CN218430829U - 一种双电机单行星排无独立取力轴混合动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双电机单行星排无独立取力轴混合动力系统，包括发动机、离合器、输入前轴、第一换挡执行机构、行星齿轮组、输入后轴、变速机构、主减速器和车轮，倒挡从动齿轮固定设置在第一中间轴上，二挡从动齿轮固定设置在第二中间轴上，倒挡主动齿轮空套设置在第二中间轴上，倒挡主动齿轮和倒挡从动齿轮啮合，取力器和第二中间轴动力连接。本实用新型取消PTO轴和PTO齿轮，结构简单，零件数量少，重量小，成本低采用双中间轴可使各挡位齿轮错位布置，总成轴向长度缩短。

Description

一种双电机单行星排无独立取力轴混合动力系统

技术领域

本实用新型属于混合动力汽车技术领域，具体是一种双电机单行星排无独立取力轴混合动力系统。

背景技术

混合动力系统包括发动机、电机和传动系统(变速器)，电机有单电机方案和双电机方案，传动系统有普通齿轮变速器或减速器，也有带行星排的功率分流变速器，行星排有单排、双排、三排等方案。

现有技术的双电机双行星排混合动力系统，第一行星排后端无减速增扭机构，第二行星排减速增扭作用受到尺寸限制无法增大，动力无法提升，因此只适合中轻型车量应用。并且纯发动机驱动没有连接减速增扭齿轮机构，因此只能应用于高速工况。

因此现有技术中已经有采用单行星排结构解决上述问题，如中国专利CN113602070A公开的公开一种三档平行轴式可跛行带取力模块双电机单行星排混合动力系统，包括发动机、第一电机、第二电机、调速机构、壳体，第一中心轴、第二中心轴、输出轴，第一中心轴的前端穿出壳体外与发动机连接，第一中心轴外空套有第一空心轴，第一中心轴的后端通过行星排与空心轴传动连接，行星排的后端连接第二中心轴，第二中心轴后端可传动连接有输出轴，输出轴后端穿出壳体外将动力传动到车轮系统中，调速机构分别与第二中心轴、输出轴传动连接，第一电机与空心轴传动连接，第二电机与输出轴传动连接。该结构能有效提高空间利用率、档位丰富、对车型适配性广等特点。但该结构仍存在一些不足，该结构的第二电机输出采用单独设置的电机中间轴，即第二电机过渡轴，轴系复杂；变速机构采用单中间轴结构，变速机构分布过于集中，总成的轴线长度过长；倒挡齿轮和倒挡轴单独设置，结构复杂，成本高；PTO输入轴单独设置，结构复杂，零部件多，成本高。

实用新型内容

本实用新型提供一种双电机单行星排无独立取力轴混合动力系统，取消PTO轴和PTO齿轮，结构简单，零件数量少，重量小，成本低。采用双中间轴可使各挡位齿轮错位布置，总成轴向长度缩短。

一种双电机单行星排无独立取力轴混合动力系统，包括从前到后依次连接的发动机、离合器、输入前轴、第一换挡执行机构、行星齿轮组、输入后轴、变速机构、主减速器和车轮，所述行星齿轮组包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈；

还包括第一电机、空心轴和第二电机；所述第一电机设置在所述行星齿轮组之前，所述第一电机和空心轴动力连接，所述空心轴前端连接所述第一换挡执行机构且后端连接太阳轮；本实用新型采用一个行星齿轮组，可实现纯发动机驱动、纯电驱动、混合驱动的不同驱动模式以及不同的行星排速比，可以覆盖更多场景需求。

