CN113232503A - 用于四轮驱动机动车的双电机行星混合动力传动装置 - Google Patents

Abstract

一种用于四轮驱动机动车的双电机行星混合动力传动装置，第一行星齿轮机构的齿圈固定设置在第一驱动电机的转子内，与空心传动轴连接，传动主轴穿过空心传动轴形成同心轴，与空心传动轴形成滑动配合，发动机的曲轴通过输入轴与行星架连接，行星架通过离合器与传动主轴连接，太阳轮轴空套在输入轴上形成同心轴，太阳轮轴连接第一制动器，第一制动器的主动摩擦组件固定在行星混合动力传动装置箱体内，从动摩擦组件与太阳轮轴连接，输出轴与四轮驱动机动车的后桥连接，传动副轴、前桥传动轴均与输出轴平行设置，前桥传动轴与四轮驱动机动车的前桥连接，传动副轴穿过一空心传动副轴形成同心轴，与空心传动副轴形成滑动配合。

Description

用于四轮驱动机动车的双电机行星混合动力传动装置

技术领域

本发明涉及混合动力汽车领域，具体涉及一种用于四轮驱动机动车的双电机行星混合动力传动装置。

背景技术

目前，大部分的混合动力汽车都是采用油电混合动力的传动装置，而多数油电混合动力的传动装置都采用了双电机结构，即油电混合动力传动装置包括从燃油得到动力的发动机和依靠电力运转的驱动电机以外，还增加了一个发电机，发电机利用机动车运行的动力发电，为机动车提供电能，发动机停机后，利用驱动电机驱动机动车行驶，降低机动车废气排放，保护环境。但是发动机、发电机和驱动电机三者之间的连接和控制对混合动力车辆的行驶性能有直接影响。

由于常见的双电机混合动力装置中的一个电机只用于提供驱动力，一个电机只进行发电，用于提供驱动力的电机的功率必须满足所有汽车的行驶工况，汽车对电机功率的需求大，因此驱动电机体积庞大，成本高，极其不利于空间布置。

公开号为CN111098688A的专利《一种混合动力驱动装置》公开一种混合动力驱动装置，混合动力驱动装置包括后驱组件和前驱组件，后驱组件包括第一电机和传动轴，第一电机输出轴被配置为选择性地与发动机输入轴及传动轴传动连接，传动轴用于驱动后桥；前驱组件包括第二电机，第二电机能够驱动前桥。这种混合动力驱动装置驱动挡位少，四驱结构简单，前后驱动以固定扭矩比分配，不能运用到所有复杂的道路工况中，仅能在低速泥泞路面使用，使用工况面不全面，不利于更丰富的动力性、经济性动力分配。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种用于四轮驱动机动车的双电机行星混合动力传动装置，利用行星齿轮机构和齿轮传动机构组成多挡传动机构对发动机、驱动电机的动力进行分配，大大增加了纯电/燃油驱动挡位的数量，利用齿轮传动和行星机构进行动力分流，通过输出轴分配扭矩到前轮，配合驱动电机实现分时四驱和全时四驱功能，可以应用于功能、环境需求更高的车辆，更有效的优化燃油经济性，利于更丰富的经济性动力分配。

