CN112240381A - 一种同轴布置的用于增程式混动系统的传动结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种同轴布置的用于增程式混动系统的传动结构，它包括：前箱体组件、与所述前箱体组件同轴布置的主箱体组件和后箱体组件；所述前箱体组件包括前箱体、发电机定子、发电机转子、前盖板、前支撑板、输入齿轮轴、第一轴承、第二轴承、第三轴承、第四轴承、输入二级主动齿轮、输入中间轴、第五轴承、输入二级从动齿轮、第六轴承、轴承压板以及波形弹簧；本发明同轴布置的用于增程式混动系统的传动结构集成度高、便于匹配安装和合箱；使用平行轴式两级减速机构，结构简单、可靠、加工成本低；发动机与发电机耦合，实现增程发电功能；发动机与驱动系统解耦，发动机稳定工作在高效功率点，获得更高的燃油经济性，降低车辆的使用成本。

Description

一种同轴布置的用于增程式混动系统的传动结构
技术领域
本发明属于混合动力车辆传动技术领域，具体涉及一种同轴布置的用于增程式混动系统的传动结构。
背景技术
近些年随着国家政策的引导以及车辆排放法规的要求，特别是国六排放要求和积分政策环境下，各个主机厂在大力推动多种纯电动汽车。插电式纯电动汽车存在续航里程短以及电池成本较高等一系列问题，因此增程式混动汽车在这样的背景之下诞生，通过增程器发电，解决了电动车辆的里程焦虑问题。
增程式混动汽车以电能为车辆直接动力源。在电池电量低于SOC（电池剩余电量）值后，发动机带动发电机发电，提供电能驱动车辆。目前市场上增程式混动系统种类单一：发动机与发电机连接，用来发电，驱动电机单独布置。缺点是集成度低；发电机与驱动电机缺少有效的减速装置，选用低速大扭矩电机，成本高；市场上部分合成箱带有湿式离合器和液压阀板，研发成本更高。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种同轴布置的用于增程式混动系统的传动结构。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种同轴布置的用于增程式混动系统的传动结构，它包括：
前箱体组件、与所述前箱体组件同轴布置的主箱体组件和后箱体组件；
所述前箱体组件包括前箱体、发电机定子、发电机转子、前盖板、前支撑板、输入齿轮轴、第一轴承、第二轴承、第三轴承、第四轴承、输入二级主动齿轮、输入中间轴、第五轴承、输入二级从动齿轮、第六轴承、轴承压板以及波形弹簧；
所述输入齿轮轴通过所述第一轴承和第四轴承进行支撑，所述发电机定子间隙固定在所述前箱体中，所述发电机转子通过所述第二轴承和第三轴承进行支撑，所述输入二级从动齿轮通过花键固定在所述发电机转子上并对其进行轴向定位，所述输入中间轴两端通过所述第五轴承和第六轴承进行支撑，所述输入二级主动齿轮通过花键装配在所述输入中间轴上并对其进行轴向定位，所述输入二级主动齿轮与所述输入二级从动齿轮相啮合，所述波形弹簧间隙配合在所述第三轴承外圈并通过所述轴承压板进行限位，所述输入齿轮轴上齿轮与所述输入中间轴上齿轮相啮合；
所述主箱体组件包括主箱体、导油环、限位板、压板、第七轴承、驱动电机转子、驱动电机定子以及隔板；
所述驱动电机转子通过两个第七轴承进行支撑，所述隔板与所述主箱体固定，所述主箱体与所述驱动电机定子为间隙配合，所述导油环与所述隔板间隙配合并通过所述压板和所述限位板进行轴向和周向定位；
