CN115284863A - 一种集成油冷电机混动变速器总成及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种集成油冷电机混动变速器总成，包括变速器前壳体、变速器中壳体、变速器后壳体和双电机系统，所述变速器前壳体与所述变速器中壳体的前端面连接，所述变速器后壳体与所述变速器中壳体的后端面连接，所述双电机系统包括变速器齿轮传动机构、作为发电机给电池供电的第一电机总成和作为驱动电机驱动车轮的第二电机总成，所变速器前壳体与所述变速器中壳体之间形成机械传动的腔室，所述变速器齿轮传动机构安装在所述机械传动的腔室之内。本发明还提供了一种集成油冷电机混动变速器总成的工作方法。本发明的有益效果是：将电机及传动机构集成在一个壳体之内，有利于减小尺寸，提高空间利用率。

Description

一种集成油冷电机混动变速器总成及其工作方法

技术领域

本发明涉及变速器，尤其涉及一种集成油冷电机混动变速器总成及其工作方法。

背景技术

变速箱是一种通过齿轮组合传递扭矩的机构，主要由壳体系统、传动系统等部分组成。

1目前的变速器多数为传统燃油车提供扭矩传递，混合动力变速器较少。

2现有混合动力变速器多为分体式结构，即电机和耦合器独立设计，电机采用冷却水冷却，通过螺栓紧固连接在一起，这样导致变速器总成的尺寸变大，整车匹配布置不利。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种结构紧凑，高效的集成油冷电机混动变速器总成及其工作方法。

本发明提供了一种集成油冷电机混动变速器总成，包括变速器前壳体、变速器中壳体、变速器后壳体和双电机系统，所述变速器前壳体与所述变速器中壳体的前端面连接，所述变速器后壳体与所述变速器中壳体的后端面连接，所述双电机系统包括变速器齿轮传动机构、作为发电机给电池供电的第一电机总成和作为驱动电机驱动车轮的第二电机总成，所变速器前壳体与所述变速器中壳体之间形成机械传动的腔室，所述变速器齿轮传动机构安装在所述机械传动的腔室之内，所述变速器后壳体与所述变速器中壳体之间形成双电机系统的腔室，所述第一电机总成和第二电机总成分别安装在所述双电机系统的腔室之内。

作为本发明的进一步改进，所述变速器齿轮传动机构包括中间轴、第二电机轴、输入轴、第一电机轴、差速器总成、ICE中间轴总成和离合器，所述第一电机总成与所述第一电机轴连接，所述第一电机轴与所述输入轴通过齿轮传动连接，所述输入轴与所述ICE中间轴总成通过齿轮传动，所述第二电机总成与所述第二电机轴连接，所述第二电机轴与所述中间轴通过齿轮传动连接，所述中间轴与所述差速器总成通过齿轮传动，所述离合器分别与所述ICE中间轴总成、差速器总成断开或连接配合。

作为本发明的进一步改进，所述输入轴与发动机连接。

作为本发明的进一步改进，所述差速器总成与车轮连接。

作为本发明的进一步改进，由第二电机总成和第二电机轴组成第一轴系；由中间轴组成第二轴系；由差速器总成组成第三轴系；由ICE中间轴总成、离合器组成第四轴系；由输入轴组成第五轴系；由第一电机总成和第一电机轴组成第六轴系。

作为本发明的进一步改进，所述集成油冷电机混动变速器总成包括为变速器提供润滑油的双机械泵系统，其中一个机械泵为低压油泵，连接车轮端，在混合动力车发动机不启动纯电运行时，为变速器提供润滑油；另一个机械泵为高压油泵，连接发动机端，在离合器需要结合时提供油压。

作为本发明的进一步改进，所述变速器中壳体上安装有液压阀板总成，所述低压油泵集成在所述液压阀板总成之内，所述低压油泵与所述ICE中间轴总成连接。

作为本发明的进一步改进，所述ICE中间轴总成包括ICE中间轴、第一ICE中间轴总成齿轮和第二ICE中间轴总成齿轮,所述第一ICE中间轴总成齿轮与所述ICE中间轴过盈配合，第二ICE中间轴总成齿轮通过滚针轴承安装在所述ICE中间轴上，所述ICE中间轴与所述低压油泵连接，所述ICE中间轴上设有离合器摩擦片，所述第一ICE中间轴总成齿轮位于所述第二ICE中间轴总成齿轮的一侧，所述离合器摩擦片位于所述第二ICE中间轴总成齿轮的另一侧，所述第二ICE中间轴总成齿轮与所述高压油泵通过齿轮传动连接，所述离合器通过所述液压阀板总成的压力控制离合器摩擦片的结合与脱开，实现离合器的结合与分离；

