CN106828065A - 双电机耦合二级章动变速装置及其工作方法 - Google Patents

双电机耦合二级章动变速装置及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种双电机耦合二级章动变速装置及其工作方法，包括由第一电机驱动转动的行星架，所述行星架上套设有随行星架的旋转进行章动运动的外锥齿轮A和外锥齿轮B；还包括与外锥齿轮A啮合的内锥齿轮A以及与外锥齿轮B相啮合的内锥齿轮B，所述内锥齿轮A与动力输出轴相连接，所述内锥齿轮B安装于一单向轴承上并由第二电机驱动转动。本发明双电机耦合二级章动变速装置可实现单电机单独工作或双电机共同工作，结构简单，控制难度小，制造成本低，径向尺寸小，可以实现大的减速比。

Description

双电机耦合二级章动变速装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种双电机耦合二级章动变速装置及其工作方法。
背景技术
目前电动大客车电驱动装置一般采用单电机与传统变速箱结合，通过变速箱的不同档位实现客车爬坡和高速行驶的要求。为了提高经济性和动力性，一些双电机耦合变速装置在电动客车上得到应用。申请号为201010100671.7的中国专利公开了一种适合纯电动大客车的双电机转速耦合的电驱动装置，由一组简单行星齿轮机构、两台驱动电机、两个减速器和一个锁止器组成。通过对锁止器的控制实现低速时由第一电机单独驱动实现大变比减速后大扭矩输出，高速时两电机共同工作实现转速耦合实现车辆高速的要求。
申请号为201410348074.4的中国专利公开了一种新能源汽车双电机耦合驱动系统及控制方法。由两个驱动电机、两套离合器总成和一套动力耦合器总成组成，实现对汽车的控制，满足汽车行驶性能要求。
以上公开的电动汽车双电机耦合驱动系统，在电机到车轮之间的变速装置都比较复杂，包括有行星齿轮、固定速比齿轮机构，有些结构还有较多的离合器和锁止器，虽有些机构能实现多种工作模式，但是变速装置复杂，提高了控制系统的难度，增加生产成本，降低系统效率。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构简单，控制难度小，制造成本低的双电机耦合二级章动变速装置及其工作方法。
本发明采用以下方案实现：一种双电机耦合二级章动变速装置，包括由第一电机驱动转动的行星架，所述行星架上套设有随行星架的旋转进行章动运动的外锥齿轮A和外锥齿轮B；还包括与外锥齿轮A啮合的内锥齿轮A以及与外锥齿轮B相啮合的内锥齿轮B，所述内锥齿轮A与动力输出轴相连接，所述内锥齿轮B安装于第二电机的转轴上，第二电机的转轴上还安装有单向轴承。
进一步的，所述外锥齿轮A、外锥齿轮B、内锥齿轮A和内锥齿轮B均为双圆弧锥齿轮；所述动力输出轴与传动桥上的差速器相连接。
进一步的，所述外锥齿轮A和外锥齿轮B做章动运动时的章动角相同。
本发明的另一技术方案：一种双电机耦合二级章动变速装置的工作方法，采用如上所述的双电机耦合二级章动变速装置，
（1）低转速高扭矩工作模式：第一电机单独驱动，第二电机不工作，内锥齿轮B反向转动受单向轴承限制，单向轴承起到制动内锥齿轮B的效果，即为0，实现大变比减速，得到大扭矩输出；
（2）双电机动力耦合工作模式：第一电机和第二电机都工作，实现高速输出；
（3）制动能量回收工作模式：制动时，处于低转速高扭矩工作模式下可实现单电机能量回收；处于双电机动力耦合工作模式下可实现双电机能量回收。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明双电机耦合二级章动变速装置可实现单电机单独工作或双电机共同工作，结构简单，控制难度小，制造成本低，径向尺寸小，可以实现大的减速比，解决了常规电动汽车中为了达到大的减速比而采用的多个减速机构，结构复杂，径向尺寸大的问题。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例构造示意图；
图2是本发明实施例中行星架构造示意图；
图中标号说明：1-第一电机、2-行星架、3-外锥齿轮B、4-外锥齿轮A、5-内锥齿轮A、6-内锥齿轮B、7-单向轴承、8-第二电机、9-动力输出轴、10-差速器、11-车轮、12-第一杆部、13-第二杆部、14-第三杆部。
具体实施方式
如图1~2所示，一种双电机耦合二级章动变速装置，包括由第一电机1驱动转动的行星架2，所述行星架上套设有随行星架的旋转进行章动运动的外锥齿轮A4和外锥齿轮B3，外锥齿轮A和外锥齿轮B与行星架2旋转配合；还包括与外锥齿轮A啮合的内锥齿轮A5以及与外锥齿轮B相啮合的内锥齿轮B6，所述内锥齿轮A与动力输出轴9相连接，所述内锥齿轮B安装于第二电机8的转轴上，第二电机8的转轴上还安装有单向轴承7，单向轴承7保证第二电机的输出轴只能在一个方向上转动，在反转方向上会自锁，起到制动的效果。
该双电机耦合二级章动变速装置的工作原理如下：
（1）单电机驱动低转速高扭矩工作模式：第一电机1单独驱动，第二电机8不工作，第一电机1带动行星架H转动，这时行星架、内锥齿轮A和内锥齿轮B之间转速关系为：
（1）
其中、、、分别是外锥齿轮B、内锥齿轮B、外锥齿轮A、内锥齿轮A的齿数，为行星架的转速，为内锥齿轮B的转速，为内锥齿轮A的转速，由公式（1）可知内锥齿轮B是反转而内锥齿轮A是正转，因内锥齿轮B反向转动受单向轴承限制，单向轴承起到制动内锥齿轮B的效果，这时第二电机不工作，即为0，这时传动比为
（2）
这时从第一电机驱动经变速装置之后可以实现大变比减速，得到大扭矩输出到差速器最后输送到车轮，这种低转速高扭矩的工作模式可以应用在车辆起步、爬坡等需要高扭矩的工况。
（2）双电机动力耦合工作模式：第一电机和第二电机都工作，第一电机和第二电机都是正转输出功率，这时行星架H、内锥齿轮B和内锥齿轮A之间转速关系为：
（3）
这时第一电机和第二电机输出的转速经过变速装置后由输出轴传到差速器，再传到车轮，双电机动力耦合工作模式可以应用在车辆高速行驶时的工况。
（3）制动能量回收工作模式：制动时，处于上述（1）单电机驱动模式下可实现单电机能量回收；处于上述（2）双电机驱动模式下可实现双电机能量回收。
本发明双电机耦合二级章动变速装置，可实现单电机单独工作或双电机共同工作结构简单，径向尺寸小，可以实现大的减速比，解决了常规电动汽车中为了达到大的减速比而采用的多个减速机构，结构复杂，径向尺寸大的问题。
在本实施例中，所述外锥齿轮A、外锥齿轮B、内锥齿轮A和内锥齿轮B均为双圆弧锥齿轮；所述动力输出轴9与传动桥上的差速器10相连接。
在本实施例中，所述外锥齿轮A和外锥齿轮B做章动运动时的章动角相同。
在本实施例中，所述行星架2包括与第一电机的转轴相连接的第一杆部12、与第一杆部垂直的第二杆部13以及与第二杆部相连接的第三杆部14，外锥齿轮B安装于第一杆部12上，外锥齿轮A安装于第三杆部14上，第一杆部和第三杆部与第一电机1的转轴轴心线之间的夹角相同，以实现外锥齿轮A和外锥齿轮B的章动角相同。
一种双电机耦合二级章动变速装置的工作方法，采用如上所述的双电机耦合二级章动变速装置：
（1）单电机驱动低转速高扭矩工作模式：第一电机1单独驱动，第二电机8不工作，第一电机1带动行星架H转动，这时行星架、内锥齿轮A和内锥齿轮B之间转速关系为：
（1）
其中、、、分别是外锥齿轮B、内锥齿轮B、外锥齿轮A、内锥齿轮A的齿数，为行星架的转速，为内锥齿轮B的转速，为内锥齿轮A的转速，由公式（1）可知内锥齿轮B是反转而内锥齿轮A是正转，因内锥齿轮B反向转动受单向轴承限制，单向轴承起到制动内锥齿轮B的效果，这时第二电机不工作，即为0，这时传动比为
（2）
这时从第一电机驱动经变速装置之后可以实现大变比减速，得到大扭矩输出到差速器最后输送到车轮，这种低转速高扭矩的工作模式可以应用在车辆起步、爬坡等需要高扭矩的工况。
（2）双电机动力耦合工作模式：第一电机和第二电机都工作，第一电机和第二电机都是正转输出功率，这时行星架H、内锥齿轮B和内锥齿轮A之间转速关系为：
（3）
这时第一电机和第二电机输出的转速经过变速装置后由输出轴传到差速器，再传到车轮，双电机动力耦合工作模式可以应用在车辆高速行驶时的工况。
（3）制动能量回收工作模式：制动时，处于上述（1）单电机驱动模式下可实现单电机能量回收；处于上述（2）双电机驱动模式下可实现双电机能量回收。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，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 (4)

