CN103958248B - 混合动力车辆传动*** - Google Patents

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Abstract

一种用于混合动力车辆的传动***具有至少一个地面接合元件、操作性地连接至至少一个地面接合元件的扭矩传输轴、电机、具有输入轴和输出轴的变速器、以及操作性地连接至该变速器的输入轴的内燃引擎。电机和输出轴操作性地连接至扭矩传输轴。变速器具有空挡挡位、第一挡位以及包括最高挡位的至少一个更高挡位。变速器能够从空挡挡位直接换挡至第一挡位并且能够从空挡挡位直接换挡至最高挡位。还公开了一种具有此传动***的车辆。还公开了一种起动混合动力车辆中的内燃引擎的方法。

Description

混合动力车辆传动***
相关文献的交叉引用
本申请要求2011年9月30日提交的美国临时专利申请No.61/541,513的优先权,该申请的全部内容通过参引的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及用于混合动力车辆的传动***。
背景技术
混合动力车辆通常由内燃引擎(ICE)和电机两者提供动力。混合动力车辆比纯电动车辆提供更长的操作范围,同时比纯ICE提供动力的车辆排放更少的污染物。
在通常被称作串联式混合动力车辆的车辆中,使用ICE来使发电机转动。发电机产生用于给电机供电或给电池充电的电能。电机驱动变速器,变速器随后驱动车轮。同样地,在串联式混合动力车辆中,ICE仅用于产生电。
另一种混合动力车辆是通常被称作并联式混合动力车辆的车辆。通常,在这种混合动力车辆中,ICE和电机两者都驱动变速器,变速器随后驱动车轮。通过取决于操作状态,仅电机能够驱动变速器,仅ICE能够驱动变速器,或者ICE和电机两者能够一起驱动变速器。
所制造的大部分混合动力车辆是汽车。但是,上述的混合动力推进***的优势也可应用于诸如摩托车和三轮跨式车的车辆。这些车辆通常使用被称作顺序式变速器的变速器。在此变速器中,按顺序地选择也被称作齿轮的各个挡位。因此,为了从第一齿轮到达第三齿轮,在选择第三齿轮之前必须选择第二齿轮。这消除了在汽车手动变速器上会发生的换挡错误。也简化了换挡器的布置,因为驾驶员仅需要在升齿轮位置和降齿轮位置之间进行选择,而不是使挡把通过手动变速器特有的H形格。换挡器的布置也比手动变速器的布置更紧凑。由于这些优点,这种变速器也被用于赛车中并且开始出现在高端汽车中。
同样地,有利地是,将顺序式变速器的优势与混合动力推进***的优势结合起来。
在变速器仅由电机驱动并且ICE随后需要被提供动力从而辅助电机时,产生了与将顺序式变速器与并联式混合动力推进***结合相关联的一个问题。当变速器仅由电机驱动时,变速器或者变速器的将ICE连接至变速器的输出轴的部分位于空挡位置,使得变速器的连接有ICE的输入轴不转动。当ICE需要用于向变速器提供动力时,变速器不得不移动至与车辆的当前操作速度相对应的挡位(即变速器将使车辆由ICE进行操作的挡位)。但是,由于变速器的连续特性,变速器需要在到达所需挡位之前通过较低挡位(即低速齿轮)。因为在变速器的输出轴与变速器的输入轴之间有较大速度差,所以当在空挡位置之后接合第一齿轮时,输入轴会快速加速,这会产生噪音并且在变速器上给予相当大的应力。如果变速器的输出轴与变速器的输入轴之间的速度差太大,则可能挡位不能进行接合。
因此,需要一种顺序式变速器,其能够在用于车辆的混合动力推进***中使用,并且需要一种具有这种变速器的传动***。
发明内容
本发明的目的是改善存在于现有技术中的至少一些不便。
本发明的一方面提供了一种用于混合动力车辆的传动***,其具有至少一个地面接合元件;扭矩传输轴,扭矩传输轴操作性地连接至至少一个地面接合元件从而驱动地面接合元件;电机,电机操作性地连接至扭矩传输轴,电机选择性地驱动扭矩传输轴并且由扭矩传输轴选择性地驱动;变速器,变速器具有输入轴和输出轴,输出轴操作性地连接至扭矩传输轴,输出轴选择性地驱动扭矩传输轴并且由扭矩传输轴选择性地驱动;以及内燃引擎,内燃引擎操作性地连接至变速器的输入轴,该引擎选择性地驱动输入轴并且由输入轴选择性地驱动。变速器具有:空挡挡位,在空挡挡位处,输入轴与所述输出轴之间基本上没有扭矩传递;第一挡位,在第一挡位处,扭矩在输入轴与输出轴之间通过第一组齿轮进行传递,在第一挡位处,输入轴的旋转速度与输出轴的旋转速度的比值为由变速器提供的最高比值;以及至少一个更高挡位,至少一个更高挡位包括最高挡位,在最高挡位处,扭矩在输入轴与输出轴之间通过至少另一组齿轮进行传递,在最高挡位处,输入轴的旋转速度与输出轴的旋转速度的比值为由变速器提供的最低比值。变速器能够从空挡挡位直接地换挡至第一挡位并且能够从空挡挡位直接地换挡至最高挡位。
在另一方面,变速器具有换挡鼓,换挡鼓具有至少一个凹槽。至少一个凹槽是连续的并且横跨换挡鼓的整个圆周。使换挡鼓旋转至第一位置使得变速器换挡到空挡挡位中。使换挡鼓旋转至第二位置使得变速器换挡到第一挡位。使换挡鼓旋转至第三位置使得变速器换挡到最高挡位。换挡鼓能够从第一位置直接旋转至第二位置并且能够从第一位置直接旋转至第三位置。
在其他方面,换挡鼓具有三个凹槽。三个凹槽中的每个凹槽是连续的并且横跨换挡鼓的整个圆周。至少一个更高挡位包括第二挡位、第三挡位、第四挡位、第五挡位以及第六挡位。第六挡位为最高挡位。
在另一方面,变速器包括致动器,致动器用于使变速器在空挡挡位、第一挡位以及至少一个更高挡位之间换挡。控制模块电子连接至致动器,从而控制致动器的操作。
在其他方面,控制模块电连接至引擎、变速器以及电机。控制模块控制传动***在至少第一操作模式与第二操作模式之间的操作。在第一操作模式中,电机驱动扭矩传输轴,变速器位于空挡挡位,并且引擎不进行操作。在第二操作模式中,引擎驱动输入轴,变速器位于第一挡位与至少一个更高挡位中的一个挡位,输出轴驱动扭矩传输轴,并且扭矩传输轴驱动电机。
在另一方面,离合器将引擎选择性地连接至输入轴。控制模块电连接至离合器。在第一操作模式中,离合器打开,并且在第二操作模式中,离合器闭合。
在其他方面,在从第一操作模式与第二操作模式接合之前,变速器从空挡挡位换挡至最高挡位。因此,扭矩传输轴通过输出轴驱动输入轴,并且输入轴驱动引擎。
在另一方面,离合器将引擎选择性地连接至输入轴。控制模块电连接至离合器。在从第一操作模式与第二操作模式接合之前,一旦变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位或者在变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位之后,离合器闭合。
在其他方面,离合器将引擎选择性连接至输入轴。
在另一方面,摩擦离合器将电机和变速器的输出轴操作性地连接至扭矩传输轴。
在其他方面,至少一个地面接合元件为至少一个车轮。
本发明的另一方面提供了一种车辆,其具有框架;连接至框架的上述传动***;安装至框架的至少一个其他地面接合元件,以及座椅。
在另一方面,电池电连接至电机。
在其他方面,电池位于引擎的下方。
在另一方面,内燃引擎布置在电机的前方。
在其他方面,变速器纵向布置在内燃引擎与电机之间。
在另一方面,座椅为跨式座椅。
在其他方面,至少一个地面接合元件为后轮并且至少一个其他地面接合元件为两个前轮。
本发明的还有另一方面提供了一种起动混合动力车辆中的内燃引擎的方法。该车辆具有引擎、电机以及变速器。该方法包括:用电机驱动变速器的输出轴;将变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位;一旦变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位或者在变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位之后,用变速器的输入轴驱动引擎;并且一旦引擎由输入轴驱动,起动引擎。
