CN114294387A - 一种双电机变速箱及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双电机变速箱及工程机械，涉及工程机械技术领域，包括第一输出轴、第二输出轴、第一电机和第二电机。第一电机包括第一输入轴，第一输入轴通过第一传动机构与第一输出轴连接；第二电机包括第二输入轴，第二输入轴通过第二传动机构与第二输出轴连接；第二输入轴为空心轴，第二输入轴活动套装在第一输入轴上。本发明能够解决现有技术中的两台电机独立放置，带来的结构分散、紧凑度低、占用空间大、不利于整机的布置及维修的问题，本发明中双电机集成一体，具有结构紧凑，占用空间小，有利于整车的布置及维修的特点。

Description

一种双电机变速箱及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种双电机变速箱、及工程机械。

背景技术

目前市场已有的变速箱，以电动装载机为例，存在双电机驱动方式，一台电机驱动工作装置液压泵，另一台电机驱动行走，但现有技术中的两台电机分别独立放置，结构分散、紧凑度低、占用空间大、不利于整机的布置，并且给维修带来了困难。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的两台电机独立放置带来的结构分散、紧凑度低、占用空间大、不利于整机的布置及维修的缺陷，从而提供一种双电机变速箱及工程机械。

为了解决上述问题，本发明一方面提供了一种双电机变速箱，包括第一输出轴、第二输出轴、第一电机和第二电机。其中，第一电机包括第一输入轴，第一输入轴通过第一传动机构与第一输出轴连接，用于驱动第一输出轴转动；第二电机包括第二输入轴，第二输入轴通过第二传动机构与第二输出轴连接，用于驱动第二输出轴转动；第二输入轴为空心轴，第二输入轴活动套装在第一输入轴上。

可选的，第一传动机构包括单行星排；单行星排包括太阳轮、行星轮和第一齿圈，行星轮转动安装在行星轮架上；太阳轮与第一输入轴连接，行星轮架与第一输出轴连接。

可选的，单行星排连接换挡机构，换挡机构包括固定组件，固定组件和单行星排之间设有同步器；同步器与第一齿圈固定连接。

可选的，固定组件包括固定安装的固定齿圈；同步器包括同步齿套，同步齿套具有面向固定齿圈设置的第二齿圈和面向行星轮设置的第三齿圈；第二齿圈与固定齿圈配合；单行星排朝向固定齿圈的一侧设有与第三齿圈配合的第四齿圈，第四齿圈设在行星轮架上或太阳轮上。

可选的，单行星排连接有换挡机构，换挡机构包括第一离合器和第二离合器，第一离合器的一端固定，另一端与齿圈连接；第二离合器的一端与行星架连接，另一端与太阳轮连接。

可选的，第一输入轴和第一输出轴之间设有中间轴，太阳轮固定连接在中间轴上。

可选的，第一输入轴和中间轴之间通过第一齿轮副传动连接，中间轴和第一输出轴通过第二齿轮副传动连接；第一输出轴上连接有制动器。

可选的，第二传动机构包括润滑油泵以及取力轴；润滑油泵的油泵轴为第二输出轴，第二输入轴和润滑油泵的油泵轴之间通过第三齿轮副传动连接；第二输入轴和取力轴之间通过第四齿轮副传动连接。

本发明的另一方面提供了一种工程机械，包括以上任一项的双电机变速箱。

可选的，工程机械为装载机。

本发明具有以下优点：

1.利用本发明的技术方案，第二电机的第二输入轴设为空心，活动套装在第一电机的第一输入轴上，双电机集成一体，结构紧凑，占用空间小，有利于整车的布置，降低变速箱的维修困难。

2.在第一输入轴和第一输出轴之间设置单行星排，第一输入轴的动力由单行星排传递至第一输出轴，整体结构的传动效率高、工作可靠。

3.通过同步器实现换挡，齿圈固定连接有同步齿套，同步齿套分别与固定齿圈或第四齿圈啮合，实现第一输出轴分别输出一挡转速和二挡转速，零件数量少，结构简单，且传动效率高。

