一种四挡两中间轴双电机前置单行星排混合动力系统的制作方法

1.本实用新型属于混合动力汽车技术领域，具体是一种四挡两中间轴双电机前置单行星排混合动力系统。


背景技术：

2.混合动力系统包括发动机、电机和传动系统(变速器，电机有单电机方案和双电机方案，传动系统有普通齿轮变速器或减速器，也有带行星排的功率分流变速器，行星排有单排、双排、三排等方案。
3.现有技术的双电机双行星排混合动力系统，第一行星排后端无减速增扭机构，第二行星排减速增扭作用受到尺寸限制无法增大，动力无法提升，因此只适合中轻型车量应用。并且纯发动机驱动没有连接减速增扭齿轮机构，因此只能应用于高速工况。
4.因此现有技术中已经有单行星排结构解决上述问题，如中国专利cn113602070a公开的公开一种三档平行轴式可跛行带取力模块双电机单行星排混合动力系统，包括发动机、第一电机、第二电机、调速机构、壳体，第一中心轴、第二中心轴、输出轴，第一中心轴的前端穿出壳体外与发动机连接，第一中心轴外空套有第一空心轴，第一中心轴的后端通过行星排与空心轴传动连接，行星排的后端连接第二中心轴，第二中心轴后端可传动连接有输出轴，输出轴后端穿出壳体外将动力传动到车轮系统中，调速机构分别与第二中心轴、输出轴传动连接，第一电机与空心轴传动连接，第二电机与输出轴传动连接。该结构能有效提高空间利用率、档位丰富、对车型适配性广等特点。但该结构仍存在一些不足，该结构的第二电机输出采用单独设置的电机中间轴，即第二电机过渡轴，轴系复杂；变速机构采用单中间轴结构，变速机构分布过于集中，总成的轴线长度过长；倒挡齿轮和倒挡轴单独设置，结构复杂，成本高。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种四挡两中间轴双电机前置单行星排混合动力系统，取消电机中间轴，不用另外设置倒挡齿轮和倒挡轴、采用双中间轴可使各挡位齿轮错位布置，总成轴向长度缩短。
6.本实用新型的技术方案如下：一种四挡两中间轴双电机前置单行星排混合动力系统，包括从前到后依次连接的发动机、离合器、输入前轴、第一换挡执行机构、行星齿轮组、输入后轴、变速机构、主减速器和车轮，所述行星齿轮组包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈；
7.行星齿轮组内设有行星架，所述行星架上设有行星轮，所述行星轮与所述太阳轮啮合，所述行星轮外端设有齿圈，所述齿圈后端连接输入后轴。
8.输入前轴的前端与离合器连接，输入前轴的尾端和行星架固定连接，输入前轴上设有第一换挡执行机构，所述输入前轴用来输入发动机动力，发动机动力可以经行星架向后传输；
9.本实用新型还包括第一电机、空心轴和第二电机；所述第一电机设置在所述行星齿轮组之前，所述第一电机和空心轴动力连接，所述空心轴前端连接所述第一换挡执行机构且后端连接太阳轮；
10.所述变速机构包括第一中间轴、第二中间轴、倒挡从动齿轮、一挡主动齿轮、二挡主动齿轮和三挡主动齿轮，所述一挡主动齿轮和所述二挡主动齿轮均设置在输入后轴上，所述第一中间轴前端连接第二电机，所述倒挡从动齿轮空套设在所述第二中间轴前端，所述第一中间轴上空套设置有一挡从动齿轮，倒挡从动齿轮和一挡从动齿轮啮合；本实用新型中，使用一挡从动齿轮为充当倒挡惰轮，简化了结构，没有设置单独的倒挡齿轮和倒挡轴，结构简单，结构紧凑。
11.第一中间轴和第二中间轴分别设置在所述输入后轴两侧。
12.所述第二电机和所述第一电机分别设置在所述输入前轴的两侧，所述第二电机和所述第一中间轴前端动力连接；采用双电机结构，动力补充实现方式：第二电机直连输出，第二电机没有设置独立的中间轴，结构简单，结构紧凑。
13.还包括取力器，所述取力器和所述二挡主动齿轮动力连接。本实用新型采用取力实现方式：单独的取力齿轮+单独的取力轴，后取力器工作稳定性好。
