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CN101722827B - 动力合成与分配装置和包括该装置的混合动力驱动系统 - Google Patents

动力合成与分配装置和包括该装置的混合动力驱动系统 Download PDF

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CN101722827B CN2008102170162A CN200810217016A CN101722827B CN 101722827 B CN101722827 B CN 101722827B CN 2008102170162 A CN2008102170162 A CN 2008102170162A CN 200810217016 A CN200810217016 A CN 200810217016A CN 101722827 B CN101722827 B CN 101722827B
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Abstract

一种动力合成与分配装置和包括该装置的混合动力驱动系统，所述动力合成与分配装置包括飞轮、离合器从动盘总成、离合器盖总成、阻尼转接盘总成、空心轴以及主轴，所述离合器从动盘总成装配在离合器盖总成中，所述飞轮固定连接于离合器盖总成的一侧，所述阻尼转接盘总成固定连接于离合器盖总成的另一侧，所述空心轴与阻尼转接盘总成相连，所述主轴与离合器从动盘总成相连并从所述空心轴中穿过。所述动力合成与分配装置拥有三个动力输入/输出端，以实现动力的合成和分配，同时，能够减弱不利的动力冲击。此外，基于该具有三个动力输入/输出端的动力合成与分配装置的混合动力驱动系统结构更加简单、整体布置更加优化、且具有多种工作模式。

Description

动力合成与分配装置和包括该装置的混合动力驱动系统
技术领域
本发明涉及一种动力合成与分配装置以及包括该动力合成与分配装置的混合动力驱动系统。 
背景技术
目前，随着环境保护以及能源问题越来越受关注，汽车工业的发展已逐渐开始从传统的仅依靠发动机作为驱动源的内燃机时代向同时配置电机和发动机两种驱动源的混合动力时代过渡。这种混合动力汽车在行驶时可以任意选择通过电机、或通过发动机、或者由二者同时驱动，使得车辆不必完全依靠发动机，因此可以实现节能和环保的目的。然而，这种混合动力驱动系统中由于必需实现多种动力之间的传递及切换，因此存在着结构复杂，传动效率低等缺陷。 
发明内容
本发明的目的是提供一种能够实现动力合成与分配，同时具有良好减振效果的动力合成与分配装置。 
本发明的另一个目的是提供一种包括所述动力合成与分配装置的混合动力驱动系统。 
根据本发明，提供一种动力合成与分配装置，所述动力合成与分配装置包括飞轮、离合器从动盘总成、离合器盖总成、阻尼转接盘总成、空心轴以及主轴，所述离合器从动盘总成装配在离合器盖总成中，所述飞轮固定连接于离合器盖总成的一侧，所述阻尼转接盘总成固定连接于离合器盖总成的另一侧，所述空心轴与阻尼转接盘总成相连，所述主轴与离合器从动盘总成相连并从所述空心轴中穿过。 
根据本发明，提供一种混合动力驱动系统，所述驱动系统包括：发动机、离合器总成、第一电机、第二电机、储能装置以及减速机构，所述离合器总成包括离合器从动盘总成和离合器盖总成，且所述离合器从动盘总成装配在离合器盖总成中，所述储能装置与第一电机和第二电机分别电连接，所述驱动系统还包括阻尼转接盘总成，所述发动机具有飞轮，所述第一电机具有空心的转子轴，所述第二电机具有转子轴，所述减速机构具有主轴，所述发动机的飞轮固定连接于离合器盖总成的一侧，所述阻尼转接盘总成固定连接于离合器盖总成的另一侧，所述第一电机的空心的转子轴与阻尼转接盘总成相连，所述减速机构的主轴的一端与离合器从动盘总成相连，另一端从所述第一电机的空心的转子轴中穿过，以与第二电机的转子轴相连。 
