本實用新型涉及一種新能源混合動力系統(tǒng)，特別涉及一種車用雙電機兩檔動力耦合箱。

背景技術(shù)：

在節(jié)能和環(huán)保成為汽車行業(yè)發(fā)展主題的今天，混合動力汽車已經(jīng)成為各國汽車廠商重點研究的對象。

為滿足多數(shù)用戶駕駛習(xí)慣的需求，同時考慮到設(shè)計成本，多數(shù)混合動力汽車選擇與傳統(tǒng)汽車同平臺開發(fā)。然而混合動力汽車在設(shè)計方面需要在傳統(tǒng)汽車的基礎(chǔ)上增加電驅(qū)動系統(tǒng)，第一電機系統(tǒng)以及動力電池系統(tǒng)，這就導(dǎo)致傳統(tǒng)機艙布置空間緊張。多數(shù)混合動力汽車只是將第二電機、第一電機、減速器等通過各端面連接，各個總成相互獨立。從動力系統(tǒng)層面來講，這樣做零件多，質(zhì)量大，可靠性較低；從整車層面來講，這樣單純搭接出來的動力總成系統(tǒng)體積大，無法與傳統(tǒng)車機艙完美兼容，影響整車平臺化，成本增加，為了布置需要在傳統(tǒng)機艙基礎(chǔ)上進(jìn)行大量改制，影響了整車的安全系數(shù)，增加了設(shè)計成本；專利CN102007011A中描述了一種四平行軸的雙電機動力耦合系統(tǒng)，雙電機并列布置并與內(nèi)燃機不同軸。這樣做的好處是第一電機的外徑不會受到發(fā)動機配合面的制約，外徑可以適當(dāng)增大，電機軸向適當(dāng)縮小。然而該系統(tǒng)在設(shè)計上擁有以下問題：四平行軸設(shè)計會導(dǎo)致內(nèi)燃機動力傳遞路徑過長，效率變低；第一電機與第二電機并列布置在減速機構(gòu)的一側(cè)導(dǎo)致第一電機的減速機構(gòu)輸入軸過長過細(xì)，會導(dǎo)致第一電機軸剛度較差，對整個系統(tǒng)的振動噪聲有較大影響；減振機構(gòu)獨立布置，系統(tǒng)集成性較差，抵消了第一電機與發(fā)動不同軸布置使電機軸向縮小的尺寸，使整個動力總成軸向長度增加，影響整車布置的靈活性。專利CN103796858A中描述了一種布置在與變速機構(gòu)不同軸線上的旋轉(zhuǎn)電機的混合動力驅(qū)動設(shè)備。這樣做的好處是考慮了在傳統(tǒng)自動變速器上安裝電機的方法，以作為低成本簡單地構(gòu)造混合動力驅(qū)動設(shè)備。然而，由于電機與變速箱之間不同軸，存在此驅(qū)動設(shè)備在徑向方向上尺寸過大的問題，導(dǎo)致該驅(qū)動設(shè)備在尺寸較小的車輛中布置難度較高。另外，由于采用傳統(tǒng)變速器，動力傳遞路徑過長，對該驅(qū)動設(shè)備的效率有較大影響。

針對上述問題，混合動力汽車的動力系統(tǒng)集成化設(shè)計成為迫切的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種新能源車用雙電機兩檔動力耦合箱，其可以實現(xiàn)混合動力車用動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊化、高度集成化、輕量化，滿足整車對高純電動性能、低成本以及與傳統(tǒng)車良好的搭載性、兼容性的需求。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種車用雙電機兩檔動力耦合箱，由第一電機5、第二電機1、減速機構(gòu)3、換擋機構(gòu)2和差速器4組成；

所述第二電機1包括第二電機定子8、后殼體12、第二電機轉(zhuǎn)子13、第二電機軸16；所述第二電機定子8固定于所述后殼體12，第二電機轉(zhuǎn)子13與第二電機軸16連接；

所述減速機構(gòu)3包括減速機構(gòu)輸入軸27、第一減速主動齒輪24、第二電機輸出減速齒輪18、第一減速從動齒輪28和中間軸30；所述第一減速主動齒輪24設(shè)置在減速機構(gòu)輸入軸27上；所述第一減速從動齒輪28通過花鍵連接方式安裝在中間軸30上；第一減速主動齒輪24與第一減速從動齒輪28相互嚙合；

