一种前置前驱汽车混合动力系统耦合变速箱的制作方法

1.本实用新型属于新能源电动汽车技术领域，具体为一种前置前驱汽车混合动力系统耦合变速箱。


背景技术：

2.目前纯电动汽车受到电池续航里程数的制约，而混合动力汽车可以克服此问题。混动汽车的发动机和电机动力的切换耦合是混动汽车发展的关键。目前国外市场成熟的切换耦合系统有混动耦合行星轮系统。国内市场有的采用齿轮加离合的结构，通过控制离合器的结合实现发动机参与驱动，此结构简单，工艺性好，但发动机和电机均为单一速比，影响了发动机和电机效率输出；有的多档耦合变速箱由于设计结构限制，导致发动机换档时存在动力中断；有的是采用了复杂的双离合结构，成本较高；有的在发动机高速直驱时制动能量回收的速比不可选导致电机转速过高，影响电机的耐久性能。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种前置前驱汽车混合动力系统耦合变速箱，可提供多种工作模式，发动机和电机均可实现两档驱动，提高了汽车驱动的速比范围，可使电机工作在合适范围，提高其耐久性能，延长使用寿命，结构紧凑，适用于布置在汽车前腔中进行前驱，工艺性好、结构可靠、动力传递高效，电动车节能、驾驶性优化、结构简单、成本低。
4.为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
5.一种前置前驱汽车混合动力系统耦合变速箱，所述耦合变速箱连接发动机、电机和汽车前轮差速器，发动机和/或电机的动力通过耦合变速箱传递至汽车前轮差速器，所述耦合变速箱包括发动机动力耦合机构、电机动力耦合机构、箱体和可转动地安装在箱体内的发动机输入轴、电机输入轴和动力输出轴，电机输入轴、动力输出轴和发动机输入轴依次平行间隔布置，发动机连接并驱动发动机输入轴转动，电机连接并驱动电机输入轴转动，电机输入轴上空套有齿轮八和齿轮五，动力输出轴上共转动地依次套接有齿轮九、齿轮七和齿轮四，发动机输入轴上空套有齿轮六和齿轮三，齿轮五和齿轮四啮合，齿轮八和齿轮七啮合，齿轮三和齿轮四啮合，齿轮六和齿轮七啮合，齿轮九啮合汽车前轮差速器，发动机动力耦合机构可将齿轮六或者齿轮三共转动地连接发动机输入轴，电机动力耦合机构可将齿轮八或者齿轮五共转动地连接电机输入轴。
6.作为上述技术方案的进一步改进：
7.所述耦合变速箱还包括可转动地布置在箱体内的发电输入轴，电机输入轴、动力输出轴、发动机输入轴和发电输入轴依次平行间隔布置，发电输入轴上共转动地套接有齿轮一，发动机输入轴上共转动地套接有齿轮二，齿轮一和齿轮二啮合，发电输入轴还连接箱体外的发电机。
8.发动机位于箱体的一侧，电机和发电机位于箱体的另一侧。
9.发动机动力耦合机构包括第一活动齿套，发动机输入轴上共转动地套接有第一齿轮，第一齿轮位于齿轮六和齿轮三之间，第一活动齿套套接在发动机输入轴外，第一活动齿套可沿着发动机输入轴移动至共转动地连接齿轮六和第一齿轮，或者移动至仅套接在第一齿轮上，或者移动至共转动地连接齿轮三和第一齿轮。
10.发动机动力耦合机构还包括第一拨叉和第一电驱动机构，第一拨叉套接在第一活动齿套外，第一电驱动机构固定连接第一拨叉，外部切换电机连接并驱动第一电驱动机构动作，第一电驱动机构带动第一拨叉沿着发动机输入轴轴向移动。
11.发动机动力耦合机构还包括第一导轴，第一拨叉的一端套接在第一活动齿套外、另一端配合用于给第一拨叉进行导向的第一导轴，第一电驱动机构连接第一拨叉的中部。
12.第一电驱动机构包括丝杆和螺母块，螺母块螺接在丝杆外，螺母块连接第一拨叉，外部切换电机连接并驱动丝杆转动，丝杆驱动螺母块沿着丝杆长度方向移动。
13.发动机动力耦合机构还包括第一左齿套和第一右齿套，第一左齿套和第一右齿套均空套在发动机输入轴上，第一左齿套固定连接齿轮六、第一右齿套固定连接齿轮三，第一活动齿套可沿着发动机输入轴移动至共转动地连接第一左齿套和第一齿轮，或者移动至仅套接在第一齿轮上，或者移动至共转动地连接第一右齿套和第一齿轮。
14.电机动力耦合机构包括第二活动齿套，电机输入轴上共转动地套接第二齿轮，第二齿轮位于齿轮八和齿轮五之间，第二活动齿套套接在电机输入轴外，第二活动齿套可沿着电机输入轴移动至共转动地连接齿轮八和第二齿轮，或者移动至仅套接在第二齿轮上，或者移动至共转动地连接齿轮五和第二齿轮。
