CN115891603A - 一种双电机多挡位电驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双电机多挡位电驱动机构，组合行星排和定轴齿轮组，通过4组定轴齿轮和1个行星排实现8个挡位，结构整体零件更少，轴向长度变短，并且通过双电机同轴输入的方式，在换挡过程中形成双电机共同驱动的过渡挡位，实现无动力中断换挡；第三转轴位于输入轴和输出轴之间，采用双平行副轴的方式，可以承载更大的输入扭矩，齿轮承受转矩更小，提高了功率密度，同样的功率需求下，***体积更小；并且可在端部设置取力器接口，驱动机构中的其它附件；所有的换挡执行元件均布置在中间轴上，因此只需一组换挡拨叉就可以完成所有换挡动作，结构简化，***成本降低。

Description

一种双电机多挡位电驱动机构

技术领域

本发明属于电驱动技术领域，涉及一种双电机多挡位电驱动机构，特别是涉及一种用于重型商用车传动***的双电机多挡位电驱动机构。

背景技术

随着重型商用车新能化率持续提升，其核心的电驱动传动***正成为各类研究机构的研究热点。多挡位的应用可以提高商用车的动力性和经济性，采用双电机的动力源可以避免换挡过程中的动力中断、冲击等问题，因此设计一款双电机多挡位的电驱动机构可以满足商用车大功率、大扭矩的需求，而且避免了湿式换挡元件的功率消耗，在实现无动力中断换挡的同时提升了***效率。

中国实用新型专利CN211501580U中提到了一种同轴双输入的6挡变速箱结构，其包含了8组定轴齿轮、5个换挡同步器，实现了6个前进挡和1个倒挡。但是该变速箱结构中，由于定轴齿轮组只有固定的一组传动比，因此采用8组定轴齿轮只实现了7个挡位，造成零件多、轴向长度大的缺点。中国实用新型专利CN218400182U中提到一种双电机多挡电驱动***，采用平行轴布置实现双电机的动力输入，通过2个离合装置和6组定轴齿轮实现了3个前进挡位。改变布置方式和减少零件数量可以简化结构，但同时可实现的挡位数减少，不能满足商用车应对各类工况时的多挡位要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种双电机多挡位电驱动机构，采用4组定轴齿轮，1个行星排，6个换挡元件，实现了8个挡位，通过更少的零件实现更多的挡位。

本发明采用如下技术方案：

一种双电机多挡位电驱动机构，包括箱体0、第一电机E1、第二电机E2、第一至第七转轴、第一至第四定轴齿轮组、一个行星排、第一至第六同步器，其中第一转轴1和第二转轴2为输入轴，第七转轴7为输出轴；行星排包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈；

第二电机E2与第一转轴1相连，第一电机E1与第二转轴2相连，第一转轴1与第二转轴2共轴布置；两个第三转轴3与第一转轴1平行布置，对称地支撑在箱体0上；第四转轴4与第二转轴2共轴布置，并与太阳轮相连；第五转轴5与行星架相连，第六转轴6通过齿圈与第七转轴7相连；

第一定轴齿轮组8的小齿轮套装在第二转轴2上，大齿轮位于第三转轴3上；第二定轴齿轮组9的小齿轮套装在第二转轴2上，大齿轮位于第三转轴3上；第三定轴齿轮组10的小齿轮套装在第一转轴1上，大齿轮位于第三转轴3上；第四定轴齿轮组11的小齿轮位于第三转轴3上，大齿轮套装在第四转轴4上；

第一同步器S1位于第二转轴2上，为双边同步器，向左位移动使得第一定轴齿轮组8的小齿轮与第二转轴2结合，向右位移动使得第二定轴齿轮9的小齿轮与第二转轴2结合；第二同步器S2位于第一转轴1上，为单边同步器，向左位移动使得第一转轴1与第二转轴2结合；第三同步器S3位于第一转轴1上，为双边同步器，向左位移动使得第三定轴齿轮组10的小齿轮与第一转轴1结合，向右位移动使得第一转轴1与第四转轴4结合；第四同步器S4位于第四转轴4上，为单边同步器，向右位移动使得第四定轴齿轮组11的大齿轮与第四转轴4结合；第五同步器S5位于第五转轴5上，为单边同步器，向左位移动使得第四定轴齿轮组11的大齿轮与第五转轴5结合；第六同步器S6位于第六转轴6上，为双边同步器，向左位移动使得第五转轴5与第六转轴6结合，向右位移动使得第六转轴6与箱体0结合。

