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CN105042045A - 一种横置双电机动力换挡变速器 - Google Patents

一种横置双电机动力换挡变速器 Download PDF

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CN105042045A
CN105042045A CN201510381496.6A CN201510381496A CN105042045A CN 105042045 A CN105042045 A CN 105042045A CN 201510381496 A CN201510381496 A CN 201510381496A CN 105042045 A CN105042045 A CN 105042045A
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power
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input
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彭增雄
胡纪滨
李学良
苑士华
李雪原
荆崇波
罗章
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Beijing Institute of Technology BIT
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Abstract

本发明公开一种横置双电机动力换挡变速器，该变速器以两个电机作为动力输入，通过对固定轴齿轮和换挡齿套的合理布置，保证在换挡过程中动力不中断；同时换挡过程中通过电机主动调整速差使得电机能工作在较合适的工作区间内，满足城市公交频繁起步，停车的特殊工况要求。该换挡变速器包括：电动机A、电动机B、变速箱主箱模块和差速器模块。其工作原理为：电动机A和电动机B的动力各通过一个输入轴输入变速箱主箱模块。变速箱主箱模块通过多自由定轴齿轮机构耦合电动机A和电动机B的动力，分别实现7个匹配的挡位。差速器模块实现进一步的差速功能。

Description

一种横置双电机动力换挡变速器
技术领域
本发明涉及一种换挡变速器，具体涉及一种双电机动力换挡变速器，属动力传动领域。
背景技术
面对日益严重的环境污染和能源危机，节能环保成为汽车发展的重要方向，城市公交车辆作为城市汽车重要组成部分，成为了城市交通的最重要的一部分。而传统城市公交车辆一般采用柴油作为燃料，对城市空气造成了污染。随着我国汽车保有量的快速上升，使得汽车在城市运行时的状况是走走停停，车速不高，纯电动汽车更加适应这种工况。纯电动城市公交车是以电力为能源的车辆，从事交通运输等工作，具有零污染、零排放以及降低能源成本等优点。为提高纯电动城市公交车驱动电机的传动比范围，提高电机的功率利用率或者高效运行区间，主驱动电机往往匹配多挡AMT变速箱，但换挡过程中存在动力中断，换挡舒适性欠佳等问题。
专利CN202319954U公开了一种双电机动力耦合驱动装置，该驱动装置中在采用双电机换挡的过程中，无法保证换挡动力不中断；专利CN102959210A公开了一种双离合变速器，在结构上虽然保证了换挡过程中动力不中断，但其采用的单电机驱动，使其在低负荷时效率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种横置双电机动力换挡变速器，能够保证换挡过程中动力不中断的同时，确保其在低负荷时，电机也有一个较高效的工作区间。
该横置双电机动力换挡变速器包括：电动机A、电动机B、变速箱主箱模块和差速器模块。
所示变速箱主箱模块采用三轴式布置，即包括输入轴A、输入轴B和变速箱主箱输出轴；其中输入轴A用于实现电动机A的动力输入，输入轴B用于实现电动机B的动力输入；此外，所述变速箱主箱模块还包括四个齿轮对和五个换挡齿套。
