混合动力汽车及其控制方法和动力传动系统的制作方法_2

文档序号:9739605阅读:来源:国知局
可接合电机动力轴第二齿轮32与电机动力轴3,从而电机动力轴3能够与输出轴中的所述一个(例如,第二输出轴22)进行联动。
[0068]下面结合附图对根据本发明实施例的动力传动系统100的倒挡结构进行详细描述。
[0069]如上所述,电机动力轴第一齿轮31与输入轴的所述一个进行联动。而在本发明示出的一些实施例中,电机动力轴第一齿轮31是与输入轴的所述一个上的主动齿轮直接传动或间接传动的,从而实现与该输入轴联动的目的。例如在图1-图12的示例中,电机动力轴第一齿轮31与对应的主动齿轮例如二挡主动齿轮2a通过一个中间惰轮73间接传动,换言之,中间惰轮73分别与对应的主动齿轮以及电机动力轴第一齿轮31啮合。
[0070]进一步,倒挡齿轮71空套在电机动力轴3上,倒挡中间齿轮72与倒挡齿轮71啮合,倒挡中间齿轮72设置成可选择性地与中间惰轮73联动。结合图1-图12的实施例,倒挡中间齿轮72空套设置在第二输出轴22上,其与中间惰轮73能够差速转动并在需要时可接合以同步转动。
[0071]更进一步,中间惰轮73与倒挡中间齿轮72是通过倒挡同步器74c的同步作用而进行联动的,也就是说,倒挡同步器74c设置成用于同步倒挡中间齿轮72和中间惰轮73。
[0072]关于倒挡同步器74c的设置位置,这里将结合不同的实施例进行描述。首先,参照图1-图2、图5-图8所示,倒挡中间齿轮72上设置有齿套721,该齿套721可以是空套设置在第二输出轴22上,中间惰轮73空套在该齿套721上。倒挡同步器74c设置在齿套721上且用于接合中间惰轮73。
[0073]其次,在另一些实施例中(未示出),倒挡中间齿轮72上设置有齿套721,该齿套721可以是空套设置在第二输出轴22上,中间惰轮73空套在该齿套721上,倒挡同步器74c设置在中间惰轮73上且用于接合齿套721或用于接合倒挡中间齿轮72。
[0074]再次,如图3-图4、图9-图12所示,在再一些实施例中,倒挡中间齿轮72和中间惰轮73均空套在输出轴的所述一个上,例如倒挡中间齿轮72和中间惰轮73均空套在第二输出轴22上,并且倒挡中间齿轮72和中间惰轮73彼此相邻,倒挡同步器74c设置在中间惰轮73上且用于接合倒挡中间齿轮72。当然,可选地,倒挡同步器74c也可以设置在倒挡中间齿轮72上且用于接合中间惰轮73(未示出)。
[0075]对于根据本发明实施例的动力传动系统100,由于采用了上述倒挡结构,因此能够实现机械倒挡模式、电动倒挡模式以及混动倒挡模式。
[0076]机械倒挡模式是利用发动机4的动力实现车辆的倒车功能,在车辆处于机械倒挡模式时,发动机4作为动力源将产生的动力输出至输入轴的所述一个,即与中间惰轮73联动的输入轴(例如,第二输入轴12),并通过倒挡同步器74c对中间惰轮73与倒挡中间齿轮72的同步而将动力输出至倒挡齿轮71,倒挡齿轮71最终能够将动力输出至车轮,实现倒车。简言之,在车辆处于机械倒挡模式时,倒挡同步器74c接合中间惰轮73与倒挡中间齿轮72。
[0077]电动倒挡模式是利用第一电动发电机51实现车辆的倒车功能,在车辆处于电动倒挡模式,第一电动发电机51作为动力源并通过倒挡同步器74c对中间惰轮73与倒挡中间齿轮72的同步以及电机动力轴同步器33c对电机动力轴第一齿轮31的同步而将动力输出至倒挡齿轮71,倒挡齿轮71最终能够将动力输出至车轮,实现倒车。
[0078]即,第一电动发电机51此时作为电动机工作,其产生的动力可依次通过电机动力轴3、电机动力轴同步器33c、电机动力轴第一齿轮31、中间惰轮73、倒挡同步器74c、倒挡中间齿轮72传递至倒挡齿轮71。
