混合动力系统用机械耦合/解耦机构及混合动力系统的制作方法

本发明涉及车辆的混合动力领域。更具体地，本发明涉及混合动力系统用机械耦合/解耦机构及混合动力系统。

背景技术：

如图1所示，存在一种如下的沿着车辆宽度方向w布局的横置式混合动力系统，该混合动力系统包括发动机ice、电机em、离合器k0、变速器amt和差速器dm。

具体地，发动机ice为例如三缸发动机。发动机ice相对于电机em位于与变速器amt所在侧的相反侧，并且发动机ice的输出轴经由离合器k0与电机em的输入/输出轴传动联接。当离合器k0接合时，发动机ice的输出轴与电机em的输入/输出轴实现传动联接；当离合器k0断开时，发动机ice的输出轴与电机em的输入/输出轴的传动联接断开。

其中，“传动联接”是指两个部件之间能够传递驱动力/扭矩。

电机em的输入/输出轴与变速器amt的输入轴以同轴的方式直接连接，使得电机em和变速器amt之间能够双向传递驱动力/扭矩。在电机em由电池(未示出)供给电能的情况下，电机em作为电动机向变速器amt的输入轴传递驱动力/扭矩；在电机em获得来自发动机ice的输出轴或变速器amt的输入轴的驱动力/扭矩的情况下，电机em作为发电机对电池充电。电机em位于离合器k0与变速器amt之间的位置。

其中，“以同轴的方式直接连接”表示电机em的输入/输出轴与变速器amt的输入轴可以为同一个轴或者电机em的输入/输出轴与变速器amt的输入轴两者之间无离合器地直接连接。

离合器k0是具有仅一个离合单元的传统离合器。该离合器k0可以为例如干式离合器等的离合器，在这里对该离合器k0的结构不进行具体说明。

变速器amt内设置有未示出的多个挡位(包括多个前进挡和一个倒挡)，从而能够获得不同大小的转速和扭矩，并且变速器amt的输出轴与差速器dm的外齿圈传动联接，使得变速器amt的驱动力/扭矩能够经由差速器dm传递到车轮t，从而驱动车辆行进。

具有上述架构的混合动力系统具有多种工作模式，而在某些工作模式下需要利用离合器k0使电机em与发动机ice之间的传动联接断开，因此对于该混合动力系统来说离合器k0是必不可少的重要部件。但是在该横置式混合动力系统中设置离合器k0通常会产生如下问题：

1.由于横置式混合动力系统在车辆上的安装空间有限，这使得离合器k0的安装空间受到了非常大的限制；并且

2.即使克服了对离合器k0的安装空间的限制，离合器k0本身的成本也相对较高且包括该离合器k0的系统的复杂程度也较高。

技术实现要素：

基于上述现有技术的缺陷而做出了本发明，本发明的目的在于提供一种混合动力系统用机械耦合/解耦机构，该机械耦合/解耦机构能够代替混合动力系统中的离合器并且与离合器相比结构更加简单、紧凑且成本更低。本发明的另一个目的在于提供一种包括上述混合动力系统用机械耦合/解耦机构的混合动力系统。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案。

本发明提供了一种如下混合动力系统用机械耦合/解耦机构，所述机械耦合/解耦机构整体为环形形状并且所述机械耦合/解耦机构包括：外圈，所述外圈用于与所述混合动力系统的第一动力源传动联接；内圈，所述内圈用于与所述混合动力系统的第二动力源传动联接，所述内圈位于所述外圈的径向内侧且在所述内圈与所述外圈之间形成环状的收纳空间；滚动体，所述滚动体收纳于所述收纳空间；以及保持架，所述保持架固定于所述内圈且用于将所述滚动体保持于所述收纳空间，其中，所述滚动体能够相对于所述内圈运动到耦合位置和解耦位置，在所述外圈的旋转速度大于所述内圈的旋转速度的情况下，所述滚动体运动到所述耦合位置，使得所述外圈经由处于所述耦合位置的所述滚动体与所述内圈实现机械连接；在所述外圈的旋转速度小于所述内圈的旋转速度的情况下，所述滚动体运动到所述解耦位置，使得所述外圈和所述内圈解除机械连接。