所述第一電機5中的第一電機轉(zhuǎn)子36與內(nèi)燃機曲軸螺栓連接，第一電機轉(zhuǎn)子36后端與減速機構(gòu)輸入軸27通過花鍵連接；

所述換擋機構(gòu)2的1檔的換擋齒環(huán)6和2檔的換擋齒環(huán)40均設(shè)置在減速機構(gòu)輸入軸27上，所述1檔的換擋齒環(huán)6集成在第一減速主動齒輪24上，所述2檔的換擋齒環(huán)40集成在第二電機輸出減速齒輪18上；

所述差速器4包括第二減速從動齒輪31、差速器殼32、半軸齒輪33、前殼體34；

所述的中間軸30與差速器殼32均通過兩個軸承分別支撐到前殼體34、后殼體12上；

所述的第二減速從動齒輪31與差速器殼32通過螺栓連接，差速器的兩個半軸齒輪33通過花鍵與車輛的半軸連接。

所述第二電機軸16上設(shè)置第二電機輸出減速主動齒輪41，所述減速主動齒輪41與第二電機輸出減速齒輪18相互嚙合；

所述中間軸30上設(shè)置二級減速主動齒輪42，所述二級減速主動齒輪42與第二減速從動齒輪31相互嚙合。

所述第一電機5中的第一電機定子35固定于前殼體34上，所述第一電機定子35冷卻所需冷卻水道集成于前殼體34內(nèi)部；

所述第二電機1中的第二電機定子8冷卻所需冷卻水道集成于后殼體12內(nèi)部；

所述減速機構(gòu)3還包括駐車齒輪17，所述駐車齒輪17設(shè)置在第二電機軸16上。

所述第一電機轉(zhuǎn)子36內(nèi)部空腔中集成一個減振機構(gòu)37，減振機構(gòu)37與第一電機轉(zhuǎn)子36連接，減振機構(gòu)37的內(nèi)徑通過花鍵與減速機構(gòu)輸入軸27連接。

所述第一電機5的外輪轂最大半徑小于從減速機構(gòu)輸入軸27軸心到差速器4軸心的距離；所述第二電機1的外輪廓最大半徑小于或等于第一電機5的外輪轂最大半徑。

所述的第一電機1及第二電機5冷卻方式為強制水循環(huán)冷卻；第二電機后軸承11為脂潤滑，減速機構(gòu)齒輪、換擋機構(gòu)齒輪冷卻方式為變速箱油飛濺潤滑。

所述的第一電機5與第二電機1均為永磁同步電機、交流異步電機或者磁阻電機；

靠近第一電機5一側(cè)的減速機構(gòu)輸入軸27上設(shè)置連接斷開單元。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本實用新型的有益效果是：

從整車角度出發(fā)：采用兩檔變速器，為內(nèi)燃機提供兩個傳動比，可以降低車輛對內(nèi)燃機的扭矩需求，減小內(nèi)燃機體積，并且內(nèi)燃機可以在驅(qū)動第一電機與驅(qū)動車輪之間自由切換，提高了車輛行駛時內(nèi)燃機的負(fù)荷率。當(dāng)電池電量充足時，整車驅(qū)動以純電動為主，純電動能力能夠滿足絕大多數(shù)工況需求，可以實現(xiàn)市區(qū)行駛零排放；高速工況下，內(nèi)燃機可以直接驅(qū)動車輛，在大負(fù)荷需求工況時，內(nèi)燃機與電機聯(lián)合驅(qū)動，滿足加速和爬坡需求；當(dāng)電池電量不足時，在低速低負(fù)荷工況，整車功率需求低，車輛可以純電動或串聯(lián)驅(qū)動；中高車速時，內(nèi)燃機直接驅(qū)動車輛，內(nèi)燃機和電機聯(lián)合驅(qū)動，大功率由內(nèi)燃機提供；大扭矩由內(nèi)燃機和電機共同提供，可以保證整車動力性不下降；綜上，由于動力耦合箱的采用，整車可以根據(jù)不同工況通過控制策略進(jìn)行調(diào)整，使第二電機能量與內(nèi)燃機能量都得到高效率地傳遞與利用，在保證整車動力性的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步延長車輛的續(xù)駛里程，解決純電動模式下的里程焦慮問題。

從動力系統(tǒng)角度出發(fā)：該動力耦合箱將雙電機、減速機構(gòu)、差速器以及換擋機構(gòu)等一體化設(shè)計，殼體高度集成化，有利于裝配、密封，并且第一電機轉(zhuǎn)子與減振機構(gòu)耦合設(shè)計、驅(qū)動電機輸出齒輪組與內(nèi)燃機一檔減速齒輪組共用等設(shè)計有效地使動力耦合器軸向空間更加緊湊，大幅度縮減零部件數(shù)量，使得整個更加輕量化，在整車動力系統(tǒng)布置的靈活性大幅提高。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的說明：

