CN105216613B - 一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统 - Google Patents

一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105216613B
CN105216613B CN201510661702.9A CN201510661702A CN105216613B CN 105216613 B CN105216613 B CN 105216613B CN 201510661702 A CN201510661702 A CN 201510661702A CN 105216613 B CN105216613 B CN 105216613B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gear
hub reduction
reduction gear
motor
grades
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201510661702.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105216613A (zh
Inventor
申焱华
徐涛
张文明
金纯�
杨耀东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN201510661702.9A priority Critical patent/CN105216613B/zh
Publication of CN105216613A publication Critical patent/CN105216613A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105216613B publication Critical patent/CN105216613B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Retarders (AREA)

Abstract

本发明提供一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统,属于矿用机械技术领域。包括电池包、控制器、电动机、两档行星齿轮式变速器、主减速器、差速器、轮边减速器和驱动桥壳。电动机位于驱动系统的始端,能量来源于电池包;两档行星齿轮式变速器为单级行星齿轮排结构,通过内部离合器改变动力传递方向,产生不同的传动比;主减速器与差速器为传统锥形齿轮结构;轮边减速器为两级行星齿轮排结构,通过高速级太阳轮轴与差速器相连;制动器与轮边减速器采用一体化结构,通过制动二级太阳轮而产生制动力。该发明提供的驱动系统,设计了一系列简单的机械结构且省去了发动机,解决了矿山地下环境污染问题,可进一步提高工作效率及安全性。

