锥齿轮式油电混联混合动力系统技术方案

本发明专利技术公开了一种锥齿轮式油电混联混合动力系统，该系统主要包括发动机，两个电机，两个逆变器，一个动力电池，一个双向离合器，两个锁止离合器，大小锥齿轮分别作后排和前排的太阳轮，行星轮组包括三组锥齿轮，行星架通过双向离合器可以连接发动机，齿圈锥齿轮输出动力。该系统一是可以克服混连式混合动力汽车需要大电机来提供足够动力的问题；二是采用了锥齿轮传动方案，巧妙地利用了锥齿轮副相对于圆柱齿轮副可以承受更高的负载，传动更加平稳，噪声相对较低，且可以改变动力传输方向，使动力总成可以布置在前轴前方，布置起来更加灵活；三是包括纯电动驱动、电机辅助驱动、无级变速功能，使用零件通用性较高，易于实现规模产业化。

Hybrid Hybrid Power System with Bevel Gear and Oil-Electric Hybrid

The invention discloses a bevel gear type oil-electric hybrid power system, which mainly includes an engine, two motors, two inverters, a power battery, a bidirectional clutch, two locking clutches, big and small bevel gears as rear and front solar wheels respectively, planetary gear set includes three groups of bevel gears, planetary frame can connect the engine through a bidirectional clutch. Output power of bevel gear with ring gear. The system can overcome the problem that the hybrid electric vehicle needs large motors to provide enough power, and the bevel gear transmission scheme is adopted. The bevel gear pair can withstand higher load than the cylindrical gear pair skillfully, the transmission is more stable, the noise is relatively low, and the power transmission direction can be changed, so that the power assembly can be arranged in front of the front axle. Third, it includes pure electric drive, motor-assisted drive and stepless speed change function. It is easy to realize large-scale industrialization because of its high versatility of parts.

