行星齒輪傳動(dòng)在新能源汽車中的應(yīng)用

　　一、行星齒輪傳動(dòng)概述

　　1、行星齒輪定義及分類

　　在平面輪系中主要根據(jù)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各齒輪的幾何軸線的相對(duì)位置是否發(fā)生變化分為兩大類，一類是定軸輪系，一類是行星輪系。

　　行星輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，組成該齒輪系的齒輪中至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線位置不固定而繞著其他齒輪的幾何軸線旋轉(zhuǎn)，則該齒輪系中，至少具有一個(gè)做行星運(yùn)動(dòng)的齒輪，顧名思義，其既做自轉(zhuǎn)也做公轉(zhuǎn)。

　　行星齒輪傳動(dòng)根據(jù)自由度的個(gè)數(shù)可分為簡單行星齒輪傳動(dòng)和差動(dòng)行星齒輪傳動(dòng)，差動(dòng)行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，也可以實(shí)現(xiàn)較大的速比，但是在新能源汽車行業(yè)應(yīng)用較少，故本文僅對(duì)簡單行星齒輪的應(yīng)用做探討。

　　按齒輪的嚙合方式對(duì)行星齒輪傳動(dòng)分類進(jìn)行分類，主要可以分為NGW、NW、NN、ZUWGN、NGWN等類型，但是目前在新能源汽車傳動(dòng)里用的較多的NGW型，NW型也有少量應(yīng)用，NGW型和NW型的主要原理如下：

　　2、行星齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)

　　行星齒輪傳動(dòng)和定軸傳動(dòng)相比，它有許多獨(dú)特的特點(diǎn)：

　　1)體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)的扭矩大。由于其合理的應(yīng)用內(nèi)嚙合的齒輪副，因此結(jié)構(gòu)比較緊湊，同時(shí)由于其多個(gè)行星輪圍繞中心輪在共同分擔(dān)載荷，形成功率分流，使每個(gè)齒輪受的載荷較少，因此可以將齒輪的體積做小。此外在結(jié)構(gòu)上充分利用了內(nèi)嚙合齒輪本身的可容體積，進(jìn)一步的縮小了其外廓尺寸，使其體積小，重量輕，且功率分流結(jié)構(gòu)提高了承載能力。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)表明，在傳動(dòng)相同的載荷下，行星齒輪傳動(dòng)的外廓尺寸和重量約為普通定軸齒輪的1/2～1/5。

　　2)輸入輸出同軸。行星齒輪傳動(dòng)由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)輸入和輸出同軸，即輸出軸和輸入軸均在同一軸線上，使得動(dòng)力傳遞不改變動(dòng)力軸線的位置，有利于降低整個(gè)系統(tǒng)占用空間。

　　3)易于實(shí)現(xiàn)小體積的變速。由于行星齒輪有太陽輪、內(nèi)齒圈、行星架等3個(gè)基本構(gòu)件，固定其中一個(gè)，速比即確定了，也就是同一套齒輪系，不用增加其他齒輪就可以實(shí)現(xiàn)3個(gè)不同的速比。如下表所示：

　　當(dāng)然上述的情況中均可以將固定件松開與輸入件或輸出件固聯(lián)在一起形成速比為1的情況。

　　4)傳動(dòng)效率高。由于行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，即他具有數(shù)個(gè)均勻分布的行星輪，使得他作用于中心輪的和轉(zhuǎn)件軸承中的反作用力能相互平衡，從而有利于提高傳動(dòng)效率，在傳動(dòng)類型選擇恰當(dāng)，結(jié)構(gòu)布置合理的情況下，其效率值可到達(dá)0.97~0.99。

　　5)傳動(dòng)比大?？梢詫?shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解，只要適當(dāng)選擇行星齒輪傳動(dòng)的類型及配齒方案，便可以用較少的幾個(gè)齒輪而獲得很大的傳動(dòng)比，即使傳動(dòng)比很大時(shí)也可以保持結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小的優(yōu)點(diǎn)。

