CN112693306B - 双电机驱动多模无级变速耦合输出系统及电驱动总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双电机驱动多模无级变速耦合输出系统，包括箱体以及设置在箱体上的第一电机和第二电机，第一电机轴上具有太阳轮，箱体中设置有内齿圈，内齿圈上可转动地安装有行星架，行星架上可转动地安装有若干行星轮，第二电机轴能够带动内齿圈转动，第一电机轴上可转动地套装有动力输出套，动力输出套与行星架同步转动。本发明还公开了一种电驱动总成，包括减速机构、驱动桥以及上述的双电机驱动多模无级变速耦合输出系统。采用以上技术方案，降低了制造成本；前进挡具有低速和高速两种模式，且前进挡低速模式、前进挡高速模式和倒挡模式均能够实现无级变速，大幅增加了无级变速的范围，并且换挡平顺，动力输出效率高，增加了续航里程。

Description

双电机驱动多模无级变速耦合输出系统及电驱动总成

技术领域

本发明涉及变速系统技术领域，具体涉及一种双电机驱动多模无级变速耦合输出系统及电驱动总成。

背景技术

随着科学技术的发展和环保意识的提高，越来越多的三轮车和汽车开始选择采用电机作为动力源，为了能够兼顾动力、续航和操控，部分三轮车和汽车采用双电机驱动的方式，因而必须采用能够将双电机输出的动力耦合到一起的动力耦合系统。

但是，现有的双电机耦合系统由于结构设计的问题，不仅结构复杂，装配难度高，成本高昂，而且变速模式单一，变速范围小，不能实现多模无级变速的功能，仍然不能很好地兼顾动力、续航和操控，限制了三轮车和汽车的整体性能表现。

解决以上问题成为当务之急。

发明内容

为解决以上的技术问题，本发明提供了一种双电机驱动多模无级变速耦合输出系统及电驱动总成。

其技术方案如下：

一种双电机驱动多模无级变速耦合输出系统，包括箱体以及设置在箱体上的第一电机和第二电机，其要点在于：所述第一电机的第一电机轴插入箱体的一端具有与其同步转动的太阳轮，所述箱体中设置有可沿其单向转动的内齿圈，该内齿圈上可转动地安装有行星架，该行星架上可转动地安装有若干呈环形分布在太阳轮和内齿圈之间的行星轮，各行星轮均同时与太阳轮和内齿圈啮合，所述第二电机的第二电机轴能够带动内齿圈转动，所述第一电机轴上可转动地套装有动力输出套，该动力输出套与行星架同步转动；

当第一电机的第一电机轴处于正转驱动状态、且第二电机的第二电机轴不转动时，内齿圈不转动，各行星轮反转，行星架带动动力输出套正转，处于前进挡低速模式；

当第一电机的第一电机轴处于正转驱动状态、且第二电机的第二电机轴处于反转驱动状态时，内齿圈正转，各行星轮反转，行星架带动动力输出套正转，处于前进挡高速模式；

当第一电机的第一电机轴反转驱动状态、且第二电机的第二电机轴处于反转反向充电状态时，内齿圈正转，各行星轮正转，行星架带动动力输出套反转，处于倒挡模式。

采用以上结构，结构简单巧妙，易于装配，降低了制造成本；前进挡具有低速和高速两种模式，且前进挡低速模式、前进挡高速模式和倒挡模式均能够实现无级变速，大幅增加了无级变速的范围，并且换挡平顺，动力输出效率高，增加了续航里程，其中，倒挡模式时第二电机反向充电，能够进一步增加续航里程。

作为优选：所述内齿圈包括齿圈部和与第一电机轴同轴的安装轴部，所述齿圈部外套在行星架和各行星轮上，并具有与各行星轮啮合的一圈环形内齿，所述安装轴部与箱体之间设置有用于限定安装轴部沿箱体单向转动的单向转动部件。采用以上结构，不仅能够保证内齿圈的可靠安装，而且能够使内齿圈与相关零件的配合稳定可靠。

作为优选：所述单向转动部件为单向轴承或单向超越离合器。采用以上结构，简单可靠，易于装配，保证内齿圈只能单向转动，无法反转。

作为优选：所述单向转动部件的外圈与箱体键连接，该单向转动部件的内圈与安装轴部键连接。采用以上结构，使单向转动部件能够承受更大的载荷，不会出现打滑反转的情况，进一步确保内齿圈只能单向转动。