本发明的目的是采用下述方案实现的：一种用于四轮驱动机动车的双电机行星混合动力传动装置，包括发动机、第一驱动电机、第二驱动电机，第一行星齿轮机构的齿圈固定设置在第一驱动电机的转子内，与一空心传动轴连接，一传动主轴穿过空心传动轴形成同心轴，与空心传动轴形成滑动配合，所述发动机的曲轴通过一输入轴与第一行星齿轮机构的行星架连接，所述第一行星齿轮机构的行星架通过一离合器与传动主轴连接，所述离合器的主动摩擦组件与第一行星齿轮机构的行星架连接，从动摩擦组件与传动主轴连接，所述第一行星齿轮机构的行星轮设置在第一行星齿轮机构的齿圈与第一行星齿轮机构的太阳轮之间，所述第一行星齿轮机构的太阳轮轴空套在输入轴上形成同心轴，所述第一行星齿轮机构的太阳轮轴连接第一制动器，所述第一制动器的主动摩擦组件固定在行星混合动力传动装置箱体内，从动摩擦组件与第一行星齿轮机构的太阳轮轴连接，一输出轴与输入轴、传动主轴均位于同一轴心线上，所述输出轴与四轮驱动机动车的后桥连接，一传动副轴、前桥传动轴均与输出轴平行设置，所述前桥传动轴与四轮驱动机动车的前桥连接，所述传动副轴穿过一空心传动副轴形成同心轴，与空心传动副轴形成滑动配合；

所述第二驱动电机的转子空套在空心传动轴上，第二驱动电机的电机轴与一空心轴连接，该空心轴周向固定第一齿轮；

所述空心传动轴上周向固定第二齿轮，所述传动主轴上空套设置第三齿轮，所述第二齿轮与第三齿轮之间设置第一同步器周向固定在传动主轴上；

所述输出轴上空套设置第四齿轮，第三齿轮与第四齿轮之间设置第三同步器周向固定在输出轴上，所述第三同步器的左齿圈周向固定在传动主轴上，所述输出轴上周向固定第五齿轮、第十一齿轮；

所述传动副轴上周向固定第六齿轮，所述传动副轴上空套设置第十齿轮，所述空心传动副轴上周向固定第七齿轮、第八齿轮，所述空心传动副轴上空套设置第九齿轮、第十二齿轮，所述第九齿轮、第十二齿轮之间设置第四同步器，所述第十齿轮、第十二齿轮之间设置第二同步器，该第二同步器周向固定在传动副轴上，所述第二同步器的左齿圈周向固定在空心传动副轴上；

所述前桥传动轴与传动副轴之间通过前桥一挡齿轮副相连，所述前桥传动轴与空心传动副轴之间通过前桥二挡齿轮副相连；

所述前桥一挡齿轮副由第六齿轮与第十三齿轮啮合组成，所述前桥二挡齿轮副由第七齿轮与第十四齿轮啮合组成；

所述第六齿轮与第一齿轮啮合，所述第七齿轮与第二齿轮啮合，所述第三齿轮与第八齿轮啮合，所述第四齿轮与第九齿轮啮合，所述第五齿轮与第十齿轮啮合，所述第十一齿轮与第十二齿轮啮合。

优选地，所述第十三齿轮、第十四齿轮均空套设置在前桥传动轴上，所述第十三齿轮、第十四齿轮之间设置第五同步器，所述第五同步器与前桥传动轴周向固定。

优选地，所述第十三齿轮、第十四齿轮通过第二行星齿轮机构与前桥传动轴相连，所述第二行星齿轮机构的太阳轮轴通过轴承与前桥传动轴形成滑动配合，所述第十三齿轮通过轴承与第二行星齿轮机构的太阳轮轴形成滑动配合，所述前桥传动轴、第二行星齿轮机构的太阳轮轴均位于同一轴心线上，所述第十三齿轮与第二行星齿轮机构的齿圈固定连接，所述第二行星齿轮机构的齿圈与第二行星齿轮机构的太阳轮之间设有第二行星齿轮机构的行星轮，所述第二行星齿轮机构的行星轮通过第二行星齿轮机构的行星架与前桥传动轴连接，所述第二行星齿轮机构的行星架周向固定在前桥传动轴上，所述第十四齿轮周向固定在第二行星齿轮机构的太阳轮轴上。

