CN113135088B - 一种全地形新能源车的混合动力传动结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全地形新能源车的混合动力传动结构，可以实现单前驱、单后驱、四驱功能，动力传递路径根据需要可以适时切换。包括发动机、离合器、发电机、主驱动电机、中间轴组件、前轮输出轴、动力传动装置、后轮输出轴，发电机具有转子齿轮、转子轴空套齿轮，主驱动电机具有主驱动电机齿轮；中间轴组件具有发电机动力传递齿轮、同步器、主驱动电机动力传递空套齿轮、中间轴常啮合大齿轮；前轮输出轴具有前轮输出轴脱开机构、前轮输出轴差速器，前轮输出轴差速器与中间轴常啮合大齿轮啮合，后轮输出轴具有后轮输出轴差速器、后轮输出轴脱开机构，动力传动装置在前轮输出轴差速器、后轮输出轴差速器之间传递动力。

Description

一种全地形新能源车的混合动力传动结构
技术领域
本发明涉及全地形新能源车技术领域，特别是涉及一种全地形新能源车的混合动力传动结构。
背景技术
随着石油供应紧张和环境污染日益加剧，全地形车的节能以及传动效率逐步被重视，全地形车发展新能源技术路线逐渐成为主流，现有的全地形车大多以传统燃油居多，整个速度行驶区间下，发动机在全工况下工作，无法避开发动机的低效率区间，造成燃油利用率的低下。某些混合动力发动机动力或者电动机的动力无法进行实时进行功率分配，同样造成能量利用率的低下。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全地形新能源车的混合动力传动结构，可以实现单前驱、单后驱、四驱功能，动力传递路径根据需要可以适时切换。
本发明的目的是这样实现的：
一种全地形新能源车的混合动力传动结构，
包括发动机、离合器、发电机、主驱动电机、中间轴组件、前轮输出轴、动力传动装置、后轮输出轴，所述发动机、离合器、发电机依次连接，所述发电机具有转子齿轮、转子轴空套齿轮，所述主驱动电机具有主驱动电机齿轮，所述主驱动电机齿轮与转子轴空套齿轮啮合；
所述中间轴组件具有发电机动力传递齿轮、同步器、主驱动电机动力传递空套齿轮、中间轴常啮合大齿轮，所述发电机动力传递齿轮与转子齿轮啮合，所述主驱动电机动力传递空套齿轮与转子轴空套齿轮啮合，所述同步器用于与主驱动电机动力传递空套齿轮啮合或断开，传递动力或切断动力；
所述前轮输出轴具有前轮输出轴脱开机构、前轮输出轴差速器，所述前轮输出轴脱开机构、前轮输出轴差速器之间通过狗齿传递动力或切断动力，所述前轮输出轴差速器与中间轴常啮合大齿轮啮合，所述后轮输出轴具有后轮输出轴差速器、后轮输出轴脱开机构，后轮输出轴差速器、后轮输出轴脱开机构之间通过狗齿传递动力或切断动力，所述动力传动装置在前轮输出轴差速器、后轮输出轴差速器之间传递动力；
后驱状态下，所述前轮输出轴脱开机构、前轮输出轴差速器之间切断动力，所述后轮输出轴差速器、后轮输出轴脱开机构之间通过狗齿啮合传递动力；
前驱状态下，所述前轮输出轴脱开机构、前轮输出轴差速器之间通过狗齿啮合传递动力，所述后轮输出轴差速器、后轮输出轴脱开机构之间切断动力；
四驱状态下，所述前轮输出轴脱开机构、前轮输出轴差速器之间通过狗齿啮合传递动力，所述后轮输出轴差速器、后轮输出轴脱开机构之间通过狗齿啮合传递动力；
纯电动工作状态时，离合器断开，发动机的动力被切断，主驱动电机动力传递空套齿轮传递动力，主驱动电机工作，动力通过主驱动电机齿轮、转子轴空套齿轮、主驱动电机动力传递空套齿轮传递给中间轴常啮合大齿轮，进而传递给前轮输出轴差速器；
