CN106402291A - 一种紧凑型双电机动力耦合变速箱 - Google Patents

一种紧凑型双电机动力耦合变速箱 Download PDF

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    • F16H—GEARING
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    • F16H57/023—Mounting or installation of gears or shafts in the gearboxes, e.g. methods or means for assembly

Abstract

本发明提供一种紧凑型双电机动力耦合变速箱，包括：电机A、电机B、变速箱模块和行星排减速装置，所述行星排减速装置包括：太阳轮、行星轮、行星架、齿圈以及输出法兰；该变速箱通过机械变速箱齿轮与同步器结构布置，能实现三个匹配的挡位，通过对电机与变速箱整体空间的统筹规划，缩减了变速箱的空间尺寸，实现了轻量化的设计要求，提高了变速箱的经济性。

Description

一种紧凑型双电机动力耦合变速箱
技术领域
本发明属于动力传动领域,特别的涉及一种紧凑型双电机动力耦合汽车变速箱。
背景技术
随着环境污染日益严重，能源枯竭初显其态，降低汽车尾气排放，提高汽车能源使用效率已迫在眉睫，传统以石油衍生物为燃料的汽车，无法避免其有害尾气的排放，而城市拥堵的路况,更使汽车启停频繁，加剧了污染力度。为了解决这一问题，纯电动汽车应运而生。纯电动汽车以电力作为能源，具有节能减排、噪声低、效率高的优点。
现有的主流纯电动驱动方案有：传统的多挡传动、单电机单级驱动、双电机动力耦合驱动等。传统的多挡传动变速箱加速性能好，并能够使电机工作在高效工作区间，提高能源使用效率，但是在换挡时必然存在动力中断现象，换挡舒适性差。单电机单级驱动变速箱虽然能实现无级变速，但是其电机不能始终在高效工作区间工作，能源使用效率低。此外，单电机驱动变速箱在电机发生故障后，动力立即中断，可靠性不高。双电机动力耦合变速箱在前两种变速箱的基础上做出改进，既能实现无动力中断的换挡动作，又可以通过调节两个电机的转速使电机处于高效工作区间运作，但这种变速箱的不足在于：变速箱壳体空间与双电机的空间相互关联且同时受变速箱输出条件制约。一方面，采用齿轮副减速策略的变速箱，减速比越大，体积越大，另一方面，相同功率下的电机，转速越低，体积越大。为了实现高扭矩、低转速的输出条件，设计时往往以具有较高减速比的大体积减速箱与低转速电机匹配，这就是目前多数双电机变速箱产品体积庞大的主要原因。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种紧凑型双电机动力耦合变速箱，通过对变速箱结构的合理布置以及对电机与变速箱整体空间的统筹规划，使变速箱结构轻巧紧凑，提高变速箱的经济性；同时，通过双电机动力结构保障汽车安全快速抵达维修地点进行维修。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种紧凑型双电机动力耦合变速箱，包括：电机A、电机B、变速箱模块、行星排减速装置；
所述变速箱模块，包括：中心轴平行设置的与电机A联接的输入轴A和与电机B联接的输入轴B；固设在输入轴A上的互相平行的一挡主动齿轮和三挡主动齿轮，两齿轮中间设有同步齿套A；固设在输入轴B上的互相平行的二挡主动齿轮和四挡主动齿轮，两齿轮中间设有同步齿套B；一挡主动齿轮和二挡主动齿轮之间设有一二挡被动齿轮，且一挡主动齿轮和二挡主动齿轮同时与一二挡被动齿轮啮合；三挡主动齿轮和四挡主动齿轮之间设有三四挡被动齿轮，且三挡主动齿轮和四挡主动齿轮间同时与三四挡被动齿轮啮合；一二挡被动齿轮和三四挡被动齿轮共同联接在输出轴上；
