专利名称：动力传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及优选在具有两种或两种以上动力来源的车辆如混合动力车中使用的动力传动装置。
背景技术：
混合动力车一般由电池驱动的电动机以及燃烧机组成。虽然电动机和燃烧机中任一种或两者同时被用来驱动车辆，但燃烧机被进一步用于为电池充电。电动机还能用作发电机用于发电，而混合动力系统可以装配另外一台发电机用于电池充电。用于混合动力车的传动系统不仅需要将这些不同的电动机与驱动轴机械连接，而 且还需要将燃烧机产生的动力分流，然后将部分动力传送给电动机/发电机。日本专利申请公开号第2001-097058号公开了相关技术。
发明内容
上面所述的结构复杂性自然使现有技术中混合动力车的传动系统比仅靠燃烧机提供动力的传统车辆的传动系统更大并且更重。该重量可能甚至会一定程度地损害燃料效率，而燃料效率是混合动力车的一项突出优点。由于上述问题，本发明应运而生。根据本发明的一个方面，用来传送电动机、发动机和车轴之间的扭矩的动力传动装置包括具有第一齿轮和第二齿轮且能与发动机驱动地连接的第一轴；与电动机和第一轴驱动地连接的第二轴；与第一齿轮啮合以形成具有第一传动比的第一传动装置的第三齿轮；第四齿轮与第三齿轮共轴，第四齿轮与第二齿轮啮合以形成具有第二传动比的第二传动装置；第三轴与第三齿轮和第四齿轮同轴，第三轴与车轴驱动地连接；设计用来有选择地连接与分离第三齿轮和第三轴的第一离合器；以及设计用来有选择地连接与分离第四齿轮和第三轴的第二离合器。
图I表示根据本发明的一个具体实施例的动力传动装置的框图。图2表示所述动力传动装置的剖面图。
具体实施例方式下文将参照附图对本发明的某些具体实施例进行描述。参见图1，优选应用于混合动力车的动力传动装置I被用于传送发动机3、电动机/发电机16和车轴45、47之间的扭矩。该动力传动装置I通常包括能与发动机3传动连接的第一轴31,与电动机/发电机16驱动地连接的第二轴33,用于将传送的扭矩输出的第三轴35，以及优选包括差动装置39的输出部分，所述差动装置39用于将第三轴35产生的扭矩分配到左右车轴45、47。在第一轴31和第二轴33之间，由齿轮组37建立机械连接。在第二轴33和第三轴35之间，设有分别具有不同传动比的第一传动装置7和第二传动装置9，但经由第一和第二传动装置7、9的机械连接没有稳固地建立。为了可控地连接和分离第一传动装置7和第三轴35，设有第一离合器13，为了可控地连接和分离第二传动装置9和第三轴35，设有第二离合器15。第三轴35通过输出传动装置11与差动装置39稳固连接。如附图所示，可以安装第一和第二离合器13、15，使其与第三轴35连接，但也可以可选择地安装成使其与第一轴31连接。在发动机3和第一轴31之间，可设有离合器5， 用于控制从发动机3到第一轴31之间的扭矩传送。离合器5的连接能实现发动机3与电动机/发电机16之间的扭矩传送，从而能使用电动机/发电机16作为发电机为电池充电。相反，离合器5的分离中止其之间的扭矩传送。进一步地，如果将第一离合器7和第二离合器9中任意一个离合器连接，则能够实现送往第三轴35或从第三轴35传出的扭矩传送。如果之后将离合器5分离，则只有电动机/发电机16通过差动装置39 (EV模式)驱动轴45、47，并能进行再生制动，给电池再次充电。如果接着将离合器5接合，则发动机3辅助电动机/发电机16驱动轴45、47(并联模式)。因为第一和第二传动装置7、9具有不同的传动比，所以动力传动装置I能通过适当选择将第一离合器13和第二离合器15中的一个离合器接合，而使第一轴31以及还有第二轴33的转速达到最佳。这种设计的优点在于改善了车辆在定速巡航行驶时的能量效率，并且在车辆处于爬山状态时能从动力来源中得到更大的扭矩。另外，下文将参照图2对细节作进一步的描述。大多数部件都容纳在壳体57内，而发动机3、离合器5和电动机/发电机16可以设置在壳体57的外部。