一种混合动力驱动系统、汽车底盘及汽车的制作方法

本发明涉及汽车工程领域，具体而言，涉及一种混合动力驱动系统、汽车底盘及汽车。

背景技术：

当前普遍使用的燃油发动机汽车存在种种弊病，统计表明在大多数情况的道路条件下，一辆普通轿车仅利用了部分的动力潜能，在市区动力还会进一步被压制，更为严重的是排放废气污染环境。20世纪90年代以来，世界各国对改善环保的呼声日益高涨，各种各样的电动汽车脱颖而出。虽然人们普遍认为未来是电动汽车的天下，但是电池技术问题阻碍了电动汽车的应用。由于电池的能量密度与汽油相比差上百倍，远未达到人们所要求的数值，估计在未来多年以内电动汽车还无法取代燃油发动机汽车，所以混合动力汽车是汽车发展的主要方向。

但现有的混合动力驱动系统有结构复杂，使用效果不佳的缺点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种混合动力驱动系统，其能够简单高效地实现多个动力装置的协同工作。

本发明的另一目的在于提供一种包括上述混合动力驱动系统的汽车底盘，其能够较好地分配动力，达到动力配置的最优化。

本发明的另一目的在于提供一种包括上述混合动力驱动系统的汽车，其能够优化汽车行驶状况，具有较好的燃油经济性。

本发明的实施例是这样实现的：

混合动力驱动系统包括第一动力装置、第二动力装置、第一主动轴、第二主动轴、从动轴和连接装置；第一动力装置与第一主动轴的一端传动连接，第二动力装置与第二主动轴的一端传动连接；第一主动轴的另一端、第二主动轴的另一端和从动轴通过连接装置相互连接，以使混合动力驱动系统具有多种运动状态；其中，至少包括以下的运动状态：使第一主动轴分别与第二主动轴和从动轴联动；或使第二主动轴分别与第一主动轴和从动轴联动；或使第二主动轴分别与第一主动轴和从动轴联动；或使第一主动轴、第二主动轴分别与从动轴联动；或仅使第一主动轴与从动轴联动；或仅使第二主动轴与从动轴联动；或使第一主动轴和第二主动轴刚性连接，且第一主动轴和第二主动轴均与从动轴联动。

混合动力驱动系统的连接装置用于将第一主动轴、第二主动轴、从动轴三者可选择性地连接以使混合动力驱动系统具有多种运动状态。其中，当使第一主动轴分别与第二主动轴和从动轴联动时，来自第一动力装置的动力通过第一主动轴传递给第二主动轴和从动轴，这样第二动力装置和从动轴都能够利用第一动力装置的动力而做出相应的动作；当使第二主动轴分别与第一主动轴和从动轴联动时，来自第二动力装置的动力通过第二主动轴传递给第一主动轴和从动轴，这样第一动力装置和从动轴都能够利用第二动力装置的动力而做出相应的动作；当使第一主动轴、第二主动轴分别与从动轴联动，来自第一动力装置的动力和来自第二动力装置的动力可选择性地传递给从动轴，从而从动轴获得的动力共同由第一动力装置和第二动力装置提供；当仅使第一主动轴与从动轴联动，从动轴的动力仅仅由第一动力装置提供；当仅使第二主动轴与从动轴联动，从动轴的动力仅仅由第二动力装置提供；当使第一主动轴和第二主动轴刚性连接，且第一主动轴和第二主动轴均与从动轴联动，这时第一动力装置和第二动力装置都能够以最大驱动力输送给从动轴。综上可以看出，这样的混合动力驱动系统通过连接装置以使得从动轴得到第一动力装置和/或第二动力装置的动力，进而使混合动力驱动系统具有不同的运动状态用以适应不同的运动条件。这样的混合动力驱动系统结构简单、使用方便，能够较好地实现不同动力装置协同提供动力的目的。

