CN109624627A - 一种基于电机驱动模式下的水陆两用车的双离合双行星齿轮传动机构及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电机驱动模式下的水陆两用车的双离合双行星齿轮传动机构，包括：箱体，内部设置输入轴；电机，其设置在所述箱体外部，输出端连接所述输入轴；主动锥齿轮，其设置在所述输入轴中部；从动轴，其垂直于所述输入轴设置，所述从动轴的一端设置从动椎齿轮，所述主动锥齿轮与所述主动锥齿轮啮合；主动轴，其一端可拆卸套设在所述输入轴上；陆地行星排，其中心套设在所述从动轴的另一端；水路行星排，其中心套设在所述主动轴的另一端；陆地离合器，其一端连接所述陆地行星排输出端，另一端连接车轮；水路离合器，其一端连接所述水路行星排输出端，另一端连接螺旋桨。将水路和陆地动力传输一体化，动力之间切换更加平稳。

Description

一种基于电机驱动模式下的水陆两用车的双离合双行星齿轮 传动机构及其控制方法

技术领域

本发明涉及车辆领域，尤其涉及一种基于电机驱动模式下的水陆两用车的双离合双行星齿轮传动机构及其控制方法。

背景技术

水陆两栖车：又名水陆两栖船，水陆两用船，水陆两用车，水陆两用艇；它是结合了车与船的双重性能，既可像汽车一样在陆地上行驶穿梭，又可像船一样在水上泛水浮渡的特种车辆。目前水路两用车动力源一般还是发动机，传动结构也几乎都是采用了两套动力传动结构，靠分动器一套输出到车轮，一套输出到螺旋桨，虽然可以实现水路和陆地之间的动力切换，但是这种动力转换使得传动机构相对复杂，增加了整车的重量，甚至切换后的动力传输也会有所影响。

因此，针对传统的传动机构结构复杂的缺点，为了使传动机构简单化、轻便化，使水路和陆地之间的动力切换更加平稳，一种基于电机驱动模式下的水陆两用车的双离合双行星齿轮传动机构应运而生。

