道12采用其他截面形状结构时也同样存在上述三种配合关系，此处不再赘述；

本实施例中装配后的传动内轴和行星滚动体将产生一定的压缩变形，而外圈产生膨胀变形，从而产生行星滚动体摩擦牵引传动所需的压紧力，当行星滚动体与外圈以及传动内轴之间采用湿式摩擦传动时，传动内轴、行星滚动体、外圈表面应经过表面硬化处理，三者相互压紧后可工作在压力粘度值指数很高的润滑剂中，接触区域在高压下产生抗剪强度很高的润滑油膜，利用该润滑油膜产生摩擦牵引力，从而提高传动功率，同时减小摩擦磨损。

本实施例中，所述环形凸起位于行星滚动体10外圆上，所述环形沟道位于传动内轴8外圆上和外圈9内圆上；在轴向方向上行星滚动体的尺寸小于传动内轴和外圈的尺寸，此种设置可减少加工零部件时所需要去除的材料，提高了加工效率，减小加工难度。

本实施例中，所述行星滚动体10可沿轴向设置多列；多列行星滚动体可使行星滚动体与外圈和传动内轴之间的接触较为均匀，增大行星滚动体与内外圈的接触面积，减小行星滚动体的接触应力，有效提高减速器的负载能力，当行星滚动体采用多列时，可在相邻两列行星滚动体之间设置用于连接相邻两列行星滚动体轮轴的中间行星架，或者调整每列行星滚动体的装配过盈量，从而调整行星牵引传动轴承型减速器的传动功率；相邻两列行星滚动体10沿传动内轴周向均匀交错设置；这种布置方式能够提高行星滚动体10沿传动内轴和外圈周向的密度，使外圈的受力与变形更均匀，传动更平稳。

本实施例中的行星牵引传动轴承型减速器，其行星架20由行星滚动体轮轴21驱动，所述行星架20转动配合于传动内轴；本实施例中行星滚动体10安设在行星滚动体轮轴21上，行星滚动体轮轴即作为行星牵引传动轮系的行星轮轴，行星滚动体轮轴21与行星滚动体10之间可采用轴承实现转动配合，或者在行星滚动体轮轴上加工出滚道并安装行星滚动体实现转动配合；其中行星架20上可设置花键或联轴器等结构与输出轴传动连接，当然，行星架20与输出轴也可一体成形，从而简化其连接位置的结构；

本实施例中，所述行星架20包括位于行星滚动体10轴向两端的两个连为一体的左部行星架和右部行星架，所述行星滚动体轮轴21两端转动配合的安装在两个行星架上；本实施例的左、右部行星架通过螺栓连接为一体，此结构方便保持架的安装，左、右部行星架对行星滚动体10支撑，提高零部件的整体一致性，结合环形凸起11和环形沟道12的限定作用，进一步限制行星滚动体10发生倾斜变形。

本实施例中，所述轮轴外圆和滚动体内圆之间设置有至少一组相互配合的环形滚道24，所述环形滚道内设置有滚子25；轮轴外圆和滚动体内圆上有环状圆弧形滚道槽，轮轴外圆和滚动体内圆上的滚道槽构成环形滚道；滚子位于环形滚道内可承受一定轴向力，滚子可以与滚道过盈配合或间隙配合，当滚子与滚道之间通过过盈配合时，其可承受较高的轴向力；且轮轴、滚子以及滚动体三者配合具有了轴承的功能，其将轴承与各个零部件集成为一体，提高了结构紧凑性；此结构无需另设减速器轴承，简化了减速器的整体结构；滚道可在轮轴外圆和滚动体内圆轴向设置多列，通过多列设置提高其传动稳定性和轴向力承载能力，此处不再赘述。