本发明提供的动力合成与分配装置，可以在原有两个动力输入/输出端的基础上，利用所述阻尼转接盘总成，连接第三个动力输入/输出端，从而使该装置拥有三个动力输入/输出端，以实现动力的合成和分配。同时，由于所述阻尼转接盘总成还具有阻尼作用，因此能够作为减震机构来减弱不利的动力冲击。此外，基于该具有三个动力输入/输出端的动力合成与分配装置，可以提供一种结构更加简单、整体布置更加优化、且具有多种工作模式的混合动力驱动系统。 
附图说明
图1为本发明提供的动力合成与分配装置的分解结构示意图； 
图2为图1所示动力合成与分配装置的装配图； 
图3为图1所示动力合成与分配装置中的阻尼转接盘总成的分解结构示意图；以及 
图4为本发明提供的混合动力驱动系统的结构示意图。 
具体实施方式
下面，将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。 
如图1和图2所示，本发明提供的动力合成与分配装置包括飞轮1、离合器从动盘总成2、离合器盖总成3、阻尼转接盘总成4、空心轴5以及主轴6。其中，所述离合器从动盘总成2装配在离合器盖总成3中，二者的组装方式以及结构功能与通常采用的离合器原理相同，故不再赘述。 
所述飞轮1固定连接于离合器盖总成3的一侧，所述阻尼转接盘总成4固定连接于离合器盖总成3的另一侧。所述固定连接可以通过本领域技术人员公知的各种连接方式来实现，例如，焊接、螺栓连接、铆接、键连接、一体形成等等。 
所述空心轴5与阻尼转接盘总成4相连，所述主轴6与离合器从动盘总成2相连并从所述空心轴5中穿过，以使主轴6和空心轴5可以彼此互不干涉地进行动力传递。其中，所述空心轴5与阻尼转接盘总成4之间的连接以及所述主轴6与离合器从动盘总成2之间的连接可以通过各种方式实现，例如，直接通过键连接，或者利用其他附加构件实现连接，优选地，直接通过花键连接，这样可以简化结构，并且便于装配。 
所述阻尼转接盘总成4用于实现离合器盖总成3与空心轴5之间的连接，以使所述动力合成与分配装置拥有三个动力输入/输出端，并且同时起到阻尼缓冲的作用，以减弱动力冲击。优选情况下，如图3所示，所述阻尼转接盘总成4包括内侧盘41、外侧盘42、扭力盘43以及一对阻尼垫片44。 
其中，所述内侧盘41与外侧盘42装配在一起，以将扭力盘43和分别位于扭力盘43两侧的阻尼垫片44夹持在内侧盘41与外侧盘42之间。所述内侧盘41与外侧盘42之间的装配可以根据需要通过各种可行的方式实现，例如图3中所示的，可以在内侧盘41和外侧盘42的彼此相对的盘面上分别形成多个凸起和凹口，使所述凸起与凹口相配合，并且同时在配合处实施点 焊，以使二者更加稳固地相连。 
所述扭力盘43上装配有至少一个弹簧45，图3中显示了装配四个弹簧的实施方式，且这四个弹簧均布于扭力盘43上。此时，可以在所述内侧盘41和外侧盘42上的相应位置上形成凹槽，以将弹簧45容纳于由所述凹槽限定出的空间中。于是，通过分别位于扭力盘43两侧的阻尼垫片44以及装配在扭力盘43上的弹簧45，可以使所述阻尼转接盘总成4起到阻尼缓冲的作用，以作为减振机构来减弱不利的动力冲击。 
在此情况下，所述阻尼转接盘总成4的内侧盘41与离合器盖总成3固定连接，所述阻尼转接盘总成4的扭力盘43与空心轴5通过花键连接。 
因此基于上述结构，所述动力合成与分配装置具有三个动力输入/输出端，即飞轮1、空心轴5以及主轴6。 
