CN106945499A - 具有新型结构的混合动力装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有新型结构的混合动力装置，包括差速器壳体、变速器前壳体、变速器中壳体和电动机，其中所述的电动机包括定子铁芯和绕组端部，该混合动力装置还包括传动齿轮组，所述的电动机的动力通过所述的传动齿轮组传递到所述的差速器壳体上，且所述的定子铁芯的端面贴近所述的变速器中壳体的前端面，所述的绕柱端部伸入所述的变速器前壳体中，所述的定子铁芯的端面基本平齐所述变速器中壳体的前端面安装，且所述绕组端部伸入所述变速器前壳体中。本发明中的具有新型结构的混合动力装置中的传动齿轮组可以布置到离变速器中壳体前端面更远的位置，从而使可以容纳轴向长度较长的电动机。

Description

具有新型结构的混合动力装置
技术领域
本发明涉及车辆驱动及传动技术领域，尤其涉及混合动力领域，具体涉及一种具有新型结构的混合动力装置。
背景技术
中国专利CN1886280A公开了一种混合动力装置，其包括：发动机、自动变速器和电动机，电动机的动力通过传动齿轮组传递到主减速器大齿轮，因此可以增强动力性，提高燃油经济性，换挡时电动机提供动力补偿，提高了驾驶平顺性及舒适性。在该混合动力装置中，电动机平行布置在主减速器的上方，电动机的轴向长度受到传动齿轮组的限制难以进一步增大，因此不能够采用轴向长度长的电动机，例如效率更高的分布绕组电机。
此外，该混合动力装置还存在一个功能性缺陷，由于驱动电机与变速输出轴通过传动齿轮连接，驻车时电动机不能被发动机驱动发电，因此难以保证蓄电装置的电量平衡。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术中的缺点，提供一种可以容纳轴向长度较长的电动机的具有新型结构的混合动力装置。
本发明中的具有新型结构的混合动力装置具体如下：
该具有新型结构的混合动力装置，包括发动机和电动机，其主要特点是，所述的混合动力装置包括差速器壳体、变速器壳体和传动齿轮组，所述的差速器壳体置于所述的变速器壳体中，所述的电动机包括定子铁芯和绕组端部，且所述的电动机的动力通过所述的传动齿轮组传递到所述的差速器壳体上，且所述的定子铁芯的端面贴近所述的变速器中壳体的前端面，所述的绕柱端部伸入所述的变速器前壳体中。
较佳地，所述的传动齿轮组包括固设在所述的差速器壳体上的第一齿轮，还包括与该第一齿轮啮合的第二齿轮，所述的传动齿轮组还包括中间轴、第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮，所述的第二齿轮固设在所述中间轴一端，且该中间轴另一端固设有所述的第三齿轮，该第三齿轮通过所述的第四齿轮啮合传动至所述的第五齿轮，该第五齿轮固设或空套在所述的电动机的输出轴上所述的发动机包括皮带传送轮系。
更佳地，所述的第五齿轮固设在所述的电动机的输出轴上，所述的皮带传动轮系包括一皮带启动发电机，该皮带启动发电机启动所述的发动机，以实现所述的混合动力装置在驻车状态下的发电功能。
更佳地，所述的第五齿轮空套在所述的电动机的输出轴上，并通过一换挡装置控制其连接或不连接所述的电动机的输出轴，所述的电动机和所述的皮带传动轮系之间通过一传动轴实现连接。
尤佳地，所述的传动齿轮组还包括一第六齿轮，所述的第六齿轮空套在所述的电动机的输出轴上，通过所述的换挡装置控制与所述的电动机的输出轴的连接诶情况，所述的电动机通过该第六齿轮以及一与该第六齿轮啮合的第七齿轮连接至所述的传动轴，从而实现该电动机与所述的皮带传动轮系的连接。
甚佳地，所述的换挡装置控制所述的电动机的输出轴连接所述的第五齿轮或连接所述的第六齿轮。
甚佳地，所述的换挡装置包括一机电换挡器和一手刹位置传感器，该手刹位置传感器安装在手刹上，用以检测该手刹的拉起释放状态，从而控制所述的换挡装置的挂挡状态，具体为：
所述的手刹拉起，所述的换挡装置挂挡，所述的电动机通过所述的第六齿轮和第七齿轮连接至所述的传动轴；
所述的手刹释放，所述的换挡装置挂挡，所述的电动机通过所述的第五齿轮连接至所述的差速器壳体。
