CN108274987B - 双行星排动力耦合驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双行星排动力耦合驱动系统，属于混合动力汽车领域，包括第一动力源、第二动力源、第三动力源、双行星排齿轮机构、减速齿轮机构和输出轴，在与第一动力源连接的第一传动轴上分别通过同步器设有第一齿轮和第二齿轮；双行星排齿轮机构的齿圈上设有第三齿轮、行星架连接有与第二齿轮啮合的第七齿轮、前排太阳轮连接有与第一齿轮啮合的第八齿轮、后排太阳轮与第二动力源连接；齿圈上设有制动器；行星架与前排太阳轮之间还设有离合器；第三动力源通过扭转减振器连接有与第三齿轮啮合的第六齿轮。本发明可提高传动系统效率，改善燃油经济性。

Description

双行星排动力耦合驱动系统
技术领域
本发明属于混合动力汽车技术领域，涉及一种混合动力汽车用驱动总成，具体涉及一种双行星排动力耦合驱动系统。
背景技术
混合动力汽车作为一种新兴的节能环保型汽车，技术和市场都处于一种快速发展的阶段，其与传统汽车及纯电动汽车相比，最大差别是动力总成系统。而现有以功率分流式动力耦合机构为基础的混合动力驱动系统，在E-CVT模式下，若只采用输入功率分流模式，则在低速行驶工况下，传动效率较高，燃油经济性较好，但中高速工况时，传动效率下降，燃油经济性较差；若只采用复合功率分流模式，则在中高速行驶工况下，传动效率较高，燃油经济性较好，但低速工况时，传动效率下降，燃油经济性较差。
因此，需要对现有技术中的混合动力传动装置的动力耦合系统进行改进，以适应不同工况，提高传动系统效率，改善整车燃油经济性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种双行星排动力耦合驱动系统，可实现多挡纯电动、输入功率分流、复合功率分流、多挡并联混合驱动等模式，提高传动系统效率，改善不同工况下的燃油经济性。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供一种双行星排动力耦合驱动系统，包括第一动力源、第二动力源、第三动力源以及由减速齿轮机构连接于输出轴的双行星排齿轮机构，在与第一动力源相连接的第一传动轴上分别通过同步器设有第一齿轮和第二齿轮；双行星排齿轮机构的齿圈设有第三齿轮、行星架通过第四传动轴连接有与第二齿轮啮合传动的第七齿轮、前排太阳轮通过第五传动轴连接有与第一齿轮啮合传动的第八齿轮、后排太阳轮通过第二传动轴与第二动力源连接、前排行星轮与齿圈和前排太阳轮啮合传动、后排行星轮与前排行星轮和后排太阳轮啮合传动；行星架还与减速齿轮机构通过第四齿轮啮合传动，减速齿轮机构与输出轴通过第五齿轮啮合传动；行星架与前排太阳轮之间设有离合器；齿圈上还设有制动器；第三动力源通过第三传动轴和扭转减振器连接有与第三齿轮啮合传动的第六齿轮。
进一步，所述第三动力源为发动机，所述第一动力源和第二动力源为电机。
进一步，所述前排太阳轮的齿顶圆直径大于后排太阳轮的齿顶圆直径，所述前排行星轮的分度圆直径小于后排行星轮的分度圆直径，且前排行星轮的齿宽大于后排行星轮的齿宽。
进一步，所述制动器为湿式或干式制动器。
进一步，所述离合器为湿式或干式离合器。
进一步，所述第三传动轴上设有扭转减振器。
进一步，所述第三齿轮、第七齿轮、第八齿轮、离合器、双行星排齿轮机构、第二动力源为同轴设置。
