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CN107725633A - 一种动力耦合装置、混合动力系统及车辆 - Google Patents

一种动力耦合装置、混合动力系统及车辆 Download PDF

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CN107725633A CN201710935961.5A CN201710935961A CN107725633A CN 107725633 A CN107725633 A CN 107725633A CN 201710935961 A CN201710935961 A CN 201710935961A CN 107725633 A CN107725633 A CN 107725633A
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gear
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Abstract

本发明公开了一种动力耦合装置，包括同轴设置的分别用于连接动力源的内齿圈、中齿圈和外齿圈，内齿圈包括第一内齿圈和第二内齿圈，第一内齿圈外周部套设于中齿圈内周部，中齿圈外周部和第二内齿圈外周部分别套设于外齿圈内周部的两端；第一内齿圈外周部与中齿圈内周部通过至少一个第一连接件可接合可分离；中齿圈外周部与外齿圈内周部通过至少一个第二连接件可接合可分离；第二内齿圈外周部与外齿圈内周部通过至少一个第三连接件可接合可分离。由于相互嵌套的齿圈结构轴向占用空间较小，结构紧凑，集成度高，因此使动力耦合装置的整体体积较小；本发明还公开了一种包括上述动力耦合装置的混合动力系统及包括该混合动力系统的车辆。

Description

一种动力耦合装置、混合动力系统及车辆
技术领域
本发明涉及混合动力驱动设备技术领域，更具体地说，涉及一种动力耦合装置。此外，本发明还涉及一种包括上述动力耦合装置的混合动力系统及包括上述混合动力系统的车辆。
背景技术
随着汽车混合动力技术的发展，用来传递多动力源的动力耦合装置得到越来越普遍的应用。
现有的动力耦合方式主要包括扭矩耦合、转速耦合、牵引力耦合和混合动力耦合。
在现有技术中，转速耦合方式得到普遍使用，且现有的混合动力系统通常采用行星齿轮式动力耦合装置来实现多动力源的耦合驱动。而行星齿轮式动力耦合装置的体积相对较大，且整车驱动控制难度较大。
综上所述，如何提供一种体积相对较小且易于控制的动力耦合装置，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种动力耦合装置，该动力耦合装置的体积相对较小，且控制难度低。
本发明的另一目的是提供一种包括上述动力耦合装置的混合动力系统及包括上述混合动力系统的车辆，该混合动力系统及车辆的整车驱动控制难度较低。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种动力耦合装置，包括同轴设置的分别用于连接动力源的内齿圈、中齿圈和外齿圈，所述内齿圈包括第一内齿圈和第二内齿圈，所述第一内齿圈外周部套设于所述中齿圈内周部，所述中齿圈外周部和所述第二内齿圈外周部分别套设于所述外齿圈内周部的两端；所述第一内齿圈外周部与所述中齿圈内周部通过至少一个第一连接件可接合可分离；所述中齿圈外周部与所述外齿圈内周部通过至少一个第二连接件可接合可分离；所述第二内齿圈外周部与所述外齿圈内周部通过至少一个第三连接件可接合可分离。
优选地，所述第一连接件包括与所述中齿圈内周部可转动连接的第一啮合块和用于控制所述第一啮合块转动的第一控制件，以控制所述第一啮合块转动使其可卡紧且可松开所述第一内齿圈外周部；
所述第二连接件包括与所述外齿圈内周部的一端可转动连接的第二啮合块和用于控制所述第二啮合块转动的第二控制件，以控制所述第二啮合块转动使其可卡紧且可松开所述中齿圈外周部；
所述第三连接件包括与所述外齿圈内周部的另一端可转动连接的第三啮合块和用于控制所述第三啮合块转动的第三控制件，以控制所述第三啮合块转动使其可卡紧且可松开所述第二内齿圈外周部。
