一种混合动力汽车用多模式动力耦合机构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种混合动力汽车用多模式动力耦合机构，包括第一动力源输入轴(I1)、第二动力源输入轴(I2)、与车轮驱动连接的输出轴(O)；第一动力源输入轴(I1)与第二动力源输入轴(I2)平行布置，第二动力源输入轴(I2)与车轮驱动连接的输出轴(O)呈同轴布置；第一动力源输入轴(I1)可选互斥地与第二动力源输入轴(I2)或输出轴(O)旋转驱动连接。与现有技术相比，本发明通过精简的元件，通过优化的切换连接关系实现了最大化的特征模式，能满足混合动力特别是PHEV混合动力应用的多模式需求。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种动力耦合机构，尤其是涉及一种混合动力汽车用多模式动力耦合 机构 一种混合动力汽车用多模式动力耦合机构
【背景技术】
[0002] 对于传统内燃机车辆而言，变速器的功能仅仅包括对内燃机输出动力特性与车轮 边动力需求进行匹配，对于混合动力汽车用自动变速器而言,需要其对多动力源输出动力 进行耦合，即实现动力耦合功能，以便完成混合动力驱动，并且要求其同时对多动力源进行 上述动力性匹配。
[0003] 对于轻混，中混以及强混车辆而言，在行车过程中，内燃机是主要动力源，电机仅 仅起到类似于纯电动起步以及优化调整发动机工作点等辅助作用，因此对于上述情况，自 动变速器的动力性匹配设计主要是针对内燃机。而插电式混合动力（PHEV)汽车通常包含 两种工作模式，即电量消耗（CD)以及电量维持（CS)模式。前者以电机作为独立动力源，而 后者以发动机作为主动力源，以电机作为辅助动力源，这样一来就要求一套上述的动力耦 合机构同时适应电机以及内燃机截然不同的动力输出特性，这对动力耦合机构的设计而言 是一大挑战，尤其是当整个动力传动系仅仅包含一个电机时，上述矛盾更为突出。
[0004] 因此，在设计动力耦合机构时，多动力源与车轮动力连接拓扑关系是其核心内容， 这也是现在亟待解决的技术问题之一。申请号为201310660224. 0的中国专利公开了一种 油电混合电动汽车多模式驱动系统，该驱动系统的第二电机一端与发动机连接，另一端与 第二电机转子轴连接；第一离合器的一端与第二电机转子轴相连，另一端通过传动装置与 齿圈连接；第一电机通过第一电机轴分别与第二离合器和太阳轮连接，第二离合器和齿圈 连接；制动器与齿圈连接；行星架与驱动桥连接，驱动桥通过两个半轴分别与两车轮连接； ECU与电机控制器连接，电机控制器分别与第一电机和第二电机连接，ECU还分别与第一离 合器、第二离合器和制动器连接，其可具备的可用工作模式卡参见表1。
[0005] 表1申请号为201310660224. 0中国专利的可用工作模式分析
[0006] 第一 第二 ~ 制动器行星排 .?:作模式 离合器离合器______ 分离 结合 分离 镄死__第一电机直接驱动车辆_ 混合动力模式下》发动机与第二电机作为一综合动力 源与第一电机以转速耦合方式驱动车辆； 结会 分惠分慮 _由 纯电动模式下，第二电机与第一电机以转速耦合方式 ___________驱动车辆》_ 混合动力模式下，发动机与第二电机作为一综合动力 源与第一电机以转矩耦合方式驱动车辆5 结合 结合 分离 锁死 纯电动模式下，第二电机与第一电机以转矩耦合方式 1111_驱动车辆》_
【发明内容】
[0007] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种通过精简的连 接布置关系，能实现满足车辆使用需求的多模式动力系统配置方案的混合动力汽车用多模 式动力耦合机构。
[0008] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0009] 一种混合动力汽车用多模式动力稱合机构，包括：
[0010] 第一动力源输入轴、第二动力源输入轴、与车轮驱动连接的输出轴；
[0011] 所述的第一动力源输入轴与所述的第二动力源输入轴平行布置，第二动力源输入 轴与车轮驱动连接的输出轴呈同轴布置；
[0012] 所述的第一动力源输入轴可选互斥地与第二动力源输入轴或输出轴旋转驱动连 接。
[0013] 所述的第一动力源输入轴通过其上布置的第一同步切换机构和第一空套齿轮或 第二空套齿轮可选互斥地与第二动力源输入轴上的第一固连齿轮或输出轴上的第二固连 齿轮旋转驱动连接。
[0014] 所述的输出轴通过第二同步切换机构可选的与第二动力源输入轴同步连接。
[0015] 所述的第二同步切换机构设置在输出轴上。
[0016] 所述的第二同步切换机构设置在第二动力源输入轴上。
[0017] 所述的第二动力源输入轴与输出轴在端部互相提供径向支撑。