纯发动机工作状态时，主驱动电机的动力被切断，离合器结合，发动机工作，发电机动力传递齿轮传递动力，动力通过发电机、转子齿轮、发电机动力传递齿轮传递给中间轴常啮合大齿轮，进而传递给前轮输出轴差速器；
混合动力工作状态时，离合器结合，主驱动电机动力传递空套齿轮、发电机动力传递齿轮均传递动力，发动机、主驱动电机同时工作，分别将动力传递给中间轴常啮合大齿轮汇合，进而传递给前轮输出轴差速器。
优选地，所述发动机为燃油发动机，所述主驱动电机与电池连接。
优选地，所述前轮输出轴、后轮输出轴设有断开以及自锁装置。
优选地，所述前轮输出轴脱开机构、后轮输出轴脱开机构均具有狗齿滑移机构，用于调节狗齿的轴向定位。
优选地，所述同步器包括第一同步器、第二同步器，第一同步器控制发电机动力传递齿轮传递动力或切断动力，第二同步器控制主驱动电机动力传递空套齿轮传递动力或切断动力。
优选地，当电池馈电状态下，第一同步器挂入空挡，离合器结合，发动机启动带动发电机发电，给整车电池充电。
优选地，所述同步器为一个，用于控制主驱动电机动力传递空套齿轮传递动力或切断动力，发电机动力传递齿轮采用花键连接。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明专利通过不同模式切换，有发动机的动力可以传递到前轮输出轴，也可以传递到后轮驱动轴，实现单前轮驱动或者单后轮驱动，发动机的动力也可以同时传递在前轮和后轮上，实现发动机四驱功能，发电机、主驱动电机都可以实现单前驱、单后驱、四驱功能、串联混动、并联混动，动力传递路径根据需要可以适时切换。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明实施例二的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
参见图1，一种4X4全地形新能源车的混合动力传动结构，包括发动机1、离合器2、发电机3、主驱动电机4、中间轴组件5、前轮输出轴6、动力传动装置7、后轮输出轴8组成。所述发电机3包括发电机定子3-1，发电机左轴承3-2，发电机转子3-3，发电机中间轴承3-4，转子齿轮3-5，转子轴空套齿轮3-6，发电机右轴承3-7。所述主驱动电机4包括主驱动电机定子4-1，主驱动电机右轴承4-2，主驱动电机转子4-3，主驱动电机左轴承4-4，主驱动电机齿轮4-5。所述的中间轴组件5包括中间轴左轴承5-1，发电机动力传递齿轮5-3(花键连接)，第一同步器5-4，主驱动电机动力传递空套齿轮5-5，中间轴常啮合大齿轮5-6。所述的前轮输出轴6包括前轮输出轴左轴承6-1，前轮输出轴脱开机构6-2，前轮输出轴差速器6-3，前轮输出轴右轴承6-4。所述的后轮输出轴8包括后轮输出轴左轴承8-1，后轮输出轴差速器8-2，后轮输出轴脱开机构8-3，后轮输出轴右轴承8-4。所述前轮输出轴脱开机构6-2、后轮输出轴脱开机构8-3均具有狗齿滑移机构，用于调节狗齿的轴向定位。当然，也可以直接拨动调节前轮输出轴脱开机构6-2、后轮输出轴脱开机构8-3的轴向位置。
现有技术中，所述前轮输出轴差速器6-3需与前轮输出轴脱开机构6-2啮合后，才能将动力传递至前轮，同理，后轮输出轴差速器8-2需与后轮输出轴脱开机构8-3啮合后，才能将动力传递至后轮。
