CN107554280A - 一种混合动力汽车的多模式动力传动*** - Google Patents

一种混合动力汽车的多模式动力传动*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车的多模式动力传动***，电机输入轴上固连有电机输入齿轮，发电机输入轴上固连有发电机输入齿轮，发动机上固连有发动机输入齿轮，发动机输入齿轮与发电机输入齿轮啮合，主减速器上固连有减速器齿轮，发动机输入轴上空套有与电机输入齿轮啮合的双联齿轮，发电机输入轴上连接有与减速器齿轮啮合的发电机齿轮组，双联齿轮与减速器齿轮之间通过同步器高低挡切换机构传递动力。通过齿轮空套及同轴安装布置，减小尺寸，通过发动机与电机在各种工况下的配合工作，使得发动机、驱动电机均能够在高效率区间工作。

Description

一种混合动力汽车的多模式动力传动***
技术领域
本发明涉及混合动力汽车的传动结构技术领域，具体地指一种混合动力汽车的多模式动力传动***。
背景技术
节能与环保已经成为汽车技术发展的两大主题，近年来，实现降低油耗和排放的混合动力汽车，得到了开发应用，并在商用化、产业化进程上发展迅速，目前已量产的混合动力汽车有丰田普锐斯、三菱OUTLANDER PHEV、比亚迪秦等等。
目前，汽车混合动力装置有多种方案，各自存在优缺点。例如，上海纳铁福传动有限公司的“混合动力汽车用动力总成”(中国专利号CN205439956U)，为双电机多模式方案。发电机通过第一齿轮组与内燃机相连接，内燃机与第一齿轮组之间设有离合器，第一齿轮组通过第二齿轮组与左驱动轮，右驱动轮连接，第一齿轮组与第二齿轮组之间设有断开机构，第二齿轮组通过同步器相连接。该方案可解决混合动力汽车高速电机成本高、汽车加速能力差和爬坡能力低的缺点，改善性能。但该方案轴系太多、尺寸太大，不利于整车布置，同时发动机动力输出时只有一个挡位，不利于经济性。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种利于整车布置、具有多种挡位的混合动力汽车的多模式动力传动***。
为实现此目的，本发明所设计的混合动力汽车的多模式动力传动***，包括驱动电机、与驱动电机连接的电机输入轴、发电机、与发电机连接的发电机输入轴、发动机、与发动机连接的发动机输入轴、驱动轴和设置于驱动轴上的传动装置；其特征在于：所述电机输入轴与所述发动机输入轴之间通过第一齿轮组传递动力；所述发动机输入轴与所述驱动轴之间通过同步器高低挡切换机构传递动力；所述发动机输入轴与所述发电机输入轴之间通过第二齿轮组传递动力；所述发电机输入轴与所述传动装置之间通过第三齿轮组传递动力。
具体的，所述第一齿轮组包括固连于电机输入轴上的电机输入齿轮和空套在发动机输入轴上、与电机输入齿轮啮合的第一齿轮。
具体的，所述同步器高低挡切换机构包括发动机输出轴、设置于发动机输入轴和发动机输出轴上的低挡齿轮组和高挡齿轮组以及设置于发动机输出轴上的同步器，所述同步器位于低挡齿轮组与高挡齿轮组之间；所述发动机输出轴与传动装置之间通过第四齿轮组传递动力。
具体的，所述低挡齿轮组包括空套在发动机输入轴上的第一齿轮和空套在发动机输出轴上于第一齿轮啮合的低挡齿轮。
具体的，所述传动装置为主减速器；所述高挡齿轮组包括空套在发动机输入轴上的第二齿轮和空套在发动机输出轴上与第二齿轮啮合的高挡齿轮。
具体的，所述第四齿轮组包括固连于发动机输出轴上的发动机输出齿轮和固连于主减速器上与发动机输出齿轮啮合的减速器齿轮。
具体的，所述第二齿轮组包括固连于发动机输入轴上的发动机输入齿轮和固连于发电机输入轴上与发动机输入齿轮啮合的发电机输入齿轮。