在本发明的一种实施例中：

上述第一动力装置和第二动力装置被配置为不同的动力源。

在本发明的一种实施例中：

上述第一动力装置为内燃机，第二动力装置为电机。

在本发明的一种实施例中：

上述连接装置包括第一制动装置、第二制动装置、动力分配器、动力分配锁；

动力分配器分别与第一主动轴、第二主动轴和从动轴传动连接；

第一制动装置设置在第一主动轴上用于可选择地限制第一主动轴的转动；

第二制动装置设置在第二主动轴上用于可选择地限制第二主动轴的转动；

动力分配锁设置在动力分配器上，以可选择性地将第一主动轴和第二主动轴刚性连接。

在本发明的一种实施例中：

上述动力分配器为差动机构。

在本发明的一种实施例中：

上述动力分配器为行星齿轮差动机构。

在本发明的一种实施例中：

上述动力分配器包括行星架和对称地设置在行星架上的两个行星齿轮；且两个行星齿轮可转动地与行星架连接；

第一主动轴靠近连接装置的端部设置有第一齿轮，第二主动轴靠近连接装置的端部设置有第二齿轮；

两个行星齿轮的旋转轴共同位于第一直线上，第一齿轮的旋转轴和第二齿轮的旋转轴共同位于第二直线上，且第一直线与是第二直线相互垂直；

行星架与从动轴传动连接。

在本发明的一种实施例中：

上述第一齿轮、第二齿轮和行星齿轮均为直齿锥齿轮。

在本发明的一种实施例中：

上述行星架上设置有环形齿轮，从动轴靠近连接装置的端部设置有传动齿轮，环形齿轮与传动齿轮相互啮合。

在本发明的一种实施例中：

上述第一制动装置和第二制动装置均为制动带。

一种汽车底盘，其包括车架、传动系统、行驶系统、转向系统、制动系统和上述的混合动力驱动系统；传动系统、行驶系统、转向系统、制动系统和混合动力驱动系统相互连接且均设置在车架上。

汽车底盘包括上述的混合动力驱动系统，因而具备上述混合动力驱动系统的全部有益效果。进一步地，混合动力驱动系统中来自第一动力装置和/或第二动力装置的动力能够选择性地输送到从动轴上，以满足特定的行驶需要。

一种汽车，其包括汽车本体和上述的混合动力驱动系统，混合动力驱动系统用于驱动汽车本体移动。

这样的汽车包括上述的混合动力驱动系统，因而具备上述混合动力驱动系统的全部有益效果。进一步地，混合动力系统的动力在满足汽车不同的行驶要求下驱动汽车本体移动，这样的汽车相较于单一的动力驱动系统具有更好地动力选择方式，从而更好地匹配不同的动力需求，进而实现汽车经济、节能地运行。

本发明实施例的有益效果是：

一种混合动力驱动系统，包括第一动力装置、第二动力装置、第一主动轴、第二主动轴、从动轴和连接装置。使用时，连接装置用于将第一主动轴、第二主动轴、从动轴三者可选择性地连接以使混合动力驱动系统具有多种运动状态。这样的混合动力驱动系统通过连接装置以使得从动轴得到第一动力装置和/或第二动力装置的动力，进而使混合动力驱动系统具有不同的运动状态用以适应不同的运动条件。这样的混合动力驱动系统结构简单、使用方便，能够较好地实现不同动力装置协同提供动力的目的。

汽车底盘，其包括车架、传动系统、行驶系统、转向系统、制动系统和上述的混合动力驱动系统；传动系统、行驶系统、转向系统、制动系统和混合动力驱动系统相互连接且均设置在车架上。混合动力驱动系统中来自第一动力装置和/或第二动力装置的动力能够选择性地输送到从动轴上，以满足特定的行驶需要。

汽车，其包括汽车本体和上述的混合动力驱动系统，混合动力驱动系统用于驱动汽车本体移动。混合动力系统的动力在满足汽车不同的行驶要求下驱动汽车本体移动，这样的汽车相较于单一的动力驱动系统具有更好地动力选择方式，从而更好地匹配不同的动力需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中混合动力驱动系统的一个视角的结构示意图；

图2为图1中动力分配器的结构示意图；

图3为图2的局部放大图；

图4为本发明实施例中混和动力驱动系统应用在汽车或汽车底盘上的结构示意图。

图标：10-混合动力驱动系统；110-第一动力装置；120-第二动力装置；111-第一主动轴；1110-第一齿轮；121-第二主动轴；1210-第二齿轮；130-从动轴；131-传动齿轮；140-连接装置；141-第一制动装置；142-第二制动装置；143-动力分配器；1431-行星架；14312-环形齿轮；14313-行星齿轮；14314-延伸板；14315-圆盘；144-动力分配锁；151-第一直线；152-第二直线；160-车轮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参照图1，图1为本实施例的提供一种混合动力驱动系统10的结构示意图，从图1中可以看出，混合动力驱动系统10包括第一动力装置110、第二动力装置120、第一主动轴111、第二主动轴121、从动轴130和连接装置140。