15.电机动力耦合机构还包括第二拨叉和第二电驱动机构，第二拨叉套接在第二活动齿套外，第二电驱动机构固定连接第二拨叉，外部切换电机连接并驱动第二电驱动机构动作，第二电驱动机构带动第二拨叉沿着电机输入轴轴向移动。
16.本实用新型的有益效果是：可提供多档位纯油驱动、纯电驱动和混合驱动等多种工作模式，发动机和电机均可实现两档驱动，提高了汽车驱动的速比范围，可使电机工作在合适范围，提高其耐久性能，延长使用寿命，结构紧凑，适用于布置在汽车前腔中进行前驱，工艺性好，结构紧凑、可靠、简单，动力传递高效，电动车节能，驾驶性优化，成本低。
附图说明
17.图1是本实用新型的结构示意图；
18.图2是本实用新型的齿轮组结构示意图；
19.图3是本实用新型的发动机动力耦合机构和电机动力耦合机构结构示意图。
具体实施方式
20.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
21.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器
件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
22.一种前置前驱汽车混合动力系统耦合变速箱，如图1～3所示，所述耦合变速箱连接发动机9、电机10、发电机11和汽车前轮差速器，发动机9和/或电机10的动力通过耦合变速箱传递至汽车前轮差速器，驱动汽车前轮运转。发动机9还和发电机11连接，发动机9驱动发电机11，发电机11将发动机9的动能转换为电能。
23.所述耦合变速箱包括发动机动力耦合机构6、电机动力耦合机构7、箱体8和可转动地安装在箱体8内的发动机输入轴1、发电输入轴2、电机输入轴3和动力输出轴4，电机输入轴3、动力输出轴4、发动机输入轴1和发电输入轴2依次平行间隔布置。发动机9连接并驱动发动机输入轴1转动，电机10连接并驱动电机输入轴3转动，发电输入轴2和发电机11连接。发动机9位于箱体8的一侧，电机10和发电机11位于箱体8的另一侧，以使发动机9、电机10和发电机11适应汽车前舱的空间。
24.箱体8内还安装有齿轮组5，发动机9的动力通过发动机输入轴1和齿轮组5中的部分齿轮传递至汽车前轮差速器和/或发电机11，电机10的动力通过电机输入轴3和齿轮组5中的部分齿轮传递至汽车前轮差速器。
25.齿轮组5包括齿轮一51、齿轮二52、齿轮三53、齿轮四54、齿轮五55、齿轮六56、齿轮七57、齿轮八58、齿轮九59、齿轮十510、第一齿轮和第二齿轮。其中，电机输入轴3上空套有齿轮八58和齿轮五55，齿轮八58和齿轮五55的直径不同。第二齿轮共转动地套接在电机输入轴3上，具体的，第二齿轮和电机输入轴3固定连接，第二齿轮位于齿轮八58和齿轮五55之间。
26.动力输出轴4上共转动地依次套接有齿轮九59、齿轮七57和齿轮四54，齿轮七57和齿轮四54的直径不同。较佳的，齿轮九59、齿轮七57和齿轮四54均和动力输出轴4固定连接。
27.发动机输入轴1上空套有齿轮六56和齿轮三53，齿轮六56和齿轮三53的直径不同。齿轮二52和第一齿轮均共转动地套接在发动机输入轴1上，较佳的，齿轮二52和第一齿轮均和发动机输入轴1固定连接。齿轮二52、齿轮六56、第一齿轮和齿轮三53依次平行间隔布置。
28.发电输入轴2上共转动地套接有齿轮一51，较佳的，齿轮一51和发电输入轴2固定连接。
29.汽车前轮差速器包括齿轮十510。
30.上述齿轮的啮合关系为：齿轮五55和齿轮四54啮合，齿轮八58和齿轮七57啮合，齿轮九59和齿轮十510啮合，齿轮三53和齿轮四54啮合，齿轮六56和齿轮七57啮合，齿轮一51和齿轮二52啮合。
31.发动机动力耦合机构6位于箱体8内，用于切换选择将齿轮六56或者齿轮三53连接发动机输入轴1，使发动机9的动力通过发动机输入轴1传递至齿轮六56或者齿轮三53。
32.具体的，发动机动力耦合机构6可将齿轮六56或者齿轮三53共转动地连接发动机输入轴1。发动机动力耦合机构6包括第一左齿套61、第一活动齿套62、第一右齿套63、第一电驱动机构64、第一拨叉65、第一导轴66。第一左齿套61和第一右齿套63均空套在发动机输入轴1上，第一左齿套61固定连接齿轮六56、第一右齿套63固定连接齿轮三53，且齿轮六56、