发明内容

本发明为解决目前的技术不足之处，提供了一种基于电机驱动模式下的水陆两用车的双离合双行星齿轮传动机构，将水路和陆地动力传输一体化，动力之间切换更加平稳。

本发明还提供了一种基于电机驱动模式下的水陆两用车的双离合双行星齿轮传动机构的控制方法，能够根据具体路况来进行动力分配。

本发明提供的技术方案为：一种基于电机驱动模式下的水陆两用车的双离合双行星齿轮传动机构，包括：

箱体，内部设置输入轴；

电机，其设置在所述箱体外部，输出端连接所述输入轴；

主动锥齿轮，其设置在所述输入轴中部；

从动轴，其垂直于所述输入轴设置，所述从动轴的一端设置从动椎齿轮；

其中，所述主动锥齿轮与所述从动锥齿轮啮合；

主动轴，其一端可拆卸套设在所述输入轴上；

陆地行星排，其中心套设在所述从动轴的另一端；

水路行星排，其中心套设在所述主动轴的另一端；

陆地离合器，其一端连接所述陆地行星排输出端，另一端连接车轮，所述陆地离合器使所述车轮与所述陆地行星排选择性的连接或者断开；

水路离合器，其一端连接所述水路行星排输出端，另一端连接螺旋桨，所述水路离合器使所述螺旋桨与所述水路行星排选择性的连接或者断开。

优选的是，

所述陆地行星排包括：

陆地齿圈，其外圈固定在所述箱体内；

陆地太阳轮，其中心套设在所述从动轮的另一端；

多个陆地行星齿轮，其分别与所述陆地齿圈以及所述陆地太阳轮啮合；

陆地行星架，其端面与所述陆地行星齿轮中心连接，中心输出端连接所述陆地离合器；

其中所述陆地行星齿轮可相对所述陆地行星架转动。

优选的是，所述水路行星排包括：

水路齿圈，其外圈固定在所述箱体内；

水路太阳轮，其中心套设在所述主动轮的另一端；

多个水路行星齿轮，其分别与所述水路齿圈以及所述水路太阳轮啮合；

水路行星架，其端面与所述水路行星齿轮中心连接，中心输出端连接所述水路离合器；

其中，所述水路行星齿轮可相对所述水路行星架转动。

优选的是，

所述陆地行星架上均匀设置多个第一通孔；所述第一通孔与所述陆地行星齿轮的数量相同；

所述陆地行星齿轮中心与所述第一通孔内可转动地设置第一传动销。

优选的是，

所述水路行星架上均匀分布多个第二通孔；所述第二通孔与所述水路行星齿轮的数量相同；

所述水路行星齿轮中心与所述第二通孔内可转动地设置第二传动销。

优选的是，还包括：

水深传感器，其设置在前后车轮处，用于监测前轮和后轮涉水深度；

速度传感器，其设置在车身，用于监测车速；

转速传感器，其设置在所述电机输出端，用于监测电机输出端转速；

阻力传感器，其设置在车体前端，用于监测车辆行进阻力；

控制器，其连接所述水深传感器、所述速度传感器、所述转速传感器、所述阻力传感器以及所述电机，并控制电机输出端处动力分配。

优选的是，包括：

当在陆地上行驶时，保持第一档位，所述第一档位为陆地离合器与陆地行星排输出端接合，水路离合器与水路行星排输出端分离，动力输出到车轮；

当在水路行驶时，保持第三档位，第三档位为陆地离合器与陆地行星排输出端分离，水路离合器与水路行星排输出端结合，动力输出到螺旋桨；

当从陆地进入水路行驶或从水路进入陆地行驶时，保持第二档位，第二档位为陆地离合器与陆地行星排输出端接合，水路离合器与水路行星排输出端结合，动力输出带动车轮和螺旋桨共同旋转。

优选的是，当保持第二档位时，电机动力输出到车轮和螺旋桨的比例满足：

其中，n₁为分配到车轮的动力比例，n₂为分配到螺旋桨的动力比例，h₁为前轮涉水深度，h₂为后轮涉水深度，P为电机功率，n为电机转速，v为车速，f为车辆行进阻力。

本发明所述的有益效果：本发明采用的是双离合控制，有效地解决了实际水路和陆地之间动力的切换相一致问题，选用电机驱动，减少了齿轮的冲击，切换的平稳性，使水路两用车移动更加灵活、迅速、准确，能更好地满足实时性要求；现有的传统的传动机构依靠分动器进行动力之间的切换，一方面结构较复杂，另一方面在切换水路与陆地之间动力时不能同时保证两端都有动力，在登陆或者入水时的运行工况的适应性较差，具有较大的滞后性，无法满足实时地调整为其提供动力的需求，容易造成动力输出中断等现象，本发明有效的解决了以上问题。

附图说明

图1为本发明的传动机构整体装置方案图。

图2为本发明的传动机构工作流程图。

图3为本发明的传动机构整体三维结构示意图。

图4为本发明的传动机构局部三维结构示意图。

图5为本发明的陆地行星排装配图。

图6为本发明的水路行星排装配图

图7为本发明的锥齿轮传动图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明的一种基于电机驱动模式下的水陆两用车的双离合双行星齿轮传动机构，包括：箱体，内部设置输入轴200。在箱体的外部设置电机100，电机的输出端连接输入轴200，为动力传输机构提供动力。主动锥齿轮411设置在所述输入轴200的中部；从动轴310垂直于输入轴200设置，所述从动轴310的一端设置从动椎齿轮311，所述从动锥齿轮311与所述主动锥齿轮411啮合。主动轴410一端套设在所述输入轴200上；陆地行星排300中心套设在所述从动轴310另一端；水路行星排400中心套设在所述主动轴410的另一端；陆地离合器L1的一端连接所述陆地行星排300输出端，另一端连接车轮；所述陆地离合器使所述车轮与所述陆地行星排选择性的连接或者断开。水路离合器L2一端连接所述水路行星排400输出端，另一端连接螺旋桨，所述水路离合器使所述螺旋桨与所述水路行星排选择性的连接或者断开。

如图3-7所示，所述陆地行星排300包括：陆地齿圈320外圈固定在所述箱体内；陆地太阳轮340中心套设在所述从动轮310的另一端；

多个陆地行星齿轮330分别与所述陆地齿圈320以及所述陆地太阳轮340啮合；陆地行星架350端面与所述陆地行星齿轮330中心连接，中心输出端连接所述陆地离合器L1；其中所述陆地行星齿轮330可相对所述陆地行星架350的转动。

