CN113650488B - 具有双电机动力耦合功能的传动系统 - Google Patents
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Abstract
提供了一种具有双电机动力耦合功能的传动系统，包括：第一输入轴；第二输入轴；第一汇流齿轮；第一传动结构单元和第二传动结构单元；第二汇流齿轮；中间轴；第一和第二同步器齿轮；第三至第五汇流齿轮；行星排；第一同步器；第二同步器；连接套轴；第三同步器齿轮；第三同步齿套；第四同步齿套；以及输出轴。该传动结构的结构紧凑，节省布置空间，可保证车辆在爬坡时动力不中断，可实现双电机转速耦合动力输出。
Description
技术领域
本发明涉及新能源车辆领域，尤其涉及一种具有双电机动力耦合功能的传动系统。
背景技术
随着新能源技术在乘用车领域的逐渐成熟和推广应用，商用车辆、特种车辆均出现了较大新能源动力总成装置产品的需求。
然而，现有的纯电动力总成装置由于挡位数量较少，为了满足车辆使用需求，整体尤其是电机体积重量过大，并且存在换挡过程动力中断情况。且采用双电机的装置，不能实现两个电机耦合工作，不能充分发挥电机特性，造成某些模式下电机效率低下，电机选型匹配困难。
因此，有必要研究一种具有双电机动力耦合功能的传动系统来解决上述的一个或多个技术问题。
发明内容
为解决上述至少一个技术问题，根据本发明一方面，提供了一种具有双电机动力耦合功能的传动系统，其可实现双电机独立、叠加、耦合等多种动力输入模式。根据不同车辆实际使用需求，提高了不同功率扭矩电机的适配性。实现了多挡位多模式动力不中断控制，提高了车辆动力性，尤其是复杂路面适应性。
具体地，提供了一种具有双电机动力耦合功能的传动系统，其特征在于包括：
第一输入轴，与第一电机连接；
第二输入轴，与第二电机连接且可相对转动地套设于第一输入轴外；
第一汇流齿轮，连接于所述第二输入轴；
传动结构单元，包括：第一平行轴；第一分流齿轮，连接于第一平行轴；第二平行轴，可相对转动地套设于所述第一平行轴外；第二分流齿轮和第三分流齿轮，分别连接于所述第二平行轴的两端；第四分流齿轮和第五分流齿轮，分别连接于所述第一平行轴；
第二汇流齿轮，连接于所述第一输入轴；
中间轴；
第一和第二同步器齿轮，连接于所述中间轴；
第三至第五汇流齿轮，可相对转动地套设于所述中间轴外，所述第一至第五汇流齿轮分别相应地啮合所述传动结构单元的第一至第五分流齿轮；
行星排，包括太阳轮、行星轮、齿圈和行星架，所述太阳轮连接于所述中间轴；
第一同步齿套，可选择地连接第一同步器齿轮和第二汇流齿轮或第三汇流齿轮；
第二同步齿套，可选择地连接第二同步器齿轮和第四汇流齿轮或第五汇流齿轮；
连接套轴，可相对转动地套设于所述中间轴外；
第三同步器齿轮，连接于所述连接套轴的一端，所述齿圈通过连接件连接所述连接套轴的另一端；
第三同步齿套，可选择地连接或断开第三同步器齿轮与第五汇流齿轮；
第四同步齿套，可选择地连接或断开第三同步器齿轮与箱体；以及
输出轴，与所述行星架连接；
其中，所述第一平行轴和第二平行轴与所述中间轴平行布置。
根据本发明又一方面，所述第一输入轴与所述中间轴共轴。
根据本发明又一方面，所述具有双电机动力耦合功能的传动系统具有以所述中间轴和第一输入轴为中心的对称布置结构。
根据本发明又一方面，所述第一平行轴两端可转动地连接于箱体。
根据本发明又一方面，所述第一至第五分流齿轮以及太阳轮沿着第一平行轴方向依次布置。
根据本发明又一方面，所述第一至第五汇流齿轮沿着第一输入轴方向依次布置。
根据本发明又一方面，所述第一同步器齿轮布置于第二和第三汇流齿轮之间，所述第二同步器齿轮布置于第四和第五汇流齿轮之间。
根据本发明又一方面，所述第三同步齿轮布置于第五汇流齿轮与箱体之间。
本发明可以获得以下一个或多个技术效果：
1.双电机同轴输入，使得两个电机和变速器的连接方便可靠，结构紧凑，节省布置空间；换挡执行元件少，换挡时间短且换挡故障小。
2.两个电机的动力传递路径分开，动力能够分别控制，通过独立的第一同步齿套和第二同步齿套实现两个电机独立或叠加工作。两个电机是通过不同的换挡同步器控制的，即一个电机换挡的同时不影响另一个电机的动力输出，可以保证车辆在爬坡时动力不中断。
3.通过行星排可以实现双电机转速耦合动力输出。
4.通过双同步齿套结构可以实现行星排由减速挡向耦合挡快速平稳切换。