14.本实用新型采用双中间轴结构，即第一中间轴和第二中间轴，1挡、3挡在第一中间轴上，2挡、倒挡在第二中间轴上，一挡从动齿轮为倒挡惰轮。双中间轴可使各挡位齿轮错位布置，总成轴向长度缩短。
15.具体的，所述第一中间轴上空套设置有三挡从动齿轮，所述第一中间轴上设置有第二换挡执行机构，所述第一中间轴的后端固连有第一主减速主动齿轮，一挡从动齿轮和所述一挡主动齿轮啮合，三挡从动齿轮和三挡主动齿轮啮合；所述第二中间轴上还空套设置有二挡从动齿轮，所述第二中间轴上还设置有有第三换挡执行机构，所述第二中间轴后端设置有第二主减速主动齿轮，二挡从动齿轮和所述二挡主动齿轮啮合，第二主减速主动齿轮与主减速从动齿轮啮合。采用双中间轴+3排挡位齿轮+直接挡的结构，
16.优选的，还包括第一电机输入齿轮、第一电机中间齿轮和第一电机输出齿轮，所述第一电机动力依次连接第一电机输入齿轮、第一电机中间齿轮、第一电机输出齿轮和空心轴。采用齿轮减速结构，实现电机减速增距。
17.本实用新型的空心轴套装在所述输入前轴上，所述空心轴上固连有第一电机输出齿轮，空心轴的后端设有太阳轮，所述太阳轮与行星轮啮合，所述空心轴的前端固连有第一空心轴换挡结合齿；
18.优选的，还包括第二电机输入齿轮和第二电机输出齿轮，所述第二电机动力依次连接第二电机输入齿轮、所述第二电机输出齿轮、第一中间轴。采用齿轮减速结构，实现电机减速增距。
19.优选的，第二主减速主动齿轮和第一主减速主动齿轮齿数相同，设计方便，节省成本。
20.优选的，所述取力器包括取力输出齿轮和取力输出轴，取力输出齿轮通过与二挡主动齿轮啮合将动力传递至取力输出轴。带pto功能，可实现外取力。具体的，还包括第四换挡执行机构，所述输入后轴前端和齿圈连接，齿圈和行星轮啮合，所述输入后轴的后端与第四换挡执行机构连接，所述第四换挡执行机构的后端连接输出轴。
21.优选的，所述第一电机和所述第二电机的轴线平行。电机平行布置，结构紧凑。
22.本实用新型的有益效果是：
23.1、双中间轴可使各挡位齿轮错位布置，总成轴向长度缩短。
24.2、第二电机直连输出，第二电机没有设置独立的中间轴，结构简单，结构紧凑。
25.3、多种工作模式，可实现纯电驱动、混动驱动、发动机驱动等形式，适配范围广；发动机动力可直接输出，效率高；第二电机作为助力电机动力可直接输出，无换挡动力中断；
26.4、电机平行布置，结构紧凑；
27.5、行星排实现功率分流，可实现停车/行车充电；
28.6、带pto功能，可实现外取力
29.7、无需单独的倒挡齿轮和倒挡轴
附图说明
30.图1是本实用新型所述的一种四挡两中间轴双电机前置单行星排混合动力系统的总体结构示意图。
31.图2是本实用新型所述的行星齿轮组的连接结构示意图。
32.图3是本发明所述的变速机构的结构示意图。
33.图中：
34.1-发动机、2-离合器、3-输入前轴、4-第一换挡执行机构，
35.5-行星齿轮组、501-太阳轮、502-行星轮、503-行星架、504-齿圈，6-输入后轴，
36.7-变速机构、701-第一中间轴、702-第二中间轴、703-倒挡从动齿轮、704-一挡主动齿轮、705-二挡主动齿轮、706-一挡从动齿轮、707-三挡从动齿轮、708-三挡主动齿轮、709-第二换挡执行机构、710-第三换挡执行机构、711-二挡从动齿轮、712-第二主减速主动齿轮、713-主减速从动齿轮、714-第四换挡执行机构、715-输出轴、716-第一主减速主动齿轮，
37.8-主减速器、9-车轮、10-空心轴，
38.11-第一电机、1101-第一电机输入齿轮、1102-第一电机中间齿轮、1103-第一电机输出齿轮，