本实施例中，所述左、右部行星牵引传动轴承型减速器均为双排行星减速器，所述左部行星牵引传动轴承型减速器包括左部一号行星牵引传动轴承型减速器(以下简称左部一号减速器)和左部二号行星牵引传动轴承型减速器(以下简称左部二号减速器)，所述左部一号行星牵引传动轴承型减速器的动力输出端驱动左部二号行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端，所述三号电机驱动左部一号行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端用于提供动力，所述右部行星牵引传动轴承型减速器包括右部一号行星牵引传动轴承型减速器(以下简称右部一号减速器)和右部二号行星牵引传动轴承型减速器(以下简称右部二号减速器)，所述右部一号行星牵引传动轴承型减速器的动力输出端驱动右部二号行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端，所述三号电机驱动右部一号行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端用于提供动力；一号电机驱动右部一号行星牵引传动轴承型减速器的中间传动部件用于速度耦合，所述二号电机驱动右部一号行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端、动力输出端、中间传动部件或右部二号行星牵引传动轴承型减速器的动力输出端其中任意一部件用于力矩耦合；四号电机驱动左部一号行星牵引传动轴承型减速器的中间传动部件用于速度耦合，所述五号电机驱动左部一号行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端、动力输出端、中间传动部件或左部二号行星牵引传动轴承型减速器的动力输出端其中任意一部件用于力矩耦合；所述左部第一制动器6和右部第一制动器7分别用于控制左部一号减速器的中间传动部件和右部一号减速器的中间传动部件；本发明左右动力通过两列减速器输出，通过减速器减速比的叠加满足电动汽车减速比的要求，同时行星牵引传动轴承型减速器采用摩擦传动的行星牵引传动轴承型减速器结构，由于其轴向尺寸较小，在驱动系统的轴向方向易于布置多列行星牵引传动轴承型减速器；对于相同的减速比，若采用齿轮结构多列式的行星减速器的驱动系统，其减速器的轴向尺寸大，而且减速器与电机需要轴向分开布置，会导致整个驱动系统的轴向尺寸大大增加，若采用齿轮结构单列式减速器的驱动系统，为满足减速比以及传动功率的要求减速器的径向尺寸会大大增加，采用本发明摩擦传动的行星牵引传动轴承型减速器，在布置两列行星牵引传动轴承型减速器的前提下既可以保证驱动系统轴向尺寸较小，也可以保证驱动系统径向尺寸较小，减小了驱动系统整个空间布局结构。

本实施例中，所述左部一号行星牵引传动轴承型减速器的传动内轴、行星架和外圈分别对应于左部一号行星牵引传动轴承型减速器中的动力输入端、动力输出端和中间传动部件；所述右部一号行星牵引传动轴承型减速器的传动内轴、行星架和外圈分别对应于右部一号行星牵引传动轴承型减速器中的动力输入端、动力输出端和中间传动部件；所述二号电机用于驱动右部一号行星牵引传动轴承型减速器的行星架，所述五号电机用于驱动左部一号行星牵引传动轴承型减速器的行星架；其中左部二号减速器的传动内轴、行星架和外圈分别对应于左部二号减速器中的动力输入端、动力输出端和中间传动部件；右部二号减速器的传动内轴、行星架和外圈分别对应于右部二号减速器中的动力输入端、动力输出端和中间传动部件；通过此结构的设置达到减速增扭的目的，此结构一、二号电机和四、五号电机可置于三号电机的两侧，此结构易于布置各个电机，驱动系统的整体空间布局合理。

本实施例中，所述右部一号行星牵引传动轴承型减速器设置于一号电机的转子空腔内，所述右部二号行星牵引传动轴承型减速器设置于二号电机的定子空腔内，所述左部一号行星牵引传动轴承型减速器设置于四号电机的转子空腔内，所述左部二号行星牵引传动轴承型减速器设置于五号电机的定子空腔内；一号电机用于驱动右部一号减速器的外圈，一号电机1的转子与右部一号减速器的外圈传动配合，四号电机用于驱动左部一号减速器的外圈，四号电机的转子与左部一号减速器的外圈传动配合，为简化结构本实施例中一号电机和四号电机的转子可分别与左部一号减速器和右部一号减速器的外圈一体成型。