所述变速机构包括第一中间轴、第二中间轴、倒挡主动齿轮、倒挡从动齿轮、一挡主动齿轮、二挡主动齿轮、三挡主动齿轮、一挡从动齿轮、二挡从动齿轮和三挡从动齿轮，所述一挡主动齿轮、二挡主动齿轮、三挡主动齿轮从前到后依次固定设置在所述输入后轴上，所述一挡从动齿轮、三挡从动齿轮从前到后依次空套设置在所述第一中间轴上，倒挡从动齿轮固定设置在所述第一中间轴上，二挡从动齿轮固定设置在所述第二中间轴上，倒挡主动齿轮空套设置在第二中间轴上，倒挡主动齿轮和倒挡从动齿轮啮合，本实用新型中，使用第一中间轴和第二中间轴充当倒挡轴，比传统结构少一根倒挡轴、一个倒挡输出齿轮，简化了结构，没有设置单独的倒挡轴，结构简单，结构紧凑。

所述第二电机和所述第一中间轴前端动力连接；采用双电机结构，动力补充实现方式：第二电机直连输出，第二电机没有设置独立的中间轴，结构简单，结构紧凑。

还包括取力器，所述取力器和所述第二中间轴动力连接，具体的所述取力器设置在所述第二中间轴的前端。取消PTO轴和PTO齿轮,PTO与二挡共用一对齿轮，即二挡从动齿轮和二挡主动齿轮作为PTO的齿轮，该齿轮组既能作为动力传动的二挡传动，也能作为取力器的传动齿轮，无单独的取力齿轮，无单独的取力轴，简化了结构，节省了成本。

具体的，本实用新型还包括设置在第一中间轴上的第二换挡执行机构，设置在第二中间轴上的第三换挡执行机构，设置在输入后轴末端的第四换挡机构，所述第四换挡机构后部连接有输出轴，所述输出轴上设置有末级减速从动齿轮，第二中间轴末端空套设有末级减速第二主动齿轮，第一中间轴末端空套设有末级减速第一主动齿轮，所述末级减速第一主动齿轮和所述末级减速第二主动齿轮均和所述末级减速从动齿轮啮合。采用多档变速，各种驱动模式下均可选一/二/三/直接挡，挡位数很多，可以根据场景需求选择合适挡位，使电机和发动机运行在高效区，经济性更高。

具体的，本实用新型还包括第一电机输入齿轮、第一电机中间齿轮和第一电机输出齿轮，所述第一电机动力依次连接第一电机输入齿轮、第一电机中间齿轮、第一电机输出齿轮和空心轴。

具体的，本实用新型还包括第二电机输入齿轮和所述第二电机输出齿轮，所述第二电机动力依次连接第二电机输入齿轮、所述第二电机输出齿轮、第一中间轴。

具体的，本实用新型中，二挡从动齿轮、倒挡主动齿轮、第三换挡执行机构和末级减速第二主动齿轮按照从前到后顺序依次设置在所述第二中间轴上，第二电机输出齿轮、一挡从动齿轮、第二换挡执行机构、三挡从动齿轮、倒挡从动齿轮和末级减速第一主动齿轮依次按照从前到后顺序依次设置在所述第一中间轴上。

优选的，所述第二电机和所述第一电机分别设置在所述输入前轴的两侧，所述第一中间轴和第二中间轴分别设置在所述输入后轴两侧。结构布置更加合理，进一步减少了轴向长度，结构更紧凑。

本实用新型的有益效果是：

使用第一中间轴和第二中间轴充当倒挡轴，比传统结构少一根倒挡轴、一个倒挡输出齿轮，简化了结构，没有设置单独的倒挡轴，结构简单，结构紧凑。

采用双电机结构，动力补充实现方式：第二电机直连输出，第二电机没有设置独立的中间轴，结构简单，结构紧凑。

采用一个行星齿轮组，可实现纯发动机驱动、纯电驱动、混合驱动的不同驱动模式以及不同的行星排速比，可以覆盖更多场景需求。

取消PTO轴和PTO齿轮,PTO与二挡共用一对齿轮，即二挡从动齿轮和二挡主动齿轮作为PTO的齿轮，该齿轮组既能作为动力传动的二挡传动，也能作为取力器的传动齿轮，无单独的取力齿轮，无单独的取力轴，简化了结构，节省了成本。