优选地，所述第一啮合块的侧面设有用于带动所述第一啮合块转动的第一顶销，所述第一控制件为通过自身转动带动所述第一顶销转动的第一控制板，所述第一控制板上设有用于套接所述第一顶销的第一槽孔；
所述第二啮合块的侧面设有用于带动所述第二啮合块转动的第二顶销，所述第二控制件为通过自身转动带动所述第二顶销转动的第二控制板，所述第二控制板上设有用于套接所述第二顶销的第二槽孔；
所述第三啮合块的侧面设有用于带动所述第三啮合块转动的第三顶销，所述第三控制件为通过自身转动带动所述第三顶销转动的第三控制板，所述第三控制板上设有用于套接所述第三顶销的第三槽孔。
优选地，所有所述第一啮合块两两相对的设置，相对设置的两个所述第一啮合块用于分别可卡紧且可松开所述第一内齿圈同一个轮齿的两侧；
所有所述第二啮合块两两相对的设置，相对设置的两个所述第二啮合块用于分别可卡紧且可松开所述中齿圈同一个轮齿的两侧；
所有所述第三啮合块两两相对的设置，相对设置的两个所述第三啮合块用于分别可卡紧且可松开所述第二内齿圈同一个轮齿的两侧。
优选地，所述第一槽孔两端的宽度大于中间的宽度，且所述第一槽孔中间比所述第一槽孔两端更远离所述第一控制板的中心，用于套接相对设置的两个所述第一啮合块的两个所述第一顶销；当所述第一顶销位于所述第一槽孔的两端时，所述第一啮合块卡紧所述第一内齿圈，当所述第一顶销位于所述第一槽孔的中间时，所述第一啮合块松开所述第一内齿圈；
所述第二槽孔两端的宽度大于中间的宽度，且所述第二槽孔中间比所述第二槽孔两端更远离所述第二控制板的中心，用于套接相对设置的两个所述第二啮合块的两个所述第二顶销；当所述第二顶销位于所述第二槽孔的两端时，所述第二啮合块卡紧所述中齿圈，当所述第二顶销位于所述第二槽孔的中间时，所述第二啮合块松开所述中齿圈；
所述第三槽孔两端的宽度大于中间的宽度，且所述第三槽孔中间比所述第三槽孔两端更远离所述第三控制板的中心，用于套接相对设置的两个所述第三啮合块的两个所述第三顶销；当所述第三顶销位于所述第三槽孔的两端时，所述第三啮合块卡紧所述第二内齿圈，当所述第三顶销位于所述第三槽孔的中间时，所述第三啮合块松开所述第二内齿圈。
优选地，所述第一啮合块和所述中齿圈内周部之间设有用于防止所述第一顶销与所述第一槽孔卡死的第一压缩弹簧；
所述第二啮合块和所述外齿圈内周部之间设有用于防止所述第二顶销与所述第二槽孔卡死的第二压缩弹簧；
所述第三啮合块和所述外齿圈内周部之间设有用于防止所述第三顶销与所述第三槽孔卡死的第三压缩弹簧。
一种混合动力系统，包括发动机、第一电机、第二电机和动力耦合装置，所述动力耦合装置为上述任意一种动力耦合装置；所述发动机的输出端与所述中齿圈传动连接，所述第一电机的输出端与所述内齿圈传动连接，所述第二电机的输出端与所述外齿圈传动连接。
优选地，所述第一电机和所述第二电机均与电池组连接。
优选地，所述发动机、所述第一电机、所述第二电机和所述电池组均连接于驱动控制器，所述驱动控制器用于驱动所述第一连接件、和/或所述第二连接件和/或所述第三连接件动作。
一种车辆，包括动力系统，所述动力系统为上述任意一种混合动力系统。
本发明提供的动力耦合装置，采用内齿圈、中齿圈和外齿圈相互嵌套的齿圈结构，在使用时，使内齿圈、中齿圈和外齿圈分别连接不同的动力源，并通过第一连接件、第二连接件和第三连接件实现不同齿圈之间的接合或分离，从而实现不同动力源的耦合。由于相互嵌套的齿圈结构轴向占用空间较小，因此齿圈嵌套的结构紧凑，集成度高，从而使动力耦合装置的整体体积较小；且通过第一连接件、第二连接件和第三连接件的作用实现不同齿圈之间的接合或分离，便于控制。另外，该动力耦合装置直接通过齿圈轮齿的连接实现转速的传递，因此具有较大的传递扭矩。
本发明提供的混合动力系统，可以根据不同齿圈之间的接合或分离实现发动机和/或第一电机和/或第二电机的耦合，并将耦合后的动力通过与外齿圈相连的动力输出轴输出。由于该动力耦合装置的整体体积较小，且便于控制，因此具有该动力耦合装置的混合动力系统的占用空间较小，且便于控制。
本发明提供的一种车辆，包括上述混合动力系统，因此该车辆的整车驱动控制难度较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的动力耦合装置具体实施例的结构爆炸图；