当离合器结合时，离合器摩擦片压紧第二ICE中间轴总成齿轮，使得第二ICE中间轴总成齿轮与ICE中间轴保持同步运转；

当离合器断开时，离合器摩擦片与第二ICE中间轴总成齿轮处于断开状态，第一ICE中间轴总成齿轮与ICE中间轴保持同步运转，第二ICE中间轴总成齿轮不参与运转。

作为本发明的进一步改进，所述变速器中壳体的顶部安装有双电机控制器，所述双电机控制器分别与所述第一电机总成、第二电机总成连接。

作为本发明的进一步改进，所述双电机控制器通过高压线与电池连接。

作为本发明的进一步改进，所述第一电机总成、第二电机总成均为油冷电机，所述第一电机总成连接有采用润滑油冷却的第一电机冷却管，所述第二电机总成连接有采用润滑油冷却的第二电机冷却管。

本发明还提供了一种集成油冷电机混动变速器总成的工作方法，采用所述的集成油冷电机混动变速器总成，进行以下步骤：

纯电驱动模式：

离合器断开，发动机不启动，第二电机总成产生的扭矩依次通过第二电机轴、中间轴、差速器总成，传递至车轮；

发动机直驱模式：

离合器结合，发动机启动，发动机扭矩依次通过输入轴、ICE中间轴总成、差速器总成、传递至车轮；

同时，

发动机转速依次通过输入轴、第一电机轴，传递至第一电机总成进行发电；

串联驱动模式：

离合器断开，发动机启动，发动机转速依次通过输入轴、第一电机轴，传递至第一电机总成进行发电；

第二电机总成产生的扭矩依次通过第二电机轴、中间轴、差速器总成，传递至车轮；

并联驱动模式：

离合器结合，发动机启动，发动机扭矩依次通过输入轴、ICE中间轴总成、差速器总成，传递至车轮；

发动机扭矩依次通过输入轴、第一电机轴，传递至第一电机总成进行发电；

第二电机总成产生的扭矩依次通过第二电机轴、中间轴、差速器总成，传递至车轮；

采用所述集成油冷电机混动变速器总成，进行以下冷却过程：

发动机不启动时，依次通过车轮、差速器总成、第一ICE中间轴总成齿轮、ICE中间轴，带动低压油泵启动，保障在纯电模式下的集成油冷电机混动变速器总成的冷却润滑需求；

发动机启动时：依次通过输入轴、第二ICE中间轴总成齿轮，带动高压油泵启动，同时，依次通过车轮、差速器总成、第一ICE中间轴总成齿轮、ICE中间轴，带动低压油泵启动，通过双机械泵系统保障集成油冷电机混动变速器总成的压力和冷却润滑流量需求。

本发明的有益效果是：通过上述方案，将电机及传动机构集成在一个壳体之内，有利于减小尺寸，提高空间利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的方案。

图1是本发明一种集成油冷电机混动变速器总成的分解示意图。

图2是本发明一种集成油冷电机混动变速器总成的传动示意图。

图3是本发明一种集成油冷电机混动变速器总成的双机械泵系统的示意图。

图4是本发明一种集成油冷电机混动变速器总成的双机械泵系统的剖面示意图。

图5是本发明一种集成油冷电机混动变速器总成的电机油管喷淋系统的示意图。

图6是本发明一种集成油冷电机混动变速器总成的立体示意图。

图7是本发明一种集成油冷电机混动变速器总成的立体示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1至图7所示，一种集成油冷电机混动变速器总成，包括变速器前壳体1、中间轴2、第二电机轴3、输入轴4、第一电机轴5、差速器总成6、ICE中间轴总成7、离合器8、高压油泵9、变速器中壳体10、液压阀板总成11、第一电机总成12、变速器后壳体13、第一电机冷却管14、第二电机冷却管15、第二电机总成16和双电机控制器17。