5.电机轴上元件少，转动惯量小，电机调速响应时间短；两个电机动力分别通过不同外啮合齿轮传递至平行轴上，无外啮合齿轮同时传递两电机动力情况出现，齿轮安全系数高。
6.通过电机反转实现倒挡功能，无需惰轮配合输出倒挡档位。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为根据本发明的一种优选实施例的具有双电机动力耦合功能的传动系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过优选实施例来描述本发明的最佳实施方式，这里的具体实施方式在于详细地说明本发明，而不应理解为对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和实质范围的情况下，可以做出各种变形和修改，这些都应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1
根据本发明一种优选实施方式，参见图1，提供了一种具有双电机动力耦合功能的传动系统，其特征在于包括：
第一输入轴27，与第一电机1连接；
第二输入轴26，与第二电机2连接且可相对转动地套设于第一输入轴27外；
第一汇流齿轮25，连接于所述第二输入轴26；
传动结构单元，包括：第一平行轴8；第一分流齿轮3，连接于第一平行轴8；第二平行轴5，可相对转动地套设于所述第一平行轴8外；第二分流齿轮4和第三分流齿轮6，分别连接于所述第二平行轴5的两端；第四分流齿轮7和第五分流齿轮9，分别连接于所述第一平行轴8；
第二汇流齿轮24，连接于所述第一输入轴27；
中间轴18；
第一和第二同步器齿轮，连接于所述中间轴18；
第三至第五汇流齿轮19，可相对转动地套设于所述中间轴18外，所述第一至第五汇流齿轮19分别相应地啮合所述传动结构单元的第一至第五分流齿轮9；
行星排，包括太阳轮16、行星轮13、齿圈12和行星架14，所述太阳轮16连接于所述中间轴18；
第一同步齿套23，可选择地连接第一同步器齿轮和第二汇流齿轮24或第三汇流齿轮22；
第二同步齿套20，可选择地连接第二同步器齿轮和第四汇流齿轮21或第五汇流齿轮19；
连接套轴17，可相对转动地套设于所述中间轴18外；
第三同步器齿轮，连接于所述连接套轴17的一端，所述齿圈12通过连接件连接所述连接套轴17的另一端；
第三同步齿套10，可选择地连接或断开第三同步器齿轮与第五汇流齿轮19；
第四同步齿套11，可选择地连接或断开第三同步器齿轮与箱体；以及
输出轴15，与所述行星架14连接。
有利地，该传动装置采用双电机同轴布置，动力耦合行星排结构布置，以及双同步齿套结构布置，可实现多电机多耦合工作模式。
优选地，所述第一平行轴8和第二平行轴5与所述中间轴18平行布置。
根据本发明又一优选实施方式，所述第一输入轴27与所述中间轴18共轴。
根据本发明又一优选实施方式，所述具有双电机动力耦合功能的传动系统具有以所述中间轴18和第一输入轴27为中心的对称布置结构。
根据本发明又一优选实施方式，所述第一平行轴8两端可转动地连接于箱体。
根据本发明又一优选实施方式，所述第一至第五分流齿轮以及太阳轮16沿着第一平行轴8方向依次布置。
根据本发明又一优选实施方式，所述第一至第五汇流齿轮沿着第一输入轴27方向依次布置。
根据本发明又一优选实施方式，所述第一同步器齿轮布置于第二和第三汇流齿轮之间，所述第二同步器齿轮布置于第四和第五汇流齿轮之间。
根据本发明又一优选实施方式，所述第三同步齿轮布置于第五汇流齿轮19与箱体之间。
根据本发明又一优选实施方式，如图1所示，还提供了一种传动装置，本传动装置由第一电机1、第二电机2、第二汇流齿轮24、第一汇流齿轮25、第一输入轴27、第二输入轴26、第一平行轴8、第二平行轴5、中间轴18、第一分流齿轮3、第四分流齿轮7、第五分流齿轮9、第二分流齿轮4、第三分流齿轮6、第三汇流齿轮22、第四汇流齿轮21、第五汇流齿轮19、第一同步齿套23、第二同步齿套20、第三同步齿套10、第四同步齿套11、行星排齿圈、行星排行星轮、行星架、行星排太阳轮、连接套轴、输出轴等组成。