　　6)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)能力強(qiáng)。由于采用了數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)相同的行星輪，均勻地分布在中心輪周圍，從而可使行星輪與行星架的慣性力相互平衡，同時(shí)，參與嚙合的齒數(shù)增多，傳動(dòng)也會(huì)相對(duì)平穩(wěn)，抗沖擊能力強(qiáng)，工作較可靠。

　　總之，行星齒輪傳動(dòng)具有重量小、體積小、速比大、傳遞扭矩大、效率高等特點(diǎn)。除了以上有利的特點(diǎn)外，行星齒輪在應(yīng)用過程中也會(huì)存在以下問題。

　　1)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。相對(duì)于定軸齒輪傳動(dòng)，行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，增加了行星架、行星輪、行星輪軸、行星輪軸承等零部件，零部件增多也意味著故障點(diǎn)的增加，對(duì)質(zhì)量控制要求更高。

　　2)散熱要求高。由于體積小、散熱面積也小，才需要合理的設(shè)計(jì)散熱來避免油溫過高，同時(shí)行星架旋轉(zhuǎn)或內(nèi)齒輪的旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用，齒輪油易在圓周方向形成油環(huán)，使中心的太陽輪潤滑油減少，影響太陽輪的潤滑，而加注過多的潤滑油又會(huì)使攪油損失變大，因此這是一個(gè)矛盾的地方，需要合理的設(shè)計(jì)齒輪的潤滑系統(tǒng)，保證各零部件合理的潤滑而又不會(huì)使攪油損失過大。

　　3)成本高。由于行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，零部件多，裝配也復(fù)雜，所以其成本較高。特別是其內(nèi)齒圈，由于內(nèi)齒圈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其制齒過程無法采用外圓柱齒輪常用的效率較高的滾齒等工藝，只能采用插齒、拉齒或者車齒等工藝，特別是內(nèi)斜齒，采用斜插需要專用的螺旋導(dǎo)軌或者數(shù)控插齒機(jī)且效率比較低，采用拉齒或車齒前期的設(shè)備和工裝投入均非常高，其成本遠(yuǎn)高于普通的外圓柱齒輪。

　　4)NVH難度高。由于內(nèi)齒圈的特點(diǎn)，其無法通過磨齒等工藝對(duì)齒輪的齒面進(jìn)行最終處理達(dá)到較高的一個(gè)精度，也無法通過齒輪對(duì)齒輪齒面進(jìn)行微觀修形，使得齒輪嚙合無法達(dá)到一個(gè)較理想的狀態(tài)，
提高其NVH水平的難度較高。

　　總結(jié)：由于行星齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，有其特有的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，世界上沒有完美的東西，任何東西都具有兩面性，行星齒輪也一樣，在新能源上的應(yīng)用也是根據(jù)其優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)結(jié)合車型或產(chǎn)品的具體需求充分利用其優(yōu)點(diǎn)，在其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)之間做一個(gè)平衡，為整車及客戶帶來價(jià)值。

　　二、行星齒輪傳動(dòng)在新能源汽車上的應(yīng)用

　　目前新能源汽車無論是商用車還是乘用車其驅(qū)動(dòng)形式按動(dòng)力集中還是分布大致可以分為集中式驅(qū)動(dòng)和分布式驅(qū)動(dòng)。

　　在新能源汽車領(lǐng)域，電機(jī)是主要的動(dòng)力來源。由于電機(jī)的體積、重量、成本跟電機(jī)的扭矩是成正比的，所以目前發(fā)展的趨勢(shì)是增加減速器或變速器的形式增大總成速比，降低電機(jī)扭矩，電機(jī)高速化，通過提高電機(jī)轉(zhuǎn)速來保證在功率不變化的情況下降低電機(jī)的體積、重量及成本。有了減速或變速的需求，行星齒輪傳動(dòng)就有了應(yīng)用的場(chǎng)景。因此無論是分布式驅(qū)動(dòng)還是集中式驅(qū)動(dòng)均有行星齒輪傳動(dòng)應(yīng)用的場(chǎng)景，只是需求不同，應(yīng)用特點(diǎn)不同而已。