极佳地，所述的混合动力装置还包括上壳体，用以容纳所述的换挡装置、第六齿轮和第七齿轮。
极佳地，所述的换挡装置为一同步器或为一液压多片离合器。
采用本发明中的具有新型结构的混合动力装置，由于该混合动力装置中的传动齿轮组不直接与主减速器大齿轮啮合，而是与差速器壳体啮合，故可将传动齿轮组布置到离变速器中壳体前端面更远的位置，从而使得电动机的绕组端部可以伸出变速器中壳体前端面并进入变速器前壳体中，因此可以容纳轴向长度较长的电动机。
附图说明
图1是本发明中的具有新型结构的混合动力装置的第一具体实施例中的混合动力装置的结构示意图；
图2是本发明中的具有新型结构的混合动力装置的第二具体实施例中的混合动力装置的结构示意图；
图3是本发明中的具有新型结构的混合动力装置的第三具体实施例中的混合动力装置的结构示意图；
图4是本发明中的具有新型结构的混合动力装置的第四具体实施例中的混合动力装置的结构示意图。
附图标记：
100 发动机
201 差速器壳体
202 变速器前壳体
203 变速器中壳体
203A 前端面
300 电动机
301 定子铁芯
301A1 定子铁芯端面
302 绕组端部
400 传动齿轮组
401 第一齿轮
402 第二齿轮
403 中间轴
404 第三齿轮
405 第四齿轮
406 第五齿轮
407第六齿轮
408 第七齿轮
500 传动轴
700 皮带传动启动发电机
800 换挡装置
900 机电换挡器
1000 手刹位置传感器
1001 手刹
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
图1是本发明的第一具体实施例中的具有新型结构的混合动力装置的结构示意图。参照图1，差速器壳体201；变速器前壳体202；变速器中壳体203；电动机300，其包括定子铁芯301和绕组端部302；传动齿轮组400；电动机300的动力通过传动齿轮组400传递到差速器壳体201上；定子铁芯301的端面301A基本平齐变速器中壳体203的前端面203A安装，且绕组端部302伸入变速器前壳体202中。
本发明的具有新型结构的混合动力装置，传动齿轮组不直接与主减速器大齿轮啮合，而是与差速器壳体啮合，故可将传动齿轮组布置到离变速器中壳体前端面更远的位置，从而使得电动机的绕组端部可以伸出变速器中壳体前端面并进入变速器前壳体中，因此可以容纳轴向长度较长的电动机。
应该指出，变速器前壳体202和变速器中壳体203可以是一体成形的零件，也可以是分段成形后的组合件，可根据制造或装配工艺的需求进行选择。
参照图1，传动齿轮组400包括：第一齿轮401、第二齿轮402、中间轴403、第三齿轮404和第四齿轮405，第一齿轮401固设在差速器壳体201上，第二齿轮402和第三齿轮404分别固设在中间轴403的两端，第二齿轮402与第一齿轮401啮合传动，第三齿轮404与第四齿轮405啮合传动，以将电动机300的动力经由第四齿轮405传递到差速器壳体201上。
电动机300的动力不再直接经由与主减速器大齿轮啮合传动的齿轮输入到变速器壳体上，而是通过具有一定轴向长度的中间轴403将电动机300的输出偏移到远离主减速器大齿轮的位置，且只要第二齿轮402的直径和安装位置不会其阻挡绕组端部302伸入变速器前壳体202中，则可以采用长度较长的电动机300。由于第二齿轮402的直径肯定小于第一齿轮401，以实现减速功能，且第二齿轮402的安装位置较低，则可以腾出绕组端部302所需的空间，但并不以此为限制。
此外，电动机300的两侧的绕组端部也可以采用不对称的设计，伸入变速器前壳体202中的绕组端部203可以较长，另一侧的则可以较短，如此可以增大定子铁芯301的长度，进一步提高电动机300的输出功率，但并不以此为限制。
图2是本发明中的第二具体实施例中的具有新型结构的混合动力装置的结构示意图。参照图2，传动齿轮组400还包括：第五齿轮406，第五齿轮406与第四齿轮405啮合传动，并与电动机300连接。当采用直径较大的电动机300时，其与差速器壳体201之间的中心距比较长，需要采用多对齿轮来实现，为此第四齿轮405作为中间，但并不以此为限制。
