一種混合動力汽車用多模式動力耦合機構的製作方法
2023-07-16 01:17:56 1
一種混合動力汽車用多模式動力耦合機構的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種混合動力汽車用多模式動力耦合機構，包括第一動力源輸入軸(I1)、第二動力源輸入軸(I2)、與車輪驅動連接的輸出軸(O)；第一動力源輸入軸(I1)與第二動力源輸入軸(I2)平行布置，第二動力源輸入軸(I2)與車輪驅動連接的輸出軸(O)呈同軸布置；第一動力源輸入軸(I1)可選互斥地與第二動力源輸入軸(I2)或輸出軸(O)旋轉驅動連接。與現有技術相比，本發明通過精簡的元件，通過優化的切換連接關係實現了最大化的特徵模式，能滿足混合動力特別是PHEV混合動力應用的多模式需求。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種動力耦合機構，尤其是涉及一種混合動力汽車用多模式動力耦合 機構 一種混合動力汽車用多模式動力耦合機構
【背景技術】
[0002] 對於傳統內燃機車輛而言，變速器的功能僅僅包括對內燃機輸出動力特性與車輪 邊動力需求進行匹配，對於混合動力汽車用自動變速器而言,需要其對多動力源輸出動力 進行耦合，即實現動力耦合功能，以便完成混合動力驅動，並且要求其同時對多動力源進行 上述動力性匹配。
[0003] 對於輕混，中混以及強混車輛而言，在行車過程中，內燃機是主要動力源，電機僅 僅起到類似於純電動起步以及優化調整發動機工作點等輔助作用，因此對於上述情況，自 動變速器的動力性匹配設計主要是針對內燃機。而插電式混合動力（PHEV)汽車通常包含 兩種工作模式，即電量消耗（CD)以及電量維持（CS)模式。前者以電機作為獨立動力源，而 後者以發動機作為主動力源，以電機作為輔助動力源，這樣一來就要求一套上述的動力耦 合機構同時適應電機以及內燃機截然不同的動力輸出特性，這對動力耦合機構的設計而言 是一大挑戰，尤其是當整個動力傳動系僅僅包含一個電機時，上述矛盾更為突出。
[0004] 因此，在設計動力耦合機構時，多動力源與車輪動力連接拓撲關係是其核心內容， 這也是現在亟待解決的技術問題之一。申請號為201310660224. 0的中國專利公開了一種 油電混合電動汽車多模式驅動系統，該驅動系統的第二電機一端與發動機連接，另一端與 第二電機轉子軸連接；第一離合器的一端與第二電機轉子軸相連，另一端通過傳動裝置與 齒圈連接；第一電機通過第一電機軸分別與第二離合器和太陽輪連接，第二離合器和齒圈 連接；制動器與齒圈連接；行星架與驅動橋連接，驅動橋通過兩個半軸分別與兩車輪連接； ECU與電機控制器連接，電機控制器分別與第一電機和第二電機連接，ECU還分別與第一離 合器、第二離合器和制動器連接，其可具備的可用工作模式卡參見表1。
[0005] 表1申請號為201310660224. 0中國專利的可用工作模式分析
[0006] 第一 第二 ~ 制動器行星排 .?:作模式 離合器離合器______ 分離 結合 分離 鐨死__第一電機直接驅動車輛_ 混合動力模式下》發動機與第二電機作為一綜合動力 源與第一電機以轉速耦合方式驅動車輛； 結會 分惠分慮 _由 純電動模式下，第二電機與第一電機以轉速耦合方式 ___________驅動車輛》_ 混合動力模式下，發動機與第二電機作為一綜合動力 源與第一電機以轉矩耦合方式驅動車輛5 結合 結合 分離 鎖死 純電動模式下，第二電機與第一電機以轉矩耦合方式 1111_驅動車輛》_
【發明內容】