优选地，所述第二行星齿轮机构的行星架空套在前桥传动轴上，第六同步器周向固定在前桥传动轴上，用于控制第二行星齿轮机构与前桥传动轴的动力中断。

优选地，所述第二行星齿轮机构的行星架通过第二制动器与前桥传动轴连接。

采用了上述的技术方案，本发明的优点如下所述：

1、本发明的技术方案中，利用双电机驱动及多挡化的传动系特性，与现有技术相比较，驱动电机只需提供更小的功率便能满足整车驱动需求，大大降低了驱动电机的体积，节省了混合动力汽车的电机安装空间。

2、本发明的技术方案中，两个电机均具有动力驱动和发电功能，两个电机可同时或分别与发动机相互配合，参与对混合动力汽车的驱动，挡位变化过程中均可相互配合进行动力补偿，具有更丰富的混合动力功能选择模式。

3、本发明的技术方案不但可以根据整车需求，匹配满足分时四驱、全时四驱功能的车辆，也可以根据工况、路况、环境等外部特性的变化，通过燃油发动机与两个驱动电机的相互配合，实现后驱、分时四驱、全时四驱等多种不同的驱动模式。

4、本发明的结构简单、参与功能部件目的明确，驱动电机功率小，成本低，有利于混合动力系统车辆的集成匹配；

5、本发明的技术方案扩展性好，可实现更合理的模块化、平台化开发，可适应更多车型的要求。

附图说明

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；

图3为本发明实施例3的结构示意图；

图4为本发明实施例4的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图4所示，一种用于四轮驱动机动车的双电机行星混合动力传动装置，包括发动机1、第一驱动电机2、第二驱动电机3，第一行星齿轮机构的齿圈X3固定设置在第一驱动电机2的转子内，与一空心传动轴Z6连接，一传动主轴Z2穿过空心传动轴Z6形成同心轴，与空心传动轴Z6形成滑动配合，所述发动机1的曲轴通过一输入轴Z1与第一行星齿轮机构的行星架X4连接，所述第一行星齿轮机构的行星架X4通过一离合器C1与传动主轴Z2连接，所述离合器C1的主动摩擦组件与第一行星齿轮机构的行星架X4连接，从动摩擦组件与传动主轴Z2连接，所述第一行星齿轮机构的行星轮X2设置在第一行星齿轮机构的齿圈X3与第一行星齿轮机构的太阳轮X1之间，所述第一行星齿轮机构的太阳轮轴X6空套在输入轴Z1上形成同心轴，所述第一行星齿轮机构的太阳轮轴X6连接第一制动器B1，所述第一制动器B1的主动摩擦组件固定在行星混合动力传动装置箱体内，从动摩擦组件与第一行星齿轮机构的太阳轮轴X6连接，一输出轴Z5与输入轴Z1、传动主轴Z2均位于同一轴心线上，所述输出轴Z5与四轮驱动机动车的后桥4连接，一传动副轴Z3、前桥传动轴Z8均与输出轴Z5平行设置，所述前桥传动轴Z8与四轮驱动机动车的前桥5连接，所述传动副轴Z3穿过一空心传动副轴Z4形成同心轴，与空心传动副轴Z4形成滑动配合；

所述第二驱动电机3的转子空套在空心传动轴Z6上，第二驱动电机3的电机轴与一空心轴Z7连接，该空心轴Z7周向固定第一齿轮G1；

所述空心传动轴Z6上周向固定第二齿轮G2，所述传动主轴Z2上空套设置第三齿轮G3，所述第二齿轮G2与第三齿轮G3之间设置第一同步器T1周向固定在传动主轴Z2上；

所述输出轴Z5上空套设置第四齿轮G4，第三齿轮G3与第四齿轮G4之间设置第三同步器T3周向固定在输出轴Z5上，所述第三同步器T3的左齿圈周向固定在传动主轴Z2上，所述输出轴Z5上周向固定第五齿轮G5、第十一齿轮G11；