[0018] 还包括无外部连接的中间轴。
[0019] 所述的中间轴与第二动力源输入轴和输出轴之间分别存在固定速比和可变速比。
[0020] 所述的中间轴与第二动力源输入轴和输出轴之间分别存在可变速比和固定速比。
[0021 ] 所述的可变速比由钢带式无级变速机构实现。
[0022] 与现有技术相比，本发明通过精简的元件，通过优化的切换连接关系实现了最大 化的特征模式，能满足混合动力特别是PHEV混合动力应用的多模式需求，利用不同动力传 递路径成功实现对多种动力源的动力性匹配设计的可能性就会大大增加。这样一来，对于 配备上述动力耦合机构的PHEV而言，就会在满足驾驶性需求的前提下能实现更佳的燃油 经济性。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为本发明的结构示意图；
[0024] 图2为实施例1中本发明的结构示意图；
[0025] 图3为实施例2中本发明的结构示意图；
[0026] 图4为实施例3中本发明的结构示意图。
[0027] 图中，1-电机、2-钢带从动轮、3-钢带、4-钢带主动轮、5-副轴、6-离合器、7-发动 机、8-齿轮、9-操纵凸轮、10-齿轮、S1-第一同步切换机构、S2-第二同步切换机构、gl_第 一空套齿轮、g2_第二空套齿轮、g3-第一固连齿轮、g4-第二固连齿轮、II-第一动力源输 入轴、12-第二动力源输入轴、0-输出轴、N-中间轴。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0029] 结合图1说明混合动力汽车用多模式动力耦合机构的具体结构特征，该机构包括 第一动力源输入轴L、第二动力源输入轴1 2、与车轮驱动连接的输出轴〇。第一动力源输入 轴Ii与第二动力源输入轴12平行布置，第二动力源输入轴1 2与车轮驱动连接的输出轴0呈 同轴布置并且在端部互相提供径向支撑。其中，第一动力源输入轴Ii通过其上布置的第一 同步切换机构Si和第一空套齿轮 gl或第二空套齿轮g2可选互斥地与第二动力源输入轴12 上的第一固连齿轮g3或输出轴0上的第二固连齿轮g4旋转驱动连接。输出轴0通过第二 同步切换机构s 2可选的与第二动力源输入轴12同步连接。第二同步切换机构s2可以设置 在在输出轴0上，也可以设置在第二动力源输入轴1 2上。
[0030] 除此之外还包括无外部连接的中间轴N，中间轴N与第二动力源输入轴12轴和输 出轴〇之间分别存在固定速比i gl和可变速比ig2 ;也可以构造成igl为可变速比而ig2为固 定速比。
[0031] 结合上述具体结构，说明配备本文所述混合动力汽车用多模式动力耦合机构的车 辆具备的多种工作模式，具体如表2所示。
[0032] 表2多模式动力耦合机构的工作模式
[0033] I m - 一 一 1 7 Si S2 速比 I:作模式 ￥ _^ ^ ^ -电机马输天細親合，雨发动机共两J接通过出轴以 右侧 空 HEV模式驱动车辆前迸 _合__ 左侧 非空 无效 喃合_ - 电机与输入轴耦合，由发动机驱动发电 空挡 麵mm 发动 ~ 模式驱动车辆前进 电机 _________ 机 g 发动机直接通过输出轴以单独驱动车辆前进^ 喃合 ^ 1? 空挡--------- 空 停车工况 空挡_______ 非空 发动机单独通过速比ig以驱动车辆前进 右爾左侧 电机与输出轴耦合,发动机i:接与输出i连i「二署_ 空 啮合啮合 以HEV模式驱动车辆前迸
[0034] ^_ 「非至 - H g ~电_玩_与输出轴耦合，单独驱动车辆前进 空挡 电机与输出轴耦合，发动机通过速比二者以1?\? 非空 模式驱动车辆翁进 ---- ~~^ 17-- 速ft 工作模式 Μ ^ 发动机与输入轴耦合，同电机共同直接通过输出轴以 右侧 S HEV模式驱动车辆前进 喃合_______ 左侧 .-....1?'"Μ^ 1? 喃合 ^ ^" 空挡_---电机共同通过速比^以HEV 非空 ' 模式驱动午辆前进 - i 电丽接1过S出轴以.祕涵幸辆#进一 喃合 非至 1?...................... - 电机空挡............................................. 机 空 停车i况 空挡 _ ?lis 电机单独通过速比ig以驱动车辆前进 发动机与输出轴耦合，电机直接与输出轴连接，二者 左倒 空 以HEV模式驱动车辆前进 喃合---- 右倒 非空 无效 喃合 g 发系板与输_耦合，軍独驱动车辆i进 空挡 发动机与输出i耦合，?通过速比二者以HEV Φ空 模式驱动车辆前进
[0035] 以下是具体的实施方式。
[0036] 实施例1
[0037] -种混合动力汽车用多模式动力耦合机构，其结构如图1所示，包括与电机1旋转 驱动连接的第一动力源输入轴L，用于传递发动机7输出动力的第二动力源输入轴1 2以及 通过主减速器以及差速器与车轮旋转驱动连接的输出轴0。第二动力源输入轴12与输出轴 〇同轴布置，且在端部二者能够互相提供径向支撑。
