CN107933288A - 电机平行布置的混合动力传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机平行布置的混合动力传动装置，包括发动机、输入轴、第一电机和第二电机以及行星排，所述的第一电机和第二电机均位于所述发动机的同一侧，且分别位于所述输入轴的两侧，所述第一电机和第二电机的输出轴均与所述的输入轴相平行，所述第一电机的输出端通过惰齿轮与所述的行星排相连，所述的第二电机通过换挡装置与所述的行星排相连。本发明提供一种电机平行布置的混合动力传动装置，使两个电机和发动机不同轴布置，且三者相互平行，减小电机轴直径和轴向长度，动力传递更加平稳，能满足更加复杂的道路工况。

Description

电机平行布置的混合动力传动装置
技术领域
本发明涉及汽车混合动力传动技术领域，更具体地说，它涉及一种电机平行布置的混合动力传动装置。
背景技术
由于能源短缺以及公众环保意识的增强，环保的电动汽车或燃料电池骑车便应用而生，然而由于技术的制约，上述类型的汽车还难以在短时间内全面推广，因此，技术上比较成熟的混合动力汽车是目前比较理想的一种选择。
混合动力汽车(HEV)作为一种新兴的节能环保型汽车，其技术和市场处于一种蓬勃发展阶段，混合动力汽车与传统汽车及纯电动汽车相比，最大差别是动力系统。对于并联和混联式HEV，动力耦合系统负责将HEV的多个动力组合在一起，实现多动力源间合理的功率分配并把动力传给驱动桥，它在HEV开发中处于重要地位，其性能直接关系到HEV整车性能是否达到设计要求，是HEV最核心部分。行星轮系具有多自由度、输入输出灵活可控的特点，而且结构紧凑、体积小、速比大，因此被越来越多的混合动力汽车动力耦合系统所采用，这也是当今混合动力汽车动力总成发展的一种趋势。
1997年丰田推出首款混合动力汽车Prius，2005年又推出了搭载最新第三代机电混合动力系统的2006款Prius，仍采用THS动力分流式结构，行星齿轮系统对发动机的输出功率进行重新分配，达到合理平衡发动机符合的目的。附图1所示即为丰田Prius混合动力轿车的动力传动装置结构原理图，包括发动机E、电机MG1、电机MG2以及包括一个单行星排的动力耦合系统等部件，在此机构中，发动机E通过减震阻尼器与单行星排的行星架a相连，并通过行星齿轮b将动力传递给外齿圈c和太阳轮d，外齿圈c与输出轴相连，输出轴通过减速齿轮组e和电机MG2的转子相连，太阳轮d与电机MG1的转子相连，输出轴通过链传动系统f、主减速器g以及差速器h将动力传递给车轮。该系统将发动机E大部分转矩直接传递到输出轴上，将小部分转矩传给电机MG1以用于发电，电机MG1发出的电能根据指令用于电池充电或驱动电机MG2，以增加驱动力。这种结构可以通过调节电机MG1的转矩和转速，让发动机一直处于高效率区或低排放区，此外，通过调节行星排各元件的转速，使其像无级变速器一样工作。
然而，由于上述动力传动装置的两个电机MG1、MG2布置在单行星排的两侧，并且两个电机、发动机输出轴三者同轴布置，造成电机直径需要较大，长度也更大，不利于电机高速化和小型化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种电机平行布置的混合动力传动装置，使两个电机和发动机不同轴布置，且三者相互平行，减小电机轴直径和轴向长度，动力传递更加平稳，能满足更加复杂的道路工况。
本发明的技术方案是这样的：一种电机平行布置的混合动力传动装置，包括发动机、输入轴、第一电机和第二电机以及行星排，所述的第一电机和第二电机均位于所述发动机的同一侧，且分别位于所述输入轴的两侧，所述第一电机和第二电机的输出轴均与所述的输入轴相平行，所述第一电机的输出端通过惰齿轮与所述的行星排相连，所述的第二电机通过换挡装置与所述的行星排相连。
作为进一步地改进，所述的行星排包括套设于所述输入轴上的太阳轮和多个与该太阳轮啮合的行星轮以及与该行星轮啮合的齿圈，所述的齿圈内设有将所述的多个行星轮连接的行星架。
进一步地，所述的惰齿轮与所述的太阳轮啮合相连，所述的输入轴一端与所述的行星架固定相连。
进一步地，还包括套设于所述发动机一侧的输入轴上的壳体，所述的第一电机、第二电机、行星排和换挡装置均位于所述的壳体内。
进一步地，所述的行星排一侧还分别设有能够向右摆动以将所述的齿圈锁止的第一锁止离合器和能够左右摆动以分别将所述的输入轴和太阳轮锁止的第二锁止离合器，所述的第一锁止离合器与所述的行星架相连。
进一步地，所述发动机与壳体之间的输入轴上设有减震阻尼器。
进一步地，所述的换挡装置包括相互连接的档位模块和结合模块。
进一步地，所述的结合模块与所述的行星排相连，所述的档位模块通过减速器与所述的第二电机相连。
进一步地，所述的结合模块通过减速器与所述的第二电机相连，所述的档位模块与所述的行星排相连。