在另一方面,该方法还包括:一旦变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位,那么将变速器降挡至较低挡位。一旦变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位或者在变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位之后用变速器的输入轴驱动引擎包括一旦变速器位于较低挡位用变速器的输入轴驱动引擎。
在其他方面,一旦变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位或者在变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位之后用变速器的输入轴驱动引擎包括一旦变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位或在变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位之后闭合将引擎选择性连接至输入轴的离合器。
本发明的另一方面提供了另一种起动混合动力车辆中的内燃引擎的方法。该车辆包括引擎、电机以及变速器。该方法包括:用电机驱动变速器的输出轴;通过使用起动马达启动引擎的曲轴的旋转;在通过使用起动马达启动曲轴的旋转之后将变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位;并且一旦变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位或者在变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位之后用变速器的输入轴驱动引擎。
在另一方面,该方法还包括:一旦变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位将变速器降挡至较低挡位。一旦变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位或在变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位之后用变速器的输入轴驱动引擎包括一旦变速器位于较低挡位用变速器的输入轴驱动引擎。
在其他方面,一旦变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位或在变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位之后用变速器的输入轴驱动引擎包括一旦变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位或在变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位之后闭合将引擎选择性地连接至输入轴的离合器。
就此申请而言,关于空间取向的术语,例如前方、后方、左侧以及右侧如同它们通常由坐在车辆上的位于普通驾驶位置的车辆驾驶员所理解的一样。
本发明的示例实施方式具有上述多个方面中的至少一个方面,而不必具有所有上述方面。应当理解,本发明的示例实施方式可以具有本文中未特定指明的其他方面。
车辆变速器的实施方式的其他和/或替代性的特征、方面以及优点在下面的说明、附图以及随附权利要求中将变得显而易见。
附图说明
为了更好地理解本发明以及本发明的其他方面和其他特征,参照用于与附图相结合的以下说明,在附图中:
图1为三轮车的俯视平面图;
图2为图1中的三轮车的传动***的示意性俯视图;
图3为图1中的三轮车的框架以及连接至该框架的一些部件的从后左侧观察的立体图;
图4为图1中的三轮车的框架以及连接至该框架的一些部件的右侧正视图;
图5为图1中的三轮车的引擎和变速器的从前、右侧观察的立体图;
图6为图5中的引擎和变速器的从左侧观察的立体图;
图7为图3中的部分A-A的近视图;
图8为图5中的引擎的曲轴的从前、右侧观察的立体图;
图9为用于图1中的三轮车的变速器的换挡顺序的示意性说明;
图10为图1中的三轮车的变速器的内部部件的从前、右侧观察的立体图;
图11为图10中的除去了离合器的变速器的内部部件的左侧正视图;
图12为图10中的变速器的内部部件的左侧正视图,其中,离合器和齿轮用于从所除去的引擎驱动泵作用单元;
图13为图10中的除去了泵作用单元的变速器的内部部件的前正视图;
图14为图10中的除去了泵作用单元的变速器的内部部件的后正视图;
图15为图10中的除去了泵作用单元的变速器的内部部件的俯视平面图;
图16为图10中的除去了泵作用单元的变速器的内部部件的仰视平面图;
图17为图10中的除去了泵作用单元和离合器的变速器的内部部件的左侧正视图;
图18为图10中的除去了泵作用单元的变速器的内部部件的右侧正视图;
图19为图1中的三轮车的变速器的换挡鼓的从后、左侧观察的立体图;
图20为图19中的换挡鼓的展开到平面上的外表面的视图,并且该视图示出了换挡鼓的凹槽的轮廓;
图21为图10中的变速器的泵作用单元的泵组件的从前、右侧观察的立体图;
图22为图1中的三轮车的电机和扭矩传输轴组件的从后、左侧观察的立体图;
图23为图22中的除去了右侧盖的电机和扭矩传输轴组件的从后、右侧观察的立体图;以及
图24为图22中的电机和扭矩传输轴组件的横向剖视图。
具体实施方式
将参照具有用于转向的把手的三轮车描述本发明。但是,应当理解,本发明的各个方面可以用于其他轮式车辆中,例如但不限于摩托车、踏板车以及全地形车辆(ATV)。2004年5月11日出版的美国专利No.
参照图1,三轮车10具有连接有两个前轮14和一个后轮16的框架12(在此图中示意性示出)。把手18连接至两个前轮14,从而使两个前轮14转向。把手18具有布置在把手18的端部处的左手柄20和右手柄22。呈扭转握柄或者杆的形式的节流阀操作器(未示出)设置在右手柄22上,从而允许驾驶员控制车辆10的速度和加速。把手18布置在由框架12支承的跨式座椅24的前方。如下文中将更详细地描述的,内燃引擎100、变速器200以及电机300(图2中示意性示出)布置在框架12上。脚踏26安装在车辆10的跨式座椅24下面的左侧和右侧。驱动选择器开关28安装在把手18的左侧,从而由驾驶员的左手进行操作。驱动选择器开关28用于选择车辆10是否向前、向后驱动或者位于空挡。变速器200的挡位(即第一齿轮、第二齿轮…)由变速器控制模块(TCM)基于由开关28作出的选择以及车辆10的其他操作状态例如车速和节流阀操作器位置进行自动选择和改变。可以预期,驱动选择器开关28可以替代性地为手指操作型按键、手致动杆、脚致动踏板或者任一其他适当类型的选择器。可以预期,驱动选择器开关28可以由使用者使用以选择变速器200的挡位。操作模式选择器开关29安装在把手18的右侧,从而由驱动器的右手进行操作。操作模式选择器开关29由驾驶员使用以选择车辆操作模式,例如下文中描述的ELECTRIC(电动)模式、ECO(经济)模式、CHARGE(充电)模式以及SPORT(运动)模式。可以预期,开关28和开关29可以位于车辆10上的其他位置。
三轮车10具有现有技术中已知的其他特征,例如车体、后视镜、灯光以及挡泥板。为简单起见,本文中将不对这些特征进行详细描述。