其连接关系为：所述输入轴B的动力输出端通过换挡齿套同轴空套在输入轴A的动力输出端；所述变速箱主箱输出轴平行与输入轴A和输入轴B；
从输入轴A的动力输入端起，在其上依次连接齿轮A和齿轮B；从输入轴B的动力输入端起，在其上依次连接齿轮C和齿轮D；齿轮E、齿轮F、齿轮K、齿轮J各通过一个换挡齿套次空套在变速箱主箱输出轴上；其中所述齿轮A与齿轮E啮合，所述齿轮B与齿轮F啮合，所述齿轮C与齿轮K啮合，所述齿轮D与齿轮J啮合；
所述变速箱主箱输出轴将动力通过差速器模块传递至车轮；
所述差速器模块实现差速功能。
所述差速器模块包括：齿轮G、齿轮H、齿轮I、齿轮L和差速器；其中与所述齿轮H啮合的齿轮G连接在变速箱主箱输出轴上，且位于所述齿轮F和齿轮K之间；与所述齿轮L啮合的齿轮I与齿轮H之间通过连接轴相连；所述差速器的输入端与齿轮L相连，输出端与车轮相连。
有益效果：
(1)该换挡变速器以两个电机作为动力输入，通过对固定轴齿轮和换挡齿套的合理布置，使变速器在顺序换挡过程中保持动力不中断，能够提高车辆的动力性能。
(2)换挡过程中，两个电动机协调控制，主动调整速差使得电动机能工作在较合适的工作区间内，提升动力性能，改善换挡品质，提高车辆的燃油经济性，满足城市公交频繁起步，停车的特殊工况要求。
(3)采用电动机作为动力源，电动机能够提供电动倒挡功能，取消了倒挡齿轮对，提高齿轮机构的紧凑度。
(4)采用双电机驱动，轻负荷时，用一台电机，高负荷时，用两台电机，能够提高电机高效区间。
附图说明
图1为该横置双电机动力换挡变速器传动方案；
图2为横置双电机动力换挡变速器传动方案1档功率流图；
图3为横置双电机动力换挡变速器传动方案2档功率流图；
图4为横置双电机动力换挡变速器传动方案3档功率流图；
图5为横置双电机动力换挡变速器传动方案4档功率流图；
图6为横置双电机动力换挡变速器传动方案5档功率流图；
图7为横置双电机动力换挡变速器传动方案6档功率流图；
图8为横置双电机动力换挡变速器传动方案7档功率流图。
其中：1-电动机A、2-电动机B、3-输入轴A，4-输入轴B、5-齿轮A、6-齿轮B、7-换挡齿套A、8-齿轮C、9-齿轮D、10-变速箱主箱输出轴、11-齿轮E、12-换挡齿套B、13-换挡齿套C、14-齿轮F、15-齿轮G、16-齿轮H、17-齿轮I、18-齿轮J、19-齿轮K、20-换挡齿套D、21-换挡齿套E、22-差速器、23-齿轮L、24-连接轴、25-输出轴、100-变速箱主箱模块、200-差速器模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本实施例提供一种横置双电机动力换挡变速器，该变速器以两个电机作为动力输入，在换挡过程中保持动力不中断；同时通过对固定轴齿轮和换挡齿套的合理布置，换挡过程中通过电机主动调整速差使得电机能工作在较合适的工作区间内，满足城市公交频繁起步，停车的特殊工况要求。
该换挡变速器包括：电动机A1、电动机B2、变速箱主箱模块100和差速器模块200，如图1所示。
其中变速箱主箱模块100包括多个固定轴齿轮和五个换挡齿套(分别为换挡齿套A-换挡齿套E)。变速箱主箱模块100采用三轴式布置，即包括输入轴A3、输入轴B4和变速箱主箱输出轴10，其中输入轴A3用于实现电动机A1的动力输入，输入轴B4用于实现电动机B2的动力输入。所述输入轴A3和输入轴B4同轴布置，变速箱主箱输出轴10平行与输入轴A3和输入轴B4。
其连接关系为：从输入轴A3的动力输入端起，在其上依次连接齿轮A5和齿轮B6；从输入轴B4的动力输入端起，在其上依次连接齿轮C8和齿轮D9，所述输入轴B4的动力输出端通过换挡齿套A7空套在输入轴A3的动力输出端。所述齿轮E11通过换挡齿套B12、齿轮F14通过换挡齿套C13、齿轮K19通过换挡齿套E21、齿轮J18通过换挡齿套D20依次空套在变速箱主箱输出轴10上，其中齿轮A5与齿轮E11啮合，齿轮B6与齿轮F14啮合，齿轮C8与齿轮K19啮合，齿轮D9与齿轮J18啮合。所述变速箱主箱输出轴10将动力传递至差速器模块200。
