CN212353597U - 三行星排混合动力汽车传动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种三行星排混合动力汽车传动系统，包括超速输入轴以及套设在其上的第一行星排，所述第一行星排的齿圈上固接有一中间输入轴，所述中间输入轴通过第一离合器和第二离合器连接至所述第二行星排和第三行星排，第二行星排的齿圈上固接有一输出轴；还包括主驱动电机和辅助电机；所述主驱动电机设置在所述第一行星排与发动机之间，其转子与所述超速输入轴固接，所述辅助电机套设在所述第一行星排的行星架上，其转子与所述第一行星排的行星架外侧固接。本实用新型的有益效果主要体现在：主驱动电机和辅助电机均能驱动第一行星排旋转，实现驱动电机的动力传递。从而使得辛普森式变速箱既能够由发动机驱动运转，又能够由电机驱动运转。

Description

三行星排混合动力汽车传动系统

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，具体而言，尤其涉及一种三行星排混合动力汽车传动系统。

背景技术

在自动挡汽车中，仅由发动机驱动的辛普森式四挡位自动变速箱(4AT) 的技术已经十分成熟。但是，随着环境保护和节约燃料的要求，利用发动机、电动机的组合驱动的混合动力汽车越来越受到人们的关注，混合动力汽车也是目前行业发展的新趋势。混合动力汽车中的变速箱不仅可以由发动机进行驱动，还可以由电机进行驱动。因此，如何在尽量不对现有技术中辛普森式四挡位自动变速箱做出较大改变的前提下，增加电机模块，使其成为既能够由发动机驱动运转，又能够由电机驱动运转的混合动力变速箱，是现有技术亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种三行星排混合动力汽车传动系统。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种三行星排混合动力汽车传动系统，包括：

一超速输入轴，用于接收动力传输；

一第一行星排，套设在所述超速输入轴外周；

一中间输入轴，与所述第一行星排的齿圈固接并与所述超速输入轴共轴；

一第二行星排和一第三行星排，两者共用太阳轮，所述中间输入轴通过第一离合器和第二离合器连接至所述第二行星排和第三行星排，

一输出轴，与所述第二行星排的齿圈固接；

还包括主驱动电机和辅助电机；

所述主驱动电机设置在所述第一行星排与发动机之间，其转子与所述超速输入轴固接，所述辅助电机套设在所述第一行星排的行星架上，其转子与所述第一行星排的行星架外侧固接。

优选的，所述主驱动电机和辅助电机均为扁平电机。

优选的，所述第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一齿圈和第一行星架，所述第一太阳轮空套于超速输入轴，且所述第一太阳轮、第一行星轮、第一齿圈径向由内而外依次啮合，所述第一行星轮固定设置在第一行星架上，且能够围绕自身旋转；所述第一齿圈连接于中间输入轴。

优选的，所述变速箱的壳体上设有第一制动器和第二制动器，所述第一制动器用以将所述第一太阳轮和变速箱的壳体接合和分离，所述第二制动器用以将所述第一齿圈和变速箱的壳体接合和分离。

优选的，所述第一行星架上设有第三离合器和第三单向离合器F，所述第三离合器用以将所述第一太阳轮和所述第一行星架结合或分离，所述第三单向离合器F用以将所述第一太阳轮和所述第一行星架结合或分离。

优选的，所述第二行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二齿圈和第二行星架，所述第二太阳轮空套在中间轴上，且连接于所述第二离合器；所述第二太阳轮、第二行星轮、第二齿圈径向由内而外依次啮合，所述第二行星轮固定设置在第二行星架上，且能够围绕自身旋转。

优选的，所述第三行星排包括第三太阳轮、第三行星轮、第三齿圈和第三行星架，所述第三太阳轮空套于所述中间轴上，所述中间轴的一端连接于第一离合器，另一端连接于所述第三齿圈；所述第三太阳轮、第三行星轮、第三齿圈径向由内而外依次啮合，所述第三行星轮固定设置在第三行星架上，且能够围绕自身旋转；所述第三行星架连接于第二齿圈。