有益效果
本发明与现有技术相比，具有的优点为：
1、本发明的电机平行布置混合动力传动装置，结构布置紧凑，使两个电机和发动机不同轴布置，且三者相互平行，减小了电机轴直径和轴向长度，降低了电机轴的扭矩，动力传递更加平稳，传动效率高，延长了传动装置的使用寿命；
2、具有换挡装置，能够切换到不同的档位，提供足够的扭矩，满足更加复杂的道路工况；
3、通过两个锁止离合器的动作组合，实现多种工作模式，达到节能环保的目的；
4、通过将电机与行星排设置在同一个壳体内，便于布置冷却润滑系统，使二者共用冷却润滑系统，其冷却系统相对简单，控制方便，节约了成本。
附图说明
图1为现有技术的结构原理图；
图2为本发明中实施例1的结构原理图；
图3为本发明中实施例2的结构原理图。
其中：1-发动机、2-输入轴、3-第一电机、4-第二电机、5-惰齿轮、6-太阳轮、7-行星轮、8-齿圈、9-行星架、10-壳体、11-第一锁止离合器、12-第二锁止离合器、13-减震阻尼器、14-减速器、15-第一档位齿轮、16-第二档位齿轮、17-第一结合齿、18-第二结合齿、19-结合套、20-输出轴。
具体实施方式
下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。
本发明的一种电机平行布置的混合动力传动装置，采用双电机和一行星排的结构进行传动，包括发动机1、输入轴2、第一电机3和第二电机4以及行星排，其中，输入轴2与发动机1的曲轴相连，第一电机3和第二电机4均位于发动机1的同一侧，且分别位于输入轴2的两侧，使第一电机3和第二电机4与发动机1之间构成“品”字形的位置关系，缩小了三者的布置空间，同时，第一电机3和第二电机4的输出轴均与输入轴2相平行，便于布置，且能够使三者的转矩能够耦合以进行输出，其中，第一电机3的输出端通过惰齿轮5与行星排相连，能够满足连接的同时，还可以提高其连接的可靠性和稳定性，第二电机4通过换挡装置与行星排相连，能够切换到不同的档位，提供足够的扭矩，满足更加复杂的道路工况。本发明的电机平行布置混合动力传动装置，结构布置紧凑，使两个电机和发动机不同轴布置，且三者相互平行，减小了电机轴直径和轴向长度，降低了电机轴的扭矩，动力传递更加平稳，传动效率高，延长了传动装置的使用寿命。
具体的，本发明的行星排包括套设于输入轴2上的太阳轮6和多个与该太阳轮6啮合的行星轮7以及与该行星轮7啮合的齿圈8，行星轮7位于太阳轮6与齿圈8之间，且与二者同轴同轴布置，在齿圈8内设有将多个行星轮7连接的行星架9，其中，惰齿轮5与太阳轮6啮合相连，第一电机3转动带动惰齿轮5转动，并联动太阳轮6，第一电机3的动力依次从惰齿轮5、太阳轮6，行星轮7、齿圈8传递到传动装置的输出端，输入轴2的一端与行星架9固定相连，输入轴2转动带动行星架9转动，使行星轮7围绕太阳轮6转动，输入轴2的动力依次通过行星架9、行星轮7、齿圈8传递到传动装置的输出端。
本发明还包括套设于发动机1一侧的输入轴2上的壳体10，其中，第一电机3、第二电机4、行星排和换挡装置均位于壳体10内，通过将电机与行星排设置在同一个壳体内，起到保护传动装置的作用，同时便于布置冷却润滑系统，使二者共用冷却润滑系统，其冷却系统相对简单，控制方便，节约了成本。
在行星排一侧还分别设有能够向右摆动以将齿圈8锁止的第一锁止离合器11和能够左右摆动以分别将输入轴2和太阳轮6锁止的第二锁止离合器12，其中，第一锁止离合器11与行星架9相连，第二锁止离合器12与壳体10相连，当第一锁止离合器11向右摆动时，将行星架9与齿圈8连接并结合为一体，同时运动；当第二锁止离合器12向左摆动时，将输入轴2锁住，输入轴2不能转动，当第二锁止离合器12向右摆动时，太阳轮6锁住，太阳轮6不能转动，通过两个锁止离合器的动作组合，从而切换动力传递的路径，实现多种工作模式，第一种：当第一锁止离合器11处于原位，第二锁止离合器12摆动到左侧时，锁住行星架9，即锁住发动机1，第一电机3和第二电机4同时工作，实现双电机纯电驱动，增强纯电驱动能力；第二种：第一锁止离合器11摆动到右侧，第二锁止离合器12摆动到右侧时，锁止太阳轮6，即锁止第一电机3，同时，使行星架9与齿圈8直接相连，实现发动机直接驱动，相当于传动车的直接档；第三种：第一锁止离合器11处于原位，第二锁止离合器12摆动到右侧时，锁止第一电机3，实现发动机增速驱动，相当于传统车的超速档；第四种：当第一锁止离合器11处于原位，第二锁止离合器12处于中间位置时，实现动力分流驱动，相当于传统车的无级调速运行，几种运行模式的切换，达到节能环保的目的，在发动机1与壳体10之间的输入轴2上设有减震阻尼器13，起到减震的作用，确保动力传递的稳定性。