本实施例中，当整车处于纯电动工作状态时，离合器2断开，发动机1的动力被切断，该套系统只有纯电动工作模式，发电机3和主驱动电机4根据需要可以适时切换，具体的当整车在水平路面上车速为0km/h-80km/h范围时，处于低速状态下，主驱动电机4进行工作，主驱动电机转子4-3顺时针旋转，带动主驱动电机齿轮4-5旋转，动力就通过主驱动电机齿轮4-5传递给转子轴空套齿轮3-6，此时第一同步器5-4挂入主驱动电机动力传递空套齿轮5-5，动力就通过转子轴空套齿轮3-6传递给主驱动电机动力传递空套齿轮5-5，此时，主驱动电机动力传递空套齿轮5-5由于第一同步器5-4的挂入，与中间轴常啮合大齿轮5-6形成一个整体，动力就传递给中间轴常啮合大齿轮5-6，进而传递给前轮输出轴差速器6-3，若整车根据路况判断只需要前轮输出，此时，需要前轮输出轴脱开机构6-2的狗齿(狗齿为面齿)部位与前轮输出轴差速器6-3的狗齿部位结合，动力就通过前轮输出轴差速器6-3传递给前轮。若整车根据路况判断只需要后轮输出，前轮输出轴脱开机构6-2的狗齿部位与前轮输出轴差速器6-3的狗齿部位不结合，动力就通过前轮输出轴差速器6-3直接传递给动力传动装置7，动力传动装置7把动力又传递给后轮输出轴8，此时需要后轮输出轴脱开机构8-3的狗齿部位与后轮输出轴差速器8-2的狗齿部位结合，动力就通过后轮输出轴差速器8-2传递给后轮。
具体的当整车在水平路面上车速为0km/h-80km/h范围时，处于低速状态下，发电机3也可以进行工作，动力传递驱动方式与主驱动电机4相似，根据控制策略以及能量管理策略选择是发电机3工作还是主驱动电机4工作。如果电池处于馈电状态，需要进行纯电，此时只有主驱动电机4进行驱动。
本实施例中，当整车在中高速区间行驶，动力系统自动切换为混合动力工作状态，此时离合器2结合，发动机1工作，发动机的动力根据第一同步器5-4的档位切换与发电机3或者主驱动电机4的动力进行汇合，形成混合动力功率流，混合动力驱动模式根据控制算法适时进行切换，有混动前驱、混动后驱、混动四驱功能。
本实施例中，当整车处于高速巡航阶段，发动机处于工作状态，离合器2结合，动力传递路径与上述相似，有发动机前驱、发动机后驱、发动机四驱功能。
综上，本发明专利动力传递路径较灵活，根据整车控制策略以及能量策略实时切换，能更好地兼顾整车经济性和动力性。单电机、单发动机、混合动力模式均根据路况的不同灵活分配，有纯电单前驱、纯电单后驱、纯电四驱、混动前驱、混动后驱、发动机前驱、发动机后驱动力提供模式。在此动力模式切换的过程中，前轮输出轴6、后轮输出轴8的断开机构作用尤为突出。为了防止打滑，轮输出轴6、后轮输出轴8还设计相应的断开以及自锁装置。
实施例二
参见图2，一种4X4全地形新能源车的混合动力传动结构，包括发动机1、离合器2、发电机3、主驱动电机4、中间轴组件5、前轮输出轴6、动力传动装置7、后轮输出轴8组成。所述发电机3包括发电机定子3-1，发电机左轴承3-2，发电机转子3-3，发电机中间轴承3-4，转子齿轮3-5，转子轴空套齿轮3-6，发电机右轴承3-7。所述主驱动电机4包括主驱动电机定子4-1，主驱动电机右轴承4-2，主驱动电机转子4-3，主驱动电机左轴承4-4，主驱动电机齿轮4-5。所述的中间轴组件5包括中间轴左轴承5-1，第二同步器5-2(单边同步器)发电机动力传递齿轮5-3(空套)，第一同步器5-4，主驱动电机动力传递空套齿轮5-5，中间轴常啮合大齿轮5-6。所述的前轮输出轴6包括前轮输出轴左轴承6-1，前轮输出轴脱开机构6-2，前轮输出轴差速器6-3，前轮输出轴右轴承6-4。所述的后轮输出轴8包括后轮输出轴左轴承8-1，后轮输出轴差速器8-2，后轮输出轴脱开机构8-3，后轮输出轴右轴承8-4。所述前轮输出轴脱开机构6-2、后轮输出轴脱开机构8-3均具有狗齿滑移机构，用于调节狗齿的轴向定位。当然，也可以直接拨动调节前轮输出轴脱开机构6-2、后轮输出轴脱开机构8-3的轴向位置。