参照图2，第五齿轮406固设在所述电动机的轴上，且混合动力装置还包括：发动机100，其包括皮带传动轮系101；皮带传动启动发电机700，其安设在皮带传动轮系101中。
当第五齿轮406固设在电动机300的轴上时，车辆停止时电动机300也静止，因此不能实现驻车发电功能。为此，在发动机100的皮带传动轮系101中加装了皮带传动启动发电机700，其用于启动发动机100并可由发动机100驱动发电。
图3是本发明中的第三具体实施例中的具有新型结构的混合动力装置的结构示意图。参照图3，第五齿轮406空套在电动机300的轴上，且混合动力装置还包括：发动机100，其包括皮带传动轮系101；传动轴500，用于连接电动机300与皮带传动轮系101；换挡装置800，用于电动机300分时与第五齿轮406和传动轴500连接。
为解决驻车发电问题，可以如图2所示增加一个皮带传动启动发电机700，也可以如图3所示在驻车时切断电动机300与车轮之间的动力联系，并建立电动机300与发动机100之间的另一条动力联系路径。因此，电动机300通过换挡装置800分别与车轮和发动机100连接，分时在其之间建立动力联系，从而确保行驶时的动力补偿和驻车时的发电功能。
参照图3，传动齿轮组包括第六齿轮407和第七齿轮408，第六齿轮407空套在电动机300的轴上，并通过换挡装置800与电动机300的轴连接或不连接；第七齿轮408与传动轴500连接，并与第六齿轮407啮合传动。由于第一齿轮401到第五齿轮406之间经过了四次啮合传动，因此电动机300的旋转方向与差速器壳体201的相反，也与发动机100的旋转方向相反，因此当电动机300的旋转方向设定为反向时，则增加一对齿轮啮合传动，从而确保驻车发电功能。此外，增加的第六齿轮407和第七齿轮408还可以用于调整传动轴500的位置，即使皮带轮系101中的皮带轮轴线于电动机300的轴线平行但不在一条轴线上也可以实现动力传递。
参照图3，该具有新型结构的混合动力装置还包括：上壳体204，用于容纳换挡装置800、第六齿轮407和第七齿轮408。由于换挡装置800、第六齿轮407和第七齿轮408布置的位置较高，因此，可以单独设置一个隔腔和相应的密封装置，以容纳有一定数量的润滑油，从而保证对换挡装置800、第六齿轮407和第七齿轮408进行良好的润滑。
换挡装置800，可以是同步器，或者液压多片离合器。当采用同步器时，可以对电动机300进行调速以保证换挡性能，而采用液压多片离合器时，因有离合器摩擦片滑磨过程而可以实现电动机300更快速的驱动和发电模式的切换。
图4是本发明中的第四具体实施例中的具有新型结构的混合动力装置的结构示意图。参照图4，换挡装置800由机电换挡器900进行操作，手刹1000安设有手刹位置传感器1001，当手刹位置传感器1001检测到手刹1000拉起时，换挡装置800挂挡将电动机300与第六齿轮407连接(第六齿轮使第7齿轮转动，第七齿轮接传动轴，从而实现电动机与发电机的连接，实现驻车发电)，当手刹位置传感器1001检测到手刹1000释放时，换挡装置800挂挡将电动机300与第五齿轮406连接(连接到差速器壳体，实现与发动机共同驱动车辆)。
发动机100驱动的、容纳在变速器壳体里的变速机构可以是手动变速机构(MT)、自动变速机构(AT)、手自一体化变速机构(AMT)、双离合器变速机构(DCT)或无级变速机构(CVT)。当采用手动变速机构时，可以利用手刹1000控制电动机300的驱动和发电模式，如此可以最大程度简化***的复杂度，降低成本，但并不以此为限制。
此外，电动机300选择不同的功率等级，可以构成不同的混合动力装置。例如，电动机300的峰值功率约10kW，电压等级为48Vdc，构成弱混***，但与常规的BSG电机相比，增加了换挡时的动力补偿功能；电动机300的峰值功率约20kW，电压等级为144Vdc，构成中度混合动力***；电动机300的峰值功率大于40kW，电压等级为300Vdc，构成了强混***，当车辆还可以外接充电时，则构成了插充电式混合动力***。可根据实际的需求选择合适的电动机300的功率等级和电压等级，从而构成合适的混合动力装置，但并不以此为限制。