优选的，发动机输入轴与传动装置之间连接有第一离合器。
具体的，所述传动装置为主减速器；所述第三齿轮组包括空套于发电机输入轴上的第三齿轮和固连于主减速器上与第三齿轮啮合的减速器齿轮，所述第三齿轮连接有第一离合器。
优选的，发动机输入轴与电机输入轴之间以及发动机输入轴与发动机输出轴之间均连接有第二离合器。
优选的，所述第一齿轮连接有第二离合器。
进一步优选的，所述驱动电机、发电机和发动机均位于驱动轴的前方，所述发电机位于发动机的同侧或异侧，所述驱动电机位于发动机的异侧。
本发明的有益效果是：通过齿轮空套及同轴安装布置，减小尺寸，通过发动机与电机在各种工况下的配合工作，使得发动机、驱动电机均能够在高效率区间工作，发动机由发电机带动点火，发动机动力能够更多的介入驱动车辆行驶，提高车辆的动力性，同时降低了油耗。
车辆起步时纯电驱动，同步器与低挡齿轮连接，此时驱动电机动力通过低挡齿轮、同步器传递至输出轴；当车辆车速超过某一设定值后，由发动机驱动车辆行驶，此时发电机带动发动机点火，然后发电机输入轴的离合器结合，发动机动力通过发电机输入轴传递至减速器齿轮，从而驱动车辆；车辆高速行驶时，由驱动电机高挡驱动车辆，此时同步器与高挡齿轮结合，驱动电机动力通过高挡齿轮、同步器传递至驱动轴，驱动车辆；当车辆行驶所需动力大于驱动电机或者发动机动力时，车辆并联驱动，此时离合器结合，同步器与低挡齿轮或高挡齿轮结合，低速时驱动电机与发电机共同驱动车辆，中高速时驱动电机与发动机共同驱动车辆；当动力电池组电量不足时，发动机带动发电机发电，给电池组充电，此时车辆在串联模式下行驶。
附图说明
图1为本发明中动力传动***的一种连接结构示意图；
图2为本发明中动力传动***的另一种连接结构示意图；
其中，1—驱动电机，2—电机输入轴，3—发电机，4—发电机输入轴，5—发动机，6—发动机输入轴，7—驱动轴，8—主减速器，9—电机输入齿轮，10—发电机输入齿轮，11—发动机输入齿轮，12—减速器齿轮，13—第一齿轮，14—第二齿轮，15—第一离合器，16—第三齿轮，17—第二离合器，18—发动机输出轴，19—发动机输出齿轮，20—低挡齿轮，21—高挡齿轮，22—同步器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示的混合动力汽车的多模式动力传动***，包括驱动电机1、与驱动电机1连接的电机输入轴2、发电机3、与发电机3连接的发电机输入轴4、发动机5、与发动机5连接的发动机输入轴6、驱动轴7和设置于驱动轴7上的主减速器8；发电机3位于发动机5的同侧，驱动电机1位于发动机5的异侧。电机输入轴2上固连有电机输入齿轮9，发电机输入轴4上固连有发电机输入齿轮10，发动机5上固连有发动机输入齿轮11，发动机输入齿轮11与发电机输入齿轮10啮合，主减速器8上固连有减速器齿轮12。
发动机输入轴6上空套有与电机输入齿轮9啮合的双联齿轮，双联齿轮包括空套在发动机输入轴6上的第一齿轮13和第二齿轮14，第一齿轮13与电机输入齿轮9啮合，第一齿轮13连接有第一离合器15。双联齿轮与减速器齿轮12之间通过同步器高低挡切换机构传递动力。发动机输出轴18上固连有发动机输出齿轮19，发动机输出齿轮19与减速器齿轮12啮合，同步器高低挡切换机构连接于发动机输出轴18上。同步器高低挡切换机构包括空套在发动机输出轴18上的低挡齿轮20和高挡齿轮21，低挡齿轮20与第一齿轮13啮合，高挡齿轮21与第二齿轮14啮合，低挡齿轮20与高挡齿轮21之间设有同步器22。发电机输入轴4上连接有与减速器齿轮12啮合的发电机齿轮组，发电机齿轮组包括空套在发电机输入轴4上的第三齿轮16，第三齿轮16与减速器齿轮12啮合。