在包括离合器从动盘总成2和离合器盖总成3的离合器总成处于接合状态的情况下，离合器从动盘总成2在摩擦力的作用下，随飞轮1和离合器盖总成3转动，也就是说，与离合器从动盘总成2相连的主轴6随飞轮1和与离合器盖总成3相连的空心轴5转动。因此，当将上述三个动力输入/输出端中的任意两个用作动力输入，而将另一个用作动力输出时，可以实现动力的合成；相反，当将上述三个动力输入/输出端中的任意一个用作动力输入，而将另两个用作动力输出时，可以实现动力的分配。 
在包括离合器从动盘总成2和离合器盖总成3的离合器总成处于分离状态的情况下，离合器从动盘总成2与飞轮1和离合器盖总成3之间不接触，其运动状态与飞轮1和离合器盖总成3的运动状态无关。此时，飞轮1与空心轴5之间互为动力输入、输出。 
如图4所示，本发明提供的混合动力驱动系统包括：具有飞轮1的发动机10、包括离合器从动盘总成2和离合器盖总成3且离合器从动盘总成2装配在离合器盖总成3中的离合器总成、阻尼转接盘总成4、具有空心的转 子轴5的第一电机30、具有转子轴46的第二电机40、储能装置、以及具有主轴6的减速机构60。 
其中，所述发动机10为排量较小的发动机，例如可以为汽油机、柴油机或者甲醇、乙醇等其它燃料发动机等等。所述发动机10具有与发动机曲轴相连的飞轮1，且所述飞轮1固定连接于离合器盖总成3的一侧。当启动发动机10时，发动机10的飞轮1和发动机曲轴将一起转动。 
所述第一电机30可以为AC交流电机、开关磁阻电机、直流永磁电机等等。根据电磁感应原理，所述第一电机30既可以发电机模式工作，也可以电动机模式工作。以发电机模式工作时，用于将机械能转化为电能。以电动机模式工作时，用于将电能转化为机械能。所述第一电机30具有定子和转子，所述第一电机30的空心的转子轴5与其转子固定连接。 
所述第二电机40可以为本领域技术人员公知的各种电机，如AC交流电机、开关磁阻电机、直流永磁电机等。根据电磁感应原理，所述第二电机40既可以发电机模式工作，也可以电动机模式工作。以发电机模式工作时，用于将机械能转化为电能。以电动机模式工作时，用于将电能转化为机械能。所述第二电机40具有定子和转子，所述第二电机40的转子轴46与其转子固定连接。 
所述储能装置为可控的能量存储装置，例如可以是蓄电池组、燃料电池组等等。所述储能装置与第一电机30和第二电机40分别电连接，因此所述储能装置可以向所述第一电机30和第二电机40供电，或者所述第一电机30和第二电机40可以对所述储能装置进行充电。 
所述减速机构60为定速比的减速机构，例如可以为减速齿轮、变速器等等。所述减速机构60的主轴6的一端与离合器从动盘总成2相连，另一端从所述第一电机30的空心的转子轴5中穿过，以与第二电机40的转子轴46相连。并且，如本领域技术人员所公知的，输送至减速机构60的动力可 以通过联轴器、车轮驱动轴等最终传递到车辆车轮，以驱动车辆行驶。 
所述阻尼转接盘总成4固定连接于离合器盖总成3的另一侧。所述第一电机30的空心的转子轴5与阻尼转接盘总成4相连。优选情况下，所述阻尼转接盘总成4包括内侧盘41、外侧盘42、扭力盘43、以及一对阻尼垫片44。所述内侧盘41与外侧盘42装配在一起，以将扭力盘43和分别位于扭力盘43两侧的阻尼垫片44夹持在内侧盘41与外侧盘42之间。并且所述扭力盘43上装配有至少一个弹簧45。此时，所述阻尼转接盘总成4的内侧盘41固定连接于离合器盖总成3的另一侧，所述阻尼转接盘总成4的扭力盘43与第一电机30的空心的转子轴5相连。 
优选地，所述第一电机30的空心的转子轴5与阻尼转接盘总成4的扭力盘43之间通过花键连接，所述减速机构60的主轴6的所述一端与离合器从动盘总成2之间也通过花键连接，这样可以简化结构，并且便于装配。 
优选情况下，所述储能装置具有外接充电接口，通过该外接充电接口可以直接使用外部电源对所述储能装置进行充电，例如可以直接使用家用电源对其进行充电，因此大大提高了使用方便性。 
下面，针对本发明提供的应用了具有三个动力输入/输出端的动力合成与分配装置的混合动力驱动系统的几种工作模式进行详细说明。 