　　1、在乘用車上的應(yīng)用

　　(1)豐田普銳斯THS系統(tǒng)

　　第一代豐田混動(dòng)系統(tǒng)(Toyota Hybrid System)THS
I，代號(hào)定義為P111。單行星排動(dòng)力分流：小電機(jī)MG1連接太陽輪，發(fā)動(dòng)機(jī)連接行星架，大電機(jī)MG2連接齒圈，齒圈輸出。鏈條傳動(dòng)：結(jié)構(gòu)緊湊，無軸向沖擊，兩級(jí)減速，差速器連接左右輪。

　　如上圖可以看到電機(jī)1(MG1)和電機(jī)2(MG2)中間隔了一個(gè)機(jī)械裝置，稱為動(dòng)力分流裝置(Power Split
Device)PSD。這也是所有兩代豐田混動(dòng)電驅(qū)系統(tǒng)一直堅(jiān)持使用的單行星排動(dòng)力分流系統(tǒng)。而發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)1、電機(jī)2實(shí)際上是同軸的通過動(dòng)力分流裝置連接在一起的。動(dòng)力通過動(dòng)力分流裝置再分配以后通過電機(jī)2傳輸?shù)搅塑囕喩?。其?shí)動(dòng)力分流裝置就是一組行星齒輪組。行星齒輪由太陽輪Sun
Gear(縮寫S)，行星架Planetary Carrier(縮寫C)，內(nèi)齒齒圈Ring Gear(縮寫R)組成。

　　如下即為豐田THS系統(tǒng)連接圖?？梢钥吹桨l(fā)動(dòng)機(jī)連在行星架上，電機(jī)1連在太陽輪上，電機(jī)2連在齒圈上并作為輸出軸。

　　MG1電機(jī)、MG2電機(jī)和行星排布置在同一軸線上;發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸連接行星架，并在軸內(nèi)部同時(shí)連接機(jī)械泵驅(qū)動(dòng)軸，也即當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)械泵才工作，機(jī)械泵布置在變速器后端;MG1電機(jī)通過內(nèi)花鍵連接太陽輪，位于行星排和發(fā)動(dòng)機(jī)之間;MG2電機(jī)通過外花鍵連接齒圈，位于行星排另一側(cè);

　　在2003年，豐田推出了普銳斯第二代車型，其搭載的混合動(dòng)力總成為THS-Ⅱ，該套混動(dòng)系統(tǒng)的代號(hào)定義為P112，P112與P111的基本結(jié)構(gòu)相同，其減速機(jī)構(gòu)部分仍然采用鏈傳動(dòng)，后排兩級(jí)平行軸式減速。

　　在2008年，豐田推出了普銳斯第三代車型，其搭載的混合動(dòng)力總成為THS-Ⅱ。該套混動(dòng)系統(tǒng)的代號(hào)定義為P410。

　　雙行星排結(jié)構(gòu)，一個(gè)作為動(dòng)力分配單元，一個(gè)作為MG2減速單元;雙電機(jī)同軸布置，MG2為電動(dòng)機(jī)，MG1為發(fā)電機(jī);取消鏈傳動(dòng)，改用平行軸式兩級(jí)齒輪減速;

　　P410的左箱體和右箱體之間為軸系結(jié)構(gòu)，主要包含動(dòng)力分配行星排、MG2減速行星排和二級(jí)減速機(jī)構(gòu)。兩個(gè)行星排同軸布置，動(dòng)力分配行星排和MG2減速行星排共用同一個(gè)齒圈，同時(shí)齒圈也作為輸出。

