CN219427931U - 一种增程式混动用变速器布置结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种增程式混动用变速器布置结构，包括驱动电机和发动机，第一输入轴，用于输出发动机的动力；第二输入轴，用于输出驱动电机的动力；所述第一输入轴与第二输入轴通过轴承对接。采用输入轴共轴设计方式，直接在平行轴系统上将原有发动机输入轴和驱动电机轴共轴设置，实现驱动电机和发电机串联，节省有限空间，且结构简单，无需设计两种动力源分别输出动力的路线，成本降低。

Description

一种增程式混动用变速器布置结构

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其是涉及一种增程式混动用变速器布置结构。

背景技术

近年来，电机混合动力技术的诞生为实现内燃机与动力轮之间动力的完全匹配开拓了新的途径。在众多的动力总成设计案中，最具代表性的有串联混合系统和并联混合系统两种。电机串联混合系统中，发动机一发电机一驱动电机一轴系一驱动轮组成一条串联的动力链，动力总成结构极为简单。而驱动电机通常包括有主驱电机和辅驱电机，现有布置中主要是主驱和辅驱电机组合，而串联布置方式中动力传递路径较长，整体结构不紧凑。

电机并联系统有两条并行的独立的动力链。一条由传统的机械变速器组成，另一条由电机一电池系统组成。两条并行线路的联系是采用发动机通过轴连接发电机或驱动电机给电池充电，再由电机输出动力，动力传递系统采用平行轴结构，但这种布置方式需要多轴并排展开，结构尺寸空间需求较大。

例如申请号为CN202120103194.3在2021年1月14日公开的电动汽车增程系统及汽车，包括发动机、驱动发电机、减速器及传动机构，所述传动机构与所述驱动发电机连接，所述传动机构用于选择性的连通所述驱动发电机与所述发动机之间的动力传递或连通所述驱动发电机与所述减速器之间的动力传递，所述减速器用于与车轮轴连接。本公开减少了一个驱动电机及对应的电机控制器，且在驱动发电机作为发电机时或驱动发电机处于备用状态时，实现驱动发电机与车轮轴的解耦，避免能量损失。

上述方案中发动机与驱动电机直连，通过电机与动力电池发电存储能量，采用前后轮搭配形式，通过发动机和传动系统连同断开方式来切换不同动力方式，但上述方案仍然需要布置辅驱电机，结构较为复杂，存在优化空间。

发明内容

针对背景技术中提到的现有技术中串联式混动系统结构不够紧凑，零部件数目较多的问题，本实用新型提供了一种增程式混动用变速器布置结构，采用输入轴共轴设计方式，直接在平行轴系统上将原有发动机输入轴和驱动电机轴共轴设置，实现驱动电机和发电机串联，结构简单，降低成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种增程式混动用变速器布置结构，包括驱动电机和发动机， 第一输入轴，用于输出发动机的动力；第二输入轴，用于输出驱动电机的动力；所述第一输入轴与第二输入轴通过轴承对接。通过将发动机的动力输入轴与驱动电机的第一输入轴对接串联布置，使得混动系统中的动力输出机构结构紧凑，两种动力源的动力均可由同一位置输出，节省有限空间，且结构简单，无需设计两种动力源分别输出动力的路线，成本降低。

进一步的，包括差速器组件和发电机组件；所述第二输入轴两侧分别啮合连接有第一中间轴组件和第二中间轴组件，所述第一中间轴组件与差速器组件啮合连接，所述第二中间轴组件与发电机组件啮合连接。所述驱动电机与发电机共轴设置，可由中间向两侧分别驱动差速器组件和发电机组件，结构紧凑，布置合理，且利用第一中间轴组件与第二中间轴组件分配动力输出，能够确保差速器与发电机独立工作，提升混动系统在各种工况下的动力分配。

作为优选，所述第一输入轴上设置有第一主动齿轮，所述第二中间轴组件上设置有第二中间轴主动齿轮和第二中间轴从动齿轮，所述第一主动齿轮啮合连接第二中间轴从动齿轮，所述第二中间轴主动齿轮与发电机组件啮合。发动机的第一输入轴通过第二中间轴组件连接发电机组件，当电池电量到达预设百分比以下，发动机可以通过第二中间轴组件驱动发电机组件工作，对电池充电以确保车辆电量符合车辆正常运行要求。

