CN1272894C - 运输工具的电力传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于运输工具的电力传动装置，设有相对运输工具车身或其框架是固定的外壳、进行相反转动的发动机机体和转子，第一传动系与转子或发动机机体连接，转子或发动机机体的转动通过一个齿轮传动装置来传递，第二传动系与发动机机体或转子连接，发动机机体的或转子的转动通过另一齿轮传动装置来传递，这两个齿轮传动装置都是行星齿轮传动装置，转子通过一个正齿轮与第二行星齿轮传动装置的行星齿轮啮合，或者发动机机体通过一个与发动机机体连接的并安放在发动机机体轴上的正齿轮与第一行星齿轮传动装置的行星齿轮啮合，还设有与每个行星齿轮传动装置的行星齿轮连接的辐板，第二行星齿轮传动装置在其行星齿轮和其正齿轮之间具有惰齿轮，所述惰齿轮与第二行星齿轮传动装置的行星齿轮和正齿轮啮合。

Description

运输工具的电力传动装置

技术领域

本发明涉及用于运输工具的电力传动装置。

背景技术

美国专利US516917A描述了一种电动机，它如此用来与转速无关地驱动两个齿轮，即一个齿轮与磁场绕组刚性连接，另一个齿轮通过差动齿轮传动装置与转子连接。为了在两个齿轮上获得相同扭矩，差动齿轮传动装置必须在磁场绕组和转子的相同速度下不改变速度地仅使转子转向倒转。在所示的变型方案中，一方面，它呈类似于已知轴差动器中的结构的盘形齿轮对形式，另一方面，它呈具有相同功能的正齿轮行星传动装置的形式。

此外，美国专利US613894A描述了运输工具的直流发电机和电动机。在这两个可同轴转动的电动机部件的结构中，这两个部件通过高减速比传动齿轮箱相互连接并与一固定部件连接。一个变型实施方案建议，转动的磁场绕组的外壳应与运输工具的主动齿轮牢固连接。在另一个变型实施方案中，内轴可被用作缓慢运行的机器的传动装置。

此外，知道了一种具有转动磁场绕组的装置，其中通过集流环给磁场绕组提供电流。也转动的转子通过具有高传动比的行星齿轮传动装置驱动磁场绕组的外壳。与在美国专利US613984A中一样地，此装置最好用于缓慢运行的机器，例如用作绞车的卷筒驱动机构，其中整个驱动机构都在卷筒内。

美国专利US5845732A也描述了一种用于电动车的传动系。在这里，一根传动轴与一个与轮轴同轴设置的转子连接，该转子支承在一空心轴上并且驱动一行星齿轮传动装置的中心齿轮。该传动装置的辐板与一个穿过转子空心轴的轮轴连接。传动装置的内齿轮与另一个与转轴同轴设置的行星齿轮传动装置的辐板连接。这个传动装置不得不做到扭矩颠倒，以便与之相连的第二轮轴与第一轮轴同向转动。该实施例的缺点在于，需要空心轴来容纳转子。

美国专利US5487438A或欧洲专利EP0587120A3描述了一种用于电动车的传动系统。在此传动系统的范围内，示出了一个主轴传动装置，其中可转动地支承的且通过集流环来供电的磁场绕组与齿轮传动装置的小齿轮连接。该小齿轮与一内齿轮啮合，而该内齿轮又与其中一个轮轴固定连接。在此齿轮传动装置中，小齿轮和内齿轮同向转动。也是可转动地支承的转子驱动一个与另一个同其它轮轴相连的正齿轮连接的正齿轮。此齿轮传动装置使轮轴与转子转动反向地转动。因此，提供了差动齿轮传动装置的功能。通过适当选择齿轮直径，可以使轮轴对齐。此实施例的缺点在于，磁场绕组和转子肯定绕另一个平行于轮轴的附加轴转动，因此提高了传动装置外壳的构造成本。此外，在要驱动的高传动比的情况下，出现了齿轮传动装置的大直径内齿轮，由此使具有这样的轴的运输工具的离地间隙不允许地缩小了。