4.通过第一离合器和第二离合器实现换挡，同样具有结构简单且传动效率高的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明提供的双电机变速箱的第一种实施方式的传动结构示意图；

图2示出了图1中第一挡位的传动结构示意图；

图3示出了图1中第二挡位的传动结构示意图；

图4示出了双电机变速箱的第二种实施方式的传动结构示意图；

图5示出了图4中第一挡位的传动结构示意图；

图6示出了图4中第二挡位的传动结构示意图。

附图标记说明：

1、太阳轮；2、行星轮；3、第一齿圈；4、行星轮架；5、同步齿套；51、第二齿圈；52、第三齿圈；6、固定齿圈；7、第四齿圈；8、第一离合器；9、第二离合器；10、第一齿轮副；101、第一主动轮；102、第一从动轮；11、第二齿轮副；111、第二主动轮；112、第二从动轮；12、第三齿轮副；121、第三主动轮；122、第三从动轮；13、润滑油泵；14、制动器；15、第四齿轮副；151、第四从动轮；M1、第一电机；M2、第二电机；a、第一输入轴；b、中间轴；c、第一输出轴；d、第二输入轴；e、第二输出轴；f、取力轴。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明主要解决的是现有技术中的两台电机分别独立放置，结构分散、紧凑度低、占用空间大、不利于整机的布置及维修的问题，主要通过将两个电动机集成一体的方式来解决，使得双电机变速箱的结构紧凑、占用空间小，便于整机的布置及维修。

为了便于介绍本发明的技术方案，以下结合附图以及具体的实施例来详细说明，但实施例不应看作是对本发明的限制。

实施例1

一种双电机变速箱，包括第一输出轴c、第二输出轴e、第一电机M1和第二电机M2。其中，第一电机M1包括第一输入轴a，第一输入轴a通过第一传动机构与第一输出轴c连接，用于驱动第一输出轴c转动；第二电机M2包括第二输入轴d，第二输入轴d通过第二传动机构与第二输出轴e连接，用于驱动第二输出轴e转动；第二输入轴d为空心轴，第二输入轴d活动套装在第一输入轴a上。

利用本发明的技术方案，第二电机M2的第二输入轴d设置为空心轴，活动套装在第一电机M1的第一输入轴a上，双电机集成一体，结构紧凑，占用空间小，有利于整车的布置及维修。

具体的，第一电机M1和第二电机M2前后并列设置，第一电机M1的第一输入轴a穿过第二电机M2的壳体及第二电机M2的第二输入轴d并伸出第二输入轴d，也就是，由于第二电机M2的第二输入轴d为空心轴，所以，第二电机M2的第二输入轴d可以套设在第一电机M1的第一输入轴a外。作为优选的技术方案，第一输入轴a与第二输入轴d之间同轴套装。

本实施例中，以装载机的变速箱为例，第一电机M1为行走电机，第一传动机构具有两挡变速的功能。第二电机M2为作业电机，用于装载机的转向及取力。

具体的，本实施例中，第一传动机构中，第一输入轴a和第一输出轴c之间设有中间轴b，第一输入轴a和中间轴b之间通过常啮合的第一齿轮副10传动连接，中间轴b和第一输出轴c之间通过单行星排以及第二齿轮副11传动连接。

具体的，第一齿轮副10包括固定设在第一输入轴a上的第一主动轮101和固定设在中间轴b上的第一从动轮102，第一主动轮101和第一从动轮102为常啮合的一对齿轮。

具体的，单行星排包括太阳轮1、行星轮2和第一齿圈3。太阳轮1固定连接在中间轴b上，与第二从动轮112具有相同的转速，太阳轮1为单行星排中的主动轮。行星轮2转动安装在行星轮架4上。行星轮2一侧与太阳轮1啮合，另一侧与第一齿圈3啮合。行星轮架4与第一输出轴c之间通过第二齿轮副11传动连接。具体的，第二齿轮副11包括与行星轮架4固定连接的第二主动轮111以及固定连接在第一输出轴c上的第二从动轮112，第二主动轮111和第二从动轮112也是常啮合的一对齿轮。其中，行星轮架4和第二主动轮111之间至少有两种连接方式。其一为本实施例的图1所示，第二主动轮111直接与行星轮架4固定连接，二者连为一体。其二，作为一种可替换的实施方式，行星轮架4朝向动力输出方向设有转动轴，第二主动轮111固定连接在该转动轴上。另外，在第一输出轴c上连接有制动器14，当制动器14制动时，第一输出轴c停止转动。