进一步的，所述变速箱还包括，固接在变速箱模块外端的行星排减速装置，且变速箱模块的输出轴作为行星排减速装置的动力输入；
进一步的，所述行星排减速装置包括：太阳轮，与太阳轮啮合的行星轮，连接行星轮的行星架，与行星轮啮合的固定的齿圈和与行星架的输出端连接的输出法兰；
进一步的，一挡主动齿轮和三挡主动齿轮空套在输入轴A上；
进一步的，二挡主动齿轮和四挡主动齿轮空套在输入轴B上；
进一步的，一二挡被动齿轮、三四挡被动齿轮分别与输出轴过盈连接；
所述发明的动力传输原理：当一、二、三、四挡主动齿轮分别与同步齿套结合后，主动齿轮与输入轴固连，此时，输入轴上的动力可经过齿轮对传递到输出轴上，所述输出轴与行星排减速装置连接，电机A与电机B的两股动力经过齿轮副减速增矩后，在输出轴上耦合，最后通过行星排减速装置的减速增矩作用，由输出法兰输出。
本发明的有益效果：
1、本发明变速箱以两个电机作为动力输入，不需要控制离合器就能完成换挡动作。在换挡时，能保持至少一个电机持续输出动力，避免了动力中断的状况，提升了换挡舒适性；
2、本发明变速箱具备合适的机械结构布置，通过两个电机自身的速度调节功能，保证电机始终工作在高效工作区间内，提高了能源使用效率，避免了电能的浪费；
3、本发明变速箱在电机与减速箱模块之后增添行星排减速装置，使减速比得到了可观的提升，这意味着在同等输出条件下，本发明变速箱可以选择转速更高、体积更小的电机来匹配变速箱，节省了变速箱与电机的整体空间，提高了变速箱的经济性；
4、本发明变速箱与传统的单电机变速箱相比，具有更高的可靠性，由于双电机的存在，即使一个电机发生故障，另一个电机仍能提供有效动力，保障汽车安全快速抵达维修地点进行维修。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明所述的双电机动力耦合变速箱传动方案；
图2为本发明所述的传动方案一挡功率流示意图；
图3为本发明所述的传动方案二挡功率流示意图；
图4为本发明所述的传动方案三挡功率流示意图。
附图标记说明：
1-电机A；2-输入轴A；3-三挡主动齿轮；4-同步齿套A；5-一挡主动齿轮；6-三四挡被动齿轮；7-一二挡被动齿轮；8-齿圈；9-行星轮；10-输出法兰；11-太阳轮；12-行星架；13-输出轴；14-二挡主动齿轮；15-同步齿套B；16-四挡主动齿轮；17-输入轴B；18-电机B；200-变速箱模块；100-行星排减速装置；I-一挡位；II-二挡位；III-三挡位。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种紧凑型双电机动力耦合变速箱包括：电机A1、电机B18、变速箱模块200和行星排减速装置100；
所述变速箱模块200，包括：中心轴平行设置的与电机A1联接的输入轴A2和与电机B18联接的输入轴B17；固设在输入轴A2上的互相平行的一挡主动齿轮5和三挡主动齿轮3，两齿轮中间设有同步齿套A4；固设在输入轴B17上的互相平行的二挡主动齿轮14和四挡主动齿轮16，两齿轮中间设有同步齿套B15；一挡主动齿轮5和二挡主动齿轮14之间设有一二挡被动齿轮7，且一挡主动齿轮5和二挡主动齿轮14同时与一二挡被动齿轮7啮合；三挡主动齿轮3和四挡主动齿轮16之间设有三四挡被动齿轮6，且三挡主动齿轮3和四挡主动齿轮16同时与三四挡被动齿轮6啮合；一二挡被动齿轮7和三四挡被动齿轮6共同联接在输出轴13上；
所述行星排减速装置100包括：太阳轮11，与太阳轮11啮合的行星轮9，连接行星轮的行星架12，与行星轮9啮合的固定的齿圈8和与行星架12的输出端连接的输出法兰10；
进一步的，一挡主动齿轮5和三挡主动齿轮3空套在输入轴A2上；
进一步的，二挡主动齿轮14和四挡主动齿轮16空套在输入轴B17上；
