用於混合動力車輛的動力傳動系的製作方法

2023-05-29 16:30:21

本發明總體而言涉及用於混合動力車輛的動力傳動系。更具體地，本發明涉及這樣一種用於混合動力車輛的動力傳動系，其通過將電機與用於前輪的驅動軸聯接，並且提供用於增加的高速度的傳動比，來高效地改善換擋性能的。

背景技術：

自動的手動變速器(Automated Manual Transmission，AMT)可以在車輛行駛時利用執行器來提供自動換擋，從而提供類似於自動變速器的便利性，並且在保持高於自動變速器的動力傳輸效率的同時能夠有助於提高車輛的燃料效率。

然而，對於基於同步嚙合型換擋機構的自動的手動變速器而言，在通過變換擋位的執行器來執行自動換擋的過程中，需要來自發動機的動力斷開一段時間，這樣扭矩會減小，並且使換擋性能變差(諸如車輛被回拉)。

因此，需要這樣的用於混合動力車輛的動力傳動系，其即使在車輛行駛時的換擋期間，來自發動機的動力斷開的情況下，也可以提供無振動的換擋。

公開於該發明背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發明的一般背景技術的理解，而不應視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

技術實現要素：

本發明的各個方面涉及提供一種用於混合動力車輛的動力傳動系，其即使在車輛行駛中的換擋期間，來自發動機的動力斷開的情況下，也可以提供沒有振動的換擋。

在本發明的一個方面中，一種用於車輛的動力傳動系可以包括： 第一換擋機構，其包括變速器輸入軸；多個軸，所述多個軸設置為與第一換擋機構中的變速器輸入軸平行，其中第一換擋機構接收來自發動機的動力，並且在車輛行駛時所述多個軸將來自電機的動力傳送至驅動軸；以及第二換擋機構，其包括安裝在多個軸上的多個齒輪，在車輛行駛時多個齒輪中的一個通過恆定同步器保持與從動齒輪接合併且與從動齒輪旋轉。

選擇換擋擋位的換擋撥叉軸設置為用於第一換擋機構和第二換擋機構，以選擇性地接合多個齒輪，其中，換擋撥叉軸可以具有電機擋位，並且其中，在車輛行駛時對應於車輛的速度的擋位被選擇，並且恆定同步器保持與從動齒輪接合。

選擇換擋擋位的換擋撥叉軸設置為用於第一換擋機構和第二換擋機構，以選擇性地接合多個齒輪，並且當空擋位被接合時，恆定同步器保持與從動齒輪接合。

選擇換擋擋位的換擋撥叉軸設置為用於第一換擋機構和第二換擋機構，以選擇性地接合多個齒輪，並且當電機擋位被選擇時，恆定同步器與從動齒輪分離。

第二換擋機構包括第一軸和第二軸，驅動齒輪安裝在第一軸上，從動齒輪和輸出齒輪安裝在第二軸上，以及從動齒輪與恆定同步器接合或者分離，從而使得來自電機的動力傳送至驅動軸，或者與驅動軸斷開。

電機與第一軸直接聯接。

倒擋齒輪和與所述倒擋齒輪接合或者分離的倒擋同步器安裝在第一軸上。

倒擋齒輪與在第一換擋機構的變速器輸入軸上的驅動齒輪接合。

當車輛怠速時，第二換擋機構將從動齒輪與恆定同步器彼此分離，並且將倒擋齒輪與倒擋同步器彼此接合，從而使得來自發動機的驅動力輸入至電機，並且對電池進行充電。

根據本發明的用於混合動力車輛的動力傳動系，其可以將電機與驅動軸直接聯接，而不用增加部件至現有AMT或者DCI中的換擋器/選擇器。另外，通過在車輛怠速時分離電機，可以進行怠速充電，這樣可以去除混合動力起動發電機(Hybrid Starter Generator；HSG)。另外， 由於在車輛行駛時電機保持與驅動軸直接聯接，所以即使在換擋期間也可以通過電機來補償斷開的發動機動力，以改善換擋性能且沒有振動。

