CN106183799B - 一种高速双动力源输入的电动力传输装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种高速双动力源输入的电动力传输装置，包括变速箱和动力输入装置，其中所述变速箱包含有变速箱副箱和变速箱主箱，变速箱副箱内有对称式布置的减速齿轮，变速箱主箱采用双中间轴的两档换档结构，内有双中间轴、对称布置的齿轮传动和安装在输出轴上的接合套。该技术方案在保证动力输出的同时有效降低高速传动所带来的噪音及减弱振动现象，通过技术结构设计降低变速箱所承载的扭矩，延长电机和传动系统的寿命，提升传动系统的效率。

Description

一种高速双动力源输入的电动力传输装置

技术领域

本发明涉及电动客车的动力及传动系统，特别是涉及一种高速双动力源输入的电动力传输装置。

背景技术

目前汽车排放已成为环境污染的主要因素之一，为保护环境，减少汽车排放，发展纯电动客车已成为解决环保问题的重要手段之一。纯电动客车由于驱动功率和扭矩要求大，有单电机驱动和双电机驱动两个表现形式，双电机驱动相比于单电机驱动而言，每个电机的功率和扭矩需求较低，更容易做到高速轻载运行，系统的效率相比会更高，成本也会更低；但是现有的双电机耦合驱动系统存在着诸多弊端，如申请号为201210024534.9的中国专利文件公开了一种电动汽车及其双电机耦合变速装置和该装置的控制系统，所公布的技术方案存在着低速时双电机承受大转矩输出影响电机寿命、高速时双电机转速耦合实现高转速输出产生巨大噪音、转速耦合模式下两个电机的转矩分配不合理而产生振动的问题；又如申请号为CN201410348074.4的中国专利文件公开了一种新能源汽车双电机耦合驱动系统，该方案中的驱动系统采用无级变速，虽然在一定程度上减弱了振动现象，但在动力需求比较大的情况下，如需要爬坡及加速时不能提供足够的动力，其次，该方案在输出功率需求低时采用单电机工作使得两个电机的损耗程度不同步而使得维护效率低，再次，在双电机同时运行的工况下没有进行减噪设计而产生很大噪音。

发明内容

本发明为了解决电动客车电驱动系统上述问题，提出了一种高速双动力源输入的电动力传输装置，该技术方案在保证动力输出的同时有效降低高速传动所带来的噪音及减弱振动现象，通过技术结构设计降低变速箱所承载的扭矩，延长电机和传动系统的寿命，提升传动系统的效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高速双动力源输入的电动力传输装置，包括变速箱和动力输入装置，其中所述变速箱包含有变速箱副箱和变速箱主箱，所述变速箱副箱包含有变速箱输入轴、副箱减速齿轮副和主副箱连接轴，所述变速箱主箱包含有主箱传动齿轮副、一档齿轮副、二档齿轮副、接合套、输出轴和两根中间轴，所述变速箱副箱、所述变速箱主箱通过所述主副箱连接轴连接，所述变速箱输入轴连接两边的副箱输入齿轮，所述主箱传动齿轮副、所述一档齿轮副和所述二档齿轮副均相对于所述输出轴所在直线对称设计且由两边的所述中间轴串连，所述一档齿轮副、所述二档齿轮副空套在所述输出轴上，所述接合套通过花键安装在所述输出轴上，所述动力输入装置包含有相对于所述主副箱连接轴所在直线对称布置的电机，所述电机的输出轴与所述变速箱输入轴连接。

所述电机的输出轴连接所述变速箱输入轴将动力传至所述副箱减速齿轮副，再通过所述主副箱连接轴传递至所述变速箱主箱中的所述主箱传动齿轮副，再由所述主箱传动齿轮副经所述中间轴传递至所述一档齿轮副或所述二档齿轮副，最后当所述接合套与所述一档齿轮副或者所述二档齿轮副耦合时，动力就能通过所述输出轴输出。所述动力输入装置采用对称设计的双电机，保证了输出足够动力的同时将产生的扭矩平均分配至两个电机，有效地降低了所述电机的最大输入扭矩，延长了所述动力输入装置的使用寿命，该传动系统的噪音主要来源于副箱内的齿轮传动，故所述变速箱副箱采用对称式的减速齿轮副，降低了齿轮的模数，此外，可使用斜齿轮传动和细高齿提升齿轮重叠系数，均大大减小了齿轮啮合的噪音。所述变速箱主箱同样采用对称布置的双中间轴结构，降低齿轮副承载的扭矩，在单侧可能出现较强振动时靠对称的结构弱化产生的振动，有效地减小了传动噪音及减弱了振动现象。所述电机可使用感应电动机，感应电动机在启动、运转时均使用辅助线圈和电容器，结构简单，可信赖度高。可根据负荷的大小改变电机的额定转速并可以连续运转，耐久性能好，效率高，噪声低，定制感应电动机的效率与变速比，可有效地提高系统的效率。