美国专利US5804935A描述了一种用于电动车的传动系统。此传动系统被设置用于具有两个传动轴的运输工具，其中一个可转动地支承的磁场绕组驱动一个轮轴。使用合适的装置，可以在中断该传动系，并且当主动轴空转时，将磁场绕组安装到运输工具上。此外，设置一个驱动另一主动轴的转子。通过集流环给转动的磁场绕组供电。转子或磁场绕组的转动直接经连接轴被传给主动轴。在转子相对定子有相同转速的前提条件下，仅一个轮轴就可以借助所述装置并在转子和传动装置固定不动时获得使双轴传动装置的两倍的行驶速度。除了这种传动装置只适用于具有两个从动轮轴的运输工具外，可为每个轮轴设置一个减速器，以便获得有意义的结构方案。

英国专利GB2008862描述了具有摩擦制动器的双转子。它描述了这样一种装置，即其中磁场绕组和转子都相互独立地且可转动地安装在一公用轴上并可通过摩擦制动器被停住。电流通过集流环输送。在适当的行星齿轮传动装置中，叠加转子的转动和磁场绕组的转动。在此装置的后面是一个尤其是驱动绞车卷筒的减速传动装置。通过相反地制动转子或磁场绕组，可获得明显不同的绞车卷筒的转速，从而改善了相应的提升装置或有类似要求的运输工具的操作。

此外，英国专利GB2254965A描述了一种用于电动运输工具的齿轮传统系统。提出这样一种装置，其中直流电机的转子和磁场绕组都可转动地支承在公共轴上。此外，转子轴可转动地支承在运输工具的一端上，另一端位于磁场绕组的转动外壳内。磁场绕组的转动外壳在一端上具有一支承在运输工具上的轴端。在另一端上，外壳支承在转子轴上。通过被装在磁场绕组外壳外径上的集流环输送工作电流。转子具有一个通过与外壳连接的转动刷来供电的环向器。

美国专利US4130172A描述了一种电动车。在此公开文献中描述了一种带电机的汽车传动系统，其中转子和磁场绕组可相对转动地支承在公共轴上，在这里，其中一个输出轴相对转子运动的转向通过一个锥齿轮传动装置被颠倒过来。另一个输出轴与转动的磁场绕组牢固连接。由于所述结构不进行与转子和磁场绕组有关的输出轴转速降低，所以汽车的主动齿轮必须通过皮带传动装置与各自的输出轴连接。

奥地利专利AT405924B描述了一种用于运输工具的电力传动装置。此公开文献显示了，可以根据需要通过适当的行星齿轮传动装置同向或反向地把转子和磁场绕组的相反运动减小到轮转速，从而满足了有差动功能的主轴传动装置的作用。通过上述齿轮传动装置，转子、磁场绕组和轮轴可被设置在一个转轴上。

还知道一种用于运输工具的主轴传动装置，其中转子和磁场绕组是可转动地支承的并分别驱动一个轮。通过适当安放的集流环传递装置给运动的发动机部件输送主电流和激励电流。对转子和磁场绕组来说，通过两级正齿轮传动装置来实现必须减速到主动齿轮转速。在其中一个齿轮传动装置中，加入一个惰齿轮，由此在此系列中获得了驱动与输出的相反转动。通过适当选择该齿轮传动装置的正齿轮，可以将轮轴和由转子和磁场绕组的组件装到一个公共轴上。

此外，欧洲专利EP0867324A2描述了一种运输工具且尤其是叉车，它可以通过一个具有相反地转动的定子和转子的电动机来工作。在此文献中描述了地面运输装置的主轴传动装置，其中一个轮由转动的定子通过一个减速传动装置来驱动，而另一个轮由转子通过一个掉转方向的正齿轮传动装置和另一个减速传动装置来驱动。通过从功能上分开转速颠倒和减速到轮转速，除了换向齿轮箱外，还需要两个独立的减速传动装置的构造成本。