图2为本发明所提供的动力耦合装置具体实施例中第一啮合块的主视图；
图3为本发明所提供的动力耦合装置具体实施例中第一啮合块的左视图；
图4为本发明所提供的动力耦合装置具体实施例中第一控制板的结构示意图；
图5为本发明所提供的动力耦合装置具体实施例中第一内齿圈与中齿圈单向接合、中齿圈与外齿圈双向超越分离的结构示意图；
图6为本发明所提供的动力耦合装置具体实施例中第二内齿圈与外齿圈双向接合的结构示意图；
图7为本发明所提供的混合动力系统具体实施例的结构示意图。
图1-7中：
1为内齿圈、11为第一内齿圈、12为第二内齿圈、2为中齿圈、3为外齿圈、4为第一啮合块、41为第一顶销、5为第一控制板、51为第一槽孔、52为控制杆、6为第一压缩弹簧、7为发动机、8为第一电机、9为第二电机、10为电池组。
具体实施方式
下面将固定本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种动力耦合装置，该动力耦合装置的体积相对较小，且控制难度低。本发明的另一核心是提供一种包括上述动力耦合装置的混合动力系统，该混合动力系统的结构简单，易于控制。本发明的又一核心是提供一种包括上述混合动力系统的车辆，该车辆的整车驱动控制难度较低。
请参考图1-图7，图1为本发明所提供的动力耦合装置具体实施例的结构爆炸图；图2为本发明所提供第一啮合块的主视图；图3为本发明所提供第一啮合块的左视图；图4为本发明所提供第一控制板的结构示意图；图5为本发明所提供第一内齿圈与中齿圈单向接合、中齿圈与外齿圈双向超越分离的结构示意图；图6为本发明所提供第二内齿圈与外齿圈双向接合的结构示意图；图7为本发明所提供的混合动力系统具体实施例的结构示意图。
本申请提供的动力耦合装置，包括同轴设置的分别用于连接动力源的内齿圈1、中齿圈2和外齿圈3，内齿圈1包括第一内齿圈11和第二内齿圈12，第一内齿圈11外周部套设于中齿圈2内周部，中齿圈2外周部和第二内齿圈12外周部分别套设于外齿圈3内周部的两端；第一内齿圈11外周部与中齿圈2内周部通过至少一个第一连接件可接合可分离；中齿圈2外周部与外齿圈3内周部通过至少一个第二连接件可接合可分离；第二内齿圈12外周部与外齿圈3内周部通过至少一个第三连接件可接合可分离。
需要说明的是，本申请提供的动力耦合装置主要用于不同动力源的耦合传动，在使用时，内齿圈1、中齿圈2和外齿圈3分别连接不同的动力源，本申请通过内齿圈1、中齿圈2和外齿圈3之间不同的嵌套连接关系实现不同动力源的耦合。
内齿圈1、中齿圈2和外齿圈3之间不同的嵌套连接关系具体如下：
第一内齿圈11与中齿圈2套装，并通过第一连接件实现两者径向的接合或分离；当两者接合时，可以实现分别连接在第一内齿圈11和中齿圈2上的不同动力的耦合。
中齿圈2与外齿圈3套装，并通过第二连接件实现两者径向的接合或分离；当两者接合时，可以实现分别连接在中齿圈2和外齿圈3上的不同动力的耦合。
第二内齿圈12与外齿圈3套装，并通过第三连接件实现两者径向的接合或分离；当两者接合时，可以实现分别连接在第二内齿圈12和外齿圈3上的不同动力的耦合。
第一内齿圈11与中齿圈2之间、中齿圈2与外齿圈3之间以及第二内齿圈12与外齿圈3之间接合或分离状态的不同组合构成了内齿圈1、中齿圈2和外齿圈3之间不同的嵌套连接关系。
可以理解的是，第一内齿圈11和第二内齿圈12的转速相同，用于连接同一动力。
需要进一步说明的是，第一连接件、第二连接件和第三连接件的结构可以相同，也可以不同，本实施例对第一连接件、第二连接件和第三连接件的具体结构不做限定，只要能满足第一内齿圈11外周部与中齿圈2内周部、中齿圈2外周部与外齿圈3内周部以及第二内齿圈12外周部与外齿圈3内周部可接合可分离的连接关系即可。当然，考虑到结构的简单性，第一连接件、第二连接件和第三连接件可优选为具有相同结构的连接件。
综上所述，本申请提供的动力耦合装置，采用内齿圈1、中齿圈2和外齿圈3相互嵌套的齿圈结构，在使用时，使内齿圈1、中齿圈2和外齿圈3分别连接不同的动力源，并通过第一连接件、第二连接件和第三连接件实现不同齿圈之间的接合或分离，从而实现不同动力源的耦合。由于相互嵌套的齿圈结构轴向占用空间较小，因此齿圈嵌套的结构紧凑，集成度高，从而使动力耦合装置的整体体积较小；且通过第一连接件、第二连接件和第三连接件的作用实现不同齿圈之间的接合或分离，便于控制。另外，该动力耦合装置直接通过齿圈轮齿的连接实现转速的传递，因此具有较大的传递扭矩。