进一步的，一二挡被动齿轮7、三四挡被动齿轮6分别与输出轴13过盈连接；
所述发明的动力传输原理：当一、二、三、四挡主动齿轮分别与同步齿套结合后，主动齿轮与输入轴固连，此时，输入轴上的动力可经过齿轮对传递到输出轴13上，所述输出轴13与行星排减速装置100连接，电机A与电机B的两股动力经过齿轮副减速增矩后，在输出轴13上耦合，最后通过行星排减速装置100的减速增矩作用，由输出法兰10输出；
所述变速箱在各挡位下的功率流与齿轮啮合状态为：
(1)一挡
如图2所示，此时，一挡主动齿轮5上的结合齿与同步齿套A4相结合，二挡主动齿轮14上的结合齿与同步齿套B15相结合。
图2中的I标示一挡位的功率流为：电机A1与输入轴A2连接，电机A1的动力通过一挡主动齿轮5与一二挡被动齿轮7的齿轮副实现减速增矩；电机B18与输入轴B17连接，电机B18的动力通过二挡主动齿轮14与一二挡被动齿轮7的齿轮副实现减速增矩；这两股动力在输出轴13上耦合，传递至行星排减速装置100的太阳轮11上，最后通过行星排减速装置100实现减速增矩，由输出法兰10输出；
(2)二挡
如图3所示，此时，三挡主动齿轮3上的结合齿与同步齿套A4相结合，二挡主动齿轮14上的结合齿与同步齿套B15相结合。
图3中的II标示二挡位的功率流为：电机A1与输入轴A2连接，电机A1的动力通过三挡主动齿轮3与三四挡被动齿轮6的齿轮副实现减速增矩；电机B18与输入轴B17连接，电机B18的动力通过二挡主动齿轮14与一二挡被动齿轮7的齿轮副实现减速增矩；这两股动力在输出轴13上耦合，传递至行星排减速装置100的太阳轮11上，最后通过行星排减速装置100实现减速增矩，由输出法兰10输出；
(3)三挡
如图4所示，此时，三挡主动齿轮3上的结合齿与同步齿套A4相结合，四挡主动齿轮16上的结合齿与同步齿套B15相结合。
图4中的III标示三挡位的功率流为：电机A1与输入轴A2连接，电机A1的动力通过三挡主动齿轮3与三四挡被动齿轮6的齿轮副实现减速增矩；电机B18与输入轴B17连接，电机B18的动力通过四挡主动齿轮16与三四挡被动齿轮6的齿轮副实现减速增矩；这两股动力在输出轴13上耦合，传递至行星排减速装置100的太阳轮11上，最后通过行星排减速装置100实现减速增矩，由输出法兰10输出。
所述变速箱的换挡过程为：
(1)一挡升二挡
从一挡切换二挡时，一挡主动齿轮5上的结合齿与同步齿套A4脱离，由电机A1输出至输出轴13的动力流暂时中断，此时,控制电机A1转速以调节同步齿套A4转速，当三挡主动齿轮3与同步齿套A4转速相同时，三挡主动齿轮3上的结合齿与同步齿套A4相结合，电机A1通过输入轴A2、三挡主动齿轮3与三四挡被动齿轮6、行星排减速装置100，继续输出动力至输出轴13；由于在换挡过程中，电机B18依次通过输入轴B17、二挡主动齿轮14与一二挡被动齿轮7、行星排减速装置100持续减速增矩输出，故保证了在换挡过程中动力始终不中断；
(2)二挡升三挡
从二挡切换三挡时，二挡主动齿轮14上的结合齿与同步齿套B15脱离，由电机B18输出至输出轴13的动力流暂时中断，此时，控制电机B18转速以调节同步齿套B15转速，当四挡主动齿轮16与同步齿套B15转速相同时，四挡主动齿轮16上的结合齿与同步齿套B15相结合,电机B18通过输入轴B17、四挡主动齿轮16与三四挡被动齿轮6、行星排减速装置100，继续输出动力至输出轴13；由于在换挡过程中，电机A1依次通过输入轴A2、三挡主动齿轮3与三四挡被动齿轮6、行星排减速装置100持续减速增矩输出，故保证了在换挡过程中动力始终不中断；
(3)三挡降二挡