此外，美国专利US3267311A描述了一种运输工具的电机和差动传动装置的组合方式。运输工具的主轴传动装置由转动的磁场绕组和一个可绕其本身轴线转动的转子组成，所述磁场绕组与一个轮牢固连接，而转子通过一个齿轮传动装置与另一个轮连接。齿轮传动装置由一个与转子连接的正齿轮组成，惰齿轮与该正齿轮啮合。惰齿轮的转轴相对机架是固定的并且又与一个与转子轴同轴设置的内齿轮啮合。通过这个齿轮传动装置，实现了转子和轮轴之间的转向带颠倒。由于该齿轮传动装置也采用了不可忽视的减速，所以左齿轮和右齿轮上的扭矩必须是不同的。由于这个原因以及电机部件和主动齿轮之间的减速小，所以这种组合方式适用于牵引传动装置是成问题的。

发明内容

本发明的目的在于提供这样的电力传动装置，它一方面避免了上述传动装置的缺点，另一方面结构简单。

为此，本发明提供一种用于运输工具的电力传动装置，其中设置一个相对运输工具车身或其框架是固定的外壳，一个具有一定子的发动机机体和一个设置在该发动机机体中的转子分别可转动地支承在该外壳内，发动机机体和转子进行相反的转动以获得工作效率，第一传动系与转子或发动机机体连接，转子的转动或发动机机体的转动通过一个具有相同的驱动转向和输出转向的齿轮传动装置来传递，第二传动系与该发动机机体或该转子连接并且该发动机机体的转动或该转子的转动通过另一个具有相反的驱动转向和输出转向的齿轮传动装置来传递，这两个齿轮传动装置分别是第一行星齿轮传动装置和第二行星齿轮传动装置，转子通过一个设置在轴上的正齿轮与第二行星齿轮传动装置的行星齿轮啮合，或者发动机机体通过一个与该发动机机体连接的并安放在该发动机机体轴上的正齿轮与第一行星齿轮传动装置的行星齿轮啮合，在这里，设置辐板，所述辐板与其对应的所述行星齿轮传动装置的行星齿轮的轴连接，所述辐板分别驱动所属的轮轴，第二行星齿轮传动装置在其行星齿轮和其正齿轮之间具有惰齿轮，所述惰齿轮与第二行星齿轮传动装置的所述行星齿轮和所述正齿轮啮合。

首先，上述用于运输工具的电力传动装置的优点在于，在对于一个电力传动装置来说，在一个减速级中获得了高传动比。这样高的传动比通常根据现有技术只能通过一个三级正齿轮传动装置来获得。此外，本发明带来了这样的好处，即扭矩均匀分配给两个轮轴。此外，通过逆转的传动装置即驱动和输出是同轴的，可以获得紧凑的传动装置结构。在这种传动装置中，扭矩通过每个传动装置的多个行星齿轮组来传送。对于由此得到的最佳功率分流，可获得紧凑构造。本发明的另一个优点在于，通过辐板与轮轴的连接，得到了低的行星齿轮圆周速度并由此出现小离心力。

通过本发明的传动装置，为了操作对置的轮轴，不需要具有复杂轴承的且穿过转子的空心轴。通过电力传动装置的设计方案，也可以获得高的转子转速和定子转速，从而获得高功率密度。此外，它可以设置在左传动轮和右传动轮之间，它承担差动器功能并因此需要如此小的空间，以至可以刚性地同轴连接轮轴和传动装置，而不会不允许地缩小运输工具的离地间隙。

此外，所述第二行星齿轮传动装置的所述行星齿轮和/或所述惰齿轮最好被设计成塔齿轮的形式。这样，可以获得最佳地符合所需要求的传动比。

如果行星齿轮传动装置具有一个公共的固定机架，则，因为可以按照发动机机体的结构直径来设计整个齿轮传动装置。由此得到了加工技术有利的装配尺寸，这又与运输工具设计有关地保证了良好的或大的离地间隙。而且，如果每个行星齿轮传动装置具有一个设置在外壳内的内齿轮并且行星齿轮与所述内齿轮啮合，则可以保证允许经济制造整个传动系统的简单构造。