[0007] 本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種通過精簡的連 接布置關係，能實現滿足車輛使用需求的多模式動力系統配置方案的混合動力汽車用多模 式動力耦合機構。
[0008] 本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
[0009] 一種混合動力汽車用多模式動力稱合機構，包括：
[0010] 第一動力源輸入軸、第二動力源輸入軸、與車輪驅動連接的輸出軸；
[0011] 所述的第一動力源輸入軸與所述的第二動力源輸入軸平行布置，第二動力源輸入 軸與車輪驅動連接的輸出軸呈同軸布置；
[0012] 所述的第一動力源輸入軸可選互斥地與第二動力源輸入軸或輸出軸旋轉驅動連 接。
[0013] 所述的第一動力源輸入軸通過其上布置的第一同步切換機構和第一空套齒輪或 第二空套齒輪可選互斥地與第二動力源輸入軸上的第一固連齒輪或輸出軸上的第二固連 齒輪旋轉驅動連接。
[0014] 所述的輸出軸通過第二同步切換機構可選的與第二動力源輸入軸同步連接。
[0015] 所述的第二同步切換機構設置在輸出軸上。
[0016] 所述的第二同步切換機構設置在第二動力源輸入軸上。
[0017] 所述的第二動力源輸入軸與輸出軸在端部互相提供徑向支撐。
[0018] 還包括無外部連接的中間軸。
[0019] 所述的中間軸與第二動力源輸入軸和輸出軸之間分別存在固定速比和可變速比。
[0020] 所述的中間軸與第二動力源輸入軸和輸出軸之間分別存在可變速比和固定速比。
[0021 ] 所述的可變速比由鋼帶式無級變速機構實現。
[0022] 與現有技術相比，本發明通過精簡的元件，通過優化的切換連接關係實現了最大 化的特徵模式，能滿足混合動力特別是PHEV混合動力應用的多模式需求，利用不同動力傳 遞路徑成功實現對多種動力源的動力性匹配設計的可能性就會大大增加。這樣一來，對於 配備上述動力耦合機構的PHEV而言，就會在滿足駕駛性需求的前提下能實現更佳的燃油 經濟性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發明的結構示意圖；
[0024] 圖2為實施例1中本發明的結構示意圖；
[0025] 圖3為實施例2中本發明的結構示意圖；
[0026] 圖4為實施例3中本發明的結構示意圖。
[0027] 圖中，1-電機、2-鋼帶從動輪、3-鋼帶、4-鋼帶主動輪、5-副軸、6-離合器、7-發動 機、8-齒輪、9-操縱凸輪、10-齒輪、S1-第一同步切換機構、S2-第二同步切換機構、gl_第 一空套齒輪、g2_第二空套齒輪、g3-第一固連齒輪、g4-第二固連齒輪、II-第一動力源輸 入軸、12-第二動力源輸入軸、0-輸出軸、N-中間軸。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0029] 結合圖1說明混合動力汽車用多模式動力耦合機構的具體結構特徵，該機構包括 第一動力源輸入軸L、第二動力源輸入軸1 2、與車輪驅動連接的輸出軸〇。第一動力源輸入 軸Ii與第二動力源輸入軸12平行布置，第二動力源輸入軸1 2與車輪驅動連接的輸出軸0呈 同軸布置並且在端部互相提供徑向支撐。其中，第一動力源輸入軸Ii通過其上布置的第一 同步切換機構Si和第一空套齒輪 gl或第二空套齒輪g2可選互斥地與第二動力源輸入軸12 上的第一固連齒輪g3或輸出軸0上的第二固連齒輪g4旋轉驅動連接。輸出軸0通過第二 同步切換機構s 2可選的與第二動力源輸入軸12同步連接。第二同步切換機構s2可以設置 在在輸出軸0上，也可以設置在第二動力源輸入軸1 2上。