圖1所示為本實用新型所述的車用雙電機兩檔動力耦合箱的剖面布置圖；

圖2所示為本實用新型所述的車用雙電機兩檔動力耦合箱第二電機部分局部放大圖。

圖3所示為本實用新型所述的車用雙電機兩檔動力耦合箱的減速機構(gòu)部分局部放大圖。

圖4所示為本實用新型所述的車用雙電機兩檔動力耦合箱的第一電機部分局部放大圖。

圖5所示為第一電機內(nèi)部添加減振機構(gòu)時結(jié)構(gòu)放大圖；

圖6所示為本實用新型所述的車用雙電機兩檔動力耦合箱的局部放大圖；

圖中：1、第二電機；2、換擋機構(gòu)；3、減速機構(gòu)；4、差速器；5、第一電機；6、1檔的換擋齒環(huán)；7、第二電機后端蓋；8、第二電機定子；9、第二電機后端蓋板；10、第二電機旋轉(zhuǎn)變壓器；11、第二電機后軸承；12、后殼體；13、第二電機轉(zhuǎn)子；14、第二電機前軸承；15、第二電機油封；16、第二電機軸；17、駐車齒輪；18、第二電機輸出減速齒輪；19、中間軸后軸承；20、差速器油封；21、差速器支撐軸承；22、減速機構(gòu)輸入軸滾針軸承；23、推力軸承；24、第一減速主動齒輪；25、滾針軸承；26、減速機構(gòu)輸入軸支撐軸承；27、減速機構(gòu)輸入軸；28、第一減速從動齒輪；29、中間軸前軸承；30、中間軸；31、第二減速從動齒輪；32、差速器殼；33、半軸齒輪；34、前殼體；35、第一電機定子；36、第一電機轉(zhuǎn)子；37、減振機構(gòu)；38、第一電機油封；39、第一電機旋轉(zhuǎn)變壓器；40、2檔的換擋齒環(huán)；41、第二電機輸出減速主動齒輪；42、二級減速主動齒輪；A為內(nèi)燃機曲軸側(cè)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作詳細(xì)的描述：

本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種新能源車用雙電機兩檔動力耦合箱，由第一電機5、第二電機1、減速機構(gòu)3、換擋機構(gòu)2及差速器4組成。其中第一電機轉(zhuǎn)子36與內(nèi)燃機曲軸螺栓連接，第一電機轉(zhuǎn)子36后端與減速機構(gòu)3輸入軸通過花鍵連接，從而使第一電機5擁有傳統(tǒng)汽車中飛輪的功能；動力耦合箱的殼體分為前殼體34與后殼體12兩部分；所述減速機構(gòu)3包括減速機構(gòu)輸入軸27、中間軸30、第一減速主動齒輪24和第二電機輸出減速齒輪18；所述換擋機構(gòu)2可以執(zhí)行內(nèi)燃機動力的兩檔切換；

駐車齒輪17安裝在第二電機軸16上，第二電機輸出減速主動齒輪41也安裝在第二電機軸16上；

所述的第一電機1及第二電機5冷卻方式為強制水循環(huán)冷卻；第二電機后軸承11為脂潤滑，其他軸承及減速機構(gòu)齒輪、換擋機構(gòu)齒輪冷卻方式為變速箱油飛濺潤滑；

所述的第一電機5與第二電機1均為永磁同步電機、交流異步電機或者磁阻電機；

所述的第二電機軸16通過至少兩個深溝球軸承支撐到后殼體12與第二電機后端蓋7上，減速機構(gòu)輸入軸27通過一個深溝球軸承支撐到前殼體34上，并通過一個滾針軸承、一個軸向推力軸承和第二電機軸16互相支撐定位；

所述換擋機構(gòu)2的齒圈布置在減速機構(gòu)輸入軸27上。其中一檔的換擋齒環(huán)6集成在第一減速齒輪組的第一減速主動齒輪24上，第一減速主動齒輪24布置在減速機構(gòu)輸入軸27上，并且與減速機構(gòu)輸入軸27之間有滾針軸承來保證當(dāng)檔位在另外一檔的時候兩者的相對運動；另外一檔的換檔齒環(huán)40集成在第二電機輸出齒輪組的第二電機輸出減速齒輪18上；第一減速從動齒輪28通過花鍵連接方式安裝在中間軸30上，二級減速主動齒輪42與中間軸30一體制造；