以上的第一传动机构中，单行星排连接有换挡机构。换挡机构包括固定组件，固定组件与变速箱的箱体固定连接。固定组件和单行星排之间设有同步器；同步器与第一齿圈3固定连接。

具体的，本实施例中，固定组件包括固定安装在变速箱的箱体上的固定齿圈6。同步器包括同步齿套5，同步齿套5具有面向固定齿圈6设置的第二齿圈51以及面向行星轮2设置的第三齿圈52。第二齿圈51与固定齿圈6配合。单行星排朝向固定齿圈6的一侧设有与第三齿圈52配合的第四齿圈7，本实施例中，第四齿圈7设在行星轮架4上。具体的，行星轮架4用于安装行星轮2的安装轴伸出行星轮2的轴孔后，在端部设置第四齿圈7。参照图1，以图1的方位来看，动力由左向右传递。固定齿圈6设在单行星排的左侧，同步齿套5设在固定齿圈6与第四齿圈7之间，同步齿套5的左侧为第二齿圈51，同步齿套5的右侧为第三齿圈52。

其中，同步齿套5与整车的电动执行机构连接，由电动执行机构驱动同步齿套5的平行位移。在图1中具体表现为，同步齿套5向左移动与固定齿圈6啮合，同步齿套5向右移动与第四齿圈7啮合。

换挡原理：

参照图1，其中的同步齿套5未与固定齿圈6或第四齿圈7啮合，此时表示空挡状态。

参照图2，同步齿套5左移，此时，同步齿套5的第二齿圈51与固定齿圈6啮合，同步齿套5与固定齿圈6锁止而不发生转动，由于同步齿套5与第一齿圈3固定连接，因此，第一齿圈3也不发生转动。第一电机M1的第一输入轴a输入动力，通过第一齿轮副10将动力传递至中间轴b，也就是传递给太阳轮1，太阳轮1转动，带动行星轮2围绕太阳轮1公转，从而驱动行星轮架4的转动，由行星轮架4带动第二齿轮副11，将动力传递至第一输出轴c。此时输出的转速为一挡转速，动力传递顺序依次为：第一输入轴a、第一主动轮101、第一从动轮102、中间轴b、太阳轮1、行星轮2、行星轮架4、第二主动轮111、第二从动轮112、第一输出轴c，最终，第一输出轴c将动力传递至前后驱动桥，从而控制车辆以一挡的速度前进。当第一电机M1反转时，一挡为倒挡，控制车辆后退。

参照图3，同步齿套5右移，此时，同步齿套5的第三齿圈52与行星轮架4的第四齿圈7啮合，第一电机M1的第一输入轴a输入动力，通过第一齿轮副10将动力传递至中间轴b，也就是传递给太阳轮1，太阳轮1转动。由于单行星排中设置了同步齿套5，将第一齿圈3和行星轮架4连接锁止，使得第一齿圈3和行星轮架4同步，因为行星轮2安装在行星轮架4上，所以，行星轮2与行星轮架4、第一齿圈3同步，行星轮2和第一齿圈3之间不发生相对转动，也就是，行星轮2不发生自转，则由太阳轮1带动行星轮2平动，太阳轮1、行星轮2、行星轮架4以及第一齿圈3相互锁止为一体，也就是，行星轮2、行星轮架4以及第一齿圈3均随太阳轮1同步转动，第二齿轮副11中的第二主动轮111与太阳轮1同步转动。此时输出的转速为二挡转速，动力传递顺序依次为：第一输入轴a、第一主动轮101、第一从动轮102、中间轴b、太阳轮1、行星轮2、第一齿圈3、同步齿套5、行星轮架4、第二主动轮111、第二从动轮112、第一输出轴c。最终，第一输出轴c将动力传递至前后驱动桥，从而控制车辆以二挡的速度前进。