进一步，所述共用齿圈、行星架的双行星排齿轮机构由前排行星架与后排齿圈相连、前排齿圈与后排行星架相连的两级行星排齿轮机构替代，其中，后排齿圈设有第三齿轮和制动器；第四齿轮设置在后排行星架上；同第二齿轮啮合传动的第九齿轮与同第四齿轮啮合传动的第十齿轮通过第四传动轴连接；前排行星轮与前排太阳轮和前排齿圈啮合传动；后排行星轮与后排太阳轮和后排齿圈啮合传动；前排齿圈与前排太阳轮之间还设有离合器。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明通过控制同步器结合套的位置可实现E-CVT混合驱动模式下的输入功率分流和复合功率分流模式，以适应不同运行工况，提高传动系统效率，改善整车燃油经济性；
2、本发明通过控制制动器和同步器结合套的位置实现多挡纯电动模式，以改善纯电动下的整车动力性，提高电机输出传动效率减少整车电耗；
3、本发明具有多挡并联混合驱动模式，当处于第一或二机械点附近时,闭合离合器CL1，通过控制同步器结合套处于不同的位置可实现不同挡位的并联混合驱动模式使发动机直接驱动整车行驶，改善传动系统效率，提高燃油经济性。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
请参阅图1，附图中的元件标号分别表示：第一动力源1、第一传动轴2、第一齿轮3、同步器4、第二齿轮5、第三齿轮6、齿圈7、制动器8、前排星轮9、后排行星轮10、第四齿轮11、前排太阳轮12、后排太阳轮13、第二动力源14、第二传动轴15、减速齿轮机构16、输出轴17、第五齿轮18、行星架19、离合器20、第六齿轮21、扭转减振器22、第三传动轴23、第三动力源24、第四传动轴25、第五传动轴26、第七齿轮27、第八齿轮28。
本实施例基本如附图1所示：双行星排动力耦合驱动系统，包括第一动力源1、第二动力源14、第三动力源24以及由减速齿轮机构16连接于输出轴17的双行星排齿轮机构，在与第一动力源1相连接的第一传动轴2上分别通过同步器4设有第一齿轮3和第二齿轮5；双行星排齿轮机构的齿圈7上设有第三齿轮6、行星架19通过第四传动轴25连接有与第二齿轮5啮合传动的第七齿轮27、前排太阳轮12通过第五传动轴26连接有与第一齿轮3啮合传动的第八齿轮28、后排太阳轮13通过第二传动轴15与第二动力源14连接、前排行星轮9与齿圈7和前排太阳轮12啮合传动、后排行星轮10与前排行星轮9和后排太阳轮13啮合传动；行星架19还与减速齿轮机构16通过第四齿轮11啮合传动，减速齿轮机构16与输出轴17通过第五齿轮18啮合传动；行星架与前排太阳轮之间还设有离合器(20)；齿圈7上还设有制动器8；第三动力源24通过第三传动轴23连接有与第三齿轮6啮合传动的第六齿轮21；第三动力源24采用发动机，第一动力源1和第二动力源14均采用电机。
本实施例中的双行星排齿轮机构为复合行星齿轮机构，即齿圈和行星架为共用式结构。
本实施例中的前排太阳轮12的齿顶圆直径大于后排太阳轮13的齿顶圆直径，所述前排行星轮9的分度圆直径小于后排行星轮10的分度圆直径，且前排行星轮9的齿宽大于后排行星轮10的齿宽。
本实施例中的制动器8可以采用湿式的，也可以采用干式制动器。
本实施例中的离合器20采用湿式的，通过电控液压系统实现其结合与分离功能。当然在不同的实施例中还可以采用干式离合器。
本实施例中的第三传动轴23上设有扭转减振器22，可减少发动机的转矩波动对动力耦合机构的影响，以减少系统冲击振动。
本实施例中的第三齿轮6、第七齿轮27、第八齿轮28、离合器20、双行星排齿轮机构、第二动力源14为同轴设置。
