CN110843502A - 机电耦合传动装置 - Google Patents

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徐向阳
王书翰
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Abstract

本发明提供了一种机电耦合传动装置,涉及新能源车辆技术领域,机电耦合传动装置包括拉维娜式行星轮系、第一转轴、第一齿轮、第一驱动电机以及发动机;拉维娜式行星轮系包括大太阳轮、小太阳轮、行星支架和齿圈,第一齿轮固接于第一转轴并与齿圈传动连接,第一驱动电机与第一转轴传动连接,并通过第一转轴输出动力;发动机能够与拉维娜式行星轮系传动连接。缓解了现有技术中的混合动力车辆中的机电耦合传动装置结构复杂,传动比变化范围小的技术问题。

Description

机电耦合传动装置
技术领域
本发明涉及新能源车辆技术领域,具体而言,涉及一种机电耦合传动装置。
背景技术
为了应对能源问题和环保压力,汽车动力系统电动化已经成为发展趋势,混合动力系统技术成熟,已经大批量生产,成为现阶段重要的节能技术路线。双电机的功率分流混合动力系统能够实现发动机工作区间优化,降低整车油耗。但相应的,现有技术中的混合动力车辆中的机电耦合传动装置结构复杂,传动比变化范围小。
发明内容
本发明的目的是提供一种机电耦合传动装置,该机电耦合传动装置缓解了现有技术中的混合动力车辆中的机电耦合传动装置结构复杂,传动比变化范围小的技术问题。
为了实现上述目的,本发明实施例提供一种机电耦合传动装置,包括拉维娜式行星轮系、第一转轴、第一齿轮、第一驱动电机以及发动机;
所述拉维娜式行星轮系包括大太阳轮、小太阳轮、行星支架和齿圈,所述第一齿轮固接于所述第一转轴并与所述齿圈传动连接,所述第一驱动电机与所述第一转轴传动连接,并通过所述第一转轴输出动力;
所述发动机能够与所述拉维娜式行星轮系传动连接。
优选的,所述机电耦合传动装置还包括与所述发动机传动连接的第二驱动电机。
优选的,所述机电耦合传动装置还包括用于制动所述大太阳轮的制动器。
优选的,所述制动器为单向制动器。
优选的,所述机电耦合传动装置还包括第一离合器,所述第一离合器连接于所述发动机和所述小太阳轮之间。
优选的,所述第一离合器为湿式多片式离合器。
优选的,所述机电耦合传动装置还包括第二离合器,所述第二离合器连接于所述发动机和所述行星支架之间。
优选的,所述第二离合器为湿式多片式离合器。
优选的,所述机电耦合传动装置还包括第二转轴、第二齿轮、第三转轴以及第三齿轮,所述第二齿轮固接于所述第二转轴,所述第三齿轮固接于所述第三转轴,所述第二齿轮与所述第三齿轮啮合;
所述发动机与所述第二转轴传动连接,所述第二驱动电机与所述第三转轴传动连接。
优选的,所述机电耦合传动装置还包括第四转轴、第五转轴以及连接于两者之间的第三离合器;
所述发动机与所述第四转轴传动连接,所述第二驱动电机与所述第五转轴传动连接。
相对于现有技术,本发明提供的机电耦合传动装置的有益效果如下:
本发明提供的机电耦合传动装置,拉维娜式行星轮系包括大太阳轮、小太阳轮、行星支架和齿圈,第一转轴上的第一齿轮与齿圈传动连接,齿圈能够驱动带动第一齿轮转动;发动机能够通过与拉维娜式行星轮系传动连接,从而将动力传递至第一转轴,完成动力的输出;此外,第一驱动电机与第一转轴传动连接,同样可以将动力传递至第一转轴,完成动力的输出。
第一转轴为机电耦合传动装置的输出端,当发动机与拉维娜式行星轮系传动连接时,其与第一驱动电机同时驱动第一转轴转动,即可实现对车辆的混合驱动;当发动机不与拉维娜式行星轮系传动连接时,第一驱动电机单独工作,即可实现对车辆的纯电驱动。其中,在混合驱动时,通过采用拉维娜式行星轮系完成发动机动力的传递,整个机电耦合传动装置的构件更少,结构也更紧凑;再结合拉维娜式行星轮系中大太阳轮、小太阳轮和齿圈三者与行星支架中行星齿轮之间的不同传动比,通过发动机与三者任意一者或多者的传动连接,使得机电耦合传动装置的传动范围更大,对车辆速度的调节更灵活。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的第一种机电耦合传动装置的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的第二种机电耦合传动装置的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的第三种机电耦合传动装置的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的第四种机电耦合传动装置的结构示意图。