其中，第一动力装置110与第一主动轴111的一端传动连接，第二动力装置120与第二主动轴121的一端传动连接；第一主动轴111的另一端、第二主动轴121的另一端和从动轴130通过连接装置140相互连接，以使混合动力驱动系统10具有多种运动状态；从动轴130(通过传动部件)将动力输送给车轮160。需要说明的是，第一主动轴111可以是与第一动力装置110的旋转主轴万向连接，第二主动轴121可以是与第二动力装置120的旋转主轴万向连接，通过这样的方式以获得更好的传动效果。

需要说明的是，混合动力驱动系统10至少包括以下的运动状态：使第一主动轴111分别与第二主动轴121和从动轴130联动；或使第一主动轴111、第二主动轴121分别与从动轴130联动；或仅使第一主动轴111与从动轴130联动；或仅使第二主动轴121与从动轴130联动；或使第一主动轴111和第二主动轴121刚性连接，且第一主动轴111和第二主动轴121均与从动轴130联动。

进一步地，

当使第一主动轴111分别与第二主动轴121和从动轴130联动时，来自第一动力装置110的动力通过第一主动轴111传递给第二主动轴121和从动轴130，这样第二动力装置120和从动轴130都能够利用第一动力装置110的动力而做出相应的动作；

当使第二主动轴121分别与第一主动轴111和从动轴130联动时，来自第二动力装置120的动力通过第二主动轴121传递给第一主动轴111和从动轴130，这样第一动力装置110和从动轴130都能够利用第二动力装置120的动力而做出相应的动作；

当使第一主动轴111、第二主动轴121分别与从动轴130联动，来自第一动力装置110的动力和来自第二动力装置120的动力可选择性地传递给从动轴130，从而从动轴130获得的动力共同由第一动力装置110和第二动力装置120提供；

当仅使第一主动轴111与从动轴130联动，从动轴130的动力仅仅由第一动力装置110提供；

当仅使第二主动轴121与从动轴130联动，从动轴130的动力仅仅由第二动力装置120提供；

当使第一主动轴111和第二主动轴121刚性连接，且第一主动轴111和第二主动轴121均与从动轴130联动，这时第一动力装置110和第二动力装置120都能够以最大驱动力输送给从动轴130。

继续参照图1，还可以看出，在本发明的本实施例中，上述第一动力装置110和第二动力装置120被配置为不同的动力源。进一步地，在本实施例中，上述第一动力装置110为内燃机，第二动力装置120为电机。

从图1中还可以看出，上述连接装置140包括第一制动装置141、第二制动装置142、动力分配器143、动力分配锁144；动力分配器143分别与第一主动轴111、第二主动轴121和从动轴130传动连接；第一制动装置141设置在第一主动轴111上用于可选择地限制第一主动轴111的转动；第二制动装置142设置在第二主动轴121上用于可选择地限制第二主动轴121的转动；动力分配锁144设置在动力分配器143上，以可选择性地将第一主动轴111和第二主动轴121刚性连接。

这里需要说明的是，连接装置140的结构不限于上述的部件，这里仅仅是一个示例，在本发明的其他实施例中，连接装置140可以包括拨叉控制的切换结构，只要连接装置140能够实现将第一主动轴111、第二主动轴121、从动轴130相互可选择性地连接即可。进一步地，第一主动轴111用于使第一动力装置110与连接装置140传动连接，第二主动轴121用于使第二动力装置120与连接装置140传动连接，在本发明的其他实施例中，第一主动轴111可以是第一动力装置110的一部分(进一步可以是第一动力装置110的旋转主轴)，第二主动轴121可以是第二动力装置120的一部分(进一步可以是第二动力装置120的旋转主轴)，这里不做具体地限定，只要第一动力装置110能够与连接装置140传动连接，第二动力装置120能够与连接装置140传动连接即可。在实施例中，上述第一制动装置141和第二制动装置142均为制动带。

在本发明的本实施例中，上述动力分配器143为差动机构。因为差动机构能够将两个有差异的或独立的运动合成为一个运动。进一步地，在本实施例中动力分配器143为差动轮系。需要说明的是，在本实施例中，动力分配器143被配置为行星齿轮14313差动机构。