进一步，所述电驱动机构能够实现如下挡位，所述挡位均对应单个电机驱动：

（1）1挡：第一同步器S1向左结合，第四同步器S4向右结合，第六同步器S6向右结合，其余同步器在中位；

（2）2挡：第三同步器S3向左结合，第四同步器S4向右结合，第六同步器S6向右结合，其余同步器在中位；

（3）3挡：第一同步器S1向右结合，第四同步器S4向右结合，第六同步器S6向右结合，其余同步器在中位；

（4）4挡：第三同步器S3向右结合，第六同步器S6向右结合，其余同步器在中位；

（5）5挡：第一同步器S1向左结合，第五同步器S5向左结合，第六同步器S6向左结合，其余同步器在中位；

（6）6挡：第三同步器S3向左结合，第五同步器S5向左结合，第六同步器S6向左结合，其余同步器在中位；

（7）7挡：第一同步器S1向右结合，第五同步器S5向左结合，第六同步器S6向左结合，其余同步器在中位；

（8）8挡：第三同步器S3向右结合，第五同步器S5向左结合，第六同步器S6向左结合，其余同步器在中位。

进一步，在换挡过程中，通过同步器结合形成过渡挡位，双电机同时驱动；所述过渡挡位为：

（1）1.5挡：1-2挡换挡时，第二电机E2调速，第三同步器S3向左结合，第二电机E2和第一电机E1同时输出动力，形成换挡逻辑挡位1.5挡；

（2）2.5挡：2-3挡换挡时，第一电机E1调速，第一同步器S1向右位结合，第二电机E2和第一电机E1同时输出动力，形成换挡逻辑挡位2.5挡；

（3）3.5挡：3-4挡换挡时，第二电机E2调速，第三同步器向右位结合，第二电机E2和第一电机E1同时输出动力，形成换挡逻辑挡位3.5挡；

（4）4.5挡：4-5挡换挡时，第一电机E1调速，第一同步器S1向左结合，第五同步器S5向左结合，第二电机E2和第一电机E1同时输出动力，形成换挡逻辑挡位4.5挡；

（5）5.5挡：5-6挡换挡时，第二电机E2调速，第三同步器S3向左结合，第二电机E2和第一电机E1同时输出动力，形成换挡逻辑挡位5.5挡；

（6）6.5挡：6-7挡换挡时，第一电机E1调速，第一同步器S1向右结合，第二电机E2和第一电机E1同时输出动力，形成换挡逻辑挡位6.5挡；

（7）7.5挡：7-8挡换挡时，第二电机E2调速，第三同步器S3向右结合，第二电机E2和第一电机E1同时输出动力，形成换挡逻辑挡位7.5挡。

进一步，在任一挡位，将第二同步器S2向左结合，第一转轴1和第二转轴2连接，实现全功率全转速区间的双电机共同驱动。

进一步，所述第一至第六同步器中的任一同步器可替换为齿套或离合器。

一种混动多挡位驱动机构，包括上述双电机多挡位电驱动机构，还包括离合器C1，离合器C1连接发动机输出轴与第一转轴1。

进一步，离合器C1闭合，第二同步器S2在中位，发动机带动第二电机E2发电，第一电机E1驱动，所述混动多挡位驱动机构能够实现1、3、5、7挡的串联增程模式。

进一步，离合器C1闭合，第二同步器S2向左结合，调整第一电机E1或第二电机E2的功率输出，所述混动多挡位驱动机构能够实现1挡至8挡的发动机与单双电机的并联模式。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果：

1.巧妙组合行星排和定轴齿轮组，通过4组定轴齿轮和1个行星排实现8个挡位，结构整体零件更少，轴向长度变短。并且该结构通过双电机同轴输入的方式，在换挡过程中形成双电机共同驱动的过渡挡位，实现无动力中断换挡。