作为本发明的优选，所述副箱减速齿轮副包含有相对于所述主副箱连接轴两边对称的所述副箱输入齿轮和中间的副箱减速齿轮。

所述减速齿轮副采用对称设计，不仅使得动力对称输入、扭矩均分至两侧电机，同时使得通过所述副箱减速齿轮的输出扭矩增大，保证了输出动力。

作为本发明的优选，所述变速箱副箱和所述变速箱主箱通过所述主副箱连接轴啮合副箱减速齿轮、主箱传动齿轮副主齿连接。

作为本发明的优选，所述主箱传动齿轮副、所述一档齿轮副和所述二档齿轮副通过所述中间轴啮合主箱传动齿轮副侧齿、一档齿轮副侧齿和二档齿轮副侧齿而串连，所述一档齿轮副侧齿和所述二档齿轮副侧齿通过花键与所述中间轴连接，所述一档齿轮副侧齿啮合一档齿轮副主齿、所述二档齿轮副侧齿啮合二档齿轮副主齿空套所述输出轴。

花键因为具有较多的齿与槽，故连接受力均匀、应力集中较小，齿数多而接触面积大，因而可承受较大的载荷，且与轴的对中性好。所述中间轴与所述一档齿轮副侧齿和所述二档齿轮副侧齿以花键连接是考虑到所述一档齿轮副和所述二挡齿轮副为动力传递主要结构件，也是受力主要结构件，有利于齿轮副与所述中间轴的高速转动和转速传动，加强结构连接强度。

作为本发明的优选，所述接合套连接有电动换挡系统。

所述接合套与所述输出轴以花键连接，因为花键的导向性好，故所述接合套可在换挡系统的驱动下实现精密移动换挡。换档时，采用电动选换档执行机构，该方式换档准确高效，成功率高，精确的位置和扭矩控制，减少换挡时的轴向端面冲击，提高了换挡机构的寿命。

作为本发明的优选，所述输出轴连接至速度传感设备。

速度传感设备可实时反馈所述输出轴转速至电动换挡系统。由于所述一档齿轮副主齿、所述二档齿轮副主齿的转速不同，当所述接合套在二者之间切换时会有转速差异，此时切换档位对于整个换档机构冲击很大，故通过速度传感设备和电动换挡系统相配合，使电机将接合套调速并处于零惯量模式后换挡，进一步降低换挡冲击。同时采用了小惯量的电机及汽车等级的IGBT，可有效地降低调速时间及扭矩中断时间，提高换挡品质。

作为本发明的优选，所述变速箱主箱与所述输出轴的安装处是浮动接口部。

在所述变速箱主箱和所述输出轴的接口部部采用浮动接合，允许所述输出轴在所述接合套换挡时产生合理振动，避免了所述输出轴振动带动所述变速箱振动，降低了该处传动噪音，同时减少所述输出轴在接口部的径向受力，延长了所述输出轴的使用寿命。

作为本发明的优选，所述变速箱副箱和所述变速箱主箱采用模块化设计，所述变速箱副箱为公共模块，所述变速箱主箱内的所述一档齿轮副和所述二档齿轮副速比为可变动模块。

所述变速箱副箱的减速比设置为3:1，针对城市客车、电动班车、市郊客车的应用，所述一档齿轮副和所述二档齿轮副速比可设置为1.8:1和1:1，城市客车应用中电机的最高转速低于7000RPM，换档时的车速在35～40公里/小时，换档频率低（87%以上的工况运行在一档）、噪音低（电机70%以上的工况运行在5000RPM以下）、系统寿命长；而运行在电动班车、市郊客车等的应用时，电机的最高转速低于9000RPM (对应的车速为100公里/小时)。针对BRT应用，所述一档齿轮副和所述二档齿轮副速比可设置为2.3:1和1.3:1，城市客车应用中电机的最高转速低于9000RPM，换档时的车速在25～30公里/小时，换档频率低（70%以上的工况运行在一档）、电机转速低（70%以上的工况运行在7000RPM）、系统寿命长。合理的设置两档速比，降低电机的最大扭矩和电机的最高运行转速，延长了电机和传动系统的寿命。合理的设置副箱内的速比，通过调整主箱内的一档、二档速比，提高了电驱动系统的效率，可分别满足城市客车、电动班车、市郊客车和BRT的应用。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