各种驱动模式下均可选一/二/三/直接挡，挡位数很多，可以根据场景需求选择合适挡位，使电机和发动机运行在高效区，经济性更高。

附图说明

图1是本实用新型所述的一种双电机单行星排无独立取力轴混合动力系统的总体结构示意图。

图2是本实用新型所述的行星齿轮组的连接结构示意图。

图3是本实用新型所述的变速机构的结构示意图。

图中：1-发动机、2-离合器、3-输入前轴、4-第一换挡执行机构，

5-行星齿轮组、501-太阳轮、502-行星轮、503-行星架、504-齿圈；

6-输入后轴，

7-变速机构、701-第一中间轴、702-第二中间轴、703-倒挡从动齿轮、704-一挡主动齿轮、705-二挡主动齿轮、706-倒挡主动齿轮、707-一挡从动齿轮、708-三挡主动齿轮、709-二挡从动齿轮、710-三挡从动齿轮、711-第二换挡执行机构、712-第三换挡执行机构、713-第四换挡机构、714-输出轴、715-末级减速从动齿轮、716-末级减速第二主动齿轮、717-末级减速第一主动齿轮，

8-主减速器、9-车轮、10-空心轴，

11-第一电机、1101-第一电机输入齿轮、1102-第一电机中间齿轮、1103-第一电机输出齿轮，

12-第二电机，1201-第二电机输入齿轮、1202-所述第二电机输出齿轮，

13-取力器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“上”，“下”，“前”，“后”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结构必须具有的特定方位、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。

实施例1：

本实施中，方向定义为，发动机在前方，车轮在后方。

如图1所示，一种双电机单行星排无独立取力轴混合动力系统，包括从前到后依次连接的发动机1、离合器2、输入前轴3、第一换挡执行机构4、行星齿轮组5、输入后轴6、变速机构7、主减速器8和车轮9。

如图2所示，所述行星齿轮组5包括太阳轮501、行星轮502、行星架503和齿圈504；

如图1所示，本实施例还包括第一电机11、空心轴10和第二电机12；所述第一电机11设置在所述行星齿轮组5之前，所述第一电机11和空心轴10动力连接，所述空心轴10前端连接所述第一换挡执行机构4且后端连接太阳轮501；

如图3所示，所述变速机构7包括第一中间轴701、第二中间轴702、倒挡主动齿轮706、倒挡从动齿轮703、一挡主动齿轮704、二挡主动齿轮705、三挡主动齿轮708、一挡从动齿轮707、二挡从动齿轮709和三挡从动齿轮710，所述一挡主动齿轮704、二挡主动齿轮705、三挡主动齿轮708从前到后依次固定设置在所述输入后轴6上，所述一挡从动齿轮707、三挡从动齿轮710从前到后依次空套设置在所述第一中间轴701上，倒挡从动齿轮703固定设置在所述第一中间轴701上，二挡从动齿轮709固定设置在所述第二中间轴702上，倒挡主动齿轮706空套设置在第二中间轴702上，倒挡主动齿轮706和倒挡从动齿轮703啮合，

所述第二电机12和所述第一中间轴701前端动力连接；

还包括取力器13，所述取力器13和所述第二中间轴702动力连接。

本实施中，PTO与二挡共用一对齿轮，即二挡从动齿轮709和二挡主动齿轮705作为PTO的齿轮，该齿轮组既能作为动力传动的二挡传动，也能作为取力器的传动齿轮。

本实施例中，所述第二电机12和所述第一中间轴701前端动力连接；第二电机12直连输出，第二电机12没有设置独立的中间轴。

本实施例中，倒挡主动齿轮706空套设置在第二中间轴702上，倒挡主动齿轮706和倒挡从动齿轮703啮合，本实用新型中，使用第一中间轴701和第二中间轴702充当倒挡轴，比传统结构少一根倒挡轴、一个倒挡输出齿轮，简化了结构。