Description

一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统
技术领域
本发明涉及矿用机械技术领域,特别是指一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统。
背景技术
地下重载矿用车辆是地下矿山采掘运输的关键设备,由于环境的特殊性,在其工作过程中应当满足低排放性、高动力性及可靠性的要求,而所有的这些性能要求与矿用车的驱动系统密不可分。传统的地下重载矿用车辆通常采用4×4的驱动方式,其能量传递以液力机械传动或电传动为主,动力源统一为柴油发动机,排放造成的地下污染问题较难解决。然而,由于工作环境的密闭性,矿用车污染物的排放严重影响着地下采掘工作者的工作效率及健康。而且,分析两种形式的矿用车,其在整车结构及动力性方面也还存在着问题。
对于液力机械传动式地下重载矿用车,动力传动系统中需要配备专门的液力机械式变速机构,要想实现全轮驱动,发动机的动力输出后需要至少三根以上的传动轴及中间支撑装置,其结构复杂、开发周期较长且成本较高。此外,当整车运行于低速大扭矩工况时,液力变矩器的效率较低,故障率及维护成本较高。
对于采用电传动的地下重载矿用车,其动力经过发动机、发电机、电动机,最终供给车轮,能量经过两次变换,损耗较大。在能量传递末端,电动机产生机械动力经由轮边减速器后直接供给车轮,整车的动力性取决于电机性能及轮边减速传动比大小。而且在一般情况下,轮边减速器采用单速比结构,输出动力只能通过控制电机动力输出来调节,不能很好的满足不同工况对矿用车的动力性能要求。
发明内容
本发明要提供一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统,以解决现有矿用车工作时造成的地下环境污染,以及驱动系统结构复杂、制造维护困难或损耗大、动力不可调节的问题,进一步改善地下工作环境,提高地下采掘的工作效率及安全性。
该系统包括电池包、控制器、电动机、两档行星齿轮式变速器、驱动桥壳、主减速器、差速器和轮边减速器;其中,两档行星齿轮式变速器包括直接档离合器、变速档离合器、变速器行星架、变速器太阳轮、变速器行星轮、变速器内齿圈和变速器壳体,轮边减速器包括轮边减速器二级行星架、制动器、轮边减速器二级行星轮、轮边减速器二级内齿圈、轮边减速器二级太阳轮、轮毂、轮边减速器一级内齿圈、轮边减速器一级行星轮、轮边减速器一级行星架和轮边减速器一级太阳轮轴;电动机设置在驱动桥系统的始端,电动机能量取自电池包,电动机由控制器控制,电动机外部壳体通过螺栓与变速器壳体相连,动力通过花键传递给变速器太阳轮,两档行星齿轮式变速器通过变速器壳体固定在驱动桥壳上,驱动桥壳一端与变速器壳体相连,另一端与轮边减速器一级行星架相连,主减速器与差速器为一般齿轮结构,位于驱动桥壳内部,制动器位于轮边减速器内部,通过制动器片对轮边减速器二级太阳轮制动。主减速器和差速器接受来自两档行星齿轮式变速器传递的动力并进行分配后通过轮边减速器一级太阳轮轴传递给轮边减速器。主减速器为锥形齿轮,通过花键结构接收来自两档行星齿轮式变速器输出轴的动力,通过锥形齿轮减速增扭后传递给差速器的行星轮;差速器也为锥形齿轮结构,用于接收主减速器的动力并通过半轴齿轮将动力分配到两个半轴。半轴为齿轮轴结构,亦可是一级太阳轮轴,位于驱动桥壳内部,用于连接差速器与轮边减速器,传递动力。
其中,电动机自身携带散热电机和混流式风扇,可通过带动混流式风扇对电机进行散热。控制器为驱动系统电动机控制器并附带有电机附件、整车照明、仪表显示等用电设备的控制,其采用基于CAN总线的分布式网格式控制方式,上位机采用嵌入式系统。驱动桥壳也可称为驱动桥包,用于固定及保护动力传动部件。轮边减速器为两级行星齿轮排结构,通过二级行星架固定于驱动桥壳上。轮边减速器一端与半轴相连,另一端与轮毂相连。当动力输入轮边减速器后,经由高速级齿轮排减速并分为两路传递,一路经由轮边减速器一级行星架传递到低速级齿轮排,另一路通过轮边减速器一级行星轮传递给一级内齿圈,两级行星齿轮动力在轮毂处进行耦合输出。
两档行星齿轮式变速器的变速器太阳轮通过离合器片与变速器行星架相连,变速器内齿圈通过离合器片与变速器壳体相连。当变速器太阳轮与变速器行星架通过离合器片结合时,电动机动力经由变速器行星架直接输出,变速器传动比为1;当变速器内齿圈与变速器壳体通过离合器片相结合,而连接变速器太阳轮与变速器行星架的离合器片放松时,电动机动力经由变速器内齿圈减速增扭后输出,其传动比为单个行星齿轮排传动比;当两档行星齿轮式变速器内部两个离合器全部结合时,变速器传动比为0,此时所述两档行星齿轮式变速器可作为驱动系统的辅助制动装置;当变速器驱动力大于离合器片的摩擦力作用时,离合器片出现打滑现象,此时变速器传递的作用力保持恒定,因此,两档行星齿轮排式变速器亦可作为电机过载保护装置。
制动器位于轮边减速器内部,两者为一体化结构,制动器静片与轮边减速器二级行星架相连,制动器动片与轮边减速器二级太阳轮相连,轮边减速器二级行星架与驱动桥壳相连。
上述技术方案可进一步的改进为:在驱动桥壳内部,两个差速器半轴齿轮之间设计差速锁,解决特殊路面引起的动力单向传递的问题,满足驱动力的合理分配要求。
本发明的上述技术方案的有益效果如下:
提供了一整套简单的能量传递部件结构系统。用电池包及电动机作为动力源,省去了传统的柴油发动机,解决了矿用车污染物的排放问题并降低了噪音,从而改善了地下工作环境,这对于提高工作人员工作效率及健康有重要意义。
该纯电动驱动桥系统,可通过两档行星齿轮式变速器改变驱动系统动力传递,增大电机工作高效区并满足电机容易选型的要求,从而适应矿用车空载高速及满载低速等不同工况下的动力需求。且在特殊工况下,变速器也可作为辅助制动器或过载保护装置,提高整车的行驶安全性。
该纯电动驱动桥系统,可进行减速增扭的部件包括变速器、主减速器及轮边减速器。在不增加单个减速机构性能要求的基础上,不同的减速比叠加可满足地下矿用车重载高动力性的性能需求。
附图说明
图1为本发明的用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统结构示意图;
图2为本发明的用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统电动机结构示意图;
图3为本发明的用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统的两档行星齿轮式变速器结构示意图;
图4为本发明的用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统的轮边减速器结构示意图;
图5为本发明的用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统的结构主视图;
图6为本发明的用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统的结构俯视图;
图7为本发明的用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统的整车控制系统结构框图;
图8为本发明的用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统的动力系统框图。
其中:1-电池包;2-控制器;3-电动机;4-两档行星齿轮式变速器;5-驱动桥壳;6-主减速器;7-差速器;8-轮边减速器;31-散热电机;32-混流式风扇;41-直接档离合器;42-变速档离合器;43-变速器行星架;44-变速器太阳轮;45-变速器行星轮;46-变速器内齿圈;47-变速器壳体;80-轮边减速器二级行星架;81-制动器;82-轮边减速器二级行星轮;83-轮边减速器二级内齿圈;84-轮边减速器二级太阳轮;85-轮毂;86-轮边减速器一级内齿圈;87-轮边减速器一级行星轮;88-轮边减速器一级行星架;89-轮边减速器一级太阳轮轴。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统,如图1、图5和图6所示,为该系统的结构示意图,包括电池包1、控制器2、电动机3、两档行星齿轮式变速器4、驱动桥壳5、主减速器6、差速器7和轮边减速器8;如图2所示为电动机结构示意图,电动机3自身携带散热电机31和混流式风扇32;如图3所示为两档行星齿轮式变速器结构示意图,两档行星齿轮式变速器4包括直接档离合器41、变速档离合器42、变速器行星架43、变速器太阳轮44、变速器行星轮45、变速器内齿圈46和变速器壳体47;如图4所示为轮边减速器结构示意图,轮边减速器8包括轮边减速器二级行星架80、制动器81、轮边减速器二级行星轮82、轮边减速器二级内齿圈83、轮边减速器二级太阳轮84、轮毂85、轮边减速器一级内齿圈86、轮边减速器一级行星轮87、轮边减速器一级行星架88和轮边减速器一级太阳轮轴89。
电动机3设置在驱动桥系统的始端,电动机3能量取自电池包1,电动机3由控制器2控制,电动机3通过外部壳体与变速器壳体47相连,动力通过花键传递给变速器太阳轮44,两档行星齿轮式变速器4通过变速器壳体47固定在驱动桥壳5上,驱动桥壳5一端与变速器壳体47相连,另一端与轮边减速器一级行星架88相连,主减速器6与差速器7位于驱动桥壳5内部,制动器81位于轮边减速器8内部,通过制动器片对轮边减速器二级太阳轮84制动。变速器壳体47在此主要起到支撑及保护变速器行星齿轮排的作用。主减速器6和差速器7接受来自两档行星齿轮式变速器4传递的动力并进行分配后通过轮边减速器一级太阳轮轴89传递给轮边减速器8。电动机3外部壳体通过螺栓固定在变速器壳体47上。制动器81位于轮边减速器8内部,两者为一体化结构,制动器静片与轮边减速器二级行星架80相连,制动器动片与轮边减速器二级太阳轮84相连,轮边减速器二级行星架80与驱动桥壳5相连。
当本发明的驱动桥系统应用于地下重载纯电动矿用车时,整车能量传递及控制结构如图7所示,其可采用CAN总线分布网格式控制方式,电能传递以24V的直流电为主;除整车动力用电外,控制器还附带有电机附件、照明、充电的控制等。图8表示的是整车动力系统传递线路,电能经由整个电机控制后分配到各驱动电机控制器,并由电动机产生机械动力,经由驱动桥系统传递,最终在轮胎与地面接触点处进行动力耦合,共同为整车提供动力。
驱动桥系统的功能是通过各部件的相互配合来实现的,可体现其优点的主要功能包括:变速、过载保护、主辅制动等。