图标:10-大太阳轮;20-小太阳轮;30-行星支架;40-齿圈;50-第一转轴;60-第一齿轮;70-发动机;80-第一驱动电机;90-第二驱动电机;110-制动器;120-第一离合器;130-第二离合器;140-第二转轴;150-第二齿轮;160-第三转轴;170-第三齿轮;180-第四转轴;190-第五转轴;210-第三离合器。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
请参照图1,本实施例提供的机电耦合传动装置,拉维娜式行星轮系包括大太阳轮10、小太阳轮20、行星支架30和齿圈40,第一转轴50上的第一齿轮60与齿圈40传动连接,齿圈40能够带动第一齿轮60转动;发动机70能够通过与拉维娜式行星轮系传动连接,从而以将动力传递至第一转轴50,完成动力的输出;此外,第一驱动电机80与第一转轴50传动连接,同样可以将动力传递至第一转轴50,完成动力的输出。
第一转轴50为机电耦合传动装置的输出端,当发动机70与拉维娜式行星轮系传动连接时,其与第一驱动电机80同时驱动第一转轴50转动,即可实现对车辆的混合驱动;当发动机70不与拉维娜式行星轮系传动连接时,第一驱动电机80单独工作,即可实现对车辆的纯电驱动。其中,在混合驱动时,通过采用拉维娜式行星轮系完成发动机70动力的传递,整个机电耦合传动装置的构件更少,结构也更紧凑;再结合拉维娜式行星轮系中大太阳轮10、小太阳轮20和齿圈40三者与行星支架30中行星齿轮之间的不同传动比,通过发动机70与三者任意一者或多者的传动连接,使得机电耦合传动装置的传动范围更大,对车辆速度的调节更灵活。
值得说明的,本实施例中,发动机70的输出轴驱动连接有驱动轴,发动机70通过驱动轴完成与拉维娜式行星轮系的传动连接;大太阳轮10和小太阳轮20中的“大”和“小”是用来代表大太阳轮10的齿根圆直径大于小太阳轮20的齿根圆直径,只是通过不同的命名来对两太阳轮进行区分而已。此外,机电耦合传动装置还可以包括固接有第四齿轮的第六轴,第一驱动电机80与第六轴固接,第一齿轮60与第四齿轮啮合,通过设计第一齿轮60和第四齿轮之间的传动比,可以完成第一驱动电机80和发动机70对第一转轴50的同速驱动。
具体的,本实施例还对机电耦合传动装置的具体结构做以下详细介绍。
本实施例中,机电耦合传动装置还包括第二驱动电机90,第二驱动电机90与发动机70传动连接,即发动机70和第二驱动电机90中的一者工作时,也会带动另一者转动,两者共同完成与拉维娜式行星轮系中构件的传动连接。
优选的,发动机70的输出轴与驱动轴的一端固接,第二驱动电机90与驱动轴的另一端固接,发动机70的输出轴轴线、第二驱动电机90的输出轴轴线以及拉维娜式行星轮系的轴线共线。此时,第二驱动电机90优选为具有发电功能的电动机并与电池组电连接,其主要用于发电,发动机70通过拉维娜式齿轮传动机构向第一转轴50输出动力时,也会带动第二驱动电机90的输出轴转动,第二驱动电机90发电并将电量储存至电池组,电池组也与第一驱动电机80连接,电池组储存的电量能够供于第一驱动电机80,保证第一驱动电机80能够更持久的完成对车辆的驱动。
本实施例中,机电耦合传动装置还包括用于制动大太阳轮10的制动器110。
