一種高速雙動力源輸入的電動力傳輸裝置的製作方法

2023-10-21 07:14:27 2

本發明涉及電動客車的動力及傳動系統，特別是涉及一種高速雙動力源輸入的電動力傳輸裝置。

背景技術：

目前汽車排放已成為環境汙染的主要因素之一，為保護環境，減少汽車排放，發展純電動客車已成為解決環保問題的重要手段之一。純電動客車由於驅動功率和扭矩要求大，有單電機驅動和雙電機驅動兩個表現形式，雙電機驅動相比於單電機驅動而言，每個電機的功率和扭矩需求較低，更容易做到高速輕載運行，系統的效率相比會更高，成本也會更低；但是現有的雙電機耦合驅動系統存在著諸多弊端，如申請號為201210024534.9的中國專利文件公開了一種電動汽車及其雙電機耦合變速裝置和該裝置的控制系統，所公布的技術方案存在著低速時雙電機承受大轉矩輸出影響電機壽命、高速時雙電機轉速耦合實現高轉速輸出產生巨大噪音、轉速耦合模式下兩個電機的轉矩分配不合理而產生振動的問題；又如申請號為CN201410348074.4的中國專利文件公開了一種新能源汽車雙電機耦合驅動系統，該方案中的驅動系統採用無級變速，雖然在一定程度上減弱了振動現象，但在動力需求比較大的情況下，如需要爬坡及加速時不能提供足夠的動力，其次，該方案在輸出功率需求低時採用單電機工作使得兩個電機的損耗程度不同步而使得維護效率低，再次，在雙電機同時運行的工況下沒有進行減噪設計而產生很大噪音。

技術實現要素：

本發明為了解決電動客車電驅動系統上述問題，提出了一種高速雙動力源輸入的電動力傳輸裝置，該技術方案在保證動力輸出的同時有效降低高速傳動所帶來的噪音及減弱振動現象，通過技術結構設計降低變速箱所承載的扭矩，延長電機和傳動系統的壽命，提升傳動系統的效率。

為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案：一種高速雙動力源輸入的電動力傳輸裝置，包括變速箱和動力輸入裝置，其中所述變速箱包含有變速箱副箱和變速箱主箱，所述變速箱副箱包含有變速箱輸入軸、副箱減速齒輪副和主副箱連接軸，所述變速箱主箱包含有主箱傳動齒輪副、一檔齒輪副、二檔齒輪副、接合套、輸出軸和兩根中間軸，所述變速箱副箱、所述變速箱主箱通過所述主副箱連接軸連接，所述變速箱輸入軸連接兩邊的副箱輸入齒輪，所述主箱傳動齒輪副、所述一檔齒輪副和所述二檔齒輪副均相對於所述輸出軸所在直線對稱設計且由兩邊的所述中間軸串連，所述一檔齒輪副、所述二檔齒輪副空套在所述輸出軸上，所述接合套通過花鍵安裝在所述輸出軸上，所述動力輸入裝置包含有相對於所述主副箱連接軸所在直線對稱布置的電機，所述電機的輸出軸與所述變速箱輸入軸連接。

所述電機的輸出軸連接所述變速箱輸入軸將動力傳至所述副箱減速齒輪副，再通過所述主副箱連接軸傳遞至所述變速箱主箱中的所述主箱傳動齒輪副，再由所述主箱傳動齒輪副經所述中間軸傳遞至所述一檔齒輪副或所述二檔齒輪副，最後當所述接合套與所述一檔齒輪副或者所述二檔齒輪副耦合時，動力就能通過所述輸出軸輸出。所述動力輸入裝置採用對稱設計的雙電機，保證了輸出足夠動力的同時將產生的扭矩平均分配至兩個電機，有效地降低了所述電機的最大輸入扭矩，延長了所述動力輸入裝置的使用壽命，該傳動系統的噪音主要來源於副箱內的齒輪傳動，故所述變速箱副箱採用對稱式的減速齒輪副，降低了齒輪的模數，此外，可使用斜齒輪傳動和細高齒提升齒輪重疊係數，均大大減小了齒輪嚙合的噪音。所述變速箱主箱同樣採用對稱布置的雙中間軸結構，降低齒輪副承載的扭矩，在單側可能出現較強振動時靠對稱的結構弱化產生的振動，有效地減小了傳動噪音及減弱了振動現象。所述電機可使用感應電動機，感應電動機在啟動、運轉時均使用輔助線圈和電容器，結構簡單，可信賴度高。可根據負荷的大小改變電機的額定轉速並可以連續運轉，耐久性能好，效率高，噪聲低，定製感應電動機的效率與變速比，可有效地提高系統的效率。