作为优选，所述发电机组件包括发电机输入轴，所述发电机输入轴上设置有啮合连接于第二中间轴主动齿轮的发电机输入轴从动齿轮。所述发电机组件通过发电机输入轴从动齿轮接收来自发动机输入轴的动力，当车辆设置有动力回收系统时，发电机组件亦可通过发电机输入轴从动齿轮接收回收动力进行电池充电。

进一步的，所述第二输入轴上设置有第二主动齿轮，所述第一中间轴组件上设置有第一中间轴主动齿轮和第一中间轴从动齿轮，所述第二主动齿轮啮合连接第一中间轴从动齿轮，所述第一中间轴主动齿轮与差速器组件啮合连接。所述驱动电机通过第一中间轴组件驱动差速器组件工作进而驱动车轮，由此实现驱动电机的平顺动力输出。

作为优选，所述差速器组件包括差速器，所述差速器上设置有差速器齿圈，所述差速器齿圈与第一中间轴主动齿轮啮合连接。差速器的齿圈是用来传递动力的，它连接着车轮和差速器，使车轮能够转动。齿圈上的齿轮与差速器中的齿轮相互啮合，通过转动传递发动机的动力到车轮上，从而让车辆前进。差速器的齿圈还可以通过改变齿轮的比例，调整车轮的转速，使左右车轮的转速不一致时，仍然能够保持平稳的行驶，这样可以提高车辆的稳定性和操控性。

作为优选，所述轴承为滚针轴承。所述滚针轴承作为串联发动机与驱动电机的轴承，因为其具备高负荷承载能力：滚针轴承的滚子直径相对较小，因此接触面积相对较小，但由于滚子数量较多，可以承受更高的负荷。另外滚针轴承的滚子直径相对较小，因此在承受负荷时，滚子会产生更大的弹性变形，从而能够更好地保持轴承的刚性。滚针轴承适由于滚动摩擦，摩擦系数相对较小，因此在高速运转时能够减少摩擦产生的热量，从而减少轴承的磨损。而滚针轴承的滚子数量较多，可以保证轴承内部的载荷分布均匀，因此适合高精度应用。

最后，滚针轴承的结构相对简单，安装时只需将轴承放入轴承座内即可，而且轴承座内的空间要求不高，因此安装比较方便。

作为优选，所述发动机与第一输入轴之间设置有动力断开机构。

作为优选，所述第一输入轴靠近轴承的一端设置有对接腔，所述轴承设置于对接腔内，所述轴承内侧套接第二输入轴。滚针轴承设置于对接腔内，形成第一输入轴套接第二输入轴的结构，确保第一输入轴与第二输入轴工作时不会出现彼此分离的情况，保证动力输出的稳定性。

作为优选，所述发电机组件连接有汽车电池，所述汽车电池连接于驱动电机。 发电机通过可通过发动机或回收动力驱动，并对电池进行充电，保证电池向驱动电机稳定供电。

因此，本实用新型具有如下有益效果：

（1）采用输入轴共轴设计方式，直接在平行轴系统上将原有发动机输入轴和驱动电机轴共轴设置，实现驱动电机和发电机串联，节省有限空间，且结构简单，无需设计两种动力源分别输出动力的路线，成本降低；

（2）驱动电机与发电机共轴设置，可由中间向两侧分别驱动差速器组件和发电机组件，结构紧凑，布置合理，且利用第一中间轴组件与第二中间轴组件分配动力输出，能够确保差速器与发电机独立工作，提升混动系统在各种工况下的动力分配；

（3）滚针轴承具备高负荷承载能力、高刚性、适用于高速运转与高精度应用的特点，且安装方便，能够保证发动机与驱动电机动力输出平稳。

附图说明

图1为本实用新型的布局示意图。

图2为本实用新型的结构示意图。

图3为本实用新型的侧剖图。

图中：10——发动机，11——动力断开机构，12——对接腔，20——第一输入轴，21——第一主动齿轮，22——轴承，30——第二输入轴，31——第二主动齿轮，40——第一中间轴组件，41——第一中间轴从动齿轮，42——第一中间轴主动齿轮，50——差速器组件，51——差速器齿圈，52——驱动轮，60——第二中间轴组件，61——第二中间轴从动齿轮，62——第二中间轴主动齿轮，70——发电机输入轴，71——发电机输入轴从动齿轮，80——发电机组件，90——电池，100——驱动电机，