制动器110安装于汽车变速器壳体上,在机电耦合传动装置不包括其余能够限制拉维娜式行星轮系其余构件动作的制动器时,制动器110工作,大太阳轮10无法转动,此时,发动机70可以通过与拉维娜式行星轮系的构件中的任意一者传动连接,以使发动机70和第一转轴50之间形成不同的传动比,进而实现混合驱动模式下的多挡位调节。制动器110不工作,则大太阳轮10可以绕自身轴线转动,此时,发动机70可以通过与拉维娜式行星轮系的其余构件中的至少两者传动连接,或直接与齿圈40传动连接,以实现发动机70动力向第一转轴50的传递,完成车辆的混动驱动;或者,此时发动机70也可以与拉维娜式行星轮系中小太阳轮20和行星支架30中的一者传动连接,发动机70无法向第一转轴50传递动力,只有第一驱动电机80来完成对车辆的驱动。
即在制动器110不工作时,可以发动机70不工作,第一驱动电机80工作以输出功率,实现纯电一挡模式;还可以发动机70和第一驱动电机80同时工作,发动机70将全部功率用于第二驱动电机90的发电以延长第一驱动电机80的工作时间,实现增程模式。
本实施例中,制动器110可以为单向制动器,其只在一个旋转方向具有制动功能,结构简单。
或者,第一制动器110还可以为其他类型的制动器110,如湿式多片式制动器等所有其他形式的制动器,只要遵循本文发明方案的构件间的连接方式,都属于本发明的保护范畴。
本实施例中,机电耦合传动装置还可以包括第一离合器120,第一离合器120连接于第二驱动电机90和小太阳轮20之间。
在机电耦合传动装置除了制动器110和第一离合器120外,不包括其余能够限制拉维娜式行星轮系其余构件动作的制动器和/或离合器时,制动器110和第一离合器120可以使得机电耦合传动装置形成另外一种控制模式。
具体的,制动器110工作,第一离合器120接合,发动机70和第二驱动电机90与小太阳轮20传动连接,大太阳轮10不转动,发动机70能够将动力传递给第一转轴50,实现低速混动模式。此时,发动机70和第一驱动电机80共同输出功率,且发动机70的输出功率在第一离合器120处分流,部分传递至第一转轴50并与第一驱动电机80的输出功率汇合,以驱动车辆行驶,另一部分传递至第二驱动电机90,驱动第二驱动电机90发电。
本实施例中,第一离合器120优选为湿式多片式离合器,湿式多片式离接合时,对动力的传递更加平滑柔和,机电耦合传动装置使用寿命更长。
第一离合器120还可以为所有其他形式的离合器,只要遵循本文发明方案的构件间的连接方式,都属于本发明的保护范畴。
请继续参照图1,本实施例中,机电耦合传动装置还包括第二离合器130,第二离合器130连接于第二驱动电机90和行星支架30之间。
在机电耦合传动装置除了制动器110、第一离合器120和第二离合器130外,不包括其余能够限制拉维娜式行星轮系其余构件动作的制动器110和/或离合器时,制动器110、第一离合器120和第二离合器130可以使得机电耦合传动装置形成另外两种控制模式。
第一种,制动器110工作,第一离合器120断开,第二离合器130接合,发动机70和第二驱动电机90与行星支架30传动连接,大太阳轮10不转动,发动机70能够通过驱动行星支架30转动,以将动力传递给第一转轴50,此时驱动轴与齿圈40之间的传动比大于两者在低速混动模式时的传动比,机电耦合传动装置实现高速混动模式。此时,发动机70和第一驱动电机80也共同输出功率,且发动机70的输出功率在第二离合器130处分流,部分传递至第一转轴50并与第一驱动电机80的输出功率汇合,以驱动车辆行驶,另一部分传递至第二驱动电机90,驱动第二驱动电机90发电。
第二种,制动器110工作,第一离合器120和第二离合器130均接合,发动机70和第二驱动电机90同时与小太阳轮20和行星支架30传动连接,此时拉维娜式行星轮系的各构件转速与发动机70转速相同,即驱动轴与齿圈40的传动比为一,机电耦合传动装置实现固定速比模式。同上述两种混动模式,发动机70和第一驱动电机80也共同输出功率,且发动机70的输出功率在离合器处分流,部分传递至第一转轴50并与第一驱动电机80的输出功率汇合,以驱动车辆行驶,另一部分传递至第二驱动电机90,驱动第二驱动电机90发电。
优选的,本实施例也设置第二离合器130为湿式多片式离合器,其效果与上述第一离合器120的效果相同,此处不再赘述。第二离合器130还可以为所有其他形式的离合器,只要遵循本文发明方案的构件间的连接方式,都属于本发明的保护范畴。