　　動(dòng)力分配行星排：太陽輪與MG1連接;行星架與發(fā)動(dòng)機(jī)連接;齒圈輸出。

　　MG2減速行星排：太陽輪與MG2連接;行星架與箱體固定;齒圈輸出。

　　在2015年12月，第四代普銳斯搭載THS-Ⅱ(P610)混合動(dòng)力系統(tǒng)。其中動(dòng)力分流行星排和前幾代相同，將發(fā)動(dòng)機(jī)的功率分配給整車和發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率。

　　普銳斯前三代(豐田混合動(dòng)力系統(tǒng))均采用發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)MG1在動(dòng)力分配行星齒輪組同一側(cè)，電機(jī)MG2在另一側(cè)，三者同軸。第四代Prius混合動(dòng)力變速器P610，電機(jī)MG1(太陽輪)和發(fā)動(dòng)機(jī)(行星架)依舊同軸，但是分別在行星齒輪組兩側(cè)。電機(jī)MG2不再同軸，通過一個(gè)反轉(zhuǎn)從動(dòng)齒輪減速，并與行星齒輪組的齒圈結(jié)合。

　　在P410的結(jié)構(gòu)中，功率分流行星排和減速行星排共用同一個(gè)齒圈，齒圈的支撐軸承安裝在齒圈外側(cè)，在新的P610中，齒圈僅僅嚙合一組行星齒輪，所以將軸承調(diào)整在齒圈內(nèi)部，支撐在箱體上，從而為減小尺寸作出貢獻(xiàn)。采用二級(jí)平行減速機(jī)構(gòu)代替P410原行星排減速機(jī)構(gòu)，減少嚙合點(diǎn)，從而降低機(jī)械損失。

　　(2)Audi e-tron

　　前橋和后橋上各裝有一個(gè)電機(jī)，這兩個(gè)電機(jī)通過各自的減速器將驅(qū)動(dòng)力傳至車輪。

　　在前橋上力矩傳遞是通過以平行軸方式布置的輸入軸和輸出軸來實(shí)現(xiàn)的。在后橋則是通過同軸式結(jié)構(gòu)來傳遞力矩的。

　　由具有兩級(jí)減速的單級(jí)減速器負(fù)責(zé)降低前橋和后橋上的轉(zhuǎn)速，從而提高扭矩。

　　在這兩個(gè)減速箱中使用了行星齒輪式輕結(jié)構(gòu)差速器，用于實(shí)現(xiàn)同一車橋上兩個(gè)車輪之間的轉(zhuǎn)速補(bǔ)償。減速器是沒有空轉(zhuǎn)位置的，也就是說車輪與電機(jī)轉(zhuǎn)子軸之間總是有動(dòng)力傳遞的。

　　前橋單級(jí)減速器—OMA

　　擁有雙級(jí)減速比和最新的行星齒輪式輕結(jié)構(gòu)差速器。扭矩轉(zhuǎn)換分為兩級(jí)：第一個(gè)減速級(jí)是采用簡單行星齒輪副從太陽輪軸傳至行星齒輪和行星架;第二個(gè)減速級(jí)是借助圓柱齒輪機(jī)構(gòu)把扭矩從行星架傳至差速器。

　　行星齒輪式輕結(jié)構(gòu)差速器的一個(gè)特點(diǎn)，就是它需要很小的軸向空間。

　　第一個(gè)減速比中的行星架可通過駐車鎖來鎖住，這樣的話，駐車鎖齒輪就與行星架連接在一起。

　　行星齒輪式結(jié)構(gòu)差速器

　　奧迪公司首次采用了SCHAEFFLER公司生產(chǎn)的行星齒輪式結(jié)構(gòu)差速器。這種結(jié)構(gòu)的在于它別適合用于Audi
e-tron的電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。軸向空間很小但可傳遞扭矩很大;重量明顯降低了(與傳統(tǒng)的錐齒輪差速器相比)。

