专利名称：一种混合动力汽车驱动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于混合动カ汽车技术领域，涉及混合动カ传动技术，确切地说是ー种混合动カ汽车驱动装置。
背景技术：
随着汽车エ业的快速发展，汽车已经深刻影响着人类的生活，同吋，汽车时代又伴随着能源的紧缺与全球气候变暖的困扰，节能与环保成为当今社会可持续发展的两大主题，开发少能耗低排放的新能源汽车是现代汽车エ业发展的大方向，但是，新能源汽车由于受到制造成本、续航里程、动カ性能以及使用的方便性等各种客观条件的限制，在今后相当一段时期内，新能源汽车还不能够完全取代传统汽车，而混合动カ汽车在保持传统汽车优越性能的前提下可以做到耗能更少排放更低，是现阶段最现实可行的选择。 混合动カ汽车的混合驱动方式有串联式、并联式和混联式，而驱动装置的结构与參数匹配是混合动カ汽车开发的基础，有效传递扭矩和功率成为影响整车性能的重要关键技木。目前，丰田Prius混合动カ汽车处于国际领先地位，它采用混联驱动方式，将发动机、发电机和电动机通过ー个行星齿轮装置联接起来，发动机的动カ输出到行星架，行星架将一部分扭矩和功率分配到与太阳轮联接的发电机，另外一部分扭矩和功率分配到与齿圈联接的电动机并输出到差速器，其发动机与电动机、发电机的协调控制系统十分复杂，成本很闻。
实用新型内容本实用新型之目的在于设计ー种结构紧凑，易于实现发动机与电机协调控制的混合动カ汽车驱动装置，以提高混合动カ汽车的动力性能和经济性能。本实用新型通过以下技术方案来实现。本实用新型采用发动机和电机混合驱动，其主要包括发动机、电机、蓄电池、电控単元、齿轮箱、第一动カ轴、高速挡轴、低速挡轴、驱动齿轮组、第二动カ轴、双排行星齿轮、主減速小齿轮、主減速大齿轮、差速器和挡位操作组件等，其特征在于发动机提供的动カ从第一动カ轴输入齿轮箱，电机提供的动カ从第二动カ轴输入齿轮箱，电控单元根据行车エ况控制挡位操作组件完成挡位切換，由驱动齿轮组与双排行星齿轮协调配合，使发动机提供的动カ和电机提供的动カ都传递到双排行星齿轮的前排行星架轴，再通过前排行星架轴上的主减速小齿轮与差速器外壳上的主减速大齿轮啮合，将动カ传递到差速器，由差速器输出动力。本实用新型所述挡位操作组件包括前排齿圈制动器(14)、后排齿圈制动器(13)、同步器总成(5)、第一离合器(2)、第二离合器(9)以及相应的执行机构。本实用新型所述驱动齿轮组包括低速挡驱动齿轮(3)、低速挡从动齿轮(22)、高速挡驱动齿轮(7)和高速挡从动齿轮(11)。本实用新型所述发动机(I)自带起动机和发电机，发动机(I)的曲轴通过第一离合器(2)与第一动カ轴(8)联接传递动力，发动机(I)可驱动自带发电机发电，给蓄电池
(17)充电。本实用新型所述电机(19)具有电动机和发电机双重功能，电机(19)主要以电动机模式工作提供驱动力，在汽车制动或下坡减速行驶时可转变为发电机模式工作，用于回收制动能量，电机(19)的旋转轴通过联轴器(20)与第二动カ轴(21)联接传递动力。本实用新型所述低速挡驱动齿轮(3)安装在低速挡轴(4)上，高速挡驱动齿轮(7)安装在高速挡轴(6)上，同步器总成(5)安装在第一动カ轴(8)上，低速挡轴(4)和高速挡轴(6)为空心轴，第一动カ轴(8)通过轴套安装在低速挡轴(4)和高速挡轴(6)内并形成转动副，同步器总成(5)可以与低速挡轴(4)接合，将第一动カ轴(8)与低速挡轴(4)联接传递动力，同步器总成(5)也可以与高速挡轴(6)接合，将第一动カ轴(8)与高速挡轴(6)联接传递动力。本实用新型所述双排行星齿轮(12)的前排行星齿轮和后排行星齿轮共用太阳轮轴，该太阳轮轴就是本实用新型所述第二动カ轴(21)，前排行星齿轮的太阳轮和后排行星齿轮的太阳轮都安装在第二动カ轴(21)上。双排行星齿轮(12)的前排行星架轴(23)和后排齿圈轴(10)为空心轴，第二动カ轴(21)通过轴套安装在前排行星架轴(23)和后排齿圈轴(10)内并形成转动副，双排行星齿轮(12)的前排齿圈与后排行星架固联为一体并由第二动カ轴(21)支承。双排行星齿轮(12)的前排齿圈与齿轮箱箱体之间联接有前排齿圈制动器(14)，后排齿圈与齿轮箱箱体之间联接有后排齿圈制动器(13)，在第二动カ轴(21)上安装有低速挡从动齿轮(22)，在前排行星架轴(23)上安装有主减速小齿轮(24)，在后排齿圈轴(10)上安装有高速挡从动齿轮(11)，后排齿圈轴(10)通过第二离合器(9)与第二动カ轴(21)联接，第二离合器(9)可将后排齿圈轴(10)与第二动カ轴(21)锁止在一起。本实用新型所述主减速大齿轮(15)与差速器(16)的外壳固定联接。本实用新型所述低速挡驱动齿轮(3)与低速挡从动齿轮(22)啮合，高速挡驱动齿轮(7)与高速挡从动齿轮(11)啮合，主减速小齿轮(24)与主减速大齿轮(15)啮合。发动机⑴、电机(19)、蓄电池(17)与电控单元(18)之间实现电カ传输和电子线路控制联接。由于发动机曲轴只能够沿ー个方向旋转，本实用新型所述发动机(I)的曲轴旋转方向设定为正向，当混合动カ汽车向前行驶时，电机(19)的旋转轴转动方向应当为逆向，本实用新型所述驱动装置可实现如下挡位空挡所有挡位操作组件处于非工作状态，即前排齿圈制动器(14)和后排齿圈制动器(13)处于松开状态，第一离合器(2)、第二离合器(9)和同步器总成(5)均处于分离状态。ー挡前排齿圈制动器(14)产生制动，其余挡位操作组件处于非工作状态，由电机(19)驱动第二动カ轴(21)逆向转动，此时前排行星齿轮独立工作，而后排齿圈处于空转状态，前排行星架轴(23)带动主减速小齿轮(24)转动，主减速小齿轮(24)与主减速大齿轮(15)啮合传递动力，带动差速器(16)运行，汽车以电动方式起步并向前行驶。ニ挡后排齿圈制动器(13)产生制动，其余挡位操作组件处于非工作状态，由电机(19)驱动第二动カ轴(21)逆向转动，此时前排行星齿轮和后排行星齿轮联合工作，前排行星架轴(23)带动主减速小齿轮(24)转动，主减速小齿轮(24)与主减速大齿轮(15)啮合传递动力，带动差速器(16)运行，汽车以电动方式向前行驶。三挡同步器总成(5)将第一动カ轴(8)与高速挡轴(6)联接，起动发动机(I)參与提供驱动扭矩，使第一离合器(2)接合，其余挡位操作组件处于非工作状态，发动机(I)驱动第一动カ轴(8)转动，第一动カ轴(8)通过同步器总成(5)带动高速挡轴(6)转动，高速挡驱动齿轮(7)与高速挡从动齿轮(11)啮合传递动力，使双排行星齿轮(12)的后排齿圈转动，同时，电机(19)通过联轴器(20)驱动第二动カ轴(21)转动，此时前排行星齿轮和后排行星齿轮联合工作，前排行星架轴(23)带动主減速小齿轮(24)转动，主減速小齿轮(24)与主减速大齿轮(15)啮合传递动力，带动差速器(16)运行，发动机(I)和电机(19)共同提供动力，汽车以混联驱动方式行驶。四挡第二离合器(9)接合，此时双排行星齿轮的后排齿圈轴(10)与第二动カ轴
(21)锁止，同步器总成(5)将第一动カ轴(8)与高速挡轴(6)联接，发动机(I)直接提供 驱动扭矩，使第一离合器(2)接合,前排齿圈制动器(14)和后排齿圈制动器(13)处于松开状态，发动机(I)驱动第一动カ轴(8)转动，第一动カ轴(8)通过同步器总成(5)带动高速挡轴(6)转动，高速挡驱动齿轮(7)与高速挡从动齿轮(11)啮合传递动力，驱动双排行星齿轮(12)的后排齿圈，使双排行星齿轮(12)整体转动，同时，电机(19)驱动第二动カ轴
(21)，其结果也是使双排行星齿轮(12)整体转动，前排行星架轴(23)带动主減速小齿轮转动，主减速小齿轮(24)与主减速大齿轮(15)啮合传递动力，带动差速器(16)运行，由发动机(I)和电机(19)共同提供动力，汽车以并联驱动方式向前行驶。倒挡通过电控单元(18)使电机(19)改变旋转轴的转动方向，也就是使电机
(19)的旋转轴正向旋转，按ー挡所述原理，可实现倒挡功能。本实用新型根据混合动カ汽车行驶エ况采用如下控制策略一挡用于起步和低速行驶，ニ挡为中速行驶，三挡为中高速行驶，四挡为高速行驶，各挡位设定有适宜的换挡条件，可由电控单元(18)根据行车エ况控制挡位操作组件自动完成换挡。当混合动カ汽车处在ー挡或ニ挡或倒挡运行时，如果蓄电池(17)的电量低于规定的下限，可随时起动发动机(1)，发动机(I)由电控单元(18)自动控制在最佳转速范围运行，此时发动机⑴仅用于驱动自带发电机发电，给蓄电池(17)充电或向电机(19)供电，此时的驱动方式为串联驱动。当混合动カ汽车重载起步或用ー挡、ニ挡爬坡或在ー挡、ニ挡强カ加速时，可起动发动机(I)直接參与提供驱动扭矩，同步器总成(5)将第一动カ轴(8)与低速挡轴(4)联接，使第一离合器(2)接合，发动机(I)驱动第一动カ轴(8)转动,第一动カ轴(8)通过同步器总成(5)带动低速挡轴(4)转动，低速挡驱动齿轮(3)与低速挡从动齿轮(22)啮合传递动力，驱动第二动カ轴(21)转动，此时电机(19)也同方向驱动第二动カ轴(21)转动，前排行星架轴(23)带动主减速小齿轮(24)转动，主减速小齿轮(24)与主减速大齿轮(15)啮合传递动力，带动差速器(16)运行，此时的驱动方式为并联驱动，双动力并联驱动可获得强劲的驱动扭矩，提升整车的动力性能。当混合动カ汽车以三挡混联驱动方式行驶时，可根据行车エ况，由电控单元(18)控制发动机(I)处于设定的转速点，通过调控电机(19)的转速来控制车速，实现电子无级变速传动。[0029]当混合动カ汽车以四挡高速行驶时，可根据行车エ况，由电控单元(18)控制使电机(19)处于空转状态，仅由发动机(I)単独提供驱动力，在行车エ况需要时，电机(19)可以随时恢复为电动机模式工作，增加驱动扭矩，提高混合动カ汽车在高速行驶时的动カ性倉^:。当汽车制动或下坡减速行驶时，电机(19)由电控单元(18)控制转变为发电机模式工作，通过能量回收系统进行制动能量回收。综上所述，本实用新型所述混合动カ汽车驱动装置结构紧凑，根据行车エ况不同而采用电机独立驱动、混合驱动或发动机独立驱动的模式，可形成串联式、混联式和并联式的驱动方式，发动机与电机运行的协调控制简单实用，可充分发挥混合动カ驱动的优良特性，提高整车行驶性能，达到节能减排的功效。
附图是本实用新型实施例的结构示意图。图中1.发动机，2.第一离合器，3.低速挡驱动齿轮，4.低速挡轴，5.同步器总成，6.高速挡轴，7.高速挡驱动齿轮，8.第一动カ轴，9.第二离合器，10.后排齿圈轴，
11.高速挡从动齿轮，12.双排行星齿轮，13.后排齿圈制动器，14.前排齿圈制动器，15.主减速大齿轮，16.差速器，17.蓄电池，18.电控单元，19.电机，20.联轴器，21.第二动カ轴，22.低速挡从动齿轮，23.前排行星架轴，24.主减速小齿轮。
具体实施方式
下面结合说明书附图给出本实用新型的一种实施方式，并对本实用新型的技术方案进ー步说明。參照说明书附图所示，将同步器总成(5)安装在第一动カ轴(8)上，将低速挡轴
(4)和高速挡轴(6)制成空心轴，第一动カ轴(8)通过轴套安装在低速挡轴(4)和高速挡轴
(6)内，使第一动カ轴(8)在低速挡轴(4)和高速挡轴￠)内形成轴配合的转动副，同步器总成(5)可以将第一动カ轴(8)与低速挡轴(4)联接，同步器总成(5)也可以将第一动カ轴(8)与高速挡轴(6)联接，在低速挡轴(4)上安装低速挡驱动齿轮(3)，在高速挡轴(6)上安装高速挡驱动齿轮(7)。參照说明书附图所示，用轴承将低速挡轴(4)和高速挡轴(6)支承安装在齿轮箱内。參照说明书附图所示，双排行星齿轮(12)的前排行星齿轮和后排行星齿轮共用太阳轮轴，该太阳轮轴也就是第二动カ轴(21)，将双排行星齿轮(12)的前排行星架轴(23)和后排齿圈轴(10)制成空心轴，将第二动カ轴(21)通过轴套安装在前排行星架轴(23)和后排齿圈轴(10)内，第二动カ轴(21)贯通双排行星齿轮(12)，第二动カ轴(21)在前排行星架轴(23)和后排齿圈轴(10)内形成轴配合的转动副，将前排行星齿轮的齿圈与后排行星齿轮的行星架固联为一体并支承在第二动カ轴(21)上。參照说明书附图所示，在第二动カ轴(21)上安装低速挡从动齿轮(22)，在前排行星架轴(23)上安装主减速小齿轮(24)，在后排齿圈轴(10)上安装高速挡从动齿轮(11)，后排齿圈轴(10)与第二动カ轴(21)之间用第二离合器(9)联接。[0039]參照说明书附图所示，用轴承支承第二动カ轴(21)，用轴承支承前排行星架轴
(23)和后排齿圈轴(10)，将双排行星齿轮(12)安装在齿轮箱内。參照说明书附图所示，双排行星齿轮(12)的前排齿圈与齿轮箱箱体之间用前排齿圈制动器(14)联接，双排行星齿轮(12)的后排齿圈与齿轮箱箱体之间用后排齿圈制动器(13)联接。參照说明书附图所示，主減速大齿轮(15)与差速器(16)的外壳固定联接，用轴承支承差速器(16)，将差速器(16)安装在齿轮箱内。參照说明书附图所示，上述安装应当使低速挡驱动齿轮(3)与低速挡从动齿轮
(22)啮合，高速挡驱动齿轮(7)与高速挡从动齿轮(11)啮合，主减速小齿轮(24)与主减速大齿轮(15)啮合。參照说明书附图所示，在发动机⑴的曲轴与第一动カ轴⑶之间用第一离合器
(2)联接，在电机(19)的旋转轴与第二动カ轴(21)之间用联轴器(20)联接。參照说明书附图所示，发动机⑴、电机(19)、蓄电池(17)与电控单元(18)之间实现电カ传输和电子线路控制联接。本实用新型实施例选取齿轮參数如下表
_^_I— 參数
_主减速小齿轮齿数__17 (齿)
_主减速大齿轮齿数__57 (齿)_
_低速档驱动齿轮齿数__31 (齿)
_低速档从动齿轮齿数__40 (齿)
_高速档驱动齿轮齿数__41 (齿)
_高速档从动齿轮齿数__30 (齿)
齿圈齿数__A(齿)_ _
P太阳轮齿数26(齿)
刖排行里齿轮 -—--
行星小齿轮齿数__15 (齿)
__行星小齿轮数量__4 (个)
齿圈齿数__56 (齿)_
后撕星齿轮
__行星小齿轮数量__4 (个)[0047]按上表所选參数，经计算得到在各挡位运行时扭矩放大參数如下_
权利要求1.ー种混合动カ汽车驱动装置，主要包括发动机、电机、蓄电池、电控单元、齿轮箱、第一动カ轴、高速挡轴、低速挡轴、驱动齿轮组、第二动カ轴、双排行星齿轮、主減速小齿轮、主減速大齿轮、差速器和挡位操作组件等，其特征在于发动机提供的动カ从第一动カ轴输入齿轮箱，电机提供的动カ从第二动カ轴输入齿轮箱，电控单元根据行车エ况控制挡位操作组件完成挡位切換，由驱动齿轮组与双排行星齿轮协调配合，使发动机提供的动カ和电机提供的动カ都传递到双排行星齿轮的前排行星架轴，再通过前排行星架轴上的主減速小齿轮与差速器外壳上的主减速大齿轮啮合，将动カ传递到差速器，由差速器输出动力。
2.根据权利要求I所述的ー种混合动カ汽车驱动装置，其特征是发动机(I)的曲轴通过第一离合器(2)与第一动カ轴(8)联接传递动力，电机(19)的旋转轴通过联轴器(20)与第二动カ轴(21)联接传递动力。
3.根据权利要求I所述的ー种混合动カ汽车驱动装置，其特征是在第一动カ轴(8) 上安装有同步器总成(5)，所述低速挡轴(4)和高速挡轴(6)为空心轴，第一动カ轴(8)通过轴套安装在低速挡轴(4)和高速挡轴(6)内，第一动カ轴(8)在低速挡轴(4)和高速挡轴(6)内形成轴配合的转动副，同步器总成(5)可以与低速挡轴(4)接合，将第一动カ轴(8)与低速挡轴(4)联接传递动力，同步器总成(5)也可以与高速挡轴(6)接合，将第一动カ轴(8)与高速挡轴(6)联接传递动力。
4.根据权利要求I所述的ー种混合动カ汽车驱动装置，其特征是所述双排行星齿轮(12)的前排行星齿轮和后排行星齿轮共用太阳轮轴，该太阳轮轴为本实用新型所述第二动カ轴(21)，双排行星齿轮(12)的前排行星架轴(23)和后排齿圈轴(10)为空心轴，第二动カ轴(21)通过轴套安装在前排行星架轴(23)和后排齿圈轴(10)内，第二动カ轴(21)在前排行星架轴(23)和后排齿圈轴(10)内形成轴配合的转动副，双排行星齿轮(12)的前排齿圈和后排行星架固联为一体并由第二动カ轴(21)支承，第二离合器(9)联接后排齿圈轴(10)与第二动カ轴(21)，第二离合器(9)可将后排齿圈轴(10)与第二动カ轴(21)锁止在一起。
5.根据权利要求I所述的ー种混合动カ汽车驱动装置，其特征是所述双排行星齿轮(12)的前排齿圈与齿轮箱箱体之间安装有前排齿圈制动器(14)，前排齿圈制动器(14)可将双排行星齿轮(12)的前排齿圈锁止在齿轮箱箱体上，所述双排行星齿轮(12)的后排齿圈与齿轮箱箱体之间安装有后排齿圈制动器(13)，后排齿圈制动器(13)可将双排行星齿轮(12)的后排齿圈锁止在齿轮箱箱体上。
6.根据权利要求I所述的ー种混合动カ汽车驱动装置，其特征是所述低速挡驱动齿轮(3)安装在低速挡轴(4)上，高速挡驱动齿轮(7)安装在高速挡轴(6)上，低速挡从动齿轮(22)安装在第二动カ轴(21)上，高速挡从动齿轮(11)安装在后排齿圈轴(10)上，低速挡驱动齿轮(3)与低速挡从动齿轮(22)啮合传递动力，高速挡驱动齿轮(7)与高速挡从动齿轮(11)啮合传递动力。
7.根据权利要求I所述的ー种混合动カ汽车驱动装置，其特征是所述主减速小齿轮(24)安装在前排行星架轴(23)上，主减速大齿轮(15)与差速器(16)的外壳固定联接，主减速小齿轮(24)与主减速大齿轮(15)啮合传递动力。
8.根据权利要求I所述的ー种混合动カ汽车驱动装置，其特征是所述发动机(I)、电机(19)、蓄电池(17)与电控单元(18)之间实现电カ传输和电子线路控制联接。
9.根据权利要求I所述的ー种混合动カ汽车驱动装置，其特征是所述电机(19)具有电动机和发电机双重功能，电控单元(18)可根据行车エ况控制电机(19)以电动机模式或发电机模式工作。
专利摘要本实用新型公开了一种混合动力汽车驱动装置，该装置采用发动机和电机混合驱动，其主要包括发动机、电机、蓄电池、电控单元、齿轮箱、第一动力轴、高速挡轴、低速挡轴、驱动齿轮组、第二动力轴、双排行星齿轮、主减速小齿轮、主减速大齿轮、差速器和挡位操作组件等，其特征在于发动机提供的动力从第一动力轴输入齿轮箱，电机提供的动力从第二动力轴输入齿轮箱，电控单元根据行车工况控制挡位操作组件完成挡位切换，由驱动齿轮组与双排行星齿轮协调配合，使发动机提供的动力和电机提供的动力都传递到双排行星齿轮的前排行星架轴，再通过前排行星架轴上的主减速小齿轮与差速器外壳上的主减速大齿轮啮合，将动力传递到差速器，由差速器输出动力。
文档编号B60K6/365GK202641354SQ20122026825
公开日2013年1月2日 申请日期2012年6月8日 优先权日2012年6月8日
发明者叶文森 申请人:叶文森