本实施例中，电机以及行星牵引传动轴承型减速器设置在壳体13内，壳体左右两端设置有左端盖15和右端盖16，五号电机、四号电机、三号电机3、一号电机1、二号电机2从壳体内靠近左端盖一侧靠近右端盖一侧依次设置；三号电机3的两个转子分别与左部一号减速器的动力输入轴22和右部一号减速器的动力输入轴23传动配合，两个输入轴即为左部一号减速器和右部一号减速器的传动内轴，本实施例中三号电机3的转子与此输入轴通过花键配合连接，当然也可以采用平键或其他传动配合的方式，此处不再赘述，左部一号减速器和右部一号减速器动力输入轴上分别设置有左部第二制动器17和右部第二制动器18用于中断和连接三号电机的动力；一、二、三、四和五号电机的定子与驱动系统的壳体13通过螺钉固定连接，其中二号电机的定子通过螺钉固定于右端盖16上，五号电机的定子通过螺钉固定于左端盖15上，其中三号电机的定子通过螺钉固定于位于其左右两侧的固定板19上，三号电机位于两个固定板之间，固定板19通过螺钉固定在壳体内，一、四号电机分设与两个固定板左右两侧；右端盖16通过螺钉固定在壳体13上，一号电机的转子与右部一号减速器的外圈传动配合，本实施例中二者一体成型，二号电机的转子与右部一号减速器的输出端或右部二号减速器的输入端传动配合，本实施例中二号电机的转子与右部二号减速器的输入轴即右部二号减速器的传动内轴通过花键传动配合，本实施例中可通过对二号电机的定子断电使得二号电机处于不工作的状态，右部一号减速器的行星架与右部二号减速器的输入轴传动配合，本实施例中二者一体成型，右部二号减速器的行星架用于驱动右车轮；右部二号减速器的外圈通过螺钉固定连接在右端盖16上；四号电机的转子与左部一号减速器的外圈传动配合，本实施例中二者一体成型，五号电机的转子与左部一号减速器的输出端或左部二号减速器的输入端传动配合，本实施例中五号电机的转子与左部二号减速器的输入轴即左部二号减速器的传动内轴通过花键传动配合，本实施例中可通过对五号电机的定子断电使得五号电机处于不工作的状态，左部一号减速器的行星架与左部二号减速器的输入轴传动配合，本实施例中二者一体成型，左部二号减速器的行星架用于驱动左车轮；左部二号减速器的外圈通过螺钉固定连接在左端盖15上；

本实施例中，各种工况下的输出转速和输出力矩如下：

当处于单电机驱动模式时：

三号电机的输出力矩为T₃，转速为n₃，右部一号减速器中传动内轴的半径为R¹ ₁、外圈的半径为R¹ ₂，右部一号减速器传动的特征值为i¹ _g，右部二号减速器传动内轴的半径为R² ₁、外圈半径为R² ₂，右部二号减速器传动的特征值为i² _g，左部一号减速器结构各个参数与右部一号减速器各个参数相同，左部二号减速器各个参数与右部二号减速器各个参数相同，此时输出到车轮上的力矩：

T_{tire_left}＝T_{tire_right}＝(1+i¹ _g)×(1+i² _g)×T₃

其中：

T_{tire_left}为输出给左车轮的扭矩；

T_{tire_right}为输出给右车轮的扭矩；

n_{tire_left}为输出给左车轮的转速；

n_{tire_right}为输出给右车轮的转速；

由此可知，左右两个行星牵引减速轴承充当两级减速器，对三号电机进行减速增扭，此模式时左、右车轮的转速和驱动力矩是相同的，主要应用于车辆起步和低速直线行驶。

当处于转速耦合驱动模式时：

三号电机的转速为n₃，一号电机的转速为n₁，四号电机的转速为n₄，右部一号速器中的传动内轴的半径为R¹ ₁、外圈的半径为R¹ ₂，右部一号减速器传动的特征值为i¹ _g，右部二号减速器传动内轴的半径为R² ₁、外圈半径为R² ₂，右部二号减速器传动的特征值为i² _g，左部一号减速器各个参数与右部一号减速器各个参数相同，左部二号减速器各个参数与右部二号减速器各个参数相同，此时输出到轮上的转速为；