优选地，在所述内圈的径向外侧面，所述解耦位置位于比所述耦合位置靠径向内侧的位置。

优选地，所述内圈的径向外侧面形成有朝向径向内侧倾斜地延伸的倾斜面，所述滚动体能够在所述倾斜面上相对于所述内圈运动以处于所述耦合位置和所述解耦位置。

优选地，所述保持架包括均固定于所述内圈的多个保持架单元，两个相邻的所述保持架单元之间设置一个所述滚动体。

优选地，各所述滚动体与位于其一侧的所述保持架单元之间设置有弹性件，所述弹性件的一端固定于所述保持架单元并且所述弹性件的另一端抵接于所述滚动体，所述弹性件用于引导所述滚动体在所述解耦位置和耦合位置之间运动。

优选地，所述滚动体为滚针或球。

本发明还提供了一种如下的混合动力系统，所述混合动力系统包括以上技术方案中任意一项技术方案所述的机械耦合/解耦机构以及作为所述第一动力源的发动机和作为所述第二动力源的电机，所述发动机的输出轴与所述机械耦合/解耦机构的外圈连接，所述电机的输入/输出轴与所述机械耦合/解耦机构的内圈连接。

优选地，所述混合动力系统不包括离合器。

优选地，所述混合动力系统为沿着车辆的宽度方向布局的横置式混合动力系统。

通过采用上述技术方案，本发明提供了一种混合动力系统用机械耦合/解耦机构及包括该机械耦合/解耦机构的混合动力系统，在混合动力系统中该机械耦合/解耦机构能够根据电机和发动机的转速差控制滚动体在耦合位置和解耦位置转换，从而使得作为第一动力源的发动机和作为第二动力源的电机之间实现传动联接和断开传动联接。这样，该机械耦合/解耦机构能够代替现有技术的混合动力系统中的离合器，来控制发动机和电机之间的传动联接。另外，该机械耦合/解耦机构通过外圈、内圈、滚动体和保持架即可代替离合器，因而与现有的离合器相比结构更加简单、紧凑，而且成本更低。

附图说明

图1是示出了根据现有技术的横置式混合动力系统的连接结构的示意图。

图2是示出了根据本发明的一实施方式的混合动力系统的连接结构的示意图。

图3a是示出了图2中采用的机械耦合/解耦机构的沿着与轴向正交的径向截取的截面图；图3b是示出了图3a中的区域s的放大图，其中球处于耦合位置；图3c是示出了图3a中的区域s的放大图，其中球处于解耦位置。

附图标记说明

ice发动机em电机k0离合器md机械耦合/解耦机构amt变速器dm差速器t轮胎

1外圈2内圈2l倾斜面3球4保持架单元5弹簧

p1耦合位置p2解耦位置s区域w车辆宽度方向c周向

具体实施方式

以下将参照说明书附图详细说明本发明的具体实施方式。如无特殊说明，本发明中的径向、轴向和周向分别是指该机械耦合/解耦机构(内圈、外圈)的径向、轴向和周向。

(混合动力系统的结构)

如图2所示，根据本发明的一实施方式的混合动力系统也为横置式混合动力系统，该混合动力系统的基本结构与图1中所示的根据现有技术的横置式混合动力系统的基本结构相同，两者之间的不同之处在于根据本发明的一实施方式的混合动力系统利用根据本发明的机械耦合/解耦机构md代替现有技术的离合器k0，以控制发动机ice与电机em之间的传动联接。因此，在根据本发明的一实施方式的混合动力系统中不包括离合器k0。

具体地，在根据本发明的一实施方式的混合动力系统中，机械耦合/解耦机构md分别与发动机ice的输出轴和电机em的输入/输出轴连接，使得在发动机ice的速度大于电机em的速度的情况下，该机械耦合/解耦机构md能够实现发动机ice与电机em之间的传动联接，发动机ice的驱动力/扭矩能够经由该机械耦合/解耦机构md传递到电机em；并且使得在发动机ice的速度小于电机em的速度的情况下，该机械耦合/解耦机构md能够断开发动机ice与电机em之间的传动联接。

