CN103085645B - 一种并联式混合动力车辆动力耦合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种并联式混合动力车辆动力耦合装置，包括耦合装置输入轴、耦合装置输出轴与动力耦合与分离机构，动力耦合与分离机构又包括限力矩离合器、单向离合器与转子花键毂，限力矩离合器设置于电机转子的内圈，限力矩离合器的内圈连接耦合装置输入轴的一端，且此端设有凹槽，单向离合器设置于凹槽内，单向离合器的内圈连接耦合装置输出轴，电机转子通过电机转子的内圈的转子花键毂与耦合装置输出轴连接。本发明使动力耦合装置的各主要部件都设置于电机转子的内圈空间中，实现了轴向重合、径向嵌套的结构，减小了耦合系统的轴向尺寸，克服了并联式混合动力车辆并联耦合系统总成体积大、轴向尺寸大的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及混合动力车辆传动技术领域，尤其涉及一种并联式混合动力车辆动力耦合装置。
背景技术
现有的混合动力车辆按照发动机及电动机能量传递路线，可分为串联混合动力系统、并联混合动力系统和混联混合动力系统。串联混合动力系统原理简单，但布置空间大、重量大，同时系统对电池系统、电机系统效率等性能要求较高，且整个系统能量在传递路径上能量损失大，现已较少采用；混联混合动力系统，原理、结构复杂，系统性能主要取决于控制系统的控制策略和精度，控制复杂、技术要求较高；并联混合动力系统不论结构原理还是性能都介于串联混合动力系统和混联混合动力系统之间，开发技术难度适中，易于产业化推广。
但是，目前并联混合动力系统常用的布置结构，存在系统轴向尺寸大，横向布置困难的问题。
另外，在纯电动行驶中启动发动机时，为减小车辆行驶的冲击度，需要精确控制启动发动机的扭矩，对结合过程的控制要求较高。
因此，如何减小并联式混合动力车辆并联耦合系统的轴向尺寸，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种并联式混合动力车辆动力耦合装置，用于减小并联式混合动力车辆并联耦合系统的轴向尺寸。
为了解决上述问题，本发明提供一种并联式混合动力车辆动力耦合装置，包括：
耦合装置输入轴；
耦合装置输出轴；
动力耦合与分离机构，包括限力矩离合器、单向离合器与转子花键毂，所述限力矩离合器设置于电机转子的内圈，所述限力矩离合器的内圈连接所述耦合装置输入轴的一端，所述耦合装置输入轴的这一端设有凹槽，所述单向离合器设置于所述凹槽内，所述单向离合器的内圈连接所述耦合装置输出轴，所述转子花键毂设置于所述电机转子的内圈，所述电机转子通过所述转子花键毂与所述耦合装置输出轴连接。
优选地，所述限力矩离合器包括压盘，所述压盘轴向可移动的间隙配合安装于所述转子花键毂。
优选地，还包括用于控制所述压盘轴向移动的执行机构，所述执行机构设置于所述耦合装置输出轴的外周，且与所述耦合装置输出轴轴向重合。
优选地，所述执行机构为液压执行机构，所述液压执行机构设置有用于控制所述压盘轴向运动的活塞。
优选地，所述单向离合器的外圈与所述耦合装置输入轴为一体，所述单向离合器的内圈与所述耦合装置输出轴为一体。
优选地，所述限力矩离合器设置有转子支撑盘，所述动力耦合装置还包括安装在所述动力耦合装置箱体上的旋转变压器定子以及固定在所述转子支撑盘上的旋转变压器转子。
本发明提供的并联式混合动力车辆动力耦合装置包括耦合装置输入轴、耦合装置输出轴与动力耦合与分离机构，动力耦合与分离机构又包括限力矩离合器、单向离合器与转子花键毂，所述限力矩离合器设置于电机转子的内圈，所述限力矩离合器的内圈连接所述耦合装置输入轴的一端，所述耦合装置输入轴的这一端设有凹槽，所述单向离合器设置于所述凹槽内，所述单向离合器的内圈连接所述耦合装置输出轴，所述转子花键毂设置于所述电机转子的内圈，所述电机转子通过所述转子花键毂与所述耦合装置输出轴连接。本发明中充分的利用了电机转子的内圈空间，使各主要部件都设置于电机转子的内圈空间内，实现了轴向重合、径向嵌套的结构，与现有技术相比，大大的减小了耦合系统的轴向尺寸，克服了并联式混合动力车辆并联耦合系统总成体积大、轴向尺寸大的缺点，能在有限的空间内，完成多个元件的布置。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的并联式混合动力车辆动力耦合装置工作原理图；