所述后箱体组件包括后箱体、第八轴承、驱动齿轮、输出中间齿轮轴从动轮、第九轴承、驻车棘轮、输出中间齿轮轴、第十轴承、输出锁紧螺母、输出法兰、第十一轴承、输出齿轮轴、第十二轴承、后隔板以及第十三轴承；
所述输出齿轮轴通过所述第十一轴承和第十二轴承支撑在所述后箱体上，所述后隔板固定在所述后箱体上，所述输出法兰通过花键进行间隙配合并通过所述输出锁紧螺母铆接到输出齿轮轴上，所述输出中间齿轮轴通过所述第九轴承和第十轴承进行支撑，所述驻车棘轮和输出中间齿轮轴从动轮通过花键进行过盈配合，并对第九轴承内圈进行轴向限位，所述驱动齿轮通过第八轴承和第十三轴承进行支撑，所述驱动齿轮与所述输出中间齿轮轴从动轮相啮合，所述输出中间齿轮轴与所述输出齿轮轴相啮合。
优化地，所述前箱体与所述发电机定子、发电机转子以及输入齿轮轴同轴装配，第一轴承内圈与所述输入齿轮轴间隙配合、外圈与所述前支撑板过盈配合，所述发电机转子两端的第二轴承和第三轴承内圈与所述输入齿轮轴过盈配合、外圈与前箱体为间隙配合，所述输入中间轴与第五轴承内圈为过盈配合、外圈与前箱体为间隙配合，所述第六轴承内圈与所述输入中间轴为过盈配合。
优化地，所述发电机转子中转子轴设计为空心轴，所述输入齿轮轴从发电机转子轴的中间孔内穿过。
优化地，所述主箱体与所述驱动电机定子以及驱动电机转子为同轴装配方式，所述主箱体与驱动电机定子为间隙配合，所述第七轴承内圈与所述驱动电机转子轴为过盈配合、外圈与主箱体为间隙配合。
优化地，所述第四轴承和第六轴承外圈与隔板之间装配方式为过盈配合。
优化地，所述驱动电机转子轴为空心轴，所述输入齿轮轴一端通过导油环和驱动电机转子轴，保证润滑油流通。
优化地，所述第十一轴承和第十二轴承内圈与输出齿轮轴为过盈配合、外圈与所述后箱体和后隔板为间隙配合，所述第九轴承和第十轴承内圈与所述输出中间齿轮轴为过盈配合、外圈与所述主箱体和后箱体为过盈配合，所述第八轴承和第十三轴承内圈与所述驱动齿轮为过盈配合、外圈与所述主箱体和后隔板为间隙配合。
优化地，所述驱动齿轮与所述输出齿轮轴为同轴布置，与所述输出中间齿轮轴为平行布置。
优化地，所述它具有以下五种工作模式：増程驱动模式、纯电驱动模式、停车充电模式、发动机启动模式和能量回收模式：
増程驱动模式：在车辆行驶、电池soc值较低的工况下，发动机带动输入齿轮轴转动，通过两对齿轮副将动力传递给发电机转子，从而实现发电机发电，根据车辆功率需求及电池SOC值，将电能合理分配至电池和驱动电机，驱动电机驱动车辆行驶；
纯电驱动模式：在电池soc值较高，车辆需求功率较低的工况下，只有驱动电机产生功率，通过两个齿轮副的减速增扭作用，驱动输出齿轮轴转动；
停车充电模式：在电池soc值较低，车辆停车的工况下，只有发动机带动输入齿轮轴转动，通过两对齿轮副作用下，发电机发电，电能存储在电池内；
发动机启动模式：电池给发电机供电，发电机转子产生旋转作用，通过两对齿轮副，将动力传给输入齿轮轴，进而带动发动机启动；
能量回收模式：在车辆制动的工况下，车辆存在惯性，带动输出轴旋转，通过两对齿轮副，将动力传给驱动电机转子，从而保证驱动电机发电，电能存储在电池内，回收车辆制动时的能量。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明同轴布置的用于增程式混动系统的传动结构前段用于传递发动机的动力，后端将输出端动力传动给传动轴，保证将动力传递给车辆进行驱动，将发电机集成在前箱体组件当中，驱动电机集成在主箱体组件当中，同时将整个传动系统的齿轮副集成在合成箱当中，整个传动结构集成度高、便于匹配安装和合箱；将前箱体组件、主箱体组件以及后箱体组件中齿轴零部件进行同轴布置；使用平行轴式两级减速机构，结构简单、可靠、加工成本低；发动机与发电机耦合，实现增程发电功能；发动机与驱动系统解耦，发动机稳定工作在高效功率点，获得更高的燃油经济性，降低车辆的使用成本。