现转至图2,将描述三轮车10的传动***。传动***包括引擎100、变速器200、电机300以及扭矩传输轴302。引擎100为四冲程、双缸直列内燃引擎。下文中将更详细地描述引擎100。变速器200安装至引擎100。变速器200为自动六速电液顺序式变速器。可以预期,变速器200可以具有更多或更少个速度。下文中将更详细地描述变速器200。扭矩传输轴302和电机300形成布置在引擎100和变速器200的后方的组件304(见图22至图24)。电机300为同步AC(交流)电机。可以预期,可以使用其他类型的电机。电机300由高压电池306供电。在一个实施方式中,电池306具有374伏特的电压。在其他实施方式中,电池306的电压在168与252伏特之间。可以预期其他电压。电池306设置有冷却***(未示出)从而防止电池306过热。下文中将更详细地描述由电机300和扭矩传输轴302形成的组件304。
引擎100通过布置在引擎100的曲轴104的左端上的驱动齿轮102选择性地驱动变速器200。驱动齿轮102接合离合器204的安装在变速器200的输入轴206(图10)上的离合器驱动齿轮202。离合器204为常开电液自动离合器。输入轴206通过齿轮将扭矩选择性地传输至变速器200的输出轴208(图10),并且反之亦然,下文中将对所述齿轮进行更详细地描述。阻尼带链轮210布置在输出轴208的右端上。阻尼带链轮210为2008年11月20日公开的美国专利公开No.US2008/0283322A1中描述的类型,该专利的全部内容通过参引的方式并入本文。可以预期,可以使用其他类型的阻尼带链轮或非阻尼带链轮。齿形带212围绕带链轮210和带链轮308布置,并且带链轮308布置在扭矩传输轴302的右端上。带212将扭矩从变速器200的输出轴208传输至扭矩传输轴302,并且反之亦然。另一个带链轮310布置在扭矩传输轴302的左端上。带链轮308和310是非阻尼的,但是可以预期,带链轮308和310可以是阻尼的。齿形带312围绕带链轮310和带链轮30布置从而驱动后轮16,带链轮30布置在后轮16的轮轴32的左端上。带链轮也是美国专利公开No.US2008/0283322A1中描述的类型,但是可以预期,可以使用其他类型的阻尼或非阻尼带链轮。可以预期,齿形带212和/或齿形带312可以由链条替代,在此情况下,相应的带链轮210、308、310、30可以由链条链轮替代。
电机300通过齿轮314和齿轮316驱动扭矩传输轴302。齿轮314布置在电机300的轴318(图24)的右端上。齿轮316布置在扭矩传输轴302的右侧、在带链轮308的横向内侧。来自电机300的扭矩随后通过如上所述的带链轮310和30以及带312传输至后轮16。如下文中将更详细地描述的,在一定操作状态下,扭矩传输轴302通过齿轮314、316驱动电机300。在此操作状态下,电动机300产生电能,由此给电池306再次充电。
如下文中更详细地描述的,后轮16能够仅由电机300驱动、仅由内燃引擎100驱动或由电机300和内燃引擎100两者驱动。
可以预期,车轮14、16中的至少一个车轮可以设置有再生制动***,该再生制动***在应用制动器时产生电能从而给电池306再次充电。
现转至图3和图4,将更详细地描述车辆10的位于框架12上的传动***和其他部件的布置。
框架12与2007年11月15日公开的国际专利公开No.WO2007/130015A1中描述的框架类似,该专利的全部内容通过参引的方式并入本文。如下文中所描述的,框架12与上述国际专利公开的框架之间的主要不同在于存在形成在框架12的下部中以接纳电池306的凹处。
框架12具有上框架构件34、后下框架构件36、中下框架构件38以及前下框架构件40,上框架构件34、后下框架构件36、中下框架构件38以及前下框架构件40相互连接在一起,由此形成其中具有空间的有边界的周界。前横构件42将上框架构件34的前部与前下框架构件40的前部相互连接。后横构件44将上框架构件34的后部与后下框架构件36的后部相互连接。支柱46从前横构件42延伸至中下框架构件38的前部。中下框架构件38相对于后下框架构件36和前下框架构件40升起。中下框架构件38具有前腿48,前腿48将中下框架构件38的前部连接至前下框架构件40的后部。中下框架构件38还具有后腿(未示出),后腿将中下框架构件38的后部连接至后下框架构件40的前部。升起的中下框架构件38产生了用以接纳电池306的空间。电池306紧固至支架50,支架50从中下框架构件38横向向外延伸。如图4中能够看到的,电池306的底表面与后下框架构件36和前下框架构件40的底表面大致齐平。但是,可以预期,电池306的底表面可以取决于中下框架构件38相对于两个其他下框架构件36或40的位置来高于或者低于后下框架构件36和前下框架构件40的底表面。还可以预期,电池306可以安装在下框架构件36、38以及40中的一个下框架构件的上方。在此实施方式中,下框架构件36、38以及40能够由单个直的下框架构件替代。可以预期,电池306可以取决于车辆10的其他部件的布置而位于框架或者车辆10上的其他位置。
上框架构件34、后下框架构件36、中下框架构件38、前下框架构件40、前横构件42、后横构件44以及支柱46由呈类似定尺寸的矩形截面的金属管状梁制成。但是,可以预期,构件34、36、38、40、42和44以及支柱46可以具有不同的截面尺寸,可以由非金属材料(例如复合材料)制成,并且还可以具有不同构型(例如I形梁或C形通道)。后下框架构件36和后横构件44一体地形成为弯曲的单个梁。还可以预期,这些构件36、44可以彼此焊接在一起。后横构件44从后下框架构件36向后和向上延伸并且焊接至上框架构件34。前横构件42的上端和下端分别焊接至上框架构件34和前下框架构件40。中下框架构件38焊接至后下框架构件36和前下框架构件40。可以预期,构件34、36、38、40、42以及44可以通过其他手段进行结合。例如,它们可以通过使用支架和紧固件进行结合。还可以预期,构件34、36、38、40、42以及44可以由单个梁制成,该单个梁可以弯曲以获得有边界的周界。上述框架12为唯一一个用于车辆10的预期框架。可以预期,可以使用其他框架。框架12具有多个其他特征和支架,下文中将更加详细地描述多个其他特征和支架中的一些特征或支架。
后轮16通过摇臂52安装至框架12。选择摇臂52的长度,使得后轮16的至少一部分布置在上框架构件34的后部的下方,但是可以预期,可以使用更长的摇臂。减振器单元54在一端处安装至摇臂52并且在另一端处安装至后横构件44,从而沿车辆10的纵向中心线布置。减振器单元54由液压减振器构成,围绕该减振器布置有螺旋弹簧。前轮14经由双A臂悬架56(图1)安装至框架12,双A壁悬架56将车轮14操作性地连接至前横构件42和支柱46。可以预期,不同类型的悬架可以用于将车轮14、16安装至框架12。
如图4中示出的燃料箱58通过支架安装至框架12。燃料箱58保持由引擎100使用以进行操作的燃料。如能够看到的,燃料箱58布置在内燃引擎100的后侧、组件304的竖直上方、且在上框架构件34与后横构件44之间。在此位置处,燃料箱58布置在座椅24的下方。燃料箱58能够通过移除帽60进行填充,通过使座椅24枢转或者移除座椅24来接近该帽60。
由扭矩传输轴302和电机300形成的组件304布置在内燃引擎304的后侧并且位于后横构件44的下方。组件304限定通道320(见图22和图23),通道320接纳后横构件44的一部分。螺纹紧固件322延伸通过通道320和后横构件44的上述部分,从而将组件刚性安装在后横构件44的下方。可以预期,组件304与后横构件44之间的连接可以设置有阻尼器件,例如诸如围绕紧固件322的弹性衬套,从而减小组件304与后横构件44之间的振动的传输。组件304沿后横构件44进行定位,使得带链轮310的旋转轴线在摇臂52相对于框架12的旋转轴线附近。在替代性实施方式中,带链轮310的旋转轴线和摇臂52相对于框架12的旋转轴线共轴。