优选的，所述变速箱的壳体上设有第一单向离合器F和第四制动器，所述第一单向离合器F和第四制动器均用以将第二行星架和变速箱的壳体接合和分离。

优选的，所述变速箱的壳体上设有第二单向离合器F和第三制动器，所述第二单向离合器F和第三制动器用以将共用太阳轮和变速箱的壳体接合和分离。

优选的，所述变速箱的壳体上还设有第五制动器，用以将共用太阳轮和变速箱的壳体接合和分离。

本实用新型的有益效果主要体现在：

1、主驱动电机和辅助电机均能驱动第一行星排旋转，实现驱动电机的动力传递，从而使得辛普森式变速箱既能够由发动机驱动运转，又能够由电机驱动运转；另外，主驱动电机和辅助电机高度集成化布置在本系统的前端，灵活度较高，占用轴向空间较小，整车动力总成开发难度较小；

2、主驱动电机位于超速输入轴上且在变速器之前，因此变速器的所有档位都可以被电机利用，电机本身不需要太大的扭矩，可以节省成本、减小电机的体积。另外，该主驱动电机的设置与传统AT变速器相比，节油率高达30%。替代液力变矩器的功能，机械效率更高。相比DCT变速器，换挡冲击显著降低；

3、辅助电机不占用轴向空间，易于布置。并且直接作用于靠近发动机侧输出端，减小齿轮传递带来的机械损失；

4、辅助电机可实现在发动机高效区工作，节省能源，并且在各挡位以及怠速工况下实现动力补偿和充电功能；

5、主驱动电机和辅助电机采用扁线电机设计，大大节省电机的布置空间，扁线电机的功率密度更高；有利于前置前驱车型前舱布置，有效减少变速器的布置空间；

6、主驱动电机替代传统液力变矩器，解决了液力变矩器效率低的问题，电机传递扭矩机械效率更加高效；

7、主驱动电机能够实现四挡传递扭矩和转速，并且可在三挡（直接挡）实现无级变速；

8、该传动系统具备多种模式切换，在纯电动和混合动力工作模式下节省能源；

9、混合动力模式下，辅助电机驱动第一行星架，通过超速输入轴将发动机拖至高效区起动，主驱动电机通过与位于发动机之间的分离离合器结合，主驱动电机转速提高至与发动机转速相同时结合，能够完成同步动力传输至变速器；

10、怠速模式下，第三离合器结合，辅助电机进行充电模式。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

图1：本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限于本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，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；可以是机械连接，也可以是电连接；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实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型揭示了一种三行星排混合动力汽车传动系统，包括用于接收动力传输的超速输入轴1，所述超速输入轴1的外周上套设有一第一行星排Q，所述第一行星排Q包括第一太阳轮Q1、第一行星轮Q2、第一齿圈Q3和第一行星架Q4，所述第一太阳轮Q1空套于超速输入轴1，且所述第一太阳轮Q1、第一行星轮Q2、第一齿圈Q3径向由内而外依次啮合，所述第一行星轮Q2固定设置在第一行星架Q4上，且能够围绕自身旋转。所述第一齿圈Q3连接于中间输入轴2。

本实施例中，所述变速箱的壳体上设有第一制动器B0和第二制动器B1，所述第一制动器B0用以将所述第一太阳轮Q1和变速箱的壳体接合和分离，以限制第一太阳轮Q1转动。所述第二制动器B1用以将所述第一齿圈Q3和变速箱的壳体接合和分离，以限制所述第一齿圈Q3转动。进一步的，所述第二制动器B1的设置可减少低速拖曳扭矩产生。如果没有第二制动器B1的话，那么第二离合器C2和第一离合器C1会在低速时产生拖曳扭矩增加功率和扭矩损失。

进一步的，所述第一行星架Q4上设有第三离合器C0和第三单向离合器F0，以限制所述第一太阳轮Q1逆时针旋转，所述第三离合器C0用以将所述第一太阳轮Q1和所述第一行星架Q4结合或分离，所述第三单向离合器F0用以将所述第一太阳轮Q1和所述第一行星架Q4结合或分离。

本实用新型中，所述第一齿圈Q3上固设有一与所述超速输入轴1共轴的中间输入轴2，所述中间输入轴2通过第一离合器C1和第二离合器C2连接至所述第二行星排W和第三行星排E，所述第二行星排W的齿圈上固设有一用以输出动力的输出轴4。

具体的，所述第二行星排W包括第二太阳轮W1、第二行星轮W2、第二齿圈W3和第二行星架W4，所述第二太阳轮W1空套在中间轴3上，且连接于所述第二离合器C2。所述第二太阳轮W1、第二行星轮W2、第二齿圈W3径向由内而外依次啮合，所述第二行星轮W2固定设置在第二行星架W4上，且能够围绕自身旋转。