1).所述发动机10的飞轮1作为动力输入，所述第一电机30的空心的转子轴5作为动力输出，所述减速机构60的主轴6作为动力输出。 
此时，发动机10运转，离合器总成处于接合状态。发动机10的飞轮1带动离合器盖总成3、从而带动第一电机30的转子轴5转动，以使第一电机30以发电机模式工作，从而将由发动机10传递来的动能转化为电能并输出至储能装置，以对其进行充电。同时发动机10的动能还通过离合器从动盘总成2及主轴6输出至减速机构60。 
此时，第二电机40可以以电动机模式工作，即由储能装置向其供电， 以将由储能装置输送的电能转化为动能并输出至减速机构60。在此情况下，输送至减速机构60的动能全部被传递至车轮，以驱动车辆行驶。 
或者，第二电机40也可以以发电机模式工作，即将发动机10通过离合器从动盘总成2及主轴6输出至减速机构60的一部分动能传递至第二电机40，以通过第二电机40将这部分动能转化为电能并输送至储能装置，以对其进行充电，同时将输出至减速机构60的其余动能传递至车轮，以驱动车辆行驶。 
2).作为第一种工作模式的变形，所述发动机10的飞轮1作为动力输入，所述第一电机30的空心的转子轴5作为动力输出，但离合器总成处于分离状态，因此与离合器从动盘总成2相连的主轴6既不做作为动力输入，也不作为动力输出。 
此时，发动机10运转，发动机10的飞轮1带动离合器盖总成3、从而带动第一电机30的转子轴5转动，以使第一电机30以发电机模式工作，从而将由发动机10传递来的动能转化为电能并输出至储能装置，以对其进行充电。 
并且此时，第二电机40可以以电动机模式工作，即由储能装置向其供电，以将由储能装置输送的电能转化为动能并输出至减速机构60，并最终传递至车轮，以驱动车辆行驶。 
3).所述发动机10的飞轮1作为动力输入，所述第一电机30的空心的转子轴5作为动力输入，所述减速机构60的主轴6作为动力输出。 
此时，发动机10运转，离合器总成处于接合状态，以将发动机10自身的动能通过离合器从动盘总成2及主轴6传递至减速机构60。同时，储能装置向第一电机30供电，第一电机30以电动机模式工作，以将由储能装置输送的电能转化为动能，从而第一电机30的转子轴5带动离合器盖总成3转动，并通过接合的离合器从动盘总成2输送至减速机构60。
此时，第二电机40可以以电动机模式工作，即由储能装置向其供电，以将由储能装置输送的电能转化为动能并输出至减速机构60。在此情况下，输送至减速机构60的动能全部被传递至车轮，以驱动车辆行驶。 
或者，第二电机40也可以以发电机模式工作，即将发动机10通过离合器从动盘总成2输出至减速机构60的一部分动能传递至第二电机40，以通过第二电机40将这部分动能转化为电能并输送至储能装置，以对其进行充电。在此情况下，输出至减速机构60的剩余动能被传递至车轮，以驱动车辆行驶。 
4).作为第三种工作模式的变形，所述第一电机30的空心的转子轴5作为动力输入，所述减速机构60的主轴6作为动力输出，但发动机10不启动，因此所述发动机10的飞轮1既不作为动力输入，也不作为动力输出。 
此时，发动机10不启动，离合器总成处于接合状态。储能装置向第一电机30供电，第一电机30以电动机模式工作，以将由储能装置输送的电能转化为动能，从而第一电机30的转子轴5带动离合器盖总成3转动，并通过接合的离合器从动盘总成2输送至减速机构60。 
此时，第二电机40可以以电动机模式工作，即由储能装置向其供电，以将由储能装置输送的电能转化为动能并输出至减速机构60。在此情况下，输送至减速机构60的动能全部被传递至车轮，以驱动车辆行驶。 
虽然以上仅对所述发动机10的飞轮1作为动力输入，所述主轴6作为动力输出，而所述第一电机30的空心的转子轴5或者作为动力输入，或者作为动力输出的情况进行了描述，但是本领域技术人员应当理解的是，所述发动机10的飞轮1也可以作为动力输出，而所述主轴6也可以作为动力输入，例如在离合器总成处于接合状态时通过第二电机40来启动发动机10的瞬时状态下。 
