CN107128172B - 圆柱齿轮式功率分流动力耦合装置 - Google Patents

圆柱齿轮式功率分流动力耦合装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种圆柱齿轮式功率分流动力耦合装置，属于汽车传动技术领域，具体是是涉及一种圆柱齿轮式功率分流动力耦合装置。该装置利用圆柱齿轮差速器的两个中心轮与行星架的三自由度差速原理，通过调整中心轮齿数比，调整传动速比，并将其分别发电机、电动机、发动机相连接实现功率分流动力耦合。

Description

圆柱齿轮式功率分流动力耦合装置
技术领域
本发明涉及一种圆柱齿轮式功率分流动力耦合装置，属于汽车传动技术领域，具体是涉及一种圆柱齿轮式功率分流动力耦合装置。
背景技术
功率分流动力耦合器是混合动力汽车能量分配的核心部件，它将发动机、电动机、发电机等多个动力装置的输入、输出动力组合到一起，实现多个动力间合理分配和传输，能够实现发电、纯电动驱动、发动机与电机同时驱动、发动机驱动、制动能量回收等混合动力汽车多种工作模式。
目前市场上功率分流动力耦合器有多种，根据动力耦合装置的结构区分主要有：单排单行星齿轮结构耦合器、单排双行星齿轮结构耦合器、多排行星齿轮结构耦合器、圆锥齿轮差速耦合器等。
1）单排单行星齿轮结构耦合器：采用行星齿轮NGW结构实现功率分流耦合，因其行星齿轮机构的大内齿圈加工必须采用专用设备加工，并且加工过程中的热处理变形很难通过后续精加工予以修正。导致该结构存在加工难度大、生产成本高、总成精度提高困难等问题；
2）单排双行星齿轮结构耦合器：采用单排双行星齿轮结构（拉维纳行星齿轮结构）实现功率分流耦合，并设计有制动器或离合器等控制执行部件。既存在行星机构大内齿圈加工问题，同时由于结构复杂导致生产成本高于单排单行星齿轮结构。
3）多排行星机构耦合器：采用多个行星机构实现功率分流耦合，并设计有制动器与离合器结构与传统自动变速器（AT）结构类似。也同样存在行星机构大内齿圈加工问题，同时由于结构更加复杂导致生产成本与质量控制难度更高。
4）锥齿轮差速耦合器：采用传统汽车圆锥齿轮差速器实现功率分流耦合，由于受圆锥齿轮差速器结构限制，整车布置难度大，同时其行星锥齿轮只能采用精锻加工工艺，齿轮精度低。总成噪音较大，传动精度提升困难。
圆柱齿轮功率分流耦合器，采用汽车圆柱齿轮差速器的核心传动原理，实现功率分流耦合，其结构无大外齿圈、无制动器或离合器，结构简单，且整车布置容易。且传动均为圆柱外啮合齿轮，加工难度小，可以采用磨齿等精加工工艺。具有加工成本低、总成噪音小，传动精度易于提高等优点。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的上述的技术问题，提供了一种圆柱齿轮式功率分流动力耦合装置。该装置利用圆柱齿轮差速器的两个中心轮与行星架的三自由度差速原理，通过调整中心轮齿数比，调整传动速比，并将其分别与发电机、电动机、发动机相连接实现功率分流动力耦合。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种圆柱齿轮式功率分流动力耦合装置，包括带有大中心轮、小中心轮与行星架的圆柱齿轮差速装置；
所述大中心轮与小中心轮的齿数可根据整车需要设定不同速比；
并且，大中心轮、小中心轮、行星架分别连接至不同动力装置以实现不同动力间的耦合。
作为优选，上述的一种圆柱齿轮式功率分流动力耦合装置，所述大中心轮与小中心轮的齿数传动比范围为1至4。
作为优选，上述的一种圆柱齿轮式功率分流动力耦合装置，所述行星架与发动机动力装置相连；所述大中心轮与驱动电机相连；所述小中心轮连接发电机。
作为优选，上述的一种圆柱齿轮式功率分流动力耦合装置，所述差速装置包括：
中心轮组，包括共轴心设置于行星架中心轴上的小中心轮和大中心轮；
行星轮对，包括相互啮合的长行星轮、短行星轮；
其中，所述短行星轮与小中心轮啮合；所述长行星轮同时与所述短行星轮和大中心轮啮合。
作为优选，上述的一种圆柱齿轮式功率分流动力耦合装置，采用耦合器横置电机同侧布置方式或耦合器横置电机两侧布置方式，并且：
发动机经减震器与行星架相连；
驱动电机经驱动电机输入齿轮、输出齿轮与大中心轮相连。
作为优选，上述的一种圆柱齿轮式功率分流动力耦合装置，采用耦合器纵置电机两侧布置方式或耦合器纵置电机同侧布置，并且：
发动机经减震器、发动机输入齿轮与行星架相连；
驱动电机经驱动电机输入齿轮、输出齿轮与大中心轮相连。
因此，本发明具有如下优点：1.结构简单，整车布置容易；2.无行星机构的大内齿圈零件，加工难度小；3.全部外啮合圆柱齿轮结构，工艺成熟，齿轮可采用磨齿等精加工工艺，总成噪音低；4.无制动器、离合器，零件数量少，结构简单，成本低使用可靠。
附图说明
附图1是圆柱齿轮功率分流耦合器核心结构图；
附图2是圆柱齿轮功率分流耦合器核心结构图；
附图3是耦合器横置电机同侧布置方式的传动原理图；
附图4是耦合器横置电机两侧布置方式的传动原理图；
附图5是耦合器纵置电机两侧布置方式的传动原理图；
附图6是耦合器纵置电机同侧布置方式的传动原理图；
图中，1-发动机、2-减震器、3-发动机输入齿轮、4-输出齿轮、5-驱动电机输入齿轮、6-驱动电机、7-传动齿轮、8-大中心轮、9-长行星轮、10-行星架、11-小行星轮、12-小中心轮、13-发电机、14-主减速器输入齿轮、15-主减速器输出齿轮
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
如图1-2所示，圆柱齿轮功率分流耦合器结构如下：在两个中心轮（大中心轮8、小中心轮12）周围，各布置有若干对行星齿轮（长行星轮9、短行星轮11）。其中，长行星轮9与大中心轮8啮合，短行星轮11与小中心轮12啮合。两组行星轮与各自中心轮啮合的同时，两行星轮（长行星轮9、短行星轮11）也彼此啮合。
这样形成了具有大中心轮8、小中心轮12、与行星架10三个自由度的差速装置，（圆柱汽车差速器两个中心齿轮齿数必须相同）那么将上述三个具有一定速度关系的差速部件分别与发电机、电动机、发动机动力装置相连，就组成了圆柱齿轮动力耦合装置。
如图3所示，为耦合器横置电机同侧布置方式：
发动机1经减震器2、与行星架10相连，通过圆柱齿轮功率分流耦合装置将发动机1功率进行分流，或驱动发电机13发电或经大中心轮8带动传动齿轮7驱动车轮。驱动电机6经驱动电机输入齿轮5、输出齿轮4至主减和差速器，最终驱动车轮；
根据具体工况，进一步了解此发明技术内容：
起步工况(存电动驱动)：
发动机1锁止，行星架10保持不动，发电机13空转，处于纯电动状态。驱动电机6经驱动电机输入齿轮5、输出齿轮4将动力输出至主减速器及差速器，最终驱动车轮。
混动行驶(耦合工作工况)：
当驱动电机6达到较高转速，发动机1启动进行调速。由于圆柱齿轮耦合器的核心传动原理是具有大中心轮8小中心轮12与行星架10三个自由度且具有一定转速关系的差速装置。所以发动机1动力通过行星架10带动圆柱齿轮耦合器，输入一个转速。同时驱动电机6也通过大中心轮8也带动圆柱齿轮耦合器，输入另外一个转速。这样小中心轮12就会根据三者的速度关系，输出唯一确的转速以用来发电。这样就实现了发动机1、驱动电机6、发电机13等不同动力之间的耦合功能。
减速或下坡工况(发电、能量回收)：发动机1锁止，行星架10保持不动， 车轮的转动带动大中心轮8，最终带动小中心轮12驱动发电机13转子，发电机13开始发电。
如图4所示，为耦合器横置电机两侧布置方式：
该结构与图3差别在于电机布置在耦合器装置的两侧，其他结构与传动原理与图3相同。
如图5所示，为耦合器纵置电机两侧布置方式：
发动机1经减震器2、发动机输入齿轮3，传递至行星架10，通过圆柱齿轮功率分流耦合装置将发动机1功率进行分流，或驱动发电机13发电或经大中心轮8带动传动齿轮7驱动车轮。驱动电机6经驱动电机输入齿轮5、输出齿轮4至主减和差速器，最终驱动车轮；
如图6所示，为耦合器纵置电机同侧布置方式：该结构与图5差别在于电机布置在耦合器装置的两侧，其他结构与传动原理与图5相同
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (1)