　　這是一種開放式圓柱齒輪差速器，它會(huì)把輸入力矩均等地分配到兩個(gè)輸出端。

　　這個(gè)驅(qū)動(dòng)力經(jīng)圓柱齒輪2被傳至差速器殼體。差速器殼體被用作行星架，它又會(huì)把力矩等量地傳至行星齒輪。寬行星齒輪和窄行星齒輪彼此嚙合在一起，用作差速器齒輪，會(huì)把力矩分配到兩個(gè)太陽輪上，并在轉(zhuǎn)彎時(shí)負(fù)責(zé)所需的車輪轉(zhuǎn)速補(bǔ)償。窄差速齒輪與小太陽輪1嚙合;寬差速齒輪與太陽輪2嚙合。

　　這種行齒輪式輕結(jié)構(gòu)的差速器的一個(gè)重用特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)寬度非常小。具體說這是通過使用兩個(gè)不同大小的太陽輪來實(shí)現(xiàn)的。為了能把力矩均等地傳至兩側(cè)，齒輪的幾何形狀是這樣設(shè)計(jì)的：這兩個(gè)太陽輪的齒數(shù)是相同的。由于小太陽輪的齒根相比較而言要窄，所以就把齒輪加寬了一些.以便能承受負(fù)荷。

　　2.3 后橋單級(jí)減速器—OMB

　　擁有同軸結(jié)構(gòu)雙減速比和行星齒輪式結(jié)構(gòu)差速器。該差速器與OMA的行星齒輪式差速器基本相同。這個(gè)雙級(jí)扭矩轉(zhuǎn)換是采用塔輪來實(shí)現(xiàn)的。第一個(gè)減速級(jí)是采用塔輪從太陽輪傳至塔輪的大圓柱齒輪。第二個(gè)減速級(jí)是通過塔輪的小圓柱齒輪(它支承在固定不動(dòng)的齒圈上并驅(qū)動(dòng)行星架)來實(shí)現(xiàn)的。力矩通過行星架直接傳至行星齒輪式輕結(jié)構(gòu)差速器。

　　行星架分為兩個(gè)平面：在第一個(gè)平面內(nèi)與塔輪嚙合;在第二個(gè)平面內(nèi)與差速器的行星齒輪(寬和窄)嚙合，并由此構(gòu)成差速器殼體。

　　(3)本田I-MMD (Intelligent?Multi-Mode?Drive)

　　I-MMD系統(tǒng)與豐田公司的第二代混合動(dòng)力THS-II(Toyota?Hybrid?System
II)系統(tǒng)(混聯(lián)式，利用行星齒輪結(jié)構(gòu)作為發(fā)動(dòng)機(jī)與雙電機(jī)的動(dòng)力耦合裝置)不同，I-MMD系統(tǒng)采用了超越離合器來實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)或者驅(qū)動(dòng)車輪的自動(dòng)切換。

　　2016款雅閣混動(dòng)車采用了電動(dòng)無級(jí)變速器E-CVT，E-CVT內(nèi)部并無傳統(tǒng)的液力變矩器、齒輪或帶輪等變速結(jié)構(gòu)，但保留了主減速器及差速器總成。E-CVT內(nèi)部集成了發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、扭轉(zhuǎn)減振器、超越離合器、超越離合器齒輪、四根平行軸及齒輪等部件。

　　2016款雅閣混動(dòng)車的I-MMD系統(tǒng)采用了超越離合器，超越離合器為液壓驅(qū)動(dòng)的離合器(濕式多片式)，位于輸入軸的末端。通過超越離合器改變動(dòng)力傳遞路徑，從而實(shí)現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)車輪之間切換發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力。