实施例2：

如图1所示，一种双电机单行星排无独立取力轴混合动力系统，包括从前到后依次连接的发动机1、离合器2、输入前轴3、第一换挡执行机构4、行星齿轮组5、输入后轴6、变速机构7、主减速器8和车轮9，所述行星齿轮组5包括太阳轮501、行星轮502、行星架503和齿圈504；

还包括第一电机11、空心轴10和第二电机12；所述第一电机11设置在所述行星齿轮组5之前，所述第一电机11和空心轴10动力连接，所述空心轴10前端连接所述第一换挡执行机构4且后端连接太阳轮501；

如图3所示，所述变速机构7包括第一中间轴701、第二中间轴702、倒挡主动齿轮706、倒挡从动齿轮703、一挡主动齿轮704、二挡主动齿轮705、三挡主动齿轮708、一挡从动齿轮707、二挡从动齿轮709和三挡从动齿轮710，所述一挡主动齿轮704、二挡主动齿轮705、三挡主动齿轮708从前到后依次固定设置在所述输入后轴6上，所述一挡从动齿轮707、三挡从动齿轮710从前到后依次空套设置在所述第一中间轴701上，倒挡从动齿轮703固定设置在所述第一中间轴701上，二挡从动齿轮709固定设置在所述第二中间轴702上；

如图3中虚线标识所示，倒挡主动齿轮706空套设置在第二中间轴702上，倒挡主动齿轮706和倒挡从动齿轮703啮合。

本实施例中，所述第二电机12和所述第一中间轴701前端动力连接；

本实施例还包括取力器13，所述取力器13和所述第二中间轴702动力连接，具体的所述取力器13设置在所述第二中间轴702的前端。

如图3所示，本实施例还包括设置在第一中间轴701上的第二换挡执行机构711，设置在第二中间轴702上的第三换挡执行机构712，设置在输入后轴6末端的第四换挡机构713，所述第四换挡机构713后部连接有输出轴714，所述输出轴714上设置有末级减速从动齿轮715，第二中间轴702末端空套设有末级减速第二主动齿轮716，第一中间轴701末端空套设有末级减速第一主动齿轮717，所述末级减速第一主动齿轮717和所述末级减速第二主动齿轮716均和所述末级减速从动齿轮715啮合。

如图1所示，本实施例还包括第一电机输入齿轮1101、第一电机中间齿轮1102和第一电机输出齿轮1103，所述第一电机11动力依次连接第一电机输入齿轮1101、第一电机中间齿轮1102、第一电机输出齿轮1103和空心轴10。

如图1所示，本实施例还包括第二电机输入齿轮1201和所述第二电机输出齿轮1202，所述第二电机12动力依次连接第二电机输入齿轮1201、所述第二电机输出齿轮1202、第一中间轴701。

如图3所示，本实施例中，二挡从动齿轮709、倒挡主动齿轮706、第三换挡执行机构712和末级减速第二主动齿轮716按照从前到后顺序依次设置在所述第二中间轴702上，第二电机输出齿轮1202、一挡从动齿轮707、第二换挡执行机构711、三挡从动齿轮710、倒挡从动齿轮703和末级减速第一主动齿轮717依次按照从前到后顺序依次设置在所述第一中间轴701上。

如图1所示，本实施例中，所述第二电机12和所述第一电机11分别设置在所述输入前轴3的两侧，所述第一中间轴701和第二中间轴702分别设置在所述输入后轴6两侧。

本实施例的混动系统的工作模式分为3种，具体为：

1.纯发动机驱动模式：第一换挡执行机构4置于右位，发动机1动力经行星齿轮组5传输到输入后轴6，根据不同工况需求，控制第二、三、四换挡执行机构，选择合适挡位，驱动输出轴714，后经差速器8，最后驱动车轮9。

