同时驱动车辆和油泵的电动车辆高效动力系统的制作方法

1.本专利涉及工程车辆动力系统，具体地说，是能够驱动具有行走和液压系统的工程车辆行驶和驱动油泵进行作业的车辆动力系统。


背景技术：

2.随着环境保护和能源形式转变的推进，电动系统在车辆上的应用日益广泛，叉车铲车类的具有行走和液压系统的工程车辆的电动化也成为其发展趋势，常规的以发动机输出动力的燃油车改为电动车的做法有两种，第一种是使用电动机替换发动机由电动机同时驱动车辆和油泵，第二种是使用两个电机，一个是行走电机用于驱动车辆，另一个是油泵电机用于驱动油泵，这两种方案都有较明显的缺点，第一种，由于需要使用液力变矩器，以及使用液压动力控制变速箱换挡，因此电能损耗较大（额外损耗20%左右），第二种则是成本高，油泵驱动电机和电机控制器价格昂贵，接近于行走电机，另外这种方案改变了原来的驾驶习惯（原来的驾驶方法是，当需要独立快速使用液压驱动的机构时，踩住刹车加大油门即可，而新方案则是通过液压操控杆调控速度），这就需要车辆驾驶者重新适应车辆，降低了工作效率。


技术实现要素：

3.本专利的目的是提供一种同时驱动车辆和油泵的电动车辆高效动力系统，它使用一个电动机驱动车辆行驶或驱动油泵进行作业，成本低，它尤其适用于工程车辆，符合传统的燃油车操作习惯。
4.本专利所述的同时驱动车辆和油泵的电动车辆高效动力系统，包括电机、变速箱、液压泵，液压泵输入轴直接与电机轴同轴相连或者通过机械传动机构与电机轴相连；在电机轴与变速箱输入轴之间设置摩擦式离合器，摩擦式离合器与控制离合器的分离或接合的电动离合操作机构相连；变速箱至少设置一个传递动力的有效挡和空挡，变速箱与控制变速箱挡位的电动换挡操作机构相连。
5.具体工作过程中，当需要车辆行驶时，电动离合操作机构控制摩擦式离合器处于接合状态，同时电动换挡操作机构控制变速箱处于有效挡状态，电机经电机轴、摩擦式离合器、变速箱后驱动车辆行驶；当需要车辆作业时，电动离合操作机构控制摩擦式离合器处于分离状态，电机经电机轴驱动液压泵。
6.上述的电动车辆高效动力系统，它包括一个控制器，控制器与电动离合操作机构和电动换挡操作机构相连，以控制电动离合操作机构和电动换挡操作机构。
7.上述的电动车辆高效动力系统，当踩下刹车踏板时，控制器通过电动离合操作机构使得摩擦式离合器处于分离状态，电机的动力经电机轴驱动液压泵；当松开刹车踏板时，控制器通过电动离合操作机构和电动换挡操作机构，使得摩擦式离合器处于接合状态，同时变速箱处于有效挡状态，电机的动力经电机轴、摩擦式离合器、变速箱后驱动车辆行驶。
8.上述的电动车辆高效动力系统，变速箱是齿轮传动变速箱，如外齿轮传动、内齿轮
传动、或行星齿轮传动变速箱。
9.上述的电动车辆高效动力系统，变速箱的挡位变换机构是牙嵌式离合结构的挡位变换机构，或者是摩擦片式离合结构的挡位变换机构。
10.本专利的有益效果：
11.当车辆需行驶时，驾驶员先踩住刹车，并通过电动离合操作机构控制摩擦式离合器处于分离状态，然后通过电动换挡操作机构控制变速箱挂入有效挡位，然后，松开刹车踩油门，同时电动离合操作机构控制摩擦式离合器逐渐结合，实现车辆的行驶；当进行作业，需要液压作业部件快速动作时，驾驶员踩住刹车，通过电动离合操作机构控制摩擦式离合器处于分离状态（或者通过电动换挡操作机构控制变速箱挂入空挡），电机带动液压泵泵随着油门的加大而提高转速，从而提高液压油的流量，实现快速作业，之后，如需车辆行驶，松开刹车踩油门，通过电动换挡操作机构控制变速箱挂入有效挡位，通过电动离合操作机构控制摩擦式离合器接合，实现车辆行驶。
12.该操作过程，符合传统的燃油车操作方式，提高了工作效率，同时成本低廉。
13.采用控制器控制电动离合操作机构和电动换挡操作机构，自动化程度更高，操作更加方便。控制器、电动离合操作机构、电动换挡操作机构等属于现有技术。
14.采用摩擦式离合器，克服了液力变矩器的低传动效率的缺点，使得传动系统效率大幅度提高，节省能源；同时采用电动换挡操作机构，取消了变速箱液压泵，使变速箱工作不再需要液压动力，降低动力消耗；而摩擦式离合器同样可以在踩住刹车时，分离开，从而使电机的动力全部驱动油泵，以快速驱动液压作业部件，从而不需要专门的油泵电机，具有低成本的优势。同时，车辆的操控方法与燃油车的操控完全相同，因此，相比于常规的方案，具有很大的优势。