所述传动副轴Z3上周向固定第六齿轮G6，所述传动副轴Z3上空套设置第十齿轮G10，所述空心传动副轴Z4上周向固定第七齿轮G7、第八齿轮G8，所述空心传动副轴Z4上空套设置第九齿轮G9、第十二齿轮G12，所述第九齿轮G9、第十二齿轮G12之间设置第四同步器T4，所述第十齿轮G10、第十二齿轮G12之间设置第二同步器T2，该第二同步器T2周向固定在传动副轴Z3上，所述第二同步器T2的左齿圈周向固定在空心传动副轴Z4上；

所述前桥传动轴Z8与传动副轴Z3之间通过前桥一挡齿轮副相连，所述前桥传动轴Z8与空心传动副轴Z4之间通过前桥二挡齿轮副相连；

所述前桥一挡齿轮副由第六齿轮G6与第十三齿轮G13啮合组成，所述前桥二挡齿轮副由第七齿轮G7与第十四齿轮G14啮合组成；

所述第六齿轮G6与第一齿轮G1啮合，所述第七齿轮G7与第二齿轮G3啮合，所述第三齿轮G3与第八齿轮G8啮合，所述第四齿轮G4与第九齿轮G9啮合，所述第五齿轮G5与第十齿轮G10啮合，所述第十一齿轮G11与第十二齿轮G12啮合。

实施例1中，所述第十三齿轮G13、第十四齿轮G14均空套设置在前桥传动轴Z8上，所述第十三齿轮G13、第十四齿轮G14之间设置第五同步器T5，所述第五同步器T5与前桥传动轴Z8周向固定。

实施例2中，所述第十三齿轮G13、第十四齿轮G14通过第二行星齿轮机构与前桥传动轴Z8相连，所述第二行星齿轮机构的太阳轮轴Xz通过轴承与前桥传动轴Z8形成滑动配合，所述第十三齿轮G13通过轴承与第二行星齿轮机构的太阳轮轴Xz形成滑动配合，所述前桥传动轴Z8、第二行星齿轮机构的太阳轮轴Xz均位于同一轴心线上，所述第十三齿轮G13与第二行星齿轮机构的齿圈Xc固定连接，所述第二行星齿轮机构的齿圈Xc与第二行星齿轮机构的太阳轮Xa之间设有第二行星齿轮机构的行星轮Xb，所述第二行星齿轮机构的行星轮Xb通过第二行星齿轮机构的行星架Xd与前桥传动轴Z8连接，所述第二行星齿轮机构的行星架Xd周向固定在前桥传动轴Z8上，所述第十四齿轮G14周向固定在第二行星齿轮机构的太阳轮轴Xz上。

实施例3是在实施例2的基础上，将所述第二行星齿轮机构的行星架Xd空套在前桥传动轴Z8上，第六同步器T6周向固定在前桥传动轴Z8上，用于控制第二行星齿轮机构与前桥传动轴Z8的动力中断。

实施例4是在实施例2的基础上，将所述第二行星齿轮机构的行星架Xd通过第二制动器B2与前桥传动轴Z8连接，利用第二制动器B2控制第二行星齿轮机构与前桥传动轴Z8的动力中断。

例如，采用实施例1的技术方案，混合动力汽车的运行模式如下：

纯发动机模式：

发动机1的动力通过离合器C1、制动器B1、第一同步器T1、第二同步器T2、第三同步器T3、第四同步器T4、第五同步器T5等的相互配合，可实现多个挡的驱动挡位，实现AMT自动变速器功能。

四驱模式：后驱动力以固定扭矩比动力输出。前驱动力当第二同步器T2、第五同步器T5在挡时，可实现固定扭矩比的动力输出；当第二同步器T2、第五同步器T5不在挡时，前驱不能输出动力。

纯电模式：

第一驱动电机2的动力通过第一同步器T1、第二同步器T2、第三同步器T3、第四同步器T4相互配合，可实现多个纯电驱动挡位，驱动过程中可以根据电机状态等需求进行挡位选择。第二驱动电机3的动力通过第一同步器T1、第二同步器T2、第三同步器T3、第四同步器T4相互配合，可实现多个纯电驱动挡位，驱动过程中可以根据电机状态等需求进行挡位选择。