考虑到第一连接件、第二连接件以及第三连接件的具体设置方式，在上述实施例的基础之上，第一连接件包括与中齿圈2内周部可转动连接的第一啮合块4和用于控制第一啮合块4转动的第一控制件，以控制第一啮合块4转动使其可卡紧且可松开第一内齿圈11外周部；
第二连接件包括与外齿圈3内周部的一端可转动连接的第二啮合块和用于控制第二啮合块转动的第二控制件，以控制第二啮合块转动使其可卡紧且可松开中齿圈2外周部；
第三连接件包括与外齿圈3内周部的另一端可转动连接的第三啮合块和用于控制第三啮合块转动的第三控制件，以控制第三啮合块转动使其可卡紧且可松开第二内齿圈12外周部。
需要说明的是，第一啮合块4与中齿圈2内周部可转动的连接结构以及连接方式有多种实现方式，例如可以为枢接，也可以为铰接，或者也可以通过结构的限定使第一啮合块4可在中齿圈2内周部的凹槽内转动，本实施例对可转动连接的具体实现方式不做限定，只要能满足第一啮合块4可相对于中齿圈2内周部转动即可。
同理，本实施例对第二啮合块与外齿圈3内周部可转动的连接方式不做具体限定，只要能满足第二啮合块可相对于外齿圈3内周部转动即可。本实施例对第三啮合块与外齿圈3内周部可转动的连接方式不做具体限定，只要能满足第三啮合块可相对于外齿圈3内周部转动即可。
考虑到第一啮合块4与第一控制件之间、第二啮合块与第二控制件之间以及第三啮合块与第三控制件之间的具体连接结构及连接方式的实现问题，在上述实施例的基础之上，第一啮合块4的侧面设有用于带动第一啮合块4转动的第一顶销41，第一控制件为通过自身转动带动第一顶销41转动的第一控制板5，第一控制板5上设有用于套接第一顶销41的第一槽孔51；
第二啮合块的侧面设有用于带动第二啮合块转动的第二顶销，第二控制件为通过自身转动带动第二顶销转动的第二控制板，第二控制板上设有用于套接第二顶销的第二槽孔；
第三啮合块的侧面设有用于带动第三啮合块转动的第三顶销，第三控制件为通过自身转动带动第三顶销转动的第三控制板，第三控制板上设有用于套接第三顶销的第三槽孔。
需要说明的是，本申请对第一啮合块4的具体个数不做限定，第一啮合块4可以为一个，也可以为至少两个，只要能起到卡紧或松开第一内齿圈11的作用即可。当第一啮合块4为至少两个时，考虑到中齿圈2以及第一内齿圈11受力均匀性的问题，优选的，至少两个第一啮合块4沿中齿圈2内周部均匀分布。
相应的，第一控制板5为圆环状结构，优选的，用于套接第一顶销41的第一槽孔51沿圆环状结构周向均匀分布。另外，本实施例对第一控制板5的具体尺寸不做限定，只要能满足位于第一控制板5上的第一槽孔51与第一顶销41相对应即可。
可以理解的是，本实施例对第二啮合块和第三啮合块的数量以及分布的限定与对第一啮合块4的以上限定相同。
优选的，第一控制板5、第二控制板以及第三控制板的结构相同，尺寸不同。第一控制板5、第二控制板以及第三控制板上均设有用于驱动各自转动的控制杆52。
考虑到第一啮合块4卡紧第一内齿圈11、第二啮合块卡紧中齿圈2以及第三啮合块卡紧第二内齿圈12的紧固性问题，在上述实施例的基础之上，所有第一啮合块4两两相对的设置，相对设置的两个第一啮合块4用于分别可卡紧且可松开第一内齿圈11同一个轮齿的两侧；
所有第二啮合块两两相对的设置，相对设置的两个第二啮合块用于分别可卡紧且可松开中齿圈2同一个轮齿的两侧；
所有第三啮合块两两相对的设置，相对设置的两个第三啮合块用于分别可卡紧且可松开第二内齿圈12同一个轮齿的两侧。
也就是说，第一啮合块4卡紧第一内齿圈11时，相对设置的两个第一啮合块4分别从两个相对的方向卡紧第一内齿圈11同一个轮齿的两侧，多组相对设置的第一啮合块4同时作用，可以同时分别卡紧第一内齿圈11多个轮齿的两侧，因此可以使第一啮合块4与第一内齿圈11的连接更可靠和稳固。
同理，本实施例中，第二啮合块与中齿圈2之间的连接更可靠和稳固；第三啮合块与第二内齿圈12之间的连接更可靠和稳固。