所述差速器模块200包括：齿轮G15、齿轮H16、齿轮I17、齿轮L23和差速器22；其中与齿轮H16啮合的齿轮G15连接在变速箱主箱输出轴10上，位于齿轮F14和齿轮K19之间。齿轮I17与齿轮H16之间通过连接轴24相连，齿轮I17与齿轮L23啮合，差速器22的输出端与车轮相连，输入端与齿轮L23相连。
该换挡变速器的工作原理为：电动机A1和电动机B2的动力分别通过其输入轴A3和输入轴B4输入变速箱主箱模块100。变速箱主箱模块100通过多自由定轴齿轮机构耦合电动机A1和电动机B2的动力，分别实现七个匹配的挡位。差速器模块实现进一步的差速功能。
该变速器的顺序换挡过程以及在各档位下的功率流为：
(1)1挡
此时，换挡齿套A7和换挡齿套C13工作，即换挡齿套A7结合输入轴A3和输入轴B4，换挡齿套C13结合齿轮F14和变速箱主箱输出轴10。该挡位下的功率流为：电动机A1的动力通过输入轴A3输入，并耦合通过输入轴B4输入到输入轴A3的电动机B2的动力后，依次经过齿轮B6和齿轮F14输入到变速箱主箱输出轴10，变速箱主箱输出轴10将动力传递至差速器模块200，经过差速器模块200进一步的减速增扭和差速后输出；如图2所示。
(2)2挡
从1挡换2挡时，两个电机持续输出动力，换挡齿套A7停止工作，输入轴A3和输入轴B4脱离；换挡齿套E21工作，结合齿轮K19和变速箱主箱输出轴10。由于换挡过程中，换挡齿套C13持续工作，电动机A1的动力依次通过输入轴A3、齿轮B6和齿轮F14输入到变速箱主箱输出轴10上，从而保证换挡过程中动力不中断。
该挡位下的功率流为：此时换挡齿套C13和换挡齿套E21工作，电动机A1的动力依次通过输入轴A3、齿轮B6和齿轮F14输入到变速箱主箱输出轴10，电动机B2的动力依次通过输入轴B4、齿轮C8和齿轮K19输入到变速箱主箱输出轴10；两个电动机的动力耦合后传递至差速器模块200，经过差速器模块200的进一步减速增扭和差速输出，如图3所示。
(3)3挡
从2挡换3挡时，两个电机持续输出动力，换挡齿套C13停止工作，齿轮F14和变速箱主箱输出轴10脱离；换挡齿套A7工作，结合输入轴A3和输入轴B4。由于换挡过程中，换挡齿套E21持续工作，电动机B2的动力依次通过输入轴B4、齿轮C8和齿轮K19输入到变速箱主箱输出轴10上，从而保证换挡过程中动力不中断。
该挡位下的功率流为：此时换挡齿套A7和换挡齿套E21工作；电动机A1的动力直接通过输入轴A3输入传递到输入轴B4后，耦合电动机B2输入到输入轴B4的动力后，依次经过齿轮C8和齿轮K19传递至变速箱主箱输出轴10，变速箱主箱输出轴10将动力传递至差速器模块200，经过差速器模块200的进一步减速增扭和差速后输出，如图4所示。
(4)4挡
从3挡换4挡时，两个电机持续输出动力，换挡齿套A7停止工作，输入轴A3和输入轴B4脱离；换挡齿套B12工作，结合齿轮E11和变速箱主箱输出轴10。由于换挡过程中，换挡齿套E21持续工作，电动机B2的动力依次通过输入轴B4、齿轮C8和齿轮K19输入到变速箱主箱输出轴10上，从而保证换挡过程中动力不中断。
该挡位下的功率流为：此时换挡齿套B12和换挡齿套E21工作，电动机A1的动力依次通过输入轴A3、齿轮A5和齿轮E11输入到变速箱主箱输出轴10，电动机B2的动力依次通过输入轴B4、齿轮C8和齿轮K19输入到变速箱主箱输出轴10，两个电动机的动力耦合后传递至差速器模块200，经过差速器模块200的进一步减速增扭和差速输出，如图5所示。
(5)5挡
从4挡换5挡时，两个电机持续输出动力，换挡齿套E21停止工作，齿轮K19和变速箱主箱输出轴10脱离；换挡齿套A7工作，结合输入轴A3和输入轴B4。由于换挡过程中，换挡齿套B12持续工作，电动机A1的动力依次通过输入轴A3、齿轮A5和齿轮E11输入到变速箱主箱输出轴10上，从而保证换挡过程中动力不中断。