所述第三行星排E包括第三太阳轮E1、第三行星轮E2、第三齿圈E3和第三行星架E4，上述中，第二太阳轮W1和所述第三太阳轮E1为公用太阳轮，所述公用太阳轮空套于所述中间轴3上，所述中间轴3的一端连接于第一离合器C1，另一端连接于所述第三齿圈E3。所述第三太阳轮E1、第三行星轮E2、第三齿圈E3径向由内而外依次啮合，所述第三行星轮E2固定设置在第三行星架E4上，且能够围绕自身旋转。所述第三行星架E4连接于第二齿圈W3。

进一步的，所述变速箱的壳体上设有第一单向离合器F1和第四制动器B4，所述第一单向离合器F1和第四制动器B4均用以将第二行星架W4和变速箱的壳体接合和分离。所述变速箱的壳体上设有第二单向离合器F2和第三制动器B3，所述第二单向离合器F2和第三制动器B3用以将共用太阳轮和变速箱的壳体接合和分离。所述变速箱的壳体上还设有第五制动器B2，用以将共用太阳轮和变速箱的壳体接合和分离，以限制所述共用太阳轮转动。优选的，所述第一制动器B0、第二制动器B1、第五制动器B2、第三制动器B3及第四制动器B4均为多片式制动器或单片式制动器。

本实用新型的另一设计要点在于：还包括主驱动电机6和辅助电机7，所述主驱动电机6和辅助电机7均为扁平电机。其中，所述主驱动电机6设置在所述第一行星排Q与发动机之间，其转子与所述超速输入轴1固接，所述辅助电机7套设在所述第一行星排Q的行星架上，其转子与所述第一行星排Q的行星架外侧固接。所述主驱动电机和辅助电机高度集成化布置在本系统的前端，灵活度较高，占用轴向空间较小，整车动力总成开发难度较小。所述主驱动电机6和辅助电机7采用扁线电机设计。大大节省电机的布置空间，扁线电机的功率密度更高。有利于前置前驱车型前舱布置，有效减少变速器的布置空间。主驱动电机替代传统液力变矩器，解决了液力变矩器效率低的问题。电机传递扭矩机械效率更加高效。所述辅助电机可实现在发动机高效区工作，节省能源。并且在各挡位以及怠速工况下实现动力补偿和充电功能。另外，主驱动电机能够实现四挡传递扭矩和转速，并且可在三挡直接挡实现无级变速。另外，该结构具备多种模式切换，在纯电动和混合动力工作模式下节省能源。本实用新型中，主驱动电机位于超速输入轴上且在变速器之前，因此变速器的所有档位都可以被电机利用，电机本身不需要太大的扭矩，可以节省成本、减小电机的体积。该主驱动电机的设置与传统AT变速器相比，节油率高达30%。替代液力变矩器的功能，机械效率更高。相比DCT变速器，换挡冲击显著降低。所述辅助电机不占用轴向空间，易于布置，并且直接作用于靠近发动机侧输出端，减小齿轮传递带来的机械损失。

本实施例中，所述超速输入轴1的输入端还设有分离离合器（图中未示出），用于与发动机接合或分离。

当处于D1挡时，即特别的2-1挡；

动力由超速输入轴1传递给与其连接的第一行星架Q4，所述第三离合器C0和第三单向离合器F0通过液压结合，所述第一行星架Q4和第一太阳轮Q1，连接成一整体，且顺时针旋转，所述第一齿圈Q3顺时针将动力传递至中间输入轴2。所述第一离合器C1结合，通过中间轴3将动力顺时针传递至第三齿圈E3，第三太阳轮E1逆时针旋转，此时，第一单向离合器F1结合，防止第二行星架W4顺时针运转并固定，所述第二齿圈W3和第三行星架E4顺时针运转，从所连接的输出轴4输出动力至减速器结构，完成向两边车轮传递动力。