[0079]简言之,在车辆处于电动倒挡模式,倒挡同步器74c接合中间惰轮73与倒挡中间齿轮72,电机动力轴同步器33c接合电机动力轴3和电机动力轴第一齿轮31。
[0080]混动倒挡模式是同时利用发动机4和第一电动发电机51实现车辆的倒车功能,混动倒挡模式为上述机械倒挡模式与电动倒挡模式的结合。
[0081]具体而言,在车辆处于混动倒挡模式时,发动机4作为动力源之一将产生的动力输出至输入轴的所述一个,并通过倒挡同步器74c的同步将动力输出至所述倒挡齿轮71。
[0082]与此同时,第一电动发电机51作为另一动力源并通过倒挡同步器74c的同步以及电机动力轴同步器33c对电机动力轴第一齿轮31的同步而将动力输出至所述倒挡齿轮71。艮P,来自发动机4和第一电动发电机51的两部分的动力最终都从倒挡齿轮71输出。
[0083]该模式下,倒挡同步器74c接合中间惰轮73与倒挡中间齿轮72,电机动力轴同步器33c接合电机动力轴3和电机动力轴第一齿轮31。
[0084]由此,该动力传动系统100能够实现三种倒挡模式,即机械倒挡模式、电动倒挡模式以及混动倒挡模式,丰富了倒挡工况,可以根据实际情况灵活在该三种倒挡模式中进行切换,满足驾驶要求。
[0085]例如,在车辆电池荷电量充足的情况下,可以采用电动倒挡模式,这样在倒车时不仅不会排放有害气体,而且还能降低能耗,特别对于新的驾驶员倒车入位而言,可能需要操作多次才能将车辆倒入指定位置,而发动机4由于在低速倒车时会产生较多的有害气体,同时发动机4在倒车时一般处于非经济转速区域,油耗相对较高,此时采用电动倒挡模式可以很好地改善这一问题,不仅能够降低排放,同时采用电机作为动力实现低速倒车能耗较低,对发动机4的燃油经济性有一定改善。
[0086]又如,在车辆电池荷电量不充足或较低的情况下,可以采用机械倒挡模式。再如,在需要快速倒车或者需要大马力倒车等工况下,则可以采用混动倒挡模式,增加车辆的动力性,方便倒车。
[0087]当然,上述关于三种倒挡模式应用环境的描述仅是示意性的,不能理解为是对本发明的一种限制或暗示在车辆处于上述环境下必须采用上述对应的倒挡模式。对于本领域的普通技术人员而言,显然可以根据需要或实际情况来具体设定相应倒车环境下所需的倒挡模式。
[0088]另外,需要说明的是,根据本发明实施例的动力传动系统100,其电动倒挡模式以及混动倒挡模式还有另一种实现形式,这将在下面结合具体的实施例详细介绍。
[0089]下面结合图1-图12的实施例对输入轴、输出轴以及各挡位齿轮进行详细描述。
[0090]在本发明的一些实施例,如图1-图12所示,输入轴可以是两个,即输入轴包括第一输入轴11和第二输入轴12,第二输入轴12可以是空心轴,第一输入轴11可以是实心轴,第一输入轴11的一部分可以嵌设在空心的第二输入轴12内,第一输入轴11的另一部分可从第二输入轴12内沿轴向向外伸出,第一输入轴11和第二输入轴12可以是同轴布置的。
[0091]输出轴可以是两个,即第一输出轴21和第二输出轴22,第一输出轴21和第二输出轴22与输入轴平行布置,第一输出轴21和第二输出轴22可以均为实心轴。
[0092]根据本发明实施例的动力传动系统100可以具有五前进挡位,具体地,第一输入轴11上可以布置奇数挡位主动齿轮,第二输入轴12上可以设置布置偶数挡主动齿轮,从而第一输入轴11负责奇数挡位齿轮副的动力传递,第二输入轴12负责偶数挡位齿轮副的动力传递。
[0093]更具体地,如图1-图12所示,第一输入轴11上可以布置有一挡主动齿轮la、三挡主动齿轮3a和五挡主动齿轮5a,第二输入轴12上可以布置有二挡主动齿轮2a和四挡主动齿轮4a,每个挡位主动齿轮均随对应的输入轴同步转动。
