一種電磁齒嵌式離合器和雙電機混合動力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電磁齒嵌式離合器，用于實現(xiàn)第一電機和第二電機的驅(qū)動離合，該離合器包括操縱桿、環(huán)形電磁鐵、銜鐵、彈性復(fù)位機構(gòu)、動端面齒輪和定端面齒輪，所述操縱桿插裝在第二電機的轉(zhuǎn)子內(nèi)腔，操縱桿的兩端分別位于第二電機的轉(zhuǎn)子兩側(cè)，將磁吸機構(gòu)以及嚙合傳動結(jié)構(gòu)分別位于第二電機的轉(zhuǎn)子端側(cè)，實現(xiàn)了緊湊的軸向布置，進而大幅節(jié)省了離合器空間，提高了其結(jié)構(gòu)緊湊度。本發(fā)明還公開了一種雙電機混合動力系統(tǒng)，在電磁齒嵌式離合器的結(jié)構(gòu)特征作用下，實現(xiàn)了發(fā)動機、第一電機和第二電機的同軸布置，該布置方式不僅具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點，而且提高了傳動效率。
【專利說明】一種電磁齒嵌式離合器和雙電機混合動力系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車混合動力【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種電磁齒嵌式離合器和一種應(yīng)用該離合器的雙電機混合動力系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在汽車混合動力領(lǐng)域，大都采用了雙電機混合動力系統(tǒng)，即由第一電機和第二電機聯(lián)動而成。第一電機和第二電機之間設(shè)置有離合器，通過該離合器的離合狀態(tài)，來實現(xiàn)，切換雙電機混聯(lián)混合動力系統(tǒng)的純電動、串聯(lián)或者并聯(lián)的驅(qū)動模式。
[0003]目前，該領(lǐng)域還沒有專用的離合器，用于第一電機和第二電機之間?，F(xiàn)有的用于雙電機混聯(lián)混合動力系統(tǒng)的離合器，都是直接沿用了傳統(tǒng)汽車中的干式離合器，而干式離合器受限于其結(jié)構(gòu)，具有占用空間大和重量大、傳遞的轉(zhuǎn)矩容量有限、需要較大推力的外置執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動等缺點，上述缺點限制了汽車的雙電機混聯(lián)混合動力系統(tǒng)性能的進一步提高，成為了雙電機混聯(lián)混合動力系統(tǒng)的發(fā)展瓶頸。
[0004]基于此，本發(fā)明提供了一種適用于雙電機混合動力系統(tǒng)的電磁齒嵌式離合器，以解決上述的問題，以及提供了一種包括該離合器的雙電機混合力系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種電磁齒嵌式離合器，具有軸向尺寸短、重量輕、占用空間小、傳遞轉(zhuǎn)矩大和動作迅速的優(yōu)點。
[0006]本發(fā)明的目的還在于提供一種雙電機混合動力系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)置有本發(fā)明的電磁齒嵌式離合器，具有輕量化和集成化的優(yōu)點。
[0007]基于上述第一目的，本發(fā)明提供了一種電磁齒嵌式離合器，用于實現(xiàn)第一電機和第二電機的驅(qū)動離合，該離合器包括操縱桿、環(huán)形電磁鐵、銜鐵和彈性復(fù)位機構(gòu)，以及包括相適配的動端面齒輪和定端面齒輪，其中:
[0008]所述操縱桿插裝在所述第二電機的轉(zhuǎn)子內(nèi)，所述操縱桿的兩端分別位于所述第二電機的轉(zhuǎn)子的兩側(cè)；
[0009]所述動端面齒輪位于所述操縱桿的端部，所述定端面齒輪固定連接在所述第一電機的轉(zhuǎn)子或者所述第二電機的轉(zhuǎn)子上；
[0010]所述第一電機的轉(zhuǎn)子、所述第二電機的轉(zhuǎn)子、所述環(huán)形電磁鐵和所述銜鐵沿軸向順次排布，且所述銜鐵位于所述操縱桿的端部，所述環(huán)形電磁鐵相對于所述第二電機的定子的位置固定，所述環(huán)形電磁鐵通電后，磁吸所述銜鐵帶動所述動端面齒輪沿軸向移動至與所述定端面齒輪嚙合，所述電磁齒嵌式離合器接合；
[0011]所述彈性復(fù)位機構(gòu)位于所述第二電機的轉(zhuǎn)子內(nèi)，并套裝在所述操縱桿上，在所述環(huán)形電磁鐵斷電后，推動所述銜鐵復(fù)位，驅(qū)使所述動端面齒輪脫離所述定端面齒輪，所述電磁齒嵌式離合器脫開。
[0012]可選的，所述定端面齒輪固定連接在所述第一電機的轉(zhuǎn)子上，所述動端面齒輪位于所述第一電機和所述第二電機之間且固定連接于所述操縱桿的端部；
[0013]所述操縱桿與所述第二電機的轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動，且所述操縱桿能夠沿所述第二電機的轉(zhuǎn)子的軸向移動；