内燃引擎100和变速器200安装成在中下框架构件38上、在电池306的上方的单元。由于引擎100的取向和所使用的曲轴104的类型,如下文中将讨论的,引擎100沿与穿过链轮210和308的中心的轴线106(图4)平行的方向产生最少的振动。为了减小传输到框架12的振动,引擎100和变速器200通过两个前橡胶阻尼器108(图4中仅示出了两个前橡胶阻尼器中的一个前橡胶阻尼器)和一个后橡胶阻尼器110(图7)连接至框架。前橡胶阻尼器108布置在引擎100上的前方的每一侧。如在图4中能够看到的,前橡胶阻尼器108将引擎100连接至支架112,支架112连接至支柱46。如在图6中能够看到的,引擎100的横向中线穿过支架112,支架112从连接有后橡胶阻尼器110的变速器200向后延伸。如图7中所看到的,后橡胶阻尼器110由金属圆柱体114构成,金属圆柱体114围绕橡胶圆柱体(未示出)布置,橡胶圆柱体包围连接至支架112的紧固件116。两个凸缘118围绕金属圆柱体114进行布置并且从金属圆柱体114向后和向下延伸。凸缘118的下端连接至管120。紧固件122穿过管120从而将管120、以及由此将后橡胶阻尼器110连接至支架124,支架124连接至中下框架构件38。可以预期,凸缘118可以焊接或者另外连接至下框架构件38。
为了防止引擎100和变速器200朝向车辆的后方的移动(这种移动会使带212失去张力),多个元件设置成抑制此移动。具有球窝接头端的杆126(图4)连接在引擎100的前部与支柱46之间。杆126大致水平延伸。具有球窝接头端的另一杆128(图7)具有连接至后橡胶阻尼器110的紧固件166的一端和连接至支架124的另一端。杆130(图23)具有连接至组件304的一端。杆130经由球窝接头132连接至组件。杆从组件304朝向引擎100和变速器延伸。杆130的与具有球窝接头132的端部相反的端部可滑动接纳在变速器200中的凹处134(图6中示出了凹槽134中的一个凹槽)内。同样地,杆130防止引擎100和变速器200以及由此的带链轮210朝向带链轮308移动(这种移动会使带212失去张力),但是允许引擎100和变速器200远离带链轮308移动。可以预期,杆130可以在一端处经由球窝接头132连接至引擎100或变速器200并且具有接纳在组件304中的凹处中的其他端部。可以预期,可以省略杆126、128以及130中的一个或者更多个杆。
现转至图5和图6,将更具体地描述内燃引擎100。引擎100具有曲轴箱136、在曲轴箱136上方的缸体138、以及在缸体138上方的缸盖140。曲轴104横向延伸并且由曲轴箱136中的轴承(未示出)支承从而在曲轴箱136中旋转。缸体138限定彼此横向紧邻布置的两个缸(未示出)。活塞(未示出)被容纳在缸内侧从而在缸中往复运动。活塞通过连接杆(未示出)连接至曲轴104的曲柄销142(图8)。两个连接板144(图8)布置在每个曲柄销142的每一侧。连接板144几乎呈圆形并且每对连接板144绕曲轴104的旋转轴线与另一对连接板144对称,因此大幅减小由曲轴104的旋转产生的振动。活塞、缸以及缸盖140形成两个可变体积燃烧室(未示出)。
两个进气口(未示出)在燃烧室内供给空气和燃料。通过进气***将空气供给至进气口,进气***由软管152、节流阀体151、风箱/进气歧管150以及空气过滤器构成,节流阀体151控制到进气口的气体流动。燃料通过燃料供给***(未示出)从燃料箱58供给至进气口。燃料供给***包括至少一个燃料泵、软管以及两个燃料喷射器。***到缸盖140中的两个火花塞148点燃缸中的空气/燃料混合物。由空气/燃料混合物的燃烧产生的废气通过两个排气口146离开缸。废气从排气口146流动到安装在缸体138的前方上的排气歧管(未示出)中。废气从排气歧管流动到管道153内,如图3和图4中能够看到的,管道153向前延伸,然后朝向跨越引擎100的前部的右侧横向延伸,然后沿引擎100的右侧向后和向下并且延伸至消音器154。消音器154布置在车辆10的位于后轮16右面的后部处。进气口、排气口146以及燃烧室之间的流体连通分别由进气阀和排气阀(未示出)进行控制。进气阀和排气阀由曲轴***(未示出)进行致动。
返回至图5和图6,用于润滑引擎100的油存储在油箱中,该油箱形成在曲轴箱136的后壁、缸体138的后壁与油箱盖156之间。盖156紧固至曲轴箱136的后壁和缸体138的后壁,并且布置在风箱/进气歧管150的下方。能够通过油填充颈管158填充油箱。油通过由曲轴104驱动的油泵(未示出)供给至引擎100的多个部件并且由油过滤器160过滤。引擎100由通过机械泵162从水槽(未示出)抽出的水进行冷却。泵162也由曲轴104驱动。
起动马达164安装至曲轴箱138的前部。如下文中描述的,起动马达164选择性地接合驱动齿轮102从而促成在一定状态下起动引擎100所需的曲轴104的初始旋转。起动马达164由12伏特电池(未示出)供电。此电池也给车辆10上的多个仪表和显示器供电,并且也给车辆10的各个控制单元和模块供电。当引擎100正在操作时,此电池由电池306或由12伏特发电机(未示出,在图5中布置在盖165的后面)再充电。
引擎100由引擎控制单元(ECU)(未示出)进行控制。ECU基于基于扭矩的控制策略来控制引擎100的节流阀打开、燃料喷射以及点火时机。由混合动力控制模块(HCM)基于车辆10例如诸如节流阀操作器的位置、车辆10的速度、引擎100的速度、变速器200的挡位以及由电机300产生的扭矩的多个参数来确定需由引擎100产生的扭矩。HCM将代表此扭矩的信号发送至ECU,然后ECU控制引擎100的节流阀打开、燃料喷射以及点火时机以获得此扭矩。
现转至图9至图21,现将描述变速器200及其相关部件。如图9中所示,变速器200具有七个挡位,它们依次为:空挡挡位、第一挡位、第二挡位、第三挡位、第四挡位、第五挡位以及第六挡位。挡位沿升挡方向和降挡方向顺序地接合。对于输入轴206的给定的旋转速度而言,输出轴208随变速器位置沿升挡方向改变而渐增地更快旋转。另外,由于下文中所阐释的原因,变速器200能够直接从空挡挡位换挡至第六挡位,反之亦然。变速器200不具有倒挡挡位,该倒挡挡位允许引擎100使车辆100沿反向方向移动。如下文中详细阐释的,为了使车辆10沿反向方向移动,将变速器200放置在空挡挡位并且电机300沿使扭矩传输至后轮16从而使车辆沿反向方向移动的方向转动。可以预期,变速器200可以具有多于或少于七个挡位。还可以预期,变速器200可以具有倒挡挡位。
变速器200通过凸缘(未示出)安装至引擎100。变速器具有壳体214(在图6中最好地示出)。壳体214包括紧固至中央壳体部段220的两个侧盖216、218。壳体214容置将变速器200换挡成其各个挡位所需的多个齿轮、轴以及部件,以及泵作用单元222。
将参照图10至图12以及图21描述泵作用单元222及其驱动机构。泵作用单元222包括壳体224和布置在壳体224中的两个齿轮泵226、228(见图21)。注意到,泵226通常布置在壳体224的已经从图10中除去的盖内侧。壳体224通过形成不同的泵室将两个泵226、228彼此分开。泵作用单元222的壳体224在其底部处具有回油管230。回油管230具有位于变速箱200的壳体214的底部处的面向下的开口(未示出),该开口布置在油液面的下方。当泵226、228操作时,油从壳体214的底部通过回油管230吸取,并且经由壳体224中的通道(图10中示出了一个通道,即通道232)供给至泵226。油从泵226返回至引擎100的油箱。油箱与安装至壳体214的背部的油过滤器234流体连通(见图6)。油在重力作用下从油箱流动至油过滤器234,由此保持油过滤器充满油。如下文中将更详细地描述的,泵228从油过滤器234吸取油并且将油供给至液压致动器(未示出),液压致动器用于使变速箱200在其多个挡位之间移动并且与离合器204接合。如上所述,在液压致动器中的一部分油漏到变速箱200的壳体214中,并且通过泵226返回至油箱。
