CN110030341A - 行星齿轮多路电子调速机构 - Google Patents

行星齿轮多路电子调速机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种行星齿轮多路电子调速机构，它是它是通过在行星齿轮多路传动机构中的转速控制传动路径安装发电机发电将机械能转变成电能来阻止转速控制传动路径转动，用电动机将发电机、蓄电池的电能转化成机械能驱动对应输出传动路径或输出轴转动；在发电机、蓄电池与电动机之间安装电子控制系统，由电子控制系统根据工作情况的变化对发电机、电动机的参数进行调整，使发电机将转速控制传动路径的部分机械能转化成电能而调整其输出转矩或转速，使电动机将适量的电能转化成机械能而调整对应输出传动路径或输出轴的转矩或转速；或将发电机的电能直接驱动电动机转动完成对行星齿轮多路传动机构中各传动路径的转矩、转速进行合理调整；配合行星齿轮多路传动变速器完成变速变矩任务。

Description

行星齿轮多路电子调速机构
技术领域
本发明涉及调速器，具体是一种利用发电机的制动效应和电动机的驱动作用联合对行星齿轮多路传动机构中的不同传动路径的转速进行控制或调整来辅助行星齿轮多路传动机构对输入转矩的传动比实现无级变化。
技术背景
实现无级变速是汽车工业、电力产业和其它许多行业一直向往的目标，目前的液力自动变速器和电控无级变速器在一定程度上取得了很大发展，但由于：1、液力自动变速器传动比不连续，且传动效率低，动力性能与燃油经济不理想。2、电控无级变速器目前只能在一些小排量汽车中得以应用，而无法在大排量、大功率汽车中应用。3、行程可变弹性无级变速器或转速控制器的稳定性能较差。4、它们结构复杂、生产成本高，且维修困难。5、行星齿轮多路传动机构一直未有理想的转速控制机构。均未实现理想的无级变速效果。
发明内容
为了解决难以对行星齿轮多路传动机构中相应传动路径的转速、转矩进行有效和准确控制的问题，本发明提供了一种结构简单、传动效率高、传动功率大和容易维修的行星齿轮多路电子调速机构。
本发明是这样完成的：它是通过在行星齿轮多路传动机构中的转速控制传动路径安装发电机发电将机械能转变成电能来阻止转速控制传动路径转动，在对应输出传动路径或输出轴上安装电动机与单向离合器将发电机或蓄电池的电能转化成机械能驱动对应输出传动路径或输出轴转动；在发电机、蓄电池与电动机之间安装电子控制系统，在变速变矩过程中，由电子控制系统根据工作情况的变化对发电机、电动机的参数进行调整，使发电机将转速控制传动路径的部分机械能转化成电能而调整其输出转矩或转速，使电动机将适量的电能转化成机械能而调整对应输出传动路径或输出轴的转矩或转速；或将发电机的电能直接驱动电动机转动完成对行星齿轮多路传动机构中各传动路径的转矩、转速进行合理调整，配合行星齿轮多路传动变速器完成变速变矩任务。
所述行星齿轮多路电子调速机构是在行星齿轮多路传动机构中的转速控制传动路径安装发电机，在对应输出传动路径或输出轴上安装电动机与单向离合器，在发电机与电动机之间安装电子控制系统，在变速变矩过程中，由电子控制系统根据工作情况的变化对发电机、电动机的参数进行调整，使发电机将转速控制传动路径的部分机械能转化成电能后经电动机再将电能转化成机械能驱动对应传动机构转动而调整行星齿轮多路传动机构的传动比。
