CN201045403Y

CN201045403Y - 混合动力汽车双输入行星齿轮传动装置

Info

Publication number: CN201045403Y
Application number: CNU2006200986473U
Authority: CN
Inventors: 王亮
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-24
Filing date: 2006-08-24
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2016-08-24

Abstract

一种混合动力汽车发动机和电机双输入的行星齿轮结构传动装置，在该装置内，电机轴通过主、被动齿轮与行星架相连，由三个双联行星轮分别与发动机输入轴太阳轮与输出轴太阳轮相啮合。在输入轴和行星架上分别布置一个制动器，制动器壳体与驱动装置外壳相连。混合动力汽车按车速分为电机工作低车速工况、发动机工作中车速工况和发动机－电机联合工作高车速工况。当车辆停止时制动车轮，可以使发动机驱动电机发电向电池充电。

Description

混合动力汽车双输入行星齿轮传动装置

所属技术领域

本实用新型涉及一种混合动力汽车发动机和电机双输入的行星齿轮传动装置。

背景技术

目前，混合动力汽车采用将电机与传统的机械变速器相连。该布置虽然沿用了传统的变速器使制造继承性好；但存在传统变速器的尺寸大、换档困难、电机的尺寸也较大、机械故障率较高等不足。

发明内容

本实用新型提供一种混合动力汽车由发动机和电机双输入的行星齿轮结构传动装置。

本实用新型所采用的技术方案是：在汽车离合器后面连接行星齿轮传动装置。在该装置内，电机轴通过主、被动齿轮与行星架相连；由均布的三个双联行星轮分别与发动机输入轴太阳轮与输出轴太阳轮相啮合。在输入轴和行星架上分别布置一个制动器，制动器壳体与驱动装置外壳相连。

本实用新型的混合动力汽车按车速分为低速区、中速区和高速区：将输入轴由制动器制动，使电机动力经主被动齿轮第一次减速，再经行星架传递到行星轮第二次减速后由输出轴输出，构成电机工作低车速工况；将行星架由制动器制动，使发动机动力经输入轴传至双联行星轮，由输出轴输出，构成发动机工作中车速工况；将两个制动器都释放，发动机和电机联合参与工作，由双联行星轮和行星架共同将动力输出，构成联合工作高车速工况。

本实用新型特点是采用的齿轮少，只需要四个圆柱齿轮和三个双联齿轮传递动力，就可以覆盖混合动力汽车全工况的车速范围。没有直径大的内齿圈，可以减小行星齿轮机构外径；行星架结构简单；用三对双联齿轮啮合，减小了输入轴齿轮与输出轴齿轮的直径；选择合适的螺旋角，双联齿轮的轴向力可以平衡；以上各因素均使传动装置整体尺寸减小、重量轻。由于电机经二级减速传递动力，可以采用高速电机减轻重量；外置电机降低了制造成本低，可靠性好。本实用新型可适用于各种混合动力汽车的传动系统，因此应用范围广。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的原理图。

图2是行星齿轮机构布置图。

图3是速度分析图。

图中1.发动机，2.离合器，3.壳体，4.制动器，5.被动齿轮，6.双联行星轮，7.制动器，8.输出轴，9.行星架，10.主动齿轮，11.电机，12.输入轴。

图2中r1___输入轴12太阳轮节圆半径

r2___输出轴8太阳轮节圆半径

r3___行星架9半径

r4___主动齿轮10节圆半径

r5___被动齿轮5节圆半径

图3中a___电机工作低车速工况

b___发动机工作中车速工况

c___发动机-电机联合工作高车速工况

d___停车发动机发电工况

Ve___发动机速度

Vm___电机速度

Vo___输出轴速度

具体实施方式

在图1中，本实用新型的传动装置的壳体3与离合器2壳体相连，输入轴12的前端与离合器从动盘花键连接，并插入发动机1曲轴后端的轴承内；输入轴12的另一端与太阳轮相连，并与双联行星轮6的大齿轮啮合；电机11经主动齿轮10、被动齿轮5与行星架9相连；双联行星轮6的小齿轮与输出轴8的太阳轮啮合。