[0014]所述銜鐵固定安裝在所述操縱桿的端部。
[0015]可選的，所述離合器還包括花鍵套，所述花鍵套與所述第二電機的轉(zhuǎn)子固定連接，所述花鍵套套裝在所述操縱桿上；相對應(yīng)的，所述操縱桿設(shè)置為花鍵桿，或者所述操縱桿對應(yīng)于所述花鍵套的區(qū)域為花鍵桿。
[0016]可選的，所述銜鐵為盤式結(jié)構(gòu)，其盤中心處設(shè)置有垂直于盤面的連接柱，所述連接柱通過推力軸承連接于所述操縱桿的端部。
[0017]可選的，所述定端面齒輪、所述動端面齒輪與所述銜鐵位于所述第二電機的同一偵牝且所述定端面齒輪固定連接在所述第二電機的轉(zhuǎn)子上；
[0018]所述動端面齒輪與所述操縱桿同步轉(zhuǎn)動，且能夠相對于所述操縱桿的軸向移動，所述操縱桿與所述第一電機的轉(zhuǎn)子固定連接且同步轉(zhuǎn)動；
[0019]所述銜鐵固定安裝在所述動端面齒輪上。
[0020]可選的，所述動端面齒輪包括有限位端蓋，所述限位端蓋具有垂直于端蓋盤面的連接柱，所述連接柱通過花鍵配合方式穿過所述動端面齒輪的輪中心，并固定連接于所述操縱桿的端部。
[0021]可選的，所述彈性復(fù)位機構(gòu)包括復(fù)位彈簧和定位凸臺；
[0022]所述定位凸臺與所述操縱桿固定連接，且所述定位凸臺沿所述操縱桿的徑向延伸；
[0023]所述復(fù)位彈簧呈壓縮狀態(tài)，所述復(fù)位彈簧遠離所述銜鐵的一端與所述第二電機的轉(zhuǎn)子固定連接，所述復(fù)位彈簧鄰近所述銜鐵的一端支頂在所述定位凸臺上。
[0024]基于上述第二目的，本發(fā)明提供了一種雙電機混合動力系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一電機和第二電機，以及包括如上所述的電磁齒嵌式離合器。
[0025]可選的，該系統(tǒng)還包括發(fā)動機、第一電機驅(qū)動器、第二電機驅(qū)動器和儲能裝置；
[0026]所述發(fā)動機與所述第一電機機械力矩耦合，所述第二電機的轉(zhuǎn)子與作業(yè)設(shè)備傳動連接，所述第一電機與所述第一電機驅(qū)動器電連接，所述第二電機與所述第二電機驅(qū)動器電連接，所述第一電機驅(qū)動器和所述第二電機驅(qū)動器分別與所述儲能裝置電連接；
[0027]所述電磁齒嵌式離合器脫開時，所述發(fā)動機和所述第一電機與所述作業(yè)設(shè)備傳動脫開，所述作業(yè)設(shè)備由所述第二電機單獨驅(qū)動，所述第二電機所需電能由儲能裝置提供，或者由發(fā)動機驅(qū)使所述第一電機發(fā)電提供；
[0028]所述電磁齒嵌式離合器結(jié)合時，所述發(fā)動機驅(qū)動所述作業(yè)設(shè)備，所述第一電機和所述第二電機進行加速助力或者進行發(fā)電。
[0029]可選的，所述作業(yè)設(shè)備為汽車，所述汽車通過所述雙電機混合動力系統(tǒng)可實現(xiàn):
[0030]純電驅(qū)動，所述電磁齒嵌式離合器脫開，所述第一電機和所述發(fā)動機均停止轉(zhuǎn)動，所述第二電機的電能由所述儲能裝置提供，第二電機驅(qū)使汽車驅(qū)動軸；
[0031]制動能量回收，所述電磁齒嵌式離合器脫開，所述第一電機和所述發(fā)動機均停止運轉(zhuǎn)，所述第二電機發(fā)電存入所述儲能裝置，進行能量回饋制動；
[0032]耗功制動，所述電磁齒嵌式離合器脫開，所述第一電機反拖所述發(fā)動機轉(zhuǎn)動，所述第一電機進行能量消耗；
[0033]助力加速驅(qū)動，所述電磁齒嵌式離合器接合，所述發(fā)動機、所述第一電機和所述第二電機共同驅(qū)使汽車驅(qū)動軸；
[0034]發(fā)動機單獨驅(qū)動，所述電磁齒嵌式離合器接合，所述發(fā)動機單獨驅(qū)動汽車，所述第一電機和所述第二電機進行零轉(zhuǎn)矩跟隨轉(zhuǎn)動；
[0035]行車發(fā)電，所述電磁齒嵌式離合器接合，所述發(fā)動機驅(qū)使汽車驅(qū)動軸，所述第一電機和\或所述第二電機發(fā)電存入所述儲能裝置。
[0036]綜上所述，本發(fā)明提供的電磁齒嵌式離合器，該離合器通過控制環(huán)形電磁鐵的通電狀態(tài)控制動端面齒輪和定端面齒輪的嚙合與否，控制離合器的接合與脫開，較之傳統(tǒng)的干式離合器，該控制方式具有動作迅速、傳遞扭矩大且效率高的優(yōu)點，以及在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還具有更進一步的有益效果:通過特殊設(shè)置的操縱桿，插裝在第二電機的轉(zhuǎn)子內(nèi)腔，操縱桿的兩端分別位于第二電機的轉(zhuǎn)子兩側(cè)，可實現(xiàn)將磁吸機構(gòu)(環(huán)形電磁鐵和銜鐵)以及嚙合傳動結(jié)構(gòu)(動端面齒輪和定端面齒輪)分別位于第二電機的轉(zhuǎn)子的端側(cè)，該技術(shù)方案充分利用了第二電機的轉(zhuǎn)子內(nèi)腔，且配合電機端側(cè)安裝離合器各機構(gòu)的方式，實現(xiàn)了緊湊的軸向布置，進而大幅節(jié)省了離合器空間，提高了其結(jié)構(gòu)緊湊度。