其中,该系统的变速及过载保护是通过两档行星齿轮式变速器4实现的,当变速器直接档离合器41工作,变速器输入轴与变速器行星架43相结合时,电动机3的动力经由变速器输入轴、变速器行星架43直接输出,此时变速器传动比为1;当变速档离合器42工作,变速器内齿圈46与变速器壳体47相结合时,动力经由行星齿轮排减速后由变速器行星架43输出,其减速比为单个行星齿轮排传动比。由于两档行星齿轮式变速器4不同的传动比参与动力传输,可使整车满足低速大扭矩或高速等不同工况的动力需求。除以上情况外,当离合器工作,离合器片结合,而变速器输入轴的驱动力大于离合器片的摩擦力时,直接档离合器41或变速档离合器42将出现打滑现象,此时两档行星齿轮式变速器4将输出恒定的驱动力,使得电动机3动力输出恒定,由此可实现驱动系统中电动机3的过载保护功能。
驱动桥系统的主辅制动功能是通过制动器81和两档行星齿轮式变速器4实现的,其中制动器81为主制动器,两档行星齿轮式变速器4为辅助制动器。当整车有制动需求时,制动器81通过制动制动器片将轮边减速器二级行星架80与轮边减速器二级太阳轮84结合,由于轮边减速器二级行星架80固定,与轮边减速器二级行星架80相连接的制动器静片和与轮边减速器二级太阳轮84相连的制动器动片相互摩擦产生主制动力。由于变速器直接档离合器41和变速档离合器42全部工作时,变速器的传动比为0,当整车有大制动力需求时,变速器可作为辅助制动器参与制动。
以上所述的纯电动驱动桥系统结构及实施应用方式仅仅是对本发明的优选方式进行的描述,并非对本发明的范围进行限定。例如:在结构设计中,驱动桥壳内部,左右两个半轴齿轮之间可设计差速锁结构;变速器可设计为多级行星齿轮排结构,从而增加变速器档位数;在纯电动驱动桥系统的应用范围方面,整个驱动桥系统并非仅局限于地下矿用车的应用,其亦可应用于地上重载非公路矿用车、公路行驶的大型车辆以及地下重型矿用设备等。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统,其特征在于:包括电池包(1)、控制器(2)、电动机(3)、两档行星齿轮式变速器(4)、驱动桥壳(5)、主减速器(6)、差速器(7)和轮边减速器(8);其中,两档行星齿轮式变速器(4)包括直接档离合器(41)、变速档离合器(42)、变速器行星架(43)、变速器太阳轮(44)、变速器行星轮(45)、变速器内齿圈(46)和变速器壳体(47),轮边减速器(8)包括轮边减速器二级行星架(80)、制动器(81)、轮边减速器二级行星轮(82)、轮边减速器二级内齿圈(83)、轮边减速器二级太阳轮(84)、轮毂(85)、轮边减速器一级内齿圈(86)、轮边减速器一级行星轮(87)、轮边减速器一级行星架(88)和轮边减速器一级太阳轮轴(89);电动机(3)设置在驱动桥系统的始端,电动机(3)能量取自电池包(1),电动机(3)由控制器(2)控制,电动机(3)通过外部壳体与变速器壳体(47)相连,动力通过花键传递给变速器太阳轮(44),两档行星齿轮式变速器(4)通过变速器壳体(47)固定在驱动桥壳(5)上,驱动桥壳(5)一端与变速器壳体(47)相连,另一端与轮边减速器一级行星架(88)相连,主减速器(6)与差速器(7)位于驱动桥壳(5)内部,制动器(81)位于轮边减速器(8)内部,通过制动器片对轮边减速器二级太阳轮(84)制动;
所述主减速器(6)和差速器(7)接受来自两档行星齿轮式变速器(4)传递的动力并进行分配后通过轮边减速器一级太阳轮轴(89)传递给轮边减速器(8);
所述制动器(81)位于轮边减速器(8)内部,两者为一体化结构,制动器静片与轮边减速器二级行星架(80)相连,制动器动片与轮边减速器二级太阳轮(84)相连,轮边减速器二级行星架(80)与驱动桥壳(5)相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统,其特征在于:所述电动机(3)自身携带散热电机(31)和混流式风扇(32)。
3.根据权利要求1所述的一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统,其特征在于:所述轮边减速器(8)为两级行星齿轮排结构。
4.根据权利要求1所述的一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统,其特征在于:所述电动机(3)外部壳体通过螺栓固定在变速器壳体(47)上。
CN201510661702.9A 2015-10-14 2015-10-14 一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统 Expired - Fee Related CN105216613B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510661702.9A CN105216613B (zh) 2015-10-14 2015-10-14 一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510661702.9A CN105216613B (zh) 2015-10-14 2015-10-14 一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105216613A CN105216613A (zh) 2016-01-06
CN105216613B true CN105216613B (zh) 2017-08-25