本发明的换挡装置包括相互连接的档位模块和结合模块，其中，档位模块包括第一档位齿轮15和第二档位齿轮16，二档位齿轮同轴布置，结合模块包括第一结合齿17和第二结合齿18以及位于二者之间的可移动至二结合齿上接触相连的结合套19，第一结合齿17和第二结合齿18以及结合套19同轴布置，第一档位齿轮15与第一结合齿17连接，第二档位齿轮15与第二结合齿18连接，通过控制结合套19的位移，实现换挡。
实施例1
参阅图2，为本发明的一个具体实施例，本实施例中的结合模块与行星排相连，档位模块通过减速器14与第二电机4相连，具体的，结合模块的第一结合齿17与行星排的齿圈8相连，结合套19与传动装置的输出轴20相连，档位模块的第一档位齿轮15与第二电机4相连，当结合套19与第一结合齿17相连时，发动机1或第一电机3的动力通过齿圈8传递到结合套19上，最后通过输出轴20输出，此时，电机4的动力经减速并增扭后通过第一档位齿15传递到第一结合齿17，最后通过结合套19和输出轴20输出；当结合套19与第二结合齿18相连时，发动机1或第一电机3的动力通过齿圈8传递第一结合齿17，再通过第一档位齿轮15和第二档位齿轮16传递到第二结合齿18，最后通过输出轴20输出，实现两个档位的切换。
实施例2
参阅图3，为本发明的另一个具体实施例，本实施例中的结合模块通过减速器14与第二电机4相连，档位模块与行星排相连，具体的，结合模块的第二结合齿18与第二电机4相连，档位模块的第二档位齿轮16与齿圈8相连，第一档位齿15和第二档位齿16均与输出轴20相连，当结合套19与第二结合齿18相连时，发动机1或第一电机3的动力通过齿圈8传递到第二档位齿轮16上，最后通过输出轴20上输出，此时，第二结合齿18与结合套19连接，第二电机4的动力可以作为辅助动力传递到第二档位齿16上，最后从输出轴20输出，第一档位齿15空转；当结合套19与第一结合齿17相连时，发动机1或第一电机3的动力通过齿圈传递到第二档位齿轮16上，最后通过输出轴20输出，此时，第一结合齿17与结合套19连接，第二电机4的动力可以作为辅助动力传递到第一档位齿16上，最后从输出轴20输出，第二档位齿16空转，实现两个档位的切换。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (9)

1.一种电机平行布置的混合动力传动装置，包括发动机(1)、输入轴(2)、第一电机(3)和第二电机(4)以及行星排，其特征在于，所述的第一电机(3)和第二电机(4)均位于所述发动机(1)的同一侧，且分别位于所述输入轴(2)的两侧，所述第一电机(3)和第二电机(4)的输出轴均与所述的输入轴(2)相平行，所述第一电机(3)的输出端通过惰齿轮(5)与所述的行星排相连，所述的第二电机(4)通过换挡装置与所述的行星排相连。
2.根据权利要求1所述的电机平行布置的混合动力传动装置，其特征在于，所述的行星排包括套设于所述输入轴(2)上的太阳轮(6)和多个与该太阳轮(6)啮合的行星轮(7)以及与该行星轮(7)啮合的齿圈(8)，所述的齿圈(8)内设有将所述的多个行星轮(7)连接的行星架(9)。
3.根据权利要求2所述的电机平行布置的混合动力传动装置，其特征在于，所述的惰齿轮(5)与所述的太阳轮(6)啮合相连，所述的输入轴(2)一端与所述的行星架(9)固定相连。
4.根据权利要求2所述的电机平行布置的混合动力传动装置，其特征在于，还包括套设于所述发动机(1)一侧的输入轴(2)上的壳体(10)，所述的第一电机(3)、第二电机(4)、行星排和换挡装置均位于所述的壳体(10)内。
5.根据权利要求2所述的电机平行布置的混合动力传动装置，其特征在于，所述的行星排一侧还分别设有能够向右摆动以将所述的齿圈(8)锁止的第一锁止离合器(11)和能够左右摆动以分别将所述的输入轴(2)和太阳轮(6)锁止的第二锁止离合器(12)，所述的第一锁止离合器(11)与所述的行星架(9)相连。
6.根据权利要求4所述的电机平行布置的混合动力传动装置，其特征在于，所述发动机(1)与壳体(10)之间的输入轴(2)上设有减震阻尼器(13)。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的电机平行布置的混合动力传动装置，其特征在于，所述的换挡装置包括相互连接的档位模块和结合模块。
8.根据权利要求7所述的电机平行布置的混合动力传动装置，其特征在于，所述的结合模块与所述的行星排相连，所述的档位模块通过减速器(14)与所述的第二电机(4)相连。
9.根据权利要求7所述的电机平行布置的混合动力传动装置，其特征在于，所述的结合模块通过减速器(14)与所述的第二电机(4)相连，所述的档位模块与所述的行星排相连。
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