[0037]本發(fā)明提供的雙電機混合動力系統(tǒng)，在電磁齒嵌式離合器的上述結(jié)構(gòu)特征作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機、第一電機和第二電機的同軸布置，該布置方式不僅具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點，而且提高了傳動效率。尤其是，在配合儲能裝置和發(fā)動機的特殊連接關(guān)系作用下，應(yīng)用于汽車時，能夠依據(jù)情況切換純電驅(qū)動、制動能量回收、耗功制動、助力加速驅(qū)動、發(fā)動機單獨驅(qū)動或者行車發(fā)電狀態(tài)，提高了雙電機混合動力系統(tǒng)在電動汽車中的作業(yè)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1、2是本發(fā)明電磁齒嵌式離合器的實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖3是本發(fā)明雙電機混合動力系統(tǒng)的一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖4、5是本發(fā)明雙電機混合動力系統(tǒng)的另一實施例的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0041]圖6是本發(fā)明電磁齒嵌式離合器的另一實施例結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0042]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[0043]本發(fā)明公開了一種電磁齒嵌式離合器，用于實現(xiàn)第一電機和第二電機的驅(qū)動離合，該離合器包括操縱桿、環(huán)形電磁鐵、銜鐵和彈性復(fù)位機構(gòu)，以及包括相適配的動端面齒輪和定端面齒輪，其中:所述操縱桿插裝在所述第二電機的轉(zhuǎn)子內(nèi)，所述操縱桿的兩端分別位于所述第二電機的轉(zhuǎn)子的兩側(cè)；所述動端面齒輪位于所述操縱桿的端部，所述定端面齒輪固定連接在所述第一電機的轉(zhuǎn)子或者所述第二電機的轉(zhuǎn)子上；所述第一電機的轉(zhuǎn)子、所述第二電機的轉(zhuǎn)子、所述環(huán)形電磁鐵和所述銜鐵沿軸向順次排布，且所述銜鐵位于所述操縱桿的端部，所述環(huán)形電磁鐵相對于所述第二電機的定子的位置固定，所述環(huán)形電磁鐵通電后，磁吸所述銜鐵帶動所述動端面齒輪沿軸向移動至與所述定端面齒輪嚙合，所述電磁齒嵌式離合器接合；所述彈性復(fù)位機構(gòu)位于所述第二電機的轉(zhuǎn)子內(nèi)，并套裝在所述操縱桿上，在所述環(huán)形電磁鐵斷電后，推動所述銜鐵復(fù)位，驅(qū)使所述動端面齒輪脫離所述定端面齒輪，所述電磁齒嵌式離合器脫開。
[0044]本發(fā)明的離合器通過操縱桿結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了對于離合器的軸向體積壓縮。如下的實施例一至三中，所述定端面齒輪固定連接在所述第一電機的轉(zhuǎn)子上，所述動端面齒輪位于所述第一電機和所述第二電機之間且固定連接于所述操縱桿的端部，即磁吸機構(gòu)(即環(huán)形電磁鐵和銜鐵)以及嚙合傳動機構(gòu)(即動、定端面?zhèn)鲃育X輪)分別位于第二電機的轉(zhuǎn)子的兩側(cè)，具有緊湊的軸向布置和高傳動效率；實施例四中，所述定端面齒輪固定連接在所述第二電機的轉(zhuǎn)子上，即磁吸機構(gòu)(即環(huán)形電磁鐵和銜鐵)以及嚙合傳動機構(gòu)(即動、定端面?zhèn)鲃育X輪)分別位于第二電機的轉(zhuǎn)子的同一側(cè)，即將第一電機和第二電機之間哨合傳動機構(gòu)移動至外側(cè)，具有更緊湊的軸向布置。
[0045]實施例一電磁齒嵌式離合器
[0046]參見圖1和圖2,該實施例公開了一種電磁齒嵌式離合器100,用于實現(xiàn)第一電機300和第二電機200的驅(qū)動離合，該離合器包括操縱桿110、環(huán)形電磁鐵120、銜鐵130和彈性復(fù)位機構(gòu)140，以及包括相適配的動端面齒輪150和定端面齒輪160。為了更清楚的顯示本發(fā)明的離合器的各構(gòu)件的位置關(guān)系，以顯示其與現(xiàn)有的離合器在結(jié)構(gòu)和效果上的區(qū)別，圖2中用虛線不出了第一電機300和第二電機200,第一電機300中包括第一電機的轉(zhuǎn)子310，第二電機200中包括第二電機的轉(zhuǎn)子210，第二電機的轉(zhuǎn)子210內(nèi)具有轉(zhuǎn)軸211。在該實施例的如下描述中，結(jié)合第一電機300和第二電機200說明該離合器各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)關(guān)系。