1.一种双电机耦合二级章动变速装置，其特征在于：包括由第一电机驱动转动的行星架，所述行星架上套设有随行星架的旋转进行章动运动的外锥齿轮A和外锥齿轮B；还包括与外锥齿轮A啮合的内锥齿轮A以及与外锥齿轮B相啮合的内锥齿轮B，所述内锥齿轮A与动力输出轴相连接，所述内锥齿轮B安装于第二电机的转轴上，第二电机的转轴上还安装有单向轴承。
2.根据权利要求1所述的双电机耦合二级章动变速装置，其特征在于：所述外锥齿轮A、外锥齿轮B、内锥齿轮A和内锥齿轮B均为双圆弧锥齿轮；所述动力输出轴与传动桥上的差速器相连接。
3.根据权利要求1所述的双电机耦合二级章动变速装置，其特征在于：所述外锥齿轮A和外锥齿轮B做章动运动时的章动角相同。
4.一种双电机耦合二级章动变速装置的工作方法，采用任一种如权利要求1~3所述的双电机耦合二级章动变速装置，其特征在于：
（1）低转速高扭矩工作模式：第一电机单独驱动，第二电机不工作，内锥齿轮B反向转动受单向轴承限制，单向轴承起到制动内锥齿轮B的效果，即为0，实现大变比减速，得到大扭矩输出;
（2）双电机动力耦合工作模式：第一电机和第二电机都工作，实现高速输出；
（3）制动能量回收工作模式：制动时，处于低转速高扭矩工作模式下可实现单电机能量回收；处于双电机动力耦合工作模式下可实现双电机能量回收。
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