1.动力输入装置通过采用对称设计的双电机，保证了输出足够动力的同时将产生的扭矩平均分配至两个电机，有效地降低了电机的最大输入扭矩，延长了动力输入装置的使用寿命；动力输入装置使用的感应电动机在启动、运转时均使用辅助线圈和电容器，结构简单，可信赖度高，可根据负荷的大小改变电机的额定转速并可以连续运转，耐久性能好，效率高，噪声低，定制感应电动机的效率与变速比，可有效地提高系统的效率。

2.通过变速箱副箱采用对称式的减速齿轮副，降低了齿轮的模数，使用斜齿轮传动和细高齿提升齿轮重叠系数，大大减小了齿轮啮合的噪音。变速箱主箱同样采用对称布置的双中间轴结构，降低齿轮副承载的扭矩，在单侧可能出现较强振动时靠对称的结构弱化产生的振动，有效地减小了传动噪音及减弱了振动现象。

3.换档时，采用电动选换档执行机构控制变速箱换档，该方式换档准确高效，成功率高，精确的位置和扭矩控制，减少换挡时的轴向端面冲击，提高了驾驶舒适性。

4.使用了速度传感设备，可实时得到输出轴转速，用于换档控制。在接合套接合所需档位之前将接合套转速与所需档位转速调整至一致，同时使电机处于零惯量模式，进一步降低换挡冲击。采用了小惯量的电机及汽车等级的IGBT，可有效地降低调速时间及扭矩中断时间，提高换挡品质。

5.在变速箱主箱和输出轴的接口部部采用浮动接合，允许输出轴在接合套换挡时产生合理振动，避免了输出轴振动带动变速箱振动，降低了该处传动噪音，同时减少所述输出轴在接口部的径向受力，延长了输出轴的使用寿命。

6.合理的设置两档速比，降低电机的最大扭矩和电机的最高运行转速，延长了电机和传动系统的寿命。合理的设置副箱内的速比，通过调整主箱内的一档、二档速比，提高了电驱动系统的效率，可分别满足城市客车、电动班车、市郊客车和BRT的应用。

附图说明

图1为一种高速双动力源输入的电动力传输装置结构总示意图。

图2为变速箱副箱结构示意图。

图3为主箱传动齿轮副结构示意图。

图4为一档、二档齿轮副结构示意图。

图中：

21、动力输入装置，25、变速箱，1、电机，2、变速箱副箱，3、变速箱输入轴， 4、中间轴，5、变速箱主箱，56、浮动接口部，6、输出轴，7、二档齿轮副，71、二档齿轮副侧齿，72、二档齿轮副主齿，8、接合套，9、一档齿轮副，91、一档齿轮副侧齿，92、一档齿轮副主齿，10、主箱传动齿轮副，101、主箱传动齿轮副侧齿，102、主箱传动齿轮副主齿，11、副箱减速齿轮副，111、副箱输入齿轮，112、副箱减速齿轮，12、主副箱连接轴。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1，如图1所示为一种高速双动力源输入的电动力传输装置结构总示意图。一种高速双动力源输入的电动力传输装置，包括变速箱25和动力输入装置21，其中变速箱25包含有变速箱副箱2和变速箱主箱5，如图2所示，变速箱副箱2包含有变速箱输入轴3、副箱减速齿轮副11和主副箱连接轴12，如图1、图3、图4所示，变速箱主箱5包含有主箱传动齿轮副10、一档齿轮副9、二档齿轮副7、接合套8、输出轴6和两根中间轴7，变速箱副箱2、变速箱主箱5通过主副箱连接轴12连接，副箱减速齿轮副11由相对于主副箱连接轴12两边对称的副箱输入齿轮111输入动力、中间的副箱减速齿轮112减速，变速箱输入轴3连接两边的副箱输入齿轮111，主箱传动齿轮副10、一档齿轮副9和二档齿轮副7均相对于输出轴6所在直线对称设计且两侧齿轮由两边的中间轴4串连，一档齿轮副7、二档齿轮副9空套在输出轴6上，接合套8通过花键安装在输出轴6上，接合套8啮合一档齿轮副7或二档齿轮副9将动力传递给输出轴6，动力输入装置21包含有两个相对于主副箱连接轴所在直线对称布置的电机1，电机采用感应电动机，电机1的输出轴与变速箱输入轴3连接。变速箱副箱2和变速箱主箱5通过主副箱连接轴12啮合副箱减速齿轮112、主箱传动齿轮副主齿102连接。主箱传动齿轮副10、一档齿轮副7和二档齿轮副9通过中间轴4啮合主箱传动齿轮副侧齿101、一档齿轮副侧齿91和二档齿轮副侧齿71而串连，一档齿轮副侧齿91和二档齿轮副侧齿71通过花键与中间轴4连接，一档齿轮副侧齿91啮合一档齿轮副主齿92、二档齿轮副侧齿71啮合二档齿轮副主齿72空套输出轴6。接合套8连接有电动换挡系统。输出轴6连接有速度传感设备。变速箱主箱5与输出轴6的安装处是浮动接口部56。变速箱副箱2和变速箱主箱5采用模块化设计，变速箱副箱2为公共模块，变速箱主箱5内的一档齿轮副7和二档齿轮副9速比为可变动模块。