[0047]所述操縱桿110插裝在所述第二電機的轉(zhuǎn)子210內(nèi)，所述操縱桿110隨所述第二電機的轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動，且能夠沿所述第二電機的轉(zhuǎn)子210的軸向移動。本發(fā)明特殊設(shè)置的操縱桿結(jié)構(gòu)，能夠有效利用第二電機的轉(zhuǎn)子210的內(nèi)徑空間，充分提高了該離合器應(yīng)用于電機時的結(jié)構(gòu)緊湊度。
[0048]該實施例中，為使該離合器應(yīng)用于第一電機300和第二電機200時的軸向結(jié)構(gòu)緊湊，該操縱桿不僅具有位于所述第二電機的轉(zhuǎn)子內(nèi)腔中的特點，還進一步具有將磁吸機構(gòu)(即環(huán)形電磁鐵和銜鐵)以及嚙合傳動機構(gòu)(即動、定端面?zhèn)鲃育X輪)分別位于第二電機的轉(zhuǎn)子的兩側(cè)的特點。
[0049]所述定端面齒輪160固定連接在所述第一電機的轉(zhuǎn)子310上,所述定端面齒輪160與所述動端面齒輪150位于所述第一電機300和所述第二電機200之間，且所述動端面齒輪150固定安裝在所述操縱桿110的一端；所述操縱桿110的另一端固定安裝有所述銜鐵130 ;所述環(huán)形電磁鐵120的位置固定，且位于所述銜鐵130和所述第二電機的轉(zhuǎn)子210之間，所述的位置固定是指相對于第二電機的定子位置固定，即不隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動以及不隨所述操縱桿軸向移動。
[0050]所述彈性復(fù)位機構(gòu)140位于所述第二電機的轉(zhuǎn)子210內(nèi)，并套裝在所述操縱桿110上。本發(fā)明通過彈性復(fù)位機構(gòu)140，配合第二電機200 —側(cè)的環(huán)形電磁鐵120的通電狀態(tài)，控制第二電機200的另一側(cè)的動、定端面齒輪的嚙合狀態(tài)，進而切換該離合器的接合與脫開狀態(tài)。具體的:在所述環(huán)形電磁鐵120通電后，所述環(huán)形電磁鐵120與所述銜鐵130之間的磁力克服所述彈性復(fù)位機構(gòu)140的彈力，在所述環(huán)形電磁鐵120的磁吸作用下，所述銜鐵130帶動所述操縱桿110沿軸向移動，即沿圖中向左移動，推動所述動端面齒輪150沿軸向同步移動，使所述動端面齒輪150嚙合于所述定端面齒輪160，所述電磁齒嵌式離合器100接合，此時，所述操縱桿110隨著所述第一電機的轉(zhuǎn)子310、所述第二電機的轉(zhuǎn)子210同步轉(zhuǎn)動；在所述環(huán)形電磁鐵120斷電后，所述彈性復(fù)位機構(gòu)140的彈力驅(qū)使所述銜鐵130移動，即沿圖中向右移動，推動所述銜鐵130復(fù)位，驅(qū)使所述動端面齒輪150脫離所述定端面齒輪160，所述電磁齒嵌式離合器100脫開，此時，所述操縱桿110與所述第一電機的轉(zhuǎn)子310之間的傳動斷開。
[0051]綜上，所述操縱桿110和所述彈性復(fù)位機構(gòu)140位于所述第二電機的轉(zhuǎn)子210的內(nèi)腔中，且銜鐵130和動、定端面齒輪分別位于所述第二電機的轉(zhuǎn)子210兩側(cè)，在確保所述離合器的接合、脫離狀態(tài)切換的基礎(chǔ)上，減少了離合器所占用的所述第一電機300和所述第二電機200之間的空間，提高了第一電機300和第二電機200之間的結(jié)構(gòu)緊湊性，進而提高了第一電機300和第二電機200的傳動效率。并且，傳統(tǒng)的離合器安裝在轉(zhuǎn)子的軸向端部，例如安裝在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸端部，較之該傳統(tǒng)的端部傳動連接方式，本發(fā)明的離合器的所述操縱桿110位于所述第二電機的轉(zhuǎn)子210內(nèi)腔中，通過所述操縱桿110的圓周面與轉(zhuǎn)子進行傳動連接，本發(fā)明的圓周面?zhèn)鲃有蔬h高于傳統(tǒng)的端部傳動效率，在本發(fā)明的一可選方案中，所述操縱桿110在具體設(shè)計安裝時，例如可以是插裝在所述第二電機的轉(zhuǎn)子210的轉(zhuǎn)軸211內(nèi)，所述操縱桿110與所述轉(zhuǎn)軸211同軸心設(shè)置，以確保其同步旋轉(zhuǎn)的準確性。
[0052]該實施例中，所述操縱桿110需要滿足與所述第二電機的轉(zhuǎn)子210同步轉(zhuǎn)動，以及需要滿足沿軸向往復(fù)移動。基于此，在本發(fā)明的一可選方案中，所述離合器還包括花鍵套170，所述花鍵套170與所述第二電機的轉(zhuǎn)子210固定連接，例如與所述第二電機的轉(zhuǎn)軸211固定連接，所述花鍵套170套裝在所述操縱桿110上；相對應(yīng)的，所述操縱桿110設(shè)置為花鍵桿，或者所述操縱桿110對應(yīng)于所述花鍵套170的區(qū)域為花鍵桿。為了提高本發(fā)明中所述操縱桿110與所述第二電機轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的準確度，也可以設(shè)置為，所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸作為花鍵套，也即所述轉(zhuǎn)軸具有軸孔，所述軸孔的內(nèi)表面具有與所述花鍵桿相適配的花鍵。