当处于D2挡时，即特别的2-2挡；

动力由超速输入轴1传递给与其连接的第一行星架Q4，所述第三离合器C0和第三单向离合器F0通过液压结合，所述第一行星架Q4和第一太阳轮Q1，连接成一整体，且顺时针旋转，所述第一齿圈Q3顺时针将动力传递至中间输入轴2。所述第一离合器C1结合，通过中间轴3将动力顺时针传递至第三齿圈E3，第三太阳轮E1有逆时针旋转的趋势，此时，所述第二单向离合器F2和第三制动器B3结合，公用太阳轮固定。所述第二行星轮W2和第二行星架W4同向转动，所述第二行星轮W2将动力传递至第二齿圈W3，与此同时，所述第三行星架E4将动力传递至第二齿圈W3，再由所述第二齿圈W3将动力通过输出轴4输出至减速器结构，完成向两边车轮传递动力。

当处于D3挡时，即直接挡；

动力由超速输入轴1传递给与其连接的第一行星架Q4，所述第三离合器C0和第三单向离合器F0通过液压结合，所述第一行星架Q4和第一太阳轮Q1，连接成一整体，且顺时针旋转，所述第一齿圈Q3顺时针将动力传递至中间输入轴2。所述第一离合器C1和第二离合器C2结合，动力分别传递至第三齿圈E3和公用太阳轮，此时，第二行星排和第三行星排整体共同转动，所述第三制动器B3结合，使所述第二单向离合器F2随着公用太阳轮顺时针转动，由所述第二齿圈W3将动力通过输出轴4输出至减速器结构，完成向两边车轮传递动力。

当处于D4挡时，即超速挡；

动力由超速输入轴1传递给与其连接的第一行星架Q4，所述第三单向离合器F0结合，所述第一太阳轮Q1固定不旋转，所述第一行星架Q4顺时针旋转带动所述第一齿圈Q3旋转，所述第一齿圈Q3旋转顺时针将动力传递至中间输入轴2。所述第一离合器C1和第二离合器C2结合，动力分别传递至第三齿圈E3和公用太阳轮，此时，第二行星排和第三行星排整体共同转动，所述第三制动器B3结合，使所述第二单向离合器F2随着公用太阳轮顺时针转动，由所述第二齿圈W3将动力通过输出轴4输出至减速器结构，完成向两边车轮传递动力。

当处于P、N挡时，即停车、空挡；

所述第三离合器C0和第三单向离合器F0通过液压结合，所述第一行星架Q4和第一太阳轮Q1，连接成一整体，且顺时针旋转，所述第一齿圈Q3顺时针将动力传递至中间输入轴2。所述第一离合器C1和第二离合器C2分离，从而无动力输出。

特别的纯电动模式下，由D3挡断开第一离合器C1和第二离合器C2。动力中断连接。

当力由超速输入轴1传递给与其连接的第一行星架Q4，所述第三离合器C0和第三单向离合器F0通过液压结合，所述第一行星架Q4和第一太阳轮Q1，连接成一整体，且顺时针旋转，所述第一齿圈Q3顺时针将动力传递至中间输入轴2。第二离合器C2结合，动力分别传递至公用太阳轮，公用太阳轮顺时针旋转。此时，所述第四制动器B4结合，所述第二行星架W4固定不旋转，所述第二行星轮W2自逆时针转动，带动第二齿圈W3逆时针转动，所述第三行星架E4也逆时针转动，由所述第二齿圈W3将动力通过输出轴4输出至减速器结构，完成向两边车轮传递动力，形成倒挡。

在纯电动起步时，第二制动器B1结合，固定第一齿圈Q3，作用是避免第一离合器C1和第二离合器C2在低速转动产生的拖曳扭矩。节省能源。所述第三离合器C0和第三单向离合器F0结合，使得第一行星架Q4和第一太阳轮Q1整体旋转，由辅助电机反拖至发动机高效区启动。所述主驱动电机完成转速同步工作，替代传动自动变速器液力变矩器功能。

在混动模式下，发动机传递动力，主驱动电机同步转速，将动力传递至液力耦合的自动变速器机构。辅助电机通过反拖转速持续对电池包充电。

在低速纯电动模式下，主驱动电机切断发动机连接，通过D3挡位进行无级变速。辅助电机此时根据系统SOC情况，进行充电和对主驱动电机充电。

在发动机断油情况下，所述主驱动电机可在低挡位实现动力传递工作。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.三行星排混合动力汽车传动系统，包括：

