CN205273160U - 一种并联式混合动力耦合系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种并联式混合动力耦合系统，包括发动机、电机以及用于输出动力的动力输出轴，发动机的输出轴与电机的输出轴同轴布置，发动机的输出轴上套设有可通过制动器控制转动的控制伞齿轮，发动机的输出轴伸出控制伞齿轮的一端设有若干环绕发动机输出轴呈环形分布并且可转动的过渡伞齿轮，所述过渡伞齿轮的轴线与控制伞齿轮的轴线垂直相交，过渡伞齿轮与控制伞齿轮相啮合，电机的输出轴上靠近发动机输出轴一端设有分别与若干过渡齿轮啮合的输出伞齿轮，电机输出轴的另一端通过离合器与动力输出轴同轴连接。本实用新型整体结构简单紧凑，并且动力传输系统具有较高的灵活性和动力传输效率。

Description

一种并联式混合动力耦合系统

技术领域

本实用新型涉及一种混合动力车的动力传输系统，尤其是涉及并联式混合动力车的动力耦合系统。

背景技术

混合动力汽车是依靠发动机和电机提供动力的，通常在起步阶段由电机输出动力，当速度达到一定值时，则由发动机提供动力，当速度较高或者上坡等需要较大动力时，则由发动机和电机同时提供动力，并且发动机还需要通过电机发电一边给电池充电，因此，发动机和电机必须要通过耦合才能分别实现上述多种工作模式。在现有的并联式混合动力车中，发动机和电机通常采用如说明书附图2所示的耦合结构，发动机1的输出轴与电机2的输出轴通过一对齿轮组刚性地耦合在一起，再通过离合器7向动力输出轴8输出动力。该耦合结构存在如下问题：首先，发动机和电机不能同轴布置，因此不利于实现布置空间的紧凑；其次，由于发动机和电机之间是硬性连接，因而会影响动力传输系统的灵活性，进而影响动力传输系统的效率。例如，当用电机输出的动力使车辆起步时，电机必须同时反向拖动发动机转动，从而降低电机的有效功率，影响车辆的起步加速性能。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有的混合动力耦合系统所存在的结构不紧凑、动力传输系统的灵活性差以及动力传输系统的效率低的问题，提供一种结构紧凑、动力传输系统具有较高的灵活性和效率的并联式混合动力耦合系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种并联式混合动力耦合系统，包括发动机、电机以及用于输出动力的动力输出轴，发动机的输出轴与电机的输出轴同轴布置，发动机的输出轴上套设有可通过制动器控制转动的控制伞齿轮，发动机的输出轴伸出控制伞齿轮的一端设有若干环绕发动机输出轴呈环形分布并且可转动的过渡伞齿轮，所述过渡伞齿轮的轴线与控制伞齿轮的轴线垂直相交，过渡伞齿轮与控制伞齿轮相啮合，电机的输出轴上靠近发动机输出轴一端设有分别与若干过渡伞齿轮啮合的输出伞齿轮，电机输出轴的另一端通过离合器与动力输出轴同轴连接。

由于发动机的输出轴与电机的输出轴以及动力输出轴同轴设置，因而可使动力传输系统的结构更紧凑。特别是，发动机输出轴和电机输出轴之间非刚性耦合，因而有利于提高动力传输系统的灵活性和效率。例如，当车辆起步时，制动器不工作，因此控制伞齿轮可在发动机输出轴上空转，此时电机启动，从而通过离合器向动力输出轴输出动力，与此同时，输出伞齿轮则带动过渡伞齿轮连同控制伞齿轮空转，发动机输出轴保持静止，从而确保电机的动力全部用于车辆的加速起步。而当车辆达到正常行驶速度时，制动器动作将控制伞齿轮制动，电机则进入发电模式，此时的发动机输出轴带动过渡伞齿轮绕着发动机输出轴转动，进而带动输出伞齿轮以及电机的输出轴转动，电机的输出轴一方面通过离合器向动力输出轴输出动力，另一方面驱动电机发电为电池充电。当车辆高速行驶或上坡需要较大动力时，制动器动作将控制伞齿轮制动，此时的发动机输出轴带动过渡伞齿轮绕着发动机输出轴转动，进而带动输出伞齿轮以及电机的输出轴转动，电机则同时输出动力以实现动力的耦合，并通过离合器向动力输出轴输出动力。当车辆下坡时，我们可使制动器不工作，而电机则进入发电模式，这样，车轮即可反向驱动动力输出轴转动，并通过离合器驱动电机输出轴转动，使电机发电为蓄电池充电，从而实现制动能量的回收，与此同时，输出伞齿轮则带动过渡伞齿轮连同控制伞齿轮空转，发动机输出轴则保持静止。