如图2所示，为实现发动机5三个挡位的驱动，第三齿轮16连接有第二离合器17。
本发明的传动***的各工作模式的工作状态如下：
纯电动模式：在纯电动模式下，有两个挡位可以选择，第一离合器15、第二离合器17均处于分离状态(若选用图1所示的连接方式，则第一离合器15处于分离状态即可)，同步器22与低挡齿轮20或高齿轮21结合，驱动电机1的电机输入齿轮9、双联齿轮、低挡齿轮20或高挡齿轮21传递给发动机输出轴18，最终通过发动机输出齿轮19传递给主减速器8驱动车辆，此时发动机5和发电机3不工作。
发动机驱动模式：有三个挡位可以选择。第二离合器17结合，同步器22与低挡齿轮20或高挡齿轮21结合，发动机5的动力通过发动机输入轴6、双联齿轮、低挡齿轮20或高挡齿轮21传递至发动机输出轴18，最终通过发动机输出齿轮19和减速器齿轮12传递至主减速器8驱动车辆，通过切换同步器22与高挡齿轮21或低挡齿轮20结合，发动机5可以实现两个挡位切换；第一离合器15结合，离合器17断开，发动机5的动力通过发动机输入齿轮11和发电机输入齿轮10输出至发电机输入轴4，通过第三齿轮16和减速器齿轮12传递至主减速器8驱动车辆，此时发动机5通过三个挡位驱动车辆(若采用图1所示的连接方式，则发动机驱动模式只有通过发电机输入齿轮10输出至主减速器8来驱动车辆这一种模式)。
串联驱动模式：当动力电池组的电量低于某一数值后，发动机5带动发电机3发电，给动力电池组充电，第一离合器15和第二离合器17断开(若选用图1所示的连接方式，则第一离合器15处于分离状态即可)，同步器22与低挡齿轮20或高挡齿轮21结合，由驱动电机1通过电机输入齿轮9、双联齿轮、低挡齿轮20或高挡齿轮21传递至发动机输出轴18，最后通过发动机输出齿轮19驱动减速器齿轮12，从而将动力传递至主减速器8，驱动车辆。
并联驱动模式：第二离合器17结合，发动机5的动力与驱动电机1的动力在双联齿轮耦合后传递至发动机输出轴18最后通过发动机输出齿轮19、减速器齿轮12传递至主减速器8驱动车辆，发动机5与驱动电机1共同驱动车辆；高速时，第一离合器15结合，同步器22与高挡齿轮21结合，发动机1与驱动电机3动力在发动机输出轴18上耦合同后同通过发动机输出齿轮19传递至主减速器8共同驱动车辆。此时发电机3可给驱动电机1充电，同时可将动力传递至减速器齿轮12驱动车辆。
若采用图1所示的连接方式，则车辆在加速和爬坡时，车辆所需功率、扭矩超过驱动电机1的额定值时，发动机5与驱动电机1一起工作，发动机5的动力和驱动电机1的动力在发动机输出齿轮18上耦合后传递到主减速器8，驱动车辆行驶，发动机5的多余动力带动发电机3发电。此时，第一离合器15结合，同步器22与高挡齿轮20或低挡齿轮21结合，通过同步器22选择不同的挡位，驱动电机3能够在高效区间工作。
再生回收模式：在汽车滑行或制动减速时，发电机3进行能力再生，将车辆的动能转换为电能，储存到动力电池组中。此时，第一离合器15和第二离合器17断开(若选用图1所示的连接方式，则第一离合器15处于分离状态即可)，同步器22与低挡齿轮20或高挡齿轮21结合。
驻车发电模式：在必要的时候，如动力电池组电量较低时，可以由发动机5只驱动发电机3发电，向动力电池组充电。此时，第一离合器15结合，第二离合器17断开(若选用图1所示的连接方式，则第一离合器15处于分离状态即可)。
倒挡模式：驱动电机1反转，同步器22与低挡齿轮20结合，第一离合器15断开，驱动电机1的动力通过双联齿轮和抵挡齿轮20传递至发动机输出轴18最后通过发动机输出齿轮19、减速器齿轮12传递至主减速器8驱动车辆。