本發明的方法和裝置可以具有其他的特性和優點，這些特性和優點從併入本文中的附圖和隨後的具體實施方式中將是顯而易見的，或者將在併入本文中的附圖和隨後的具體實施方式中進行詳細陳述，這些附圖和具體實施方式共同用於解釋本發明的特定原理。

附圖說明

圖1是示出了根據本發明的一個示例性實施例的混合動力車輛的動力傳動系的構造的圖。

圖2是示出了在圖1中所示的動力傳動系操作中的動力流的圖。

圖3是示出了圖1中所示的電機的怠速充電的圖。

圖4是示出了圖1中所示的動力傳動系針對車輛倒車的操作的圖。

應當理解的是，附圖並非按比例地繪製，而是圖示性地簡化呈現各種特徵以顯示本發明的基本原理。本文所公開的本發明的具體設計特徵(包括例如，具體尺寸、方向、位置和外形)將部分地由具體所要應用和使用的環境來確定。

在這些圖形中，貫穿附圖的多幅圖形，附圖標記引用本發明的相同或等同的部分。

具體實施方式

下面將詳細參考本發明的各種實施例，這是實施例的示例示於在附圖中並且描述如下。儘管將結合示例性實施例來描述本發明，但是將理解的是，本說明書並非旨在將本發明限制於那些示例性實施例。相反，本發明旨在不但覆蓋這些示例性實施方案，而且覆蓋可以包括在由所附權利要求所限定的本發明的精神和範圍之內的各種替選方式、修改方式、等同方式以及其它的實施例。

在下文中，將參照附圖來描述根據本發明的一個實施例的用於混合動力車輛的動力傳動系。

圖1是示出了根據本發明的一個示例性實施例的混合動力車輛的 動力傳動系的結構的圖，圖2是示出了在圖1中所示的動力傳動系操作中的動力流的圖，圖3是示出了圖1中所示的電機怠速充電的圖。圖4是示出圖1中所示的動力傳動系針對車輛倒車的操作的圖。

根據本發明的一個示例性實施例的用於混合動力車輛的動力傳動系包括：多個軸610和620，多個軸610和620設置為與第一換擋機構500的變速器輸入軸510平行，該第一換擋機構500接收來自發動機100的動力，在車輛行駛時多個軸610和620將來自電機200的動力傳送至驅動軸300；以及第二換擋機構600，其包括安裝在軸610和620上的多個齒輪630、650、660和670，在車輛行駛時多個齒輪中的一個通過恆定同步器640與從動齒輪630保持接合併且與從動齒輪630旋轉。

本發明涉及用於混合動力車輛的動力傳動系，其中安裝了電機200和發動機100二者，並且換擋機構500和600分別設置為用於發動機100和電機200。聯接至發動機100的第一換擋機構500包括：變速器輸入軸510；多個驅動齒輪530a和530b，其設置在變速器輸入軸510上；變速器輸出軸550；從動齒輪540，其相對於變速器輸出軸550旋轉；以及多個同步器560，其選擇性地將換擋所至的每個擋位的從動齒輪540同步。應理解的是，必要時本領域的技術人員可以將本文中所述的第一換擋機構500的配置和布置修改為各種方式。

第二換擋機構600設置為用於電機200，這樣在車輛行駛時，來自電機200的動力傳送至驅動軸300，並且與來自發動機100的驅動力相結合。即使來自發動機100的動力在換擋期間通過離合器700斷開，來自電機200的動力也持續傳送至驅動軸300，這樣在換擋期間整個系統的動力未斷開，且相應地提高了換擋性能而沒有振動。

詳細地描述本發明的配置，第二換擋機構600包括第一軸610和第二軸620，驅動齒輪650安裝在第一軸610上，並且從動齒輪630和輸出齒輪660安裝在第二軸620上。第一軸610與驅動齒輪650和電機200直接聯接，這樣第一軸610通過來自電機200的動力與它們一起旋轉。輸出齒輪660與第二軸620直接聯接，並且隨著第二軸620旋轉，從動齒輪630在第二軸620上並且相對於第二軸620旋轉。因此，從動齒輪630與恆定同步器640接合或者分離，這樣可以將從電機200提供的動力傳送至驅動軸300，或者將從電機200提供的動力與驅動軸300斷開。

