CN106828066A - 双电机章动变速装置及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双电机章动变速装置及其工作方法，该装置包括驱动电机一、行星架H、外锥齿轮、万向节、内锥齿轮、自锁轴承、驱动电机二、变速装置输出轴、差速器，所述驱动电机一的输出轴与行星架H相连，行星架H上的外锥齿轮和万向节的一端固连在一起，万向节的另一端与变速装置输出轴相连，变速装置输出轴连接差速器，差速器连接到车轮；外锥齿轮和内锥齿轮相啮合；驱动电机二的输出轴与内锥齿轮相连；自锁轴承设置在内锥齿轮和驱动电机二之间，自锁轴承使得驱动电机二的输出轴只能在一个方向上转动，在相反的方向上会自锁，以实现制动；外锥齿轮的轴线与水平面间有一夹角，内锥齿轮的轴线呈水平状态。本发明可以应用在电动汽车领域，不仅能够实现单电机单独工作或是双电机共同工作，而且结构简单，径向尺寸小，可以实现大的变速比。

Description

双电机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章动变速装置及其工作方法，可以应用在电动汽车领域。
背景技术
目前电动大客车为了提高经济性和动力性，实现多个工作模式，已经在使用一些双电机耦合变速装置。
申请号为20120024534.9的中国专利公开了电动汽车及其双电机耦合变速装置和该装置的控制系统。由两个电机、两个离合器、一个制动器、一个定轴齿轮机构和一组行星齿轮组成。通过对离合器和制动器的控制实现双电机转速耦合工作、双电机转矩耦合工作和固定变比工作三种工作模式。
申请号为201320779634.2的中国专利公开了一种电动汽车双电机耦合驱动系统。由两个电机、三个离合器、一个锁止器、一组行星齿轮机构和一个齿轮传递机构组成。通过对离合器和锁止器的控制可以实现包括单电机单独工作、双电机转速耦合和转矩耦合以及再生制动等多个工作模式。
以上公开的电动汽车双电机耦合驱动系统，有些结构使用较多的离合器和锁止器，虽能实现多种工作模式，但是控制难度也增加，且变速装置比较复杂，提高了生产成本。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种双电机章动变速装置及其工作方法，不仅能够实现单电机单独工作或是双电机共同工作，而且结构简单，径向尺寸小，可以实现大的变速比。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种双电机章动变速装置，包括驱动电机一、行星架H、外锥齿轮、万向节、内锥齿轮、自锁轴承、驱动电机二、变速装置输出轴、差速器，所述驱动电机一的输出轴与行星架H相连，行星架H上的外锥齿轮和万向节的一端固连在一起，万向节的另一端与变速装置输出轴相连，变速装置输出轴连接差速器，差速器连接到车轮；外锥齿轮和内锥齿轮相啮合；驱动电机二的输出轴与内锥齿轮相连；自锁轴承设置在内锥齿轮和驱动电机二之间，自锁轴承使得驱动电机二的输出轴只能在一个方向上转动，在相反的方向上会自锁，以实现制动；外锥齿轮的轴线与水平面间有一夹角，内锥齿轮的轴线呈水平状态。
进一步地，万向节为球笼式。
进一步地，外锥齿轮和内锥齿轮均为双圆弧锥齿轮。
进一步地，驱动电机一单独驱动、驱动电机二不工作时，驱动电机一输出轴正转输出功率带动行星架转动，行星架H、内锥齿轮和万向节输出端之间转速关系为
其中Z1为内锥齿轮的齿数、Z2为外锥齿轮的齿数，ωH为行星架H的转速，ω1为内锥齿轮的转速，ω2为万向节的转速且与外锥齿轮的转速相等，并且Z1＜Z2；这时自锁轴承限制内锥齿轮转动，这时传动比为
进一步地，驱动电机一和驱动电机二都工作时，驱动电机一和驱动电机二均为正转输出功率，行星架H、内锥齿轮和万向节的转速关系为
其中Z1为内锥齿轮的齿数、Z2为外锥齿轮的齿数，ωH为行星架H的转速，ω1为内锥齿轮的转速，ω2为万向节的转速且与外锥齿轮的转速相等，并且Z1＜Z2。
上述装置包括以下工作方法：包括单电机驱动模式和双电机驱动模式。
单电机驱动模式：驱动电机一单独驱动、驱动电机二不工作，驱动电机一输出轴正转输出功率带动行星架转动，行星架H、内锥齿轮和万向节输出端之间转速关系为