　　當(dāng)超越離合器不工作(分離)，若發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力將通過扭轉(zhuǎn)減振器→輸入軸→輸入軸齒輪→發(fā)電機(jī)軸齒輪→發(fā)電機(jī)軸→發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。當(dāng)超越離合器工作(接合)，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力將通過扭轉(zhuǎn)減振器→輸入軸→超越離合器→超越齒輪→副軸齒輪→副軸→主減速器驅(qū)動(dòng)齒輪→主減速器從動(dòng)齒輪→差速器→半軸→前輪，實(shí)現(xiàn)將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞給前輪(驅(qū)動(dòng)輪)。另外，當(dāng)超越離合器工作(接合)且發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)還將同時(shí)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)(空轉(zhuǎn))。

　　(4)捷豹I-PACE

　　絕大多數(shù)電動(dòng)車的電動(dòng)機(jī)偏置于傳動(dòng)軸上，通過斜面齒輪連接來驅(qū)動(dòng)車輪，而I-Pace使用了行星齒輪組，這樣既節(jié)省了空間，又在一定程度上提升了效率。

　　減速器為雙聯(lián)行星排結(jié)構(gòu)，與奧迪e-tron的后驅(qū)減速器類似，該行星排結(jié)構(gòu)中的行星架同樣集成了差速器殼體的結(jié)構(gòu)功能，不同點(diǎn)是I-PACE的差速器屬于錐齒輪差速器，Y向尺寸與重量相比e-tron更大一些。

　　單速行星齒輪組減速比為9：1，轉(zhuǎn)差離合器的布置則考慮到差速變化。因此，沒有笨重的變速箱或差速器。前后橋各集成一個(gè)輕型永磁電動(dòng)機(jī)，與單速行星齒輪組減速器和開放式差速器(有基于制動(dòng)的轉(zhuǎn)矩矢量代替鎖止差速器)同軸連接，以實(shí)現(xiàn)最大的緊湊性，當(dāng)I-Pace不斷調(diào)整其前后平衡以適應(yīng)路況時(shí)，可將扭矩即時(shí)精確地分配到所有四個(gè)車輪。在電機(jī)輸出軸直接帶動(dòng)了同軸的行星排用于降低轉(zhuǎn)速。同軸設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)是能夠盡可能提升電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的集成度、降低系統(tǒng)重量。

　　(5)某2擋變速器應(yīng)用

　　由于行星齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)，一套行星齒輪可以較容易的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊體積小的2擋變速器。其原理如下圖所示。

　　其采用一套NGW型行星齒輪，其有兩個(gè)換擋元件：一個(gè)離合器C1、一個(gè)制動(dòng)器B1;當(dāng)C1分離，B1結(jié)合時(shí)，為一個(gè)NGW型減速器，速比為i=Zb/Za+1;當(dāng)C1結(jié)合，B1分離速比為1，當(dāng)B1和C1均分離時(shí)，為空擋。

　　在較小體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)兩擋的變速器，此變速器需要兩個(gè)活塞，一個(gè)離合器活塞，一個(gè)制動(dòng)器活塞。如果不需要空擋，只有1擋和2擋，則只需要一個(gè)活塞就可以，一個(gè)活塞同時(shí)控制離合器與制動(dòng)器，活塞推出與不推出兩個(gè)狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)擋位，例如，在活塞內(nèi)沒有油壓，活塞未推出時(shí)，C1為常閉狀態(tài)，B1為常開狀態(tài)，活塞內(nèi)建立油壓時(shí)，活塞推出，緩慢使C1分離，并使B1結(jié)合，此結(jié)構(gòu)理論上可降低一部分成本，由于其制動(dòng)器及離合器結(jié)合或分離的過程是一起進(jìn)行的，如何通過機(jī)械來保證分離和結(jié)合時(shí)機(jī)對(duì)前期標(biāo)定要求較高。

