專利名稱：混合動力傳動裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及動力傳動裝置技術(shù)領域，尤其涉及一種混合動力傳動裝置。
背景技術(shù)：
混合動力汽車是指車上裝有兩個以上動力源，比如蓄電池、燃料電池、太陽能電池、內(nèi)燃機、電機等等，當前混合動力汽車一般是指動力源為內(nèi)燃機和電機的混合驅(qū)動形式。目前混合動力汽車的動力結(jié)構(gòu)形式主要有3種。一種是串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式，一種是并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式，還有一種是混聯(lián)結(jié)構(gòu)形式。并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式主要以發(fā)動機驅(qū)動行駛，利用電機所具有的在啟動時產(chǎn)生強大動力的特征，在汽車起步、加速等發(fā)動機燃油消耗較大時，用電機輔助驅(qū)動的方式來降低發(fā)動機的油耗?；炻?lián)結(jié)構(gòu)形式是指，在低速時只靠電動馬達驅(qū)動行駛，速度提高時發(fā)動機和電機相配合驅(qū)動。啟動和低速時只靠電機驅(qū)動行駛，當速度提高 時，由發(fā)動機和電機共同高效地分擔動力。串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式是指只用電機驅(qū)動行駛的電動汽車，發(fā)動機只作為動力源使發(fā)電機發(fā)電，汽車只靠電機驅(qū)動行駛，驅(qū)動系統(tǒng)只是電機。但不管是上述哪種混合動力汽車，由于電機的加入，勢必會使原來的動力傳動裝置的結(jié)構(gòu)變得復雜，系統(tǒng)變得龐大，動力傳動動裝置的軸向尺寸會因此而增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供一種混合動力傳動裝置，用來減小現(xiàn)有技術(shù)中混合動力傳動裝置的軸向尺寸，進而簡化混合動力傳動裝置的結(jié)構(gòu)。為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案一種混合動力傳動裝置，包括發(fā)動機的曲軸、單排行星輪系、換檔機構(gòu)以及電機；其中，所述發(fā)動機的曲軸通過飛輪與所述單排行星輪系的齒圈連接；所述單排行星輪系的行星架連接所述換檔機構(gòu)的輸入軸，所述換檔機構(gòu)的輸出軸連接所述電機的轉(zhuǎn)子軸；所述太陽輪連接有單向鎖止機構(gòu)，且在所述太陽輪與所述齒圈之間設有離合器。其次，所述太陽輪設有太陽輪中心軸，所述太陽輪中心軸為空心軸，所述行星架設有行星架中心軸，所述行星架中心軸穿過所述空心軸并與所述換檔機構(gòu)的輸入軸連接。再次，所述單向鎖止機構(gòu)包括單向離合器和制動器，所述單向離合器的內(nèi)環(huán)與所述太陽輪中心軸連接、外環(huán)與所述制動器連接。進一步地，所述齒圈鑲嵌在所述飛輪內(nèi)。進一步地，所述飛輪內(nèi)固定連接有扭轉(zhuǎn)減震器。優(yōu)選地，所述換檔機構(gòu)的齒輪組為一對、兩對、三對或四對。優(yōu)選地，所述發(fā)動機設置在所述單排行星輪系的一側(cè)，所述電機設置在所述單排行星輪系的另一側(cè)。