当然，作为本实施例的第一种变形的实施方式，其中，第四齿圈7还可以设在太阳轮1上。具体的，同步齿套5设在固定齿圈6和太阳轮1之间，也就是，太阳轮1面向同步齿套5的侧边设有第四齿圈7。此时，空挡和一挡传动情况不变，二挡的传动原理为：当同步齿套5右移，同步齿套5的第三齿圈52与太阳轮1上的第四齿圈7啮合，将第一齿圈3和太阳轮1同步锁止，也就是，第一齿圈3和太阳轮1之间相对静止，不发生相对转动，那么同时与太阳轮1和第一齿圈3啮合的行星轮2被第一齿圈3和太阳轮1锁止，第一齿圈3、行星轮2、太阳轮1不发生相对转动，行星轮2随太阳轮1的转动而发生平动，行星轮2带动行星轮架4与太阳轮1同步转动。动力传递顺序依次为：第一输入轴a、第一主动轮101、第一从动轮102、中间轴b、太阳轮1、同步齿套5、第一齿圈3、行星轮2、行星轮架4、第二主动轮111、第二从动轮112、第一输出轴c。最终，第一输出轴c将动力传递至前后驱动桥，从而控制车辆以二挡的速度前进。

当然，作为本实施例的第二种变形的实施方式，其中，可以取消中间轴b以及第一齿轮副10，也就是，第一电机M1的第一输入轴a直接与单行星排连接。具体的，太阳轮1固定连接在第一输入轴a上。

本实施例中，第二传动机构包括润滑油泵13以及取力轴f，润滑油泵13的油泵轴即为第二输出轴e。

一方面，第二输入轴d和润滑油泵13的油泵轴之间通过第三齿轮副12传动连接。具体的，第三齿轮副12包括第三主动轮121和第三从动轮122，第三主动轮121固定套装在第二输入轴d上，第三从动轮122固定套装在油泵轴上。第三主动轮121和第三从动轮122为一对常啮合的齿轮副。第二电机M2转动，动力由第三主动轮121传递至第三从动轮122，由第三从动轮122带动油泵轴的转动，驱动润滑油泵13提供箱体润滑。

另一方面，第二输入轴d和取力轴f之间通过第四齿轮副15传动连接。第四齿轮副15包括第四主动轮和第四从动轮151，图1-图6中均省略了第四主动轮。第二输入轴d连接取力轴f，用于控制车辆的转动或举升。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，换挡机构包括第一离合器8和第二离合器9，参照图4，第一离合器8的一端固定，另一端与第一齿圈3连接；第二离合器9的一端与行星轮架4连接，另一端与太阳轮1连接。本实施例中，第二离合器9通过中间轴b与太阳轮1连接，图4为空挡状态。

参照图5，其中，第一离合器8处于结合状态，第二离合器9处于分离状态。此时，第一齿圈3被锁止不动，由太阳轮1带动行星轮2转动，从而带动行星轮架4转动。此时输出的转速为一挡转速，动力传递顺序依次为：第一输入轴a、第一主动轮101、第一从动轮102、中间轴b、太阳轮1、行星轮2、行星轮架4、第二主动轮111、第二从动轮112、第一输出轴c，最终，第一输出轴c将动力传递至前后驱动桥，从而控制车辆以一挡的速度前进。当第一电机M1反转时，一挡为倒挡，控制车辆后退。

参照图6，其中，第一离合器8处于分离状态，第二离合器9处于结合状态。此时，行星轮架4与太阳轮1连为一体，行星轮架4与太阳轮1同步转动。此时输出的转速为二挡转速，动力传递顺序依次为：第一输入轴a、第一主动轮101、第一从动轮102、中间轴b、第二离合器9、行星轮架4、第二主动轮111、第二从动轮112、第一输出轴c。最终，第一输出轴c将动力传递至前后驱动桥，从而控制车辆以二挡的速度前进。