所述水路行星排400包括：水路齿圈420外圈固定在所述箱体内；水路太阳轮440中心套设在所述主动轮410的另一端；多个水路行星齿轮430分别与所述水路齿圈420以及所述水路太阳轮440啮合；水路行星架450端面与所述水路行星齿轮430中心连接，中心输出端连接所述水路离合器L2；其中所述水路行星齿轮430可相对所述水路行星架450的转动。

所述陆地行星架350上均匀设置多个第一通孔；所述第一通孔与所述陆地行星齿轮330的数量相同；所述陆地行星齿轮330中心与所述第一通孔内可转动地设置第一传动销。

所述水路行星架450上均匀分布多个第二通孔；所述第二通孔与所述水路行星齿轮430的数量相同；所述水路行星齿轮430中心与所述第二通孔内可转动地设置第二传动销。

三个档位，分别为：

第一档位，其为所述陆地离合器与所述陆地行星排输出端接合，所述水路离合器与所述水路行星排输出端分离；

第二档位，其为所述陆地离合器与所述陆地行星排输出端接合，所述水路离合器与所述水路行星排输出端结合；

第三档位，其为所述陆地离合器与所述陆地行星排输出端分离，所述水路离合器与所述水路行星排输出端结合。

水深传感器设置在前后车轮处，用于监测前轮和后轮涉水深度；速度传感器设置在车身，用于监测车速；转速传感器设置在所述电机输出端，用于监测电机输出端转速；阻力传感器设置在车体前端，用于监测车辆行进阻力；控制器，其连接所述水深传感器、所述速度传感器、所述转速传感器、所述阻力传感器以及所述电机，并控制电机输出端处动力分配。

如图2所示，一种基于电机驱动模式下的水陆两用车的双离合双行星齿轮传动机构的控制方法，包括：

当在陆地上行驶时，保持第一档位，动力输出到车轮；

当在水路行驶时，保持第三档位，动力输出到螺旋桨；

当从陆地进入水路行驶或从水路进入陆地行驶时，保持第二档位，动力输出带动车轮和螺旋桨共同旋转。

当保持第二档位时，电机动力输出到车轮和螺旋桨的比例满足：

其中，n₁为分配到车轮的动力比例，n₂为分配到螺旋桨的动力比例，h₁为前轮涉水深度，h₂为后轮涉水深度，P为电机功率，n为电机转速，v为车速，f为车辆行进阻力。

当电机启动以后，首先对离合器进行选择，默认情况下，水陆两用车一般是在陆地上行驶，陆地离合器L1接合，水路离合器L2分离，使其电机的动力经过锥齿轮，然后到陆地行星排，最后到达车轮端，依靠离合器接合状态，动力输出到车轮。当准备进入水面时，使其水路离合器L2接合，此时电机带动车轮和螺旋桨共同旋转，为其提供动力，当进入水面以后，陆地离合器L1分离，水路离合器L2继续保持接合，电机的动力直接经过水路行星排传到水路输出端，依靠水路离合器接合状态，动力输出到螺旋桨。当水路两用车从水面登陆时，使其陆地离合器L1接合，电机带动螺旋桨和车轮共同旋转，车轮端开始获得动力，登上陆地以后保持陆地离合器L1继续接合，水路离合器L2分离，螺旋桨停止转动，此时动力经过锥齿轮、陆地行星排传至车轮端，车轮获得车速。传动机构工作流程图如图2所示。

车轮端动力传输过程：电机带动输入轴，输入轴与主动锥齿轮配合，主动锥齿轮与从动齿轮轴啮合，改变动力输出方向，从动锥齿轮轴与陆地行星排里的陆地太阳轮配合，动力到达陆地行星排L1，陆地太阳轮与陆地行星齿轮啮合，陆地齿圈固定，陆地行星齿轮靠第一传动销带动与陆地行星架连接，动力经陆地行星架输出到车路端离合器L1，动力最终到达车轮。

水路端动力传输过程：电机带动输入轴，输入轴与水路行星排的水路太阳轮过盈配合带动其旋转，水路太阳轮与水路行星齿轮啮合，水路齿圈固定，水路齿轮靠第二传动销与水路行星架连接，动力经过水路行星架输出到水路离合器L2，最终到达螺旋桨。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种基于电机驱动模式下的水陆两用车的双离合双行星齿轮传动机构，其特征在于，包括：