2.第三转轴位于输入轴和输出轴之间，采用双平行副轴的方式，可以承载更大的输入扭矩，齿轮承受转矩更小，提高了功率密度，同样的功率需求下，***体积更小；并且可在端部设置取力器接口，驱动机构中的其它附件。

3.所有的换挡执行元件均布置在中间轴上，因此只需一组换挡拨叉就可以完成所有换挡动作，结构简化，***成本降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，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，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一的一种双电机多挡位电驱动机构结构示意图。

图2是本发明实施例二的一种混动多挡位驱动机构结构示意图。

附图标号说明：

0-箱体，1-第一转轴；2-第二转轴；3-第三转轴；4-第四转轴；5-第五转轴；6-第六转轴；7-第七转轴；8-第一定轴齿轮组；9-第二定轴齿轮组；10-第三定轴齿轮组；11-第四定轴齿轮组；S1-第一同步器；S2-第二同步器；S3-第三同步器；S4-第四同步器；S5-第五同步器；S6-第六同步器；E1-第一电机；E2-第二电机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

实施例一：

图1为本发明实施例一提供的一种双电机多挡位电驱动机构结构示意图，共包含7根转轴，4组定轴齿轮，1个行星排，6组同步器换挡元件，其中S1、S3和S6属于双边同步器，S2、S4和S5属于单边同步器。输入轴为第一转轴1和第二转轴2，输出轴为第七转轴7。

其中：第二电机E2与第一转轴1相连，第一电机E1与第二转轴2相连，第一转轴1与第二转轴2共轴布置，双电机共轴输入。与第一转轴1平行布置的两个第三转轴3，对称地支撑在箱体0上。第四转轴4与第二转轴2共轴布置，并与行星排的太阳轮相连，第五转轴5与行星架相连，第六转轴6通过齿圈与第七转轴7相连，最终第七转轴7输出动力。

第一定轴齿轮组8的小齿轮套装在第二转轴2上，大齿轮位于第三转轴3上。第二定轴齿轮组9的小齿轮套装在第二转轴2上，大齿轮位于第三转轴3上。第三定轴齿轮组10的小齿轮套装在第一转轴1上，大齿轮位于第三转轴3上。第四定轴齿轮组11的小齿轮位于第三转轴3上，大齿轮套装在第四转轴4上。

第一同步器S1位于第二转轴2上，属于双边同步器，向左位移动可使第一定轴齿轮组8的小齿轮与第二转轴2结合，向右位移动可使第二定轴齿轮9的小齿轮与第二转轴2结合。第二同步器S2位于第一转轴1上，属于单边同步器，向左位移动可使第一转轴1与第二转轴2结合。第三同步器S3位于第一转轴1上，属于双边同步器，向左位移动可使第三定轴齿轮组10的小齿轮与第一转轴1结合，向右位移动可使第一转轴1与第四转轴4结合。第四同步器S4位于第四转轴4上，属于单边同步器，向右位移动可使第四定轴齿轮组11的大齿轮与第四转轴4结合。第五同步器S5位于第五转轴5上，属于单边同步器，向左位移动可使第四定轴齿轮组11的大齿轮与第五转轴5结合。第六同步器S6位于第六转轴6上，属于双边同步器，向左位移动可使第五转轴5与第六转轴6结合，向右位移动可使第六转轴6与箱体0结合。需要注意的是，上述同步器的位置状态左位、中位、右位仅用来描述同步器的不同工作状态，不作为同步器实际空间位置的限制。