请参照图2,本实施例中,机电耦合传动装置还可以包括第二转轴140、第二齿轮150、第三转轴160以及第三齿轮170,所述第二齿轮150固接于所述第二转轴140,所述第三齿轮170固接于所述第三转轴160,第二齿轮150与第三齿轮170啮合,发动机70与第二转轴140传动连接,第二驱动电机90与第三转轴160传动连接。
具体的,通过设置第二齿轮150和第三齿轮170的传动比的不同,不需要再保证发动机70和第二驱动电机90的转速相同,更好的实现发动机70和第二驱动电机90的转速匹配,进而获得更好的燃油经济性。
或者,请参照图3,本实施例中,机电耦合传动装置还可以包括第四转轴180、第五转轴190以及用于连接两者的第三离合器210,发动机70与第四转轴180传动连接,第二驱动电机90与第五转轴190传动连接。
具体的,在第三离合器210接合时,车辆可以实现上述所有挡位的调节;在第三离合器210断开时,只有第二驱动电机90能够驱动小太阳轮20或行星支架30转动,此时,第一驱动电机80和第二驱动电机90共同输出功率,以完成对车辆的驱动,实现纯电二挡模式,该模式下可通过第一驱动电机80和第二驱动电机90的反转实现倒挡。
值得说明的,参照图4,本实施例也可以设置第二驱动电机90的输出轴一端与第五转轴190固接,另一端与第四转轴180上的发动机70传动连接,同样可以实现纯电二挡模式。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。

Claims (10)

1.一种机电耦合传动装置,其特征在于,包括拉维娜式行星轮系、第一转轴(50)、第一齿轮(60)、第一驱动电机(80)以及发动机(70);
所述拉维娜式行星轮系包括大太阳轮(10)、小太阳轮(20)、行星支架(30)和齿圈(40),所述第一齿轮(60)固接于所述第一转轴(50)并与所述齿圈(40)传动连接,所述第一驱动电机(80)与所述第一转轴(50)传动连接,并通过所述第一转轴(50)输出动力;
所述发动机(70)能够与所述拉维娜式行星轮系传动连接。
2.根据权利要求1所述的机电耦合传动装置,其特征在于,所述机电耦合传动装置还包括与所述发动机(70)传动连接的第二驱动电机(90)。
3.根据权利要求2所述的机电耦合传动装置,其特征在于,所述机电耦合传动装置还包括用于制动所述大太阳轮(10)的制动器(110)。
4.根据权利要求3所述的机电耦合传动装置,其特征在于,所述制动器(110)为单向制动器。
5.根据权利要求3所述的机电耦合传动装置,其特征在于,所述机电耦合传动装置还包括第一离合器(120),所述第一离合器(120)连接于所述发动机(70)和所述小太阳轮(20)之间。
6.根据权利要求5所述的机电耦合传动装置,其特征在于,所述第一离合器(120)为湿式多片式离合器。
7.根据权利要求5所述的机电耦合传动装置,其特征在于,所述机电耦合传动装置还包括第二离合器(130),所述第二离合器(130)连接于所述发动机(70)和所述行星支架(30)之间。
8.根据权利要求7所述的机电耦合传动装置,其特征在于,所述第二离合器(130)为湿式多片式离合器。
9.根据权利要求2-8任一项所述的机电耦合传动装置,其特征在于,所述机电耦合传动装置还包括第二转轴(140)、第二齿轮(150)、第三转轴(160)以及第三齿轮(170),所述第二齿轮(150)固接于所述第二转轴(140),所述第三齿轮(170)固接于所述第三转轴(160),所述第二齿轮(150)与所述第三齿轮(170)啮合;
所述发动机(70)与所述第二转轴(140)传动连接,所述第二驱动电机(90)与所述第三转轴(160)传动连接。
10.根据权利要求2-8任一项所述的机电耦合传动装置,其特征在于,所述机电耦合传动装置还包括第四转轴(180)、第五转轴(190)以及连接于两者之间的第三离合器(210);
所述发动机(70)与所述第四转轴(180)传动连接,所述第二驱动电机(90)与所述第五转轴(190)传动连接。
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