考虑到第一槽孔51、第二槽孔以及第三槽孔结构的简单易实现性，在上述实施例的基础之上，第一槽孔51两端的宽度大于中间的宽度，且第一槽孔51中间比第一槽孔51两端更远离第一控制板5的中心，用于套接相对设置的两个第一啮合块4的两个第一顶销41；当第一顶销41位于第一槽孔51的两端时，第一啮合块4卡紧第一内齿圈11，当第一顶销41位于第一槽孔51的中间时，第一啮合块4松开第一内齿圈11；
第二槽孔两端的宽度大于中间的宽度，且第二槽孔中间比第二槽孔两端更远离第二控制板的中心，用于套接相对设置的两个第二啮合块的两个第二顶销；当第二顶销位于第二槽孔的两端时，第二啮合块卡紧中齿圈2，当第二顶销位于第二槽孔的中间时，第二啮合块松开中齿圈2；
第三槽孔两端的宽度大于中间的宽度，且第三槽孔中间比第三槽孔两端更远离第三控制板的中心，用于套接相对设置的两个第三啮合块的两个第三顶销；当第三顶销位于第三槽孔的两端时，第三啮合块卡紧第二内齿圈12，当第三顶销位于第三槽孔的中间时，第三啮合块松开第二内齿圈12。
需要说明的是，第一槽孔51靠近第一控制板5中心的内部边缘轮廓线与第一内齿圈11的一个轮齿及其两侧的齿槽轮廓线相同，第一槽孔51远离第一控制板5中心的外部边缘轮廓线为弧线。
本实施例中，相对设置的两个第一啮合块4的两个第一顶销41位于同一个第一槽孔51内，第一槽孔51用于限定第一顶销41的位置，进而限定两个第一啮合块4相对第一内齿圈11的位置。
可以理解的是，第二槽孔和第三槽孔均与第一槽孔51具有相同的形状。相对设置的两个第二啮合块的两个第二顶销位于同一个第二槽孔内，第二槽孔用于限定第二顶销的位置，进而限定两个第二啮合块相对中齿圈2的位置。相对设置的两个第三啮合块的两个第三顶销位于同一个第三槽孔内，第三槽孔用于限定第三顶销的位置，进而限定两个第三啮合块相对第二内齿圈12的位置。
需要说明的是，通过两个第一顶销41在第一槽孔51内的位置变化，可以限定第一啮合块4相对第一内齿圈11的四个位置，从而使第一内齿圈11和中齿圈2之间具有四种状态，下面以第一啮合块4相对第一内齿圈11的位置为例，简要介绍第一内齿圈11和中齿圈2之间的四种状态。
当两个第一顶销41分别位于第一槽孔51的两端或两个第一顶销41均位于第一槽孔51的同一端时，相对设置的两个第一啮合块4卡紧第一内齿圈11同一轮齿的两侧，所有相对设置的第一啮合块4共同作用，实现第一内齿圈11与中齿圈2的双向接合，从而使两者之间可以双向传递动力。
当两个第一顶销41均位于第一槽孔51的中间时，相对设置的两个第一啮合块4松开第一内齿圈11同一轮齿的两侧，所有相对设置的第一啮合块4共同作用，实现第一内齿圈11与中齿圈2的完全分离，从而使两者之间处于双向超越分离状态。
当两个第一顶销41中的一者位于第一槽孔51的一端，另一者位于第一槽孔51的中间时，相对设置的两个第一啮合块4一者松开第一内齿圈11同一轮齿的一侧，另一者卡紧第一内齿圈11同一轮齿的另一侧，所有相对设置的第一啮合块4共同作用，实现第一内齿圈11与中齿圈2的单向接合，从而使两者之间可以单向传递动力。
同理，中齿圈2和外齿圈3之间以及第二内齿圈12和外齿圈3之间也具有以上四种状态。
为了避免第一顶销41在第一槽孔51内卡死，第二顶销在第二槽孔内卡死，第三顶销在第三槽孔内卡死，在上述任意一个实施例的基础之上，第一啮合块4和中齿圈2内周部之间设有用于防止第一顶销41与第一槽孔51卡死的第一压缩弹簧6；
第二啮合块和外齿圈3内周部之间设有用于防止第二顶销与第二槽孔卡死的第二压缩弹簧；
第三啮合块和外齿圈3内周部之间设有用于防止第三顶销与第三槽孔卡死的第三压缩弹簧。
也就是说，在通过第一槽孔51限定第一顶销41的位置时，借助第一压缩弹簧6的作用，以避免第一顶销41在第一槽孔51内卡住。在通过第二槽孔限定第二顶销的位置时，借助第二压缩弹簧的作用，以避免第二顶销在第二槽孔内卡住。在通过第三槽孔限定第三顶销的位置时，借助第三压缩弹簧的作用，以避免第三顶销在第三槽孔内卡住。
除了上述动力耦合装置，本发明还提供一种包括上述实施例公开的动力耦合装置的混合动力系统，该混合动力系统还包括发动机7、第一电机8和第二电机9；发动机7的输出端与中齿圈2传动连接，第一电机8的输出端与内齿圈1传动连接，第二电机9的输出端与外齿圈3传动连接。