39.12-第二电机，1201-第二电机输入齿轮、1202-所述第二电机输出齿轮，
40.13-取力器、1301-取力输出齿轮、1302-取力输出轴。
具体实施方式
41.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
42.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“上”，“下”，“前”，“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或结构必须具有的特定方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
43.实施例1：
44.本实施中，方向定义为，发动机在前方，车轮在后方。
45.如图1所示，一种四挡两中间轴双电机前置单行星排混合动力系统，包括从前到后依次连接的发动机1、离合器2、输入前轴3、第一换挡执行机构4、行星齿轮组5、输入后轴6、变速机构7、主减速器8和车轮9；
46.如图2所示，所述行星齿轮组5包括太阳轮501、行星轮502、行星架503和齿圈504；
47.如图1所示，还包括第一电机11、空心轴10和第二电机12；所述第一电机11设置在所述行星齿轮组5之前，所述第一电机11和空心轴10动力连接，所述空心轴10前端连接所述第一换挡执行机构4且后端连接太阳轮501；
48.如图3所示，所述变速机构7包括第一中间轴701、第二中间轴702、倒挡从动齿轮703、一挡主动齿轮704、二挡主动齿轮705和三挡主动齿轮708，所述一挡主动齿轮704和所述二挡主动齿轮705均设置在输入后轴6上，所述第一中间轴701前端连接第二电机12，所述倒挡从动齿轮703空套设在所述第二中间轴702前端，所述第一中间轴701上空套设置有一挡从动齿轮706；如图3中虚线标识所示，倒挡从动齿轮703和一挡从动齿轮706啮合；
49.所述第二电机12和所述第一电机11分别设置在所述输入前轴3的两侧，所述第二电机12和所述第一中间轴701前端动力连接；
50.如图3中虚线标识所示，还包括取力器13，所述取力器13和所述二挡主动齿轮705动力连接。
51.本实施例中：采用双中间轴结构，即第一中间轴701、第二中间轴702，可使各挡位齿轮错位布置，总成轴向长度缩短。
52.第二电机12直连输出且无单独的中间轴，即第二电机12借用第一中间轴701进行电驱。
53.本实施例采用第二中间轴702作为倒挡齿轮的安装轴，使用一挡从动齿轮706为充当倒挡惰轮，简化了结构，没有设置单独的倒挡齿轮和倒挡轴，结构简单，结构紧凑。
54.实施例2：
55.本实施中，方向定义为，发动机在前方，车轮在后方。
56.如图1所示，一种四挡两中间轴双电机前置单行星排混合动力系统，包括从前到后依次连接的发动机1、离合器2、输入前轴3、第一换挡执行机构4、行星齿轮组5、输入后轴6、变速机构7、主减速器8和车轮9；
57.如图2所示，所述行星齿轮组5包括太阳轮501、行星轮502、行星架503和齿圈504；
58.如图2所示，行星齿轮组5，行星齿轮组5内设有行星架503，所述行星架503上设有行星轮502，所述行星轮502与所述太阳轮501啮合，所述行星轮502外端设有齿圈504，所述齿圈504后端连接输入后轴6。
59.如图2所示，输入前轴3的前端与离合器2连接，输入前轴3的尾端和行星架503固定连接，输入前轴3上设有第一换挡执行机构4，所述输入前轴3用来输入发动机1动力，发动机1动力可以经行星架503向后传输；
60.还包括第一电机11、空心轴10和第二电机12；所述第一电机11设置在所述行星齿轮组5之前，所述第一电机11和空心轴10动力连接，所述空心轴10前端连接所述第一换挡执行机构4且后端连接太阳轮501；