本发明的一种双电机多挡位电驱动机构，可实现如下挡位：

（1）1挡：第一同步器S1向左结合，第四同步器S4向右结合，第六同步器S6向右结合，其余同步器在中位。

（2）2挡：第三同步器S3向左结合，第四同步器S4向右结合，第六同步器S6向右结合，其余同步器在中位。

（3）3挡：第一同步器S1向右结合，第四同步器S4向右结合，第六同步器S6向右结合，其余同步器在中位。

（4）4挡：第三同步器S3向右结合，第六同步器S6向右结合，其余同步器在中位。

（5）5挡：第一同步器S1向左结合，第五同步器S5向左结合，第六同步器S6向左结合，其余同步器在中位。

（6）6挡：第三同步器S3向左结合，第五同步器S5向左结合，第六同步器S6向左结合，其余同步器在中位。

（7）7挡：第一同步器S1向右结合，第五同步器S5向左结合，第六同步器S6向左结合，其余同步器在中位。

（8）8挡：第三同步器S3向右结合，第五同步器S5向左结合，第六同步器S6向左结合，其余同步器在中位。

以上挡位均对应单个电机驱动，在换挡过程中，通过同步器结合形成过渡挡位，双电机可同时驱动，实现无动力中断换挡。双电机驱动可实现如下过渡档位：

（1）1.5挡：1-2挡换挡时，1挡时第一同步器S1在左位结合，第四同步器S4在右位结合，第六同步器S6在右位结合；换挡时，第二电机E2调速，第三同步器S3向左结合，此时，第二电机E2和第一电机E1同时输出动力，形成换挡逻辑挡位1.5挡；进入2挡时，第一同步器S1退出结合，第一电机E1断开传动链。

（2）2.5挡：2-3挡换挡时，2挡时第三同步器S3在左位结合，第四同步器S4在右位结合，第六同步器S6在右位结合；换挡时，第一电机E1调速，第一同步器S1向右位结合，此时，第二电机E2和第一电机E1同时输出动力，形成换挡逻辑挡位2.5挡；进入3挡时，第三同步器S3退出结合，第二电机E2断开传动链。

（3）3.5挡：3-4挡换挡时，3挡时第一同步器S1在右位结合，第四同步器S4在右位结合，第六同步器S6在右位结合；换挡时，第二电机E2调速，第三同步器S3向右位结合，此时，第二电机E2和第一电机E1同时输出动力，形成换挡逻辑挡位3.5挡；进入4挡时，第一同步器S1和第四同步器S4退出结合，第一电机E1断开传动链。

（4）4.5挡：4-5挡换挡时，4挡时第三同步器S3在右位结合，第六同步器S6在右位结合；换挡时，第一电机E1调速，第一同步器S1向左结合，第五同步器S5向左结合，此时，第二电机E2和第一电机E1同时输出动力，形成换挡逻辑挡位4.5挡；进入5挡时，第六同步器S6退出结合，第二电机E2调速，使得第六同步器S6向左结合，然后第三同步器S3退出结合,第二电机E2断开传动链。

（5）5.5挡：5-6挡换挡时，5挡时第一同步器S1在左位结合，第五同步器S5在左位结合，第六同步器S6在左位结合；换挡时，第二电机E2调速，第三同步器S3向左结合，此时，第二电机E2和第一电机E1同时输出动力，形成换挡逻辑挡位5.5挡；进入6挡时，第一同步器S1退出结合，第一电机E1断开传动链。

（6）6.5挡：6-7挡换挡时，6挡时第三同步器S3在左位结合，第五同步器S5在左位结合，第六同步器S6在左位结合；换挡时，第一电机E1调速，第一同步器S1向右结合，此时，第二电机E2和第一电机E1同时输出动力，形成换挡逻辑挡位6.5挡；进入7挡时，第三同步器S3退出结合，第二电机E2断开传动链。

（7）7.5挡：7-8挡换挡时，7挡时第一同步器S1在左位结合，第五同步器S5在左位结合，第六同步器S6在左位结合；换挡时，第二电机E2调速，第三同步器S3向右结合，此时，第二电机E2和第一电机E1同时输出动力，形成换挡逻辑挡位7.5挡；进入8挡时，第一同步器S1退出结合，第一电机E1断开传动链。

此外，在各挡位下，将第二同步器S2向左结合，第一转轴1与第二转轴2连接，实现全功率全转速区间的双电机共同驱动。

表1为本实施例结构的单双电机换挡逻辑，通过双电机共同驱动完成各档位间的过渡，实现无动力中断换挡。√表示同步器结合的位置。

表1 单双电机换挡逻辑

本发明布置双平行副轴进行功率分流，齿轮承受转矩降低，提高了功率密度。可在轴端处布置取力器，作为其它附件的动力源。

具体实现时，也可采用一个双边同步器代替单边同步器S4和S5，向左位移动可使第四定轴齿轮组11大齿轮与第四转轴4结合，向右移动可使第四转轴4与第五转轴5结合，分别实现两个单边同步器向一侧结合时的动力传递。