一超速输入轴（1），用于接收动力传输；

一第一行星排（Q），套设在所述超速输入轴（1）外周；

一中间输入轴（2），与所述第一行星排（Q）的齿圈固接并与所述超速输入轴（1）共轴；

一第二行星排（W）和一第三行星排（E），两者共用太阳轮，所述中间输入轴（2）通过第一离合器（C1）和第二离合器（C2）连接至所述第二行星排（W）和第三行星排（E），

一输出轴（4），与所述第二行星排（W）的齿圈固接；

其特征在于：还包括主驱动电机（6）和辅助电机（7）；

所述主驱动电机（6）设置在所述第一行星排（Q）与发动机之间，其转子与所述超速输入轴（1）固接，所述辅助电机（7）套设在所述第一行星排（Q）的行星架上，其转子与所述第一行星排（Q）的行星架外侧固接。

2.根据权利要求1所述的三行星排混合动力汽车传动系统，其特征在于：所述主驱动电机（6）和辅助电机（7）均为扁平电机。

3.根据权利要求1所述的三行星排混合动力汽车传动系统，其特征在于：所述第一行星排（Q）包括第一太阳轮（Q1）、第一行星轮（Q2）、第一齿圈（Q3）和第一行星架（Q4），所述第一太阳轮（Q1）空套于超速输入轴（1），且所述第一太阳轮（Q1）、第一行星轮（Q2）、第一齿圈（Q3）径向由内而外依次啮合，所述第一行星轮（Q2）固定设置在第一行星架（Q4）上，且能够围绕自身旋转；所述第一齿圈（Q3）连接于中间输入轴（2）。

4.根据权利要求3所述的三行星排混合动力汽车传动系统，其特征在于：变速箱的壳体上设有第一制动器（B0）和第二制动器（B1），所述第一制动器（B0）用以将所述第一太阳轮（Q1）和变速箱的壳体接合和分离，所述第二制动器（B1）用以将所述第一齿圈（Q3）和变速箱的壳体接合和分离。

5.根据权利要求4所述的三行星排混合动力汽车传动系统，其特征在于：所述第一行星架（Q4）上设有第三离合器（C0）和第三单向离合器（F0），所述第三离合器（C0）用以将所述第一太阳轮（Q1）和所述第一行星架（Q4）结合或分离，所述第三单向离合器（F0）用以将所述第一太阳轮（Q1）和所述第一行星架（Q4）结合或分离。

6.根据权利要求5所述的三行星排混合动力汽车传动系统，其特征在于：所述第二行星排（W）包括第二太阳轮（W1）、第二行星轮（W2）、第二齿圈（W3）和第二行星架（W4），所述第二太阳轮（W1）空套在中间轴（3）上，且连接于所述第二离合器（C2）；所述第二太阳轮（W1）、第二行星轮（W2）、第二齿圈（W3）径向由内而外依次啮合，所述第二行星轮（W2）固定设置在第二行星架（W4）上，且能够围绕自身旋转。

7.根据权利要求6所述的三行星排混合动力汽车传动系统，其特征在于：所述第三行星排（E）包括第三太阳轮（E1）、第三行星轮（E2）、第三齿圈（E3）和第三行星架（E4），所述第三太阳轮（E1）空套于所述中间轴（3）上，所述中间轴（3）的一端连接于第一离合器（C1），另一端连接于所述第三齿圈（E3）；所述第三太阳轮（E1）、第三行星轮（E2）、第三齿圈（E3）径向由内而外依次啮合，所述第三行星轮（E2）固定设置在第三行星架（E4）上，且能够围绕自身旋转；所述第三行星架（E4）连接于第二齿圈（W3）。

8.根据权利要求7所述的三行星排混合动力汽车传动系统，其特征在于：所述变速箱的壳体上设有第一单向离合器（F1）和第四制动器（B4），所述第一单向离合器（F1）和第四制动器（B4）均用以将第二行星架（W4）和变速箱的壳体接合和分离。

9.根据权利要求8所述的三行星排混合动力汽车传动系统，其特征在于：所述变速箱的壳体上设有第二单向离合器（F2）和第三制动器（B3），所述第二单向离合器（F2）和第三制动器（B3）用以将共用太阳轮和变速箱的壳体接合和分离。

10.根据权利要求9所述的三行星排混合动力汽车传动系统，其特征在于：所述变速箱的壳体上还设有第五制动器（B2），用以将共用太阳轮和变速箱的壳体接合和分离。

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