61.如图3所示，所述变速机构7包括第一中间轴701、第二中间轴702、倒挡从动齿轮703、一挡主动齿轮704、二挡主动齿轮705和三挡主动齿轮708，所述一挡主动齿轮704和所
述二挡主动齿轮705均设置在输入后轴6上，所述第一中间轴701前端连接第二电机12，所述倒挡从动齿轮703空套设在所述第二中间轴702前端，所述第一中间轴701上空套设置有一挡从动齿轮706，倒挡从动齿轮703和一挡从动齿轮706啮合；本实用新型中，使用一挡从动齿轮706为充当倒挡惰轮，简化了结构，没有设置单独的倒挡齿轮和倒挡轴，结构简单，结构紧凑。
62.如图3所示，所述第二电机12和所述第一电机11分别设置在所述输入前轴3的两侧，所述第二电机12和所述第一中间轴701前端动力连接；采用双电机结构，动力补充实现方式：第二电机12直连输出，第二电机12没有设置独立的中间轴，结构简单，结构紧凑。
63.还包括取力器13，所述取力器13和所述二挡主动齿轮705动力连接。本实用新型采用取力实现方式：单独的取力齿轮+单独的取力轴，后取力器13工作稳定性好。
64.本实施例采用双中间轴结构，即第一中间轴701和第二中间轴702，1挡、3挡在第一中间轴701上，2挡、倒挡在第二中间轴702上，一挡从动齿轮706为倒挡惰轮。双中间轴可使各挡位齿轮错位布置，总成轴向长度缩短。
65.如图3所示，具体的，本实施例中，所述第一中间轴701上空套设置有三挡从动齿轮707，所述第一中间轴701上设置有第二换挡执行机构709，所述第一中间轴701的后端固连有第一主减速主动齿轮716，一挡从动齿轮706和所述一挡主动齿轮704啮合，三挡从动齿轮707和三挡主动齿轮708啮合；所述第二中间轴702上还空套设置有二挡从动齿轮711，所述第二中间轴702上还设置有有第三换挡执行机构710，所述第二中间轴702后端设置有第二主减速主动齿轮712，二挡从动齿轮711和所述二挡主动齿轮705啮合，第二主减速主动齿轮712与主减速从动齿轮713啮合。采用双中间轴+3排挡位齿轮+直接挡的结构，
66.本实施例中，还包括第一电机输入齿轮1101、第一电机中间齿轮1102和第一电机输出齿轮1103，所述第一电机11动力依次连接第一电机输入齿轮1101、第一电机中间齿轮1102、第一电机输出齿轮1103和空心轴10。采用齿轮减速结构，实现电机减速增距。
67.本实施例的空心轴10套装在所述输入前轴3上，所述空心轴10上固连有第一电机输出齿轮1103，空心轴10的后端设有太阳轮501，所述太阳轮501与行星轮502啮合，所述空心轴10的前端固连有第一空心轴10换挡结合齿；
68.本实施例中，还包括第二电机输入齿轮1201和第二电机输出齿轮1202，所述第二电机12动力依次连接第二电机输入齿轮1201、所述第二电机输出齿轮1202、第一中间轴701。采用齿轮减速结构，实现电机减速增距。
69.本实施例中，第二主减速主动齿轮712和第一主减速主动齿轮716齿数相同。结构简单，控制简单。
70.本实施例中，所述取力器13包括取力输出齿轮1301和取力输出轴1302，取力输出齿轮1301通过与二挡主动齿轮705啮合将动力传递至取力输出轴1302。带pto功能，可实现外取力。具体的，还包括第四换挡执行机构714，所述输入后轴6前端和齿圈504连接，齿圈504和行星轮502啮合，所述输入后轴6的后端与第四换挡执行机构714连接，所述第四换挡执行机构714的后端连接输出轴715。
71.本实施例中，所述第一电机11和所述第二电机12的轴线平行。电机平行布置，结构紧凑。
72.本实施例的工作模式可分为4种：发动机1驱动模式、纯电驱动模式和e-cvt模式，
以上所有模式，动力最终都通过齿圈504传递至输入后轴6，经不同挡位实现动力输出。