其中，所述電機的轉(zhuǎn)子軸通過齒輪組與所述換檔機構(gòu)的輸出軸連接。優(yōu)選地，所述電機為永磁同步電機。本發(fā)明實施例提供的混合動力傳動裝置，包括發(fā)動機的曲軸、單排行星輪系、換檔機構(gòu)以及電機；其中，所述發(fā)動機的曲軸通過飛輪與所述單排行星輪系的齒圈連接；所述單排行星輪系的行星架連接所述換檔機構(gòu)的輸入軸，所述換檔機構(gòu)的輸出軸連接所述電機的轉(zhuǎn)子軸；所述太陽輪連接有單向鎖止機構(gòu)，且在所述太陽輪與所述齒圈之間設有離合器。因此當發(fā)動機不工作時，所述換檔機構(gòu)處于空檔位置，動力由所述電機經(jīng)所述轉(zhuǎn)子軸驅(qū)動所述換檔機構(gòu)的輸出軸轉(zhuǎn)動進而驅(qū)動車輛行駛；當發(fā)動機啟動參加工作時，首先整車控制系統(tǒng)控制所述換檔機構(gòu)由空檔變換到一定檔位并同時控制所述單向鎖止機構(gòu)將所述太陽輪鎖止使之不能反向轉(zhuǎn)動，發(fā)動機的動力由所述齒圈輸入，經(jīng)所述行星架輸出到所述換檔機構(gòu)的輸入軸，再通過所述換檔機構(gòu)加速或減速地傳遞到所述輸出軸，此時的傳動比為所述單排行星輪系的傳動比與該檔位下?lián)Q檔機構(gòu)的傳動比的乘積；此時在該檔位下如果整車控制系統(tǒng)控制所述離合器結(jié)合，則所述太陽輪與所述齒圈便被結(jié)合成一整體同時正向轉(zhuǎn)動，所述單排行星輪系的傳動比為1，此時整個傳動裝置的傳動比即為該檔位下?lián)Q檔機構(gòu)的傳動比，這樣相當于在一個檔位下實現(xiàn)了兩個不同的傳動比，對于多檔變速器，此裝置將換·檔機構(gòu)的檔位數(shù)量減少了一半，因此減小了現(xiàn)有技術(shù)中混合動力傳動裝置的軸向尺寸，進而簡化了混合動力傳動裝置的結(jié)構(gòu)。


圖I為本發(fā)明混合動力傳動裝置的實施例I的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明混合動力傳動裝置的實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖I對本發(fā)明實施例混合動力傳動裝置進行詳細描述。應當明確，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例I :所述混合動力傳動裝置包括發(fā)動機I的曲軸11、單排行星輪系、換擋機構(gòu)以及電機；曲軸11通過飛輪12與所述單排行星輪系的齒圈(未圖示)連接；所述單排行星輪系的行星架32連接所述換擋機構(gòu)的輸入軸10，所述換擋機構(gòu)的輸出軸20連接所述電機的轉(zhuǎn)子軸30 ；太陽輪31連接有受控于整車控制系統(tǒng)的單向鎖止機構(gòu)，且在太陽輪31與所述齒圈之間設有離合器6。本發(fā)明實施例提供的混合動力傳動裝置，當發(fā)動機不工作時，所述換檔機構(gòu)處于空檔位置，動力由所述電機經(jīng)所述轉(zhuǎn)子軸驅(qū)動所述換檔機構(gòu)的輸出軸轉(zhuǎn)動進而驅(qū)動車輛行駛；當發(fā)動機啟動參加工作時，首先整車控制系統(tǒng)控制所述換檔機構(gòu)由空檔變換到一定檔位并同時控制所述單向鎖止機構(gòu)將所述太陽輪鎖止使之不能反向轉(zhuǎn)動，發(fā)動機的動力由所述齒圈輸入，經(jīng)所述行星架輸出到所述換檔機構(gòu)的輸入軸，再通過所述換檔機構(gòu)加速或減速地傳遞到所述輸出軸，此時的傳動比為所述單排行星輪系的傳動比與該檔位下?lián)Q檔機構(gòu)的傳動比的乘積；此時在該檔位下如果整車控制系統(tǒng)控制所述離合器結(jié)合，則所述太陽輪與所述齒圈便被結(jié)合成一整體同時正向轉(zhuǎn)動，所述單排行星輪系的傳動比為1，此時整個傳動裝置的傳動比即為該檔位下?lián)Q檔機構(gòu)的的傳動比，這樣相當于在一個檔位下實現(xiàn)了兩個不同的傳動比，對于多檔變速器，此裝置將換檔機構(gòu)的檔位數(shù)量減少了一半，因此減小了該混合動力傳動裝置的軸向尺寸，簡化了結(jié)構(gòu)。