CN111319453A - 一种结构紧凑的混合动力车系统 - Google Patents

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CN111319453A CN201911360255.8A CN201911360255A CN111319453A CN 111319453 A CN111319453 A CN 111319453A CN 201911360255 A CN201911360255 A CN 201911360255A CN 111319453 A CN111319453 A CN 111319453A
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Abstract

本发明提供一种结构紧凑的混合动力车系统包括：动力电机、输入轴、输出轴、中间轴、离合器、壳体。输入轴的中心线与输出轴的中心线共线设置，且输入轴的输入端与输出轴的输出端分别贯穿壳体相对的两侧壁设置在壳体上，输入轴与中间轴的输入端传动连接所述离合器设置在输入轴或输出轴上，两离合器位于输入轴或输出轴上相邻两个的齿轮副之间，离合器用于控制离合器两侧的齿轮副进行互斥离合操作。中间轴的一端与所述动力电机的转动端传动连接，且所述动力电机固定于所述壳体外，用于带动中间轴转动。由于动力电机设置在变速器侧边的中间轴上，而不设置在输出轴上，可以降低输出轴与多挡变速器之间的距离，使得结构更加紧凑，占用空间减小。

Description

一种结构紧凑的混合动力车系统
技术领域
本发明涉及混合动力系统领域，尤其涉及一种结构紧凑的混合动力车系统。
背景技术
变速器，通过不同的挡位变化，不同动力的驱动，可以改变前后输入的不同扭矩。通过对变速器不同离合器的切换，可以实现对变速器的不同挡位的切换，同时混合动力车系统通过对发动机加装动力电机，可实现对变速器混合动力驱动。混合动力车具有节能和低排放量的特点。现有的混合动力系统一般都是用在小型汽车上，现有的大型车辆的混合动力系统本就比较臃肿，如果再加上动力电机，一般采用在动力电机的两端分别连接有变速器，使得变速器体积大，占用空间大。
发明内容
为此，需要提供一种结构紧凑的混合动力车系统，解决混合动力车系统体积占用大的问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种结构紧凑的混合动力车系统，其特征在于，包括二挡变速器、动力电机、多挡变速器和动力单元；
所述二挡变速器包括：输入轴、输出轴、中间轴、第一离合器、第二离合器、壳体；
所述输入轴的中心线与输出轴的中心线共线设置，且所述输入轴的输入端与输出轴的输出端分别贯穿壳体相对的两侧壁设置在壳体上；所述动力单元与输入轴连接将动力传导至输入轴，输入轴通过所述第一离合器将动力传导中间轴再由中间轴传导到输出轴，或者所述输入轴通过所述第二离合器将动力传导输出轴，所述中间轴的中心线平行于输入轴的中心线设置在壳体内；
所述中间轴的一端与所述动力电机的转动端传动连接，且所述动力电机设置于所述壳体外，用于带动中间轴转动，所述多挡变速器的输入端与所述输出轴的输出端传动连接，所述多挡变速器的输出端用于输出动力到车轮。
进一步地，所述中间轴为多个，且所述中间轴绕所述输入轴、输出轴的中心线环形阵列排列，多个的中间轴结构相同，每个中间轴分别连接有一动力电机。
进一步地，所述第一离合器和第二离合器组合为切换式双离合器的结构，所述切换式双离合器包括第一离合块、第二离合块和活塞单元，；
所述第一离合块位于所述活塞单元的一侧，所述第二离合块位于所述活塞单元的另一侧，所述活塞单元用于让第一离合块、第二离合块与活塞单元离合；
所述输入轴与中间轴之间设置有第一齿轮副，第一齿轮副的一齿轮活动套设在输入轴上，第一齿轮副的另一齿轮设置在中间轴上，所述输出轴与中间轴之间设置有第二齿轮副，第二齿轮副的一齿轮设置在中间轴上，第二齿轮副的另一齿轮设置在输出轴上，所述第一离合块用于输入轴与第一齿轮副的一齿轮离合，第二离合块用于输出轴与输入轴离合，所述第一离合块和第二离合块为互斥离合。
进一步地，所述活塞单元包括双头活塞体和腔体；