　　2、在商用車上的應(yīng)用

　　(1)公交車單減應(yīng)用

　　目前電動(dòng)公交車主流的動(dòng)力形式是電機(jī)直驅(qū)，即通過一個(gè)大扭矩電機(jī)通過一個(gè)傳動(dòng)軸與后橋相連，目前這種結(jié)構(gòu)形式最主要的問題是體積大、重量重、成本高。通過應(yīng)用行星齒輪減速器，利用其輸入輸出同軸、結(jié)構(gòu)緊湊、傳遞扭矩大等特點(diǎn)，僅用單級(jí)減速器即可以較好的實(shí)現(xiàn)降低體積、降低重量、降低成本的目標(biāo)。且對(duì)原直驅(qū)的安裝布置不造成影響。其原理簡圖如下：

　　由直驅(qū)大電機(jī)改為行星單級(jí)減速方案后，主要參數(shù)對(duì)比見下表：

　　表2-1 直驅(qū)電機(jī)和單級(jí)行星齒輪減速器方案

　　從上表對(duì)比可以看出，采用單級(jí)行星齒輪減速器的可以大幅度的降低電機(jī)重量和成本，雖然增加單級(jí)行星減速器增加了部分的重量和成本，但是系統(tǒng)重量降低了100kg，成本降低了約4000元。

　　此減速器如果采用平行軸定軸齒輪傳動(dòng)，由于減速器輸入扭矩大，轉(zhuǎn)速高，輸入軸的軸承較難選擇，且要實(shí)現(xiàn)同軸輸出結(jié)構(gòu)上較復(fù)雜。采用行星齒輪傳動(dòng)是較好的選擇，充分利用了輸入輸出同軸、結(jié)構(gòu)緊湊、傳遞扭矩大的特點(diǎn)。

　　(2)同軸電機(jī)橋應(yīng)用

　　集成電機(jī)橋目前主要有平行軸方案和同軸方案，同軸方案相比與平行軸方案，有集成度高、體積小、占用空間小、重量輕等特點(diǎn)。目前同軸集成橋的減速器有平行軸定軸齒輪傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)等方案，行星齒輪傳動(dòng)相比平行軸定軸齒輪傳動(dòng)體積更小、更緊湊，傳遞扭矩更大，同時(shí)由于行星齒輪徑向力可以相互抵消，高速的大軸承較容易選擇。

　　在同軸橋中，由于左右兩個(gè)半軸要穿過電機(jī)軸和減速器輸入軸，電機(jī)軸需要做成空心軸，當(dāng)整橋需求輸出扭矩較大時(shí)，半軸直徑隨之變大，電機(jī)軸直徑也隨之變大，電機(jī)軸大了后，電機(jī)的軸承及輸入軸的軸承也隨之變大，軸承直徑變大后需要采用小的滾子來滿足高速化的要求，如果采用平行軸定軸且無對(duì)稱分流布置結(jié)構(gòu)的軸系，其輸入軸的軸承將會(huì)是一個(gè)瓶頸，即要求軸承內(nèi)徑要大、要滿足高速、承載徑向力等能力要求大，這種軸承較難選擇，而采用行星齒輪傳動(dòng)由于徑向力相互抵消，無徑向承載力的要求，這樣軸承就較好的滿足要求。

　　如果同軸橋應(yīng)用的車型更大，則需要的扭矩更大，需要更高的速比時(shí)，行星齒輪傳動(dòng)較好的可以滿足要求，通過采用雙級(jí)行星齒輪或者NW型行星齒輪可以較容易的實(shí)現(xiàn)大的速比而保持緊湊的體積，而采用定軸齒輪傳動(dòng)則較難在較小的體積內(nèi)滿足大速比的要求。

　　NW型相比雙級(jí)行星齒輪傳動(dòng)只用了一個(gè)內(nèi)齒圈，內(nèi)齒圈的成本相比會(huì)低一點(diǎn)，但是NW型的行星輪需要用塔輪結(jié)構(gòu)，対齒是一個(gè)考驗(yàn)生產(chǎn)工藝的問題。