图2为本发明实施例提供的并联式混合动力车辆动力耦合装置的结构示意图。
图1至图2中：
耦合动力输出轴1、单向离合器2、转子花键毂3、旋转变压器转子4、耦合动力输入轴5、旋转变压器定子6、限力矩离合器7、转自支撑盘8、电机转子9、电机定子10、压盘11、分离螺旋弹簧12、活塞13、活塞腔14。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种并联式混合动力车辆动力耦合装置，用于减小并联式混合动力车辆并联耦合系统的轴向尺寸。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1和图2，图1为本发明提供的并联式混合动力车辆动力耦合装置工作原理图；图2为本发明实施例提供的并联式混合动力车辆动力耦合装置的结构示意图。
本实施例提供的并联式混合动力车辆动力耦合装置工作原理如下：动力通过耦合装置输入轴5、单向离合器2或限力矩离合器7传递到耦合装置输出轴1，电机转子9的扭矩通过转子花键毂3输出到耦合装置输出轴1，再通过变速器输入接口传递动力到变速器，驱动车辆前进。
在一种具体实施例中，本方案提供的并联式混合动力车辆动力耦合装置包括：
耦合装置输入轴5；
耦合装置输出轴1；
动力耦合与分离机构，包括限力矩离合器7、单向离合器2与转子花键毂3，限力矩离合器7设置于电机转子9的内圈，限力矩离合器7的内圈连接耦合装置输入轴5的一端，耦合装置输入轴5的这一端设有凹槽，单向离合器2设置于凹槽内，单向离合器2的内圈连接耦合装置输出轴1，转子花键毂3设置于电机转子9的内圈，电机转子9通过转子花键毂3与耦合装置输出轴1连接。
具体的，该动力耦合装置还包括箱体与电机定子10等。限力矩离合器7包括摩擦片、对偶钢片、压盘11及转子支撑盘8等。压盘11间隙配合安装于转子花键毂3上，压盘11穿过转子花键毂3可轴向移动，实现限力矩离合器7的压紧和放松。
该动力耦合装置还包括用于控制压盘11轴向移动的执行机构，如液压执行机构、电动执行机构、气动执行机构等，该执行机构设置于耦合装置输出轴1的外周。由于液压执行机构具有换向容易、空间布置方便、使用寿命长与操作简单等优点，故本实施例中的执行机构采用液压执行机构。液压执行机构借助安装在活塞腔14中的活塞13的轴向移动，并通过轴承实现限力矩离合器7的压紧。压盘11和转子花键毂3之间还设置有可自动分离开压盘11的分离螺旋弹簧12。液压执行机构与分离螺旋弹簧12组合使用，实现压盘11的压紧与放松。
上述执行机构与耦合装置输出轴1在轴向上重合、径向上相互嵌套，以提高空间的利用率。
通常，转子支撑盘8和电机转子9通过花键和卡环固定。转子支撑盘8和压盘11之间，即耦合装置输入轴5和电机转子9之间安装有限力矩离合器7的摩擦片和对偶钢片，摩擦片和对偶钢片之间形成限力矩离合器7的摩擦副以传递动力。
耦合装置输入轴5一端通过花键与飞轮连接，飞轮与发动机相连，另一端通过花键与摩擦片连接，对偶钢片与电机转子9也通过花键连接，这样就实现了电机转子9与耦合装置输入轴5之间的扭矩传递。
单向离合器2安装于耦合装置输入轴5的凹槽内，并且位于耦合装置输入轴5和耦合装置输出轴1之间，实现耦合装置输入轴5和耦合装置输出轴1的耦合、超越。具体为，单向离合器2的外圈与耦合装置输入轴5集成为一体，单向离合器2的内圈与耦合装置输出轴1集成为一体，这种设置方式可以减少零件的数量。依据耦合装置输入轴5和电机转子9的工作状况，单向离合器2可自动结合或分离，当耦合装置输入轴5的转速低于电机转子9的转速时，单向离合器2处于超越状态；当耦合装置输入轴5的转速与电机转子9转速相等并且有超过趋势时，单向离合器2结合，从而实现输入转矩的耦合和分离。
转子花键毂3设置于电机转子9的内圈，且与电机转子9通过花键连接，电机转子9通过转子花键毂3与耦合装置输出轴1相连，耦合装置输出轴1再与变速器输入轴连接。转子花键毂3充分利用了电机转子9内圈的空间，与电机转子9以及耦合装置输出轴1轴向重合、径向嵌套，结构紧凑，空间利用率高。