其中：

n_{tire_left}为输出给左车轮的转速；

n_{tire_right}为输出给右车轮的转速；

通过调节一号电机的转速n₁和四号电机的转速n₄，可以调节输出到左、右车轮的转速，实现差速，同时由于转速耦合，使得三号电机的转速与车轮转速解耦，以保证三号电机始终工作在其高效区，以延长续航里程，此模式主要用于巡航或高速工况；同时，驱动系统可通过控制一号电机和四号电机的转速，从而调节驱动系统输出到左、右车轮的转速，以达到差速的目的，实现电子差速。

当处于转矩耦合驱动模式时：

三号电机的输出力矩为T₃，二号电机的输出力矩为T₂，五号电机的输出力矩为T₅，右部一号减速器传动的特征值为i¹ _g，右部二号减速器传动内轴的半径为R² ₁、外圈半径为R² ₂，右部二号减速器传动的特征值为i² _g，左部一号减速器各个参数与右部一号减速器各个参数相同，左部二号减速器各个参数与右部二号减速器各个参数相同，此时输出到轮上的转矩为：

T_{tire_left}＝((1+i¹ _g)*T₃+T₅)*(1+i² _g)

T_{tire_right}＝((1+i¹ _g)*T₃+T₂)*(1+i² _g)；

其中：

T_{tire_left}为输出给左车轮的扭矩；

T_{tire_right}为输出给右车轮的扭矩；

此模式的三号电机的输出扭矩分别与二号电机与五号电机进行扭矩耦合，满足电动汽车对大扭矩的需求如急加速和爬坡工况，左、右车轮的转速是相同的，用于车辆直线行驶。

当处于混合耦合驱动模式时：

三号电机的输出力矩为T₃，转速为n₃，二号电机的输出力矩为T₂，转速为n₂，一号电机的输出力矩为T₁，转速为n₁，五号电机的输出力矩为T₅，转速为n₅，四号电机的输出力矩为T₄，转速为n₄，右部一号减速器传动的特征值为i¹ _g，右部二号减速器传动内轴的半径为R² ₁、外圈半径为R² ₂，右部二号减速器传动的特征值为i² _g，左部一号减速器各个参数与右部一号减速器各个参数相同，左部二号减速器各个参数与右部二号减速器各个参数相同，此时输出到车轮上的转矩和转速分别为：

其中：

T_{tire_left}为输出给左车轮的扭矩；

T_{tire_right}为输出给右车轮的扭矩；

n_{tire_left}为输出给左车轮的转速；

n_{tire_right}为输出给右车轮的转速；

传动内轴半径R² ₁、外圈半径R² ₂分别为传动内轴与外圈啮合处的半径，本实施例中为环形凸起11和环形沟道12啮合处的半径，环形凸起11和环形沟道12不同的过盈配合方式其啮合处也不同，此处不再赘述；

此时，五个电机协同工作，既可以速度耦合以满足车辆高速行驶时的车轮高转速需求或转弯时两驱动轮的差速需求，也可以扭矩耦合以满足车辆的大扭矩需求，同时还能调节输出至左、右车轮的扭矩，增加一个辅助车轮转向的横向力矩，以减小车辆的转弯半径，从而提高车辆的机动性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种多子电机耦合行星牵引传动轴承型减速驱动系统，其特征在于：包括左部行星牵引传动轴承型减速器、右部行星牵引传动轴承型减速器、一号电机、三号电机和四号电机；

所述行星牵引传动轴承型减速器中的太阳轮、行星架、外圈三者的任意顺序组合分别对应于行星牵引传动轴承型减速器中的动力输入端、动力输出端和中间传动部件，所述三号电机驱动左、右部行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端用于提供动力，一号电机和四号电机分别驱动右部行星牵引传动轴承型减速器和左部行星牵引传动轴承型减速器的中间传动部件用于速度耦合；