作為本發明的優選，所述副箱減速齒輪副包含有相對於所述主副箱連接軸兩邊對稱的所述副箱輸入齒輪和中間的副箱減速齒輪。

所述減速齒輪副採用對稱設計，不僅使得動力對稱輸入、扭矩均分至兩側電機，同時使得通過所述副箱減速齒輪的輸出扭矩增大，保證了輸出動力。

作為本發明的優選，所述變速箱副箱和所述變速箱主箱通過所述主副箱連接軸嚙合副箱減速齒輪、主箱傳動齒輪副主齒連接。

作為本發明的優選，所述主箱傳動齒輪副、所述一檔齒輪副和所述二檔齒輪副通過所述中間軸嚙合主箱傳動齒輪副側齒、一檔齒輪副側齒和二檔齒輪副側齒而串連，所述一檔齒輪副側齒和所述二檔齒輪副側齒通過花鍵與所述中間軸連接，所述一檔齒輪副側齒嚙合一檔齒輪副主齒、所述二檔齒輪副側齒嚙合二檔齒輪副主齒空套所述輸出軸。

花鍵因為具有較多的齒與槽，故連接受力均勻、應力集中較小，齒數多而接觸面積大，因而可承受較大的載荷，且與軸的對中性好。所述中間軸與所述一檔齒輪副側齒和所述二檔齒輪副側齒以花鍵連接是考慮到所述一檔齒輪副和所述二擋齒輪副為動力傳遞主要結構件，也是受力主要結構件，有利於齒輪副與所述中間軸的高速轉動和轉速傳動，加強結構連接強度。

作為本發明的優選，所述接合套連接有電動換擋系統。

所述接合套與所述輸出軸以花鍵連接，因為花鍵的導向性好，故所述接合套可在換擋系統的驅動下實現精密移動換擋。換檔時，採用電動選換檔執行機構，該方式換檔準確高效，成功率高，精確的位置和扭矩控制，減少換擋時的軸向端面衝擊，提高了換擋機構的壽命。

作為本發明的優選，所述輸出軸連接至速度傳感設備。

速度傳感設備可實時反饋所述輸出軸轉速至電動換擋系統。由於所述一檔齒輪副主齒、所述二檔齒輪副主齒的轉速不同，當所述接合套在二者之間切換時會有轉速差異，此時切換檔位對於整個換檔機構衝擊很大，故通過速度傳感設備和電動換擋系統相配合，使電機將接合套調速並處於零慣量模式後換擋，進一步降低換擋衝擊。同時採用了小慣量的電機及汽車等級的IGBT，可有效地降低調速時間及扭矩中斷時間，提高換擋品質。

作為本發明的優選，所述變速箱主箱與所述輸出軸的安裝處是浮動接口部。

在所述變速箱主箱和所述輸出軸的接口部部採用浮動接合，允許所述輸出軸在所述接合套換擋時產生合理振動，避免了所述輸出軸振動帶動所述變速箱振動，降低了該處傳動噪音，同時減少所述輸出軸在接口部的徑向受力，延長了所述輸出軸的使用壽命。

作為本發明的優選，所述變速箱副箱和所述變速箱主箱採用模塊化設計，所述變速箱副箱為公共模塊，所述變速箱主箱內的所述一檔齒輪副和所述二檔齒輪副速比為可變動模塊。

所述變速箱副箱的減速比設置為3:1，針對城市客車、電動班車、市郊客車的應用，所述一檔齒輪副和所述二檔齒輪副速比可設置為1.8:1和1:1，城市客車應用中電機的最高轉速低於7000RPM，換檔時的車速在35～40公裡/小時，換檔頻率低（87%以上的工況運行在一檔）、噪音低（電機70%以上的工況運行在5000RPM以下）、系統壽命長；而運行在電動班車、市郊客車等的應用時，電機的最高轉速低於9000RPM (對應的車速為100公裡/小時)。針對BRT應用，所述一檔齒輪副和所述二檔齒輪副速比可設置為2.3:1和1.3:1，城市客車應用中電機的最高轉速低於9000RPM，換檔時的車速在25～30公裡/小時，換檔頻率低（70%以上的工況運行在一檔）、電機轉速低（70%以上的工況運行在7000RPM）、系統壽命長。合理的設置兩檔速比，降低電機的最大扭矩和電機的最高運行轉速，延長了電機和傳動系統的壽命。合理的設置副箱內的速比，通過調整主箱內的一檔、二檔速比，提高了電驅動系統的效率，可分別滿足城市客車、電動班車、市郊客車和BRT的應用。

綜上所述，本發明具有如下有益效果：

1.動力輸入裝置通過採用對稱設計的雙電機，保證了輸出足夠動力的同時將產生的扭矩平均分配至兩個電機，有效地降低了電機的最大輸入扭矩，延長了動力輸入裝置的使用壽命；動力輸入裝置使用的感應電動機在啟動、運轉時均使用輔助線圈和電容器，結構簡單，可信賴度高，可根據負荷的大小改變電機的額定轉速並可以連續運轉，耐久性能好，效率高，噪聲低，定製感應電動機的效率與變速比，可有效地提高系統的效率。

2.通過變速箱副箱採用對稱式的減速齒輪副，降低了齒輪的模數，使用斜齒輪傳動和細高齒提升齒輪重疊係數，大大減小了齒輪嚙合的噪音。變速箱主箱同樣採用對稱布置的雙中間軸結構，降低齒輪副承載的扭矩，在單側可能出現較強振動時靠對稱的結構弱化產生的振動，有效地減小了傳動噪音及減弱了振動現象。