對于上述實施例，需要說明的是，輸出軸20和主減速器連接，以驅(qū)動車輛行駛；另外之所以選擇太陽輪連接單向鎖止機構(gòu)來實現(xiàn)的太陽輪的鎖止，是因為太陽輪的轉(zhuǎn)矩是齒圈的轉(zhuǎn)矩的1/K(K為齒圈的齒數(shù)與太陽輪的齒數(shù)的比值)，這樣可以減小所述單向鎖止機構(gòu)的容量從而減小所述單向鎖止機構(gòu)的尺寸進而簡化混合動力傳動裝置的結(jié)構(gòu)。其次，太陽輪31設有太陽輪中心軸33，太陽輪中心軸33可以為空心軸，行星架32設有行星架中心軸34，行星架中心軸34穿過所述空心軸并與所述換檔機構(gòu)的輸入軸10連接，太陽輪中心軸33和行星架中心軸34之間采用軸承支撐。這樣太陽輪中心軸33和行星架中心軸34共軸線，而且二者可以布置在所述單排行星輪系的同一側(cè)，使動力傳動更平 穩(wěn)，而且結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省安裝空間。再次，所述單向鎖止機構(gòu)還可以包括單向離合器5和制動器4，單向離合器5的內(nèi)環(huán)與太陽輪中心軸33連接、外環(huán)與制動器4連接。這樣，當發(fā)動機點火后，所述換擋機構(gòu)置于空檔位置，所述齒圈和飛輪12在發(fā)動機的曲軸11的帶動下轉(zhuǎn)動，此時制動器4處于釋放狀態(tài)，則單向離合器5處于分離狀態(tài)，太陽輪31可以反向自由轉(zhuǎn)動，此時所述單排行星輪系沒有動力輸出；當所述換檔機構(gòu)掛上一定檔位，制動器4在整車控制系統(tǒng)的控制下開始制動，通過單向離合器5將太陽輪31制動，則發(fā)動機的動力由所述齒圈輸入，經(jīng)行星架32輸出，并通過所述換檔機構(gòu)進而驅(qū)動車輛行駛。車輛在該檔位下行駛時，如果整車控制系統(tǒng)控制離合器6結(jié)合，則所述齒圈與太陽輪31結(jié)合成一整體同時正向轉(zhuǎn)動，制動器4則在整車控制系統(tǒng)的控制下釋放，或者在單向離合器5的作用下制動器4也可以不釋放，不影響傳動效果。進一步地，所述齒圈鑲嵌在飛輪12內(nèi)。這樣，發(fā)動機的動力通過飛輪12由所述齒圈輸入到所述單排行星輪系并通過行星架32輸出到所述換檔機構(gòu)。其中，所述齒圈的外圈可以直接鑲嵌在所述飛輪內(nèi)，而無需另外引出齒圈中心軸，簡化了混合動力傳動裝置的結(jié)構(gòu)。而如果所述單排彳丁星輪系選擇動力由齒圈輸出，就需要引出齒圈中心軸。進一步地，飛輪12內(nèi)固定連接有扭轉(zhuǎn)減振器(未圖示)。這是因為發(fā)動機自身在輸出扭矩的過程中會產(chǎn)生較大的振動，另外在動力傳遞過程中也會產(chǎn)生較大的敲擊振動，這對整車的聲品質(zhì)和動力傳遞的穩(wěn)定性都有較大影響，因此本發(fā)明實施例在起關(guān)鍵作用的飛輪內(nèi)集成扭轉(zhuǎn)減振器以降低整車的振動。其中扭轉(zhuǎn)減振器可以集成在所述飛輪內(nèi)，也可以作為單獨的一個部件安裝在所述飛輪內(nèi)。優(yōu)選地，所述換檔機構(gòu)的齒輪組為一對、兩對、三對或四對。所述換檔機構(gòu)一般由輸入軸、輸出軸、齒輪組和滑套組成，一對齒輪組可以傳遞兩個不同的傳動比，因此我們可以使用一對、兩對、三對或四對齒輪組實現(xiàn)兩個、四個、六個或八個不同的傳動比，也可以是更多齒輪組傳遞更多不同的傳動比。如圖I所示，所述換檔機構(gòu)包括輸入軸10、輸出軸20、滑套7和齒輪組Gk2和齒輪組G3、4，倒檔可以通過電機的反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，其中，齒輪組Gk2表示I檔和2檔的齒輪組，齒輪組G3、4表示3檔和4檔的齒輪組。如圖2所示，所述換檔機構(gòu)包括輸入軸10、輸出軸20、滑套7和齒輪組Gk2和齒輪組G3、4以及齒輪組G5、6和倒檔齒輪組Gr0優(yōu)選地，所述發(fā)動機可以設置在所述行星輪系的一側(cè)，所述電機設置在所述單排行星輪系的另一側(cè)。