第一左齿套61、第一齿轮、第一右齿套63和齿轮三53沿着发动机输入轴1依次布置。第一左齿套61的外径、第一齿轮的外径和第一右齿套63的外径相等。第一活动齿套62套接在发动机输入轴1上，第一活动齿套62的内圈和第一齿轮的外圈啮合，第一活动齿套62的内圈还可和第一左齿套61的外圈以及和第一右齿套63的外圈啮合。第一活动齿套62可沿着发动机输入轴1移动至共转动地连接第一左齿套61和第一齿轮，或者移动至仅套接在第一齿轮上，或者移动至共转动地连接第一右齿套63和第一齿轮。
33.第一拨叉65的一端套接在第一活动齿套62外、另一端配合用于给第一拨叉65进行导向的第一导轴66，第一电驱动机构64固定连接第一拨叉65的中部。具体的，第一活动齿套62的两端面设有用于限位的凸出翼，当第一拨叉65的一端套接在第一活动齿套62上，所述第一拨叉65不会滑出第一活动齿套62，且第一拨叉65不会限制第一活动齿套62的转动。外部切换电机连接并驱动第一电驱动机构64动作，第一电驱动机构64带动第一拨叉65沿着发动机输入轴1轴向移动。
34.第一电驱动机构64包括丝杆和螺母块，螺母块螺接在丝杆外，螺母块连接第一拨叉65，外部切换电机连接并驱动丝杆转动，丝杆驱动螺母块沿着丝杆长度方向移动。丝杆长度和发动机输入轴1平行。外部切换电机可双向转动，由此实现第一活动齿套62的双向移动。
35.电机动力耦合机构7位于箱体8内，用于切换选择将齿轮八58或者齿轮五55连接电机输入轴3，使电机10的动力通过电机输入轴3传递至齿轮八58或者齿轮五55。
36.具体的，电机动力耦合机构7可将齿轮八58或者齿轮五55共转动地连接电机输入轴3。电机动力耦合机构7包括第二左齿套71、第二活动齿套72、第二右齿套73、第二电驱动机构74、第二拨叉75、第二导轴76。第二左齿套71和第二右齿套73均空套在电机输入轴3上，第二左齿套71固定连接齿轮八58、第二右齿套73固定连接齿轮五55，且齿轮八58、第二左齿套71、第二齿轮、第二右齿套73和齿轮五55沿着电机输入轴3依次布置。第二左齿套71的外径、第二齿轮的外径和第二右齿套73的外径相等。第二活动齿套72套接在电机输入轴3上，第二活动齿套72的内圈和第二齿轮的外圈啮合，第二活动齿套72的内圈还可和第二左齿套71的外圈以及和第二右齿套73的外圈啮合。第二活动齿套72可沿着电机输入轴3移动至共转动地连接第二左齿套71和第二齿轮，或者移动至仅套接在第二齿轮上，或者移动至共转动地连接第二右齿套73和第二齿轮。
37.第二拨叉75一端套接在第二活动齿套72外、另一端配合用于给第二拨叉75进行导向的第二导轴76，第二电驱动机构74固定连接第二拨叉75的中部。具体的，第二活动齿套72的两端面设有用于限位的凸出翼，当第二拨叉75的一端套接在第二活动齿套72上，所述第二拨叉75不会滑出第二活动齿套72，且第二拨叉75不会限制第二活动齿套72的转动。外部切换电机连接并驱动第二电驱动机构74动作，第二电驱动机构74带动第二拨叉75沿着电机输入轴3轴向移动。
38.第二电驱动机构74包括丝杆和螺母块，螺母块螺接在丝杆外，螺母块连接第二拨叉75，外部切换电机连接并驱动丝杆转动，丝杆驱动螺母块沿着丝杆长度方向移动。丝杆长度和电机输入轴3平行。外部切换电机可双向转动，由此实现第二活动齿套72的双向移动。
39.基于上述结构，所述耦合变速箱可实现八种工作模式：纯电动低档驱动模式、纯电动高档驱动模式、发动机速比一直驱模式、发动机速比二直驱模式、增程发电模式、混动助
力模式、制动能量回收模式、驻车发电模式。
40.1)纯电动低档驱动模式：此时电机动力耦合机构7位于左位，发动机动力耦合机构6位于中位，即，第二活动齿套72共转动地连接第二左齿套71和第二齿轮，第一活动齿套62仅套接在第一齿轮上。汽车前轮由电机10单独驱动。
41.纯电动低档驱动模式的驱动传动路径依次为：电机10、电机输入轴3、第二齿轮、第二活动齿套72、第二左齿套71、齿轮八58、齿轮七57、动力输出轴4、齿轮九59、齿轮十510、车桥。