[0030] 除此之外還包括無外部連接的中間軸N，中間軸N與第二動力源輸入軸12軸和輸 出軸〇之間分別存在固定速比i gl和可變速比ig2 ;也可以構造成igl為可變速比而ig2為固 定速比。
[0031] 結合上述具體結構，說明配備本文所述混合動力汽車用多模式動力耦合機構的車 輛具備的多種工作模式，具體如表2所示。
[0032] 表2多模式動力耦合機構的工作模式
[0033] I m - 一 一 1 7 Si S2 速比 I:作模式 ￥ _^ ^ ^ -電機馬輸天細親合，雨發動機共兩J接通過出軸以 右側 空 HEV模式驅動車輛前迸 _合__ 左側 非空 無效 喃合_ - 電機與輸入軸耦合，由發動機驅動發電 空擋 麵mm 發動 ~ 模式驅動車輛前進 電機 _________ 機 g 發動機直接通過輸出軸以單獨驅動車輛前進^ 喃合 ^ 1? 空擋--------- 空 停車工況 空擋_______ 非空 發動機單獨通過速比ig以驅動車輛前進 右爾左側 電機與輸出軸耦合,發動機i:接與輸出i連i「二署_ 空 嚙合嚙合 以HEV模式驅動車輛前迸
[0034] ^_ 「非至 - H g ~電_玩_與輸出軸耦合，單獨驅動車輛前進 空擋 電機與輸出軸耦合，發動機通過速比二者以1?\? 非空 模式驅動車輛翁進 ---- ~~^ 17-- 速ft 工作模式 Μ ^ 發動機與輸入軸耦合，同電機共同直接通過輸出軸以 右側 S HEV模式驅動車輛前進 喃合_______ 左側 .-....1?'"Μ^ 1? 喃合 ^ ^" 空擋_---電機共同通過速比^以HEV 非空 ' 模式驅動午輛前進 - i 電麗接1過S出軸以.秘涵幸輛#進一 喃合 非至 1?...................... - 電機空擋............................................. 機 空 停車i況 空擋 _ ?lis 電機單獨通過速比ig以驅動車輛前進 發動機與輸出軸耦合，電機直接與輸出軸連接，二者 左倒 空 以HEV模式驅動車輛前進 喃合---- 右倒 非空 無效 喃合 g 發系板與輸_耦合，軍獨驅動車輛i進 空擋 發動機與輸出i耦合，?通過速比二者以HEV Φ空 模式驅動車輛前進
[0035] 以下是具體的實施方式。
[0036] 實施例1
[0037] -種混合動力汽車用多模式動力耦合機構，其結構如圖1所示，包括與電機1旋轉 驅動連接的第一動力源輸入軸L，用於傳遞發動機7輸出動力的第二動力源輸入軸1 2以及 通過主減速器以及差速器與車輪旋轉驅動連接的輸出軸0。第二動力源輸入軸12與輸出軸 〇同軸布置，且在端部二者能夠互相提供徑向支撐。
[0038] 發動機7通過離合器6將輸出動力傳遞給第二動力源輸入軸12。當位於輸出軸0 上的第二同步切換機構S 2處於空擋位置時，發動機輸出的動力可通過齒輪8、齒輪10,副軸 5,鋼帶主動輪4,鋼帶3以及鋼帶從動輪2以無級變速方式進一步傳遞給輸出軸0。當第二 同步切換機構S 2將第二動力源輸入軸12與輸出軸0旋轉驅動連接時，發動機7輸出的動力 將高效率地直接傳遞給輸出軸0。考慮到鋼帶3較高的成本，也可用檔位直齒輪副配合慣性 式同步器的方式實現副軸5與輸出軸0之間的可變速比。
[0039] 電機1通過一對錐齒輪以及一對直齒輪，將動力傳遞至第一動力源輸入軸L ;第 一動力源輸入軸L上空套有第一空套齒輪gi、第二空套齒輪g2，通過位於兩個空套齒輪中 間，且與第一動力源輸入軸Ii同軸布置的第一同步切換機構Si，兩個空套齒輪將可選地與 第一動力源輸入軸L旋轉驅動連接，進而分別將電機1輸出的動力可選互斥地傳遞給與第 二動力源輸入軸1 2固結的第一固連齒輪g3以及與輸出軸〇固結的第二固連齒輪g4，進而 分別實現電機1輸出動力與發動機7輸出動力的匯流或電機1與0軸的旋轉驅動連接。此 夕卜，設置操縱凸輪9,同時實現對兩個同步切換機構的操縱。