图2为图1中动力分配器143的结构示意图。图3为图2的局部放大图。结合图2和图3，能够更清楚地看到混合动力驱动系统10的结构细节，以说明其工作方式。

从图2和图3中可以看出，动力分配器143包括一个行星架1431、两个行星齿轮14313。其中，行星架1431包括沿周向设置有环形齿轮14312的圆盘14315、垂直地设置在圆盘14315端面同一侧的两个延伸板14314。两个延伸板14314的板面相互平行。两个行星齿轮14313通过销轴相互对称且相互平行地分别设置在两个延伸板14314上，且每个行星齿轮14313均可自由转动地设置在与其相对应的延伸板14314上。第一主动轴111穿过行星架1431的圆盘14315与该圆盘14315可自由传动地连接。其中，第一主动轴111靠近连接装置140的端部设置有第一齿轮1110，第二主动轴121靠近连接装置140的端部设置有第二齿轮1210。两个行星齿轮14313的旋转轴共同位于第一直线151上，第一齿轮1110的旋转轴和第二齿轮1210的旋转轴共同位于第二直线152上，且第一直线151与是第二直线152相互垂直。

图2和图3中示出了动力分配器143各部件的连接方式，即第一齿轮1110、一个行星齿轮14313、第二齿轮1210和另一个行星齿轮14313顺次啮合(如图3所示)且形成环状。从动轴130靠近连接装置140的端部固设有传动齿轮131，环形齿轮14312与传动齿轮131相互啮合。

从图3中还可以看出，上述第一齿轮1110、第二齿轮1210、行星齿轮14313、环形齿轮14312和传动齿轮131均为直齿锥齿轮。锥齿轮具有良好的传动效率且锥齿轮能够适应不同角度齿轮的相互啮合，这样可以使得整个齿轮系的结构紧凑、体积小。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，第一齿轮1110、第二齿轮1210和行星齿轮14313可以是斜齿锥齿轮或其他形式，这里仅仅是一个示例。

使用时，混合动力驱动系统10具备至少四种预设的运行模式：

经济混动模式：第一制动装置141、第二制动装置142和动力分配锁144均处于不工作的状态。这时，第一动力装置110(本实施例为内燃机)产生的动力通过连接装置140分别传递给从动轴130和与第二主动轴121连接的第二动力装置120(本实施例为电机)，其中传递给电机的部分动力用于使电机发电；或来自电机的动力通过第二主动轴121传递给第一主动轴111和从动轴130，这样内燃机和从动轴130都能够利用第二动力装置120的动力而做出相应的动作；或内燃机产生的动力和电机产生的动力按照预设方式可选择性地通过连接装置140传递给从动轴130。

进一步地，内燃机内燃料燃烧产生的动力带动第一主动轴111旋转，固设在第一主动轴111端部的第一齿轮1110随之转动，第一齿轮1110带动与其啮合的行星轮绕第一直线151转动，即带动行星架1431转动，行星架1431则通过环形齿轮14312与从动齿轮相互啮合带动从动轴130转动，进而输出动力。同时，第一主动轴111的旋转可以通过第一齿轮1110、行星轮和第二齿轮1210的啮合传递给电机，以带动电动的转子相对定子旋转而使电机发电；或电机工作使转子旋转而带动第二主动轴121转动，固设在第二主动轴121端部的第二齿轮1210随之转动，并将电机的动力通过与第二齿轮1210啮合的行星齿轮14313传递给行星架1431，进而传递给与行星架1431的行星齿轮14313啮合的从动轴130；或电机的动力通过第二齿轮1210、行星齿轮14313、第一齿轮1110的相互啮合传递给第一主动轴111，进而传递给内燃机(在一种可选的状态下，这时候的电机可以作为内燃机的启动机使用)，通过这样的方式，内燃机产生的动力和电机产生的动力按照预设方式可选择性地通过连接装置140传递给从动轴130，且内燃机提供的动力和电机提供的动力也可以选择性地相互传递。

纯内燃机模式：第一制动装置141和动力分配锁144均处于不工作状态，且第二制动装置142处于将第二主动轴121锁定使其不能旋转的工作状态。这时，混合动力驱动系统10仅由内燃机提供动力通过第一主动轴111和连接装置140传递给从动轴130，电机不工作。

进一步地，内燃机内部的燃料燃烧产生的动力带动第一主动轴111旋转，固设在第一主动轴111端部的第一齿轮1110随之转动，第一齿轮1110带动与其啮合的行星轮绕第一直线151转动，即带动行星架1431转动，行星架1431则通过环形齿轮14312与从动齿轮相互啮合带动从动轴130转动，进而输出动力。这里需要说明的是，在这种情况下，两个行星齿轮14313绕第一直线151公转且同时绕第二直线152自传。

