双无级变速混合动力传动系统及具有其的车辆的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种双无级变速混合动力传动系统及具有其的车辆。所述双无级变速混合动力传动系统包括：发动机、第一变速器和第一差速器，发动机与第一变速器之间设置有离合装置，第一变速器包括两个串联设置的无级变速器，第一差速器适于将发动机输出的、并经过第一变速器变速后的动力分配给第一对车轮；以及驱动电机、第二变速器和第二差速器，第二变速器连接在驱动电机与第二差速器之间，第二差速器适于将驱动电机输出的、且经过第二变速器变速后的动力分配给第二对车轮，其中第一对车轮为前轮和后轮中的其中一对，第二对车轮为前轮和后轮中的另外一对。根据本实用新型的双无级变速混合动力传动系统，第一变速器的速比范围宽，燃油.经济性好。
【专利说明】双无级变速混合动力传动系统及具有其的车辆
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及车辆【技术领域】，具体而言，涉及一种双无级变速混合动力传动系统及具有其的车辆。
【背景技术】
[0002]相关技术中，一些混合动力传动系统采用单个无级变速器，由于机械上结构限制的原因，无级变速器的速比范围小，导致发动机工作区域不能始终处于最佳燃油经济性工作点附近，燃油消耗大。另一些混合动力传动系统采用两个无级变速器并联的行驶，仍未解决无级变速装置速比范围小的问题。
实用新型内容
[0003]本实用新型旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种速比变化范围宽，燃油经济性好的双无级变速混合动力传动系统。
[0004]本实用新型的另一个目的在于提出一种具有上述双无级变速混合动力传动系统的车辆。
[0005]为了实现上述目的，根据本实用新型的第一方面提出一种双无级变速混合动力传动系统。所述双无级变速混合动力传动系统包括:发动机、第一变速器和第一差速器，所述发动机与所述第一变速器之间设置有离合装置，所述第一变速器包括两个串联设置的无级变速器，所述第一差速器适于将所述发动机输出的、并经过所述第一变速器变速后的动力分配给所述第一对车轮；以及驱动电机、第二变速器和第二差速器，所述第二变速器连接在所述驱动电机与所述第二差速器之间，所述第二差速器适于将所述驱动电机输出的、且经过所述第二变速器变速后的动力分配给所述第二对车轮，其中所述第一对车轮为所述前轮和所述后轮中的其中一对，所述第二对车轮为所述前轮和所述后轮中的另外一对。
[0006]根据本实用新型的双无级变速混合动力传动系统，通过将连接在发动机与第一差速器之间的第一变速器设置成包括两个串联设置的无级变速器，从而第一差速器能够实现较大的速比变化范围，进而可以优化发动机在各工况中的工作点，提高燃油经济性。
[0007]另外，根据本实用新型上述的双无级变速混合动力传动系统还具有如下附加技术特征:
[0008]所述第一变速器包括:第一无级变速器和第二无级变速器，每个无级变速器均具有动力输入端和动力输出端，所述第一无级变速器的动力输入端与所述离合装置相连，所述第一无级变速器的动力输出端与所述第二无级变速器的动力输入端相连，所述第二无级变速器的动力输出端通过主减速器与所述第一差速器传动。
[0009]所述第一无级变速器和所述第二无级变速器中的每一个均包括:主动工作轮、从动工作轮和与所述主动工作轮和所述从动工作轮配合传动的金属带，每个所述工作轮均包括固定部分和可动部分；以及执行机构，所述执行机构与所述可动部分相连以驱动所述可动部分移动，所述执行机构包括:伺服电机；减速机构，所述减速机构与所述伺服电机相连；以及丝杠，所述丝杠分别与所述减速机构和所述可动部分相连以驱动所述可动部分沿轴向移动从而改变相应工作轮的工作半径。
[0010]所述减速机构为单级减速机构且包括主动齿轮和与所述主动齿轮啮合的从动齿轮。
[0011]所述伺服电机通过轴与主动齿轮刚性连接，所述从动齿轮与所述丝杠相连且所述丝杠可随所述从动齿轮同步旋转。
[0012]所述第一无级变速器的动力输出端与所述第二无级变速器的动力输入端通过连接轴刚性相连。
[0013]所述发动机与所述离合装置之间还设置ISG电机。
[0014]所述离合装置为离合器。
[0015]所述第二变速器为单级减速器。
[0016]所述单级减速器为齿轮式减速器。
[0017]所述第一对车轮为一对前轮，所述第二对车轮为一对后轮。
[0018]所述双无级变速混合动力传动系统还包括:动力电池，所述动力电池分别与所述驱动电机和所述ISG电机电连接。