[0038] 发动机7通过离合器6将输出动力传递给第二动力源输入轴12。当位于输出轴0 上的第二同步切换机构S 2处于空挡位置时，发动机输出的动力可通过齿轮8、齿轮10,副轴 5,钢带主动轮4,钢带3以及钢带从动轮2以无级变速方式进一步传递给输出轴0。当第二 同步切换机构S 2将第二动力源输入轴12与输出轴0旋转驱动连接时，发动机7输出的动力 将高效率地直接传递给输出轴0。考虑到钢带3较高的成本，也可用档位直齿轮副配合惯性 式同步器的方式实现副轴5与输出轴0之间的可变速比。
[0039] 电机1通过一对锥齿轮以及一对直齿轮，将动力传递至第一动力源输入轴L ;第 一动力源输入轴L上空套有第一空套齿轮gi、第二空套齿轮g2，通过位于两个空套齿轮中 间，且与第一动力源输入轴Ii同轴布置的第一同步切换机构Si，两个空套齿轮将可选地与 第一动力源输入轴L旋转驱动连接，进而分别将电机1输出的动力可选互斥地传递给与第 二动力源输入轴1 2固结的第一固连齿轮g3以及与输出轴〇固结的第二固连齿轮g4，进而 分别实现电机1输出动力与发动机7输出动力的汇流或电机1与0轴的旋转驱动连接。此 夕卜，设置操纵凸轮9,同时实现对两个同步切换机构的操纵。
[0040] 实施例2
[0041] 一种混合动力汽车用多模式动力耦合机构，其结构如图2所示，与实施例1相比主 要区别体现在：在实施例1中，第二动力源输入轴1 2通过固定速比齿轮8以及齿轮10与副 轴5旋转驱动连接，副轴5通过钢带式无级变速机构与输出轴0旋转驱动连接；在实施例2 中，1 2轴通过钢带式无级变速机构与副轴5旋转驱动连接，副轴5通过固定速比齿轮10以 及齿轮8与输出轴0旋转驱动连接。
[0042] 实施例3
[0043] 一种混合动力汽车用多模式动力耦合机构，其结构如图3所示，与实施例1相比主 要区别体现在两方面：1)电机1作为第二动力源与第二动力源输入轴1 2旋转驱动连接，而 发动机7作为第一动力源通过离合器6以及三个直齿轮与I第一动力源输入轴Ii旋转驱 动连接；2)取消了第二同步切换机构S 2，即取消了第二动力源输入轴12与输出轴0直接旋 转驱动连接的可能性。
【权利要求】
1. 一种混合动力汽车用多模式动力稱合机构，包括： 第一动力源输入轴（D、第二动力源输入轴（12)、与车轮驱动连接的输出轴（〇); 其特征在于， 所述的第一动力源输入轴与所述的第二动力源输入轴（12)平行布置，第二动力源 输入轴（12)与车轮驱动连接的输出轴（〇)呈同轴布置； 所述的第一动力源输入轴（U可选互斥地与第二动力源输入轴（ι2)或输出轴（〇)旋 转驱动连接。
2. 根据权利要求1所述的一种混合动力汽车用多模式动力耦合机构，其特征在于， 所述的第一动力源输入轴通过其上布置的第一同步切换机构（SJ和第一空套齿 轮（gl)或第二空套齿轮（g2)可选互斥地与第二动力源输入轴（12)上的第一固连齿轮（g 3) 或输出轴（〇)上的第二固连齿轮（g4)旋转驱动连接。
3. 根据权利要求1所述的一种混合动力汽车用多模式动力耦合机构，其特征在于，所 述的输出轴（〇)通过第二同步切换机构（S2)可选的与第二动力源输入轴（1 2)同步连接。
4. 根据权利要求3所述的一种混合动力汽车用多模式动力耦合机构，其特征在于，所 述的第二同步切换机构（S2)设置在输出轴（0)上。
5. 根据权利要求3所述的一种混合动力汽车用多模式动力耦合机构，其特征在于，所 述的第二同步切换机构（S2)设置在第二动力源输入轴（1 2)上。
6. 根据权利要求_5中任一项所述的一种混合动力汽车用多模式动力耦合机构，其特 征在于，所述的第二动力源输入轴（12)与输出轴（0)在端部互相提供径向支撑。
7. 根据权利要求1所述的一种混合动力汽车用多模式动力耦合机构，其特征在于，还 包括无外部连接的中间轴（N)。
8. 根据权利要求7所述的一种混合动力汽车用多模式动力耦合机构，其特征在于，所 述的中间轴（N)与第二动力源输入轴（12)和输出轴（0)之间分别存在固定速比和可变速 比。
9. 根据权利要求7所述的一种混合动力汽车用多模式动力耦合机构，其特征在于，所 述的中间轴（N)与第二动力源输入轴（12)和输出轴（0)之间分别存在可变速比和固定速 比。
10. 根据权利要求8-9中任一项所述的一种混合动力汽车用多模式动力耦合机构，其 特征在于，所述的可变速比由钢带式无级变速机构实现。
【文档编号】B60K6/44GK104118308SQ201410363841
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】钟再敏, 余卓平, 吴海康, 陈辛波, 江尚 申请人:同济大学