3.換檔時，採用電動選換檔執行機構控制變速箱換檔，該方式換檔準確高效，成功率高，精確的位置和扭矩控制，減少換擋時的軸向端面衝擊，提高了駕駛舒適性。

4.使用了速度傳感設備，可實時得到輸出軸轉速，用於換檔控制。在接合套接合所需檔位之前將接合套轉速與所需檔位轉速調整至一致，同時使電機處於零慣量模式，進一步降低換擋衝擊。採用了小慣量的電機及汽車等級的IGBT，可有效地降低調速時間及扭矩中斷時間，提高換擋品質。

5.在變速箱主箱和輸出軸的接口部部採用浮動接合，允許輸出軸在接合套換擋時產生合理振動，避免了輸出軸振動帶動變速箱振動，降低了該處傳動噪音，同時減少所述輸出軸在接口部的徑向受力，延長了輸出軸的使用壽命。

6.合理的設置兩檔速比，降低電機的最大扭矩和電機的最高運行轉速，延長了電機和傳動系統的壽命。合理的設置副箱內的速比，通過調整主箱內的一檔、二檔速比，提高了電驅動系統的效率，可分別滿足城市客車、電動班車、市郊客車和BRT的應用。

附圖說明

圖1為一種高速雙動力源輸入的電動力傳輸裝置結構總示意圖。

圖2為變速箱副箱結構示意圖。

圖3為主箱傳動齒輪副結構示意圖。

圖4為一檔、二檔齒輪副結構示意圖。

圖中：

21、動力輸入裝置，25、變速箱，1、電機，2、變速箱副箱，3、變速箱輸入軸， 4、中間軸，5、變速箱主箱，56、浮動接口部，6、輸出軸，7、二檔齒輪副，71、二檔齒輪副側齒，72、二檔齒輪副主齒，8、接合套，9、一檔齒輪副，91、一檔齒輪副側齒，92、一檔齒輪副主齒，10、主箱傳動齒輪副，101、主箱傳動齒輪副側齒，102、主箱傳動齒輪副主齒，11、副箱減速齒輪副，111、副箱輸入齒輪，112、副箱減速齒輪，12、主副箱連接軸。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

本具體實施例僅僅是對本發明的解釋，其並不是對本發明的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書後可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本發明的權利要求範圍內都受到專利法的保護。

實施例1，如圖1所示為一種高速雙動力源輸入的電動力傳輸裝置結構總示意圖。一種高速雙動力源輸入的電動力傳輸裝置，包括變速箱25和動力輸入裝置21，其中變速箱25包含有變速箱副箱2和變速箱主箱5，如圖2所示，變速箱副箱2包含有變速箱輸入軸3、副箱減速齒輪副11和主副箱連接軸12，如圖1、圖3、圖4所示，變速箱主箱5包含有主箱傳動齒輪副10、一檔齒輪副9、二檔齒輪副7、接合套8、輸出軸6和兩根中間軸7，變速箱副箱2、變速箱主箱5通過主副箱連接軸12連接，副箱減速齒輪副11由相對於主副箱連接軸12兩邊對稱的副箱輸入齒輪111輸入動力、中間的副箱減速齒輪112減速，變速箱輸入軸3連接兩邊的副箱輸入齒輪111，主箱傳動齒輪副10、一檔齒輪副9和二檔齒輪副7均相對於輸出軸6所在直線對稱設計且兩側齒輪由兩邊的中間軸4串連，一檔齒輪副7、二檔齒輪副9空套在輸出軸6上，接合套8通過花鍵安裝在輸出軸6上，接合套8嚙合一檔齒輪副7或二檔齒輪副9將動力傳遞給輸出軸6，動力輸入裝置21包含有兩個相對於主副箱連接軸所在直線對稱布置的電機1，電機採用感應電動機，電機1的輸出軸與變速箱輸入軸3連接。變速箱副箱2和變速箱主箱5通過主副箱連接軸12嚙合副箱減速齒輪112、主箱傳動齒輪副主齒102連接。主箱傳動齒輪副10、一檔齒輪副7和二檔齒輪副9通過中間軸4嚙合主箱傳動齒輪副側齒101、一檔齒輪副側齒91和二檔齒輪副側齒71而串連，一檔齒輪副側齒91和二檔齒輪副側齒71通過花鍵與中間軸4連接，一檔齒輪副側齒91嚙合一檔齒輪副主齒92、二檔齒輪副側齒71嚙合二檔齒輪副主齒72空套輸出軸6。接合套8連接有電動換擋系統。輸出軸6連接有速度傳感設備。變速箱主箱5與輸出軸6的安裝處是浮動接口部56。變速箱副箱2和變速箱主箱5採用模塊化設計，變速箱副箱2為公共模塊，變速箱主箱5內的一檔齒輪副7和二檔齒輪副9速比為可變動模塊。