所述行星齿轮多路电子调速机构是在发电机与电动机之间经整流器后再连接蓄电池作储能设备；用发电机发电来将制动或减速过程中的机械能转化成电能储藏在蓄电池中；或用既可作发电机又可作电动机的双用电机配合发电机来将制动或减速过程中的机械能转化成电能储藏在蓄电池中；或用发电参数可调的发电机来将制动或减速过程中的机械能转化成电能储藏在蓄电池中，使电子调速机构能适时根据制动或减速过程中的具体情况来调整发电参数；在起步和加速过程中或电池储能较高，再由电子控制系统调整电动机的参数将蓄电池中电能转化成机械能来调整行星齿轮多路传动机构的传动比。
所述行星齿轮多路电子调速机构是在变速变矩运行过程中，可由电子控制系统通过调整发电机参与工作的线圈数量来调整发电机的输出电压或电流，或直接通过电子器件来调整发电机的输出电压或电流，或通过调整发电机励磁电流大小来调整发电机的输出电压或电流，或通过调整发电机输出电流频率的方式来调整发电机的发电参数，或用同步发电机来发电适时调整发电机的发电参数，或同时使用前述两种或两种以上的调整方式来调整发电机的发电参数，使发电机在调速过程中的调速性能更好。
所述行星齿轮多路电子调速机构是在变速变矩运行过程中，可由电子控制系统通过电子器件来调整电动机的输入电压或电流来调整电动机的转速或转矩，或通过调整输入电动机的电流频率的方式来调整电动机的转速或转矩，或通过调整电动机的励磁电流大小来调整电动机的输出转速或转矩，或同时使用前述两种或两种以上的调整方式来调整电动机的驱动参数，使电动机在调速过程中的调速性能更好。
所述行星齿轮多路电子调速机构是电动机使用对转速能进行精确控制的伺服电机或步进电机，使在对应输出传动路径或输出轴的转速能得到准确调整或控制，使电子调速机构的调速性能更好。
所述行星齿轮多路电子调速机构是在转速控制传动路径与发电机之间、在对应输出传动路径或输出轴与电动机之间用变速机构建立有效连接，使发电机和电动机能处在合适的转速区间工作，使电子调速机构的调速性能更好。
所述行星齿轮多路电子调速机构是当转速控制传动路径、对应输出传动路径或输出轴的转速满足发电机与电动机的转速要求时，可直接将发电机的转子固定安装在转速控制传动路径上、或直接与转速控制传动路径建立有效连接，将电动机的转子固定安装在对应输出传动路径或输出轴上、或直接与对应输出传动路径或输出轴建立有效连接，使变速器的结构更加简单和紧凑。
所述行星齿轮多路电子调速机构是直接将发电机与电动机连接在一起由发电机去直接控制电动机的转速或转矩，使电子调速机构的结构更简单。
所述行星齿轮多路电子调速机构是用加速踏板的行程来控制或调整电子调速机构的发电机或电池的输出电压、或发电机或电池的输出电流、或发电机参与工作的线圈数量、或发电机励磁电流大小、或输出电流频率、或伺服电机或步进电机参数、或同时控制或调整前述两种或两种以上的参数来调整变速器的传动比；或用发动机的转速来控制或调整电子调速机构的发电机或电池的输出电压、或发电机或电池的输出电流、或发电机参与工作的线圈数量、或发电机励磁电流大小、或输出电流频率、或伺服电机或步进电机参数、或同时控制或调整前述两种或两种以上的参数来调整变速器的传动比；或用加速踏板行程或发动机转速之一作电子调速机构的主要控制参数来控制或调整电子调速机构的发电机或电池的输出电压、或发电机或电池的输出电流、或发电机参与工作的线圈数量、或发电机励磁电流大小、或输出电流频率、或伺服电机或步进电机参数、或同时控制或调整前述两种或两种以上的参数来调整变速器的传动比，用加速踏板行程或发动机转速中另一参数作电子调速机构的辅助控制参数，当电子调速机构在主参数的控制下不能达到理想的调速效果进，由辅参数来进行微调，使电子调速机构的调速性能更好；或在前述调速方式的基础上增加输出阻力转矩作为电子调速机构的调速参数；或同时使用前述两种或两种以上的方式来调整变速器的传动比，使电子调速机构的调速性能更好更智能。