作为优选，所述控制伞齿轮上靠近发动机的端面上设有沿轴线一体延伸的制动套管，所述制动器为设置在制动套管外面的外抱式制动器。

制动套管有利于提高控制齿轮与发动机输出轴的配合长度，从而提高控制伞齿轮的连接强度和刚性，同时方便控制伞齿轮的制动。

作为优选，过渡伞齿轮为四个，在发动机的输出轴伸出控制伞齿轮一端的端部设有一安装圆盘，在安装圆盘的边缘径向地设有四根在圆周方向上等间距布置的齿轮轴，四个过渡伞齿轮分别套设在四根齿轮轴上。

四个过渡伞齿轮等间距地设置在安装圆盘的边缘，从而使动力传输时控制伞齿轮和输出伞齿轮的受力均衡。特别是，可极大地提高四个过渡伞齿轮的安装强度和刚性。

因此，本实用新型具有如下有益效果：整体结构简单紧凑，并且动力传输系统具有较高的灵活性和动力传输效率。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是现有的并联式混合动力耦合系统结构示意图。

图中：1、发动机2、电机3、控制伞齿轮31、制动套管4、过渡伞齿轮5、输出伞齿轮6、制动器7、离合器8、动力输出轴9、安装圆盘91、齿轮轴。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示，一种并联式混合动力耦合系统，包括发动机1、电机2以及用于输出动力的动力输出轴8，发动机1的输出轴与电机2的输出轴同轴布置，从而有利于简化结构，使动力传输系统的结构更加紧凑。为了实现发动机1和电机2输出动力的耦合，我们在发动机1的输出轴上套设一个控制伞齿轮3，在发动机1的输出轴伸出控制伞齿轮3一端的端部固定连接一个安装圆盘9，该安装圆盘9垂直于发动机1的输出轴，然后在安装圆盘9的边缘设置四根沿安装圆盘9径向延伸的齿轮轴91，齿轮轴91在安装圆盘9的圆周方向上形成间隔角度为90度的等间距布置，接着我们可在四根齿轮轴91上分别套设一个可转动的过渡伞齿轮4。四个过渡伞齿轮4的轴线与控制伞齿轮3的轴线垂直相交，并且过渡伞齿轮4与控制伞齿轮3相啮合。此外，电机2的输出轴上靠近发动机1输出轴一端设置一个输出伞齿轮5，该输出伞齿轮5分别与四个过渡伞齿轮4啮合，而电机2输出轴的另一端则通过一个离合器7与动力输出轴8同轴连接，以便选择性地输出动力。进一步地，我们还需在控制伞齿轮3上设置一个制动器6，以控制该控制伞齿轮3的转动，具体地，我们可在靠近发动机1的端面上设置沿控制伞齿轮3轴线一体向外延伸的制动套管31，该制动套管31与发动机1的输出轴形成转动连接，而制动器6则可采用外抱式制动器，该外抱式制动器可设置在制动套管31的外面。

本实用新型的并联式混合动力耦合系统具有多种工作模式，下面就各工作模式做一详细说明：

一、怠速充电模式

此时的离合器7脱开，使动力不会从动力输出轴8传出，而电机2则处于发电模式，同时制动器6将控制伞齿轮3制动以避免其转动。处于怠速状态的发动机1通过发动机1的输出轴驱动安装圆盘9转动，并带动安装圆盘9上的四个过渡伞齿轮4围绕发动机1的输出轴公转，由于此时与四个过渡伞齿轮4啮合的控制伞齿轮3处于静止状态，因此四个过渡伞齿轮4同时形成自转，这样，四个过渡伞齿轮4即可驱动设置在电机2的输出轴上的输出伞齿轮5转动，从而使电机2发电，以便为车辆的蓄电池充电。

二、电机驱动车辆起步模式

此时的发动机1不工作，制动器6不制动，而离合器7接合以便通过动力输出轴8向外传输动力。电机2工作并通过离合器7直接向动力输出轴8输出动力；与此同时，电机2通过电机2的输出轴驱动输出伞齿轮5转动，由于此时的控制伞齿轮3没有制动，因此，与输出伞齿轮5啮合的过渡伞齿轮4即可绕着齿轮轴91空转，并带动与过渡伞齿轮4啮合的控制伞齿轮3空转，也就是说，电机2不会对发动机1形成倒拖形象，从而可将全部的动力向外输出，以改善车辆的起步加速性能。