附图说明
图1为本发明同轴布置的用于增程式混动系统的传动结构的结构示意图；
图2为本发明前箱体组件的结构示意图；
图3为本发明主箱体组件的结构示意图；
图4为本发明后箱体组件的结构示意图；
附图标记说明：
1、前箱体组件；2、主箱体组件；3、后箱体组件；
4、前箱体；5、发电机定子；6、发电机转子；7、前盖板；8、前支撑板；9、输入齿轮轴；10、第一轴承；11、第二轴承；12、第三轴承；13、第四轴承；14、输入二级主动齿轮；15、输入中间轴；16、第五轴承；17、输入二级从动齿轮；18、第六轴承；19、轴承压板；20、波形弹簧；
21、主箱体；22、导油环；23、限位板；24、压板；25、第七轴承；26、驱动电机转子；27、驱动电机定子；28、隔板；
29、后箱体；30、第八轴承；31、驱动齿轮；32、输出中间齿轮轴从动轮；33、第九轴承；34、驻车棘轮；35、输出中间齿轮轴；36、第十轴承；37、输出锁紧螺母；38、输出法兰；39、第十一轴承；40、输出齿轮轴；41、第十二轴承；42、后隔板；43、第十三轴承。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
如图1至图4所示本发明同轴布置的用于增程式混动系统的传动结构主要包括同轴布置的前箱体组件1、主箱体组件2和后箱体组件3（同轴布置可节省车辆竖直方向的空间），前箱体组件1包含发电机总成和两对降扭增速的齿轮副，其与发动机进行耦合，主箱体组件2包含驱动电机总成，其通过后箱体组件3中两对增扭减速齿轮副将动力传至输出轴。
如图2所示，前箱体组件1主要包括前箱体4、发电机定子5、发电机转子6、前盖板7、前支撑板8、输入齿轮轴9、第一轴承10、第二轴承11、第三轴承12、第四轴承13、输入二级主动齿轮14、输入中间轴15、第五轴承16、输入二级从动齿轮17、第六轴承18、轴承压板19和波形弹簧20等。
其中，输入齿轮轴9通过花键与发动机飞轮连接，通过第一轴承10和第四轴承13进行支撑，实现发动机的动力输入。发电机定子5间隙固定在前箱体4中，发电机转子6通过第二轴承11和第三轴承12进行支撑。输入二级从动齿轮17通过花键固定在发电机转子6上并对其进行轴向定位，输入中间轴15两端通过第五轴承16和第六轴承18进行支撑。输入二级主动齿轮14通过花键装配在输入中间轴15上并对其进行轴向定位，输入二级主动齿轮14与输入二级从动齿轮17相啮合，波形弹簧20间隙配合在第三轴承12外圈并通过轴承压板19进行限位，输入齿轮轴9上齿轮与输入中间轴15上齿轮相啮合。
进一步地，前箱体4与所述发电机定子5、发电机转子6以及输入齿轮轴9同轴装配。第一轴承10内圈与输入齿轮轴9间隙配合、外圈与前支撑板8过盈配合。发电机转子6两端的第二轴承11和第三轴承12内圈与输入齿轮轴9过盈配合、外圈与前箱体4为间隙配合。输入中间轴15与第五轴承16内圈为过盈配合、外圈与前箱体4为间隙配合。第六轴承18内圈与输入中间轴15为过盈配合。