四驱模式：后驱动力以固定扭矩比动力输出；前驱动力当第五同步器T5在挡时，可根据前轮需求通过驱动电机调节实现不同扭矩比的动力输出；当第五同步器T5不在挡时，前驱不能输出动力。

混合驱动模式：

发动机1、第一驱动电机2、第二驱动电机3的动力共同通过离合器C1、制动器B1、第一同步器T1、第二同步器T2、第三同步器T3、第四同步器T4相互配合，可实现多个燃油驱动挡位和多个纯电驱挡位，在驱动过程中，第一驱动电机2、第二驱动电机3的动力均可辅助发动机1的动力实现无动力中断换挡，动力更加充足的同时，具有更好的舒适性和平顺性。

四驱模式：后驱动力以固定扭矩比动力输出；前驱动力当第五同步器T5在挡时，可根据前轮需求通过驱动电机调节并与发动机配合实现不同扭矩比的动力输出；当第五同步器T5不在挡时，前驱不能输出动力。

怠速模式：

通过离合器C1、制动器B1、第一同步器T1、第二同步器T2相互配合，可实现多个怠速发电挡位的选择，发动机的动力均可通过这不同挡位速比分别对第一驱动电机2、第二驱动电机3进行发电。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神的前提下，对本发明进行的改动均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于四轮驱动机动车的双电机行星混合动力传动装置，其特征在于，包括发动机（1）、第一驱动电机（2）、第二驱动电机（3），第一行星齿轮机构的齿圈（X3）固定设置在第一驱动电机（2）的转子内，与一空心传动轴（Z6）连接，一传动主轴（Z2）穿过空心传动轴（Z6）形成同心轴，与空心传动轴（Z6）形成滑动配合，所述发动机（1）的曲轴通过一输入轴（Z1）与第一行星齿轮机构的行星架（X4）连接，所述第一行星齿轮机构的行星架（X4）通过一离合器（C1）与传动主轴（Z2）连接，所述离合器（C1）的主动摩擦组件与第一行星齿轮机构的行星架（X4）连接，从动摩擦组件与传动主轴（Z2）连接，所述第一行星齿轮机构的行星轮（X2）设置在第一行星齿轮机构的齿圈（X3）与第一行星齿轮机构的太阳轮（X1）之间，所述第一行星齿轮机构的太阳轮轴（X6）空套在输入轴（Z1）上形成同心轴，所述第一行星齿轮机构的太阳轮轴（X6）连接第一制动器（B1），所述第一制动器（B1）的主动摩擦组件固定在行星混合动力传动装置箱体内，从动摩擦组件与第一行星齿轮机构的太阳轮轴（X6）连接，一输出轴（Z5）与输入轴（Z1）、传动主轴（Z2）均位于同一轴心线上，所述输出轴（Z5）与四轮驱动机动车的后桥（4）连接，一传动副轴（Z3）、前桥传动轴（Z8）均与输出轴（Z5）平行设置，所述前桥传动轴（Z8）与四轮驱动机动车的前桥（5）连接，所述传动副轴（Z3）穿过一空心传动副轴（Z4）形成同心轴，与空心传动副轴（Z4）形成滑动配合；

所述第二驱动电机（3）的转子空套在空心传动轴（Z6）上，第二驱动电机（3）的电机轴与一空心轴（Z7）连接，该空心轴（Z7）周向固定第一齿轮（G1）；

所述空心传动轴（Z6）上周向固定第二齿轮（G2），所述传动主轴（Z2）上空套设置第三齿轮（G3），所述第二齿轮（G2）与第三齿轮（G3）之间设置第一同步器（T1）周向固定在传动主轴（Z2）上；