现有技术中，所述前轮输出轴差速器6-3需与前轮输出轴脱开机构6-2啮合后，才能将动力传递至前轮，同理，后轮输出轴差速器8-2需与后轮输出轴脱开机构8-3啮合后，才能将动力传递至后轮。
本实施例中，当整车处于纯电动工作状态时，离合器2断开，发动机1的动力被切断，该套系统只有纯电动工作模式，发电机3和主驱动电机4根据需要由第一同步器5-4和第二同步器5-2可以适时切换驱动模式，具体的当整车在水平路面上车速为0km/h-80km/h范围时，处于低速状态下，主驱动电机4进行工作，主驱动电机转子4-3顺时针旋转，带动主驱动电机齿轮4-5旋转，动力就通过主驱动电机齿轮4-5传递给转子轴空套齿轮3-6，此时第一同步器5-4挂入主驱动电机动力传递空套齿轮5-5，动力就通过转子轴空套齿轮3-6传递给主驱动电机动力传递空套齿轮5-5，此时，主驱动电机动力传递空套齿轮5-5由于第一同步器5-4的挂入，与中间轴常啮合大齿轮5-6形成一个整体，动力就传递给中间轴常啮合大齿轮5-6，进而传递给前轮输出轴差速器6-3，若整车根据路况判断只需要前轮输出，此时，需要前轮输出轴脱开机构6-2的狗齿(狗齿为面齿)部位与前轮输出轴差速器6-3的狗齿部位结合，动力就通过前轮输出轴差速器6-3传递给前轮。若整车根据路况判断只需要后轮输出，前轮输出轴脱开机构6-2的狗齿部位与前轮输出轴差速器6-3的狗齿部位不结合，动力就通过前轮输出轴差速器6-3直接传递给动力传动装置7，动力传动装置7把动力又传递给后轮输出轴8，此时需要后轮输出轴脱开机构8-3的狗齿部位与后轮输出轴差速器8-2的狗齿部位结合，动力就通过后轮输出轴差速器8-2传递给后轮。
具体的当整车在水平路面上车速为0km/h-80km/h范围时，处于低速状态下，发电机3也可以进行工作，动力传递驱动方式与主驱动电机4相似，根据控制策略以及能量管理策略选择是发电机3工作还是主驱动电机4工作。如果电池处于馈电状态，需要进行纯电，此时只有主驱动电机4进行驱动。当电池馈电状态下，此时第一同步器5-4挂入空挡，离合器2结合，发动机1启动带动发电机3发电，给整车电池充电。
本实施例中，当整车在中高速区间行驶，动力系统自动切换为混合动力工作状态，此时离合器2结合，发动机1工作，发动机的动力根据第一同步器5-4的档位切换与发电机3或者主驱动电机4的动力进行汇合，驱动电机4的动力可以通过第二同步器5-2与发动机端进行汇合，形成混合动力功率流，混合动力驱动模式根据控制算法适时进行切换，有并联式、串联式混动前驱、并联式、串联式混动后驱、并联式、串联式混动四驱功能。
本实施例中，当整车处于高速巡航阶段，发动机处于工作状态，离合器2结合，动力传递路径与上述相似，有发动机前驱、发动机后驱、发动机四驱功能。
综上，本发明专利动力传递路径较灵活，根据整车控制策略以及能量策略实时切换，能更好地兼顾整车经济性和动力性。单电机、单发动机、混合动力模式均根据路况的不同灵活分配，有纯电单前驱、纯电单后驱、纯电四驱、并联式、串联式混动前驱、并联式、串联式混动后驱、发动机前驱、发动机后驱动力提供模式。在此动力模式切换的过程中，前轮输出轴6、后轮输出轴8的断开机构作用尤为突出。为了防止打滑，轮输出轴6、后轮输出轴8还设计相应的断开以及自锁。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种全地形新能源车的混合动力传动结构，其特征在于：