作为优选：所述安装轴部与箱体之间设置有深沟球轴承，该深沟球轴承与单向转动部件之间设置有安装卡环。采用以上结构，能够对内齿圈起到可靠的支撑作用，同时解放单向转动部件，使其只用承担单向锁死的功能，延长了使用寿命，保证整个系统运行的稳定可靠。

作为优选：所述内齿圈上套装有与其同步转动的外齿圈，所述第二电机轴上成型有与外齿圈啮合的动力输入齿。采用以上结构，使第二电机轴能够稳定可靠地输入动力。

作为优选：所述第一电机轴包括同步转动的电机轴主体段和电机轴延伸段，受第一电机转子带动的电机轴主体段插入箱体后通过联轴器与电机轴延伸段连接，所述太阳轮一体成型在电机轴延伸段上，所述动力输出套可转动地套装在电机轴延伸段上。采用以上结构，太阳轮与电机轴延伸段一体成型，结构强度高，保证了对行星轮系动力传递的稳定性；第一电机轴一分为二，能够避免第一电机轴过长，保证第一电机轴整体的同轴度和结构强度，而且降低了装配难度。

作为优选：所述动力输出套靠近行星架的一端形成有与行星架相适应的连接盘部，该连接盘部通过若干连接螺栓锁定在行星架上，所述动力输出套的外周面上成型有一圈一级动力输出齿。采用以上结构，既能够保证与行星架的可靠连接，又能够通过一级动力输出齿实现动力的可靠输出。

一种电驱动总成，其要点在于：包括减速机构、驱动桥以及上述的双电机驱动多模无级变速耦合输出系统，所述驱动桥包括差速器以及分别连接在差速器两端的左轴和右轴，所述动力输出套通过减速机构将动力传递给差速器。

采用以上结构，前进挡低速模式、前进挡高速模式和倒挡模式均能够实现无级变速，并且换挡平顺，动力输出效率高，续航里程长。

作为优选：所述减速输出组件包括与第一电机轴平行的输出中间轴、可转动地套装在输出中间轴上的二级动力输出齿轮以及同步转动地套装在二级动力输出齿轮上的一级从动齿轮，所述一级从动齿轮与动力输出套上的一级动力输出齿啮合，所述二级动力输出齿轮与差速器上的差速器动力输入齿轮啮合。采用以上结构，能够稳定可靠地进行减速传动。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

采用以上技术方案的双电机驱动多模无级变速耦合输出系统及电驱动总成，结构简单巧妙，易于装配，降低了制造成本；前进挡具有低速和高速两种模式，且前进挡低速模式、前进挡高速模式和倒挡模式均能够实现无级变速，大幅增加了无级变速的范围，并且换挡平顺，动力输出效率高，增加了续航里程，其中，倒挡模式时第二电机反向充电，能够进一步增加续航里程。

附图说明

图1为电驱动总成的结构示意图；

图2为双电机驱动多模无级变速耦合输出系统的结构示意图；

图3为前进挡低速模式的原理简图；

图4为前进挡高速模式的原理简图；

图5为倒挡模式的原理简图；

图6为行星轮系传动机构的自润滑油路结构的示意图；

图7为部分箱体的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，一种双电机驱动多模无级变速耦合输出系统，其主要包括箱体1以及设置在箱体1上的第一电机A和第二电机B，第一电机A的第一电机轴2插入箱体1中，且第一电机轴2的插入端具有与其同步转动的太阳轮2a，箱体1中设置有可沿其单向转动的内齿圈4，内齿圈4上可转动地安装有行星架5，行星架5上可转动地安装有若干呈环形分布在太阳轮2a和内齿圈4之间的行星轮6，各行星轮6均同时与太阳轮2a和内齿圈4啮合，第二电机B的第二电机轴3能够带动内齿圈4转动，第一电机轴2上可转动地套装有动力输出套7，动力输出套7与行星架5同步转动。其中，第一电机A和第二电机B分别设置在箱体1的左右两侧，布置合理，平衡性好。

请参见图1和图2，内齿圈4包括齿圈部4a和与第一电机轴2同轴的安装轴部4b，齿圈部4a外套在行星架5和各行星轮6上，并具有与各行星轮6啮合的一圈环形内齿4a1，安装轴部4b与箱体1之间设置有用于限定安装轴部4b沿箱体1单向转动的单向转动部件8。需要指出的是，单向转动部件8优选采用单向轴承或单向超越离合器，简单可靠，易于装配，保证内齿圈只能单向转动，无法反转。其中，齿圈部4a和安装轴部4b一体成型，结构强度高。