双电机控制器17、第一电机总成12和第二电机总成16组成了双电机系统。

第一电机总成12即P1电机，第二电机总成16即P3电机。

中间轴2、第二电机轴3、输入轴4、第一电机轴5、差速器总成6、ICE中间轴总成7和离合器8组成了变速器齿轮传动机构。

变速器前壳体1、变速器中壳体10和变速器后壳体13组成了壳体。

所述变速器前壳体1与所述变速器中壳体10的前端面连接，所述变速器后壳体13与所述变速器中壳体10的后端面连接。

所变速器前壳体1与所述变速器中壳体10之间形成机械传动的腔室，所述变速器齿轮传动机构安装在所述机械传动的腔室之内。

所述变速器后壳体13与所述变速器中壳体10之间形成双电机系统的腔室，所述第一电机总成12和第二电机总成16分别安装在所述双电机系统的腔室之内。

所述第一电机总成12与所述第一电机轴5连接，所述第一电机轴5与所述输入轴4通过齿轮传动连接，所述输入轴4与所述ICE中间轴总成7通过齿轮传动。

所述第二电机总成16与所述第二电机轴3连接，所述第二电机轴3与所述中间轴2通过齿轮传动连接，所述中间轴2与所述差速器总成6通过齿轮传动。

所述离合器8分别与所述ICE中间轴总成7、差速器总成6断开或连接配合。

所述双电机系统，采用润滑油冷却，第一电机总成12作为发电机给电池供电；所述第二电机总成16作为驱动电机驱动车轮。

第一电机总成12、第二电机总成16分别装配在变速器中壳体10上，通过螺栓紧固变速器中壳体10和变速器后壳体13，从而形成了双电机系统的腔室。

电池通过高压线与双电机控制器17连接，给电机定子通交流电，电机定子产生旋转磁场，使得永磁体的电机转子旋转并传递扭矩。

第一电机总成12、第二电机总成16均采用油冷电机，分别通过第一电机冷却管14、第二电机冷却管15实现润滑油冷却。

采用双机械泵系统，是一种为变速器提供润滑油的装置，一个机械泵连接车轮端，在混合动力车发动机机不启动纯电运行时为变速器提供润滑油；另一个机械泵连接发动机端，在离合器需要结合时提供油压。

采用电机油管喷淋系统，通过壳体油道及油管设计，为电机提供主动冷却润滑油。

采用液压离合系统，通过油压控制离合器的开合，进而控制发动机与耦合器的连接与断开。

如图2所示，在动力传输线路上，形成了以下轴系：

1、由第二电机总成16和第二电机轴3组成混动变速箱总成的第一轴系101；

2、由中间轴2组成混动变速箱总成的第二轴系102；

3、由差速器总成6组成混动变速箱总成的第三轴系103；

4、由ICE中间轴总成7、离合器8组成混动变速箱总成的第四轴系104；

5、由输入轴4组成混动变速箱总成的第五轴系105；

6、由第一电机总成12和第一电机轴5组成混动变速箱总成的第六轴系106。

一种集成油冷电机混动变速器总成的工作方法，采用了双电机系统结构，可实现纯电驱动，发动机直驱，串联、并联驱动等模式，具体如下：

纯电驱动模式：

离合器8断开，发动机不启动，第二电机总成16产生的扭矩通过第二电机轴3→中间轴2→差速器总成6→车轮；

发动机直驱模式：

离合器8结合，发动机启动，发动机扭矩通过输入轴4→ICE中间轴总成7→差速器总成6→车轮；

同时，

发动机转速通过输入轴4→第一电机轴5→第一电机总成12进行发电；

串联驱动模式：

离合器8断开，发动机启动，发动机转速通过输入轴4→第一电机轴5→第一电机总成12进行发电；

第二电机总成16→第二电机轴3→中间轴2→差速器总成6→车轮；

并联驱动模式：

离合器8结合，发动机启动，发动机扭矩通过输入轴4→ICE中间轴总成7→差速器总成6→车轮；

发动机扭矩通过输入轴4→第一电机轴5→第一电机总成12进行发电；

第二电机总成16产生的扭矩通过第二电机轴3→中间轴2→差速器总成6→车轮。

如图3所示，采用了双机械泵系统结构，其中，低压油泵22集成在液压阀板总成11内，与ICE中间轴21相连接，其工作模式为：

发动机不启动时，通过车轮→差速器总成6→第一ICE中间轴总成齿轮18→ICE中间轴21→低压油泵22，通过轮端带动低压油泵启动，保障在纯电模式下的变速箱冷却润滑需求。