进一步地，发电机转子6中转子轴设计为空心轴，输入齿轮轴9从发电机转子轴的中间孔内穿过。
如图3所示，主箱体组件2主要包括主箱体21、导油环22、限位板23、压板24、第七轴承25、驱动电机转子26、驱动电机定子27和隔板28等。
其中，驱动电机转子26通过两个第七轴承25进行支撑，隔板28与主箱体21固定，主箱体21与驱动电机定子27为间隙配合，导油环22与隔板28间隙配合并通过压板24和限位板23进行轴向和周向定位；
进一步地，主箱体21与驱动电机定子27以及驱动电机转子26为同轴装配方式。主箱体21与驱动电机定子27为间隙配合，第七轴承25内圈与驱动电机转子轴为过盈配合、外圈与主箱体21为间隙配合。
进一步地，所述第四轴承13和第六轴承18外圈与隔板28之间装配方式为过盈配合。
进一步地，所述驱动电机转子轴为空心轴，所述输入齿轮轴9一端通过导油环22和驱动电机转子轴，保证润滑油流通。
如图4所示，后箱体组件3主要包括后箱体29、第八轴承30、驱动齿轮31、输出中间齿轮轴从动轮32、第九轴承33、驻车棘轮34、输出中间齿轮轴35、第十轴承36、输出锁紧螺母37、输出法兰38、第十一轴承39、输出齿轮轴40、第十二轴承41、后隔板42和第十三轴承43等。
其中，输出齿轮轴40通过第十一轴承39和第十二轴承41支撑在后箱体29上，后隔板42固定在后箱体29上，输出法兰38通过花键进行间隙配合并通过输出锁紧螺母37铆接到输出齿轮轴40上。输出中间齿轮轴35通过第九轴承33和第十轴承36进行支撑。驻车棘轮34和输出中间齿轮轴从动轮32通过花键进行过盈配合，并对第九轴承33内圈进行轴向限位。驱动齿轮31通过第八轴承30和第十三轴承43进行支撑，驱动齿轮31与输出中间齿轮轴从动轮32相啮合，输出中间齿轮轴35与所述输出齿轮轴40相啮合。
进一步地，第十一轴承39和第十二轴承41内圈与输出齿轮轴40为过盈配合、外圈与后箱体29和后隔板42为间隙配合。第九轴承33和第十轴承36内圈与输出中间齿轮轴35为过盈配合、外圈与主箱体21和后箱体29为过盈配合。第八轴承30和第十三轴承43内圈与驱动齿轮31为过盈配合、外圈与主箱体21和后隔板42为间隙配合。
进一步地，所述驱动齿轮31与所述输出齿轮轴40为同轴布置，与所述输出中间齿轮轴35为平行布置。
进一步地，所述发动机动力与发电机组件耦合，与混动箱的输出动力解耦，根据车辆的不同需求，实现以下几种工作模式：増程驱动模式、纯电驱动模式、停车充电模式、发动机启动模式和能量回收模式。
増程驱动模式：在车辆行驶、电池soc值较低的工况下，发动机带动输入齿轮轴9转动，通过两对齿轮副将动力传递给发电机转子6，从而实现发电机发电，根据车辆功率需求及电池SOC值，将电能合理分配至电池和驱动电机，驱动电机驱动车辆行驶；
纯电驱动模式：在电池soc值较高，车辆需求功率较低的工况下，只有驱动电机产生功率，通过两个齿轮副的减速增扭作用，驱动输出齿轮轴40转动；
停车充电模式：在电池soc值较低，车辆停车的工况下，只有发动机带动输入齿轮轴9转动，通过两对齿轮副作用下，发电机发电，电能存储在电池内；
发动机启动模式：电池给发电机供电，发电机转子6产生旋转作用，通过两对齿轮副，将动力传给输入齿轮轴9，进而带动发动机启动；