這樣發(fā)動機與電機距離較遠，減少發(fā)動機對電機的熱輻射。當然發(fā)動機和電機也可以設置在所述行星輪系的同一側(cè)，如圖2所示，那樣更容易減小傳動裝置的軸向尺寸，如果可以增大傳動裝置的徑向尺寸同樣可以減小熱輻射。其中，所述電機的轉(zhuǎn)子軸30可以通過齒輪組GO與所述換檔機構(gòu)的輸出軸20連接。這樣所述電機的轉(zhuǎn)子軸30和所述換檔機構(gòu)的輸出軸20之間的扭矩可以通過齒輪組GO來調(diào)節(jié)。如果二者之間的扭矩不需要調(diào)節(jié)，也可以將轉(zhuǎn)子軸30與輸出軸20用聯(lián)軸器連接在一起，如圖2所示，電機的轉(zhuǎn)子軸30即直接連接所述換檔機構(gòu)的輸出軸20。優(yōu)選地，所述電機可以為永磁同步電機。所述永磁同步電機包括定子22和轉(zhuǎn)子21，轉(zhuǎn)子21和轉(zhuǎn)子軸30固定連接。永磁同步電機體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，效率高，控制 靈活，功率因數(shù)高，所需的逆變器容量小；永磁同步電機可以工作在電動模式或發(fā)電模式，因此根據(jù)電池狀態(tài)可以控制電機隨時進入電動或發(fā)電狀態(tài)，使發(fā)動機的工作狀態(tài)始終處在最佳燃油狀態(tài)。需要進一步說明的是，發(fā)動機、單排行星輪系、離合器、單向鎖止機構(gòu)和換擋機構(gòu)的工作狀態(tài)的組合可以滿足混合動力汽車的各種工況，下面結(jié)合圖I具體說明。工況I、電機單獨驅(qū)動發(fā)動機不點火，所述換檔機構(gòu)處于空檔，電機提供驅(qū)動力驅(qū)動輸出軸20轉(zhuǎn)動，進而驅(qū)動車輛行駛。工況2、發(fā)動機怠速發(fā)動機點火，所述齒圈跟隨飛輪12 —起轉(zhuǎn)動，滑套7置于齒輪組Gk2和齒輪組G3、4之間，即所述換檔機構(gòu)處于空檔，制動器4在整車控制系統(tǒng)的控制下處于釋放狀態(tài)，太陽輪31反向自由轉(zhuǎn)動，此時行星架32沒有輸出，發(fā)動機處于怠速狀態(tài)。工況3、一檔運行發(fā)動機點火，所述齒圈跟隨飛輪12 —起轉(zhuǎn)動，滑套7向齒輪組Gk2滑動，使齒輪組Gk2中的從動輪與輸出軸20結(jié)合，制動器4在整車控制系統(tǒng)的控制下開始制動，通過單向離合器5將太陽輪31反向制動，行星架32輸出，此時的傳動比關(guān)系為I1=Ik2* (1+K) /K (I)式(I)中的I1為本發(fā)明混合動力傳動裝置在所述換檔機構(gòu)處于一檔時的傳動比，Ill2為齒輪組Gk2自身的傳動比，K為齒圈和太陽輪的齒數(shù)比。工況4、二檔運行在工況3的狀態(tài)下，整車控制系統(tǒng)控制離合器6結(jié)合，制動器4可以釋放(或者在單向離合器的作用下制動器4也可以不釋放)，所述齒圈和太陽輪31結(jié)合在一起跟隨飛輪12正向轉(zhuǎn)動，行星架32輸出，此時所述單排行星輪系的傳動比為1，則本發(fā)明混合動力傳動裝置的傳動比關(guān)系為I2=Ik2 (2)式(2)中的I2為本發(fā)明混合動力傳動裝置在所述換檔機構(gòu)處于二檔時的傳動比。
工況5、換檔瞬間在工況4的狀態(tài)下，如果所述換檔機構(gòu)需要換檔，在滑套7從齒輪組Gk2向G3、4滑動的過程中，發(fā)動機的動力會暫時中斷，輸出軸20的轉(zhuǎn)速會瞬時下降，此時啟動電機驅(qū)動輸出軸20旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了無動力中斷換檔。工況6、三檔運行工況6的運行情況和工況3的運行情況類似，在此不作贅述。工況7、四檔運行