此外，本发明提供的混合动力驱动系统还具有能量回馈模式，且主要是 利用第二电机40来实现能量回馈，具体来说，当车辆减速时，第二电机40将通过由车轮回馈的扭矩以发电机模式工作，从而为储能装置充电。

Claims (7)

1.一种动力合成与分配装置，其特征在于，该动力合成与分配装置包括飞轮(1)、离合器从动盘总成(2)、离合器盖总成(3)、阻尼转接盘总成(4)、空心轴(5)以及主轴(6)，所述离合器从动盘总成(2)装配在离合器盖总成(3)中，所述飞轮(1)固定连接于离合器盖总成(3)的一侧，所述阻尼转接盘总成(4)固定连接于离合器盖总成(3)的另一侧，所述空心轴(5)与阻尼转接盘总成(4)相连，所述主轴(6)与离合器从动盘总成(2)相连并从所述空心轴(5)中穿过。
2.根据权利要求1所述的动力合成与分配装置，其中，所述阻尼转接盘总成(4)包括内侧盘(41)、外侧盘(42)、扭力盘(43)、以及一对阻尼垫片(44)，所述内侧盘(41)与外侧盘(42)装配在一起，以将扭力盘(43)和分别位于扭力盘(43)两侧的阻尼垫片(44)夹持在内侧盘(41)与外侧盘(42)之间，并且所述扭力盘(43)上装配有至少一个弹簧(45)，所述内侧盘(41)与离合器盖总成(3)固定连接，所述扭力盘(43)与空心轴(5)相连。
3.根据权利要求2所述的动力合成与分配装置，其中，所述空心轴(5)与阻尼转接盘总成(4)的扭力盘(43)之间通过花键连接，所述主轴(6)与离合器从动盘总成(2)之间通过花键连接。
4.一种混合动力驱动系统，所述驱动系统包括：发动机(10)、离合器总成、第一电机(30)、第二电机(40)、储能装置以及减速机构(60)，其中，所述离合器总成包括离合器从动盘总成(2)和离合器盖总成(3)，且所述离合器从动盘总成(2)装配在离合器盖总成(3)中，所述储能装置与第一电机(30)和第二电机(40)分别电连接，其特征在于，所述驱动系统还包括阻尼转接盘总成(4)，所述发动机(10)具有飞轮(1)，所述第一电机(30)具有空心的转子轴(5)，所述第二电机(40)具有转子轴(46)，所述减速机构(60)具有主轴(6)，所述发动机(10)的飞轮(1)固定连接于离合器盖总成(3)的一侧，所述阻尼转接盘总成(4)固定连接于离合器盖总成(3)的另一侧，所述第一电机(30)的空心的转子轴(5)与阻尼转接盘总成(4)相连，所述减速机构(60)的主轴(6)的一端与离合器从动盘总成(2)相连，另一端从所述第一电机(30)的空心的转子轴(5)中穿过，以与第二电机(40)的转子轴(46)相连。
5.根据权利要求4所述的混合动力驱动系统，其中，所述阻尼转接盘总成(4)包括内侧盘(41)、外侧盘(42)、扭力盘(43)、以及一对阻尼垫片(44)，所述内侧盘(41)与外侧盘(42)装配在一起，以将扭力盘(43)和分别位于扭力盘(43)两侧的阻尼垫片(44)夹持在内侧盘(41)与外侧盘(42)之间，并且所述扭力盘(43)上装配有至少一个弹簧(45)，所述内侧盘(41)与离合器盖总成(3)固定连接，所述扭力盘(43)与第一电机(30)的空心的转子轴(5)相连。
6.根据权利要求5所述的混合动力驱动系统，其中，所述第一电机(30)的空心的转子轴(5)与阻尼转接盘总成(4)的扭力盘(43)之间通过花键连接，所述减速机构(60)的主轴(6)的所述一端与离合器从动盘总成(2)之间通过花键连接。
7.根据权利要求4所述的驱动系统，其中，所述储能装置具有外接充电接口，以使用外部电源对储能装置进行充电。 
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