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。

实施例1

如图1，2所示，一种增程式混动用变速器布置结构，包括驱动电机100、发动机1、差速器组件50和发电机组件80； 第一输入轴20，用于输出发动机1的动力；第二输入轴30，用于输出驱动电机100的动力；所述第一输入轴20与第二输入轴30通过轴承22对接。其中第二输入轴30两侧分别啮合连接有第一中间轴组件40和第二中间轴组件60，第一中间轴组件40与差速器组件50啮合连接，第二中间轴组件60与发电机组件80啮合连接。驱动电机100与发电机共轴设置，可由中间向两侧分别驱动差速器组件50和发电机组件80，结构紧凑，布置合理，且利用第一中间轴组件40与第二中间轴组件60分配动力输出，能够确保差速器与发电机独立工作，提升混动系统在各种工况下的动力分配。

通过将发动机的动力输入轴与驱动电机100的第一输入轴20对接串联布置，使得混动系统中的动力输出机构结构紧凑，两种动力源的动力均可由同一位置输出，节省有限空间，且结构简单，无需设计两种动力源分别输出动力的路线，成本降低。

第一输入轴20上设置有第一主动齿轮21，第二中间轴组件60上设置有第二中间轴主动齿轮62和第二中间轴从动齿轮61，第一主动齿轮21啮合连接第二中间轴从动齿轮61，第二中间轴主动齿轮62与发电机组件啮合。发电机组件包括发电机输入轴70，发电机输入轴上设置有啮合连接于第二主动齿轮31的发电机输入轴从动齿轮71。

发动机的第一输入轴20通过第二中间轴组件60连接发电机组件，当电池90电量到达预设百分比以下，发动机可以通过第二中间轴组件60驱动发电机组件工作，对电池90充电以确保车辆电量符合车辆正常运行要求。发电机组件通过发电机输入轴从动齿轮接收来自发动机输入轴的动力，当车辆设置有动力回收系统时，发电机组件亦可通过发电机输入轴从动齿轮接收回收动力进行电池90充电。

第二输入轴30上设置有第二主动齿轮31，第一中间轴组件40上设置有第一中间轴主动齿轮42和第一中间轴从动齿轮41，第二主动齿轮31啮合连接第一中间轴从动齿轮41，第一中间轴主动齿轮42与差速器组件50啮合连接。差速器组件50包括差速器，差速器上设置有差速器齿圈51，差速器齿圈51与第一主动齿轮21啮合连接。

驱动电机100通过第一中间轴组件40驱动差速器组件50工作进而驱动车轮，由此实现驱动电机100的平顺动力输出。 差速器的齿圈是用来传递动力的，它连接着车轮和差速器，使驱动轮52能够转动。齿圈上的齿轮与差速器中的齿轮相互啮合，通过转动传递发动机的动力到车轮上，从而让车辆前进。差速器的齿圈还可以通过改变齿轮的比例，调整车轮的转速，使左右车轮的转速不一致时，仍然能够保持平稳的行驶，这样可以提高车辆的稳定性和操控性。

如图3所示，第一输入轴20靠近轴承22的一端设置有对接腔12，轴承22设置于对接腔内，轴承22内侧套接第二输入轴30。轴承22为滚针轴承。滚针轴承设置于对接腔内，形成第一输入轴20套接第二输入轴30的结构，确保第一输入轴20与第二输入轴30工作时不会出现彼此分离的情况，保证动力输出的稳定性。滚针轴承作为串联发动机与驱动电机100的轴承，因为其具备高负荷承载能力：滚针轴承的滚子直径相对较小，因此接触面积相对较小，但由于滚子数量较多，可以承受更高的负荷。另外滚针轴承的滚子直径相对较小，因此在承受负荷时，滚子会产生更大的弹性变形，从而能够更好地保持轴承的刚性。滚针轴承适由于滚动摩擦，摩擦系数相对较小，因此在高速运转时能够减少摩擦产生的热量，从而减少轴承的磨损。而滚针轴承的滚子数量较多，可以保证轴承内部的载荷分布均匀，因此适合高精度应用。最后，滚针轴承的结构相对简单，安装时只需将轴承放入轴承座内即可，而且轴承座内的空间要求不高，因此安装比较方便。