本发明的具体实施例的具有新型结构的混合动力装置，包括：差速器壳体；变速器前壳体；变速器中壳体；电动机，其包括定子铁芯和绕组端部；传动齿轮组；所述的电动机的动力通过所述的传动齿轮组传递到所述的差速器壳体上，所述的定子铁芯的端面基本平齐所述变速器中壳体的前端面安装，且所述的绕组端部伸入所述变速器前壳体中。本发明的混合动力装置，由于电动机的绕组端部可以伸入变速器前壳体中，因此可以容纳轴向长度较长的电动机。
采用本发明中的一种具有新型结构的混合动力装置，由于该混合动力装置中的传动齿轮组不直接与主减速器大齿轮啮合，而是与差速器壳体啮合，故可将传动齿轮组布置到离变速器中壳体前端面更远的位置，从而使得电动机的绕组端部可以伸出变速器中壳体前端面并进入变速器前壳体中，因此可以容纳轴向长度较长的电动机。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (9)

1.一种具有新型结构的混合动力装置，包括发动机和电动机，其特征在于，所述的混合动力装置包括差速器壳体、变速器壳体和传动齿轮组，所述的差速器壳体置于所述的变速器壳体中，所述的电动机包括定子铁芯和绕组端部，且所述的电动机的动力通过所述的传动齿轮组传递到所述的差速器壳体上，且所述的定子铁芯的端面贴近所述的变速器中壳体的前端面，所述的绕柱端部伸入所述的变速器前壳体中。
2.根据权利要求1所述的具有新型结构的混合动力装置，其特征在于，所述的传动齿轮组包括固设在所述的差速器壳体上的第一齿轮，还包括与该第一齿轮啮合的第二齿轮，所述的传动齿轮组还包括中间轴、第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮，所述的第二齿轮固设在所述中间轴一端，且该中间轴另一端固设有所述的第三齿轮，该第三齿轮通过所述的第四齿轮啮合传动至所述的第五齿轮，该第五齿轮固设或空套在所述的电动机的输出轴上所述的发动机包括皮带传送轮系。
3.根据权利要求2所述的具有新型结构的混合动力装置，其特征在于，所述的第五齿轮固设在所述的电动机的输出轴上，所述的皮带传动轮系包括一皮带启动发电机，该皮带启动发电机启动所述的发动机，以实现所述的混合动力装置在驻车状态下的发电功能。
4.根据权利要求2所述的具有新型结构的混合动力装置，其特征在于，所述的第五齿轮空套在所述的电动机的输出轴上，并通过一换挡装置控制其连接或不连接所述的电动机的输出轴，所述的电动机和所述的皮带传动轮系之间通过一传动轴实现连接。
5.根据权利要求4所述的具有新型结构的混合动力装置，其特征在于，所述的传动齿轮组还包括一第六齿轮，所述的第六齿轮空套在所述的电动机的输出轴上，通过所述的换挡装置控制与所述的电动机的输出轴的连接诶情况，所述的电动机通过该第六齿轮以及一与该第六齿轮啮合的第七齿轮连接至所述的传动轴，从而实现该电动机与所述的皮带传动轮系的连接。
6.根据权利要求5所述的具有新型结构的混合动力装置，其特征在于，所述的换挡装置控制所述的电动机的输出轴连接所述的第五齿轮或连接所述的第六齿轮。
7.根据权利要求5所述的具有新型结构的混合动力装置，其特征在于，所述的换挡装置包括一机电换挡器和一手刹位置传感器，该手刹位置传感器安装在手刹上，用以检测该手刹的拉起释放状态，从而控制所述的换挡装置的挂挡状态，具体为：
所述的手刹拉起，所述的换挡装置挂挡，所述的电动机通过所述的第六齿轮和第七齿轮连接至所述的传动轴；
所述的手刹释放，所述的换挡装置挂挡，所述的电动机通过所述的第五齿轮连接至所述的差速器壳体。
8.根据权利要求7所述的具有新型结构的混合动力装置，其特征在于，所述的混合动力装置还包括上壳体，用以容纳所述的换挡装置、第六齿轮和第七齿轮。
9.根据权利要求7所述的具有新型结构的混合动力装置，其特征在于，所述的换挡装置为一同步器或为一液压多片离合器。
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