Family

ID=54986029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510661702.9A Expired - Fee Related CN105216613B (zh) 2015-10-14 2015-10-14 一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105216613B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108443433B (zh) * 2018-05-21 2024-01-30 福建中青传动科技有限公司 一种电动车用单作动器式二挡变速器
CN113829874A (zh) * 2021-11-04 2021-12-24 包头北奔重汽桥箱有限公司 一种匹配行星减速的两档减速器传动机构

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2818254Y (zh) * 2005-03-28 2006-09-20 黄贵明 电控液压减速刹车装置
CN102328595A (zh) * 2011-08-05 2012-01-25 徐工集团工程机械股份有限公司江苏徐州工程机械研究院 一种电动轮矿用卡车电传动装置
CN202174948U (zh) * 2011-08-05 2012-03-28 徐工集团工程机械股份有限公司江苏徐州工程机械研究院 电动轮矿用卡车电传动装置
CN103863103A (zh) * 2014-02-26 2014-06-18 北京科技大学 一种具有双动力的电传动地下矿用汽车

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010070725A1 (ja) * 2008-12-15 2010-06-24 トヨタ自動車株式会社 車両用動力伝達装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2818254Y (zh) * 2005-03-28 2006-09-20 黄贵明 电控液压减速刹车装置
CN102328595A (zh) * 2011-08-05 2012-01-25 徐工集团工程机械股份有限公司江苏徐州工程机械研究院 一种电动轮矿用卡车电传动装置
CN202174948U (zh) * 2011-08-05 2012-03-28 徐工集团工程机械股份有限公司江苏徐州工程机械研究院 电动轮矿用卡车电传动装置
CN103863103A (zh) * 2014-02-26 2014-06-18 北京科技大学 一种具有双动力的电传动地下矿用汽车

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
百吨级电传动矿用自卸车轮边驱动系统的配置优化;何建成等;《中国机械工程》;20131130;第24卷(第22期);第3110-3111页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105216613A (zh) 2016-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105835683B (zh) 电液混合动力驱动系统
CN102102740B (zh) 一种混合动力车辆机电复合传动装置
CN103587396B (zh) 一种电动汽车双电机耦合驱动系统
CN102267368B (zh) 一种用于动力耦合的传动机构
CN108215764B (zh) 一种单行星排多模式混合动力传动系统
CN102922982B (zh) 双行星轮系动力耦合传动系统
CN106926682B (zh) 履带车辆串并联混合动力传动装置
CN205632081U (zh) 一种纯电动车用动力总成
CN106342041B (zh) 一种用于混联式混合动力履带车辆的机电复合传动装置
CN206589652U (zh) 双电机纯电动驱动系统及使用该系统的电动汽车
CN104723857A (zh) 混合动力变速器、混合动力驱动系统及混合动力车辆
CN206633804U (zh) 一种车辆机电复合无级变速传动系统
CN105216613B (zh) 一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统
CN106926683A (zh) 一种车辆机电复合无级变速传动系统及方法
CN205890525U (zh) 双电机‑单行星排动力装置及电动汽车
CN107571730A (zh) 一种用于混合动力汽车的动力耦合器及其运行模式
CN107627832A (zh) 回流式动力耦合传动系统
CN207328114U (zh) 混合动力驱动系统及车辆
CN207416539U (zh) 混合动力驱动系统及车辆
CN203543619U (zh) 一种电动汽车双电机耦合驱动系统
CN108327496B (zh) 一种双电机纯电动驱动系统及使用该系统的电动汽车
CN202053876U (zh) 一种用于动力耦合的传动机构
CN209224928U (zh) 一种双行星排结构的纯电动驱动系统及一种车辆
CN207859940U (zh) 行星排混合动力系统和车辆
CN202935147U (zh) 一种混合动力公交车驱动装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170825

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee