一种油电混合动力发动机的制作方法

本发明涉及发动机领域，特别涉及一种油电混合动力发动机。

背景技术：

油电混合动力三轮车或四轮车具有燃油经济性能高、行驶性能优越等优点，其应用前景被广泛看好，得到迅猛发展。

然而，目前配置在三轮车或四轮车上的油电并联式混合动力驱动系统的动力无法实现自由切换，如，当电动机动力独立输出时，须先将发动机动力切断或者将发动机至于空档，否则会反拖发动机，带动汽缸活塞杆继续运动，增大电动机负荷，磨损汽缸活塞杆；当发动机动力独立输出时，须先将电动机动力切断后才能完成切换，否则会反拖电动机，增大发动机负荷。并且，由于电动机不能适配发动机的变速系统，导致发动机、电动机输出动力的适配操作复杂、能耗高，极大地限制了油电并联式混合动力驱动系统的使用范围。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种油电混合动力发动机，其电动机和内燃机可独立运行或联合运行对外输出动力，电动机、内燃机互不干涉，动力切换方便、顺畅，由于电动机、内燃机共用主副轴变速齿轮组合，还具有结构简单、紧凑、装配方便、生产成本低的优点。

本发明的技术方案是：一种油电混合动力发动机，包括发动机壳体，所述发动机壳体中设有曲轴、主轴、副轴，所述曲轴由安装在发动机壳体上的内燃机的活塞杆驱动旋转，曲轴上周向固定有离合器，所述离合器的输出轴上周向固定有第一主动齿轮，一电机传动轴安装在发动机壳体中，电机传动轴由安装在发动机壳体上的电动机的电机轴驱动旋转，电机传动轴上周向固定有第二主动齿轮，所述主轴上设有第一超越离合器、第二超越离合器、第一从动齿轮、第二从动齿轮，所述第一超越离合器的内圈与主轴周向固定连接，所述第一超越离合器的外圈与第一从动齿轮周向固定连接，第一从动齿轮与第一主动齿轮常啮合，所述第二超越离合器的内圈与主轴周向固定连接，所述第二超越离合器的外圈与第二从动齿轮周向固定连接，第二从动齿轮与第二主动齿轮常啮合，所述主轴和副轴之间设置主副轴变速齿轮组合，所述主轴通过主副轴变速齿轮组合对副轴传递动力，副轴对外输出动力。

所述发动机壳体包括主箱体，主箱体的左侧设有左盖，主箱体的右侧设有右盖，所述曲轴、电机传动轴、主轴、副轴均通过轴承可转动的设置在主箱体中，所述主箱体上安装内燃机，所述右盖上安装电动机。

所述发动机壳体上固定安装有磁电机，该磁电机的转子与设置在发动机壳体内的曲轴固定连接。

所述第一从动齿轮与第一超越离合器的内圈轴向延伸的轴段通过第一轴承滑动配合，所述第二从动齿轮与第二超越离合器的内圈轴向延伸的轴段通过第二轴承滑动配合。

所述第一从动齿轮与第一超越离合器的外圈的周向固定采用端面周向固定方式，第一超越离合器的内圈通过花键配合与主轴形成周向固定连接；所述第二从动齿轮与第二超越离合器的外圈的周向固定采用端面周向固定方式，第二超越离合器的内圈通过花键配合与主轴形成周向固定连接。

所述第一从动齿轮与第一超越离合器的外圈采用紧固件形成端面周向固定，所述第二从动齿轮与第二超越离合器的外圈采用紧固件形成端面周向固定。

所述紧固件采用螺栓或铆钉。

所述第一从动齿轮与第一超越离合器的外圈通过焊接形成端面周向固定，所述第二从动齿轮与第二超越离合器的外圈通过焊接形成端面周向固定。

所述第一超越离合器、第二超越离合器均为楔块式超越离合器或滚针式超越离合器。

所述发动机壳体内的电机传动轴通过花键配合与电动机的电机轴形成周向固定连接。

采用上述技术方案具有如下有益效果：

1、主轴上设有第一超越离合器、第二超越离合器、第一从动齿轮、第二从动齿轮，所述第一超越离合器的内圈与主轴周向固定连接，使第一超越离合器的内圈转速与主轴转速相同，所述第一从动齿轮与第一超越离合器的外圈周向固定连接，且与第一主动齿轮常啮合，使第一超越离合器的外圈转速与第一从动齿轮相同，当第一超越离合器的外圈转速大于、等于内圈转速时，第一超越离合器的外圈与内圈传递转矩，当第一超越离合器的外圈转速小于内圈转速时，第一超越离合器的外圈与内圈相对滑动，不传递转矩。所述第二超越离合器的内圈与主轴周向固定连接，使第二超越离合器的内圈转速与主轴转速相同，所述第二从动齿轮与第二超越离合器的外圈周向固定连接，且与第二主动齿轮常啮合，使第二超越离合器的外圈转速与第二从动齿轮相同，当第二超越离合器的外圈转速大于、等于内圈转速时，第二超越离合器的外圈与内圈传递转矩，当第二超越离合器的外圈转速小于内圈转速时，第二超越离合器的外圈与内圈相对滑动，不传递转矩。即，当由内燃机独立驱动时，内燃机的活塞杆驱动曲轴以高速转动，使第一主动齿轮、与第一主动齿轮啮合的第一从动齿轮以高转速转动，第一超越离合器的外圈与内圈传递转矩，驱动主轴旋转，主轴通过主副轴变速齿轮组合对副轴传递动力，副轴对外输出动力，由于第二超越离合器的内圈转速大于外圈转速，使第二超越离合器的外圈与内圈相对滑动，不传递转矩，电机传动轴处于静止状态，电动机处于静止状态。同理，当由电动机独立驱动时，主轴通过主副轴变速齿轮组合对副轴传递动力，副轴对外输出动力，曲轴处于静止状态，内燃机处于静止状态。同理，当电动机、内燃机需协同并联驱动时，只需满足第一超越离合器、第二超越离合器的外圈转速相同，即可同时对主轴传递转矩，增强驱动输出功率，保证车辆正常行驶。同理，当内燃机和电动机从协同并联驱动模式转换为单一驱动模式时，主轴的扭矩也不会反向传递给曲轴或电机传动轴。如此，当内燃机、电动机独立驱动或协同并联驱动过程中，内燃机或电动机无反拖负荷，提高内燃机、电动机的工作效率，降低能耗，当需要切换动力驱动模式时，也无须事先停止内燃机或电动机，可即时切换动力驱动模式，在动力驱动模式的切换过程中，车辆的行驶速度能够保持一致，动力相互替换顺利、流畅，内燃机、电动机不会发生相互干涉反拖，还能有效延长电动机、内燃机的使用寿命。

2、主轴和副轴之间设置主副轴变速齿轮组合，所述主轴通过主副轴变速齿轮组合对副轴传递动力，副轴对外输出动力。电动机、内燃机传递动力给主轴，主轴的转矩、转速通过主副轴变速齿轮组合改变后，直接通过副轴对外输出动力，内燃机、电动机共用一套主副轴变速齿轮组合，简化了发动机的换挡结构，使发动机整体紧凑、简单，便于装配，还降低了发动机的生产成本。

下面结合附图和具体实施方式作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中M处放大图。

附图中，1为发动机壳体，1a为主箱体，1b为左盖，1c为右盖，2为曲轴，3为电机传动轴，4为主轴，5为副轴，6为离合器，7为第一主动齿轮，8为电动机，8a为电机轴，9为第二主动齿轮，10为第一超越离合器，10a为第一超越离合器的内圈，10b为第一超越离合器的外圈，11为第二超越离合器，11a为第二超越离合器的内圈，11b为第二超越离合器的外圈，12为第一从动齿轮，13为第二从动齿轮，14为主副轴变速齿轮组合，15为磁电机，16为第一轴承，17为第二轴承。

具体实施方式

参见图1和图2，为一种油电混合动力发动机的具体实施例。油电混合动力发动机包括发动机壳体1，发动机壳体1包括主箱体1a，主箱体1a的左侧设有左盖1b，主箱体1a的右侧设有右盖1c。所述发动机壳体1中设有曲轴2、电机传动轴3、主轴4、副轴5，曲轴2、电机传动轴3、主轴4、副轴5均通过轴承可转动地安装在主箱体1a中，且相互平行，其中，副轴5的一端还外伸出左盖1b，用于对外输出动力。所述曲轴2由安装在主箱体1a上的内燃机的活塞杆驱动旋转，内燃机为汽油机，曲轴2上周向固定有离合器6，所述离合器6的输出轴上周向固定有第一主动齿轮7，本实施例中，所述离合器采用自动离心式离合器，自动离心式离合器的输出轴为套筒，空套在曲轴上，第一主动齿轮7与该套筒为一体成型制成。所述电机传动轴3由安装在右盖1c上的电动机8的电机轴8a驱动旋转，本实施例中，电机传动轴3通过花键配合与电动机的电机轴形成周向固定连接，电机传动轴3上周向固定有第二主动齿轮9，第二主动齿轮与电机传动轴为一体成型制成。所述主轴4上设有第一超越离合器10、第二超越离合器11、第一从动齿轮12、第二从动齿轮13，本实施例中，第一超越离合器10、第二超越离合器11均采用楔块式超越离合器，也可采用滚针式超越离合器。所述第一超越离合器的内圈10a通过花键配合与主轴4形成周向固定连接，所述第一从动齿轮12与第一超越离合器的外圈10b周向固定连接，且与第一主动齿轮7常啮合，本实施例中，第一从动齿轮12与第一超越离合器的外圈10b通过多颗螺栓形成周向固定连接，第一从动齿轮12与第一超越离合器的外圈10b也可通过铆钉或焊接形成周向固定连接，为提高第一超越离合器、第一从动齿轮的结构强度，所述第一从动齿轮12与第一超越离合器的内圈10a轴向延伸的轴段通过第一轴承16滑动配合。所述第二超越离合器的内圈11a通过花键配合与主轴4形成周向固定连接，所述第二从动齿轮13与第二超越离合器的外圈11b周向固定连接，且与第二主动齿轮9常啮合，本实施例中，第二从动齿轮12与第二超越离合器的外圈11b通过多颗螺栓形成周向固定连接，第二从动齿轮12与第二超越离合器的外圈11b也可通过铆钉或焊接形成周向固定连接，为提高第二超越离合器、第二从动齿轮的结构强度，，所述第二从动齿轮13与第二超越离合器的内圈11a轴向延伸的轴段通过第二轴承17滑动配合，使第二从动齿轮可转动地支承在第二超越离合器的内圈上。所述主轴4和副轴5之间设置主副轴变速齿轮组合14，所述主轴4通过主副轴变速齿轮组合14对副轴5传递动力，副轴5对外输出动力。

进一步的，为了提高内燃机的工作效率，发动机壳体1上固定安装有磁电机15，该磁电机15的转子与设置在发动机壳体1内的曲轴2固定连接，内燃机启动时，通过磁电机对曲轴提供转矩，内燃机启动后驱动曲轴转动时，带动磁电机的转子转动进行发电，供混合动力发动机的电动机使用。

本发明油电混合动力发动机安装在整车上，能够根据整车行驶状况、行驶路况以及载重情况的不同，可选择采用内燃机单独驱动、电动机单独驱动或内燃机和电动机协同并联驱动的模式。

当采用内燃机独立驱动时：内燃机点火启动后，曲轴转速超过发动机怠速转速，曲轴通过离心式离合器带动第一从动齿轮转动，使第一超越离合器的外圈转速高于内圈转速，第一超越离合器的外圈、内圈结合传递转矩，带动主轴转动，主轴通过主副轴变速齿轮组合将动力传递给副轴，由副轴输出动力。主轴旋转时，由于第二超越离合器的内圈转速快于外圈转速，第二超越离合器的内圈、外圈相对滑动，第二从动齿轮不转动，电动机保持静止状态，不与内燃机的动力发生干涉。

如为节能减排需将内燃机驱动变换为电动机驱动时：接通电动机电源，使电动机开始工作，电动机的电机轴将动力传递至电机传动轴，驱动第二从动齿轮转动，第二超越离合器的外圈转速大于内圈转速，第二超越离合器的外圈、内圈结合传递转矩，带动主轴转动，主轴通过主副轴变速齿轮组合将动力传递给副轴，由副轴输出动力。主轴旋转时，由于第一超越离合器的内圈转速快于外圈转速，第一超越离合器的内圈、外圈相对滑动，第一从动齿轮不转动，曲轴处于静止状态，内燃机熄火，不与电动机动力发生干涉。两种驱动动力转换自然顺畅，实现从燃油驱动模式转换为电力驱动模式。

在行驶途中需将电力驱动模式变换为燃油驱动模式时，只需点火启动内燃机，使电动机停止即可，两种驱动动力转换自然顺畅，实现从电力驱动模式转换为燃油驱动模式。

当整车处于爬坡或重载状况下，需采用燃油驱动模式和动力驱动模式协同并联驱动时：在内燃机驱动状态下再接通电动机电源，让电动机协同参与驱动，或者在电动机驱动状态下再点火启动内燃机，让内燃机协同参与工作。这种工况下，内燃机驱动旋转的曲轴通过自动离心式离合器带动第一从动齿轮转动，第一超越离合器的外圈、内圈结合，第一从动齿轮带动主轴转动；电动机的电机轴驱动电机传动轴转动，使第二从动齿轮转动，第二超越离合器的外圈、内圈结合，第二从动齿轮带动主轴转动，使内燃机、电动机协同并联驱动主轴转动，主轴通过主副轴变速齿轮组合将动力传递给副轴，由副轴输出动力。如此主轴传递的动力更加稳定，整车爬坡或重载行驶的动力得到增强。若需将协同并联驱动模式转换为一种动力独立驱动模式，只需使内燃机或者电动机停止工作，即可实现一种动力独立驱动模式继续驱动整车行驶。动力驱动模式转换过程中，由于第一超越离合器和第二超越离合器的中断反向动力传递作用，避免了因电动机驱动而导致曲轴旋转，继续消耗燃油和电动机载荷加大的现象发生，或因内燃机驱动而导致电机轴空转加快磨损的现象发生，使本发明油电混合动力发动机的使用寿命得到保证和延长。