[0094]对应地,第一输出轴21上设置有一挡从动齿轮lb、二挡从动齿轮2b、三挡从动齿轮3b和四挡从动齿轮4b,第二输出轴22上设置有五挡从动齿轮5b,每个从动齿轮均空套在对应的输出轴上,即每个从动齿轮相对于对应的输出轴能够差速转动。
[0095]其中,一挡从动齿轮Ib与一挡主动齿轮Ia啮合从而构成一挡齿轮副,二挡从动齿轮2b与二挡主动齿轮2a啮合从而构成二挡齿轮副,三挡从动齿轮3b与三挡主动齿轮3a啮合从而构成三挡齿轮副,四挡从动齿轮4b与四挡主动齿轮4a啮合从而构成四挡齿轮副,五挡从动齿轮5b与五挡主动齿轮5a啮合从而构成五挡齿轮副。
[0096]由于从动齿轮与输出轴之间为空套结构,因此需要设置同步器对相应的从动齿轮与输出轴进行同步,以实现动力的输出。
[0097]在一些实施例中,结合图1-图12所示,动力传动系统100包括一三挡同步器13c、二四挡同步器24c和五挡同步器5c。
[0098]如图1所不,一三挡同步器13c设置在第一输出轴21上且位于一挡从动齿轮Ib与三挡从动齿轮3b之间,一三挡同步器13c可将一挡从动齿轮Ib或三挡从动齿轮3b与第一输入轴11进行接合,从而使该从动齿轮与输出轴能够同步转动。
[0099]例如,结合图1所示,一三挡同步器13c的接合套向左移动可将三挡从动齿轮3b与第一输入轴11接合,从而三挡从动齿轮3b与第一输出轴21能够同步转动。一三挡同步器13c的接合套向右移动可将一挡从动齿轮Ib与第一输入轴11接合,从而一挡从动齿轮Ib与第一输出轴21能够同步转动。
[0100]如图1所示,类似地,二四挡同步器24c设置在第一输出轴21上且位于二挡从动齿轮2b与四挡从动齿轮4b之间,二四挡同步器24c可将二挡从动齿轮2b或四挡从动齿轮4b与第一输入轴11进行接合,从而使该从动齿轮与输出轴能够同步转动。
[0101]例如,结合图1所示,二四挡同步器24c的接合套向左移动可将二挡从动齿轮2b与第一输出轴21接合,从而二挡从动齿轮2b与第一输出轴21同步转动。二四挡同步器24c的接合套向右移动可将四挡从动齿轮4b与第一输出轴21结合,从而四挡从动齿轮4b与第一输出轴21同步转动。
[0102]如图1所示,类似地,五挡同步器5c设置在第二输出轴22上,五挡同步器5c位于五挡从动齿轮5b的一侧,例如左侧,五挡同步器5c用于将五挡从动齿轮5b与第二输出轴22接合,例如五挡同步器5c的接合套向右移动,则可将五挡从动齿轮5b与第二输出轴22接合,从而五挡从动齿轮5b与第二输出轴22同步转动。
[0103]参照图1-图12的实施例,由于倒挡中间齿轮72、中间惰轮73均位于第二输出轴22上,且五挡从动齿轮5b也位于第二输出轴22上,并且五挡同步器5c只用于接合五挡从动齿轮5b、倒挡同步器74c只用于接合中间惰轮73与倒挡中间齿轮72。因此作为一种优选的实施方式,倒挡同步器74c与五挡同步器5c共用一个拨叉机构,由此减少了一套拨叉机构,使得动力传动系统100的结构更加紧凑、尺寸更小。
[0104]可以理解的是,在通过该拨叉机构驱动五挡同步器5c和倒挡同步器74c的接合套动作时,结合图1所示,在该拨叉机构的拨叉驱动五挡同步器5c的接合套向右移动时,五挡同步器5c能够接合五挡从动齿轮5b,此时倒挡同步器74c的接合套不接合倒挡中间齿轮72与中间惰轮73。在该拨叉机构的拨叉驱动倒挡同步器74c的接合套接合倒挡中间齿轮72与中间惰轮73时,五挡同步器5c的接合套不接合五挡从动齿轮5b。当然,这里关于拨叉机构驱动倒挡同步器74c以及五挡同步器5c的接合套的动作过程仅是示意性的,不能理解为是对本发明的一种限制。