42.2)纯电动高档驱动模式：此时电机动力耦合机构7位于右位，发动机动力耦合机构位于中位，即，第二活动齿套72共转动地连接第二右齿套73和第二齿轮，第一活动齿套62仅套接在第一齿轮上。汽车前轮由电机10单独驱动。
43.纯电动高档驱动模式的驱动传动路径依次为：电机10、电机输入轴3、第二齿轮、第二活动齿套72、第二右齿套73、齿轮五55、齿轮四54、动力输出轴4、齿轮九59、齿轮十510、车桥。
44.3)发动机速比一直驱模式：此时电机动力耦合机构7位于左位或右位，发动机动力耦合机构6位于左位，即，第二活动齿套72共转动地连接第二左齿套71和第二齿轮，或者第二活动齿套72共转动地连接第二右齿套73和第二齿轮，第一活动齿套62共转动地连接第一左齿套61和第一齿轮。汽车正常运行时，汽车前轮由发动机9单独驱动，汽车换挡时，汽车电机10驱动。
45.发动机速比一直驱模式的驱动传动路径依次为：发动机9、发动机输入轴1、第一齿轮、第一活动齿套62、第一左齿套61、齿轮六56、齿轮七57、动力输出轴4、齿轮九59、齿轮十510、车桥。
46.4)发动机速比二直驱模式：此时电机动力耦合机构7位于左位或右位，发动机动力耦合机构6位于右位，即，第二活动齿套72共转动地连接第二左齿套71和第二齿轮，或者第二活动齿套72共转动地连接第二右齿套73和第二齿轮，第一活动齿套62共转动地连接第一右齿套63和第一齿轮。汽车正常运行时，汽车前轮由发动机9单独驱动，汽车换挡时，汽车电机10驱动。
47.发动机速比二直驱模式的驱动传动路径依次为：发动机9、发动机输入轴1、第一齿轮、第一活动齿套62、第一右齿套63、齿轮三53、齿轮四54、动力输出轴4、齿轮59、齿轮十510、车桥。
48.需要说明的是，对于发动机速比一直驱模式和发动机速比二直驱模式时，电机10和车轮保持连接，当发动机9换挡时，电机10可以进行增加扭矩以保证车轮的动力没有中断，换档结束后电机10降扭，发动机9继续驱动车轮。
49.5)增程发电模式：此时电机动力耦合机构7位于左位或右位，发动机动力耦合机构6位于中位，即，第二活动齿套72共转动地连接第二左齿套71和第二齿轮，或者第二活动齿套72共转动地连接第二右齿套73和第二齿轮，第一活动齿套62仅套接在第一齿轮上。
50.此模式时，发动机9和发电机11连接，发动机9对发电机11提供动力，使发电机11实现发电，为电机10提供电能。同时，电机动力耦合机构7位于左位时，动力传递路径和纯电动低档驱动模式的传递路径相同，电机动力耦合机构7位于右位时，动力传递路径和纯电动高档驱动模式的传递路径相同。汽车前轮由电机10驱动，发电机11发的电为电机10提供电能。
51.6)混动助力模式：此时电机动力耦合机构7位于左位或右位，发动机动力耦合机构6位于左位或右位，使发动机9的动力和电机10的动力或说工作扭矩共同加载在动力输出轴4上，提高驱动动力。
52.混动助力模式时，可以形成4种动力传递路径的组合：纯电动低档驱动模式的动力传递路径结合发动机速比一直驱模式的动力传递路径，纯电动低档驱动模式的动力传递路径结合发动机速比二直驱模式的动力传递路径，纯电动高档驱动模式的动力传递路径结合发动机速比一直驱模式的动力传递路径，纯电动高档驱动模式的动力传递路径结合发动机速比二直驱模式的动力传递路径。
53.7)制动能量回收模式：此时电机动力耦合机构7位于左位或右位，发动机动力耦合机构6位于左位、中位或者右位。
54.当电机动力耦合机构7位于左位时，制动能量回收模式的动力传递路径为：车桥、齿轮十510、齿轮九59、动力输出轴4、齿轮七57、齿轮八58、第二左齿套71、第二活动齿套72、第二齿轮、电机输入轴3、电机10。
55.当电机动力耦合机构7位于右位时，制动能量回收模式的动力传递路径为：车桥、齿轮十510、齿轮九59、动力输出轴4、齿轮四54、齿轮五55、第二右齿套73、第二活动齿套72、第二齿轮、电机输入轴3、电机10。
56.即电机制动能量回收时有两个路径和速比可以选择，可匹配电机10的最佳发电机功率和允许的最佳转速。
57.8)驻车发电模式：此时电机动力耦合机构7位于中位，发动机动力耦合机构6位于中位，发动机9和电机10均与车轮脱开，无动力输出，发动机9和发电机11直连发电。
58.最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。