本发明的混合动力传动装置，发动机5与驱动电机1在各种工况下的配合工作，能够使发动机5、驱动电机1大多时候都在高效区间工作，且换挡过程中无动力中断；双联齿轮空套在发动机输入轴6，能够缩短传动装置轴向尺寸，整体结构紧凑，便于布置；发动机5由发电机3带动点火，发动机5的动力能够更多的介入驱动车辆行驶，提高车辆的动力性，同时降低了油耗。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种混合动力汽车的多模式动力传动***，包括驱动电机(1)、与驱动电机(1)连接的电机输入轴(2)、发电机(3)、与发电机(3)连接的发电机输入轴(4)、发动机(5)、与发动机(5)连接的发动机输入轴(6)、驱动轴(7)和设置于驱动轴(7)上的传动装置；其特征在于：所述电机输入轴(2)与所述发动机输入轴(6)之间通过第一齿轮组传递动力；所述发动机输入轴(6)与所述驱动轴(7)之间通过同步器高低挡切换机构传递动力；所述发动机输入轴(6)与所述发电机输入轴(4)之间通过第二齿轮组传递动力；所述发电机输入轴(4)与所述传动装置之间通过第三齿轮组传递动力。
2.如权利要求1所述的一种混合动力汽车的多模式动力传动***，其特征在于：所述第一齿轮组包括固连于电机输入轴(2)上的电机输入齿轮(9)和空套在发动机输入轴(6)上、与电机输入齿轮(9)啮合的第一齿轮(13)。
3.如权利要求1所述的一种混合动力汽车的多模式动力传动***，其特征在于：所述同步器高低挡切换机构包括发动机输出轴(18)、设置于发动机输入轴(6)和发动机输出轴(18)上的低挡齿轮组和高挡齿轮组以及设置于发动机输出轴(18)上的同步器(22)，所述同步器(22)位于低挡齿轮组与高挡齿轮组之间；所述发动机输出轴(18)与传动装置之间通过第四齿轮组传递动力。
4.如权利要求3所述的一种混合动力汽车的多模式动力传动***，其特征在于：所述低挡齿轮组包括空套在发动机输入轴(6)上的第一齿轮(13)和空套在发动机输出轴(18)上于第一齿轮(13)啮合的低挡齿轮(20)。
5.如权利要求3所述的一种混合动力汽车的多模式动力传动***，其特征在于：所述高挡齿轮组包括空套在发动机输入轴(6)上的第二齿轮(14)和空套在发动机输出轴(18)上与第二齿轮(14)啮合的高挡齿轮(21)。
6.如权利要求3所述的一种混合动力汽车的多模式动力传动***，其特征在于：所述传动装置为主减速器(8)；所述第四齿轮组包括固连于发动机输出轴(18)上的发动机输出齿轮(19)和固连于主减速器(8)上与发动机输出齿轮(19)啮合的减速器齿轮(12)。
7.如权利要求1所述的一种混合动力汽车的多模式动力传动***，其特征在于：所述第二齿轮组包括固连于发动机输入轴(6)上的发动机输入齿轮(11)和固连于发电机输入轴(4)上与发动机输入齿轮(11)啮合的发电机输入齿轮(10)。
8.如权利要求1所述的一种混合动力汽车的多模式动力传动***，其特征在于：所述传动装置为主减速器(8)；所述第三齿轮组包括空套于发电机输入轴(4)上的第三齿轮(16)和固连于主减速器(8)上与第三齿轮(16)啮合的减速器齿轮(12)，所述第三齿轮(16)连接有第一离合器(15)。
9.如权利要求2或4所述的一种混合动力汽车的多模式动力传动***，其特征在于：所述第一齿轮(13)连接有第二离合器(17)。
10.如权利要求1所述的一种混合动力汽车的多模式动力传动***，其特征在于：所述驱动电机(1)、发电机(3)和发动机(5)均位于驱动轴(7)的前方，所述发电机(3)位于发动机(5)的同侧或异侧，所述驱动电机(1)位于发动机(5)的异侧。
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