三、发动机驱动模式

当车辆达到正常行驶速度时，发动机1工作以驱动车辆，而电机2则进入发电模式以便为蓄电池充电，同时制动器6将控制伞齿轮3制动以避免其转动。此时发动机1通过发动机1的输出轴驱动安装圆盘9转动，并带动安装圆盘9上的四个过渡伞齿轮4围绕发动机1的输出轴公转，由于此时与四个过渡伞齿轮4啮合的控制伞齿轮3处于静止状态，因此四个过渡伞齿轮4同时形成自转，这样，四个过渡伞齿轮4即可驱动设置在电机2的输出轴上的输出伞齿轮5转动，进而通过电机2的输出轴驱动处于发电模式的电机2发电为蓄电池充电，同时通过离合器7向动力输出轴8输出动力，以驱动车辆行驶。需要说明的是，当车辆的剩油不多时，我们可使电机2处于不工作状态，这样可最大限度地降低发动机1的负载，以便车辆能延长行驶里程，避免中途因燃油耗尽而停车。

四、发动机和电机联合驱动模式

当车辆高速行驶或上坡需要较大动力时，制动器6将控制伞齿轮3制动以避免其转动。此时发动机1通过发动机1的输出轴驱动安装圆盘9转动，并带动安装圆盘9上的四个过渡伞齿轮4围绕发动机1的输出轴公转，由于此时与四个过渡伞齿轮4啮合的控制伞齿轮3处于静止状态，因此四个过渡伞齿轮4同时形成自转，这样，四个过渡伞齿轮4即可驱动设置在电机2的输出轴上的输出伞齿轮5转动，并与电机2一起共同驱动电机2的输出轴转动以实现动力的耦合，进而通过接合的离合器7向动力输出轴8输出动力，以便为车辆提供足够的驱动动力，使车辆高速行驶或平稳上坡。

五、制动能量回收模式

当车辆下坡或需要减速时，我们可使制动器6不工作以便控制伞齿轮3可空转，而电机2则进入发电模式，这样，依靠车辆下坡时的惯性，车轮即可反向驱动动力输出轴8转动，并通过离合器7驱动电机2的输出轴转动，从而使电机2发电为蓄电池充电，以实现制动能量的回收。与此同时，输出伞齿轮5则反向带动过渡伞齿轮4连同控制伞齿轮3空转，此时发动机1可工作在怠速状态，或者使发动机1熄火，从而使发动机1的输出轴保持静止。当然，为了提高制动效果和安全性，我们也可使制动器6工作以便将控制伞齿轮3制动，这样，车辆的惯性通过输出伞齿轮5反向带动过渡伞齿轮4公转并自转，进而通过安装圆盘9驱动发动机1的输出轴转动，以实现发动机1反拖。

Claims (3)

1.一种并联式混合动力耦合系统，包括发动机（1）、电机（2）以及用于输出动力的动力输出轴（8），其特征是，所述发动机（1）的输出轴与所述电机（2）的输出轴同轴布置，所述发动机（1）的输出轴上套设有可通过制动器（6）控制转动的控制伞齿轮（3），所述发动机（1）的输出轴伸出所述控制伞齿轮（3）的一端设有环绕所述发动机（1）输出轴呈环形分布并且可转动的过渡伞齿轮（4），所述过渡伞齿轮（4）的轴线与所述控制伞齿轮（3）的轴线垂直相交，所述过渡伞齿轮（4）与所述控制伞齿轮（3）相啮合，所述电机（2）的输出轴上靠近所述发动机（1）输出轴一端设有分别与所述过渡伞齿轮（4）啮合的输出伞齿轮（5），所述电机（2）输出轴的另一端通过（7）离合器与所述动力输出轴（8）同轴连接。

2.根据权利要求1所述的一种并联式混合动力耦合系统，其特征是，所述控制伞齿轮（3）上靠近所述发动机（1）的端面上设有沿轴线一体延伸的制动套管（31），所述制动器（6）为设置在所述制动套管（31）外面的外抱式制动器。

3.根据权利要求1或2所述的一种并联式混合动力耦合系统，其特征是，所述过渡伞齿轮（4）为四个，在所述发动机（1）的输出轴伸出所述控制伞齿轮（3）一端的端部设有一安装圆盘（9），在所述安装圆盘（9）的边缘径向地设有四根在圆周方向上等间距布置的齿轮轴（91），四个所述过渡伞齿轮（4）分别套设在四根所述齿轮轴（91）上。