如在图21中更清楚看到的,泵226、228布置在轴236上并且由轴236驱动。轴236由布置在轴236的端部处的齿轮238、240驱动。齿轮240通过单向离合器242连接至轴236。如图12中更清楚看到的,齿轮244通过单向离合器246连接至输出轴208。齿轮244驱动空转齿轮248,空转齿轮248可旋转连接至臂250,臂250连接至泵作用单元222的壳体224。空转齿轮248驱动齿轮238。同样地,轴236和由此的泵226、228能够由输出轴208驱动。如图11中能最好地看到,齿轮252连接至输入轴206。齿轮252驱动齿轮240。同样地,轴236以及由此泵226、228能够由输入轴206驱动。两个单向离合器242、246确保轴236由输入轴246和输出轴208中的向轴236提供最快旋转速度的一个轴驱动,因此,防止扭矩在输入轴206与输出轴208之间通过齿轮238、240、244、248以及252进行传递。例如,当变速器200位于空挡挡位时,在仅电机300驱动车辆10(即引擎100关闭)的情况下,因为单向离合器242打滑,轴236由输出轴208驱动。类似地,当变速器200位于输出轴208比输入轴206更慢地旋转的挡位时,在引擎100驱动车辆10的情况下,在有或没有电机300的帮助的情况下,因为单向离合器246打滑,轴236由输入轴206驱动。
现转至图10至图18,将更详细地描述变速器200的变速器组件。输入轴206由壳体214中的两个轴承254旋转地支承。输入轴208由壳体214中的三个轴承256旋转地支承。输入轴和输出轴彼此平行。六个输入齿轮258A至258F布置在输入轴206上。六个输入齿轮258A至258F都具有不同直径。六个输出齿轮260A至260F布置在输出轴208上。六个输出齿轮260A至260F都具有不同直径。输入齿轮258A至258F中的每一个输入齿轮分别接合输出齿轮260A至260F中的一个输出齿轮。跟随用于齿轮258、260的附图标记的字母A至F辨别出负责在变速器200的每一个挡位处将扭矩在输入轴206与输出轴208之间传递的齿轮258、260。字母A至F分别与第一齿轮至第六齿轮相对应。例如,当变速器200位于第三挡位时,通过输入齿轮258C和输出齿轮260C将扭矩在输入轴206与输出轴208之间进行传递。
输入齿轮258A与输入轴206一体形成。但是,可以预期,输入齿轮258A可以以其他方式相对于输入轴206旋转固定和轴向固定。相应的输出齿轮260A相对于输出轴208轴向固定,但是能够独立于输出轴208旋转。输出齿轮260A具有形成在其面对输出齿轮260E的一侧中的凹处(未示出)。
输入齿轮258B花键连接在输入轴206上,从而相对于输入轴206旋转固定和轴向固定。相应的输出齿轮260B相对于输出轴208轴向固定,但是能够独立于输出轴208旋转。输出齿轮260B具有形成在其面对输出齿轮260F的一侧中的凹处(未示出)。
输入齿轮258C与输入齿轮258D一体地形成。齿轮258C和258D在它们之间形成换挡套筒262A。输入齿轮258C和258D花键连接在输入轴206上,从而相对于输入轴206旋转固定但轴向可移动。输入齿轮258C具有朝向输入齿轮258E延伸的齿261C。输入齿轮258D具有朝向输入齿轮258F延伸的齿261D。相应的输出齿轮260C和260D相对于输出轴208轴向固定,但是能够独立于输出轴208旋转。输出齿轮260C具有形成在其面对输出齿轮260E的一侧中的凹处(未示出)。输出齿轮260D具有形成在其面对输出齿轮260F的一侧中的凹处(未示出)。
输入齿轮258E相对于输入轴206轴向固定,但是能够独立于输入轴206旋转。输入齿轮258E具有朝向输入齿轮258C延伸的齿261E。相应的输出齿轮260E花键连接在输出轴208上,从而相对于输出轴208旋转固定但是轴向可移动。输出齿轮260E具有朝向输出齿轮260A延伸的齿(未示出)。换挡套筒262B与输出齿轮260E一体形成,从而与输出齿轮260E一起移动并且布置在输出齿轮260E与260C之间。换挡套筒262B具有朝向输出齿轮260C延伸的齿(未示出)。
输入齿轮258F相对于输入轴206轴向固定,但是能够独立于输入轴206旋转。输入齿轮258F具有朝向输入齿轮258D延伸的齿261F。相应的输出齿轮260F花键连接在输出轴208上,从而相对于输出轴208旋转固定但轴向可移动。输出齿轮260F具有朝向输出齿轮260B延伸的齿(未示出)。换挡套筒262C与输出齿轮260F一体形成,从而与输出齿轮260F一起移动并且布置在输出齿轮260F与260D之间。换挡套筒262C具有朝向输出齿轮260D延伸的齿(未示出)。
就上述内容而言,每一对相应的齿轮258、260均包括齿轮258和齿轮260中的相对于其相应的轴206或208旋转固定的一个齿轮。每一对齿轮258、260中的另一个齿轮能够独立于其相应的轴206或208旋转。同样地,当输入齿轮258A至258F中的每一个输入齿轮与其相应的输出齿轮260A至260F轴向对准时,在输入轴206与输出轴208之间没有扭矩传输。如下文中更详细描述的,通过使齿轮258C、258D、260E和260F沿它们相应的轴206或208轴向移动,它们相应的齿261与齿轮258或260中的能够独立于其相应的轴206或208旋转的相应的邻接的一个齿轮的齿261或凹处接合,从而使其相对于其相应的轴206或208旋转固定。因此,一对相应的齿轮258和齿轮260的两个齿轮258和齿轮260此时旋转固定,由此允许扭矩在输入轴206与输出轴208之间传递。
为了使齿轮258C和齿轮258D沿输入轴206轴向移动,换挡叉263A与换挡套筒262A接合。换挡叉263A连接至换挡叉杆264A并且可沿换挡叉杆264A轴向移动。换挡叉263A具有接纳在换挡鼓267的凹槽266A内的销265A。为了使齿轮260E沿输出轴208轴向移动,换挡叉263B与换挡套筒262B接合。换挡叉263B连接至换挡叉杆264B并且可沿换挡叉杆264B轴向移动。换挡叉263B具有接纳在换挡鼓267的凹槽266B内的销265B。为了使齿轮260F沿输出轴208轴向移动,换挡叉263C与换挡套筒262C接合。换挡叉263C连接至换挡叉杆264B并且可沿换挡叉杆264B轴向移动。换挡叉263C具有接纳在换挡鼓267的凹槽266C内的销265C。
如图19和图20中能够看到的,换挡鼓267的凹槽266A至266C具有直部和曲部。随着换挡鼓267旋转,销265A至265C分别跟随它们相应的凹槽266A至266C的路径。当销265位于其相应的凹槽266的直部段时,可以说相关联的换挡叉263位于空挡位置。当换挡叉位于空挡位置时,根据具体情况,相应的换挡套筒262和/或齿轮258或260的齿不与邻接的齿轮258或260接合。当销265通过进入其相应的凹槽266的曲部进行移位时,相关联的换挡叉263沿其相应的换挡叉杆264A或264B轴向移位。因此,根据具体情况,相应的换挡套筒262或齿轮258或260的齿与相应的齿轮258或260接合,由此将变速器200放置于除了空挡挡位的一个挡位。同样地,通过使换挡鼓267转动,能够按顺序地选择变速器200的各个挡位。因为变速器200具有七个挡位(即第一挡位至第六挡位加上空挡挡位),所以每个挡位与其按顺序连续的挡位以换挡鼓267的51.4度的旋转分开。如能够看到的,所有凹槽266A至266C是连续的并且横跨换挡鼓的整个圆周。由于此特征,当如下所述的换挡鼓267位于与第六挡位相对应的位置时,换挡鼓267的沿升挡方向的进一步旋转将使变速器移动至空挡挡位。类似地,当如下所述的换挡鼓267位于与空挡挡位相对应的位置时,换挡鼓267的沿降挡方向的进一步旋转将使变速器移动至第六挡位。
现将以第一挡位作为开始并且沿升挡方向移动来描述变速器200的换挡顺序。