附图说明
15.图1是同时驱动车辆和油泵的电动车辆高效动力系统原理图。
具体实施方式
16.参见图1所示的同时驱动车辆和油泵的电动工程车辆高效动力系统，包括电机1、摩擦式离合器2，齿轮传动变速箱3、电动离合操作机构4，电动换挡操作机构5，控制器、液压泵6。
17.电动离合操作机构4用于对摩擦式离合器2的分离或接合进行电动操作，属于现有技术，典型的电动离合操作机构4如图1所示，一般包括离合电机41、离合丝杠螺母42、离合丝杠43、驱动摩擦式离合器2中的啮合盘21轴向移动的离合杠杆44。啮合盘21轴向移动到不同位置时，可以实现摩擦式离合器2接合或分离。
18.电动换挡操作机构5用于对变速箱3的换挡进行电动操作，属于现有技术，典型的电动换挡操作机构5如图1所示，一般包括换挡电机51、换挡丝杠螺母52、换挡丝杠（换挡拨叉）53、驱动变速箱3中的换挡齿套31轴向移动的换挡杠杆54。换挡齿套31轴向移动到不同位置时，可以实现变速箱3在空挡或其他有效挡挡位之间变换。
19.控制器（如行车电脑）与离合电机41、换挡电机51电连接，以控制离合电机41、换挡电机51的动作。
20.液压泵6输入轴直接与电机1电机轴一端同轴相连；在电机轴另一端与变速箱输入轴之间设置能够传递动力或切断动力传递的摩擦式离合器2。
21.变速箱3属于现有设计，例如，参见图1中一种变速箱的原理图，包括设置输入轴上的主动齿轮32、与主动齿轮啮合的空套在输出轴34上被动齿轮33，固定在输出轴上的输出齿轮35，能够轴向移动的换挡齿套31。
22.控制器控制换挡电机51动作，换挡丝杠螺母42转动，当换挡丝杠43右移，换挡齿套31右移，换挡齿套31不与输出齿轮35啮合，属于空挡状态。相反，当换挡丝杠43左移，换挡齿套31左移，换挡齿套31同时与输出齿轮35和输出齿轮35啮合，属于有效挡状态，此时动力经主动齿轮32、被动齿轮33、换挡齿套31、输出齿轮35、输出轴34进行传递。
23.当车辆需行驶时，控制器控制离合电机41动作，离合丝杠螺母42转动，离合丝杠43左移，离合杠杆44下端右移，离合器2分离，然后控制器控制换挡电机51动作，换挡丝杠螺母42转动，换挡丝杠43左移，换挡齿套31左移，挂入有效挡位，使得动力经主动齿轮32、被动齿轮33、换挡齿套31、输出齿轮35、输出轴34进行传递，然后，松开刹车踩油门，控制器控制控制离合电机41反向动作，离合丝杠螺母42反向转动，离合丝杠43右移，离合杠杆44下端左移，离合器2接合，电机的动力经电机轴、摩擦式离合器、变速箱后驱动车辆行驶。当需要液压作业部件快速动作时，驾驶员踩住刹车，控制器控制离合器2分开（或者控制变速箱的挡位进入空挡），驱动电机带动油泵随着油门的加大而提高转速，从而提高液压油的流量，实现快速作业，之后，如需车辆行驶，松开刹车踩油门，控制器控制离合器接合（或者控制变速箱的挡位进入有效挡），实现车辆行驶。
24.本专利的技术特点：
25.液压泵直接与电机轴同轴相连或者通过齿轮、传动带等相连；在电机与变速箱之间设置摩擦式离合器，设置电动离合操作结构控制离合器的分离和接合；变速箱至少设置一个有效挡（传递动力的挡位）和空挡，设置电动换挡操作机构控制变速箱挡位；一个控制器，如控制电脑（可以是独立的也可以是与其他系统共用的），根据驾驶者的意图，控制离合器分合以及变速箱挡位。
26.所述的液压泵与电机为传动连接，具体连接结构以及泵的形式不影响权利要求。
27.所述的电动离合操作机构和电动换挡操作机构不影响权利要求。
28.所述的摩擦式离合器，可以是任何一种通过摩擦传递动力的离合器，其具体结构以及与变速箱、电机的连接结构不影响权利要求。
29.所述的变速箱，可以是外齿轮传动、或内齿轮传动、或行星齿轮传动的变速箱，其具体结构不影响权利要求。
30.所述的变速箱挡位，可以是牙嵌式离合器结构，也可以是摩擦片式离合器结构，这不影响权利要求。