以下将详细地说明该机械耦合/解耦机构md的具体结构。

(机械耦合/解耦机构md的具体结构)

如图3a所示，根据本发明的机械耦合/解耦机构md包括外圈1、内圈2、多个球3、多个保持架单元4以及多个弹簧5。

在本实施方式中，外圈1和内圈2均具有圆环形状，内圈2位于外圈1的径向内侧。在外圈1和内圈2之间形成用于保持多个球3的收纳空间。另外，外圈1用于与混合动力系统的作为第一动力源的发动机ice(如图2所示)传动联接，优选地，外圈1用于与发动机ice的输出轴连接。内圈2用于与混合动力系统的作为第二动力源的电机em(如图2所示)传动联接，优选地，内圈2用于与电机em的输入/输出轴连接。

在本实施方式中，多个保持架单元4分别固定于内圈2且多个球3通过多个保持架单元4保持在收纳空间内。在相邻的两个保持架单元4之间设置一个球3，使得相邻的球3通过它们之间的保持架单元4分隔开。优选地，多个球3在周向c上均匀地布置并且多个保持架单元4在周向c上均匀地布置。

进一步地，内圈2的径向外侧面形成有朝向径向内侧倾斜地延伸的多个倾斜面2l，倾斜面2l与球3一一对应，使得球3能够在与其对应的倾斜面2l上相对于内圈2运动到耦合位置p1(如图3b所示)和解耦位置p2(如图3c所示)。在该倾斜面2l上，解耦位置p2位于比耦合位置p1靠径向内侧的位置。

如图3b所示，在内圈2被电机em驱动而旋转且外圈1被发动机ice驱动而旋转的情况下，多个球3会由于离心力的作用在上述倾斜面2l上相对于内圈2朝向径向外侧运动到耦合位置p1。此时，如果外圈1的旋转速度大于内圈2的旋转速度，则处于耦合位置p1的球3卡接于内圈2和外圈1之间，使得外圈1能够经由处于耦合位置p1的球3与内圈2实现机械连接，从而发动机ice的驱动力/扭矩经由外圈1、球3和内圈2传递到电机em；如果外圈1的旋转速度小于内圈2的旋转速度，则球3被外圈1带动在上述倾斜面2l上相对于内圈2运动到解耦位置p2，当球3处于解耦位置p2时球3不能卡接于内圈2和外圈1之间使得外圈1和内圈2解除机械连接。由此可知，在外圈1和内圈2之间具有速度差的情况下，各球3能够根据不同的情况在耦合位置p1和解耦位置p2之间转换。这样，该机械耦合/解耦机构md能够代替图1中的现有技术的离合器k0，并且与该离合器k0相比结构更加简单、紧凑且成本更低。

另外，在本实施方式中，各球3与位于其周向一侧的保持架单元4之间设置有弹簧5，该弹簧5为圆柱螺旋弹簧并且弹簧5的一端固定于保持架单元4并且弹簧5的另一端抵接于球3，弹簧5的弹性力用于引导球3在耦合位置p1和解耦位置p2之间运动。

在以上的具体实施方式中对本发明的具体技术方案进行了详细地阐述，但是还需要说明的是：

1.虽然在以上的具体实施方式中说明了采用球3作为滚动体，但是本发明的滚动体不限于此。还可以采用例如滚针等来代替球3。

2.虽然在以上的具体实施方式中说明了采用圆柱螺旋弹簧5作为弹性件，但是本发明不限于此。还可以采用弹簧片来作为弹性件。需要说明的是，该弹性件的主要作用是引导球(滚动体)在耦合位置和解耦位置之间的运动，因此该弹性件的弹性力可以非常小。

3.虽然在以上的具体实施方式中说明了内圈2与电机em的输入/输出轴连接，但是本发明不限于此。可以使内圈2与电机em的转子连接。

4.虽然在以上的具体实施方式中没有明确说明，但是本发明的机械耦合/解耦机构md不仅可以用于沿着车辆宽度方向布置的横置式混合动力系统，而且还可以用于具有其它布局的混合动力系统。