[0040] 實施例2
[0041] 一種混合動力汽車用多模式動力耦合機構，其結構如圖2所示，與實施例1相比主 要區別體現在：在實施例1中，第二動力源輸入軸1 2通過固定速比齒輪8以及齒輪10與副 軸5旋轉驅動連接，副軸5通過鋼帶式無級變速機構與輸出軸0旋轉驅動連接；在實施例2 中，1 2軸通過鋼帶式無級變速機構與副軸5旋轉驅動連接，副軸5通過固定速比齒輪10以 及齒輪8與輸出軸0旋轉驅動連接。
[0042] 實施例3
[0043] 一種混合動力汽車用多模式動力耦合機構，其結構如圖3所示，與實施例1相比主 要區別體現在兩方面：1)電機1作為第二動力源與第二動力源輸入軸1 2旋轉驅動連接，而 發動機7作為第一動力源通過離合器6以及三個直齒輪與I第一動力源輸入軸Ii旋轉驅 動連接；2)取消了第二同步切換機構S 2，即取消了第二動力源輸入軸12與輸出軸0直接旋 轉驅動連接的可能性。
【權利要求】
1. 一種混合動力汽車用多模式動力稱合機構，包括： 第一動力源輸入軸（D、第二動力源輸入軸（12)、與車輪驅動連接的輸出軸（〇); 其特徵在於， 所述的第一動力源輸入軸與所述的第二動力源輸入軸（12)平行布置，第二動力源 輸入軸（12)與車輪驅動連接的輸出軸（〇)呈同軸布置； 所述的第一動力源輸入軸（U可選互斥地與第二動力源輸入軸（ι2)或輸出軸（〇)旋 轉驅動連接。
2. 根據權利要求1所述的一種混合動力汽車用多模式動力耦合機構，其特徵在於， 所述的第一動力源輸入軸通過其上布置的第一同步切換機構（SJ和第一空套齒 輪（gl)或第二空套齒輪（g2)可選互斥地與第二動力源輸入軸（12)上的第一固連齒輪（g 3) 或輸出軸（〇)上的第二固連齒輪（g4)旋轉驅動連接。
3. 根據權利要求1所述的一種混合動力汽車用多模式動力耦合機構，其特徵在於，所 述的輸出軸（〇)通過第二同步切換機構（S2)可選的與第二動力源輸入軸（1 2)同步連接。
4. 根據權利要求3所述的一種混合動力汽車用多模式動力耦合機構，其特徵在於，所 述的第二同步切換機構（S2)設置在輸出軸（0)上。
5. 根據權利要求3所述的一種混合動力汽車用多模式動力耦合機構，其特徵在於，所 述的第二同步切換機構（S2)設置在第二動力源輸入軸（1 2)上。
6. 根據權利要求_5中任一項所述的一種混合動力汽車用多模式動力耦合機構，其特 徵在於，所述的第二動力源輸入軸（12)與輸出軸（0)在端部互相提供徑向支撐。
7. 根據權利要求1所述的一種混合動力汽車用多模式動力耦合機構，其特徵在於，還 包括無外部連接的中間軸（N)。
8. 根據權利要求7所述的一種混合動力汽車用多模式動力耦合機構，其特徵在於，所 述的中間軸（N)與第二動力源輸入軸（12)和輸出軸（0)之間分別存在固定速比和可變速 比。
9. 根據權利要求7所述的一種混合動力汽車用多模式動力耦合機構，其特徵在於，所 述的中間軸（N)與第二動力源輸入軸（12)和輸出軸（0)之間分別存在可變速比和固定速 比。
10. 根據權利要求8-9中任一項所述的一種混合動力汽車用多模式動力耦合機構，其 特徵在於，所述的可變速比由鋼帶式無級變速機構實現。
【文檔編號】B60K6/44GK104118308SQ201410363841
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】鍾再敏, 餘卓平, 吳海康, 陳辛波, 江尚 申請人:同濟大學