[0019]根据本实用新型的第二方面提出一种车辆。所述车辆包括第一方面所述的双无级变速混合动力传动系统，从而具有结构简单、速比范围宽，燃油经济性好等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是根据本实用新型实施例的双无级变速混合动力传动系统的结构示意图。
[0021]图2是根据本实用新型实施例的双无级变速混合动力传动系统的第一变速器的结构示意图。
[0022]图3是根据本实用新型实施例的双无级变速混合动力传动系统的第一变速器的执行结构的结构示意图。
[0023]附图标记:
[0024]双无级变速混合动力传动系统100、发动机1、第一变速器2、第一无级变速器21、主动工作轮211、主动工作轮211的固定部分2111、主动工作轮211的可动部分2112、从动工作轮212、从动工作轮212的固定部分2121、从动工作轮212的可动部分2122、金属带213、执行机构214、伺服电机2141、减速机构2142、主动齿轮21421、从动齿轮21422、丝杠2143、轴2144、第二无级变速器22、动力输入端201、动力输出端202、连接轴203、第一差速器31、主减速器32、驱动电机4、第二变速器51、第二差速器52、ISG电机6、离合装置7、前轮81、后轮82、动力电池91、功率单元92、前轴93、后轴94
【具体实施方式】
[0025]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0026]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
[0027]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0028]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0029]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0030]下面参照图1-图3描述根据本实用新型实施例的双无级变速混合动力传动系统100。如图1-图3所示，根据本实用新型实施例的双无级变速混合动力传动系统100包括:发动机1、第一变速器2和第一差速器31、驱动电机4、第二变速器51和第二差速器52。
[0031]发动机I与第一变速器2之间设置有离合装置7，以通过离合装置7的接合和分离将发动机I输出的动力可选择性地输出给第一变速器2。可选地，如图2所示，离合装置7为离合器，离合器可以为摩擦式离合器。
[0032]第一变速器2包括两个串联设置的无级变速器。第一差速器31适于将发动机I输出的并经过第一变速器2变速后的动力分配给第一对车轮以实现第一对中两个车轮的差速。
[0033]例如，在本实用新型的一个具体实施例中，单个无级变速器的速比范围在0.5-2.5之间，第一变速器2包括串联设置的两个无级变速器，则第一变速器2的速比范围在
0.25-6.25 之间。
[0034]第二变速器51连接在驱动电机4与第二差速器52之间，第二差速器52适于将驱动电机4输出的且经过第二变速器51变速后的动力分配给第二对车轮以实现第二对中两个车轮的差速。其中，第一对车轮为前轮81和后轮82中的其中一对，第二对车轮为前轮81和后轮82中的另一对。
[0035]可选地，第二变速器51可以为单级减速器，进一步可选地，单级减速器可以为齿轮式减速器。由此第二变速器51的结构简单，制造成本低。有利地，第二变速器51与第二差速器52可以形成为一体，由此可以减小体积，有利于第二变速器51与第二差速器52布置在相应的轴上，例如图1中的后轴94上。
[0036]双无级变速混合动力传动系统100工作时，发动机I输出的动力依次经过离合装置7、第一变速器2、第一差速器31输出至第一对车轮。驱动电机4输出的动力依次经过第二变速器51、第二差速器52输出至第二对车轮。其中，由于第一变速器2包括两个串联设置的无级变速器，第一变速器2的速比变化范围宽，从而使发动机I在各种工况(例如，纯燃油、助力、行车发电等工况)下均可处于最佳燃油经济性工作点附近，燃油经济性好。
[0037]简言之，根据本实用新型实施例的双无级变速混合动力传动系统100，通过将连接在发动机I与第一差速器31之间的第一变速器2设置成包括两个串联设置的无级变速器，从而第一变速器2能够实现较大的速比变化范围，进而可以优化发动机I在各工况中的工作点，提高燃油经济性。
[0038]下面参照图1和图2描述根据本实用新型的第一变速器2的一个具体实施例:如图1和图2所示，双无级变速混合动力传动系统100包括发动机1、第一变速器2、第一差速器31、驱动电机4、第二变速器51、第二差速器52、ISG电机6、动力电池91、功率单元92、主减速器32、第一对车轮、第二对车轮、前轴93和后轴94。