本发明的传动系统的另一个显著优点在于，当运输工具一直向前行驶时，转子转速约等于定子转速。正如所知道的那样，速度总和对于发挥功率很重要。而出现于系统中的最大转速对产生噪音负责。因此，通过本发明的传动系统，获得了转速是两倍而只产生一倍转速噪音的功率重量比，从而产生了重大的系统优势。

附图说明

以下，结合附图所示的实施例来详细说明本发明。其中：

图1是传动装置的示意图；

图2是传动装置的示意图，其中行星齿轮呈塔齿轮形式；

图3是根据另一个变型实施方案的传动装置的示意图；

图4是电力传动装置的截面图；

图5是电力传动装置的另一个实施形式的截面图。

具体实施方式

在介绍时要记住的是，在各实施例中，相同部件具有相同参考符号和部件名称，其中整个说明书所公开的内容可按意义转意到具有相同参考符号和部件名称的相同部件。此外，说明书所选的位置说明如顶部、底部、侧面等涉及正说明和所示的图，在位置改变时，它们按意义地转意为新位置。此外，为有创意的独立解决方案或本发明的解决方案示出了由所示并所述的不同实施例构成的单独技术特征或组合技术特征。

可以从说明书中达到有创意的独立解决方案的任务。

如图1所示，电力传动装置由相对运输工具是固定不动的外壳1组成，从机架向两侧伸出第一传动系2和第二传动系3组成。第一传动系2的扭矩由装在一个发动机机体5内的定子4来施加，第二传动系3的扭矩由一个可转动地支承的转子7的轴6来施加。发动机机体5与第一传动系2的轴端8牢固连接，其中轴端8在其自由端有一正齿轮9。轴6也在其自由端有一正齿轮10。在传动系2、3和正齿轮9、10之间，分别设有一呈行星齿轮传动装置形式的齿轮传动装置。

在其中一体装入了整个传动装置的固定外壳1内，为各行星齿轮传动装置设置了一个内齿轮11、12。这些内齿轮11、12也可被称为中心齿轮，因为其轴线位于传动装置的主轴线上。在属于传动系2的齿轮传动装置中，行星齿轮13与内齿轮11和正齿轮9啮合。一块辐板14与行星齿轮13的轴连接，它驱动传动系2并进而驱动所属轮轴。

为使运输工具用传动装置颠倒转动方向，在属于传动系3的齿轮传动装置(也呈行星齿轮传动装置形式)中设了惰齿轮15，这些惰齿轮15一方面与正齿轮10啮合并且另一方面与行星齿轮16啮合，其中行星齿轮16与内齿轮12啮合。辐板17具有惰齿轮15的轴和行星齿轮16的轴，辐板17驱动传动系3并进而驱动所属轮轴。当然，属于传动系2的行星齿轮也可具有惰齿轮15，属于传动系3的行星齿轮具有直接与内齿轮12和正齿轮10啮合的惰齿轮16。

根据图2，示意地画出了传动系统的齿轮传动装置，其中传动装置的基本结构与图1所示的传动装置相同。在此传动装置中，属于传动系2的行星齿轮具有呈塔齿轮形式的行星齿轮13。同样，相应的齿轮传动装置的惰齿轮15也呈塔齿轮形式。通过这种传动装置的实施方案，可以获得传动比的提高。

根据图3，又示出了一个其基本构造与图1的传动装置相同的传动装置。在这里，属于传动系3的行星齿轮16可呈塔齿轮形式，其中惰齿轮15是按照传统方式形成的。通过适当地选择行星齿轮的齿数比，可以确定在属于传动系的轮轴上的扭矩，因此轮轴的转动完全独立地进行。

根据图4，电力传动装置有一个固定外壳1，其中可自由转动的发动机机体5通过滚动轴承18支承在轴端8上，在发动机机体中安装了电动机的定子4。与发动机机体5牢固连接的轴端8具有正齿轮9。在发动机机体5内，转子7的轴5通过轴承19或20来支承。在轴6的一端上设置正齿轮10。轴6还可通过其它滚动轴承21支承在固定外壳1内。