2.纯电驱动模式：第一换挡执行机构4置于左位或右位，第一电机11动力经第一电机输入齿轮1101、第一电机中间齿轮1102、第一电机输出齿轮1103、行星齿轮组5传输到输入后轴6，根据不同工况需求，控制第二、三、四换挡执行机构，选择合适挡位，驱动输出轴714。第二电机12根据需要，动力可经第二电机输入齿轮1201、所述第二电机输出齿轮1202、第一中间轴701、末级减速第一主动齿轮717、末级减速从动齿轮715传输到输出轴714进行助力。

3.混动模式：第一换挡执行机构4置于中位，第一电机701动力从太阳轮501输入，发动机1动力从行星架503输入，两股功率流经过行星齿轮组5耦合输出到输入后轴6，再根据不同工况需求，控制第二、三、四换挡执行机构，选择合适挡位，驱动输出轴714。

具体的动力传输路径为：

发动机1动力经离合器2、输入前轴3、行星齿轮组5向后传输到输入后轴6；

第一电机11动力第一电机输入齿轮1101、第一电机中间齿轮1102、第一电机输出齿轮1103、行星齿轮组5传输到输入后轴6。第一换挡执行机构4可以改变行星排的工作速比，或者置于中位，使行星齿轮组5耦合第一电机11与发动机1的转速。

输入后轴6动力根据换第二换挡执行机构711、第三换挡执行机构712、第四换挡机构713的不同挡位，经不同路径传输到输出轴714。具体如下：

一挡：第二换挡执行机构711第二换挡执行机构置于左位，输入后轴6动力经一挡主动齿轮704、一挡从动齿轮707、第二换挡执行机构711、第一中间轴701、末级减速第一主动齿轮717、末级减速从动齿轮715传输到输出轴714，到达第一中间轴701的动力还可以经过所述第二电机输出齿轮1202、第二电机输入齿轮1201分流到第二电机12进行发电；

二挡：第三换挡执行机构712置于右位，输入后轴6动力经二挡主动齿轮705、二挡从动齿轮709、第二中间轴702、第三换挡执行机构712、末级减速第二主动齿轮716、末级减速从动齿轮715传输到输出轴714；

三挡：第二换挡执行机构711置于右位，输入后轴6动力经三挡主动齿轮708、三挡从动齿轮710、第二换挡执行机构711、第一中间轴701、末级减速第一主动齿轮717、末级减速从动齿轮715传输到输出轴714，到达第一中间轴701的动力还可以经过所述第二电机输出齿轮1202、第二电机输入齿轮1201分流到第二电机12进行发电；

倒挡：第三换挡执行机构712置于左位，输入后轴6动力经二挡主动齿轮705、二挡从动齿轮709、第二中间轴702、第三换挡执行机构712、倒挡主动齿轮706、倒挡从动齿轮703、第一中间轴701、末级减速第一主动齿轮717、末级减速从动齿轮715传输到输出轴714，到达第一中间轴701的动力还可以经过所述第二电机输出齿轮1202、第二电机输入齿轮1201分流到第二电机12进行发电；

直接挡：第四换挡机构713置于右位，输入后轴6的动力经第四换挡机构713传输到输出轴714。

第二电机动力12经第二电机输入齿轮1201、所述第二电机输出齿轮1202、第一中间轴701、末级减速第一主动齿轮717和末级减速从动齿轮715传输到输出轴714，在各种工作模式下均可以通过此路径的逆向传输回收制动能量。

取力实现方式：第二中间轴702作为取力轴，有取力需求时，分流一部分功率给取力器13；无取力需求时，作为倒挡、二挡的动力传输轴，或空转。

Claims (6)

1.一种双电机单行星排无独立取力轴混合动力系统，包括从前到后依次连接的发动机(1)、离合器(2)、输入前轴(3)、第一换挡执行机构(4)、行星齿轮组(5)、输入后轴(6)、变速机构(7)、主减速器(8)和车轮(9)，所述行星齿轮组(5)包括太阳轮(501)、行星轮(502)、行星架(503)和齿圈(504)，其特征在于：