　　(3)在分布式驅(qū)動(dòng)上的應(yīng)用

　　分布式驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)即將動(dòng)力分散布置，一個(gè)車可能有2個(gè)以上的動(dòng)力，輪邊驅(qū)動(dòng)作為分布式驅(qū)動(dòng)的一員，由于其動(dòng)力系統(tǒng)布置在輪邊，空間有限，對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的體積、重量有很高的要求，基于這種需求，結(jié)合行星齒輪傳動(dòng)體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳遞扭矩大的特點(diǎn)，其在輪邊驅(qū)動(dòng)的舞臺(tái)上大顯身手。

　　在輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，由于其速比較大，一般會(huì)采用多級(jí)齒輪傳動(dòng)，一級(jí)轉(zhuǎn)速高，扭矩小，二級(jí)扭矩大轉(zhuǎn)速低，基于這種特點(diǎn)，輪邊驅(qū)動(dòng)中一般會(huì)采用一級(jí)平行軸齒輪傳動(dòng)+二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，為充分利用空間，將行星齒輪傳動(dòng)布置在輪輞的中心孔內(nèi)，作為輪邊減速器，充分利用其有限的輪內(nèi)空間。

　　如上圖所示，其輪邊減速器主要包含太陽輪軸、行星輪、輪減殼、內(nèi)齒圈、齒圈支架等組成。其輪減殼與行星架集成在一起，行星輪軸為懸臂結(jié)構(gòu)，有效的降低了輪邊減速器的體積。

　　由于行星輪邊減速器布置在輪輞中心孔內(nèi)，其外徑受限于輪輞中心孔的大小，因此內(nèi)齒圈的不能做的太大。同時(shí)太陽輪軸要將一級(jí)減速器的力矩傳遞至輪邊，其半軸的作用，因此其半軸的直徑也不能太小，也就是說太陽輪的直徑不能太小，而輪邊行星減速器的速比與內(nèi)齒圈的及太陽輪的大小有直接關(guān)系，在一定扭矩下，其可選的速比有一個(gè)范圍，目前已知的ZF的做的是比較大的達(dá)到5.818，在較小的體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)了較大速比，充分利用了行星齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。

　　ZF
AVE130的一級(jí)減速器，其官方的介紹材料中將其稱為動(dòng)力分流行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，雖然其從結(jié)構(gòu)上算是一個(gè)動(dòng)力分流定軸齒輪傳動(dòng)，不算是一個(gè)嚴(yán)格意義上的行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，但其實(shí)它也是從行星齒輪結(jié)構(gòu)演變過來的。

　　其可以理解為2個(gè)行星輪的行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，輸入軸為行星輪，輸出軸為內(nèi)齒圈，動(dòng)力從行星輪輸入時(shí)，動(dòng)力一路經(jīng)過行星輪與內(nèi)齒圈的嚙合直接傳遞給了內(nèi)齒圈，一路經(jīng)過太陽輪再經(jīng)過另一個(gè)行星輪傳遞給了內(nèi)齒圈，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力分流，同時(shí)在較小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了大速比，也使輸入軸齒輪、輸出軸齒輪徑向力受力平衡。

　　三、總結(jié)

　　行星齒輪傳動(dòng)其固有的特點(diǎn)既有優(yōu)勢(shì)也有缺點(diǎn)，只有結(jié)合車型和產(chǎn)品的具體需求，充分利用其優(yōu)勢(shì)來平衡其缺點(diǎn)，即可以給產(chǎn)品和客戶帶來價(jià)值，產(chǎn)品設(shè)計(jì)沒有說哪種方案一定是好的，最終要結(jié)合不同方案的特點(diǎn)及產(chǎn)品的需求來進(jìn)行評(píng)估和應(yīng)用，應(yīng)用得當(dāng)即會(huì)有價(jià)值。