优选地，第一电机1通过第二汇流齿轮24可以将其动力传递至第二平行轴5并且与第三汇流齿轮22啮合，通过第一同步齿套23选择结合第二汇流齿轮24或者第三汇流齿轮22，由此可将第一电机1动力传递至中间轴18，进而通过行星排将动力传递至输出轴，驱动车辆行驶。其中，电机可以选择高速低扭或者低速大扭电机，当第一同步齿套23选择结合第二汇流齿轮24时，可以实现第一电机1直连中间轴18，发挥高速电机高速性能；当第一同步齿套23选择结合第三汇流齿轮22时，可以实现第一电机1减速或增速传至中间轴18，发挥高速电机低扭性能或者实现低速电机升速需求。
优选地，第二电机2通过第一汇流齿轮25可以将其动力传递至第一平行轴8并且与第四汇流齿轮21、齿轮3啮合，通过第二同步齿套20选择第四汇流齿轮21或第五汇流齿轮19，由此可将第二电机2动力传递至中间轴18，进而通过行星排将动力传递至输出轴，驱动车辆行驶。其中，电机可以选择高速低扭或者低速大扭电机，通过第二同步齿套20选择的不同结合齿轮，可以实现第二电机2减速或增速传至中间轴18，发挥高速电机低扭性能或者实现低速电机升速需求。
优选地，对于本装置最后一级行星排，通过将第四同步齿套11与箱体固定齿轮结合，使得行星排齿圈固定，行星排太阳轮输入、框架减速输出，实现减速挡；通过第二同步齿套20和第三同步齿套10均与第五汇流齿轮19结合，使得行星排太阳轮和齿圈相连，行星排整体回转，实现直接挡，动力直接输出。
优选地，通过第三同步齿套10与第五汇流齿轮19结合，可以将第二电机2动力传递至行星排齿圈，此时，再通过第二同步齿套20将第二电机2动力传递至行星排太阳轮，实现第二电机2动力分流再通过行星排汇流输出。
优选地，通过第三同步齿套10与第五汇流齿轮19结合，可以将第二电机2动力传递至行星排齿圈，此时，再通过第一同步齿套23将第一电机1动力传递至行星排太阳轮，实现第一电机1和第二电机2调速耦合动力输出。
优选地，第三同步齿套10和第四同步齿套11均布置于连接套轴上的第三同步齿轮，形成双同步齿套结构，当行星排由减速挡向耦合挡切换过程中，为了实现动力不中断，可首先通过第二电机2调节第五汇流齿轮19转速为0，再将第三同步齿套10与第五汇流齿轮19结合，最后脱开第四同步齿套11与箱体固定齿轮，实现行星排由减速挡向耦合挡快速平稳切换。
根据本发明又一优选实施方式，第一电机1转子与第一输入轴27连接，第一输入轴27与第二汇流齿轮24连接，第二汇流齿轮24与第二分流齿轮4常啮合，第二分流齿轮4通过第二平行轴5与第三分流齿轮6相连，同步转速，第三分流齿轮6与第三汇流齿轮22常啮合。第二平行轴5为空心套轴，固定在第一平行轴8上。第三汇流齿轮22固定在中间轴18上，并可以自由转动。
优选地，第二电机2转子与第二输入轴26连接，第二输入轴26与第一汇流齿轮25连接，第一汇流齿轮25与第一分流齿轮3常啮合，第一分流齿轮3通过第一平行轴8与第四分流齿轮7和第五分流齿轮9相连，同步转速，第四分流齿轮7与第四汇流齿轮21常啮合，第五分流齿轮9与第五汇流齿轮19常啮合。第一平行轴8两端固定在箱体上。第四汇流齿轮21和第五汇流齿轮19固定在中间轴18上，并可以自由转动。
优选地，第一同步齿轮和第二同步齿轮固定在中间轴18上，第一同步齿套23向左可结合第二汇流齿轮24，向右可结合第三汇流齿轮22；第二同步齿套20向左可结合第四汇流齿轮21，向右可结合第五汇流齿轮19；中间轴18与行星排太阳轮16相连，行星排太阳轮16与行星排行星轮13常啮合。
优选地，第三同步齿套10向左可结合第五汇流齿轮19，第四同步齿套11向右可固定在箱体上；连接套轴17为空心轴套，与行星排齿圈12相连，并且固定在箱体上自由转动；行星排齿圈12与行星排行星轮13常啮合。
优选地，行星架14与输出轴15相连，输出动力。
优选地，本装置具体工作模式及同步齿套结合状态表1所示。
表1
表1中，S1-第一同步齿套23，S2-第二同步齿套20，S3-第三同步齿套10，S4-第四同步齿套11，M1-第一电机1，M2-第二电机2，→-同步齿套和右侧齿轮结合，←-同步齿套和左侧齿轮结合。
有利地，本发明实现了双电机独立、叠加、耦合等多种动力输入模式，实现了多挡位多模式动力不中断控制，提高了不同功率扭矩电机的适配性，提高了车辆动力性，尤其是复杂路面适应性。合理的布局结构，实现了动力传递装置体积和重量的降低。
本发明可以获得以下一个或多个技术效果：
1.双电机同轴输入，使得两个电机和变速器的连接方便可靠，结构紧凑，节省布置空间；换挡执行元件少，换挡时间短且换挡故障小。
2.两个电机的动力传递路径分开，动力能够分别控制，通过独立的第一同步齿套和第二同步齿套实现两个电机独立或叠加工作。两个电机是通过不同的换挡同步器控制的，即一个电机换挡的同时不影响另一个电机的动力输出，可以保证车辆在爬坡时动力不中断。