倒擋齒輪670和倒擋同步器680安裝在第一軸610上，該倒擋同步器680與倒擋齒輪670接合或者分離。倒擋齒輪670與第一換擋機構500的變速器輸入軸510上的驅動齒輪中的一個530b接合。相應地，當倒擋齒輪670通過倒擋同步器680接合時，來自發動機100的動力通過第一換擋機構500的驅動齒輪530傳送至驅動軸300，使得車輛可以倒車。顯然地，來自電機200的動力也通過倒擋齒輪670和倒擋同步器680傳送至驅動軸300。在這個示例性實施例中，倒擋齒輪670、倒擋同步器680和驅動齒輪650順序地設置在第一軸610上，但是可以根據設計或環境來任意地改變這種布置。

從動齒輪630設置在第二軸620上，並且相對於第二軸620旋轉。從動齒輪630通過在第一軸610上的驅動齒輪650來驅動，但相對於第二軸620旋轉，而從動齒輪630通過恆定同步器640被接合時與第二軸620旋轉。另外，輸出齒輪660安裝在第二軸620上，使得來自電機200的動力通過驅動齒輪650、從動齒輪630和輸出齒輪660，最終傳送至驅動軸300。

由於電機200與第一軸直接聯接，所以來自電機200的動力通過第一軸610上的驅動齒輪650和第二軸620上的從動齒輪630而傳送至驅動軸300，當發動機怠速時，來自發動機100的動力傳送至電機200，並且對電池充電。

可以選擇換擋擋位的換擋撥叉軸(shifting rail)400設置為用於第一換擋機構500和第二換擋機構600，以選擇性地接合齒輪。換擋撥叉軸400具有電機擋位，並且在車輛行駛時，對應於車輛的速度的齒輪被選擇，並且恆定同步器640保持與從動齒輪630接合。

換擋撥叉軸400配置為：即使空擋位被接合，恆定同步器640也保持與從動齒輪630接合，這樣即使在換擋期間來自電機200的動力也持續傳送至驅動軸300。相應地，即使來自發動機100的動力在換擋期間通過離合器700斷開，來自電機200的驅動力也能傳送至驅動軸300，這樣不產生振動，因而可以平順地換擋，並增強了換擋性能。

最後，換擋撥叉軸400具有電機擋位，並且當駕駛員移動換擋杆至電機擋位時，恆定同步器640與從動齒輪630分離，並且來自電機200的動力不傳送至驅動軸300。相應地，當車輛怠速時，可以通過使用倒擋 齒輪670和倒擋同步器680，利用來自發動機的動力將電機200反轉，而對電池充電。

參照圖2至圖4來描述當車輛行駛、怠速、倒車時的動力流動。

圖2是示出了在車輛以接合的第一擋位行駛時動力傳動系中的動力流的圖。首先，針對用於發動機100的第一換擋機構500，第一從動齒輪540a和第二從動齒輪540b安裝在變速器輸出軸550上。在第一從動齒輪540a與第二從動齒輪540b之間的同步器560與第一從動齒輪540a接合，這樣來自發動機100的動力通過變速器輸入軸510上的第一驅動齒輪530a傳送至變速器輸出軸550上的第一從動齒輪540a。因此，來自發動機100的動力通過變速器輸出軸550上的輸出齒輪570從變速器輸入軸510傳送至驅動軸300。

針對用於電機200的第二換擋機構600，第二軸620上的從動齒輪630通過恆定同步器640接合，這樣來自電機200的動力通過第一軸610上的驅動齒輪650傳送至從動齒輪630，並且通過從動齒輪630來旋轉第二軸620，這樣來自電機200的動力通過第二軸620上的輸出齒輪660傳送至驅動軸300，並且與來自發動機100的動力結合。相應地，即使來自發動機100的動力在換擋期間通過離合器700斷開，由於來自電機200的動力甚至在換擋期間都持續地傳送至驅動軸300，所以驅動力持續地傳送至驅動軸300，從而提高了換擋性能而沒有振動。

圖3是示出了電機200的怠速充電的圖，其中，換擋撥叉軸400的電機擋位已經被選擇。當車輛怠速時，來自發動機的驅動力不需要旋轉驅動軸300，這樣該驅動力將電機200反轉，由此對電池充電。