所述双头活塞体的横截面为工字型，所述双头活塞体的一端设置在腔体内，双头活塞体的另一端位于腔体的外部，腔体的两端分别与第一液压单元和第二液压单元连接。
进一步地，所述第一离合块包括第一摩擦片组，所述第二离合块包括第二摩擦片组，所述第一摩擦片组位于双头活塞体的另一端的一侧上，所述第二摩擦片组位于双头活塞体的另一端的另一侧上，所述第一离合块和第二离合块用于分别设置在两侧齿轮副上，所述双头活塞体用于驱动第一摩擦片组或第二摩擦片组中的一组结合、另一组分离。
进一步地，所述多挡变速器为四挡变速器。
进一步地，所述动力单元为发动机或者电机。
区别于现有技术，上述技术方案通过加装于中间轴上的动力电机，与位于输入轴输入端的动力单元共同驱动变速器。在需要的时候，动力电机也可以单独为变速器提供动力，驱动变速器作业。在共同作业的时候，动力电机将分担输出轴的负载，与动力单元实现混合动力的输出。由于动力电机设置在变速器侧边的中间轴上，而不设置在输出轴上，可以降低输出轴与多挡变速器之间的距离，使得结构更加紧凑，占用空间减小。而后通过在二挡变速器的后面设置一个多挡变速器，可以实现混合动力到车轮间的动力的不同扭矩变化，实现动力多挡的输出。
附图说明
图1为二挡变速器的结构简图；
图2为二挡变速器与四挡变速器的结构简图；
图3为具体实施方式切换式双离合器结构图；
图4为具体实施方式动力电机与二挡变速器的结构图示意图；
图5为具体实施方式所述二挡变速器与四挡变速器的结构图。
附图标记说明：
1、二挡变速器；
101、输入轴；102、输出轴；103、中间轴；104、壳体；105、第一离合器；106第二离合器；
2、动力电机；
3、切换式双离合器；
301、第一离合块；302、第二离合块；303、双头活塞体；304、第一齿轮副；305、第二齿轮副；306、第一液压单元；307、第二液压单元；
3011、第一摩擦片组；3021、第二摩擦片组；
4、多挡变速器；
40、四挡输入轴；41、四挡输出轴；42、四挡中间轴；43、四挡第一离合器；44、四挡第二离合器；45、四挡第三离合器；46、四挡第四离合器；47、四挡壳体；
5、动力单元。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1至5，在本实施例中，提供了一种结构紧凑的混合动力车系统，包括：二挡变速器1、动力电机2、多挡变速器4和动力单元5。所述二挡变速器1包括：输入轴101、输出轴102、中间轴103、第一离合器105、第二离合器106、壳体104。所述输入轴101的中心线与输出轴102的中心线共线设置，且所述输入轴101的输入端与输出轴102的输出端分别贯穿壳体104相对的两侧壁设置在壳体104上，分别用于将输入以及输出动力。所述动力单元5与输入轴101连接将动力传导至输入轴101，输入轴101通过所述第一离合器105将动力传导中间轴103再由中间轴103传导到输出轴102，或者所述输入轴101通过所述第二离合器106将动力传导输出轴102，所述中间轴103的中心线平行于输入轴101的中心线设置在壳体104内。所述中间轴103的一端与所述动力电机2的转动端传动连接，且所述动力电机2设置于所述壳体104外，用于带动中间轴103转动。需要说明的是，所述动力电机2的转动端与中间轴103的连接可以通过传动连接件连接亦或是直接连接，与动力单元5一同或者单独驱动变速器的运作。共同驱动时，所述动力电机2将作为辅助动力配合动力系统驱动；在有些时候，所述动力电机2也可以单独驱动变速器工作，所述动力单元5可以为发动机或者是电机。具体的，请参阅图1、图4，上述方案的动力传导路径有以下5种方式：第一：动力单元5和动力电机2同时工作，所述输入轴101的动力经所述第一离合器105后传输到所述中间轴103后，再传输到所述输出轴102上，所述动力电机2也将动力传输至中间轴103再传导至所述输出轴102上，即所述二挡变速器1同时具备两种动力源。第二：动力单元工作，动力电机不工作，所述第一离合器105将所述输入轴101的动力经所述中间轴103后，传输到所述输出轴102上，此时所述动力电机2不提供动力。