纯电模式：第二制动装置142和动力分配锁144均处于不工作状态，且第一制动装置141处于将第一主动轴111锁定使其不能旋转的工作状态。这时，混合动力驱动系统10仅由电机提供动力通过第二主动轴121和连接装置140传递给从动轴130，内燃机不工作。

进一步地，电机工作使转子旋转而带动第二主动轴121转动，固设在第二主动轴121端部的第二齿轮1210随之转动，并将电机的动力通过与第二齿轮1210啮合的行星齿轮14313传递给行星架1431，进而传递给与行星架1431的行星齿轮14313啮合的从动轴130。这里需要说明的是，在这种情况下，两个行星齿轮14313绕第一直线151公转且同时绕第二直线152自传。

纯越野混动模式：第一制动装置141、第二制动装置142和动力分配锁144均处于工作的状态。即第一制动装置141处于将第一主动轴111锁定使其不能旋转的工作状态；第二制动装置142处于将第二主动轴121锁定使其不能旋转的工作状态；动力分配锁144使第一主动轴111和第二主动轴121刚性连接，这时两个行星齿轮14313只绕第二直线152公转而不自转。

进一步地，内燃机内燃料燃烧产生的动力带动第一主动轴111旋转，固设在第一主动轴111端部的第一齿轮1110随之转动，第一齿轮1110带动与其啮合的行星轮绕第一直线151转动，即带动行星架1431转动，行星架1431则通过环形齿轮14312与从动齿轮相互啮合带动从动轴130转动，进而输出动力；同时电机工作使转子旋转而带动第二主动轴121转动，固设在第二主动轴121端部的第二齿轮1210随之转动，并将电机的动力通过与第二齿轮1210啮合的行星齿轮14313传递给行星架1431，进而传递给与行星架1431的行星齿轮14313啮合的从动轴130。这时，内燃机产生的动力和电机产生的动力共同通过连接装置140传递给从动轴130，从而使得混合动力驱动系统10获得最大的驱动力。需要说明的是,在纯越野混动模式下，当混合动力驱动系统10制动驻车时，电机能够将制动能量回收发电。

需要说明的是：

在本实施例中，第一动力装置110为内燃机、第二动力装置120为电机仅仅是一个实施例，在本发明的其他实施例中，第一动力装置110也可以是相同类型的动力装置。

动力分配器143可以是其他类型的差动机构，本实施例中的行星差动轮系仅仅是一个示例，只要动力分配器143能够可选择性地将第一主动轴111、第二主动轴121和从动轴130的动力进行分配即可。

在本发明的其他实施例中，混合动力系统还控制装置。控制装置通过矢量地控制第一主动轴111、第二主动轴121、从动轴130和连接装置140以更将精准地完成对动力的分配。

在本发明的其他实施例中，第一制动装置141和第二制动装置142不限于上述的制动带，只要第一制动装置141和第二制动装置142均能可限制相应主动轴旋转即可，这里不做过多的限定。

图4为混合动力驱动系统10应用于汽车底盘和/或汽车上时的结构示意图。

本发明的本实施例还提供一种汽车底盘，其包括车架、传动系统、行驶系统、转向系统、制动系统和上述的混合动力驱动系统10；传动系统、行驶系统、转向系统、制动系统和混合动力驱动系统10相互连接且均设置在车架上。

汽车底盘包括上述的混合动力驱动系统10，因而具备上述混合动力驱动系统10的全部有益效果。进一步地，混合动力驱动系统10中来自第一动力装置110和/或第二动力装置120的动力能够选择性地输送到从动轴130上，从而驱动车轮160转动，以满足特定的行驶需要。

本发明的本实施例还提供一种汽车，其包括汽车本体和上述的混合动力驱动系统10，混合动力驱动系统10用于驱动汽车本体移动。

这样的汽车包括上述的混合动力驱动系统10，因而具备上述混合动力驱动系统10的全部有益效果。进一步地，混合动力系统的动力在满足汽车不同的行驶要求下驱动汽车本体移动，这样的汽车相较于单一的动力驱动系统具有更好地动力选择方式，从而更好地匹配不同的动力需求，进而实现汽车经济、节能地运行。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。