本发明的有益效果是：1、充分利用了发电机来阻止行星齿轮多路传动机构中传动比较大的传动路径的转动和电动机对传动比较小的传动路径或输出轴的驱动，完成变速任务。
2、电动机加发电机的电子调速机构的传动效率高，传动能力强，可用于不同功率的变速变矩任务。
3、电动机加发电机的电子调速机构是没有齿轮的变速变矩机构，结构简单，零配件及伺服系统少，在现有技术和产品条件下即可规模化生产。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明
图1是本发明实施例1的结构示意图
图2是本发明实施例2的结构示意图
具体实施方式
实施例1：结合图1，它是当行星齿轮多路传动机构用行星架【3】作输入机构、太阳轮【2】和齿圈【1】作输出机构时，太阳轮【2】作输出轮与输出轴【13】固定连接，用齿圈【1】作转速控制传动路径经带外齿的齿圈【1】与齿轮【4】组成的齿轮组经传动轴【5】驱动直流发电机【6】发电，将直流电动机【9】经传动轴【10】、齿轮【11】与带外齿的单向离合器【12】驱动输出轴【13】，将直流发电机的输出线经导线【8】与直流电动机【9】的输入线连接在一起，用直流发电机【6】输出的电流驱动直流电动机【9】转动，在直流发电机【6】与直流电动机【9】之间安装电子控制系统(如电子调速器等)【7】来调整直流发电机【6】的参数来改变直流发电机【6】的输出功率，进而调整直流发电机【6】对传动比较大传动路径齿圈【1】的阻力转矩，直流电动机【9】则将直流发电机【6】输出的电能转化成机械能驱动输出轴【13】转动，增加输出轴【13】的转矩，使行星齿轮多路传动机构的各传动路径以合适的转速转动传动转矩。
在起步、输入动力较小、后级阻力较大或需变速器以最大的传动比传动时，单向离合器[12]锁止，电子控制系统(如电子调速器等)【7】可将输出电压调到较低水平、或将输出电流调到较小水平、或将发电机【6】的工作线圈数量调到最少、或同时使用前述两种或两种以上的方式调整发电机的工作参数，使发电机【6】的单位转动圈中输出功率减小，对齿圈【1】的阻力转矩较小，齿圈【1】则能高速转动，太阳轮【2】以最低的转速转动，电动机【9】则将发电机【6】输出的电能转化成机械能驱动输出轴【13】转动，使输出轴【13】的转矩增至最大，使行星齿轮多路传动机构的传动比最大。
在变速变矩运行过程中，单向离合器[12]锁止，由电子控制系统(如电子调速器等)【7】选择合适的输出电压或电流、或选择合适的发电机【6】的工作线圈数量、或同时使用前述两种或两种以上的方式调整发电机的工作参数，使行星齿轮多路传动机构能适时调整传动比；当输入动力变大、后级阻力变小或需变速器有更小的传动比时，电子控制系统(如电子调速器等)【7】可调高输出电压、或调大输出电流、或增加发电机【6】的工作线圈数量、或同时使用前述两种或两种以上的方式调整发电机的工作参数，使发电机【6】的单位转动圈中输出功率增大，对齿圈【1】的阻力转矩变大，齿圈【1】的转速降低，太阳轮【2】的转速增大，电动机【9】则将发电机【6】输出的更多电能转化成机械能驱动输出轴【13】更快的转动，使传动比变小；当输入动力变小、后级阻力变大或需变速器有更大的传动比时，电子控制系统(如电子调速器等)【7】可调低输出电压、或调小输出电流、或减少发电机【6】的工作线圈数量、或同时使用前述两种或两种以上的方式调整发电机的工作参数，使发电机【6】的单位转动圈中输出功率减小，对齿圈【1】的阻力转矩变小，齿圈【1】的转速增大，太阳轮【2】的转速降低，电动机【9】则将发电机【6】输出的较少电能转化成机械能驱动输出轴【13】较慢的转动，使传动比变大。