可以理解的是，上述动力耦合装置通过第一连接件、第二连接件和第三连接件分别实现第一内齿圈11和中齿圈2之间、中齿圈2和外齿圈3之间以及第二内齿圈12和外齿圈3之间的接合或分离，由于内齿圈1与第一电机8的输出端传动连接，中齿圈2与发动机7的输出端传动连接，外齿圈3与第二电机9的输出端传动连接，因此，该混合动力系统可以根据不同齿圈之间的接合或分离实现发动机7和/或第一电机8和/或第二电机9的动力耦合。
由于该动力耦合装置的整体体积较小，且便于控制，因此具有该动力耦合装置的混合动力系统的占用空间较小，且便于控制。
考虑到节能减排的问题，在上述实施例的基础之上，第一电机8和第二电机9均与电池组10连接。电池组10用于供电至第一电机8和第二电机9，且可以回收制动时、下坡时、怠速时的能量，因此可以节能减排。
在本实施例中，该混合动力系统的动力源包括发动机7、第一电机8、第二电机9和电池组10，以上动力源通过动力耦合器实现不同的耦合方式，从而使该混合动力系统具有不同的驱动模式。下面以该混合动力系统的外齿圈3的输出端连接动力输出轴时为例，介绍本申请提供的一个优选方案的混合动力系统的各种具体驱动模式。
本申请提供的一个优选实施例具有纯电驱动模式。
当电池组10电量充足时，混合动力系统优先处于纯电驱动模式，具体包括第一电机8单独驱动、第二电机9单独驱动以及双电机并联驱动。
第一电机8单独驱动时，第一啮合块4松开第一内齿圈11同一轮齿的两侧，第二啮合块松开中齿圈2同一轮齿的两侧，第三啮合块卡紧第二内齿圈12同一轮齿的两侧，也即第一内齿圈11与中齿圈2之间、中齿圈2和外齿圈3之间处于双向超越分离状态，第二内齿圈12与外齿圈3双向接合，此时发动机7和第二电机9不工作，第一电机8单独工作，可驱动内齿圈1传递动力至外齿圈3，从而将第一电机8的动力传至动力输出轴。
第二电机9单独驱动时，第一啮合块4松开第一内齿圈11同一轮齿的两侧，第二啮合块松开中齿圈2同一轮齿的两侧，第三啮合块松开第二内齿圈12同一轮齿的两侧，也即第一内齿圈11与中齿圈2之间、中齿圈2和外齿圈3之间以及第二内齿圈12与外齿圈3之间均处于双向超越分离状态，发动机7和第一电机8不工作，第二电机9单独工作，第二电机9直接通过外齿圈3将动力传至动力输出轴。
双电机并联驱动时，第一啮合块4松开第一内齿圈11同一轮齿的两侧，第二啮合块松开中齿圈2同一轮齿的两侧，第三啮合块卡紧第二内齿圈12同一轮齿的两侧，也即第一内齿圈11与中齿圈2之间、中齿圈2和外齿圈3之间处于双向超越分离状态，第二内齿圈12与外齿圈3双向接合，此时发动机7不工作，第一电机8通过驱动内齿圈1将动力传至外齿圈3，第二电机9直接作用于外齿圈3，第一电机8和第二电机9共同作用使动力从外齿圈3传至动力输出轴。
另外，上述动力耦合装置的结构可实现第一电机8带动发动机7启动，这时，第一啮合块4卡紧第一内齿圈11同一轮齿的一侧，第一啮合块4松开第一内齿圈11同一轮齿的另一侧，使第一内齿圈11和中齿圈2之间处于单向传递动力的状态，第二啮合块松开中齿圈2同一轮齿的两侧，第三啮合块松开第二内齿圈12同一轮齿的两侧，使中齿圈2与外齿圈3之间、第二内齿圈12和外齿圈3之间均处于双向超越分离的状态，因此，第一电机8带动发动机7启动，动力只能由动力耦合装置的内齿圈1反向传递至中齿圈2，以使发动机7启动后在无负载的情况下快速达到稳定怠速状态。
本申请提供的一个优选实施例具有发动机7驱动模式。
此模式下，第一啮合块4松开第一内齿圈11同一轮齿的两侧，第二啮合块卡紧中齿圈2同一轮齿的两侧，第三啮合块松开第二内齿圈12同一轮齿的两侧，也即第一内齿圈11与中齿圈2之间、第二内齿圈12与外齿圈3之间处于双向超越分离状态，中齿圈2和外齿圈3双向接合，此时第一电机8和第二电机9不工作，发动机7单独工作，可驱动中齿圈2传递动力至外齿圈3，从而将发动机7的动力传至动力输出轴。
本申请提供的一个优选实施例具有发动机7和电机混合驱动模式。
具体地，发动机7和电机混合驱动模式包括增程模式、并联驱动模式和混联驱动模式。
增程模式，当电池组10电量不足预定值时，混合动力系统优先被控于增程模式实现纯电驱动。
此模式下，发动机7与第一电机8串联，第一电机8在发动机7的拖动下为电池组10充电，电池组10为第二电机9供电，由第二电机9单独驱动。