【技术实现步骤摘要】
锥齿轮式油电混联混合动力系统
本专利技术涉及一种油电混合动力汽车的动力系统领域，准确地说，特别涉及一种锥齿轮式油电混联混合动力系统。
技术介绍
近年来，随着环境污染与化石能源危机的加剧，汽车行业的可持续发展急需开发出具有环境友好、能量消耗少的新型能源汽车来弥补。而新能源汽车的翘楚——具有两个动力源的混合动力汽车既改善了传统燃油车的排放差，噪声大的缺点还弥补了纯电动车续航里程小，电池成本较高的不足，同时相比于燃料电池汽车，其氢气中混入其他气体极易发生爆炸，所以氢气的存储并保证其安全性将是一个难题，燃料电池汽车的应用受到限制。所以从中短阶段来看，作为过渡型的混合动力汽车将电机驱动与发动机驱动结合，既能保证车辆的续驶里程，又能节约燃油改善环境，从现阶段来看混合动力仍然是中短期内的最佳解决方案，有着非常良好的发展趋势和前景。混合动力汽车通常分为串联式、并联式和混联式三种结构类型。混联式混合动力汽车结合了串联式和并联式的优点，是最理想的混合动力汽车结构方案。混联式混合动力关键技术之一，也就是其中的动力耦合系统电子无极变速器EVT(ElectricalVariableTransmission)可以实现无级变速功能，维持发动机高效工作，可以最大限度的提高整车的经济性。当前混联式混合动力汽车主要采用行星机构作为功率分流装置，典型的结构形式包括丰田的THS系统和通用的AHS系统。THS系统采用单行星排结构，属于输入式功率分流模式，THS系统具有的优点是结构简单，控制容易，可以实现电子无级变速(EVT)功能。但是THS系统的驱动电机与输出件齿圈相连，对其性能要求较高，为了满足良好得动力性，需选用功率等级较高的电机，这在很大程度上增大了整车成本和安装的困难程度；并且，该系统由于实质上是圆柱齿轮副，所以各个传动轴之间必须得在空间上属于平行关系，传动系统布置起来有一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术提出的锥齿轮式油电混联混合动力系统，一是为了克服混连式混合动力汽车需要大电机来提供足够动力的问题，二是采用锥齿轮副传动，有着圆柱齿轮无法取代的优点，如承载高，可改变传输方向等为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案实现的：所述的锥齿轮式油电混联混合动力系统，包括该系统主要包括一台发动机，两个电机，两个逆变器，一个动力电池，一个双向离合器，两个锁止离合器，大小锥齿轮分别作后排和前排的太阳轮，包括三组锥齿轮的行星轮组以及输出齿圈。技术方案中所述的发动机作为一个动力源输出端可以通过双向离合器与行星架输入端相连；两个逆变器的两端分别通过电缆线与两个电机和动力电池相连接，同时两个逆变器之间也需要通过电缆线连接，两个电机的定子部分固连于机架，转子部分通过锁止离合器与其临近的太阳锥齿轮的输入轴相连接；技术方案中所述的前排的太阳轮通过滚针轴承连接在行星架的输入轴上，其与轴承外圈的配合为过盈配合，轴承内圈与行星架输入轴之间同样也是过盈配合，轴承的轴向定位一端用轴肩定位，一端用套筒定位，其中套筒与行星架输入轴之间的配合属于间隙配合，该前排太阳轮与最内端行星轮属于常啮合状态；技术方案中所述的后排的太阳轮与后排太阳轮轴的连接关系是花键连接，这里的后排太阳轮轴也可以看做是电机二的输出轴，该后排太阳轮与中间行星轮属于常啮合状态；技术方案中所述的输出齿圈紧挨着后排的太阳轮，其通过一个深沟球轴承连接在后排太阳轮轴上，齿圈与深沟球轴承的外圈为过盈配合，深沟球轴承的内圈与后排太阳轮轴的配合也为过盈配合，该深沟球轴承的轴向定位一端用轴肩定位，一端用套筒定位，其中套筒与行星架输入轴之间的配合属于间隙配合，该前排太阳轮与最外端行星轮属于常啮合状态；技术方案中所述的行星齿轮组结构较为复杂，它是由四组一样的锥齿轮组组成，每个锥齿轮组都有三个大小规格不同的锥齿轮组成，这三个锥齿轮，最内侧锥齿轮作为最内端行星轮连接前排的太阳轮；中部锥齿轮作为中端行星轮连接后排太阳轮；最外侧锥齿轮作为最外端行星轮连接输出齿圈；且这三个行星轮通过花键副连接，带花键的衬套和一对角接触球轴承配合连接行星架的输出轴，需要注意的是，行星架的输出轴与行星架的输入轴不是一体的，具体配合方式是，行星架的输出轴尾端通过外花键插入行星架输入轴带有内花键的槽孔内，用紧定螺钉紧固；技术方案中所述的发动机输出轴、行星架输入轴、后排太阳轮轴以及电机二的输出轴的回转轴线共线，行星架的输出轴(4个)所在的平面与上述的回转轴线在空间上垂直，4个结构相同的行星轮的回转轴线和星架的回转轴线相平行；技术方案中所述的各个锥齿轮都是封装在专门的齿轮箱中的，各个齿轮的润滑，可以采用飞溅润滑，润滑油须使用锥齿轮专用润滑油。与现有技术相比本专利技术的有益效果是：1.本专利技术所述的锥齿轮式油电混联混合动力系统采用了锥齿轮传动方案，巧妙地利用了锥齿轮副相对于圆柱齿轮副可以承受更高的负载。2.本专利技术所述的锥齿轮式油电混联混合动力系统采用了锥齿轮传动方案，巧妙地利用了锥齿轮副相对于圆柱齿轮副使传动更加平稳，噪声相对较低。3.本专利技术所述的锥齿轮式油电混联混合动力系统采用了锥齿轮传动方案可以改变动力传输方向，使动力总成可以布置在前轴前方，布置起来更加灵活。4.本专利技术所述的锥齿轮式油电混联混合动力系统巧妙地运用了离合器C1的双向结合性,既可以锁止行星架又可以结合发动机，使整车的各模式之间的切换更加便捷，并且相对于其他已有构型来说减少了锁止离合器与制动器的使用，是系统更加紧凑，降低成本。5.本专利技术所述的锥齿轮式油电混联混合动力系统由于电机一靠近发动机，所以其工作环境温度受到发动机温度的影响有所上升，进而可以提高电机一的工作效率。6.本专利技术所述的锥齿轮式油电混联混合动力系统可以实现纯电动模式，既包括纯电动汽车也包括纯电动行驶，这样一来可以消除发动机的怠速油耗，提高整车的经济性。7.本专利技术所述的锥齿轮式油电混联混合动力系统可以实现电子无极变速(EVT)模式，通过对电机的控制，可以保证发动机工作在最佳的燃油消耗曲线附近，同样也提高了整车的经济性。8本专利技术所述的锥齿轮式油电混联混合动力系统可以实现制动能量回收模式，通过对电同样也可提高了整车的经济性，尤其适用于跑城市道路交通。9.本专利技术所述的锥齿轮式油电混联混合动力系统可以使在匹配整车的时候，适当的降低发动机的功率转矩要求，既可以选择相对小型号的发动机，这样一来，可以减少发动机所带来的排放污染。附图说明：图1是说明本专利技术所述的锥齿轮式油电混联混合动力系统结构组成与工作原理示意简图；图2是说明本专利技术所述的锥齿轮式油电混联混合动力系统结构中关键部件，锥齿轮式行星轮组的结构装配图；图3是本专利技术所述的锥齿轮式油电混联混合动力系统在纯电动模式下的驱动力传递路线示意图；图4是本专利技术所述的锥齿轮式油电混联混合动力系统在双电机驱动模式下的驱动力传递路线示意图；图5是本专利技术所述的锥齿轮式油电混联混合动力系统在启动发动机起步模式下的驱动力传递路线示意图；图6是本专利技术所述的锥齿轮式油电混联混合动力系统在EVT模式电机一发电时的驱动力传递路线示意图；图7是本专利技术所述的锥齿轮式油电混联混合动力系统在EVT模式电机一助力时的驱动力传递路线示意图；图8是本专利技术所述的锥齿轮式油电混联混合动力系统在再生制动模式的驱动力传递路线示意图；图9是本专利技术所述的发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锥齿轮式油电混联混合动力系统，包括发动机(1)、逆变器(3)、电机一(4)、电机二(7)，其特征在于，包括双向离合器(2)、锁止离合器(9)和(17)、锥齿轮(16)作前排太阳轮、由三组不同大小锥齿轮(13)、(14)、(15)组成的锥齿轮组作行星轮、锥齿轮(12)作后排太阳轮、锥齿轮(10)作为齿圈；所述的发动机(1)作为一个动力源输出端可以通过双向离合器(2)与行星架(7)相连；逆变器(3)一端和电机一(4)用导线相连，另一端与动力电池相连，逆变器(6)一端与电机二(7)用导线相连，另一端与动力电池相连；所述的电机一(4)定子部分固连于机架；转子部分通过锁止离合器(17)与锥齿轮(16)的转轴相连接；所述的电机二(7)定子部分固连于机架；转子部分通过锁止离合器(9)与锥齿轮(12)的转轴相连接；所述的双向离合器有两个连接状态，状态一为发动机(1)与行星架(8)相连，状态二为行星架(8)与机架相连；锁止离合器(17)有两个连接状态，状态一为电机一(4)的输出端可以与锥齿轮(16)结合，状态二为断开；锁止离合器(9)有两个连接状态，状态一为电机二(7)的输出端可以与锥齿轮(12)结合，状态二为断开；所述的锥齿轮组包括三组大小不同的锥齿轮，分别是锥齿轮(13)、锥齿轮(14)、锥齿轮(15)组成，三个锥齿轮通过花键连在一个空心套筒上，空心套筒通过轴承套在行星架的后端轴上，保证该空心套筒既可以自转又不影响行星架带动其公转；所述的锥齿轮(16)与行星锥齿轮组中的锥齿轮(13)啮合，锥齿轮(12)与行星锥齿轮组中的锥齿轮(14)啮合，锥齿轮(10)连接输出齿圈与行星锥齿轮组中的锥齿轮(15)啮合，另一端可以通过齿轮副的传动形式的连接将动力传输到主减速器(11)上进而通过半轴驱动车轮。...