所述的第二減速從動齒輪31與差速器殼32通過螺栓連接，差速器的兩個半軸齒輪33通過花鍵與車輛的半軸連接；

所述的中間軸30與差速器殼32均通過兩個軸承分別支撐到前后殼體(34；12)上；

所述的第一電機5與減速機構(gòu)3之間、第二電機1與減速機構(gòu)3之間均有油封布置；

所述第一電機轉(zhuǎn)子36內(nèi)部空腔中可以集成一個減振機構(gòu)37，以此來增強第一電機5對內(nèi)燃機的減振隔振作用。

所述減速機構(gòu)輸入軸27上，靠近第一電機5一側(cè)可以增加布置連接斷開單元。

所述第一電機5的外輪轂最大半徑比從減速機構(gòu)輸入軸27軸心到差速器4軸心的距離要小。所述第二電機1的外輪廓最大半徑小于等于第一電機5的外輪轂最大半徑。

所述的前殼體34：該殼體覆蓋所述減速機構(gòu)3和差速器4的前半部分，以及第一電機5的全部；

所述的后殼體12：該殼體與所述前殼體34相鄰，并被固定在前殼體34上。該殼體覆蓋所述減速機構(gòu)3和差速器4的后半部分，以及所述第二電機1的全部；

所述第一電機定子35固定于所述前殼體34，所述第一電機定子35冷卻所需冷卻水道集成于前殼體34內(nèi)部；

所述第二電機定子8固定于所述后殼體12，所述第二電機定子8冷卻所需冷卻水道集成于后殼體12內(nèi)部。

參閱圖1所示，車用雙電機兩檔動力耦合箱分為以下幾大部分：第二電機1、換擋機構(gòu)2、減速機構(gòu)3、差速器4及第一電機5；

參閱圖2所示，第二電機1部分包括：第二電機后端蓋7、第二電機定子8、第二電機后端蓋板9、第二電機旋轉(zhuǎn)變壓器10、第二電機后軸承11、后殼體12、第二電機轉(zhuǎn)子13、第二電機前軸承14、第二電機油封15、第二電機軸16。

參閱圖3所示，減速機構(gòu)3包括駐車齒輪17、第二電機輸出減速齒輪18、中間軸后軸承19、減速機構(gòu)輸入軸滾針軸承22、推力軸承23、第一減速主動齒輪24、滾針軸承25、減速機構(gòu)輸入軸支撐軸承26、減速機構(gòu)輸入軸27、第一減速從動齒輪28、中間軸前軸承29、中間軸30。

參閱圖3所示，差速器4包括差速器油封20、差速器支撐軸承21、第二減速從動齒輪31、差速器殼32、半軸齒輪33、前殼體34。

參閱圖4、圖5所示，第一電機5包括第一電機定子35、第一電機轉(zhuǎn)子36、減振機構(gòu)37、第一電機油封38、第一電機旋轉(zhuǎn)變壓器39。

動力耦合箱為第二電機1提供一檔兩級減速增扭的動力傳遞機構(gòu)。第二電機1的動力傳遞路徑是，通過輸入高壓電使第二電機定子8與第二電機轉(zhuǎn)子13產(chǎn)生電磁感應(yīng)并相對運動，第二電機轉(zhuǎn)子13產(chǎn)生的動力通過花鍵使第二電機軸16及安裝在第二電機軸16上的第二電機輸出減速主動齒輪41轉(zhuǎn)動，并通過第二電機輸出減速主動齒輪41與第二電機輸出減速齒輪18之間的齒輪嚙合作用，將動力傳遞至中間軸30，最后通過安裝在中間軸30上的二級減速主動齒輪42，將動力傳遞至與二級減速主動齒輪42嚙合的第二減速從動齒輪31，第二減速從動齒輪31帶動差速器4，經(jīng)過差速器4，動力最終傳至車輪，提供驅(qū)動力。

在整個動力傳遞的過程中，主要的發(fā)熱源是電流通過第二電機定子8中電能轉(zhuǎn)化的熱能，以及齒輪傳動部分的摩擦熱。因此，為了對第二電機定子8進(jìn)行冷卻，后殼體12上集成有冷卻水道，而齒輪的冷卻則是通過傳統(tǒng)的變速箱油飛濺潤滑及冷卻。為了保證擁有高壓電的第二電機定子8絕緣的安全可靠性，后殼體12被分為第二電機的干腔和傳動部分的濕腔，干濕腔之間通過第二電機油封15密封，并在第二電機軸16上開油孔，來保證布置在第二電機前軸承14后側(cè)的第二電機油封15有足夠的油潤滑而不燒蝕失效。

第二電機轉(zhuǎn)子13與第二電機軸16的連接采用了前半部分過盈配合、后半部分間隙花鍵配合的連接方式，第二電機轉(zhuǎn)子13的前后軸向定位分別是第二電機軸16軸肩與第二電機后軸承11。這種連接定位的好處是既可以用過盈配合來保證第二電機轉(zhuǎn)子13要求的很高對中度，又可以通過花鍵可靠地傳遞扭矩。