能量回收模式：在车辆制动的工况下，车辆存在惯性，带动输出轴旋转，通过两对齿轮副，将动力传给驱动电机转子26，从而保证驱动电机发电，电能存储在电池内，回收车辆制动时的能量。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种同轴布置的用于增程式混动系统的传动结构，其特征在于，它包括：
前箱体组件（1）、与所述前箱体组件（1）同轴布置的主箱体组件（2）和后箱体组件（3）；
所述前箱体组件（1）包括前箱体（4）、发电机定子（5）、发电机转子（6）、前盖板（7）、前支撑板（8）、输入齿轮轴（9）、第一轴承（10）、第二轴承（11）、第三轴承（12）、第四轴承（13）、输入二级主动齿轮（14）、输入中间轴（15）、第五轴承（16）、输入二级从动齿轮（17）、第六轴承（18）、轴承压板（19）以及波形弹簧（20）；
所述输入齿轮轴（9）通过所述第一轴承（10）和第四轴承（13）进行支撑，所述发电机定子（5）间隙固定在所述前箱体（4）中，所述发电机转子（6）通过所述第二轴承（11）和第三轴承（12）进行支撑，所述输入二级从动齿轮（17）通过花键固定在所述发电机转子（6）上并对其进行轴向定位，所述输入中间轴（15）两端通过所述第五轴承（16）和第六轴承（18）进行支撑，所述输入二级主动齿轮（14）通过花键装配在所述输入中间轴（15）上并对其进行轴向定位，所述输入二级主动齿轮（14）与所述输入二级从动齿轮（17）相啮合，所述波形弹簧（20）间隙配合在所述第三轴承（12）外圈并通过所述轴承压板（19）进行限位，所述输入齿轮轴（9）上齿轮与所述输入中间轴（15）上齿轮相啮合；
所述主箱体组件（2）包括主箱体（21）、导油环（22）、限位板（23）、压板（24）、第七轴承（25）、驱动电机转子（26）、驱动电机定子（27）以及隔板（28）；
所述驱动电机转子（26）通过两个第七轴承（25）进行支撑，所述隔板（28）与所述主箱体（21）固定，所述主箱体（21）与所述驱动电机定子（27）为间隙配合，所述导油环（22）与所述隔板（28）间隙配合并通过所述压板（24）和所述限位板（23）进行轴向和周向定位；
所述后箱体组件（3）包括后箱体（29）、第八轴承（30）、驱动齿轮（31）、输出中间齿轮轴从动轮（32）、第九轴承（33）、驻车棘轮（34）、输出中间齿轮轴（35）、第十轴承（36）、输出锁紧螺母（37）、输出法兰（38）、第十一轴承（39）、输出齿轮轴（40）、第十二轴承（41）、后隔板（42）以及第十三轴承（43）；
所述输出齿轮轴（40）通过所述第十一轴承（39）和第十二轴承（41）支撑在所述后箱体（29）上，所述后隔板（42）固定在所述后箱体（29）上，所述输出法兰（38）通过花键进行间隙配合并通过所述输出锁紧螺母（37）铆接到输出齿轮轴（40）上，所述输出中间齿轮轴（35）通过所述第九轴承（33）和第十轴承（36）进行支撑，所述驻车棘轮（34）和输出中间齿轮轴从动轮（32）通过花键进行过盈配合，并对第九轴承（33）内圈进行轴向限位，所述驱动齿轮（31）通过第八轴承（30）和第十三轴承（43）进行支撑，所述驱动齿轮（31）与所述输出中间齿轮轴从动轮（32）相啮合，所述输出中间齿轮轴（35）与所述输出齿轮轴（40）相啮合。