Claims (7)

1.一种高速双动力源输入的电动力传输装置，包括变速箱（25）和动力输入装置（21），其特征在于：所述变速箱（25）包含有变速箱副箱（2）和变速箱主箱（5），所述变速箱副箱（2）包含有两根变速箱输入轴（3）、副箱减速齿轮副（11）和主副箱连接轴（12），所述变速箱主箱（5）包含有主箱传动齿轮副（10）、一档齿轮副（9）、二档齿轮副（7）、接合套（8）、输出轴（6）和两根中间轴（4），所述变速箱副箱（2）、所述变速箱主箱（5）通过所述主副箱连接轴（12）连接，两根所述变速箱输入轴（3）分别连接各自的副箱输入齿轮（111），所述主箱传动齿轮副（10）、所述一档齿轮副（9）和所述二档齿轮副（7）均相对于所述输出轴（6）所在直线对称设计且由两边的所述中间轴（4）串连，所述主箱传动齿轮副（10）、所述一档齿轮副（9）和所述二档齿轮副（7）通过所述中间轴（4）啮合主箱传动齿轮副侧齿（101）、一档齿轮副侧齿（91）和二档齿轮副侧齿（71）而串连，所述一档齿轮副侧齿（91）和所述二档齿轮副侧齿（71）通过花键与所述中间轴（4）连接，所述一档齿轮副侧齿（91）啮合一档齿轮副主齿（92）、所述二档齿轮副侧齿（71）啮合二档齿轮副主齿（72），所述一档齿轮副（9）的所述一档齿轮副主齿（92）、所述二档齿轮副（7）的所述二档齿轮副主齿（72）分别空套在所述输出轴（6）上，所述接合套（8）通过花键安装在所述输出轴（6）上，所述动力输入装置（21）包含有相对于所述主副箱连接轴（12）所在直线对称布置的电机（1），所述电机（1）的输出轴与所述变速箱输入轴（3）连接。

2.如权利要求1所述的一种高速双动力源输入的电动力传输装置，其特征在于：所述副箱减速齿轮副（11）包含有所述副箱输入齿轮（111）和副箱减速齿轮（112）,所述副箱输入齿轮（111）相对于所述主副箱连接轴（12）两边对称，所述副箱减速齿轮（112）位于两侧的所述副箱输入齿轮（111）之间，所述副箱减速齿轮（112）啮合两侧的所述副箱输入齿轮（111），所述副箱减速齿轮（112）连接所述主副箱连接轴（12）。

3.如权利要求1所述的一种高速双动力源输入的电动力传输装置，其特征在于：所述变速箱副箱（2）和所述变速箱主箱（5）通过所述主副箱连接轴（12）啮合副箱减速齿轮（112）、主箱传动齿轮副主齿（102）连接。

4.如权利要求1所述的一种高速双动力源输入的电动力传输装置，其特征在于：所述接合套（8）连接有电动换挡系统。

5.如权利要求1所述的一种高速双动力源输入的电动力传输装置，其特征在于：所述输出轴（6）连接至速度传感设备。

6.如权利要求1所述的一种高速双动力源输入的电动力传输装置，其特征在于：所述变速箱主箱（5）与所述输出轴（6）的安装处是浮动接口部（56）。

7.如权利要求1所述的一种高速双动力源输入的电动力传输装置，其特征在于：所述变速箱副箱（2）和所述变速箱主箱（5）采用模块化设计，所述变速箱副箱（2）为公共模块，所述变速箱主箱（5）内的所述一档齿轮副（9）和所述二档齿轮副（7）速比为可变动模块。