所述输出轴（Z5）上空套设置第四齿轮（G4），第三齿轮（G3）与第四齿轮（G4）之间设置第三同步器（T3）周向固定在输出轴（Z5）上，所述第三同步器（T3）的左齿圈周向固定在传动主轴（Z2）上，所述输出轴（Z5）上周向固定第五齿轮（G5）、第十一齿轮（G11）；

所述传动副轴（Z3）上周向固定第六齿轮（G6），所述传动副轴（Z3）上空套设置第十齿轮（G10），所述空心传动副轴（Z4）上周向固定第七齿轮（G7）、第八齿轮（G8），所述空心传动副轴（Z4）上空套设置第九齿轮（G9）、第十二齿轮（G12），所述第九齿轮（G9）、第十二齿轮（G12）之间设置第四同步器（T4），所述第十齿轮（G10）、第十二齿轮（G12）之间设置第二同步器（T2），该第二同步器（T2）周向固定在传动副轴（Z3）上，所述第二同步器（T2）的左齿圈周向固定在空心传动副轴（Z4）上；

所述前桥传动轴（Z8）与传动副轴（Z3）之间通过前桥一挡齿轮副相连，所述前桥传动轴（Z8）与空心传动副轴（Z4）之间通过前桥二挡齿轮副相连；

所述前桥一挡齿轮副由第六齿轮（G6）与第十三齿轮（G13）啮合组成，所述前桥二挡齿轮副由第七齿轮（G7）与第十四齿轮（G14）啮合组成；

所述第六齿轮（G6）与第一齿轮（G1）啮合，所述第七齿轮（G7）与第二齿轮（G3）啮合，所述第三齿轮（G3）与第八齿轮（G8）啮合，所述第四齿轮（G4）与第九齿轮（G9）啮合，所述第五齿轮（G5）与第十齿轮（G10）啮合，所述第十一齿轮（G11）与第十二齿轮（G12）啮合。

2.根据权利要求1所述的双电机行星混合动力传动装置，其特征在于：所述第十三齿轮（G13）、第十四齿轮（G14）均空套设置在前桥传动轴（Z8）上，所述第十三齿轮（G13）、第十四齿轮（G14）之间设置第五同步器（T5），所述第五同步器（T5）与前桥传动轴（Z8）周向固定。

3.根据权利要求1所述的双电机行星混合动力传动装置，其特征在于：所述第十三齿轮（G13）、第十四齿轮（G14）通过第二行星齿轮机构与前桥传动轴（Z8）相连，所述第二行星齿轮机构的太阳轮轴（Xz）通过轴承与前桥传动轴（Z8）形成滑动配合，所述第十三齿轮（G13）通过轴承与第二行星齿轮机构的太阳轮轴（Xz）形成滑动配合，所述前桥传动轴（Z8）、第二行星齿轮机构的太阳轮轴（Xz）均位于同一轴心线上，所述第十三齿轮（G13）与第二行星齿轮机构的齿圈（Xc）固定连接，所述第二行星齿轮机构的齿圈（Xc）与第二行星齿轮机构的太阳轮（Xa）之间设有第二行星齿轮机构的行星轮（Xb），所述第二行星齿轮机构的行星轮（Xb）通过第二行星齿轮机构的行星架（Xd）与前桥传动轴（Z8）连接，所述第二行星齿轮机构的行星架（Xd）周向固定在前桥传动轴（Z8）上，所述第十四齿轮（G14）周向固定在第二行星齿轮机构的太阳轮轴（Xz）上。

4.根据权利要求3所述的双电机行星混合动力传动装置，其特征在于：所述第二行星齿轮机构的行星架（Xd）空套在前桥传动轴（Z8）上，第六同步器（T6）周向固定在前桥传动轴（Z8）上，用于控制第二行星齿轮机构与前桥传动轴（Z8）的动力中断。

5.根据权利要求3所述的双电机行星混合动力传动装置，其特征在于：所述第二行星齿轮机构的行星架（Xd）通过第二制动器（B2）与前桥传动轴（Z8）连接。

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