此时，第一啮合块4卡紧第一内齿圈11同一轮齿的两侧，第二啮合块松开中齿圈2同一轮齿的两侧，第三啮合块松开第二内齿圈12同一轮齿的两侧，也即中齿圈2和外齿圈3之间、第二内齿圈12与外齿圈3之间处于双向超越分离状态，第一内齿圈11与中齿圈2双向接合，此时发动机7拖动第一电机8进行发电，从而使第一电机8为电池组10充电，电池组10为第二电机9供电，第二电机9直接通过外齿圈3将动力传至动力输出轴。
发动机7与第一电机8并联共同驱动时，第一啮合块4松开第一内齿圈11同一轮齿的两侧，第二啮合块卡接中齿圈2同一轮齿的两侧，第三啮合块卡紧第二内齿圈12同一轮齿的两侧，也即第一内齿圈11与中齿圈2之间处于双向超越分离状态，中齿圈2和外齿圈3以及第二内齿圈12和外齿圈3均双向接合，此时发动机7和第一电机8同时工作，可驱动中齿圈2和内齿圈1传递动力至外齿圈3，从而将动力传至动力输出轴。
混联驱动时，发动机7与第一电机8串联，第一电机8在发动机7的拖动下为电池组10充电，发动机7和第二电机9并联，发动机7和第二电机9共同驱动车辆。
此种模式下，第一啮合块4卡紧第一内齿圈11同一轮齿的两侧，第二啮合块卡紧中齿圈2同一轮齿的两侧，第三啮合块松开第二内齿圈12同一轮齿的两侧，也即第一内齿圈11与中齿圈2、中齿圈2与外齿圈3均双向接合，第二内齿圈12和外齿圈3之间处于双向超越分离状态，此时发动机7既拖动第一电机8进行发电，从而使第一电机8为电池组10充电，电池组10为第二电机9供电；发动机7又驱动中齿圈2传递动力至外齿圈3，同时第二电机9直接作用于外齿圈3，发动机7和第二电机9共同作用使动力从外齿圈3传至动力输出轴。
本申请提供的一个优选实施例具有能量回收模式。
此模式下，第一电机8和第二电机9均被反拖发电，为电池组10充电，将车辆的动能或势能转化为电能进行回收。
此时，第一啮合块4松开第一内齿圈11同一轮齿的两侧，第二啮合块松开中齿圈2同一轮齿的两侧，第三啮合块卡紧第二内齿圈12同一轮齿的两侧，也即第一内齿圈11与中齿圈2之间、中齿圈2与外齿圈3之间均处于双向超越分离状态，第二内齿圈12和外齿圈3双向接合，这可以防止发动机7被反拖。
在上述实施例的基础之上，发动机7、第一电机8、第二电机9和电池组10均连接于驱动控制器，驱动控制器用于驱动第一连接件、和/或第二连接件和/或第三连接件动作。
需要说明的是，该驱动控制器根据发动机7、第一电机8和第二电机9的动力输入情况或电池组10的电量情况控制第一连接件、和/或第二连接件和/或第三连接件动作，使第一连接件卡紧或松开第一内齿圈11、和/或第二连接件卡紧或松开中齿圈2、和/或第三连接件卡紧或松开第二内齿圈12，从而使内齿圈1、中齿圈2和外齿圈3实现不同的接合或分离，进而使混合动力系统实现不同的驱动模式。
除了上述混合动力系统，本发明还提供一种包括上述实施例公开的混合动力系统的车辆，该车辆的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的动力耦合装置、混合动力系统及车辆进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种动力耦合装置，其特征在于，包括同轴设置的分别用于连接动力源的内齿圈(1)、中齿圈(2)和外齿圈(3)，所述内齿圈(1)包括第一内齿圈(11)和第二内齿圈(12)，所述第一内齿圈(11)外周部套设于所述中齿圈(2)内周部，所述中齿圈(2)外周部和所述第二内齿圈(12)外周部分别套设于所述外齿圈(3)内周部的两端；所述第一内齿圈(11)外周部与所述中齿圈(2)内周部通过至少一个第一连接件可接合可分离；所述中齿圈(2)外周部与所述外齿圈(3)内周部通过至少一个第二连接件可接合可分离；所述第二内齿圈(12)外周部与所述外齿圈(3)内周部通过至少一个第三连接件可接合可分离。
2.根据权利要求1所述的动力耦合装置，其特征在于，所述第一连接件包括与所述中齿圈(2)内周部可转动连接的第一啮合块(4)和用于控制所述第一啮合块(4)转动的第一控制件，以控制所述第一啮合块(4)转动使其可卡紧且可松开所述第一内齿圈(11)外周部；
所述第二连接件包括与所述外齿圈(3)内周部的一端可转动连接的第二啮合块和用于控制所述第二啮合块转动的第二控制件，以控制所述第二啮合块转动使其可卡紧且可松开所述中齿圈(2)外周部；