[0053]在本發(fā)明的另一可選方案中，所述銜鐵130為盤式結(jié)構(gòu)，其盤中心處設(shè)置有垂直于盤面的連接柱131，所述連接柱131通過推力軸承180連接于所述操縱桿110的端部，該結(jié)構(gòu)連接方式能夠傳遞軸向推力，且離合器接合后，能夠防止所述銜鐵130隨所述操縱桿110旋轉(zhuǎn)，進而確保位置固定的所述環(huán)形電磁鐵120與所述銜鐵130磁吸的可靠性。該方案中所優(yōu)選的，所述環(huán)形電磁鐵120和所述銜鐵130分別設(shè)置為與所述操縱桿110同軸心，以進一步確保所述環(huán)形電磁鐵120與所述銜鐵130磁吸的可靠性。
[0054]如圖2所示，在本發(fā)明的又一可選方案中，所述彈性復(fù)位機構(gòu)140包括復(fù)位彈簧141和定位凸臺142 ;所述定位凸臺142與所述操縱桿110固定連接,且所述定位凸臺142沿所述操縱桿110的徑向延伸，例如可以設(shè)置為，所述定位凸臺142為套裝在所述操縱桿110上的環(huán)形結(jié)構(gòu)；所述復(fù)位彈簧141呈壓縮狀態(tài)，所述復(fù)位彈簧141遠離所述銜鐵130的一端與所述第二電機的轉(zhuǎn)子210固定連接，所述復(fù)位彈簧141鄰近所述銜鐵130的一端支頂在所述定位凸臺142上。為確保所述復(fù)位彈簧141的彈力均衡，所述復(fù)位彈簧141可以是一個彈簧，其套裝在所述操縱桿Il0上，所述復(fù)位彈簧141也可以是多個彈簧，其圍繞所述操縱桿110的圓周側(cè)均勻排布。
[0055]實施例二雙電機混合動力系統(tǒng)
[0056]參見圖3,本發(fā)明提供了一種雙電機混合動力系統(tǒng),該系統(tǒng)包括第一電機300和第二電機200,以及包括實施例一的電磁齒嵌式離合器100,實施例一所描述的技術(shù)方案也屬于本實施例，實施例一已描述的方案不再重復(fù)描述。
[0057]所述電磁齒嵌式離合器100設(shè)置在所述第一電機300和所述第二電機200之間，用于實現(xiàn)所述第一電機300和所述第二電機200的驅(qū)動離合。
[0058]通過實施例一的描述可知，所述操縱桿110和所述彈性復(fù)位機構(gòu)140位于所述第二電機的轉(zhuǎn)子210內(nèi)腔中，所述銜鐵130和所述環(huán)形電磁鐵120位于所述第二電機的轉(zhuǎn)子210的外側(cè)，即遠離所述第一電機300 ;所述動端面齒輪150和所述定端面齒輪160位于所述第一電機300和所述第二電機200之間，用于實現(xiàn)所述第一電機300與所述第二電機200的驅(qū)動離合。上述的技術(shù)方案，使所述第一電機300和所述第二電機200能夠?qū)崿F(xiàn)軸向?qū)?，具有軸向尺寸短、結(jié)構(gòu)緊湊的特點，并且，所述操縱桿110位于所述第二電機的轉(zhuǎn)子210之間的圓周面?zhèn)鲃舆B接關(guān)系，有效提高了所述操縱桿110與所述第二電機200轉(zhuǎn)子的傳動效率。
[0059]實施例三雙電機混合動力系統(tǒng)
[0060]參見圖4和圖5,該實施例也提供了一種雙電機混合動力系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在實施例二的基礎(chǔ)上的進一步改進，實施例二所公開的技術(shù)方案也屬于該實施例，實施例二已描述的技術(shù)方案不再重復(fù)描述。圖4中，實線表示機械力的傳遞，虛線表示電力的傳遞。
[0061]具體而言，在實施例二所描述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，即在所述第二電機200通過所述電磁齒嵌式離合器100實現(xiàn)對所述第一電機300的驅(qū)動離合的基礎(chǔ)上，所述雙電機混合動力系統(tǒng)還包括發(fā)動機400、第一電機驅(qū)動器500、第二電機驅(qū)動器600和儲能裝置700。所述發(fā)動機400與所述第一電機300機械力矩耦合，機械力矩耦合的方式例如可以是所述發(fā)動機400的驅(qū)動軸與所述第一電機的轉(zhuǎn)子310固定連接，或者是通過固定速比齒輪連接；所述第二電機的轉(zhuǎn)子210與作業(yè)設(shè)備傳動連接；所述第一電機300與所述第一電機驅(qū)動器500電連接，所述第二電機200與所述第二電機驅(qū)動器600電連接，所述第一電機驅(qū)動器500和所述第二電機驅(qū)動器600分別與所述儲能裝置700電連接。為使附圖簡單、清楚，圖5中未不出第一電機驅(qū)動器500、第二電機驅(qū)動器和儲能裝置。