1.一种圆柱齿轮式功率分流动力耦合装置，包括带有大中心轮（8）、小中心轮（12）与行星架（10）的圆柱齿轮差速装置；
其特征在于，所述大中心轮（8）与小中心轮（12）的齿数可设定为不同；
并且，大中心轮（8）、小中心轮（12）、行星架（10）分别连接至不同动力装置以实现不同动力间的耦合；
所述大中心轮（8）与小中心轮（12）的齿数传动比范围为1至4；
所述差速装置包括：
中心轮组，包括共轴心设置于行星架（10）中心轴上的小中心轮（12）和大中心轮（8）；
行星轮对，包括相互齿合的长行星轮（9）、短行星轮（11）；
其中，所述短行星轮（11）与小中心轮（12）啮合；所述长行星轮（9）同时与所述短行星轮（11）和大中心轮（8）啮合；
所述行星架（10）与发动机动力装置相连；所述大中心轮（8）与驱动电机（6）相连；所述小中心轮（12）连接发电机（13）；
其中，采用耦合器横置电机同侧布置方式或耦合器横置电机两侧布置方式，并且：
发动机（1）经减震器（2）与行星架（10）相连；
驱动电机（6）经驱动电机输入齿轮（5）、输出齿轮（4）与大中心轮（8）相连；
采用耦合器纵置电机两侧布置方式或耦合器纵置电机同侧布置，并且：
发动机（1）经减震器（2）、发动机输入齿轮（3）与行星架（10）相连；
驱动电机（6）经驱动电机输入齿轮（5）、输出齿轮（4）与大中心轮（8）相连。
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