参照图20,当换挡鼓267位于与第一挡位相对应的位置时,销265B位于凹槽266B的顶点268A并且销265A和265C分别位于凹槽266A和266C的直部。同样地,换挡叉263A和263C位于空挡位置。换挡叉263B和由此的输出齿轮260E朝向输出齿轮260A移动。输出齿轮260E的齿与输出齿轮260A中的凹处接合,由此使输出齿轮260A相对于输出轴208旋转固定。因此,扭矩能够在输入轴206与输出轴208之间经由齿轮258A和260A进行传输。
换挡鼓267随后沿升挡方向转动了51.4度,从而到达与第二挡位相对应的位置。参照图20,在第二挡位处,销265C位于凹槽266C的顶点268B中,并且销265A和265B分别位于凹槽266A和266B的直部。这是图20中示出的位置。同样地,换挡叉263A和263B位于空挡位置。换挡叉263C和由此的输出齿轮260F朝向输出齿轮260B移动。
换挡鼓267随后沿升挡方向转动了51.4度,从而到达与第三挡位相对应的位置。参照图20,在第三挡位处,销265B位于凹槽266B的顶点268C中并且销265A和265C分别位于凹槽266A和266C的直部。同样地,换挡叉263A和263C位于空挡位置。换挡叉263B和由此此的换挡套筒262B朝向输出齿轮260C移动。换挡套筒262B的齿与输出齿轮260C中的凹处接合,由此使输出齿轮260C相对于输出轴208旋转固定。因此,扭矩能够在输入轴206与输出轴208之间经由齿轮258C和260C进行传输。
换挡鼓267随后沿升挡方向转动了51.4度,从而到达与第四挡位相对应的位置。参照图20,在第四挡位处,销265C位于凹槽266C的顶点268D中,并且销265A和265B分别位于凹槽266A和266B的直部。同样地,换挡叉263A和263B位于空挡位置。换挡叉263C和由此的换挡套筒262C朝向输出齿轮260D移动。换挡套筒262C的齿与输出齿轮260D中的凹处接合,由此使输出齿轮260D相对于输出轴208旋转固定。因此,扭矩能够在输入轴206与输出轴208之间经由齿轮258D和260D进行传输。
换挡鼓267随后沿升挡方向转动了51.4度,从而到达与第五挡位相对应的位置。参照图20,在第五挡位处,销265A位于凹槽266A的顶点268E中,并且销265B和265C分别位于凹槽266B和266C的直部。同样地,换挡叉263B和263C位于空挡位置。换挡叉263A和由此的输入齿轮258C朝向输入齿轮258E移动。输入齿轮258C的齿261C的侧面与输入齿轮258E的齿261E的侧面接合,由此使输入齿轮258E与输入轴206一起旋转。因此,扭矩能够在输入轴206与输出轴208之间经由齿轮258E和260E进行传输。
换挡鼓267随后沿升挡方向转动了51.4度,从而到达与第六挡位相对应的位置。参照图20,在第六挡位处,销265A位于凹槽266A的顶点268F中,并且销265B和265C分别位于凹槽266B和266C的直部。同样地,换挡叉263B和263C位于空挡位置。换挡叉263A和因此输入齿轮258D朝向输入齿轮258F移动。输入齿轮258D的齿261D的侧面与输入齿轮258F的齿261F的侧面接合,由此使输入齿轮258F与输入轴206一起旋转。因此,扭矩能够在输入轴206与输出轴208之间经由齿轮258F和260F进行传输。
换挡鼓267随后沿升挡方向转动了51.4度从而到达与空挡挡位相对应的位置。参照图20,在空挡挡位处,销265A、265B以及265C分别位于凹槽266A、266B以及266C的直部。同样地,换挡叉263A、263B以及263C位于空挡位置,并且在输入轴206与输出轴208之间没有扭矩传输。
将换挡鼓267沿升挡方向旋转51.4度随后使得换挡鼓267返回到与第一挡位相对应的位置,并且能够重复上述顺序。应理解,能够沿降挡方向(即空挡挡位、第六挡位、第五挡位、第四挡位、第三挡位、第二挡位、第一挡位…)重复上述顺序。还应理解,能够在任何时候改变顺序的方向。例如,一个可能的换挡顺序可以是空挡挡位、第六挡位、第五挡位、第四挡位、第五挡位、第六挡位、空挡挡位、第一挡位、空挡挡位。如能够在图20中看到的,在顶点268F与邻接的直部之间沿升挡方向的凹槽266A的斜度和在顶点268A与邻接的直部之间沿降挡方向的凹槽266B的斜度比其他斜度更缓。这分别有利于第六挡位与空挡挡位之间的换挡和空挡挡位与第一挡位之间的换挡。
现转至图17和图18,将描述用于使换挡鼓267转动的机构。换挡鼓267固定连接至换挡轴269。分度轮270安装至换挡鼓267的一端。如能够看到的,分度轮270具有七个凹处和七个销271,每个凹处和销271对应于每一个挡位。弹簧加载棘爪272由连接至上述泵228的液压致动器(未示出)致动。棘爪272由液压致动器移动,从而抓住销271并且使分度轮270和换挡鼓267沿升挡方向或降挡方向转动。图11和图12示出了位于其各个位置的棘爪272。弹簧加载臂273在其端部处具有滚轮274。臂273将滚轮274偏压成抵靠分度轮270的外表面。该偏压使滚轮274使分度轮270转动直到滚轮274接纳在分度轮270中的凹处的底部处,由此确保分度轮270位于与所选的挡位相对应的角度处。轴位置传感器275安装在换挡轴269的与定位有分度轮270的端部相反的端部上。轴位置传感器275检测换挡轴269的角定向并且因此能够确定变速器200当前与哪个挡位接合。
液压致动器使棘爪272移动以选择变速器200的挡位的操作由变速器控制模块(TCM)进行控制。由TCM基于从HCM接收的车辆10的各个参数,例如诸如节流阀操作器的位置、车辆10的速度、引擎100的速度、电机300的速度、以及车辆10的操作模式(即前文提到的ELECTRIC、ECO、CHARGE以及SPORT模式)来确定待选择的挡位。上述操作自动进行。可以预期,驾驶员能够手动地对变速器进行升挡和降挡,在此情形中,TCM将基于驾驶员的输入控制棘爪272,但是在某些状态下,例如在从一个操作模式转换至另一个操作模式时,TCM会自动无视驾驶员的命令。
现转至图22至图24,将更详细地描述由电机和由扭矩传输轴302构成的组件304。组件304的下部由电机300构成。如图24中能够看到的,电机300包括定子324和转子326。定子324带有电枢绕组328。转子326包括在环332之间带有永磁体330的轴318。可以预期,永磁体330可以由场绕组替代。轴318由球轴承334旋转支承在电机300内。
逆变器(未示出)控制电机300的操作。为使电机300运转,将3相交流(AC)电流施加至定子324的电枢绕组328,从而产生旋转磁场。永磁体330的磁场使转子326与定子324的磁场一起旋转,由此使轴318转动。逆变器将来自电池306的直流(DC)电流转换成AC电流从而施加至电枢绕组328。逆变器还控制施加至电枢绕组328的AC电流频率,由此控制轴318的旋转速度。HCM基于车辆10的多个参数,例如诸如节流阀操作器的位置、车辆10的速度、引擎100的速度、变速器200的挡位以及车辆10的操作模式来确定待由电机300产生的扭矩。HCM将代表此扭矩的信号发送至逆变器,随后,逆变器控制施加至电枢绕组328的AC电流从而产生此扭矩。
在某些状态下,例如在下坡时,使用电机300来给电池306再充电是可能的。这被称作回收。在这些状态下,没有电流施加至电枢绕组328。轴318的旋转使永磁体330的磁场在电枢绕组328中感应产生AC电流。逆变器将此AC电流转换成DC电流并且将DC电流供给至电池306,从而给电池306再充电。
扭矩传输轴302由轴承338支承在组件304的上部中。齿轮316由摩擦离合器340安装在扭矩传输轴302上,摩擦离合器340径向布置在扭矩传输轴302与齿轮316之间。