最后，发动机与第一输入轴20之间设置有动力断开机构11。混动系统中，根据车型不同，发动机的动力断开机构一般是由电磁离合器、机械式离合器或是驱动电机100控制的。当车辆需要使用电动模式行驶时，驱动电机100会接管车辆的动力传输，并将发动机的动力断开。当车辆需要使用混合模式或者纯燃油模式行驶时，电动机会将发动机的动力重新连接，使其可以为车辆提供动力。

本实施例中，发电机组件连接有汽车电池90，汽车电池连接于驱动电机100。 发电机通过可通过发动机或回收动力驱动，并对电池进行充电，保证电池向驱动电机100稳定供电。差速器和发电机在各种工况下会根据需要分配来自发动机或驱动电机100的动力。

混动系统包括以下四种工况：

纯电驱动工况：此时，车辆仅依靠电池驱动，发动机处于关闭状态，驱动电机100通过电池向车轮提供动力。

发动机驱动工况：此时，车辆仅依靠发动机驱动，电动机处于关闭状态，发动机通过传统的机械传动向差速器提供动力驱动车轮工作。

混合驱动工况：此时，车辆既可以依靠发动机提供动力，也可以依靠电池和驱动电机100提供动力。发动机和驱动电机100可以同时工作，也可以单独工作，根据驾驶条件和车速的变化自动调整。

制动回收工况：此时，车辆在制动时，发电机组件将制动能量转换为电能，并存储到电池中。

在混合驱动工况，发动机主轴与驱动电机100串联可以提高能量利用率，因为当车辆行驶时，发动机主轴和驱动电机100可以共同驱动车轮，从而减少能量的浪费，提高车辆的加速性能，因为当车辆需要加速时，发动机主轴和驱动电机100可以同时提供动力，从而更快地加速车辆。

除上述实施例外，在本实用新型的权利要求书及说明书所公开的范围内，本实用新型的技术特征可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本实用新型没有详细描述的实施例也应视为本实用新型的具体实施例而在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增程式混动用变速器布置结构，包括驱动电机和发动机，其特征在于：

第一输入轴，用于输出发动机的动力；

第二输入轴，用于输出驱动电机的动力；

所述第一输入轴与第二输入轴通过轴承对接。

2.根据权利要求1所述的一种增程式混动用变速器布置结构，其特征在于，包括差速器组件和发电机组件；所述第二输入轴两侧分别啮合连接有第一中间轴组件和第二中间轴组件，所述第一中间轴组件与差速器组件啮合连接，所述第二中间轴组件与发电机组件啮合连接。

3.根据权利要求2所述的一种增程式混动用变速器布置结构，其特征在于，所述第一输入轴上设置有第一主动齿轮，所述第二中间轴组件上设置有第二中间轴主动齿轮和第二中间轴从动齿轮，所述第一主动齿轮啮合连接第二中间轴从动齿轮，所述第二中间轴主动齿轮与发电机组件啮合连接。

4.根据权利要求3所述的一种增程式混动用变速器布置结构，其特征在于，所述发电机组件包括发电机输入轴，所述发电机输入轴上设置有啮合连接于第二主动齿轮的发电机输入轴从动齿轮。

5.根据权利要求2所述的一种增程式混动用变速器布置结构，其特征在于，所述第二输入轴上设置有第二主动齿轮，所述第一中间轴组件上设置有第一中间轴主动齿轮和第一中间轴从动齿轮，所述第二主动齿轮啮合连接第一中间轴从动齿轮，所述第一中间轴主动齿轮与差速器组件啮合连接。

6.根据权利要求5所述的一种增程式混动用变速器布置结构，其特征在于，所述差速器组件包括差速器，所述差速器上设置有差速器齿圈，所述差速器齿圈与第一主动齿轮啮合连接。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种增程式混动用变速器布置结构，其特征在于，所述轴承为滚针轴承。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的一种增程式混动用变速器布置结构，其特征在于，所述发动机与第一输入轴之间设置有动力断开机构。

9.根据权利要求1-6任意一项所述的一种增程式混动用变速器布置结构，其特征在于，所述第一输入轴靠近轴承的一端设置有对接腔，所述轴承设置于对接腔内，所述轴承内侧套接第二输入轴。

10.根据权利要求2所述的一种增程式混动用变速器布置结构，其特征在于，所述发电机组件连接有汽车电池，所述汽车电池连接于驱动电机。