工況7的運行情況和工況4的運行情況類似，在此不作贅述。倒檔可以由電機的反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。在發(fā)動機工作的過程中可以視與電機電連接的電池的狀態(tài)使電機隨時進入電動或發(fā)電狀態(tài)；當車輛制動時電池可以回收制動能量儲存電能。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種混合動力傳動裝置，包括發(fā)動機的曲軸、單排行星輪系、換檔機構(gòu)以及電機；其特征在于， 所述發(fā)動機的曲軸通過飛輪與所述單排行星輪系的齒圈連接； 所述單排行星輪系的行星架連接所述換檔機構(gòu)的輸入軸，所述換檔機構(gòu)的輸出軸連接所述電機的轉(zhuǎn)子軸； 所述太陽輪連接有單向鎖止機構(gòu)，且在所述太陽輪與所述齒圈之間設有離合器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合動力傳動裝置，其特征在于，所述太陽輪設有太陽輪中心軸，所述太陽輪中心軸為空心軸，所述行星架設有行星架中心軸，所述行星架中心軸穿過所述空心軸并與所述換檔機構(gòu)的輸入軸連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合動力傳動裝置，其特征在于，所述單向鎖止機構(gòu)包括單向離合器和制動器，所述單向離合器的內(nèi)環(huán)與所述太陽輪中心軸連接、外環(huán)與所述制動器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的混合動力傳動裝置，其特征在于，所述齒圈鑲嵌在所述飛輪內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合動力傳動裝置，其特征在于，所述飛輪內(nèi)固定連接有扭轉(zhuǎn)減震器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的混合動力傳動裝置，其特征在于，所述換檔機構(gòu)的齒輪組為一對、兩對、三對或四對。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的混合動力傳動裝置，其特征在于，所述發(fā)動機設置在所述單排行星輪系的一側(cè)，所述電機設置在所述單排行星輪系的另一側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的混合動力傳動裝置，其特征在于，所述電機的轉(zhuǎn)子軸通過齒輪組與所述換檔機構(gòu)的輸出軸連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的混合動力傳動裝置，其特征在于，所述電機為永磁同步電機。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種混合動力傳動裝置，涉及動力傳動裝置技術(shù)領域，用來減小混合動力傳動裝置的軸向尺寸，進而簡化混合動力傳動裝置的結(jié)構(gòu)。所述混合動力傳動裝置包括發(fā)動機的曲軸、單排行星輪系、換檔機構(gòu)以及電機；其中，所述發(fā)動機的曲軸通過飛輪與所述單排行星輪系的齒圈連接；所述單排行星輪系的行星架連接所述換檔機構(gòu)的輸入軸，所述換檔機構(gòu)的輸出軸連接所述電機的轉(zhuǎn)子軸；所述太陽輪連接有單向鎖止機構(gòu)，且在所述太陽輪與所述齒圈之間設有離合器。本發(fā)明應用在混合動力汽車中。
文檔編號B60K6/22GK102717694SQ20121022253
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者李永慶, 楊丹, 翁浩宇, 顏廣博 申請人:長城汽車股份有限公司