第三：动力单元和动力电机同时工作，通过所述第二离合器106将所述输入轴101的动力传输至所述输出轴102上，所述动力电机2也将动力传输至所述中间轴103，再由所述中间轴103传输至所述输出轴102上，即所述二挡变速器1同时具备两种动力源。第四：动力单元工作，动力电机不工作，通过所述第二离合器106将所述输入轴101的动力传输至所述输出轴102上，此时所述动力电机2不提供动力。第五：所述二挡变速器1为空挡状态，即，所述双头活塞体303不与第一离合块301、第二离合块302发生离合。动力单元不工作，所述动力电机2单独提供动力，将动力直接传输至所述输出轴102上。一般地，离合器会设置在动力输入端上，离合器的一端与动力输入端连接，另一端与动力输出端连接。在本实施例中，动力输入端可以是输入轴101，动力输出端为可转动套设在输入轴101的齿轮；或者动力输出端是输出轴102，动力输入端是可转动套设在输出轴102的齿轮。所述第一离合器105、第二离合器106可以为摩擦离合器等。在本实施例中，还在二挡变速器1后加设有一个多挡变速器4，所述多挡变速器4的输入端与所述输出轴102的输出端传动连接，所述多挡变速器4的输出端用于输出动力到车轮等物件上。具体的，多挡变速器通过与原二挡变速器1的叠加，可提供一个更多挡位的变速器，相较于现有的一体式的变速器来说，两个变速器可以根据实际需要进行设置，结构相对简单，极大程度降低了生产成本。在某些实施例中，第一离合器105、第二离合器106可以为现有的离合器结构，如摩擦式离合器和液力离合器，离合器只是起到传递动力的作用。如是摩擦式离合器时，在各个齿轮副的一齿轮旁边各设置有一个摩擦式离合器。摩擦式离合器的一端固定在所述输入轴101(或输出轴102)上，摩擦式离合器另一端与齿轮副的齿轮连接，当摩擦式离合器为合状态时，输入轴101(或输出轴102)与齿轮传动，当摩擦式离合器为离状态时，输入轴101(或输出轴102)与齿轮不传动。需要说明的是，在本实施例中的，通过加装于所述中间轴103的电机将与现有位于输入轴101输入端的动力单元5共同驱动变速器。在需要的时候，动力电机2也可以单独为变速器提供动力，驱动变速器作业。在共同作业的时候，动力电机2将分担原动力单元5的负载，实现混合动力的输出。由于动力电机2设置在变速器侧边的中间轴103上，而不设置在输出轴102上，可以降低输出轴102与多挡变速器4之间的距离，使得结构更加紧凑，占用空间减小，同时达到提高载荷的目的。
请参阅图4至图5，在本实施例中，所述中间轴103为多个，且所述中间轴103绕所述输入轴101、输出轴102的中心线环形阵列排列，多个的中间轴103结构相同，每个中间轴103分别连接有一动力电机2。所述中间轴103可以为二个、三个或者四个等等。多个的中间轴103圆周阵列于输入轴101或输出轴102的中心轴线设置，如：两个的中间轴103可以分别设置在输入轴101和输出轴102的上、下位置，四个的中间轴103可以分别设置在输入轴101和输出轴102上、下、左、右位置上。多个的中间轴103的结构相同，设置有相同齿数相同齿宽的齿轮。这样通过多个中间轴103，可以对输入轴101和输出轴102的载荷进行分配，同时增强了输入轴101、输出轴102上的抗弯曲强度，从而提升了输入轴101与输出轴102的承载力，达到提高载荷的目的。同时通过多个动力电机2，在相同输出功率的情况，多个动力电机2的单体长度相对于一个动力电机2可以大大减小，使得混合动力系统的长度可以大大减小，使得结构紧凑。特别在矿山车等需要大功率电机的领域，采用多个小动力电机2可以采用现有乘用车的动力电机2，可以使得成本大大缩小。