動力耦合箱的內(nèi)燃機動力是通過第一電機5側(cè)傳入的，第一電機轉(zhuǎn)子36與內(nèi)燃機曲軸通過螺栓連接。當(dāng)使用串聯(lián)模式時，內(nèi)燃機動力用來完全發(fā)電，此時換擋機構(gòu)掛在空擋上，內(nèi)燃機拖動第一電機轉(zhuǎn)子36旋轉(zhuǎn)，通過電磁感應(yīng)在第一電機定子35中產(chǎn)生電流，為動力電池充電。當(dāng)使用內(nèi)燃機動力直接驅(qū)動車輛時，動力耦合箱為其提供兩檔兩級減速增扭機構(gòu)，其中一個檔位的一級減速齒輪組與第二電機輸出減速齒輪組共用，另一個檔位的一級齒輪組即第一減速齒輪組的主動齒輪為第一減速主動齒輪24，被動齒輪為第一減速從動齒輪28。其中第一減速主動齒輪24布置在減速機構(gòu)輸入軸27上，該齒輪與減速機構(gòu)輸入軸27之間有滾針軸承25來保證當(dāng)檔位在電機輸出減速齒輪組的時候兩者的相對運動；兩檔位的一級減速齒輪均安裝在中間軸上，齒輪與軸通過花鍵連接；第二減速齒輪組的主動齒輪與中間軸30為一體式結(jié)構(gòu)，被動齒輪為第二減速從動齒輪31，第二減速從動齒輪31與差速器殼32通過螺栓連接，以上所有傳動齒輪均為斜齒輪，在滿足大載荷時的強度要求的同時也可以有較小的嚙合噪聲。內(nèi)燃機動力可以通過以下流程傳遞：曲軸→第一電機轉(zhuǎn)子36→減速機構(gòu)輸入軸27→第一減速主動齒輪24→第一減速從動齒輪28→中間軸30→第二減速齒輪組→差速器4→車輪。在內(nèi)燃機動力驅(qū)動車輛的同時可以控制第一電機5的通斷電來決定在內(nèi)燃機驅(qū)動車輛的同時是否需要為動力電池充電。

在內(nèi)燃機動力傳遞的過程中，主要的發(fā)熱源是電流通過第一電機定子35中電能轉(zhuǎn)化的熱能，以及齒輪傳動部分的摩擦熱。因此，為了對第一電機定子35進(jìn)行冷卻，前殼體34上集成有冷卻水道，而齒輪的冷卻則是通過傳統(tǒng)的變速箱油飛濺潤滑及冷卻。為了保證擁有高壓電的第一電機定子35絕緣的安全可靠性，前殼體34被分為第二電機的干腔和傳動部分的濕腔，干濕腔之間通過第一電機油封38密封，并在減速機構(gòu)輸入軸27上開油孔，來保證布置在中間軸前軸承29前側(cè)的第一電機油封38有足夠的油潤滑而不燒蝕失效。

正常工況下，如圖4，第一電機轉(zhuǎn)子36自身可以為后面的動力鏈吸收掉來自內(nèi)燃機的振動。當(dāng)動力耦合箱所匹配的內(nèi)燃機的振動狀態(tài)過于惡劣時，還可以在第一電機內(nèi)耦合扭力減震器，如圖5所示：減振機構(gòu)37的外徑與第一電機轉(zhuǎn)子36通過螺栓連接，內(nèi)徑通過花鍵與減速機構(gòu)輸入軸27連接。在保證動力耦合箱的振動噪聲過程中，減振機構(gòu)37所需的足夠的轉(zhuǎn)動慣量由第一電機轉(zhuǎn)子36來提供，從而使發(fā)第一電機轉(zhuǎn)子36與減振機構(gòu)37的耦合結(jié)構(gòu)實現(xiàn)傳統(tǒng)汽車動力鏈中飛輪的功能。

在第二電機軸16上還安裝有通過半圓鍵傳遞扭矩，由第二電機軸16軸肩與第二電機前軸承14定位的駐車齒輪17，外部駐車機構(gòu)通過駐車齒輪17鎖住第二電機軸16，通過第二電機輸出減速齒輪組、第二減速齒輪組與差速器的傳遞，將車輪鎖住，從而實現(xiàn)駐車功能。

以上通過具體實施方式對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，該實施方式僅僅是本實用新型的較佳實例，不應(yīng)理解為對本實用新型的限制，任何依據(jù)本實用新型的原理所做的更改都應(yīng)在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。