进一步地，为了使单向转动部件8能够承受更大的载荷，不会出现打滑反转的情况，进一步确保内齿圈4只能单向转动，单向转动部件8的外圈与箱体1键连接，单向转动部件8的内圈与安装轴部4b键连接。具体地说，本实施例中，单向转动部件8的内圈上凸出形成有内圈安装键，安装轴部4b上具有与内圈安装键相适应的内圈安装槽，内圈安装键嵌入内圈安装槽中；单向转动部件8的外圈上凸出形成有外圈安装键，箱体1上具有与外圈安装键相适应的外圈安装槽，外圈安装键嵌入外圈安装槽中。

进一步地，安装轴部4b与箱体1之间设置有深沟球轴承9，深沟球轴承9与单向转动部件8之间设置有安装卡环10。深沟球轴承9能够对内齿圈4起到可靠的支撑作用，同时解放单向转动部件8，使单向转动部件8只用承担单向锁死的功能，延长了使用寿命，保证整个系统运行的稳定可靠。

内齿圈4上套装有与其同步转动的外齿圈11，本实施例中，外齿圈11通过若干安装螺栓锁定在内齿圈4上。第二电机轴3上成型有与外齿圈11啮合的动力输入齿3a，从而使第二电机轴3能够通过外齿圈11带动内齿圈4转动。

请参见图1，第一电机轴2包括同步转动的电机轴主体段2’和电机轴延伸段2”，电机轴主体段2’插入箱体1后通过联轴器2b与电机轴延伸段2”连接，太阳轮2a一体成型在电机轴延伸段2”上，动力输出套7可转动地套装在电机轴延伸段2”上，电机轴主体段2’通过联轴器2b将动力传递给电机轴延伸段2”，使电机轴延伸段2”能够与电机轴主体段2’同步且轴轴转动。

动力输出套7靠近行星架5的一端形成有与行星架5相适应的连接盘部7a，连接盘部7a通过若干连接螺栓12锁定在行星架5上，动力输出套7的外周面上成型有一圈一级动力输出齿7b，既能够保证与行星架5的可靠连接，又能够通过一级动力输出齿7b实现动力的可靠输出。

逆时针转动为正转，顺时针转动为反转，双电机驱动多模无级变速耦合输出系统的工作原理如下：

行星轮系的转速遵循：

n_c＝(n_s+n_rk)/(1+k) (1)

式(1)中，n_c为行星架5的转速，n_s为太阳轮2a的转速，n_r为内齿圈4的转速，k为常数。

请参见图3，处于前进挡低速模式时，第一电机轴2正转，即n_s>0，第二电机轴3不转动，且内齿圈4被单向转动部件8锁死，因此n_r＝0，此时，各行星轮6反转，行星架5带动动力输出套7正转，n_c＝n_s/(1+k)，n_c>0。

请参见图4，处于前进挡高速模式时，第一电机轴2正转，即n_s>0，第二电机轴3反转，且内齿圈4正转，因此n_r>0，此时，各行星轮6反转，行星架5带动动力输出套7正转，n_c＝(n_s+n_rk)/(1+k)，n_c>0。

请参见图5，处于倒挡模式时，第一电机轴2反转，即n_s<0，第二电机轴3反转，此时，第二电机轴3处于反向充电状态，能够提高续航里程，相应的，内齿圈4正转，因此n_r>0，此时，各行星轮6正转，行星架5带动动力输出套7反转，n_c＝(n_s+n_rk)/(1+k)，n_c<0。

请参见图1和图2，一种电驱动总成，包括减速机构、驱动桥以及上述的双电机驱动多模无级变速耦合输出系统，驱动桥包括差速器16以及分别连接在差速器16两端的左轴17和右轴18，动力输出套7通过减速机构将动力传递给差速器16。

减速输出组件包括与第一电机轴2平行的输出中间轴13、可转动地套装在输出中间轴13上的二级动力输出齿轮14以及同步转动地套装在二级动力输出齿轮14上的一级从动齿轮15，一级从动齿轮15与动力输出套7上的一级动力输出齿7b啮合，二级动力输出齿轮14与差速器16上的差速器动力输入齿轮16a啮合。