采用现有的离合器存在两个离合器同时为合状态会造成卡齿的情况，为了优化变速器的结构，解决传统变速器在离合切换时出现卡齿的问题，并使整体构造更加简单，于是在本实施例中，所述第一离合器105和第二离合器106组合为切换式双离合器3的结构，所述切换式双离合器3包括第一离合块301、第二离合块302和活塞单元。所述第一离合块301位于所述活塞单元的一侧，所述第二离合块302位于所述活塞单元的另一侧，所述活塞单元用于让第一离合块301、第二离合块302与活塞单元离合；通过切换式双离合器3的活塞单元只能单独推动第一离合块301或者第二离合块302为合状态，避免了同时为合状态的情况。所述输入轴101与中间轴103之间设置有第一齿轮副304，第一齿轮副304的一齿轮活动套设在输入轴101上，第一齿轮副304的另一齿轮设置在中间轴103上，所述输出轴102与中间轴103之间设置有第二齿轮副305，第二齿轮副305的一齿轮设置在中间轴103上，第二齿轮副305的另一齿轮设置在输出轴102上，所述第一离合块301用于输入轴101与第一齿轮副304的一齿轮离合，第二离合块302用于输出轴102与输入轴101离合，所述第一离合块301和第二离合块302为互斥离合。
请参阅图3，在实施例中，所述切换式双离合器3设置在输入轴101或输出轴102上，并与所述中间轴103或输出轴102传动连接。以在输入轴为例：所述输入轴与中间轴103之间设置有第一齿轮副304，第一齿轮副304的一齿轮活动套设在输入轴101上，第一齿轮副304的另一齿轮设置在中间轴103上，所述输出轴102与中间轴103之间设置有第二齿轮副305，第二齿轮副305的一齿轮活动套设在输出轴102上，第二齿轮副305的另一齿轮设置在中间轴103上。所述输入轴101和所述中间轴103通过所述第一齿轮副304传动连接，所述输出轴102和所述中间轴103通过所述第二齿轮副305传动连接。所述切换式双离合器3的第一离合块301(实现第一离合器105功能)用于输入轴101与第一齿轮副304的一齿轮离合，所述切换式双离合器3的第二离合块302(实现第二离合器106功能)用于输入轴101与第二齿轮副305的一齿轮离合，所述切换式双离合器3的第一离合块301和第二离合块302为互斥离合。通过上述的齿轮副和切换式双离合器3，可以实现将输入轴101的动力传输给中间轴103或是输出轴102。通过在输入轴101上设置的齿轮副的齿比的不同，可以实现输入轴101动力以不同的扭矩传输给中间轴103，在通过中间轴103将动力输出给输出轴102；或者直接将输入轴101的动力传输给输出轴102。通过对动力传输过程扭矩的变化控制，从而实现二挡变速箱的挡位变化。
在实施例中，活塞单元只要能左右分别推动，使得两侧的离合块离合即可。在本实施例中，所述活塞单元包括双头活塞体303和腔体；所述双头活塞体303的横截面为工字型，所述双头活塞体303的一端设置在腔体内，双头活塞体303的另一端位于腔体的外部，腔体的两端分别与第一液压单元306和第二液压单元307连接。所述双头活塞体303只会推动一个离合块与齿轮副形成合状态，使得一个所述切换式双离合器3只会与一副齿轮副实现合状态，与另外一副齿轮副则为离状态，便不会出现两侧离合块同时为合的情况，使变速器换挡更加准确灵活。同时通过将双头活塞体303的另一端设置在腔体的外部并用于推动两侧的离合块离合，也使得双头活塞体303横向宽度减小，从而使得结构紧凑。
在实施例中，为了实现离合器内部的离合结构，可以采用摩擦片的离合方式，所述第一离合块301包括第一摩擦片组3011，所述第二离合块302包括第二摩擦片组3021，所述第一摩擦片组3011位于双头活塞体303的另一端的一侧上，所述第二摩擦片组3021位于双头活塞体303的另一端的另一侧上，所述第一离合块301和第二离合块302用于分别设置在两侧齿轮副上，所述双头活塞体303用于驱动第一摩擦片组3011或第二摩擦片组3021中的一组结合、另一组分离。即通过双头活塞体303推动第一离合块301的摩擦片或者第二离合块302的摩擦片，可以实现第一离合块301或者第二离合块302的离合。
在本实施例中，所述双头活塞体303用于推动第一摩擦片组3011和第二摩擦片组3021，为了给所述双头活塞体303提供动力，在所述切换式双离合器3的腔体的两端分别与第一液压单元306、第二液压单元307连接，用于驱动双头活塞体303的移动。所述第一液压单元306、第二液压单元307与腔体两端相导通设置。因此只需对一侧的中的液压油加压后，即会使得所述腔体内的油压失衡，进而驱动所述双头活塞体303在所述腔体内向另一侧移动，达到控制所述双头活塞体303在所述腔体内通过液压油的油压进行移动的目的。