在高速运行、输入动力较大、后级阻力较小或需变速器以最小的传动比传动转矩时，或在电子控制系统(如电子调速器等)【7】将输出电压调到最高、输出电流调到最大、或将发电机【6】的工作线圈数量调到最多时，行星齿轮多路传动机构仍不能将转矩充分传给后级传动机构时，可将齿圈【1】与太阳轮【2】或行星架【3】相互锁止，使行星齿轮多路传动机构以传动比为1的传动比传动，或将齿圈【1】与机壳相互锁止，使行星齿轮多路传动机构以传动比为小于1的传动比传动，单向离合器[12]释放，电子控制系统(如电子调速器等)【7】则将输出电压、电流调至零、或将发电机【6】的工作线圈数量调至零，发电机【6】不再输出功率，电子控制系统(如电子调速器等)【7】或将输出电压、电流调至较低水平、或将发电机【6】的工作线圈数量调至较少，发电机【6】只输出较少功率维护电子系统正常运行，使行星齿轮多路传动机构以最小传动比全速或高速传动。
当行星多路传动电子调速机构用于有多级行星齿轮机构构成的行星多路传动机构调速时，还可将电动机【9】与对应输出传动路径连接，使行星多路传动电子调速机构直接在输出传动路径与转速控制传动路径之间进行调速，使调速效果更好、更精确。
在本实施例中，可将发电机【6】和电动机【9】的转子分别直接安装在作转速控制传动路径的齿圈【1】和单向离合器[12]的外圈上，而省去相应的传动齿轮，使变速器的结构更加简单和紧凑。
在本实施例中，还可将齿圈【1】与输出轴【13】固定连接，用太阳轮【2】作转速控制传动路径与齿轮【4】组成的齿轮组经传动轴【5】驱动直流发电机【6】发电；还可用太阳轮【2】或齿圈【1】作输入轴，其它两个作输出机构，使变速器的连接更加灵活。
实施例2：结合图2，它是在实施例1的基础上，将发电机【6】与电动机【9】均用既可作发电机又可作电动机的双用电机代替，在发电机【6】与电动机【9】之间经整流器后再连接蓄电池【14】，由蓄电池【14】作储能设备，在制动或减速过程中，由发电机【6】与双用电机【9】将机械能转化成电能储藏在蓄电池【14】中，在起步或电池储能较高时，蓄电池又将已储电能经双用电机转化成机械能驱动输出轴【13】转动，使电子调速器在蓄电池的配合下通过调整蓄电池的充放电速度，使电子无级转速控制器的调速范围更广、调速更方便和更加灵活，能量利用效率更高。
在本实施例中，也可只用发电机发电来将制动或减速过程中的机械能转化成电能储藏在蓄电池【14】中，或用发电参数可调的发电机来发电，使电子调速机构能适时根据制动或减速过程中的具体情况来调整发电参数，使电子调速机构的性能更好。
在本申请中，电子控制系统[7]除通过调整发电机或电池的输出电压、或调整发电机或电池的输出电流、或调整发电机【6】的工作线圈数量、或同时调整前述两种或两种以上的参数来调整变速器的传动比外，电子调速机构还可通过调整发电机励磁电流大小、或调整输出电流频率的方式来调整变速器的传动比。
在本申请中，电动机可以使用对转速能进行精确控制的伺服电机或步进电机，使电子调速机构的调速性能更好。
在本申请中，发电机可以使用同步发电机，使发电机输出的电能尽量直接输出给电动机，尽量少的经蓄电池后再经电动机驱动后级传动机构，减少中间能量转换环节而减少能量转换损失，提高能量利用率。
在本申请中，还可直接将发电机与电动机连接在一起而省去电子控制系统[7]，使电子调速机构的结构更简单，此时电动机宜用对电压或电流敏感的电机为宜，或发电机和电动机均使用交流发电机和电动机，使电子调速机构的结构更加简单。