[0105]在本发明的一些实施例中,发动机4与变速器的第一输入轴11和第二输入轴12之间可以是通过双离合器2d进行动力传递或分离的。
[0106]参照图2-图12所不,双离合器2d具有输入端23d、第一输出端21d和第二输出端22d,发动机4与双离合器2d的输入端23d相连,具体而言,发动机4可以通过飞轮、减震器或扭转盘等多种形式与双离合器2d的输入端23d相连。
[0107]双离合器2d的第一输出端21d与第一输入轴11相连,从而该第一输出端21d与第一输入轴11同步旋转。双离合器2d的第二输出端22d与第二输入轴12相连,从而该第二输出端22d与第二输入轴12同步旋转。
[0108]其中,双离合器2d的输入端23d可以是双离合器2d的壳体,其第一输出端21d和第二输出端22d可以是两个从动盘。一般地,壳体与两个从动盘可以是都断开的,即输入端23d与第一输出端21d和第二输出端22d均断开,在需要接合其中一个从动盘时,可以控制壳体与相应从动盘进行接合从而同步旋转,即输入端23d与第一输出端21d和第二输出端22d之一接合,从而输入端23d传来的动力可以通过第一输出端21d和第二输出端22d中的一个输出。
[0109]特别地,壳体也可以同时与两个从动盘接合,即输入端23d也可以同时与第一输出端21d和第二输出端22d接合,从而输入端23d传来的动力可同时通过第一输出端21d和第二输出端22d输出。
[0110]应当理解,双离合器2d的具体接合状态受到控制策略的影响,对于本领域的技术人员而言,可以根据实际所需的传动模式而适应性设定控制策略,从而可以在输入端23d与两个输出端全部断开以及输入端23d与两个输出端至少之一接合的多种模式中进行切换。
[0111]关于电机动力轴第二齿轮32,如上所述,其是与输出轴中的所述一个进行联动的。具体地,在一些实施例中,第二输出轴22上固定设置有传动齿轮6,传动齿轮6与电机动力轴第二齿轮32直接啮合。前面提到,根据本发明实施例的动力传动系统100还有另外一种电动倒挡模式以及混动倒挡模式,由于电机动力轴第二齿轮32与固定在第二输出轴22上的传动齿轮6啮合,因此来自第一电动发电机51的动力可以通过该条路径输出,实现倒挡功能。
[0112]具体地,在车辆处于另一种电动倒挡模式,第一电动发电机51作为动力源并通过电机动力轴同步器33c对电机动力轴第二齿轮32的同步而将动力从第二输出轴22输出,动力最终由第二输出轴22输出至车轮,从而实现倒车。
[0113]即,第一电动发电机51此时作为电动机工作,其产生的动力可依次通过电机动力轴3、电机动力轴同步器33c、电机动力轴第二齿轮32、传动齿轮6、第二输出轴22后最终输出给车轮。
[0114]简言之,在车辆处于上述的电动倒挡模式,电机动力轴同步器33c接合电机动力轴3和电机动力轴第二齿轮32,而倒挡同步器74c并不接合中间惰轮73与倒挡中间齿轮72,且倒挡动力也不从倒挡齿轮71处输出。
[0115]在车辆处于另一种混动倒挡模式时,发动机4作为动力源之一将产生的动力输出至输入轴的所述一个,并通过倒挡同步器74c的同步将动力输出至倒挡齿轮71。
[0116]与此同时,第一电动发电机51作为动力源并通过电机动力轴同步器33c对电机动力轴第二齿轮32的同步而将动力从第二输出轴22输出,动力最终由第二输出轴22输出至车轮,从而实现倒车。
[0117]当然,由于该模式下倒车动力来自发动机4和第一电动发电机51,因此动力在输出至车轮之前需要进行耦合,例如该两部分动力可以在车辆的主减速器从动齿轮74处进行动力耦合,耦合后的动力最终输出给车轮,从而实现混动倒车。
[0118]该模式下,倒挡同步器74c接合中间惰轮73与倒挡中间齿轮72,电机动力轴同步器33c接合电机动力轴3和电机动力轴第二齿轮32,倒挡动力一部分从倒挡齿轮71输出、另一部分从第二输出轴22输出。