下面针对本发明的工作模式具备的纯电动模式(单电机驱动、双电机驱动)、E-CVT混合驱动模式、并联混合驱动模式等做如下描述。现具体阐述下各工作模式的实现方式：并见表1，其中，CL1代表离合器20，B1代表制动器8，令离合器和制动器状态分别是：0为分离状态，1为结合状态；Sy代表同步器4，令同步器结合套包括：与第一齿轮3结合、位于中间位置4、与第二齿轮5结合；电机Ⅰ代表第一动力源1，电机Ⅱ代表第二动力源14，发动机代表第三动力源24；S1代表前排太阳轮12；
表1工作模式
Figure BDA0001553495070000041
(一)、纯电动模式
纯电动EV模式分为纯电动模式1、纯电动模式2、纯电动模式3、纯电动模式4：
纯电动模式1：当CL1离合器20、B1制动器8均分离，且同步器Sy结合套位与第二齿轮5结合时，发动机24由自身静摩擦力保持静止状态，仅电机Ⅰ直接驱动，电机Ⅱ空转，前排太阳轮S1空转；
纯电动模式2：当CL1离合器分离，B1制动器锁止，且同步器Sy结合套位在中间位置时，仅电机Ⅱ驱动，电机Ⅰ静止，S1前排太阳轮12空转；
纯电动模式3：当CL1离合器分离，B1制动器锁止，且同步器Sy结合套位与第二齿轮结合时，电机Ⅰ和电机Ⅱ转矩耦合一挡驱动，S1前排太阳轮空转；
纯电动模式4：当CL1离合器分离，B1制动器锁止，且同步器Sy结合套位与第一齿轮3结合时，电机Ⅰ和电机Ⅱ转矩耦合二挡驱动。
(二)、输入功率分流模式
输入功率分流模式：当CL1离合器、B1制动器均分离，且同步器结合套位与第二齿轮结合时，S1前排太阳轮空转，为E-CVT混合动力驱动模式一。该模式主要用于混合动力驱动下的低速工况，传动系统无电功率循环，传动效率高，整车燃油经济性好。
(三)、复合功率分流模式
复合功率分流模式：当CL1离合器、B1制动器均分离，且同步器结合套位与第一齿轮结合时，为E-CVT混合动力驱动模式二。该模式主要适用于混合动力驱动下的中高速工况，具有较宽的传动效率范围，整车燃油经济较好。
(四)、并联混合驱动模式
并联混合驱动模式分为并联混合驱动模式1、并联混合驱动模式2、并联混合驱动模式3：
并联混合驱动模式1：当CL1离合器结合，B1制动器分离，且同步器结合套位在中间空档时，发动机与电机Ⅱ转矩耦合驱动，电机Ⅰ静止；
并联混合驱动模式2：当CL1离合器结合，B1制动器分离，且同步器结合套位与第二齿轮结合时，发动机、电机Ⅱ和电机Ⅰ转矩耦合一挡驱动；
并联混合驱动模式3：当CL1离合器结合，B1制动器分离，且同步器结合套位与第一齿轮结合时，发动机、电机Ⅱ和电机Ⅰ转矩耦合二挡驱动。
(五)、再生制动模式
当制动时，发动机不工作，主要由单或两电机提供制动转矩和传动系统平衡转矩，以进行制动能量回收，并保持整车平顺行驶。
实施例2：
请参阅图2，附图中的元件标号分别表示：前排齿圈7a、后排齿圈7b、前排行星架19a、后排行星架19b、离合器20a、第四传动轴25a、第九齿轮29、第十齿轮30。
本实施例基本如附图2所示：相比于实施例1不同之处在于，本双行星排式多模混合动力传动装置中所述共用齿圈、行星架的双行星排齿轮机构由前排行星架19a与后排齿圈7b相连、前排齿圈7a与后排行星架19b相连的两级行星排齿轮机构替代，其中，后排齿圈设有第三齿轮6和制动器8；第四齿轮11设置在后排行星架上；同第二齿轮5啮合传动的第九齿轮29与同第四齿轮啮合传动的第十齿轮30通过第四传动轴25a连接；前排行星轮9与前排太阳轮12和前排齿圈啮合传动；后排行星轮10与后排太阳轮13和后排齿圈啮合传动；前排齿圈与前排太阳轮之间还设有离合器20a。