在本申请中，可用加速踏板的行程来控制或调整电子调速机构的发电机或电池的输出电压、或发电机或电池的输出电流、或发电机【6】的工作线圈数量、或发电机励磁电流大小、或输出电流频率、或伺服电机或步进电机参数、或同时控制或调整前述两种或两种以上的参数来调整变速器的传动比，使电子调速机构的控制方式简单而稳定可靠。
在本申请中，可用发动机的转速来控制或调整电子调速机构的发电机或电池的输出电压、或发电机或电池的输出电流、或发电机【6】的工作线圈数量、或发电机励磁电流大小、或输出电流频率、或伺服电机或步进电机参数、或同时控制或调整前述两种或两种以上的参数来调整变速器的传动比，使电子调速机构的控制方式简单而稳定可靠。
在本申请中，可用加速踏板行程或发动机转速之一作电子调速机构的主要控制参数来控制或调整电子调速机构的发电机或电池的输出电压、或发电机或电池的输出电流、或发电机【6】的工作线圈数量、或发电机励磁电流大小、或输出电流频率、或伺服电机或步进电机参数、或同时控制或调整前述两种或两种以上的参数来调整变速器的传动比，用加速踏板行程或发动机转速另一参数作电子调速机构的辅助控制参数，当电子调速机构在主参数的控制下不能达到理想的调速效果进，由辅参数来进行微调，使电子调速机构的调速性能更好。
在本申请中，在前述实施方法的基础上，还可增加输出阻力转矩作为电子调速机构的调速参数，使电子调速机构的调速性能更好更智能。

Claims (10)

1.一种行星齿轮多路电子调速机构，是能协助行星齿轮多路传动机构实现对输入转矩进行变速变矩的调速机构，其特征是在行星齿轮多路传动机构中的转速控制传动路径安装发电机，通过发电机发电将机械能转变成电能来阻止转速控制传动路径转动，在对应输出传动路径或输出轴上安装电动机与单向离合器将发电机、蓄电池的电能转化成机械能驱动对应输出传动路径或输出轴转动；在发电机、蓄电池与电动机之间安装电子控制系统，在变速变矩过程中，由电子控制系统根据工作情况的变化对发电机、电动机的参数进行调整，使发电机将转速控制传动路径的部分机械能转化成电能而调整其输出转矩或转速，使电动机将适量的电能转化成机械能而调整对应输出传动路径或输出轴的转矩或转速；或将发电机的电能直接驱动电动机转动完成对行星齿轮多路传动机构中各传动路径的转矩、转速进行合理调整，完成变速变矩任务。
2.根据权利要求1所述行星齿轮多路电子调速机构，其特征是在行星齿轮多路传动机构中的转速控制传动路径安装发电机，在对应输出传动路径或输出轴上安装电动机与单向离合器，在发电机与电动机之间安装电子控制系统，在变速变矩过程中，由电子控制系统根据工作情况的变化对发电机、电动机的参数进行调整，使发电机将转速控制传动路径的部分机械能转化成电能后经电动机再将电能转化成机械能驱动对应传动机构转动而调整行星齿轮多路传动机构的传动比。
3.根据权利要求1所述行星齿轮多路电子调速机构，其特征是在发电机与电动机之间经整流器后再连接蓄电池作储能设备；用发电机发电来将制动或减速过程中的机械能转化成电能储藏在蓄电池中；或用既可作发电机又可作电动机的双用电机配合发电机来将制动或减速过程中的机械能转化成电能储藏在蓄电池中；或用发电参数可调的发电机来将制动或减速过程中的机械能转化成电能储藏在蓄电池中，使电子调速机构能适时根据制动或减速过程中的具体情况来调整发电参数；在起步和加速过程中或电池储能较高，再由电子控制系统调整电动机的参数将蓄电池中电能转化成机械能来调整行星齿轮多路传动机构的传动比。