为了使壳体57的开口密封，设有密封部件或密封圈61、71、91和93，从而防止壳体安装在车上时漏油以及灰尘进入。壳体57可以是为组装方便而通过螺栓固定在一起的可分离的部件。第一轴31通过其两端的轴承53、55可旋转地支承在壳体57上。对于轴承53、55，可应用滚珠轴承，但也可以应用任何其他类型的轴承。第一轴31的一端可以伸出到壳体57的外部，或者也可以具有一个可从外部进入的孔，形成一个连接部分59，它优选地带有花键，用以与发动机3和离合器5接合。在这一端的颈部周围设有密封圈61。第一轴31具有第一齿轮17和第二齿轮21。齿轮17、21的直径被设成不同大小以产生不同的传动比。齿轮17、21中的一个或者两个齿轮可以与第一轴31形成一体。齿轮17、21中剩下的那个齿轮可以形成一个单独的个体，借助连接部分99与第一轴31驱动地连接，例如可以是花键连接结构或者键连接结构。第二轴33优选与第一轴31平行，其通过轴承63、65可旋转地支承在壳体57上，该轴承例如是滚珠轴承。第二轴33可以形成中空形状，其内部的零件67可以带有花键，用以与电动机/发电机16接合。在具有零件67的第二轴33的端部周围，壳体57设有开口，容许电动机/发电机16进入。在开口和第二轴33端部之间设有密封部件71。第二轴33具有齿轮69，该齿轮优选但不限于与第二轴33形成一体。齿轮69的尺寸按能与第一齿轮17和第二齿轮21中的一个相啮合形成齿轮组37的大小设置，它将扭矩传送给第一轴31并将来自第一轴31的扭矩向外传送。或者，齿轮组37还可以形成行星齿轮组。这种情况下，可将第二轴33和电动机/发电机16—起设成与第一轴31同轴并在一条直线上。自然，如果旋转速度相关情况允许的话，第二轴33可直接与第一轴31相连。第三轴35，优选与第一轴31和第二轴33平行，其借助轴承73、75可旋转地支承在壳体57上，该轴承例如是滚珠轴承。第三轴35的外周缘的一部分圆滑或者包括轴承95、95例如滚针轴承，用以可旋转地支撑第三和第四齿轮19、23，并且一部分带有花键或包括键槽，用以驱动地支撑第一离合器13的离合器片和齿轮25、49。第三齿轮19与第一齿轮17啮合，形成第一传动装置7。第三齿轮19的毂部分优选为轴向加长。加长的毂部分优选地通过连接部件103与第一离合器13的外部部件105相连，连接部件与加长的毂部分的内周缘花键连接或键连接。进一步，加长的毂部分的外周缘可旋转地支撑第四齿轮23。第三齿轮19和第四齿轮23之间优选地插有滚针轴承101。第四齿轮23与第二齿轮21啮合，形成第二传动装置9，该装置具有与上述第一传动装置7不同的传动比。第四齿轮23的轮齿设在靠近第三齿轮19的轮齿的位置,使第三和第四齿轮19、23占据的空间尽可能小。 从以上内容可以理解，第三齿轮19与第三轴35同轴，如果将第一离合器13分离的话，第三齿轮19可围绕第三轴35旋转。同样，第四齿轮23与第三轴35和第三齿轮19同轴，并可围绕它们旋转。第三齿轮19优选地设在靠近第四齿轮23的位置。这就是第一齿轮7到第二齿轮9的情况。这样的布局有利于使装置I结构紧凑。第二离合器15的内部部件107通过螺栓或任何合适的固定装置固定在第四齿轮23上。或者，内部部件107还可以与第四齿轮23形成一体。所以，如果将第二离合器15接合的话，第四齿轮23与第三轴35之间就建立了机械连接。第一和第二离合器13、15可以形成多片式离合器。离合器13、15或者还可以是犬齿式离合器类型、单片式摩擦离合器类型、套筒式离合器类型或任何其他类型。第一和第二离合器13、15相互同轴设置。进一步，离合器13、15相互重叠成嵌套排列的形式，以便尽可能地减小空间。或者，离合器13、15还可以设置成同轴成直线排列的形式，这样能减小径向尺寸。第一离合器13的一组离合器片与第三轴35花键连接或键连接，另一组离合器片与连在第三齿轮19上的外部部件105花键连接或键连接。如果向离合器片施加压力，第一离合器13被接合，然后传送第三齿轮19和第三轴35之间的扭矩。第二离合器15包括与第三轴35驱动地连接的离合器壳体109、与第四齿轮23相连的内部部件107和介于其间的离合器片。一组离合器片与内部部件107花键连接或键连接，另一组离合器片与离合器壳体109花键连接或键连接。如果向离合器片施加压力，第二离合器15被接合，然后经由介于其间的离合器壳体109传送第四齿轮23和第三轴35之间的扭矩。为了有选择地接合和分离第一离合器13和第二离合器15，设有致动装置29。致动装置29优选地设置在第三轴35的一端，但可以设置在任何其他位置。致动装置29优选地包括液压系统111、第一柱塞113和第二柱塞115。下面的示例性实施例涉及液压系统111，不过任何致动装置如电磁致动装置或电动传动装置都可以替代用作致动装置29。液压系统111包括阀体117、液压泵119、液压回路121和存储器125。
液压泵119是一种齿轮泵，不过可以使用任何合适类型的泵来代替。液压泵119与壳体57和液压回路121这样连接使得壳体57中使用的流体如油流动通过过滤器回流到液压泵119中，然后被压到液压回路121内。为了给液压泵119提供动力，可以使用一电动机(图中未示)，但也可以使用任何其他装置。存储器125与液压回路121连通，因而将压力油储存起来。存储器125中储存的压力油接着在稳定压力下被供应到液压回路121。在本实施例中，第三轴35还用作压力油的流体通路。第三轴35优选包括连通孔131、与孔131流体连通的轴向加长的路径135，以及一条或多条与路径135流体连通的径向延伸的路径139，从而将压力油供应给第一柱塞113。与之类似，第三轴35包括连通孔133和路径137、141，从而将压力油供应给第二柱塞115。虽然任何其他设计也是可能的，但是这种设计的优点在于其紧凑性。
第一和第二柱塞113、115设置在离合器壳体109内。第一柱塞113具有与第三轴35的外周接触的内端和与第二柱塞115接触的外端。因此，第一柱塞113与第二柱塞115组合在一起，围成了一个室。这个室因为与路径139流体连通，所以充当由液压系统111操控的第一液压缸127。进一步，当第二液压缸129工作时，第一柱塞113的适当部分朝第一离合器13推进,从而向离合器15施压。第二柱塞115具有与第三轴35的外周接触的内端和与离合器壳体109的内周接触的外端，用以围成与路径141流体连通的第二液压缸129。进一步，当第二液压缸129工作时，第二柱塞115的外端朝第二离合器15延伸,从而向离合器15施压。出于将柱塞113、115分离的目的，优选地设有沿前述运动方向的反方向向第一和第二柱塞113、115施加偏压的装置，如复位弹簧143。代替上述设计，可以将缸或任何致动装置设在离合器壳体109的外部，或者甚至将其设在壳体57的外部。这种设计中，可以设置从缸或致动装置中插入离合器壳体109中的杆来替代，用以促动第一和第二离合器13、15。优选地在靠近第三和第四齿轮19、23的位置，第三轴35进一步含有连接部分145，该部分带有花键结构或者具有键槽，以便与输出齿轮25驱动地连接。设置输出齿轮25是为了与后述的环形齿轮27啮合以形成输出传动装置11。优选地，输出齿轮25的直径制造地比环形齿轮27的适当小一些，所以输出传动装置11起减速齿轮的作用。如图所示，这些构件这样配置使第三齿轮19和第四齿轮23夹在输出齿轮25与第一和第二离合器13、15之间。换言之，离合器13、15在这些构件中位于最远端,输出齿轮25位于相对方向的最远端。这种布局的优点在于使致动装置29更容易靠近离合器13、15，而且还能避免在第三轴35上施加偏压负载，因为第三齿轮19和第四齿轮23环绕在第三轴35的中央。但是，任何其他的布局也是可能的。进一步，因为要与输出齿轮25或连接部分145连接，停车齿轮47可以紧邻输出齿轮25设置。由致动装置51驱动的停车爪可以与齿轮47啮合，将该输出零件锁住。自然，停车齿轮可以设在任何其他合适的零件上。差动装置39包括环形齿轮27、与环形齿轮27驱动地连接的差动装置壳体77、穿过该壳体77的轴79、可绕轴79旋转的小齿轮81和与小齿轮81啮合的左右侧齿轮41、43。差动装置壳体77由壳体57可旋转地支撑。出于这种可旋转的目的，推力滚柱轴承83、85可适于接收推力。左右侧齿轮41、43分别具有花键内周87、89，用以与左右车轴45、47接合。差动装置39经由环形齿轮27接收传送的扭矩，并将其分配给左右轴45、47，同时允许在其间差速运动。尽管将差动装置39示出为锥齿轮类型，但可以用任何其他类型如周转类型来代替。根据本实施例，朝向差动装置的机械连接被构建成第二轴33通过第一轴31到第三轴35的单一方式，而电动机/发电机16、发动机3和输出车轴45、47之间的扭矩交换需要三条路径。由于机械连接的数量减少，因此和现有技术相比，动力传动装置I以简单而紧凑的形式构成。而且，动力传动装置I能改变传动比，使旋转速度达到最佳，而相关的齿轮和致动装置也以紧凑的形式构成。所以，本实施例解决了现有技术中的结构复杂性问题。虽然参照本发明的某些具体实施例对本发明进行了以上描述，但本发明不限于上 述实施例。本领域的技术人员根据上述教导自然会想到上述实施例的各种修饰和变换。
权利要求
1.一种用于传送发动机、电动机和车轴之间的扭矩的动力传动装置，其包括 具有第一齿轮和第二齿轮并且能与所述发动机驱动地连接的第一轴； 与所述电动机和所述第一轴驱动地连接的第二轴； 与所述第一齿轮啮合以形成具有第一传动比的第一传动装置的第三齿轮； 与所述第三齿轮同轴的第四齿轮，该第四齿轮与所述第二齿轮啮合以形成具有第二传动比的第二传动装置； 与所述第三齿轮和所述第四齿轮都同轴的第三轴，该第三轴与所述车轴驱动地连接； 构成用来有选择地连接与分离所述第三齿轮和所述第三轴的第一离合器；以及 构成用来有选择地连接与分离所述第四齿轮和所述第三轴的第二离合器。
2.根据权利要求I所述的动力传动装置，其中，所述第三轴包括输出齿轮，所述输出齿轮与该第三轴驱动地连接，并且被这样配置使所述第三齿轮和所述第四齿轮夹在该输出齿轮与所述第一和第二离合器之间。
3.根据权利要求I所述的动力传动装置，其中，所述第一离合器与所述第二离合器同轴设置且重叠。
4.根据权利要求I所述的动力传动装置，其中，所述第一离合器和所述第二离合器与所述第三轴设置为同轴。
5.根据权利要求I所述的动力传动装置，其中，所述第一离合器与所述第三轴驱动地连接，由此当所述第一离合器被连接时，该第一离合器能使所述第三齿轮和所述第三轴之间进行扭矩传送。
6.根据权利要求I所述的动力传动装置，其进一步包括 与所述第三轴和所述第二离合器驱动地连接的离合器壳体，由此当所述第二离合器被连接时，该离合器壳体转送所述第四齿轮和所述第三轴之间的扭矩传送。
7.根据权利要求6所述的动力传动装置，其进一步包括 构成用来致动所述第二离合器的第二柱塞，该第二柱塞被设置成与所述离合器壳体组合围成第二液压缸； 构成用来致动所述第一离合器的第一柱塞，该第一柱塞被设置成与所述第二柱塞组合围成第一液压缸；以及 构成用来向所述第一液压缸和所述第二液压缸供应流体的液压泵。
8.根据权利要求I所述的动力传动装置，其进一步包括 夹在所述第一轴和所述第二轴之间用以建立机械连接的齿轮组。
全文摘要
本发明提供了一种动力传动装置，其包括具有第一齿轮和第二齿轮、能与发动机驱动地连接的第一轴；与电动机和第一轴驱动地连接的第二轴；与第一齿轮啮合而形成具有第一传动比的第一传动装置的第三齿轮；与第三齿轮共轴的第四齿轮，所述第四齿轮与第二齿轮啮合而形成具有第二传动比的第二传动装置；与第三齿轮和第四齿轮同轴并与车轴驱动地连接的第三轴；设计成使第三齿轮与第三轴有选择地连接和脱离的第一离合器；以及设计成使第四齿轮与第三轴有选择地连接和脱离的第二离合器。
文档编号B60K6/36GK102745058SQ201210116919
公开日2012年10月24日 申请日期2012年4月19日 优先权日2011年4月20日
发明者佐山正幸 申请人:吉凯恩传动系统日本株式会社