发动机启动时：通过输入轴4→第二ICE中间轴总成齿轮19→高压油泵9，同时通过轮端带动低压油泵启动，通过双机械泵系统保障变速箱的压力和冷却润滑流量需求。

ICE中间轴21、第一ICE中间轴总成齿轮18、第二ICE中间轴总成齿轮19组成了ICE中间轴总成7。

通过图4所示的第四轴系的剖视图，包含了液压离合器系统。

离合器8通过液压阀板总成11的压力控制离合器摩擦片20的结合与脱开，实现离合器8的结合与分离，其中第一ICE中间轴总成齿轮18与ICE中间轴21是过盈配合，保证同步运动；第二ICE中间轴总成齿轮19与ICE中间轴21是通过滚针轴承23配合；

当离合器结合时，离合器摩擦片20压紧第二ICE中间轴总成齿轮19，使得第二ICE中间轴总成齿轮19与ICE中间轴21保持同步运转；

当离合器断开时，离合器摩擦片20与第二ICE中间轴总成齿轮19处于断开状态，第一ICE中间轴总成齿轮18与ICE中间轴21保持同步运转，第二ICE中间轴总成齿轮19不参与运转。

如图5所示的是电机油管喷淋系统示意图，电机运行时会产生大量的热，需要通过变速箱油进行冷却，通过第一电机冷却管14、第二电机冷却管15开孔位置和流量设定，引导油液喷淋到电机发热量最大的地方进行冷却，同时通过壳体的包裹，使油液与电机表面接触面积更大。

本发明提供的一种集成油冷电机混动变速器总成，具有以下优点：

1、电机的壳体与齿轮传动机构的壳体集成在变速器中壳体10上，使结构更紧凑，减少轴向尺寸；

2、电机为油冷电机，减少了水冷电机外围的冷却水套和壳体等结构，总成在径向和轴向上空间尺寸更小；

3、双电机控制器17集成在变速器中壳体10上，减少了双电机控制器与变速箱的三相线连接，空间利用率更佳，整体体积更小；

4、采用油冷双电机系统，降低了外部冷却系统的复杂性，使结构更为简单紧凑，同时能够为整车提供更大的动力输出；

5、采用双机械泵系统，保证了液压离合系统的油压需求，同时确保变速器总成在任何工况下均能提供足够的润滑油进行冷却润滑；

6、采用电机油管喷淋系统，能有效的降低电机运转时的温度，保证电机在任何工况下都能在合适的温度下运行；

7、采用液压离合器系统，在需要大动力的时候可以使发动机介入进行直驱，满足整车动力性的需求。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种集成油冷电机混动变速器总成，其特征在于：包括变速器前壳体、变速器中壳体、变速器后壳体和双电机系统，所述变速器前壳体与所述变速器中壳体的前端面连接，所述变速器后壳体与所述变速器中壳体的后端面连接，所述双电机系统包括变速器齿轮传动机构、作为发电机给电池供电的第一电机总成和作为驱动电机驱动车轮的第二电机总成，所变速器前壳体与所述变速器中壳体之间形成机械传动的腔室，所述变速器齿轮传动机构安装在所述机械传动的腔室之内，所述变速器后壳体与所述变速器中壳体之间形成双电机系统的腔室，所述第一电机总成和第二电机总成分别安装在所述双电机系统的腔室之内。

2.根据权利要求1所述的集成油冷电机混动变速器总成，其特征在于：所述变速器齿轮传动机构包括中间轴、第二电机轴、输入轴、第一电机轴、差速器总成、ICE中间轴总成和离合器，所述第一电机总成与所述第一电机轴连接，所述第一电机轴与所述输入轴通过齿轮传动连接，所述输入轴与所述ICE中间轴总成通过齿轮传动，所述第二电机总成与所述第二电机轴连接，所述第二电机轴与所述中间轴通过齿轮传动连接，所述中间轴与所述差速器总成通过齿轮传动，所述离合器分别与所述ICE中间轴总成、差速器总成断开或连接配合。

3.根据权利要求2所述的集成油冷电机混动变速器总成，其特征在于：所述输入轴与发动机连接，所述差速器总成与车轮连接。

4.根据权利要求3所述的集成油冷电机混动变速器总成，其特征在于：由第二电机总成和第二电机轴组成第一轴系；由中间轴组成第二轴系；由差速器总成组成第三轴系；由ICE中间轴总成、离合器组成第四轴系；由输入轴组成第五轴系；由第一电机总成和第一电机轴组成第六轴系。