其工作模式与实施例1相同，就不在赘述了。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.双行星排动力耦合驱动系统，包括第一动力源(1)、第二动力源(14)、第三动力源(24)、减速齿轮机构(16)、输出轴(17)和双行星排齿轮机构，其特征在于，在与第一动力源相连接的第一传动轴(2)上通过同步器(4)设有第一齿轮(3)和第二齿轮(5)；双行星排齿轮机构为共用齿圈、行星架结构，其齿圈(7)设有第三齿轮(6)、行星架(19)通过第四传动轴(25)连接有与第二齿轮啮合传动的第七齿轮(27)、前排太阳轮(12)通过第五传动轴(26)连接有与第一齿轮啮合传动的第八齿轮(28)、后排太阳轮(13)通过第二传动轴(15)与第二动力源连接、前排行星轮(9)与齿圈和前排太阳轮啮合传动、后排行星轮(10)与前排行星轮和后排太阳轮啮合传动；行星架还与减速齿轮机构通过第四齿轮(11)连接，减速齿轮机构与输出轴通过第五齿轮(18)连接；行星架与前排太阳轮之间还设有离合器(20)；齿圈上还设有制动器(8)；第三动力源通过第三传动轴(23)和扭转减振器(22)连接有与第三齿轮啮合传动的第六齿轮(21)。
2.根据权利要求1所述的双行星排动力耦合驱动系统，其特征在于，所述第三动力源为发动机，所述第一动力源和第二动力源为电机。
3.根据权利要求1所述的双行星排动力耦合驱动系统，其特征在于，所述前排太阳轮的齿顶圆直径大于后排太阳轮的齿顶圆直径，所述前排行星轮的分度圆直径小于后排行星轮的分度圆直径，且前排行星轮的齿宽大于后排行星轮的齿宽。
4.根据权利要求1所述的双行星排动力耦合驱动系统，其特征在于，所述制动器为湿式或干式制动器。
5.根据权利要求1所述的双行星排动力耦合驱动系统，其特征在于，所述离合器为湿式或干式离合器。
6.根据权利要求1所述的双行星排动力耦合驱动系统，其特征在于，所述第三传动轴上设有扭转减振器(22)。
7.根据权利要求1所述的双行星排动力耦合驱动系统，其特征在于，所述第三齿轮、第七齿轮、第八齿轮、离合器、双行星排齿轮机构、第二动力源为同轴设置。
8.双行星排动力耦合驱动系统，包括第一动力源(1)、第二动力源(14)、第三动力源(24)、减速齿轮机构(16)、输出轴(17)和双行星排齿轮机构，其特征在于，在与第一动力源相连接的第一传动轴(2)上通过同步器(4)设有第一齿轮(3)和第二齿轮(5)；双行星排齿轮机构为两级行星排齿轮机构，由前排行星架(19a)与后排齿圈(7b)相连、前排齿圈(7a)与后排行星架(19b)组成；后排齿圈（7b）设有第三齿轮(6)和制动器(8)；第四齿轮(11)设置在后排行星架（19b）上；同第二齿轮(5)啮合传动的第九齿轮(29)与同第四齿轮啮合传动的第十齿轮(30)通过第四传动轴(25a)连接；前排行星轮(9)与前排太阳轮(12)和前排齿圈（7a）啮合传动；后排行星轮(10)与后排太阳轮(13)和后排齿圈（7b）啮合传动；前排齿圈与前排太阳轮之间还设有离合器(20a)；前排太阳轮(12)通过第五传动轴(26)连接有与第一齿轮啮合传动的第八齿轮(28)；后排太阳轮(13)通过第二传动轴(15)与第二动力源连接；后排行星架还与减速齿轮机构通过第四齿轮连接；减速齿轮机构与输出轴通过第五齿轮连接；第三动力源通过第三传动轴(23)和扭转减振器(22)连接有与第三齿轮啮合传动的第六齿轮(21)。
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