4.根据权利要求1所述行星齿轮多路电子调速机构，其特征是在变速变矩运行过程中，可由电子控制系统通过调整发电机参与工作的线圈数量来调整发电机的输出电压或电流，或直接通过电子器件来调整发电机的输出电压或电流，或通过调整发电机励磁电流大小来调整发电机的输出电压或电流，或通过调整发电机输出电流频率的方式来调整发电机的发电参数，或用同步发电机来发电适时调整发电机的发电参数，或同时使用前述两种或两种以上的调整方式来调整发电机的发电参数，使发电机在调速过程中的调速性能更好。
5.根据权利要求1所述行星齿轮多路电子调速机构，其特征是在变速变矩运行过程中，可由电子控制系统通过电子器件来调整电动机的输入电压或电流来调整电动机的转速或转矩，或通过调整输入电动机的电流频率的方式来调整电动机的转速或转矩，或通过调整电动机的励磁电流大小来调整电动机的输出转速或转矩，或同时使用前述两种或两种以上的调整方式来调整电动机的驱动参数，使电动机在调速过程中的调速性能更好。
6.根据权利要求1所述行星齿轮多路电子调速机构，其特征是电动机使用对转速能进行精确控制的伺服电机或步进电机，使在对应输出传动路径或输出轴的转速能得到准确调整或控制，使电子调速机构的调速性能更好。
7.根据权利要求1所述行星齿轮多路电子调速机构，其特征是在转速控制传动路径与发电机之间、在对应输出传动路径或输出轴与电动机之间用变速机构建立有效连接，使发电机和电动机能处在合适的转速区间工作，使电子调速机构的调速性能更好。
8.根据权利要求1所述行星齿轮多路电子调速机构，其特征是当转速控制传动路径、对应输出传动路径或输出轴的转速满足发电机与电动机的转速要求时，可直接将发电机的转子固定安装在转速控制传动路径上、或直接与转速控制传动路径建立有效连接，将电动机的转子固定安装在对应输出传动路径或输出轴上、或直接与对应输出传动路径或输出轴建立有效连接，使变速器的结构更加简单和紧凑。
9.根据权利要求1所述行星齿轮多路电子调速机构，其特征是直接将发电机与电动机连接在一起由发电机去直接控制电动机的转速或转矩，使电子调速机构的结构更简单。
10.根据权利要求1所述行星齿轮多路电子调速机构，其特征是用加速踏板的行程来控制或调整电子调速机构的发电机或电池的输出电压、或发电机或电池的输出电流、或发电机参与工作的线圈数量、或发电机励磁电流大小、或输出电流频率、或伺服电机或步进电机参数、或同时控制或调整前述两种或两种以上的参数来调整变速器的传动比；或用发动机的转速来控制或调整电子调速机构的发电机或电池的输出电压、或发电机或电池的输出电流、或发电机参与工作的线圈数量、或发电机励磁电流大小、或输出电流频率、或伺服电机或步进电机参数、或同时控制或调整前述两种或两种以上的参数来调整变速器的传动比；或用加速踏板行程或发动机转速之一作电子调速机构的主要控制参数来控制或调整电子调速机构的发电机或电池的输出电压、或发电机或电池的输出电流、或发电机参与工作的线圈数量、或发电机励磁电流大小、或输出电流频率、或伺服电机或步进电机参数、或同时控制或调整前述两种或两种以上的参数来调整变速器的传动比，用加速踏板行程或发动机转速中另一参数作电子调速机构的辅助控制参数，当电子调速机构在主参数的控制下不能达到理想的调速效果进，由辅参数来进行微调，使电子调速机构的调速性能更好；或在前述调速方式的基础上增加输出阻力转矩作为电子调速机构的调速参数；或同时使用前述两种或两种以上的方式来调整变速器的传动比，使电子调速机构的调速性能更好更智能。
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