5.根据权利要求4所述的集成油冷电机混动变速器总成，其特征在于：所述集成油冷电机混动变速器总成包括为变速器提供润滑油的双机械泵系统，其中一个机械泵为低压油泵，连接车轮端，在混合动力车发动机不启动纯电运行时，为变速器提供润滑油；另一个机械泵为高压油泵，连接发动机端，在离合器需要结合时提供油压。

6.根据权利要求5所述的集成油冷电机混动变速器总成，其特征在于：所述变速器中壳体上安装有液压阀板总成，所述低压油泵集成在所述液压阀板总成之内，所述低压油泵与所述ICE中间轴总成连接。

7.根据权利要求6所述的集成油冷电机混动变速器总成，其特征在于：所述ICE中间轴总成包括ICE中间轴、第一ICE中间轴总成齿轮和第二ICE中间轴总成齿轮,所述第一ICE中间轴总成齿轮与所述ICE中间轴过盈配合，第二ICE中间轴总成齿轮通过滚针轴承安装在所述ICE中间轴上，所述ICE中间轴与所述低压油泵连接，所述ICE中间轴上设有离合器摩擦片，所述第一ICE中间轴总成齿轮位于所述第二ICE中间轴总成齿轮的一侧，所述离合器摩擦片位于所述第二ICE中间轴总成齿轮的另一侧，所述第二ICE中间轴总成齿轮与所述高压油泵通过齿轮传动连接，所述离合器通过所述液压阀板总成的压力控制离合器摩擦片的结合与脱开，实现离合器的结合与分离；

当离合器结合时，离合器摩擦片压紧第二ICE中间轴总成齿轮，使得第二ICE中间轴总成齿轮与ICE中间轴保持同步运转；

当离合器断开时，离合器摩擦片与第二ICE中间轴总成齿轮处于断开状态，第一ICE中间轴总成齿轮与ICE中间轴保持同步运转，第二ICE中间轴总成齿轮不参与运转。

8.根据权利要求1所述的集成油冷电机混动变速器总成，其特征在于：所述变速器中壳体的顶部安装有双电机控制器，所述双电机控制器分别与所述第一电机总成、第二电机总成连接，所述双电机控制器通过高压线与电池连接。

9.根据权利要求1所述的集成油冷电机混动变速器总成，其特征在于：所述第一电机总成、第二电机总成均为油冷电机，所述第一电机总成连接有采用润滑油冷却的第一电机冷却管，所述第二电机总成连接有采用润滑油冷却的第二电机冷却管。

10.一种集成油冷电机混动变速器总成的工作方法，其特征在于：采用如权利要求2所述的集成油冷电机混动变速器总成，进行以下驱动过程：

纯电驱动模式：

离合器断开，发动机不启动，第二电机总成产生的扭矩依次通过第二电机轴、中间轴、差速器总成，传递至车轮；

发动机直驱模式：

离合器结合，发动机启动，发动机扭矩依次通过输入轴、ICE中间轴总成、差速器总成、传递至车轮；

同时，

发动机转速依次通过输入轴、第一电机轴，传递至第一电机总成进行发电；

串联驱动模式：

离合器断开，发动机启动，发动机转速依次通过输入轴、第一电机轴，传递至第一电机总成进行发电；

第二电机总成产生的扭矩依次通过第二电机轴、中间轴、差速器总成，传递至车轮；

并联驱动模式：

离合器结合，发动机启动，发动机扭矩依次通过输入轴、ICE中间轴总成、差速器总成，传递至车轮；

发动机扭矩依次通过输入轴、第一电机轴，传递至第一电机总成进行发电；

第二电机总成产生的扭矩依次通过第二电机轴、中间轴、差速器总成，传递至车轮；

采用如权利要求7所述的集成油冷电机混动变速器总成，进行以下冷却过程：

发动机不启动时，依次通过车轮、差速器总成、第一ICE中间轴总成齿轮、ICE中间轴，带动低压油泵启动，保障在纯电模式下的集成油冷电机混动变速器总成的冷却润滑需求；

发动机启动时：依次通过输入轴、第二ICE中间轴总成齿轮，带动高压油泵启动，同时，依次通过车轮、差速器总成、第一ICE中间轴总成齿轮、ICE中间轴，带动低压油泵启动，通过双机械泵系统保障集成油冷电机混动变速器总成的压力和冷却润滑流量需求。

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