[0119]对比前一种电动倒挡模式,后一种电动倒挡模式其动力来源不变,即仍然为第一电动发电机51,不同的地方在于,前一种电动倒挡模式中,第一电动发电机51输出的倒挡动力是输出至倒挡齿轮71的,由倒挡齿轮71将动力输出给车轮实现倒挡,而后一种电动倒挡模式中,第一电动发电机51的倒挡动力是从第二输出轴22输出的,由第二输出轴22输出给车轮实现倒挡,即该模式的倒挡动力不经过倒挡齿轮71。
[0120]类似地,对于前一种混动倒挡模式以及后一种混动倒挡模式而言,其均结合了发动机4的倒挡路径以及第一电动发电机51的倒挡路径,区别与上述电动倒挡模式相似,这里不再赘述。
[0121]由此,进一步丰富了动力传动系统100的倒挡模式,给驾驶员更多的选择,充分提高驾驶乐趣,更好地满足不同路况的倒挡要求。
[0122]下面结合图2-图12对三个动力输出轴(即第一输出轴21、第二输出轴22和电机动力轴3)与车辆差速器75之间的关系进行详细描述。
[0123]车辆的差速器75可以布置在一对前轮之间或一对后轮之间,在本发明的一些示例中,差速器75是位于一对前轮之间的。差速器75的功用是当车辆转弯行驶或在不平路面上行驶时,使左右驱动车轮以不同的角速度滚动,以保证两侧驱动轮与地面间作纯滚动运动。差速器75上设置有主减速器从动齿轮74,例如主减速器从动齿轮74可以布置在差速器75的壳体上。主减速器从动齿轮74可以是锥齿轮,但不限于此。
[0124]进一步,第一输出轴21上固定设置有第一输出轴输出齿轮211,第一输出轴输出齿轮211随第一输出轴21同步转动,第一输出轴输出齿轮211与主减速器从动齿轮74啮合传动,从而来自第一输出轴21的动力能够从第一输出轴输出齿轮211传递至主减速器从动齿轮74以及差速器75。
[0125]类似地,第二输出轴22上固定设置有第二输出轴输出齿轮221,第二输出轴输出齿轮221随第二输出轴22同步转动,第二输出轴输出齿轮221与主减速器从动齿轮74啮合传动,从而来自第二输出轴22的动力能够从第二输出轴输出齿轮221传递至主减速器从动齿轮74以及差速器75。
[0126]如上所述,倒挡齿轮71是作为大部分倒挡模式的动力输出端的,因此该倒挡齿轮71同样与主减速器从动齿轮74啮合。而由于倒挡齿轮71同时还与倒挡中间齿轮72啮合,同时为了获得适宜的倒挡速比,作为可选的一种实施方式,倒挡齿轮71构造为双联齿轮,该双联齿结构的倒挡齿轮71的一部分与倒挡中间齿轮72啮合,该双联齿结构的倒挡齿轮71的另一部分与主减速器从动齿轮74啮合。换言之,倒挡齿轮71的其中一个齿轮部712是与倒挡中间齿轮72啮合且另一个齿轮部711是与主减速器从动齿轮74啮合。由此不仅能够获得良好的倒挡速比,同时倒挡动力传递时各齿轮不会发生干涉,保证倒挡动力传递可靠。
[0127]根据本发明实施例的动力传动系统100的一些典型工况包括驻车发电、双离合器2d同时接合情况下的边驱动边充电以及第一电动发电机51 二挡调速。
[0128]首先描述驻车发电这一典型工况,在车辆处于驻车状态时,发动机4设置成将产生的动力输出至输入轴的所述一个(即与电机动力轴第一齿轮31进行联动的输入轴,例如第二输入轴12),并通过电机动力轴同步器33c对电机动力轴第一齿轮31的同步而将动力输出至第一电动发电机51,从而驱动第一电动发电机51进行发电。
[0129]具体而言,结合图2-图12示例的具体实施例,发动机4在车辆驻车后能够将动力通过双离合器2d而输出给第二输入轴12,该第二
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