本实施例中的第一离合器8和第二离合器9均为湿式离合器。

实施例3，

一种工程机械，包括以上任一实施例中所述的双电机变速箱。

具体的，工程机械为装载机。其中，第一电机M1为行走电机，驱动装载机以两挡两速行进或一挡倒车。第二电机M2为作业电机，驱动装载机的转向、举升以及箱体的润滑。

根据上述描述，本专利申请具有以下优点：

1、双电机集成一体，结构紧凑，占用空间小，有利于整车的布置及维修。

2、采用单行星排的传动结构，利用一个同步器实现两个挡位的切换，零件数量少、结构简单；

3、第一输入轴a和第一输出轴c之间传动的齿轮副数量少，传动效率高，工作可靠。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种双电机变速箱，其特征在于，包括：

第一输出轴(c)；

第二输出轴(e)；

第一电机(M1)；所述第一电机(M1)包括第一输入轴(a)，所述第一输入轴(a)通过第一传动机构与所述第一输出轴(c)连接，用于驱动所述第一输出轴(c)转动；

第二电机(M2)，所述第二电机(M2)包括第二输入轴(d)，所述第二输入轴(d)通过第二传动机构与所述第二输出轴(e)连接，用于驱动所述第二输出轴(e)转动；所述第二输入轴(d)为空心轴，所述第二输入轴(d)活动套装在所述第一输入轴(a)上。

2.根据权利要求1所述的双电机变速箱，其特征在于，所述第一传动机构包括单行星排；所述单行星排包括太阳轮(1)、行星轮(2)和第一齿圈(3)，所述行星轮(2)转动安装在行星轮架(4)上；所述太阳轮(1)与所述第一输入轴(a)连接，所述行星轮架(4)与所述第一输出轴(c)连接。

3.根据权利要求2所述的双电机变速箱，其特征在于，所述单行星排连接有换挡机构，所述换挡机构包括固定组件，所述固定组件和所述单行星排之间设有同步器；所述同步器与所述第一齿圈(3)固定连接。

4.根据权利要求3所述的双电机变速箱，其特征在于，所述固定组件包括固定安装的固定齿圈(6)；所述同步器包括同步齿套(5)，所述同步齿套(5)具有面向所述固定齿圈(6)设置的第二齿圈(51)和面向所述行星轮(2)设置的第三齿圈(52)；所述第二齿圈(51)与所述固定齿圈(6)配合；所述单行星排朝向所述固定齿圈(6)的一侧设有与所述第三齿圈(52)配合的第四齿圈(7)，所述第四齿圈(7)设在所述行星轮架(4)上或所述太阳轮(1)上。

5.根据权利要求2所述的双电机变速箱，其特征在于，所述单行星排连接有换挡机构，所述换挡机构包括第一离合器(8)和第二离合器(9)，所述第一离合器(8)的一端固定，另一端与所述第一齿圈(3)连接；所述第二离合器(9)的一端与所述行星轮架(4)连接，另一端与所述太阳轮(1)连接。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的双电机变速箱，其特征在于，所述第一输入轴(a)和所述第一输出轴(c)之间设有中间轴(b)，所述太阳轮(1)固定连接在所述中间轴(b)上。

7.根据权利要求6所述的双电机变速箱，其特征在于，所述第一输入轴(a)和所述中间轴(b)之间通过第一齿轮副(10)传动连接，所述中间轴(b)和所述第一输出轴(c)之间通过第二齿轮副(11)传动连接；

所述第一输出轴(c)上连接有制动器(14)。

8.根据权利要求1所述的双电机变速箱，其特征在于，所述第二传动机构包括润滑油泵(13)以及取力轴(f)；所述润滑油泵(13)的油泵轴为所述第二输出轴(e)，所述第二输入轴(d)和所述润滑油泵(13)的油泵轴之间通过第三齿轮副(12)传动连接；所述第二输入轴(d)和所述取力轴(f)之间通过第四齿轮副(15)传动连接。

9.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的双电机变速箱。

10.根据权利要求9所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械为装载机。

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