[0062]所述電磁齒嵌式離合器100脫開時，所述發(fā)動機400和所述第一電機300與所述作業(yè)設(shè)備傳動脫開，所述作業(yè)設(shè)備由所述第二電機200單獨驅(qū)動，所述第二電機200所需電能由儲能裝置700提供，或者由發(fā)動機400驅(qū)使所述第一電機300發(fā)電提供；所述電磁齒嵌式離合器100結(jié)合時，所述發(fā)動機400驅(qū)動所述作業(yè)設(shè)備，所述第一電機300和所述第二電機200進行加速助力或者進行發(fā)電。
[0063]為更清楚的說明該實施例的結(jié)構(gòu)關(guān)系和效果，該實施例以汽車為例進行詳細說明，即，所述作業(yè)設(shè)備為汽車，所述第二電機200與所述汽車驅(qū)動軸800之間，例如可通過傳動軸、固定速比減速器或者鏈式、帶式減速器連接，該連接方式參照圖5。所述汽車通過所述雙電機混合動力系統(tǒng)可實現(xiàn):
[0064]純電驅(qū)動，所述電磁齒嵌式離合器100脫開，所述第一電機300和所述發(fā)動機400均停止轉(zhuǎn)動，所述第二電機200的電能由所述儲能裝置700提供，第二電機200驅(qū)使汽車驅(qū)動軸800。該模式適用于，在汽車行駛過程中，行使的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩需求較低，且所述儲能裝置700荷電狀態(tài)充足的情況。
[0065]制動能量回收，所述電磁齒嵌式離合器100脫開，所述第一電機300和所述發(fā)動機400均停止運轉(zhuǎn)，所述第二電機200發(fā)電存入所述儲能裝置700，進行能量回饋制動。該模式適用于，汽車進行制動，且所述儲能裝置700荷電狀態(tài)未滿的情況。
[0066]耗功制動，所述電磁齒嵌式離合器100脫開，所述第一電機300反拖所述發(fā)動機400轉(zhuǎn)動但發(fā)動機400不供油，所述第一電機300進行能量消耗；該模式適用于，汽車制動，但所述儲能裝置700荷電狀態(tài)已滿的情況。
[0067]助力加速驅(qū)動，所述電磁齒嵌式離合器100接合，所述發(fā)動機400、所述第一電機300和所述第二電機200共同驅(qū)使汽車驅(qū)動軸；該模式適用于，汽車行駛過程中，所述第二電機200轉(zhuǎn)速高于一定閾值的情況。
[0068]發(fā)動機400單獨驅(qū)動，所述電磁齒嵌式離合器100接合，所述發(fā)動機400單獨驅(qū)動汽車，所述第一電機300和所述第二電機200進行零轉(zhuǎn)矩跟隨轉(zhuǎn)動；該模式適用于，在汽車行駛過程，所述第二電機200轉(zhuǎn)速高于一定閾值的情況。
[0069]行車發(fā)電，所述電磁齒嵌式離合器100接合，所述發(fā)動機400驅(qū)使汽車驅(qū)動軸，所述第一電機300和\或所述第二電機200發(fā)電存入所述儲能裝置700。該模式適用于，在汽車行駛過程，所述第二電機200轉(zhuǎn)速高于所述發(fā)動機400怠速的情況。
[0070]上述各模式中所涉及的閥值，依據(jù)不同汽車發(fā)動機400和電機的相應(yīng)參數(shù)進行預(yù)先設(shè)定。
[0071]實施例四電磁齒嵌式離合器
[0072]該實施例是與實施例一相并列的另一方案,其主要區(qū)別是齒輪哨合機構(gòu)和磁吸機構(gòu)位于操縱桿的同一側(cè)，即將第一電機和第二電機之間的齒輪哨合機構(gòu)設(shè)置在外側(cè)，以進一步壓縮離合器的軸向尺寸。
[0073]參見圖6，為了更清楚的顯示本發(fā)明的離合器的各構(gòu)件的位置關(guān)系，以顯示其與現(xiàn)有的離合器在結(jié)構(gòu)和效果上的區(qū)別，圖6中也示出了第一電機300和第二電機200。
[0074]該實施例中，電磁齒嵌式離合器100包括操縱桿110、環(huán)形電磁鐵120、銜鐵130、彈性復(fù)位機構(gòu)140、動端面齒輪150和定端面齒輪160。所述操縱桿110插裝在所述第二電機的轉(zhuǎn)子210內(nèi)，所述操縱桿的兩端分別位于所述第二電機的轉(zhuǎn)子的兩側(cè)。
[0075]所述動端面齒輪、定端面齒輪和所述銜鐵位于所述第二電機的同一側(cè)，即所述動端面齒輪、定端面齒輪和所述銜鐵位于所述操縱桿的一端，所述操縱桿的另一端固定連接于所述第一電機的轉(zhuǎn)子。具體設(shè)計安裝時:所述動端面齒輪150位于所述操縱桿110的一端，所述動端面齒輪150與所述操縱桿110同步轉(zhuǎn)動，且能夠相對于所述操縱桿110的軸向移動；所述操縱桿110的另一端固定連接于所述第一電機的轉(zhuǎn)子310，也即，所述操縱桿110與所述第一電機的轉(zhuǎn)子310同步轉(zhuǎn)動；所述定端面齒輪160固定連接在所述第二電機的轉(zhuǎn)子210上，所述定端面齒輪160與所述動端面齒輪150同軸心設(shè)置；所述銜鐵130安裝在所述動端面齒輪150上，所述環(huán)形電磁鐵120的位置固定，且位于所述銜鐵130和所述第二電機的轉(zhuǎn)子210之間，所述的位置固定是指相對于第二電機的定子位置固定，即不隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動以及不隨所述操縱桿軸向移動。