本发明方案中，第一同步器S1、第二同步器S2、第三同步器S3、第四同步器S4、第五同步器S5和第六同步器S6的结构形式不限于本发明所指单边同步器，双边同步器。所有其他形式的齿套和离合器，如齿式离合器、可选择式单向离合器等结构，只要遵循本发明方案构件间的连接方式，都属于本发明的保护范畴。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种混动多挡位驱动机构结构示意图。如图2所示，实施例二的机构是在实施例一的基础上增加了离合器C1,用于连接发动机输出轴与第一转轴1，其余结构和连接关系均与实施例一相同。

该机构除了实现以上8个挡位之外，还可以实现串联和并联的混动模式。

串联模式：离合器C1闭合，第二同步器S2在中位，发动机带动第二电机E2发电，第一电机E1驱动，可实现1、3、5、7挡的串联增程模式。

并联模式：离合器C1闭合，第二同步器S2向左结合，根据第一电机E1和第二电机E2的工作情况，可实现发动机分别与单双电机的并联，并联模式下可实现全部8个挡位。

Claims (8)

1.一种双电机多挡位电驱动机构，其特征在于，包括箱体（0）、第一电机（E1）、第二电机（E2）、第一至第七转轴、第一至第四定轴齿轮组、一个行星排、第一至第六同步器，其中第一转轴（1）和第二转轴（2）为输入轴，第七转轴（7）为输出轴；行星排包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈；

第二电机（E2）与第一转轴（1）相连，第一电机（E1）与第二转轴（2）相连，第一转轴（1）与第二转轴（2）共轴布置；两个第三转轴（3）与第一转轴（1）平行布置，对称地支撑在箱体（0）上；第四转轴（4）与第二转轴（2）共轴布置，并与太阳轮相连；第五转轴（5）与行星架相连，第六转轴（6）通过齿圈与第七转轴（7）相连；

第一定轴齿轮组（8）的小齿轮套装在第二转轴（2）上，大齿轮位于第三转轴（3）上；第二定轴齿轮组（9）的小齿轮套装在第二转轴（2）上，大齿轮位于第三转轴（3）上；第三定轴齿轮组（10）的小齿轮套装在第一转轴（1）上，大齿轮位于第三转轴（3）上；第四定轴齿轮组（11）的小齿轮位于第三转轴（3）上，大齿轮套装在第四转轴（4）上；

第一同步器（S1）位于第二转轴（2）上，为双边同步器，向左位移动使得第一定轴齿轮组（8）的小齿轮与第二转轴（2）结合，向右位移动使得第二定轴齿轮（9）的小齿轮与第二转轴（2）结合；第二同步器（S2）位于第一转轴（1）上，为单边同步器，向左位移动使得第一转轴（1）与第二转轴（2）结合；第三同步器（S3）位于第一转轴（1）上，为双边同步器，向左位移动使得第三定轴齿轮组（10）的小齿轮与第一转轴（1）结合，向右位移动使得第一转轴（1）与第四转轴（4）结合；第四同步器（S4）位于第四转轴（4）上，为单边同步器，向右位移动使得第四定轴齿轮组（11）的大齿轮与第四转轴（4）结合；第五同步器（S5）位于第五转轴（5）上，为单边同步器，向左位移动使得第四定轴齿轮组（11）的大齿轮与第五转轴（5）结合；第六同步器（S6）位于第六转轴（6）上，为双边同步器，向左位移动使得第五转轴（5）与第六转轴（6）结合，向右位移动使得第六转轴（6）与箱体（0）结合。