2.根据权利要求1所述的一种同轴布置的用于增程式混动系统的传动结构，其特征在于：所述前箱体（4）与所述发电机定子（5）、发电机转子（6）以及输入齿轮轴（9）同轴装配，第一轴承（10）内圈与所述输入齿轮轴（9）间隙配合、外圈与所述前支撑板（8）过盈配合，所述发电机转子（6）两端的第二轴承（11）和第三轴承（12）内圈与所述输入齿轮轴（9）过盈配合、外圈与前箱体（4）为间隙配合，所述输入中间轴（15）与第五轴承（16）内圈为过盈配合、外圈与前箱体（4）为间隙配合，所述第六轴承（18）内圈与所述输入中间轴（15）为过盈配合。
3.根据权利要求1所述的一种同轴布置的用于增程式混动系统的传动结构，其特征在于：所述发电机转子（6）中转子轴设计为空心轴，所述输入齿轮轴（9）从发电机转子轴的中间孔内穿过。
4.根据权利要求1所述的一种同轴布置的用于增程式混动系统的传动结构，其特征在于：所述主箱体（21）与所述驱动电机定子（27）以及驱动电机转子（26）为同轴装配方式，所述主箱体（21）与驱动电机定子（27）为间隙配合，所述第七轴承（25）内圈与所述驱动电机转子轴为过盈配合、外圈与主箱体（21）为间隙配合。
5.根据权利要求1所述的一种同轴布置的用于增程式混动系统的传动结构，其特征在于：所述第四轴承（13）和第六轴承（18）外圈与隔板（28）之间装配方式为过盈配合。
6.根据权利要求1所述的一种同轴布置的用于增程式混动系统的传动结构，其特征在于：所述驱动电机转子轴为空心轴，所述输入齿轮轴（9）一端通过导油环（22）和驱动电机转子轴，保证润滑油流通。
7.根据权利要求1所述的一种同轴布置的用于增程式混动系统的传动结构，其特征在于：所述第十一轴承（39）和第十二轴承（41）内圈与输出齿轮轴（40）为过盈配合、外圈与所述后箱体（29）和后隔板（42）为间隙配合，所述第九轴承（33）和第十轴承（36）内圈与所述输出中间齿轮轴（35）为过盈配合、外圈与所述主箱体（21）和后箱体（29）为过盈配合，所述第八轴承（30）和第十三轴承（43）内圈与所述驱动齿轮（31）为过盈配合、外圈与所述主箱体（21）和后隔板（42）为间隙配合。
8.根据权利要求1所述的一种同轴布置的用于增程式混动系统的传动结构，其特征在于：所述驱动齿轮（31）与所述输出齿轮轴（40）为同轴布置，与所述输出中间齿轮轴（35）为平行布置。
9.根据权利要求1所述的一种同轴布置的用于增程式混动系统的传动结构，其特征在于：所述它具有以下五种工作模式：増程驱动模式、纯电驱动模式、停车充电模式、发动机启动模式和能量回收模式：
増程驱动模式：在车辆行驶、电池soc值较低的工况下，发动机带动输入齿轮轴（9）转动，通过两对齿轮副将动力传递给发电机转子（6），从而实现发电机发电，根据车辆功率需求及电池SOC值，将电能合理分配至电池和驱动电机，驱动电机驱动车辆行驶；
纯电驱动模式：在电池soc值较高，车辆需求功率较低的工况下，只有驱动电机产生功率，通过两个齿轮副的减速增扭作用，驱动输出齿轮轴（40）转动；
停车充电模式：在电池soc值较低，车辆停车的工况下，只有发动机带动输入齿轮轴（9）转动，通过两对齿轮副作用下，发电机发电，电能存储在电池内；
发动机启动模式：电池给发电机供电，发电机转子（6）产生旋转作用，通过两对齿轮副，将动力传给输入齿轮轴（9），进而带动发动机启动；
能量回收模式：在车辆制动的工况下，车辆存在惯性，带动输出轴旋转，通过两对齿轮副，将动力传给驱动电机转子（26），从而保证驱动电机发电，电能存储在电池内，回收车辆制动时的能量。
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