齿轮314和316布置在盖342内。位于盖342与组件304的剩余部分之间的空间344(图24)用作储油器。此储油器中的油液位保持在齿轮314的下端以上。随着齿轮314旋转,齿轮314将一些油向上甩到齿轮316上,齿轮316随后将这些油中的一些甩到空间344的上部中的通道346中。甩到通道346中的油随后流动到通道348中,通道348延伸至组件304的左侧。通道348朝向左侧向下倾斜,使得进入通道348的油在重力作用下朝向左侧流动。离开通道的左端的油流动到左轴承338中从而润滑左轴承338。油从左轴承338流动到内侧布置有扭矩传输轴302的腔350内。腔350从左向右稍稍扩大,由此使其中的油在重力作用下朝向右侧流动。油随后流动通过右轴承338,向下流动通过右轴承334,由此润滑这些轴承,并且随后流动回到空间344中。油最后向下流回到空间344的底部处。在盖342的底部处的塞352在例如保养时允许油从空间344内排出。
现将描述车辆10的传动***的各个操作模式。除非另外说明,各个模式均由车辆10的驾驶员通过开关29进行选择。驾驶员能够在包括车辆10行进时的任何时候转换模式。
可以预期,在这些模式中的至少一些模式中,如果电池306已被完全充电,那么不可能再进行回收(上文所阐释的)的信息将会显示给驾驶员。其原因在于,回收在传动***上产生机械载荷,这会使车辆10减速。同样地,当不再可能进行回收时,车辆10的减速特征会稍稍受到影响。
可以预期,对于这些模式中的至少一些模式而言,当驾驶员将车辆10停在斜面上时,电机300会被控制成抵消作用在车辆10上的重力。因此,即使驾驶员不应用制动器,车辆10仍会保持静止。
在ELECTRIC操作模式中,车辆10仅由电机300推进。同样地,当选择此模式时,HCM向TCM发送信号,从而将离合器204维持在打开位置并且将变速器200放置于空挡位置。
当驾驶员希望车辆10反向移动时,随着由开关28进行选择,除了使电机300的轴318沿相反方向转动之外,与上面的ELECTRIC模式中一样,车辆仅由电机300推进。
在ECO操作模式中,车辆10如上述ELECTRIC模式中一样进行操作直到车辆10到达预定速度。在一个示例性实施方式中,此速度为50km/hr。当达到预定速度时,HCM向TCM发送信号从而将变速器200放置在与如果内燃引擎100在车辆10的当前操作状态下运行的话通常会接合的挡位相对应的挡位。一旦确定了此挡位,TCM使变速器200顺序地从空挡向预定挡位降挡。通过从空挡位置降挡,首先接合第六挡位,因此,与最初从空挡挡位接合第一挡位相比限制了输入轴206的初始加速度。例如,如果预定挡位为第五挡位,那么变速器200将从空挡挡位向第六挡位换挡,并且随后换挡至第五挡位。一旦接合恰当挡位,那么TCM向HCM发送信号从而致动起动马达164。起动马达164随后通过驱动齿轮102使曲轴104旋转。TCM随后向离合器204发送信号以使离合器204闭合。因此,引擎100的曲轴104由电机300经由变速器200驱动,由此允许引擎100起动。随着在离合器204闭合时起动马达164已经引起引擎100的曲轴104初始旋转,减小了由电机300驱动引擎100所需的扭矩,由此避免了车辆10的传动***上的不期望的振动。可以预期,可以省略起动马达164的致动,因此,引擎100在没有由起动马达164支持的情况下由电机300起动。可以预期,在某些状态下,例如但不限于在低牵引力或低速状态下,TCM会向HCM发送信号以在接合恰当挡位之前致动起动马达164,从而启动引擎100的曲轴104的旋转以起动引擎100,并且一旦接合了恰当挡位,TCM向离合器204发送信号使离合器204闭合。一旦引擎100已经起动,那么车辆10能够由引擎100和电机300两者驱动或者仅由引擎100驱动。如上所述,当车辆10仅由引擎100驱动时,电机300向电池306充电。可以预期,电机300也能操作成抵消由变速器200的换挡所引起的扭矩振动,由此提供更平滑的换挡。当车辆10回落到预定速度以下时,离合器204打开,引擎100关闭并且变速器200返回至空挡挡位。可以预期,在引擎100已经起动过一次之后,变速器200可以返回至除了空挡挡位的任一挡位。
在CHARGE操作模式下,车辆10通常如在ECO模式中一样进行操作,但是更优先向电池306再充电。当电池的充电水平低于预定水平时,不管车辆10的速度如何,HCM通常仅使用引擎100来驱动车辆10,并且如上所述使用电机300来给电池306充电。可以预期,对于车辆10的高速或高加速度而言,HCM可以使用引擎100和电机300两者来驱动车辆10。当达到充电的预定水平时,HCM如在ECO模式中一样操作车辆10。可以预期,如果电池306的充电状态较低,那么可以自动选择此操作模式,在此情形中,将向驾驶员显示告知驾驶员变换模式的信息。还可以预期,车辆10会设置有卫星导航***,卫星导航***会在接近优选或强制“仅电动”推进的经编程的路线中的区域时自动激活CHARGE模式,由此在到达此区域时确保满电池充电状态。可以预期,此相同***可以在到达这样的区域时自动接合ELECRIC模式。
在SPORT操作模式中,车辆10通常如在ECO模式中一样进行操作,但是更优先向车轮16提供最大扭矩值。与用于相同的其他状态的ECO模式相比,HCM优选地使用引擎100和电机300两者来驱动车辆10,并且控制TCM以将变速器放置在较低挡位,由此为车辆10的快速加速提供更多可用扭矩。但是,当驱动车辆10所需的扭矩在预定值以下时,HCM与ECO模式中一样操作车辆10。例如,HCM随后可以使用电机300来给电池306充电。就ECO模式而言,引擎100能够通过使用电机300或通过使用起动马达164如上述那样进行起动。可以预期,在变速器200换挡时,可以省去由电机300提供的扭矩抵消,由此提供更运动性的感觉。
还可以预期,传动***能够设置有MAINTENANCE模式。此模式能够由维护人员通过使用与HCM相互作用的电气工具进行致动。在此模式中,通过使用起动马达164来起动引擎100,其中,离合器204打开。
还可以预期,传动***可以设置有ENGINE-ONLY(仅引擎驱动)模式。例如在电池306失效时,此模式能够由HCM自动激活。在此模式中,引擎100通过使用起动马达164进行起动,其中,离合器204打开,并且车辆10仅由引擎100驱动。为了在起动引擎100之后使车辆10移动,TCM控制离合器204关闭,从而与离合器200平滑地接合。
对于本领域中的普通技术人员而言,本发明的上述实施方式的改型和改进是显而易见的。前述说明意为示例性的而不是限制性的。因此,本发明的范围意在仅由随附权利要求的范围所限制。

Claims (23)

1.一种用于混合动力车辆的传动***,包括:
至少一个地面接合元件;
扭矩传输轴,所述扭矩传输轴操作性地连接至所述至少一个地面接合元件,从而驱动所述至少一个地面接合元件;
电机,所述电机操作性地连接至所述扭矩传输轴,所述电机选择性地驱动所述扭矩传输轴并且由所述扭矩传输轴选择性地驱动;
变速器,所述变速器具有输入轴和输出轴,所述输出轴操作性地连接至所述扭矩传输轴,所述输出轴选择性地驱动所述扭矩传输轴并且由所述扭矩传输轴选择性地驱动,
所述变速器具有:
换挡鼓,所述换挡鼓具有至少一个凹槽,所述至少一个凹槽是连续的并且横跨所述换挡鼓的整个圆周;
空挡挡位,在所述空挡挡位处,所述输入轴与所述输出轴之间基本上没有扭矩传递,
第一挡位,在所述第一挡位处,扭矩在所述输入轴与所述输出轴之间通过第一组齿轮进行传递,在所述第一挡位处,所述输入轴的旋转速度与所述输出轴的旋转速度的比值为由所述变速器提供的最高比值,以及
至少一个更高挡位,所述至少一个更高挡位包括最高挡位,在所述最高挡位处,扭矩在所述输入轴与所述输出轴之间通过至少另一组齿轮进行传递,在所述最高挡位处,所述输入轴的所述旋转速度与所述输出轴的所述旋转速度的所述比值为由所述变速器提供的最低比值,
所述变速器能够从所述空挡挡位直接地换挡至所述第一挡位并且能够从所述空挡挡位直接地换挡至所述最高挡位;