在实施例中，所述多挡变速器4可以为现有的变速器，在某些实施例中，可以为四挡变速器。四挡变速器包括：四挡输入轴40、四挡输出轴41、四挡中间轴42、四挡第一离合器43、四挡第二离合器44、四挡第三离合器45、四挡第四离合器46、四挡壳体47；所述四挡输入轴的中心线与所述四挡输出轴的中心线共线设置，所述四挡输入轴的输入端与所述四挡输出轴的输出端分别贯穿所述四挡壳体相对的两侧壁设置在壳体上，四挡输入轴通过所述四挡第一离合器或所述四挡第二离合器将动力传导四挡中间轴，然后四挡中间轴通过所述四挡第三离合器或所述四挡第四离合器，将动力传导到四挡输出轴；所述四挡中间轴的中心线平行于四挡输入轴的中心线设置在四挡壳体内；所述四挡输入轴与所述二挡变速器的输出轴传动连接。通过本发明的四挡变速器，可以与二挡变速器组合成为八挡变速情况，满足更多挡位的需求。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种结构紧凑的混合动力车系统，其特征在于，包括二挡变速器、动力电机、多挡变速器和动力单元；
所述二挡变速器包括：输入轴、输出轴、中间轴、第一离合器、第二离合器、壳体；
所述输入轴的中心线与输出轴的中心线共线设置，且所述输入轴的输入端与输出轴的输出端分别贯穿壳体相对的两侧壁设置在壳体上；所述动力单元与输入轴连接将动力传导至输入轴，输入轴通过所述第一离合器将动力传导中间轴再由中间轴传导到输出轴，或者所述输入轴通过所述第二离合器将动力传导输出轴，所述中间轴的中心线平行于输入轴的中心线设置在壳体内；
所述中间轴的一端与所述动力电机的转动端传动连接，且所述动力电机设置于所述壳体外，用于带动中间轴转动，所述多挡变速器的输入端与所述输出轴的输出端传动连接，所述多挡变速器的输出端用于输出动力到车轮。
2.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的混合动力车系统，其特征在于，所述中间轴为多个，且所述中间轴绕所述输入轴、输出轴的中心线环形阵列排列，多个的中间轴结构相同，每个中间轴分别连接有一动力电机。
3.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的混合动力车系统，其特征在于，所述第一离合器和第二离合器组合为切换式双离合器的结构，所述切换式双离合器包括第一离合块、第二离合块和活塞单元；
所述第一离合块位于所述活塞单元的一侧，所述第二离合块位于所述活塞单元的另一侧，所述活塞单元用于让第一离合块、第二离合块与活塞单元离合；
所述输入轴与中间轴之间设置有第一齿轮副，第一齿轮副的一齿轮活动套设在输入轴上，第一齿轮副的另一齿轮设置在中间轴上，所述输出轴与中间轴之间设置有第二齿轮副，第二齿轮副的一齿轮设置在中间轴上，第二齿轮副的另一齿轮设置在输出轴上，所述第一离合块用于输入轴与第一齿轮副的一齿轮离合，第二离合块用于输出轴与输入轴离合，所述第一离合块和第二离合块为互斥离合。
4.根据权利要求3所述的一种结构紧凑的混合动力车系统，其特征在于，所述活塞单元包括双头活塞体和腔体；
所述双头活塞体的横截面为工字型，所述双头活塞体的一端设置在腔体内，双头活塞体的另一端位于腔体的外部，腔体的两端分别与第一液压单元和第二液压单元连接。
5.根据权利要求4所述的一种结构紧凑的混合动力车系统，其特征在于，所述第一离合块包括第一摩擦片组，所述第二离合块包括第二摩擦片组，所述第一摩擦片组位于双头活塞体的另一端的一侧上，所述第二摩擦片组位于双头活塞体的另一端的另一侧上，所述第一离合块和第二离合块用于分别设置在两侧齿轮副上，所述双头活塞体用于驱动第一摩擦片组或第二摩擦片组中的一组结合、另一组分离。
6.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的混合动力车系统，其特征在于，所述多挡变速器为四挡变速器。
7.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的混合动力车系统，其特征在于，所述动力单元为发动机或者电机。
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