减速传动路线：一级动力输出齿7b→一级从动齿轮15→二级动力输出齿轮14→差速器16→左轴17和右轴18动力输出。

请参见图6和图7，安装轴部4b远离齿圈部4a的一端与轴承座1a的底部之间形成进油腔1b，轴承座1a上开设有连通箱体1和进油腔1b的进油孔1c，第一电机轴2上具有轴向延伸的后段输油通道2c，安装轴部4b上具有轴向贯穿的前段输油通道1d，前段输油通道1d的进口与进油腔1b连通，前段输油通道1d的出口与后段输油通道2c的进口连通，后段输油通道2c连接有若干径向延伸至太阳轮2a外周面的太阳轮润滑油道2d，后段输油通道2c的出口连接有若干径向延伸至第一电机轴2外周面的输入轴输出油道2e，各行星轮6的行星轮轴6a上开设有轴向延伸的行星轮轴输入油道6a1，行星轮轴输入油道6a1连接有若干径向延伸至行星轮轴6a外周面的行星轮轴输出油道6a2，动力输出套7上开设有若干连通输入轴输出油道2e和行星轮轴输入油道6a1的中间输油通道7c。

部分机油从太阳轮润滑油道2d流出，能够对太阳轮2a和行星齿轮6c的啮合位置进行润滑，另一部分机油从行星轮轴输出油道6a2流出，先润滑行星轮轴6a和滚针轴承6b，再在离心力作用下径向甩出，对行星齿轮6c和内齿圈4的啮合位置进行润滑；机油在油路中的运动完全基于行星轮系运行产生的动力，无需外接动力，而且能够对行星轮系的所有零部件进行充分的润滑，保证了行星轮系运行的可靠性，延长了行星轮系的使用寿命。

请参见图6，单向转动部件8靠近进油腔1b一侧设置有用于阻止机油进入单向转动部件8的密封盖8a，以保证机油能够完全进入前段输油通道1d中，从而能够对行星轮系进行充分的润滑。

请参见图6，为了保证机油能够更好地从前段输油通道1d进入后段输油通道2c，前段输油通道1d的出口与后段输油通道2c的进口通过空心销19连通。

请参见图6，动力输出套7的内壁上具有一圈储油环槽7d，各输入轴输出油道2e的出口均正对储油环槽7d的槽口，各中间输油通道7c的进口均位于储油环槽7d的槽底，储油环槽7d能够储存一定量的机油，起到中间缓存的作用，克服输入轴输出油道2e不能够向中间输油通道7c连贯输油的问题。

请参见图6，各中间输油通道7c远离储油环槽7d的一端延伸至动力输出套7的外周面，并通过堵头7e封堵，降低了中间输油通道7c的加工难度。

请参见图7，轴承座1a的外壁与箱体1的内壁之间设置有两根呈“V”字形分布在进油孔1c进口两侧的导流筋1e，能够更好地收集机油，并将机油引入进油孔1c。

箱体1中的机油从进油孔1c流入进油腔1b中，再从进油腔1b流入前段输油通道1d，再从前段输油通道1d流入后段输油通道2c，后段输油通道2c中的少部分机油经太阳轮润滑油道2d向外流出，润滑太阳轮和行星轮的啮合部分，后段输油通道2c中的大部分机油流入输入轴输出油道2e，再从输入轴输出油道2e流到储油环槽7d中，储油环槽7d中的机油经中间输油通道7c流入行星轮轴输入油道6a1，最后行星轮轴输入油道6a1中的机油经行星轮轴输出油道6a2向外流出，先润滑行星轮轴6a和滚针轴承6b，再在离心力作用下径向甩出，对行星齿轮6c和内齿圈4的啮合位置进行润滑。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双电机驱动多模无级变速耦合输出系统，包括箱体以及设置在箱体上的第一电机和第二电机，其特征在于：所述第一电机的第一电机轴插入箱体的一端具有与其同步转动的太阳轮，所述箱体中设置有可沿其单向转动的内齿圈，该内齿圈上可转动地安装有行星架，该行星架上可转动地安装有若干呈环形分布在太阳轮和内齿圈之间的行星轮，各行星轮均同时与太阳轮和内齿圈啮合，所述第二电机的第二电机轴能够带动内齿圈转动，所述第一电机轴上可转动地套装有动力输出套，该动力输出套与行星架同步转动；

行星轮系的转速遵循：

n_c＝(n_s+n_rk)/(1+k) (1)

式(1)中，n_c为行星架的转速，n_s为太阳轮的转速，n_r为内齿圈的转速，k为常数；

处于前进挡低速模式时，第一电机轴正转，即n_s>0，第二电机轴不转动，且内齿圈被单向转动部件锁死，因此n_r＝0，此时，各行星轮反转，行星架带动动力输出套正转，n_c＝n_s/(1+k)，n_c>0；