3.通过行星排可以实现双电机转速耦合动力输出。
4.通过双同步齿套结构(第三同步齿套10和第四同步齿套11)可以实现行星排由减速挡向耦合挡快速平稳切换。
5.电机轴上元件少，转动惯量小，电机调速响应时间短；两个电机动力分别通过不同外啮合齿轮传递至平行轴上，无外啮合齿轮同时传递两电机动力情况出现，齿轮安全系数高。
6.通过电机反转实现倒挡功能，无需惰轮配合输出倒挡档位。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种具有双电机动力耦合功能的传动系统的控制方法，其特征在于所述具有双电机动力耦合功能的传动系统包括：
第一输入轴，与第一电机连接；
第二输入轴，与第二电机连接且可相对转动地套设于第一输入轴外；
第一汇流齿轮，连接于所述第二输入轴；
传动结构单元，包括： 第一平行轴；第一分流齿轮，连接于第一平行轴；第二平行轴，可相对转动地套设于所述第一平行轴外；第二分流齿轮和第三分流齿轮，分别连接于所述第二平行轴的两端；第四分流齿轮和第五分流齿轮，分别连接于所述第一平行轴；
第二汇流齿轮，连接于所述第一输入轴；
中间轴；
第一和第二同步器齿轮，连接于所述中间轴；
第三至第五汇流齿轮，可相对转动地套设于所述中间轴外，所述第一至第五汇流齿轮分别相应地啮合所述传动结构单元的第一至第五分流齿轮；
行星排，包括太阳轮、行星轮、齿圈和行星架，所述太阳轮连接于所述中间轴；
第一同步齿套，可选择地连接第一同步器齿轮和第二汇流齿轮或第三汇流齿轮；
第二同步齿套，可选择地连接第二同步器齿轮和第四汇流齿轮或第五汇流齿轮；
连接套轴，可相对转动地套设于所述中间轴外；
第三同步器齿轮，连接于所述连接套轴的一端，所述齿圈通过连接件连接所述连接套轴的另一端；
第三同步齿套，可选择地连接或断开第三同步器齿轮与第五汇流齿轮；
第四同步齿套，可选择地连接或断开第三同步器齿轮与箱体；以及
输出轴，与所述行星架连接；
其中，所述第一平行轴和第二平行轴与所述中间轴平行布置，第三同步齿套和第四同步齿套设置于第三同步器齿轮外周并形成双同步齿套结构以实现行星排由减速挡向耦合挡快速平稳切换; 第三同步齿套连接第三同步器齿轮与第五汇流齿轮时第三同步器齿轮接收来自第五汇流齿轮的动力；
所述控制方法包括：第一电机通过第二汇流齿轮将动力经由第二分流齿轮传递至第二平行轴并且第三分流齿轮与第三汇流齿轮啮合，通过第一同步齿套选择结合第二汇流齿轮或者第三汇流齿轮，由此可将第一电机的动力传递至中间轴，进而通过行星排将动力传递至输出轴，驱动车辆行驶；
第二电机通过第一汇流齿轮将动力经由第一分流齿轮传递至第一平行轴并且第四分流齿轮与第四汇流齿轮啮合，第五分流齿轮与第五汇流齿轮啮合，通过第二同步齿套选择结合第四汇流齿轮或第五汇流齿轮，由此可将第二电机动力传递至中间轴，进而通过行星排将动力传递至输出轴，驱动车辆行驶。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于所述第一输入轴与所述中间轴共轴。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于所述具有双电机动力耦合功能的传动系统具有以所述中间轴和第一输入轴为中心的对称布置结构。
4.根据权利要求1-3任一项所述的控制方法，其特征在于所述第一平行轴两端可转动地连接于箱体。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于所述第一至第五分流齿轮以及太阳轮沿着第一平行轴方向依次布置。
6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于所述第一至第五汇流齿轮沿着第一输入轴方向依次布置。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于所述第一同步器齿轮布置于第二和第三汇流齿轮之间，所述第二同步器齿轮布置于第四和第五汇流齿轮之间。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于所述第三同步齿轮布置于第五汇流齿轮与箱体之间。
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