当制动器4制动、制动器7释放时为电机工作低车速工况。电机11动力经主动齿轮10、被动齿轮5传动行星架9，由双联行星轮6驱动输出轴8太阳轮输出。

由图2和图3a可以分析电机工作低车速工况的传动关系。电机11转速nm与输出轴8转速no的传动比im为

i_{m} = \frac{n_{m}}{n_{o}} = \frac{r 2 r 5 (r 3 - r 1)}{r 3 r 4 (r 2 - r 1)}

这工况充分利用电机低速大转矩的特性，而且经两次减速，因此车辆处于低速行驶；此时车辆的驱动力大，车辆加速度也大。

制动器7制动、制动器4释放时为发动机工作中车速工况。由于行星架9制动，发动机1动力由输入轴12，经双联行星轮6减速后传递到输出轴8太阳轮输出。

由图2和图3b可以分析发动机工作中车速工况的传动关系。发动机1转速ne与输出轴8转速no的传动比ie为

i_{e} = \frac{n_{e}}{n_{o}} = \frac{r 2 (r 3 - r 1)}{r 1 (r 3 - r 2)}

该工况车速为车辆行驶常用的中速范围，如40km/h至50km/h，因此要确保发动机总处于低油耗下工作。

由图2和图3c可以分析发动机-电机联合工作高车速工况的传动关系。制动器4、7均释放，此时双联行星轮6受到发动机1和电机11的联合驱动。其联合驱动的输出轴8转速no为

n_{o} = \frac{n_{e}}{i_{e}} + \frac{n_{m}}{i_{m}}

当车辆倒车时为电机11单独工作，其制动器制动和传动关系与电机工作低车速工况时相同，仅电机11的转动方向相反。

由图2和图3d可以分析发动机驱动电机发电向电池充电工况。当车辆停止时制动车轮，释放制动器4和7，发动机1转速ne与电机11转速nm的传动比ic为

i_{c} = \frac{n_{e}}{n_{m}} = \frac{r 3 r 4 (r 2 - r 1)}{r 1 r 5 (r 3 - r 2)}

现将无量纲的节圆半径进行各传动比的计算比较。设r1＝r4＝r5＝1，对不同比例关系的r2、r3计算得各传动比如下表。

表各节圆半径比例关系下的传动比计算比较

r1	0.8	0.7	0.6	0.5	0.4
r1	0.8	0.7	0.6	0.5	0.4	r2	0.9	0.85	0.8	0.75	0.7
r3	1	1	1	1	1	r2	0.9	0.85	0.8	0.75	0.7
r3	1	1	1	1	1	r4	1	1	1	1	1
r5	1	1	1	1	1	r4	1	1	1	1	1
r5	1	1	1	1	1	Im	1.8	1.7	1.6	1.5	1.4
Ie	2.25	2.428571	2.666667	3	3.5	Im	1.8	1.7	1.6	1.5	1.4
Ie	2.25	2.428571	2.666667	3	3.5	Ic	1.25	1.428571	1.666667	2	2.5

由上表可见，各传动比在合适的范围内，故本实用新型是可以成立的。

Claims

1.一种混合动力汽车双输入行星齿轮传动装置，其电机轴通过主动齿轮(10)、被动齿轮(5)与行星架(9)相连，由三个双联行星轮(6)分别与发动机输入轴(12)的太阳轮与输出轴(8)的太阳轮相啮合，输入轴(12)和行星架(9)上分别装有制动器(4)和制动器(7)，其特征在于，输入轴(12)的动力和电机(11)的动力都通过三个双联行星轮(6)传递至输出轴(8)。

2.根据权利要求1所述的混合动力汽车双输入行星齿轮传动装置，其特征是：制动器(4)与制动器(7)和壳体(3)相连。