相應地，在用於第一換擋機構500和第二換擋機構600的換擋撥叉軸400中電機擋位被選擇時，恆定同步器640與從動齒輪630分離。由於恆定同步器640與從動齒輪630分離，所以即使第一軸610上的驅動齒輪650通過電機200旋轉，第二軸620上的從動齒輪630也不能旋轉第二軸620，這樣動力不傳送至驅動軸300。因此，當車輛怠速時，可以利用來自發動機100的動力，通過將電機200反轉來對電池充電，這樣不需要諸如混合動力起動發電機(Hybrid Starter Generator；HSG)的部件，並且相應地降低了製造成本。

描述利用電機200來對電池充電的過程，當車輛怠速時，第二換擋 機構600將從動齒輪630與恆定同步器640分離，並且將倒擋齒輪670與倒擋同步器680接合，這樣來自發動機100的驅動力通過變速器輸入軸510上的驅動齒輪530b而輸入至倒擋齒輪670。由於倒擋齒輪670與倒擋同步器680接合，所以通過採用與車輛行駛時的方向相反的方向來旋轉第一軸610，而驅動力輸入至電機200，由此對電池充電。然而，由於從動齒輪630與恆定同步器640分離，所以即使離合器700在怠速狀態下未分離，也可以通過將電機200反轉，利用來自發動機100的驅動力來對電池充電，並且動力不傳送至驅動軸300。

圖4是圖示了車輛倒車時的圖，其中換擋撥叉軸400中的倒擋位已經被選擇。在第二換擋機構600中，第二軸620上的從動齒輪630與恆定同步器640接合。當車輛倒車時，來自發動機100的動力通過驅動齒輪530b傳送至倒擋齒輪670，其中驅動齒輪530b通過變速器輸入軸510與倒擋齒輪670嚙合。倒擋齒輪670與倒擋同步器680接合，並且採用與車輛行駛時的方向相反的方向隨著第一軸610旋轉。輸入至倒擋齒輪670的動力通過第一軸610上的驅動齒輪650和第二軸620上的從動齒輪630傳送至輸出齒輪660，然後傳送至驅動軸300。

類似地，當倒擋位被選擇時，來自電機200的動力採用與從發動機100傳送至倒擋齒輪670的動力相同的方向，傳送至驅動軸300。在這個過程中，驅動軸300通過倒擋齒輪670反轉，並且車輛向後移動。

根據本發明的另一個實施例，相關技術領域的AMT在從第一擋位至倒擋位的選擇撥叉軸中需要四路選擇器，來實現六個傳動比。然而，在本發明的示例性實施例中，需要電機擋位，這樣額外地需要一路選擇器。相應地，部件會增加，但為了防止增加部件，倒擋位可以通過諸如P擋位的接線(杆)與變速杆聯接，而不與通過駕駛員操作的電動換擋器/選擇器聯接。根據這種配置，換擋器/選擇器的操作數量與現有的AMT相同，從而不需要額外的成本。

根據本發明的用於混合動力車輛的動力傳動系，其可以將電機與驅動軸直接聯接，甚至不需要增加部件至現有的AMT或者DCI中的換擋器/選擇器。另外，通過在車輛怠速時脫離電機，可以進行怠速充電，從而可以去除HSG。另外，由於在車輛行駛時電機保持與驅動軸直接聯接，所以即使在換擋期間也可通過電機來補償斷開的發動機動力， 從而提高了換擋性能而沒有振動。

為了方便解釋並精確限定所附權利要求，術語「上」、「下」、「內」和「外」用於參照附圖中所顯示的這些特徵的位置來描述示例性實施例的特徵。

前面對本發明具體示例性實施例所呈現的描述出於說明和描述的目的。前面的描述並非旨在窮舉，或者將本發明限制為公開的精確形式，且顯然的是，根據以上教導若干修改和變化都是可能的。選擇示例性實施例並進行描述以解釋本發明的特定原理及其實際應用，由此使得本領域的其它技術人員能夠利用並實現本發明的各種示例性實施例及其各種可替選方式和修改方式。本發明的範圍旨在通過所附權利要求及其等同形式來限定。