包括发动机、离合器、发电机、主驱动电机、中间轴组件、前轮输出轴、动力传动装置、后轮输出轴，所述发动机、离合器、发电机依次连接，所述发电机具有转子齿轮、转子轴空套齿轮，所述主驱动电机具有主驱动电机齿轮，所述主驱动电机齿轮与转子轴空套齿轮啮合；
所述中间轴组件具有发电机动力传递齿轮、同步器、主驱动电机动力传递空套齿轮、中间轴常啮合大齿轮，所述发电机动力传递齿轮与转子齿轮啮合，所述主驱动电机动力传递空套齿轮与转子轴空套齿轮啮合，所述同步器用于控制发电机动力传递齿轮、主驱动电机动力传递空套齿轮，传递动力或切断动力；
所述前轮输出轴具有前轮输出轴脱开机构、前轮输出轴差速器，所述前轮输出轴脱开机构、前轮输出轴差速器之间通过狗齿传递动力或切断动力，所述前轮输出轴差速器与中间轴常啮合大齿轮啮合，所述后轮输出轴具有后轮输出轴差速器、后轮输出轴脱开机构，后轮输出轴差速器、后轮输出轴脱开机构之间通过狗齿传递动力或切断动力，所述动力传动装置在前轮输出轴差速器、后轮输出轴差速器之间传递动力；
后驱状态下，所述前轮输出轴脱开机构、前轮输出轴差速器之间切断动力，所述后轮输出轴差速器、后轮输出轴脱开机构之间通过狗齿啮合传递动力；
前驱状态下，所述前轮输出轴脱开机构、前轮输出轴差速器之间通过狗齿啮合传递动力，所述后轮输出轴差速器、后轮输出轴脱开机构之间切断动力；
四驱状态下，所述前轮输出轴脱开机构、前轮输出轴差速器之间通过狗齿啮合传递动力，所述后轮输出轴差速器、后轮输出轴脱开机构之间通过狗齿啮合传递动力；
纯电动工作状态时，离合器断开，发动机的动力被切断，主驱动电机动力传递空套齿轮传递动力，主驱动电机工作，动力通过主驱动电机齿轮、转子轴空套齿轮、主驱动电机动力传递空套齿轮传递给中间轴常啮合大齿轮，进而传递给前轮输出轴差速器；
纯发动机工作状态时，主驱动电机的动力被切断，离合器结合，发动机工作，发电机动力传递齿轮传递动力，动力通过发电机、转子齿轮、发电机动力传递齿轮传递给中间轴常啮合大齿轮，进而传递给前轮输出轴差速器；
混合动力工作状态时，离合器结合，主驱动电机动力传递空套齿轮、发电机动力传递齿轮均传递动力，发动机、主驱动电机同时工作，分别将动力传递给中间轴常啮合大齿轮汇合，进而传递给前轮输出轴差速器。
2.根据权利要求1所述的一种全地形新能源车的混合动力传动结构，其特征在于：所述发动机为燃油发动机，所述主驱动电机与电池连接。
3.根据权利要求1所述的一种全地形新能源车的混合动力传动结构，其特征在于：所述前轮输出轴、后轮输出轴设有断开以及自锁装置。
4.根据权利要求1所述的一种全地形新能源车的混合动力传动结构，其特征在于：所述前轮输出轴脱开机构、后轮输出轴脱开机构均具有狗齿滑移机构，用于调节狗齿的轴向定位。
5.根据权利要求1所述的一种全地形新能源车的混合动力传动结构，其特征在于：所述同步器包括第一同步器、第二同步器，第一同步器控制发电机动力传递齿轮传递动力或切断动力，第二同步器控制主驱动电机动力传递空套齿轮传递动力或切断动力。
6.根据权利要求5所述的一种全地形新能源车的混合动力传动结构，其特征在于：当电池馈电状态下，第一同步器挂入空挡，离合器结合，发动机启动带动发电机发电，给整车电池充电。
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