该挡位下的功率流为：此时，换挡齿套A7和换挡齿套B12工作；电动机A1的动力通过输入轴A3输入，并耦合通过输入轴B4输入到输入轴A3的电动机B2的动力后，依次经过齿轮A5和齿轮E11输入到变速箱主箱输出轴10，变速箱主箱输出轴10将动力传递至差速器模块200，经过差速器模块200进一步的减速增扭和差速后输出，如图6所示。
(6)6挡
从5挡换6挡时，两个电机持续输出动力，换挡齿套A7停止工作，输入轴A3和输入轴B4脱离；换挡齿套D20工作，结合齿轮J18和变速箱主箱输出轴10。由于换挡过程中，换挡齿套B12持续工作，电动机A1的动力依次通过输入轴A3、齿轮A5和齿轮E11输入到变速箱主箱输出轴10上，从而保证换挡过程中动力不中断。
该挡位下的功率流为：此时，换挡齿套B12和换挡齿套D20工作；电动机A1的动力依次通过输入轴A3、齿轮A5和齿轮E11输入到变速箱主箱输出轴10，电动机B2的动力依次通过输入轴B4、齿轮D9和齿轮J18输入到变速箱主箱输出轴10；两个电动机的动力耦合后传递至差速器模块200，经过差速器模块200的进一步减速增扭和差速输出，如图7所示。
(7)7挡
从6挡换7挡时，两个电机持续输出动力，换挡齿套B12停止工作；齿轮K19和变速箱主箱输出轴10脱离；换挡齿套A7工作，结合输入轴A3和输入轴B4。由于换挡过程中，换挡齿套D20持续工作，电动机B2的动力依次通过输入轴B4、齿轮D9和齿轮J18输入到变速箱主箱输出轴10上，从而保证换挡过程中动力不中断。
该挡位下的功率流为：此时，换挡齿套A7和换挡齿套D20工作；电动机A1的动力直接通过输入轴A3输入到输入轴B4后，耦合电动机B2输入到输入轴B4的动力后；然后依次通过齿轮D9和齿轮J18输入到变速箱主箱输出轴10上，变速箱主箱输出轴10将动力传递至差速器模块200，经过差速器模块200进一步的减速增扭和差速后输出，如图8所示。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种横置双电机动力换挡变速器，其特征在于，包括：电动机A(1)、电动机B(2)、变速箱主箱模块(100)和差速器模块(200)；
所示变速箱主箱模块(100)采用三轴式布置，即包括输入轴A(3)、输入轴B(4)和变速箱主箱输出轴(10)；其中输入轴A(3)用于实现电动机A(1)的动力输入，输入轴B(4)用于实现电动机B(2)的动力输入；此外，所述变速箱主箱模块(100)还包括四个齿轮对和五个换挡齿套；
其连接关系为：所述输入轴B(4)的动力输出端通过换挡齿套同轴空套在输入轴A(3)的动力输出端；所述变速箱主箱输出轴(10)平行与输入轴A(3)和输入轴B(4)；
从输入轴A(3)的动力输入端起，在其上依次连接齿轮A(5)和齿轮B(6)；从输入轴B(4)的动力输入端起，在其上依次连接齿轮C(8)和齿轮D(9)；齿轮E(11)、齿轮F(14)、齿轮K(19)、齿轮J(18)各通过一个换挡齿套次空套在变速箱主箱输出轴(10)上；其中所述齿轮A(5)与齿轮E(11)啮合，所述齿轮B(6)与齿轮F(14)啮合，所述齿轮C(8)与齿轮K(19)啮合，所述齿轮D(9)与齿轮J(18)啮合；
所述变速箱主箱输出轴(10)将动力通过差速器模块(200)传递至车轮；
所述差速器模块(200)实现差速功能。
2.如权利要求1所述的横置双电机动力换挡变速器，其特征在于，所述差速器模块(200)包括：齿轮G(15)、齿轮H(16)、齿轮I(17)、齿轮L(23)和差速器(22)；其中与所述齿轮H(16)啮合的齿轮G(15)连接在变速箱主箱输出轴(10)上，且位于所述齿轮F(14)和齿轮K(19)之间；与所述齿轮L(23)啮合的齿轮I(17)与齿轮H(16)之间通过连接轴(24)相连；所述差速器(22)的输入端与齿轮L(23)相连，输出端与车轮相连。
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