箱体，内部设置输入轴；

电机，其设置在所述箱体外部，输出端连接所述输入轴；

主动锥齿轮，其设置在所述输入轴中部；

从动轴，其垂直于所述输入轴设置，所述从动轴的一端设置从动椎齿轮；

其中，所述主动锥齿轮与所述从动锥齿轮啮合；

主动轴，其一端可拆卸套设在所述输入轴上；

陆地行星排，其中心套设在所述从动轴的另一端；

水路行星排，其中心套设在所述主动轴的另一端；

陆地离合器，其一端连接所述陆地行星排输出端，另一端连接车轮，所述陆地离合器使所述车轮与所述陆地行星排选择性的连接或者断开；

水路离合器，其一端连接所述水路行星排输出端，另一端连接螺旋桨，所述水路离合器使所述螺旋桨与所述水路行星排选择性的连接或者断开。

2.根据权利要求1所述的基于电机驱动模式下的水陆两用车的双离合双行星齿轮传动机构，其特征在于，

所述陆地行星排包括：

陆地齿圈，其外圈固定在所述箱体内；

陆地太阳轮，其中心套设在所述从动轮的另一端；

多个陆地行星齿轮，其分别与所述陆地齿圈以及所述陆地太阳轮啮合；

陆地行星架，其端面与所述陆地行星齿轮中心连接，中心输出端连接所述陆地离合器；

其中所述陆地行星齿轮可相对所述陆地行星架转动。

3.根据权利要求2所述的基于电机驱动模式下的水陆两用车的双离合双行星齿轮传动机构，其特征在于，

所述水路行星排包括：

水路齿圈，其外圈固定在所述箱体内；

水路太阳轮，其中心套设在所述主动轮的另一端；

多个水路行星齿轮，其分别与所述水路齿圈以及所述水路太阳轮啮合；

水路行星架，其端面与所述水路行星齿轮中心连接，中心输出端连接所述水路离合器；

其中，所述水路行星齿轮可相对所述水路行星架转动。

4.根据权利要求3所述的基于电机驱动模式下的水陆两用车的双离合双行星齿轮传动机构，其特征在于，

所述陆地行星架上均匀设置多个第一通孔；所述第一通孔与所述陆地行星齿轮的数量相同；

所述陆地行星齿轮中心与所述第一通孔内可转动地设置第一传动销。

5.根据权利要求3所述的基于电机驱动模式下的水陆两用车的双离合双行星齿轮传动机构，其特征在于，

所述水路行星架上均匀分布多个第二通孔；所述第二通孔与所述水路行星齿轮的数量相同；

所述水路行星齿轮中心与所述第二通孔内可转动地设置第二传动销。

6.根据权利要求5所述的基于电机驱动模式下的水陆两用车的双离合双行星齿轮传动机构，其特征在于，还包括：

水深传感器，其设置在前后车轮处，用于监测前轮和后轮涉水深度；

速度传感器，其设置在车身，用于监测车速；

转速传感器，其设置在所述电机输出端，用于监测电机输出端转速；

阻力传感器，其设置在车体前端，用于监测车辆行进阻力；

控制器，其连接所述水深传感器、所述速度传感器、所述转速传感器、所述阻力传感器以及所述电机，并控制电机输出端处动力分配。

7.一种基于电机驱动模式下的水陆两用车的双离合双行星齿轮传动机构的控制方法，其特征在于，包括：

当在陆地上行驶时，保持第一档位，所述第一档位为陆地离合器与陆地行星排输出端接合，水路离合器与水路行星排输出端分离，动力输出到车轮；

当在水路行驶时，保持第三档位，第三档位为陆地离合器与陆地行星排输出端分离，水路离合器与水路行星排输出端结合，动力输出到螺旋桨；

当从陆地进入水路行驶或从水路进入陆地行驶时，保持第二档位，第二档位为陆地离合器与陆地行星排输出端接合，水路离合器与水路行星排输出端结合，动力输出带动车轮和螺旋桨共同旋转。

8.根据权利要求7所述的于电机驱动模式下的水陆两用车的双离合双行星齿轮传动机构的控制方法，其特征在于，当保持第二档位时，电机动力输出到车轮和螺旋桨的比例满足：

其中，n₁为分配到车轮的动力比例，n₂为分配到螺旋桨的动力比例，h₁为前轮涉水深度，h₂为后轮涉水深度，P为电机功率，n为电机转速，v为车速，f为车辆行进阻力。