一种油电混合用复合行星轮系动力传动装置

本发明涉及动力传动系统领域，具体是一种油电混合用复合行星轮系动力传动装置。

背景技术：

1、混合动力融合了内燃机与电力驱动两大动力源，其具备能耗优化与使用便利性等优势，通过制动能量回收与发动机工作点调节，显著降低燃油消耗，突破纯电动汽车续航里程限制与充电时间约束，具备较强的工程实用价值。

2、目前混合动力系统形式可分为串联式结构和并联式结构，串联式结构中内燃机仅作为增程器驱动发电机发电，完全由驱动电机输出动力，其优点在于机械结构简化、控制策略易于实现，但其不足在于能量需经机械能-电能-机械能两次转换，转化链路较长，系统效率受损。在并联式结构中，内燃机与电机可单独或联合输出动力，其优势在于动力响应迅速、加速性能突出，且高速稳态工况下由内燃机直接驱动，避免了能量形式转换损失，但该构型机械耦合装置复杂，控制系统开发难度较大，且在动力电池电量不足时，需额外增加电机与电池质量。

3、因此，为满足混合动力系统运行要求，现有技术中迫切需要一种适合油电混合、结构紧凑、功率密度高、能量管理回收便捷的动力传动装置。

技术实现思路

1、本发明创造的目的是提供一种油电混合用复合行星轮系动力传动装置，包括一级周转行星轮系、二级定轴行星轮系、电动机/发电机组件、中间轴、底座和壳体。

2、所述电动机/发电机组件包括电动机线圈转子、电动机永磁定子、发电机线圈转子和发电机永磁定子。

3、所述底座和壳体固定连接，二者共同合围出一传动腔。所述传动腔的内侧壁面上装配有电动机永磁定子和发电机永磁定子。所述中间轴为内部中空的轴体结构，通过滚子轴承i和滚子轴承ii支承在底座上凸出圆柱体处。所述中间轴设置于传动腔内，且轴体外圆对应位置处装配有电动机线圈转子和发电机线圈转子。所述发电机线圈转子与中间轴之间设有离合器i。

4、所述一级周转行星轮系、二级定轴行星轮系同轴设置于中间轴的内孔中，且两个行星轮系的齿圈固定于中间轴上，随中间轴同步转动。

5、所述二级定轴行星轮系包括二级太阳轮和二级行星轮。所述二级行星轮的销轴固定于底座上，用于限定二级行星轮公转。所述二级太阳轮经离合器ii与一级周转行星轮系的一级行星架连接。

6、所述一级周转行星轮系包括一级太阳轮、一级行星轮、一级行星架、输入轴、输出轴。所述输入轴和输出轴分设于一级行星轮两侧，其中输入轴的一端与一级太阳轮连接，另一端穿过二级太阳轮的内孔、从底座伸出，与设置于传动装置外部的内燃机连接。输出轴则装配于一级行星轮的销轴上，随一级行星轮的销轴同步转动。

7、进一步，所述传动装置包括三种工作模式，分别为油动模式、电动模式和油电混合模式。

8、进一步，所述一级周转行星轮系包括一级太阳轮、一级行星轮、一级行星齿轮轴承、一级行星齿轮销轴、一级内齿圈、一级行星架、输入轴和输出轴。

9、所述一级太阳轮位于整个一级周转行星轮系中心，与若干一级行星轮外啮合。若干所述一级行星轮均匀布置在一级太阳轮与一级内齿圈之间，并同时与一级太阳轮、一级内齿圈啮合。所述一级行星轮经一级行星齿轮轴承安装于一级行星齿轮销轴上。所述一级行星齿轮销轴的两端分别与一级行星架、输出轴装配在一起。所述输出轴远离二级定轴行星轮系的一端伸出壳体。

10、进一步，所述二级定轴行星轮系包括二级太阳轮、二级行星轮、二级行星齿轮轴承、二级行星齿轮销轴和二级内齿圈。

11、所述二级太阳轮位于整个二级定轴行星轮系中心，与若干二级行星轮外啮合。若干所述二级行星轮均匀布置在二级太阳轮与二级内齿圈之间，并同时与二级太阳轮、二级内齿圈啮合。所述二级行星轮经二级行星齿轮轴承安装于二级行星齿轮销轴上。所述二级行星齿轮销轴的一端固定安装于底座上。