磁场绕组22被安放在可转动地支承的外壳1内。许多滑动触点23也与外壳1连接，通过滑动触点给磁场绕组22提供电流。正齿轮9与配属于传动系2的行星齿轮传动装置啮合。该行星齿轮传动装置由一个与外壳1牢固连接的内齿轮11组成，多个行星齿轮13与内齿轮11啮合，这些行星齿轮13又与正齿轮9啮合。在其上支承着行星齿轮13的轴与辐板14牢固连接，辐板14通过传动系2驱动运输工具的两根轮轴之一。

可呈短路转子形式或具有永磁铁的转子7通过轴6与正齿轮10连接，该正齿轮驱动另一个行星齿轮传动装置。该行星齿轮传动装置由与外壳1连接的内齿轮12、多个行星齿轮16、惰齿轮15和支承行星齿轮16和惰齿轮15的轴的辐板17组成。内齿轮12与行星齿轮16啮合。而惰齿轮15与正齿轮10和行星齿轮16啮合。通过这种结构，除了必需的减速外，在转子7轴6和相应的其它轮轴之间实现了转向颠倒。通过适当选择行星齿轮的齿数比，可以在两个传动系2、3或进而在轮轴上获得相似或相同的扭矩，在这里，完全独立地进行轮轴转动。

当然，也可以不限制功能地替换齿轮传动装置的布局。

根据图5所示的齿轮布局，可以进一步提高传动比。该传动装置的基本结构等于图4所示的传动装置。图4所示的行星齿轮13或惰齿轮15在图5中可被设计成塔齿轮24或25的形式。在其它方面有相同的工作方式。当然，在这里，也可以颠倒齿轮传动装置。

最后，与布局有关地要注意，为了更好地理解装置结构，局部不合比例和/或放大和/或缩小地示出了装置及其组成部件。

参考符号清单

1        外壳

2        传动系

3        传动系

4        定子

5        发动机机体

6        轴

7        转子

8        轴端

9        正齿轮

10       正齿轮

11       内齿轮

12       内齿轮

13       行星齿轮

14       辐板

15       惰齿轮

16       行星齿轮

17       辐板

18       滚动轴承

19       轴承

20       轴承

21       滚动轴承

22       磁场绕组

23       滑动触点

24       塔齿轮

25       塔齿轮

Claims (2)

1、用于运输工具的电力传动装置，其中设置一个相对运输工具车身或其框架是固定的外壳(1)，一个具有一定子(4)的发动机机体(5)和一个设置在该发动机机体(5)中的转子(7)分别可转动地支承在该外壳(1)内，该发动机机体(5)和该转子(7)进行相反的转动以获得工作效率，第一传动系(2)与该转子(7)或该发动机机体(5)连接，所述转子(7)的转动或所述发动机机体(5)的转动通过一个具有相同的驱动转向和输出转向的齿轮传动装置来传递，第二传动系(3)与该发动机机体(5)或该转子(7)连接并且该发动机机体(5)的转动或该转子(7)的转动通过另一个具有相反的驱动转向和输出转向的齿轮传动装置来传递，这两个齿轮传动装置分别是第一行星齿轮传动装置和第二行星齿轮传动装置，该转子(7)通过一个设置在轴(6)上的正齿轮(10)与所述第二行星齿轮传动装置的行星齿轮(16)啮合，或者该发动机机体(5)通过一个与该发动机机体(5)连接的并安放在该发动机机体轴上的正齿轮(9)与所述第一行星齿轮传动装置的行星齿轮(13)啮合，其特征在于，设置辐板(14；17)，所述辐板与其对应的所述行星齿轮传动装置的行星齿轮(13；16)的轴连接，所述辐板分别驱动所属的轮轴，该第二行星齿轮传动装置在其行星齿轮(16)和其正齿轮(10)之间具有惰齿轮(15)，所述惰齿轮与所述第二行星齿轮传动装置的所述行星齿轮(16)和所述正齿轮(10)啮合。

2、如权利要求1所述的电力传动装置，其特征在于，所述第二行星齿轮传动装置的所述行星齿轮(16)和/或所述惰齿轮(15)被设计成塔齿轮(24；25)的形式。

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