从三挡切换二挡时，四挡主动齿轮16上的结合齿与同步齿套B15脱离，由电机B18输出至输出轴13的动力流暂时中断，此时，控制电机B18转速以调节同步齿套B15转速，当二挡主动齿轮14与同步齿套B15转速相同时，二挡主动齿轮14上的结合齿与同步齿套B15相结合,电机B18通过输入轴B17、二挡主动齿轮14与一二挡被动齿轮7、行星排减速装置100，继续输出动力至输出轴13；由于在换挡过程中，电机A1依次通过输入轴A2、三挡主动齿轮3与三四挡被动齿轮6、行星排减速装置100持续减速增矩输出，故保证了在换挡过程中动力始终不中断；
(4)二挡降一挡
从二挡切换一挡时，三挡主动齿轮3上的结合齿与同步齿套A4脱离，由电机A1输出至输出轴13的动力流暂时中断，此时,控制电机A1转速以调节同步齿套A4转速，当一挡主动齿轮5与同步齿套A4转速相同时，一挡主动齿轮5上的结合齿与同步齿套A4相结合，电机A1通过输入轴A2、一挡主动齿轮5与一二挡被动齿轮7、行星排减速装置100，继续输出动力至输出轴13；由于在换挡过程中，电机B18依次通过输入轴B17、二挡主动齿轮14与一二挡被动齿轮7、行星排减速装置100持续减速增矩输出，故保证了在换挡过程中动力始终不中断。
本发明提供一种紧凑型双电机动力耦合变速箱，该变速箱以两个电机作为动力输入，换挡时，能保证动力不中断，同时通过有效的换挡策略与双电机的转速调节功能，保证电机始终处于高效工作区间，适用于启停频繁的城市路况。此外，通过在电机与减速箱之后增添行星排减速装置加大减速比，本发明变速箱可以在电机选型时选择转速更大、体积更小的电机来匹配变速箱，节省了变速箱与电机的整体空间，提高了变速箱的经济性。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种紧凑型双电机动力耦合变速箱，其特征在于：包括电机A(1)、电机B(18)和变速箱模块(200)；
所述变速箱模块(200)，包括：中心轴平行设置的与电机A(1)联接的输入轴A(2)和与电机B(18)联接的输入轴B(17)；固设在输入轴A(2)上的互相平行的一挡主动齿轮(5)和三挡主动齿轮(3)，两齿轮中间设有同步齿套A(4)；固设在输入轴B(17)上的互相平行的二挡主动齿轮(14)和四挡主动齿轮(16)，两齿轮中间设有同步齿套B(15)；一挡主动齿轮(5)和二挡主动齿轮(14)之间设有一二挡被动齿轮(7)，且一挡主动齿轮(5)和二挡主动齿轮(14)同时与一二挡被动齿轮(7)啮合；三挡主动齿轮(3)和四挡主动齿轮(16)之间设有三四挡被动齿轮(6)，且三挡主动齿轮(3)和四挡主动齿轮(16)同时与三四挡被动齿轮(6)啮合；一二挡被动齿轮(7)和三四挡被动齿轮(6)共同联接在输出轴(13)上。
2.根据权利要求1所述的紧凑型双电机动力耦合变速箱，其特征在于：还包括行星排减速装置(100)；所述行星排减速装置(100)固接在变速箱模块(200)外端，且输出轴(13)作为行星排减速装置(100)的动力输入。
3.根据权利要求2所述的紧凑型双电机动力耦合变速箱，其特征在于：所述行星排减速装置(100)包括：太阳轮(11)，与太阳轮(11)啮合的行星轮(9)，连接行星轮的行星架(12)，与行星轮(9)啮合的固定的齿圈(8)和与行星架(12)的输出端连接的输出法兰(10)。
4.根据权利要求1所述的紧凑型双电机动力耦合变速箱，其特征在于：一挡主动齿轮(5)和三挡主动齿轮(3)空套在输入轴A(2)上。
5.根据权利要求1所述的紧凑型双电机动力耦合变速箱，其特征在于：二挡主动齿轮(14)和四挡主动齿轮(16)空套在输入轴B(17)上。
6.根据权利要求1所述的紧凑型双电机动力耦合变速箱，其特征在于：一二挡被动齿轮(7)、三四挡被动齿轮(6)分别与输出轴(13)过盈连接。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170215

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