处于前进挡高速模式时，第一电机轴正转，即n_s>0，第二电机轴反转，且内齿圈正转，因此n_r>0，此时，各行星轮反转，行星架带动动力输出套正转，n_c＝(n_s+n_rk)/(1+k)，n_c>0；

处于倒挡模式时，第一电机轴反转，即n_s<0，第二电机轴反转，此时，第二电机轴处于反向充电状态，能够提高续航里程，相应的，内齿圈正转，因此n_r>0，此时，各行星轮正转，行星架带动动力输出套反转，n_c＝(n_s+n_rk)/(1+k)，n_c<0；

所述内齿圈包括齿圈部和与第一电机轴同轴的安装轴部，所述齿圈部外套在行星架和各行星轮上，并具有与各行星轮啮合的一圈环形内齿，所述安装轴部与箱体之间设置有用于限定安装轴部沿箱体单向转动的单向转动部件；

所述单向转动部件为单向轴承或单向超越离合器；

所述安装轴部与箱体之间设置有深沟球轴承，该深沟球轴承与单向转动部件之间设置有安装卡环；

安装轴部远离齿圈部的一端与轴承座的底部之间形成进油腔，轴承座上开设有连通箱体和进油腔的进油孔，第一电机轴上具有轴向延伸的后段输油通道，安装轴部上具有轴向贯穿的前段输油通道，前段输油通道的进口与进油腔连通，前段输油通道的出口与后段输油通道的进口连通，后段输油通道连接有若干径向延伸至太阳轮外周面的太阳轮润滑油道，后段输油通道的出口连接有若干径向延伸至第一电机轴外周面的输入轴输出油道，各行星轮的行星轮轴上开设有轴向延伸的行星轮轴输入油道，行星轮轴输入油道连接有若干径向延伸至行星轮轴外周面的行星轮轴输出油道，动力输出套上开设有若干连通输入轴输出油道和行星轮轴输入油道的中间输油通道；

单向转动部件靠近进油腔一侧设置有用于阻止机油进入单向转动部件的密封盖；

前段输油通道的出口与后段输油通道的进口通过空心销连通；

动力输出套的内壁上具有一圈储油环槽，各输入轴输出油道的出口均正对储油环槽的槽口，各中间输油通道的进口均位于储油环槽的槽底；

各中间输油通道远离储油环槽的一端延伸至动力输出套的外周面，并通过堵头封堵；

轴承座的外壁与箱体的内壁之间设置有两根呈“V”字形分布在进油孔进口两侧的导流筋。

2.根据权利要求1所述的双电机驱动多模无级变速耦合输出系统，其特征在于：所述单向转动部件的外圈与箱体键连接，该单向转动部件的内圈与安装轴部键连接。

3.根据权利要求1所述的双电机驱动多模无级变速耦合输出系统，其特征在于：所述内齿圈上套装有与其同步转动的外齿圈，所述第二电机轴上成型有与外齿圈啮合的动力输入齿。

4.根据权利要求1所述的双电机驱动多模无级变速耦合输出系统，其特征在于：所述第一电机轴包括同步转动的电机轴主体段和电机轴延伸段，受第一电机转子带动的电机轴主体段插入箱体后通过联轴器与电机轴延伸段连接，所述太阳轮一体成型在电机轴延伸段上，所述动力输出套可转动地套装在电机轴延伸段上。

5.根据权利要求1所述的双电机驱动多模无级变速耦合输出系统，其特征在于：所述动力输出套靠近行星架的一端形成有与行星架相适应的连接盘部，该连接盘部通过若干连接螺栓锁定在行星架上，所述动力输出套的外周面上成型有一圈一级动力输出齿。

6.一种电驱动总成，其特征在于：包括减速机构、驱动桥以及权利要求1-5中任一项所述的双电机驱动多模无级变速耦合输出系统，所述驱动桥包括差速器以及分别连接在差速器两端的左轴和右轴，所述动力输出套通过减速机构将动力传递给差速器。

7.根据权利要求6所述的电驱动总成，其特征在于：减速输出组件包括与第一电机轴平行的输出中间轴、可转动地套装在输出中间轴上的二级动力输出齿轮以及同步转动地套装在二级动力输出齿轮上的一级从动齿轮，所述一级从动齿轮与动力输出套上的一级动力输出齿啮合，所述二级动力输出齿轮与差速器上的差速器动力输入齿轮啮合。

Images