其中Z1为双圆弧内锥齿轮的齿数、Z2为双圆弧外锥齿轮的齿数，ωH为行星架H的转速，ω1为双圆弧内锥齿轮的转速，ω2为万向节的转速且与双圆弧外锥齿轮的转速相等，并且Z1＜Z2；由转速关系的公式可知内锥齿轮是反转而万向节是正转，自锁轴承限制内锥齿轮的反转进而实现内锥齿轮的制动，此时驱动电机二不工作，传动比为
章动变速装置的齿轮传动为少齿差行星齿轮传动，Z1、Z2齿差数小，进而实现大传动比；此时从驱动电机一驱动经章动变速装置变速之后实现大变比减速，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应用在车辆起步、爬坡的工况，所述工况需要高扭矩。
进一步地，双电机驱动模式：驱动电机一和驱动电机二都工作，驱动电机一和驱动电机二均为正转输出功率，行星架H、内锥齿轮和万向节的转速关系为
其中Z1为内锥齿轮的齿数、Z2为外锥齿轮的齿数，ωH为行星架H的转速，ω1为内锥齿轮的转速，ω2为万向节的转速且与外锥齿轮的转速相等，并且Z1＜Z2；此时驱动电机一和驱动电机二输出的转速经过章动变速装置的齿轮耦合之后由输出轴传到差速器，再传到车轮；双电机转速耦合工作模式应用在车辆高速行驶时的工况。
进一步地，制动时，处于单电机驱动模式下双电机章动变速装置实现单电机能量回收；处于双电机驱动模式下双电机章动变速装置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：本发明所设计双电机章动变速装置，可实现单电机单独工作或是双电机共同工作；章动变速装置结构简单，径向尺寸小，可以实现大的变速比，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、控制难度大、生产成本高的问题。
附图说明
图1为本发明实施例的构造示意图。
图中：1-驱动电机一，2-行星架H，3-外锥齿轮，4-万向节，5-内锥齿轮，6-自锁轴承，7-驱动电机二，8-变速装置输出轴，9-差速器，10-车轮。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，一种双电机章动变速装置，包括驱动电机一、行星架H、外锥齿轮、万向节、内锥齿轮、自锁轴承、驱动电机二、变速装置输出轴、差速器，所述驱动电机一的输出轴与行星架H相连，行星架H上的外锥齿轮和万向节的一端固连在一起，万向节的另一端与变速装置输出轴相连，变速装置输出轴连接差速器，差速器连接到车轮；外锥齿轮和内锥齿轮相啮合；驱动电机二的输出轴与内锥齿轮相连；自锁轴承设置在内锥齿轮和驱动电机二之间，自锁轴承使得驱动电机二的输出轴只能在一个方向上转动，在相反的方向上会自锁，以实现制动；外锥齿轮的轴线与水平面间有一夹角，内锥齿轮的轴线呈水平状态。
进一步地，万向节为球笼式。
进一步地，外锥齿轮和内锥齿轮均为双圆弧锥齿轮。
进一步地，驱动电机一单独驱动、驱动电机二不工作时，驱动电机一输出轴正转输出功率带动行星架转动，行星架H、内锥齿轮和万向节输出端之间转速关系为
其中Z1为内锥齿轮的齿数、Z2为外锥齿轮的齿数，ωH为行星架H的转速，ω1为内锥齿轮的转速，ω2为万向节的转速且与外锥齿轮的转速相等，并且Z1＜Z2；这时自锁轴承限制内锥齿轮转动，这时传动比为
进一步地，驱动电机一和驱动电机二都工作时，驱动电机一和驱动电机二均为正转输出功率，行星架H、内锥齿轮和万向节的转速关系为
本发明所设计装置的工作方法如下：
(1)单电机驱动低转速高扭矩工作模式：驱动电机一单独驱动，驱动电机二不工作时，驱动电机一输出轴正转输出功率带动变速器的行星架H转动，这时行星架H、内锥齿轮和万向节输出端之间转速关系为
其中Z1、Z2分别是内锥齿轮和外锥齿轮的齿数，ωH为行星架H的转速，ω1为内锥齿轮的转速，ω2为万向节的转速且与外锥齿轮的转速相等，并且Z1＜Z2。由公式(1)可知内锥齿轮是反转而万向节是正转，而在设计上内锥齿轮反转时自锁轴承就会限制其反转，起到制动内锥齿轮的效果，这时驱动电机二不工作。这时传动比为
章动齿轮传动属于少齿差行星齿轮传动，Z1、Z2齿差数很小，所以可以实现大的传动比。这时从驱动电机一驱动经章动变速器变速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)双电机转速耦合工作模式：驱动电机一和驱动电机二都工作，驱动电机一和驱动电机二都是正转输出功率，这时行星架H、内锥齿轮和万向节的转速关系为