73.其动力传输路径：
74.发动机1驱动模式：离合器2为连接状态，第一换挡执行机构4向右挂挡，行星架503与太阳轮501锁止，发动机1动力直接传递至齿圈504。此模式下，第一电机11可进行动力补偿，动力经第一电机输入齿轮1101、第一电机中间齿轮1102、第一电机输出齿轮1103传递至行星齿轮组5。
75.纯电驱动模式：离合器2为断开状态，第一换挡执行机构4向左挂挡或向右挂挡。第一换挡执行机构4向左挂挡时，行星架503与壳体为锁止状态，第一电机11动力经第一电机输入齿轮1101、第一电机中间齿轮1102、第一电机输出齿轮1103、空心轴10传递至行星排，经太阳轮501、行星轮502传递至齿圈504，此时行星排为减速。第一换挡执行机构4向右挂挡时，行星架503与太阳轮501太阳轮501为锁止状态，整个行星排速比为1，第一电机11动力经第一电机输入齿轮1101、第一电机中间齿轮1102、第一电机输出齿轮1103、空心轴10传递至行星排，经齿圈504输出。
76.e-cvt模式：离合器2为连接状态，第一换挡执行机构4第一换挡执行机构4在中间位置。此时发动机1作为主要动力源，发动机1动力经输入前轴3传递至行星架503，经行星排传递至齿圈504；第一电机11动力经第一电机输入齿轮1101、第一电机中间齿轮1102、第一电机输出齿轮1103、空心轴10传递至太阳轮501太阳轮501；此时第一电机11可以控制太阳轮501太阳轮501转速，使发动机1在经济区工作，也可以经动力路线消耗发动机1部分功率进行发电。
77.以上所有模式，动力最终都通过齿圈504传递至输入后轴6，经不同挡位实现动力输出。
78.本实施例可实现四个挡位换挡：双中间轴排挡位齿轮+直接挡。
79.一挡：第二换挡执行机构709向左挂挡，第三换挡执行机构710在中间位置，第四换挡执行机构714为断开状态。输入后轴6动力经一挡主动齿轮704、一挡从动齿轮706、第二换挡执行机构709、第一中间轴701、第一主减速主动齿轮716、主减速从动齿轮713、输出轴715输出至后桥。
80.二挡：第三换挡执行机构710向右挂挡，第二换挡执行机构709在中间位置，第四换挡执行机构714为断开状态。输入后轴6动力经二挡主动齿轮705、二挡从动齿轮711、第二中间轴702、第二主减速主动齿轮712、主减速从动齿轮713、输出轴715输出至后桥。
81.三挡直接挡：第四换挡执行机构714第四换挡执行机构714为连接状态，第二换挡执行机构709、第三换挡执行机构710在中间位置。输入后轴6动力直接传递至输出轴715，输出至后桥。
82.四挡：第二换挡执行机构709第二换挡执行机构709向右挂挡，第三换挡执行机构710在中间位置，第四换挡执行机构714为断开状态。输入后轴6动力经三挡主动齿轮708、三挡从动齿轮707、第一中间轴701、第一主减速主动齿轮716、主减速从动齿轮713、输出轴715输出至后桥。
83.倒挡：第三换挡执行机构710第三换挡执行机构710向左挂挡，第二换挡执行机构709在中间位置，第四换挡执行机构714为断开状态。输入后轴6动力经一挡主动齿轮704、倒挡从动齿轮703、一挡从动齿轮706、第一中间轴701、第一主减速主动齿轮716、主减速从动
齿轮713、输出轴715输出至后桥。
84.动力补偿方式：任意驱动模式下，第二电机12均可通过第二电机输入齿轮1201、第二电机输出齿轮1202、第一中间轴701、第一主减速主动齿轮716、主减速从动齿轮713、输出轴715动力路线进行动力补偿，在各种工作模式下均可以通过此路径的逆向传输回收制动能量。
85.取力方式：任意驱动模式下，动力由二挡主动齿轮705二挡主动齿轮705经取力输出齿轮1301传递至取力输出轴1302。