[0076]所述彈性復(fù)位機構(gòu)140位于所述第二電機的轉(zhuǎn)子210內(nèi)，并套裝在所述操縱桿110上。該實施例的另一可選方案中，所述彈性復(fù)位機構(gòu)140包括復(fù)位彈簧141和定位凸臺142 ；所述定位凸臺142與所述操縱桿110固定連接，且所述定位凸臺142沿所述操縱桿110的徑向延伸，例如可以設(shè)置為，所述定位凸臺142為套裝在所述操縱桿110上的環(huán)形結(jié)構(gòu)；所述復(fù)位彈簧141呈壓縮狀態(tài)，所述復(fù)位彈簧141遠離所述銜鐵130的一端支頂在所述定位凸臺142上，所述復(fù)位彈簧141鄰近所述銜鐵130的一端支頂在所述動端面齒輪150上。為確保所述復(fù)位彈簧141的彈力均衡，所述復(fù)位彈簧141可以是一個彈簧，其套裝在所述操縱桿110上，所述復(fù)位彈簧141也可以是多個彈簧，其圍繞所述操縱桿110的圓周側(cè)均勻排布。
[0077]該實施例的一可選方案中，所述動端面齒輪150還包括有限位端蓋132，所述限位端蓋132具有垂直于端面盤面的連接柱133，所述連接柱133通過花鍵配合方式穿過所述動端面齒輪150的輪中心，并直接固定連接于所述操縱桿的端部，以實現(xiàn)所述動端面齒輪150與所述操縱桿110同步轉(zhuǎn)動，且能夠相對于所述操縱桿110的軸向移動。
[0078]在所述環(huán)形電磁鐵120通電后，所述環(huán)形電磁鐵120與所述銜鐵130之間的磁力克服所述彈性復(fù)位機構(gòu)140的彈力，在所述環(huán)形電磁鐵120的磁吸作用下，所述銜鐵130帶動所述動端面齒輪150相對于所述操縱桿110移動，即沿圖中向左移動，所述動端面齒輪150嚙合于所述定端面齒輪160，所述電磁齒嵌式離合器100接合，此時，所述操縱桿110隨著所述第一電機的轉(zhuǎn)子310、所述第二電機的轉(zhuǎn)子210同步轉(zhuǎn)動；在所述環(huán)形電磁鐵120斷電后，所述彈性復(fù)位機構(gòu)140的彈力驅(qū)使所述銜鐵130和所述動端面齒輪150移動，即沿圖中向右移動，推動所述銜鐵130復(fù)位，驅(qū)使所述動端面齒輪150脫離所述定端面齒輪160，所述電磁齒嵌式離合器100脫開，此時，所述操縱桿110隨著第一電機的轉(zhuǎn)子310轉(zhuǎn)動，所述操縱桿110與所述第二電機的轉(zhuǎn)子210的傳動斷開。
[0079]另，該實施例應(yīng)用于第一電機和第二電機，構(gòu)成雙電機混合動力系統(tǒng)，即所述動、定端面齒輪以及銜鐵、環(huán)形電磁鐵位于所述第二電機的同一側(cè)，在第一電機和第二電機之間無其他構(gòu)件，具體的設(shè)計安裝內(nèi)容參見上述的離合器描述，該系統(tǒng)的運作方式在該實施例三中已進行描述，不再贅述。
[0080]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電磁齒嵌式離合器，用于實現(xiàn)第一電機和第二電機的驅(qū)動離合，其特征在于，該離合器包括操縱桿、環(huán)形電磁鐵、銜鐵和彈性復(fù)位機構(gòu)，以及包括相適配的動端面齒輪和定端面齒輪，其中: 所述操縱桿插裝在所述第二電機的轉(zhuǎn)子內(nèi)，所述操縱桿的兩端分別位于所述第二電機的轉(zhuǎn)子的兩側(cè)； 所述動端面齒輪位于所述操縱桿的端部，所述定端面齒輪固定連接在所述第一電機的轉(zhuǎn)子或者所述第二電機的轉(zhuǎn)子上； 所述第一電機的轉(zhuǎn)子、所述第二電機的轉(zhuǎn)子、所述環(huán)形電磁鐵和所述銜鐵沿軸向順次排布，且所述銜鐵位于所述操縱桿的端部，所述環(huán)形電磁鐵相對于所述第二電機的定子的位置固定，所述環(huán)形電磁鐵通電后，磁吸所述銜鐵帶動所述動端面齒輪沿軸向移動至與所述定端面齒輪嚙合，所述電磁齒嵌式離合器接合； 所述彈性復(fù)位機構(gòu)位于所述第二電機的轉(zhuǎn)子內(nèi)，并套裝在所述操縱桿上，在所述環(huán)形電磁鐵斷電后，推動所述銜鐵復(fù)位，驅(qū)使所述動端面齒輪脫離所述定端面齒輪，所述電磁齒嵌式離合器脫開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁齒嵌式離合器，其特征在于，所述定端面齒輪固定連接在所述第一電機的轉(zhuǎn)子上，所述動端面齒輪位于所述第一電機和所述第二電機之間且固定連接于所述操縱桿的端部； 所述操縱桿與所述第二電機的轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動，且所述操縱桿能夠沿所述第二電機的轉(zhuǎn)子的軸向移動； 所述銜鐵固定安裝在所述操縱桿的端部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁齒嵌式離合器，其特征在于，所述離合器還包括花鍵套，所述花鍵套與所述第二電機的轉(zhuǎn)子固定連接，所述花鍵套套裝在所述操縱桿上；相對應(yīng)的， 所述操縱桿設(shè)置為花鍵桿，或者所述操縱桿對應(yīng)于所述花鍵套的區(qū)域為花鍵桿。