【技术特征摘要】
1.一种锥齿轮式油电混联混合动力系统，包括发动机(1)、逆变器(3)、电机一(4)、电机二(7)，其特征在于，包括双向离合器(2)、锁止离合器(9)和(17)、锥齿轮(16)作前排太阳轮、由三组不同大小锥齿轮(13)、(14)、(15)组成的锥齿轮组作行星轮、锥齿轮(12)作后排太阳轮、锥齿轮(10)作为齿圈；所述的发动机(1)作为一个动力源输出端可以通过双向离合器(2)与行星架(7)相连；逆变器(3)一端和电机一(4)用导线相连，另一端与动力电池相连，逆变器(6)一端与电机二(7)用导线相连，另一端与动力电池相连；所述的电机一(4)定子部分固连于机架；转子部分通过锁止离合器(17)与锥齿轮(16)的转轴相连接；所述的电机二(7)定子部分固连于机架；转子部分通过锁止离合器(9)与锥齿轮(12)的转轴相连接；所述的双向离合器有两个连接状态，状态一为发动机(1)与行星架(8)相连，状态二为行星架(8)与机架相连；锁止离合器(17)有两个连接状态，状态一为电机一(4)的输出端可以与锥齿轮(16)结合，状态二为断开；锁止离合器(9)有两个连接状态，状态一为...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾小华，张轩铭，宋大凤，牛超凡，钱琦峰，高福旺，云千芮，杨南南，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22