将所述换挡鼓旋转至第一位置使得所述变速器换挡到所述空挡挡位,将所述换挡鼓旋转至第二位置使得所述变速器换挡到所述第一挡位,并且将所述换挡鼓旋转至第三位置使得所述变速器换挡到所述最高挡位;以及
所述换挡鼓可从所述第一位置直接旋转至所述第二位置并且可从所述第一位置直接旋转至所述第三位置;以及
内燃引擎,所述内燃引擎操作性地连接至所述变速器的所述输入轴,所述内燃引擎选择性地驱动所述输入轴并且由所述输入轴选择性地驱动。
2.根据权利要求1所述的传动***,其中,所述换挡鼓具有三个凹槽,所述三个凹槽中的每个凹槽是连续的并且横跨所述换挡鼓的所述整个圆周;并且
其中,所述至少一个更高挡位包括第二挡位、第三挡位、第四挡位、第五挡位以及第六挡位,所述第六挡位为所述最高挡位。
3.根据权利要求1或2所述的传动***,其中,所述变速器包括致动器,所述致动器用于使所述变速器在所述空挡挡位、所述第一挡位以及所述至少一个更高挡位之间换挡;并且
还包括控制模块,所述控制模块电子连接至所述致动器从而控制所述致动器的操作。
4.根据权利要求1或2所述的传动***,还包括控制模块,所述控制模块电连接至所述内燃引擎、所述变速器以及所述电机,
所述控制模块控制所述传动***在至少第一操作模式与第二操作模式之间的操作,
在所述第一操作模式中,所述电机驱动所述扭矩传输轴,所述变速器位于所述空挡挡位,并且所述内燃引擎未进行操作,并且
在所述第二操作模式中,所述内燃引擎驱动所述输入轴,所述变速器位于所述第一挡位与所述至少一个更高挡位中的一个挡位,所述输出轴驱动所述扭矩传输轴,并且所述扭矩传输轴驱动所述电机。
5.根据权利要求4所述的传动***,还包括离合器,所述离合器将所述内燃引擎选择性地连接至所述输入轴;
其中,所述控制模块电连接至所述离合器;并且
其中,在所述第一操作模式中,所述离合器打开并且在所述第二操作模式中,所述离合器闭合。
6.根据权利要求4所述的传动***,其中,在从所述第一操作模式与所述第二操作模式接合之前,所述变速器从所述空挡挡位换挡至所述最高挡位,因此,所述扭矩传输轴通过所述输出轴驱动所述输入轴,并且所述输入轴驱动所述内燃引擎。
7.根据权利要求6所述的传动***,还包括离合器,所述离合器将所述内燃引擎选择性地连接至所述输入轴;
其中,所述控制模块电连接至所述离合器;并且
其中,在从所述第一操作模式与所述第二操作模式接合之前,一旦所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位或者在所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位之后,所述离合器闭合。
8.根据权利要求1或2所述的传动***,还包括离合器,所述离合器将所述内燃引擎选择性连接至所述输入轴。
9.根据权利要求1或2所述的传动***,还包括摩擦离合器,所述摩擦离合器将所述电机和所述变速器的所述输出轴操作性地连接至所述扭矩传输轴。
10.根据权利要求1或2所述的传动***,其中,所述至少一个地面接合元件为至少一个车轮。
11.一种车辆,包括:
框架;
根据权利要求1或2所述的传动***连接至所述框架;
安装至所述框架的至少一个其他地面接合元件,以及
座椅。
12.根据权利要求11所述的车辆,还包括电池,所述电池电连接至所述电机。
13.根据权利要求12所述的车辆,其中,所述电池位于所述内燃引擎的下方。
14.根据权利要求11所述的车辆,其中,所述内燃引擎布置在所述电机的前方。
15.根据权利要求14所述的车辆,其中,所述变速器纵向布置在所述内燃引擎与所述电机之间。
16.根据权利要求11所述的车辆,其中,所述座椅为跨式座椅。
17.根据权利要求16所述的车辆,其中,所述至少一个地面接合元件为后轮并且所述至少一个其他地面接合元件为两个前轮。
18.一种起动混合动力车辆中的内燃引擎的方法,所述混合动力车辆包括所述内燃引擎、电机以及变速器,所述方法包括:
用所述电机驱动所述变速器的输出轴;
将所述变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位;
一旦所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位或者在所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位之后,用所述变速器的输入轴驱动所述内燃引擎;并且
一旦所述内燃引擎由所述输入轴驱动,起动所述内燃引擎。
19.根据权利要求18所述的方法,还包括:
一旦所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位,那么将所述变速器降挡至较低挡位;
其中,一旦所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位或者在所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位之后用所述变速器的输入轴驱动所述内燃引擎包括一旦所述变速器位于所述较低挡位用所述变速器的所述输入轴驱动所述内燃引擎。
20.根据权利要求18或19所述的方法,其中,一旦所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位或者在所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位之后用所述变速器的输入轴驱动所述内燃引擎包括一旦所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位或在所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位之后闭合将所述内燃引擎选择性连接至所述输入轴的离合器。
21.一种起动混合动力车辆中的内燃引擎的方法,所述混合动力车辆包括所述内燃引擎、电机以及变速器,所述方法包括:
用所述电机驱动所述变速器的输出轴;
使用起动马达启动所述内燃引擎的曲轴的旋转;
在通过使用所述起动马达启动所述曲轴的旋转之后将所述变速器从空挡挡位直接换挡至最高挡位;并且
一旦所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位或者在所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位之后用所述变速器的输入轴驱动所述内燃引擎。
22.根据权利要求21所述的方法,还包括:
一旦所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位将所述变速器降挡至较低挡位;
其中,一旦所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位或在所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位之后用所述变速器的输入轴驱动所述内燃引擎包括一旦所述变速器位于所述较低挡位中用所述变速器的所述输入轴驱动所述内燃引擎。
23.根据权利要求21或22所述的方法,其中,一旦所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位或在所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位之后用所述变速器的输入轴驱动所述内燃引擎包括一旦所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位或在所述变速器从所述空挡挡位直接换挡至所述最高挡位之后闭合将所述内燃引擎选择性地连接至所述输入轴的离合器。
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