所述第三连接件包括与所述外齿圈(3)内周部的另一端可转动连接的第三啮合块和用于控制所述第三啮合块转动的第三控制件，以控制所述第三啮合块转动使其可卡紧且可松开所述第二内齿圈(12)外周部。
3.根据权利要求2所述的动力耦合装置，其特征在于，所述第一啮合块(4)的侧面设有用于带动所述第一啮合块(4)转动的第一顶销(41)，所述第一控制件为通过自身转动带动所述第一顶销(41)转动的第一控制板(5)，所述第一控制板(5)上设有用于套接所述第一顶销(41)的第一槽孔(51)；
所述第二啮合块的侧面设有用于带动所述第二啮合块转动的第二顶销，所述第二控制件为通过自身转动带动所述第二顶销转动的第二控制板，所述第二控制板上设有用于套接所述第二顶销的第二槽孔；
所述第三啮合块的侧面设有用于带动所述第三啮合块转动的第三顶销，所述第三控制件为通过自身转动带动所述第三顶销转动的第三控制板，所述第三控制板上设有用于套接所述第三顶销的第三槽孔。
4.根据权利要求3所述的动力耦合装置，其特征在于，所有所述第一啮合块(4)两两相对的设置，相对设置的两个所述第一啮合块(4)用于分别可卡紧且可松开所述第一内齿圈(11)同一个轮齿的两侧；
所有所述第二啮合块两两相对的设置，相对设置的两个所述第二啮合块用于分别可卡紧且可松开所述中齿圈(2)同一个轮齿的两侧；
所有所述第三啮合块两两相对的设置，相对设置的两个所述第三啮合块用于分别可卡紧且可松开所述第二内齿圈(12)同一个轮齿的两侧。
5.根据权利要求4所述的动力耦合装置，其特征在于，所述第一槽孔(51)两端的宽度大于中间的宽度，且所述第一槽孔(51)中间比所述第一槽孔(51)两端远离所述第一控制板(5)的中心，用于套接相对设置的两个所述第一啮合块(4)的两个所述第一顶销(41)；当所述第一顶销(41)位于所述第一槽孔(51)的两端时，所述第一啮合块(4)卡紧所述第一内齿圈(11)，当所述第一顶销(41)位于所述第一槽孔(51)的中间时，所述第一啮合块(4)松开所述第一内齿圈(11)；
所述第二槽孔两端的宽度大于中间的宽度，且所述第二槽孔中间比所述第二槽孔两端更远离所述第二控制板的中心，用于套接相对设置的两个所述第二啮合块的两个所述第二顶销；当所述第二顶销位于所述第二槽孔的两端时，所述第二啮合块卡紧所述中齿圈(2)，当所述第二顶销位于所述第二槽孔的中间时，所述第二啮合块松开所述中齿圈(2)；
所述第三槽孔两端的宽度大于中间的宽度，且所述第三槽孔中间比所述第三槽孔两端更远离所述第三控制板的中心，用于套接相对设置的两个所述第三啮合块的两个所述第三顶销；当所述第三顶销位于所述第三槽孔的两端时，所述第三啮合块卡紧所述第二内齿圈(12)，当所述第三顶销位于所述第三槽孔的中间时，所述第三啮合块松开所述第二内齿圈(12)。
6.根据权利要求3-5任一项所述的动力耦合装置，其特征在于，所述第一啮合块(4)和所述中齿圈(2)内周部之间设有用于防止所述第一顶销(41)与所述第一槽孔(51)卡死的第一压缩弹簧(6)；
所述第二啮合块和所述外齿圈(3)内周部之间设有用于防止所述第二顶销与所述第二槽孔卡死的第二压缩弹簧；
所述第三啮合块和所述外齿圈(3)内周部之间设有用于防止所述第三顶销与所述第三槽孔卡死的第三压缩弹簧。
7.一种混合动力系统，包括发动机(7)、第一电机(8)、第二电机(9)和动力耦合装置，其特征在于，所述动力耦合装置为权利要求1-6任一项所述的动力耦合装置；所述发动机(7)的输出端与所述中齿圈(2)传动连接，所述第一电机(8)的输出端与所述内齿圈(1)传动连接，所述第二电机(9)的输出端与所述外齿圈(3)传动连接。
8.根据权利要求7所述的混合动力系统，其特征在于，所述第一电机(8)和所述第二电机(9)均与电池组(10)连接。
9.根据权利要求8所述的混合动力系统，其特征在于，所述发动机(7)、所述第一电机(8)、所述第二电机(9)和所述电池组(10)均连接于驱动控制器，所述驱动控制器用于驱动所述第一连接件、和/或所述第二连接件和/或所述第三连接件动作。
10.一种车辆，包括动力系统，其特征在于，所述动力系统为权利要求7-9任一项所述的混合动力系统。
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