这时驱动电机一和驱动电机二输出的转速经过章动齿轮耦合之后由输出轴传到差速器，再传到车轮。双电机转速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。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种双电机章动变速装置，其特征在于：包括驱动电机一、行星架H、外锥齿轮、万向节、内锥齿轮、自锁轴承、驱动电机二、变速装置输出轴、差速器，所述驱动电机一的输出轴与行星架H相连，行星架H上的外锥齿轮和万向节的一端固连在一起，万向节的另一端与变速装置输出轴相连，变速装置输出轴连接差速器，差速器连接到车轮；外锥齿轮和内锥齿轮相啮合；驱动电机二的输出轴与内锥齿轮相连；自锁轴承设置在内锥齿轮和驱动电机二之间，自锁轴承使得驱动电机二的输出轴只能在一个方向上转动，在相反的方向上会自锁，以实现制动；外锥齿轮的轴线与水平面间有一夹角，内锥齿轮的轴线呈水平状态。
2.根据权利要求1所述的双电机章动变速装置，其特征在于：万向节为球笼式。
3.根据权利要求1所述的双电机章动变速装置，其特征在于：外锥齿轮和内锥齿轮均为双圆弧锥齿轮。
4.根据权利要求1-3之一所述的双电机章动变速装置，其特征在于：驱动电机一单独驱动、驱动电机二不工作时，驱动电机一输出轴正转输出功率带动行星架转动，行星架H、内锥齿轮和万向节输出端之间转速关系为其中Z1为内锥齿轮的齿数、Z2为外锥齿轮的齿数，ωH为行星架H的转速，ω1为内锥齿轮的转速，ω2为万向节的转速且与外锥齿轮的转速相等，并且Z1＜Z2；这时自锁轴承限制内锥齿轮转动，这时传动比为
5.根据权利要求1-3之一所述的双电机章动变速装置，其特征在于：驱动电机一和驱动电机二都工作时，驱动电机一和驱动电机二均为正转输出功率，行星架H、内锥齿轮和万向节的转速关系为其中Z1为内锥齿轮的齿数、Z2为外锥齿轮的齿数，ωH为行星架H的转速，ω1为内锥齿轮的转速，ω2为万向节的转速且与外锥齿轮的转速相等，并且Z1＜Z2。
6.根据权利要求1-5之一所述的双电机章动变速装置的工作方法，其特征在于：包括单电机驱动模式和双电机驱动模式。
7.根据权利要求6所述的双电机章动变速装置的工作方法，其特征在于：单电机驱动模式：驱动电机一单独驱动、驱动电机二不工作，驱动电机一输出轴正转输出功率带动行星架转动，行星架H、内锥齿轮和万向节输出端之间转速关系为其中Z1为双圆弧内锥齿轮的齿数、Z2为双圆弧外锥齿轮的齿数，ωH为行星架H的转速，ω1为双圆弧内锥齿轮的转速，ω2为万向节的转速且与双圆弧外锥齿轮的转速相等，并且Z1＜Z2；由转速关系的公式可知内锥齿轮是反转而万向节是正转，自锁轴承限制内锥齿轮的反转进而实现内锥齿轮的制动，此时驱动电机二不工作，传动比为章动变速装置的齿轮传动为少齿差行星齿轮传动，Z1、Z2齿差数小，进而实现大传动比；此时从驱动电机一驱动经章动变速装置变速之后实现大变比减速，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应用在车辆起步、爬坡的工况，所述工况需要高扭矩。
8.根据权利要求6所述的双电机章动变速装置的工作方法，其特征在于：双电机驱动模式：驱动电机一和驱动电机二都工作，驱动电机一和驱动电机二均为正转输出功率，行星架H、内锥齿轮和万向节的转速关系为其中Z1为内锥齿轮的齿数、Z2为外锥齿轮的齿数，ωH为行星架H的转速，ω1为内锥齿轮的转速，ω2为万向节的转速且与外锥齿轮的转速相等，并且Z1＜Z2；此时驱动电机一和驱动电机二输出的转速经过章动变速装置的齿轮耦合之后由输出轴传到差速器，再传到车轮；双电机转速耦合工作模式应用在车辆高速行驶时的工况。
9.根据权利要求7或8所述的双电机章动变速装置的工作方法，其特征在于：制动时，处于单电机驱动模式下双电机章动变速装置实现单电机能量回收；处于双电机驱动模式下双电机章动变速装置实现双电机能量回收。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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