该动力耦合装置还包括安装在箱体内的旋转变压器定子6，铆接在转子支撑盘8上的旋转变压器转子4。旋转变压器定子6与旋转变压器转子4组合成为旋转变压器，其主要作用是产生电机转子9的位置信号，然后将该位置信号输入给电机控制器。当然，也可以选用其他形式的装置来产生并传递电机转子9的位置信号。旋转变压器与耦合装置输入轴5轴向重合、径向嵌套，节省空间，结构紧凑。
本实施例提供的动力耦合装置充分利用了电机转子9的内圈空间，耦合装置输出轴1、耦合装置输入轴5、限力矩离合器7、单向离合器2等主要部件都实现了轴向重合、径向嵌套的结构。克服了混合动力耦合与分离机构总成体积大、轴向尺寸大的缺点，能在有限的空间内，完成多个元件的布置。由于轴向尺寸大幅度的缩短，因此，本方案还可以满足前置前驱横置安装的要求。
本实施例提供的动力耦合装置的工作方式如下：
在停车充电的情况下，发动机通过单向离合器2带动电机转子9转动，电机发电，向蓄电池充电。
发动机单独驱动的情况下，发动机动力通过单向离合器2传递到电机转子9，电机转子9空转，经过转子花键毂3、耦合装置输出轴1输出。
在发动机和电机共同驱动的情况下，发动机动力通过单向离合器2和限力矩离合器7传递到电动机转子9上，电机扭矩和发动机扭矩在耦合装置输出轴1上耦合输出。
电机单独驱动的情况下，单向离合器2处于超越状态，限力矩离合器7分离，发动机不工作，电机动力单独驱动。
车辆行驶中启动发动机时，单向离合器2处于超越状态，开始时为电机单独驱动车辆行驶，限力矩离合器7结合后，电机部分动力继续驱动车辆前进，同时电机的另一部分动力通过限力矩离合器7启动发动机。由于启动力矩受到限力矩离合器7的限制，因此驱动车辆前进的力矩无明显的下降，车辆也无明显的冲击感。
通过上述工作方式可知，限力矩离合器7和单向离合器2的组合使用，降低了整个动力耦合装置的控制难度。首先，限力矩离合器7在启动发动机的过程中，由于输出力矩能力的限制，不需要精确控制离合器的结合过程就可以完成启动发动机并且减少冲击度的目标；且发动机启动后通过单向离合器2可自动的将动力耦合输出而不需要额外的控制操作，因此简化了控制。实现了在纯电动行驶中启动发动机时，保证驾驶舒适性、车辆行驶的平稳性。
综上，本发明提供的一种并联式混合动力车辆动力耦合装置，克服了并联式混合动力车辆并联耦合系统轴向尺寸大的缺点，节省了轴向空间，结构紧凑；同时实现了纯电动行驶中平稳启动发动机的功能，保证了行驶平稳性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种并联式混合动力车辆动力耦合装置，其特征在于，包括：
耦合装置输入轴(5)；
耦合装置输出轴(1)；
动力耦合与分离机构，包括限力矩离合器(7)、单向离合器(2)与转子花键毂(3)，所述限力矩离合器(7)设置于电机转子(9)的内圈，所述限力矩离合器(7)的内圈连接所述耦合装置输入轴(5)的一端，所述耦合装置输入轴(5)的这一端设有凹槽，所述单向离合器(2)设置于所述凹槽内，所述单向离合器(2)的外圈与所述耦合装置输入轴(5)为一体，所述单向离合器(2)的内圈与所述耦合装置输出轴(1)为一体，所述转子花键毂(3)设置于所述电机转子(9)的内圈，所述电机转子(9)通过所述转子花键毂(3)与所述耦合装置输出轴(1)连接。
2.根据权利要求1所述的动力耦合装置，其特征在于，所述限力矩离合器(7)包括压盘(11)，所述压盘(11)轴向可移动的间隙配合安装于所述转子花键毂(3)。
3.根据权利要求2所述的动力耦合装置，其特征在于，还包括用于控制所述压盘(11)轴向移动的执行机构，所述执行机构设置于所述耦合装置输出轴(1)的外周，且与所述耦合装置输出轴(1)轴向重合。
4.根据权利要求3所述的动力耦合装置，其特征在于，所述执行机构为液压执行机构，所述液压执行机构设置有用于控制所述压盘(11)轴向运动的活塞(13)。
5.根据权利要求1所述的动力耦合装置，其特征在于，所述限力矩离合器(7)设置有转子支撑盘(8)，所述动力耦合装置还包括安装在所述动力耦合装置的箱体上的旋转变压器定子(6)以及固定在所述转子支撑盘(8)上的旋转变压器转子(4)。
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