12、进一步，所述离合器i为湿式多片离合器，包括设置于中心轴外圆上的外花键、摩擦片、钢片、离合器外毂、环形活塞、弹簧和油道。

13、所述离合器外毂同轴套设于中心轴外圆上，与中心轴外圆合围形成一空腔。若干摩擦片与若干钢片设置于空腔内，并沿沿轴向交替排布，套装于中心轴外圆上，构成摩擦片组。

14、所述摩擦片内孔设有内花键，套装于中心轴外花键上，随中心轴同步转动。所述钢片外圆设有外花键，离合器外毂内侧开设有相匹配的内花键槽，钢片通过设置于外周上的外花键卡合装配于离合器外毂内部。所述发电机线圈转子固定于离合器外毂上，使钢片与发电机线圈转子保持同步运动。

15、所述弹簧设置在摩擦片组与环形活塞之间。所述离合器外毂上设有环形挡圈，所述弹簧的两端固定在环形挡圈与环形活塞上。

16、所述环形活塞为阶梯式活塞，同轴套设于中心轴外圆上，可沿中心轴轴向往复滑移。所述空腔与环形活塞背离摩擦片组的一端端面夹设出一环形油腔。

17、所述底座端面上加工有环形油槽，槽内与底座内部的油道ⅰ相通。所述中心轴内设有油道ⅱ，所述油道ⅱ的两端分别与环形油槽、环形油腔连通。

18、在油动模式和油电混合模式下，液压油经油道ⅰ、环形油槽、油道ⅱ，进入环形油腔，推动环形活向摩擦片组的方向移动，从而使活塞外圈压紧弹簧，活塞内圈压紧摩擦片与钢片，使中心轴带动离合器外毂和发电机线圈转子同步转动。

19、在电动模式下，液压油泄油，环形油腔内压力变小，弹簧推动环形活塞向远离摩擦片组的方向移动，摩擦片与钢片松开，中心轴与离合器外毂之间的摩擦连接断开，发电机线圈转子不再跟随中心轴同步转动。

20、进一步，所述底座与输入轴的连接位置处、以及底座设置环形油腔的位置处均装配有旋转密封结构。

21、进一步，所述离合器ii为牙嵌式离合器，包括滑动齿套、拔叉、拔叉轴和执行机构。

22、所述一级行星架的内孔处加工有内齿。

23、所述滑动齿套为内部中空的圆筒结构，内孔处加工有花键，套装于二级太阳轮的轮轴上，随二级太阳轮同步转动，并且还可沿二级太阳轮的轴向方向滑动。

24、所述滑动齿套外圆处加工有外齿，所述外齿与一级行星架内孔的内齿相适配。

25、所述滑动齿套外圆处还加工有一环形拔叉槽，拔叉的叉口卡合在所述形拔叉槽中。所述拔叉与拔叉轴连接，所述拔叉轴穿过二级定轴行星轮系的齿圈、底座，与设置于传动装置外的执行机构连接。

26、当一级行星架与太阳轮连接时，外部执行机构推动拔叉轴，从而使拔叉带动滑动齿套向一级行星架方向滑动，并卡入一级行星架中，完成连接。

27、当一级行星架与太阳轮分离时，外部执行机构反向推动拔叉轴，从而使拔叉带动滑动齿套向远离一级行星架的方向滑动，使滑动齿套脱离一级行星架的内齿，完成分离。

28、进一步，当动力行星传动装置为油动模式时，输入轴与内燃机相联，电动机停止工作，离合器ii接通使得一级行星架与二级太阳轮相连接，此时动力传动系统为混合行星轮系，由内燃机独立给系统输入动力。

29、进一步，当动力行星传动装置为电动模式时，输入轴与内燃机断开，电动机独立工作，离合器ii接通使得一级行星架与二级太阳轮相连接，此时动力传动系统为混合行星轮系，由电动机独立给系统输入动力。

30、进一步，当动力行星传动装置为油电混合模式时，输入轴与内燃机相连，电动机工作，离合器ii断开，一级行星架与二级太阳轮保持各自独立运动，动力传动系统为周转行星轮系，由电动机和内燃机共同给传动系统输入动力。

31、本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明的有益效果如下：

32、1）本发明提出的混合动力行星传动装置可根据使用要求快速完成油动、电动、油电混合模式切换，具备能源利用率高等优势。

33、2）采用周转行星轮系和定轴行星轮系组成动力传动系统，电动机/发电机组件集成在壳体、传动轴上，系统结构紧凑、功率密度高。

34、3）通过控制联轴器的接通或断开，快速调整发电机工作状态，便于系统能量管理和回收。