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁齒嵌式離合器，其特征在于，所述銜鐵為盤式結(jié)構(gòu)，其盤中心處設(shè)置有垂直于盤面的連接柱，所述連接柱通過推力軸承連接于所述操縱桿的端部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁齒嵌式離合器，其特征在于， 所述定端面齒輪、所述動端面齒輪與所述銜鐵位于所述第二電機的同一側(cè)，且所述定端面齒輪固定連接在所述第二電機的轉(zhuǎn)子上； 所述動端面齒輪與所述操縱桿同步轉(zhuǎn)動，且能夠相對于所述操縱桿的軸向移動，所述操縱桿與所述第一電機的轉(zhuǎn)子固定連接且同步轉(zhuǎn)動； 所述銜鐵固定安裝在所述動端面齒輪上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電磁齒嵌式離合器，其特征在于，所述動端面齒輪包括有限位端蓋，所述限位端蓋具有垂直于端蓋盤面的連接柱，所述連接柱通過花鍵配合方式穿過所述動端面齒輪的輪中心，并固定連接于所述操縱桿的端部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁齒嵌式離合器，其特征在于，所述彈性復(fù)位機構(gòu)包括復(fù)位彈簧和定位凸臺； 所述定位凸臺與所述操縱桿固定連接，且所述定位凸臺沿所述操縱桿的徑向延伸； 所述復(fù)位彈簧呈壓縮狀態(tài)，所述復(fù)位彈簧遠離所述銜鐵的一端與所述第二電機的轉(zhuǎn)子固定連接，所述復(fù)位彈簧鄰近所述銜鐵的一端支頂在所述定位凸臺上。
8.—種雙電機混合動力系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括第一電機和第二電機，以及包括如權(quán)利要求1-7任一項所述的電磁齒嵌式離合器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙電機混合動力系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括發(fā)動機、第一電機驅(qū)動器、第二電機驅(qū)動器和儲能裝置； 所述發(fā)動機與所述第一電機機械力矩耦合，所述第二電機的轉(zhuǎn)子與作業(yè)設(shè)備傳動連接，所述第一電機與所述第一電機驅(qū)動器電連接，所述第二電機與所述第二電機驅(qū)動器電連接，所述第一電機驅(qū)動器和所述第二電機驅(qū)動器分別與所述儲能裝置電連接； 所述電磁齒嵌式離合器脫開時，所述發(fā)動機和所述第一電機與所述作業(yè)設(shè)備傳動脫開，所述作業(yè)設(shè)備由所述第二電機單獨驅(qū)動，所述第二電機所需電能由儲能裝置提供，或者由發(fā)動機驅(qū)使所述第一電機發(fā)電提供； 所述電磁齒嵌式離合器結(jié)合時，所述發(fā)動機驅(qū)動所述作業(yè)設(shè)備，所述第一電機和所述第二電機進行加速助力或者進行發(fā)電。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙電機混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述作業(yè)設(shè)備為汽車，所述汽車通過所述雙電機混合動力系統(tǒng)可實現(xiàn): 純電驅(qū)動，所述電磁齒嵌式離合器脫開，所述第一電機和所述發(fā)動機均停止轉(zhuǎn)動，所述第二電機的電能由所述儲能裝置提供，第二電機驅(qū)使汽車驅(qū)動軸； 制動能量回收，所述電磁齒嵌式離合器脫開，所述第一電機和所述發(fā)動機均停止運轉(zhuǎn)，所述第二電機發(fā)電存入所述儲能裝置，進行能量回饋制動； 耗功制動，所述電磁齒嵌式離合器脫開，所述第一電機反拖所述發(fā)動機轉(zhuǎn)動，所述第一電機進行能量消耗； 助力加速驅(qū)動，所述電磁齒嵌式離合器接合，所述發(fā)動機、所述第一電機和所述第二電機共同驅(qū)使汽車驅(qū)動軸； 發(fā)動機單獨驅(qū)動，所述電磁齒嵌式離合器接合，所述發(fā)動機單獨驅(qū)動汽車，所述第一電機和所述第二電機進行零轉(zhuǎn)矩跟隨轉(zhuǎn)動； 行車發(fā)電，所述電磁齒嵌式離合器接合，所述發(fā)動機驅(qū)使汽車驅(qū)動軸，所述第一電機和\或所述第二電機發(fā)電存入所述儲能裝置。
【文檔編號】B60K6/38GK104191953SQ201410409759
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】余平, 葉曉, 王婷, 王學良 申請人:精進電動科技（北京）有限公司