还包括第一电机(11)、空心轴(10)和第二电机(12)；所述第一电机(11)设置在所述行星齿轮组(5)之前，所述第一电机(11)和空心轴(10)动力连接，所述空心轴(10)前端连接所述第一换挡执行机构(4)且后端连接太阳轮(501)；

所述变速机构(7)包括第一中间轴(701)、第二中间轴(702)、倒挡主动齿轮(706)、倒挡从动齿轮(703)、一挡主动齿轮(704)、二挡主动齿轮(705)、三挡主动齿轮(708)、一挡从动齿轮(707)、二挡从动齿轮(709)和三挡从动齿轮(710)，所述一挡主动齿轮(704)、二挡主动齿轮(705)、三挡主动齿轮(708)从前到后依次固定设置在所述输入后轴(6)上，所述一挡从动齿轮(707)、三挡从动齿轮(710)从前到后依次空套设置在所述第一中间轴(701)上，倒挡从动齿轮(703)固定设置在所述第一中间轴(701)上，二挡从动齿轮(709)固定设置在所述第二中间轴(702)上，倒挡主动齿轮(706)空套设置在第二中间轴(702)上，倒挡主动齿轮(706)和倒挡从动齿轮(703)啮合，

所述第二电机(12)和所述第一中间轴(701)前端动力连接；

还包括取力器(13)，所述取力器(13)和所述第二中间轴(702)动力连接。

2.根据权利要求1所述的一种双电机单行星排无独立取力轴混合动力系统，其特征在于：还包括设置在第一中间轴(701)上的第二换挡执行机构(711)，设置在第二中间轴(702)上的第三换挡执行机构(712)，设置在输入后轴(6)末端的第四换挡机构(713)，所述第四换挡机构(713)后部连接有输出轴(714)，所述输出轴(714)上设置有末级减速从动齿轮(715)，第二中间轴(702)末端空套设有末级减速第二主动齿轮(716)，第一中间轴(701)末端空套设有末级减速第一主动齿轮(717)，所述末级减速第一主动齿轮(717)和所述末级减速第二主动齿轮(716)均和所述末级减速从动齿轮(715)啮合。

3.根据权利要求2所述的一种双电机单行星排无独立取力轴混合动力系统，其特征在于：还包括第一电机输入齿轮(1101)、第一电机中间齿轮(1102)和第一电机输出齿轮(1103)，所述第一电机(11)动力依次连接第一电机输入齿轮(1101)、第一电机中间齿轮(1102)、第一电机输出齿轮(1103)和空心轴(10)。

4.根据权利要求2所述的一种双电机单行星排无独立取力轴混合动力系统，其特征在于：还包括第二电机输入齿轮(1201)和第二电机输出齿轮(1202)，所述第二电机(12)动力依次连接第二电机输入齿轮(1201)、所述第二电机输出齿轮(1202)、第一中间轴(701)。

5.根据权利要求2所述的一种双电机单行星排无独立取力轴混合动力系统，其特征在于：二挡从动齿轮(709)、倒挡主动齿轮(706)、第三换挡执行机构(712)和末级减速第二主动齿轮(716)按照从前到后顺序依次设置在所述第二中间轴(702)上，第二电机输出齿轮(1202)、一挡从动齿轮(707)、第二换挡执行机构(711)、三挡从动齿轮(710)、倒挡从动齿轮(703)和末级减速第一主动齿轮(717)依次按照从前到后顺序依次设置在所述第一中间轴(701)上。

6.根据权利要求2所述的一种双电机单行星排无独立取力轴混合动力系统，其特征在于：所述第二电机(12)和所述第一电机(11)分别设置在所述输入前轴(3)的两侧，所述第一中间轴(701)和第二中间轴(702)分别设置在所述输入后轴(6)两侧。

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