2.根据权利要求1所述的双电机多挡位电驱动机构，其特征在于，所述电驱动机构能够实现如下挡位，所述挡位均对应单个电机驱动：

（1）1挡：第一同步器（S1）向左结合，第四同步器（S4）向右结合，第六同步器（S6）向右结合，其余同步器在中位；

（2）2挡：第三同步器（S3）向左结合，第四同步器（S4）向右结合，第六同步器（S6）向右结合，其余同步器在中位；

（3）3挡：第一同步器（S1）向右结合，第四同步器（S4）向右结合，第六同步器（S6）向右结合，其余同步器在中位；

（4）4挡：第三同步器（S3）向右结合，第六同步器（S6）向右结合，其余同步器在中位；

（5）5挡：第一同步器（S1）向左结合，第五同步器（S5）向左结合，第六同步器（S6）向左结合，其余同步器在中位；

（6）6挡：第三同步器（S3）向左结合，第五同步器（S5）向左结合，第六同步器（S6）向左结合，其余同步器在中位；

（7）7挡：第一同步器（S1）向右结合，第五同步器（S5）向左结合，第六同步器（S6）向左结合，其余同步器在中位；

（8）8挡：第三同步器（S3）向右结合，第五同步器（S5）向左结合，第六同步器（S6）向左结合，其余同步器在中位。

3.根据权利要求2所述的双电机多挡位电驱动机构，其特征在于，在换挡过程中，通过同步器结合形成过渡挡位，双电机同时驱动；所述过渡挡位为：

（1）1.5挡：1-2挡换挡时，第二电机（E2）调速，第三同步器（S3）向左结合，第二电机（E2）和第一电机（E1）同时输出动力，形成换挡逻辑挡位1.5挡；

（2）2.5挡：2-3挡换挡时，第一电机（E1）调速，第一同步器（S1）向右位结合，第二电机（E2）和第一电机（E1）同时输出动力，形成换挡逻辑挡位2.5挡；

（3）3.5挡：3-4挡换挡时，第二电机（E2）调速，第三同步器（S3）向右位结合，第二电机（E2）和第一电机（E1）同时输出动力，形成换挡逻辑挡位3.5挡；

（4）4.5挡：4-5挡换挡时，第一电机（E1）调速，第一同步器（S1）向左结合，第五同步器（S5）向左结合，第二电机（E2）和第一电机（E1）同时输出动力，形成换挡逻辑挡位4.5挡；

（5）5.5挡：5-6挡换挡时，第二电机（E2）调速，第三同步器（S3）向左结合，第二电机（E2）和第一电机（E1）同时输出动力，形成换挡逻辑挡位5.5挡；

（6）6.5挡：6-7挡换挡时，第一电机（E1）调速，第一同步器（S1）向右结合，第二电机（E2）和第一电机（E1）同时输出动力，形成换挡逻辑挡位6.5挡；

（7）7.5挡：7-8挡换挡时，第二电机（E2）调速，第三同步器（S3）向右结合，第二电机（E2）和第一电机（E1）同时输出动力，形成换挡逻辑挡位7.5挡。

4.根据权利要求2所述的双电机多挡位电驱动机构，其特征在于，在任一挡位，将第二同步器（S2）向左结合，第一转轴（1）和第二转轴（2）连接，实现全功率全转速区间的双电机共同驱动。

5.根据权利要求1-4任一项所述的双电机多挡位电驱动机构，其特征在于，所述第一至第六同步器中的任一同步器可替换为齿套或离合器。

6.一种混动多挡位驱动机构，其特征在于，包括权利要求1所述的双电机多挡位电驱动机构，还包括离合器（C1），离合器（C1）连接发动机输出轴与第一转轴（1）。

7.根据权利要求6所述的混动多挡位驱动机构，其特征在于，离合器（C1）闭合，第二同步器（S2）在中位，发动机带动第二电机（E2）发电，第一电机（E1）驱动，所述混动多挡位驱动机构能够实现1、3、5、7挡的串联增程模式。

8.根据权利要求6所述的混动多挡位驱动机构，其特征在于，离合器（C1）闭合，第二同步器（S2）向左结合，调整第一电机（E1）或第二电机（E2）的功率输出，所述混动多挡位驱动机构能够实现1挡至8挡的发动机与单双电机的并联模式。

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