驱动系统还包括二号电机和五号电机，所述二号电机驱动右部行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端、动力输出端或中间传动部件的任意一部件用于力矩耦合；所述五号电机驱动左部行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端、动力输出端或中间传动部件的任意一部件用于力矩耦合；

所述行星牵引传动轴承型减速器包括传动内轴、一个外圈、行星滚动体和行星架共同形成的行星牵引传动轮系，所述行星滚动体通过摩擦传动的方式与传动内轴和外圈配合；环形凸起和环形沟道沿轴向方向设置多组；

所述行星滚动体外圆与外圈内圆之间以及行星滚动体外圆与传动内轴外圆之间通过环形凸起和环形沟道形成配合副。

2.根据权利要求1所述的多子电机耦合行星牵引传动轴承型减速驱动系统，其特征在于：所述行星牵引传动轴承型减速器设置于任意一个电机的定子或转子的空心腔内。

3.根据权利要求1所述的多子电机耦合行星牵引传动轴承型减速驱动系统，其特征在于：所述环形凸起和环形沟道以过盈配合的方式用于产生摩擦传动的正压力。

4.根据权利要求1所述的多子电机耦合行星牵引传动轴承型减速驱动系统，其特征在于：所述环形凸起位于行星滚动体外圆上，所述环形沟道位于传动内轴外圆上和外圈内圆上。

5.根据权利要求1所述的多子电机耦合行星牵引传动轴承型减速驱动系统，其特征在于：所述行星架包括位于行星滚动体轴向两端的两个连为一体的左部行星架和右部行星架，所述行星滚动体与其轮轴转动配合并安装在两个行星架上，所述轮轴外圆和滚动体内圆之间设置有至少一组相互配合的环形滚道，所述环形滚道内设置有滚子。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的多子电机耦合行星牵引传动轴承型减速驱动系统，其特征在于：所述左、右部行星牵引传动轴承型减速器均为双排行星减速器，所述左部行星牵引传动轴承型减速器包括左部一号行星牵引传动轴承型减速器和左部二号行星牵引传动轴承型减速器，所述左部一号行星牵引传动轴承型减速器的动力输出端驱动左部二号行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端，所述三号电机驱动左部一号行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端用于提供动力，所述四号电机驱动左部一号行星牵引传动轴承型减速器的中间传动部件用于速度耦合，所述五号电机驱动左部一号行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端、动力输出端、中间传动部件或左部二号行星牵引传动轴承型减速器的动力输出端其中任意一部件用于力矩耦合；所述右部行星牵引传动轴承型减速器包括右部一号行星牵引传动轴承型减速器和右部二号行星牵引传动轴承型减速器，所述右部一号行星牵引传动轴承型减速器的动力输出端驱动右部二号行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端，所述三号电机驱动右部一号行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端用于提供动力；一号电机驱动右部一号行星牵引传动轴承型减速器的中间传动部件用于速度耦合，所述二号电机驱动右部一号行星牵引传动轴承型减速器的动力输入端、动力输出端、中间传动部件或右部二号行星牵引传动轴承型减速器的动力输出端其中任意一部件用于力矩耦合。

7.根据权利要求6所述的多子电机耦合行星牵引传动轴承型减速驱动系统，其特征在于：所述左部一号行星牵引传动轴承型减速器的传动内轴、行星架和外圈分别对应于左部一号行星牵引传动轴承型减速器中的动力输入端、动力输出端和中间传动部件，所述五号电机用于驱动左部一号行星牵引传动轴承型减速器的行星架；所述右部一号行星牵引传动轴承型减速器的传动内轴、行星架和外圈分别对应于右部一号行星牵引传动轴承型减速器中的动力输入端、动力输出端和中间传动部件，所述二号电机用于驱动右部一号行星牵引传动轴承型减速器的行星架。