[0039]发动机I与第一变速器2之间设置有离合装置7。发动机I与离合装置7之间还设置有ISG电机6。第二变速器51连接在驱动电机4与第二差速器52之间。如图1所示，第一对车轮为一对前轮81，前轮81设置在前轴93的两端，且前轴93还与第一差速器31相连，第二对车轮为一对后轮82，后轮82设置在后轴94的两端，且后轴94还与第二差速器52相连。动力电池91分别与驱动电机4和ISG电机6电连接。
[0040]具体地，如图1所示，动力电池91与ISG电机6之间连接有用于实现交流电与直流电的转换的功率单元92，功率单元92还设置在动力电池91与驱动电机4之间。动力电池91可以用于为ISG电机6以及驱动电机4供电，同时动力电池91还可以回收后轴94的制动能量。此外，ISG电机6可以在发动机I的带动下发电从而为动力电池91充电。
[0041]如图2所示，第一变速器2包括第一无级变速器21和第二无级变速器22。每个无级变速器均具有动力输入端201和动力输出端202。其中，第一无级变速器21的动力输入端201与离合装置7相连，第一无级变速器21的动力输出端202与第二无级变速器22的动力输入端201相连，第二无级变速器22的动力输出端202通过主减速器32与第一差速器31传动。
[0042]具体地，如图2所示，第一无级变速器21的动力输出端202与第二无级变速器22的动力输入端201通过连接轴203刚性相连，由此第一无级变速器21与第二无级变速器22直接串联，工作可靠且传动链短。
[0043]可选地，如图1和图2所示，第一无级变速器21和第二无级变速器22均为金属带式无级变速器。
[0044]第一无级变速器21和第二无级变速器22中的每一个均包括主动工作轮211、从动工作轮212和金属带213。金属带213分别与主动工作轮211和从动工作轮212配合传动，每个工作轮均包括固定部分和可动部分。
[0045]具体地，如图2所示，主动工作轮211的固定部分2111与主动工作轮211的可动部分2112之间形成第一 V形槽，从动工作轮212的固定部分2121与从动工作轮212的可动部分2122之间形成第二 V形槽，金属带213在第一 V形槽和第二 V形槽内，且分别与相应地工作轮相配合传动。
[0046]当相应的工作轮的可动部分作轴向移动时，即可改变金属带213与主动工作轮211的工作半径以及从动工作轮212的工作半径，从而改变相应的无级变速器的传动比。主动工作轮211的可动部分2112以及从动工作轮212的可动部分2122的轴向移动均可以通过执行机构214实现，具体地，执行机构214与相应工作轮的可动部分相连，从而驱动相应工作轮的可动部分移动。由此，通过执行机构214对相应工作轮的可动部分进行连续地调节从而实现无级变速传动，以满足车辆的不同工况的需求。
[0047]如图3所示，根据本实用新型实施例的双无级变速混合动力传动系统100的执行机构214包括伺服电机2141、减速机构2142、丝杠2143。减速机构2142与伺服电机2141相连，丝杠2143分别与减速机构2142和相应工作轮的可动部分相连，这样丝杠2143可以驱动相应工作轮的可动部分沿轴向移动从而改变相应工作轮的工作半径。
[0048]也就是说，减速机构2142连接在伺服电机2141与丝杠2143之间，丝杠2143与相应工作轮的可动部分形成丝杠螺母传动机构。由此，根据车辆不同工况的需求控制伺服电机2141的转速和转向，以达到需要的无级变速速比。简言之，通过伺服电机2141驱动执行机构214运动，结构简单且更适于混合动力车辆。
[0049]具体地，如图3所示，减速机构2142可以为单级减速机构，包括主动齿轮21421和与主动齿轮21421啮合的从动齿轮21422，其中伺服电机2141可以通过轴2144与主动齿轮21421刚性连接，从动齿轮21422与丝杠2143相连，且丝杠2143可随从动齿轮21422同步旋转。
[0050]本实用新型还提供了一种车辆。所述车辆包括上述双无级变速混合动力传动系统100，从而具有结构简单、速比范围宽，燃油经济性好等优点。
[0051]通过上述的描述可知，根据本实用新型实施例的双无级变速混合动力传动系统100可以用于混合动力车辆，也就是说，根据本实用新型实施例的车辆可以为混合动力车辆。由此，该车辆可以实现混合动力车辆的多种工作模式。
[0052]下面参照图1描述根据本实用新型实施例的车辆的几种典型工作模式，例如纯燃油模式、四轮驱动模式、前轴驱动模式(助力工况)、行车发电模式、后轴电动模式等。
[0053]I)纯燃油模式:
[0054]在该模式下，驱动电机4不工作，车辆由发动机I单独驱动，离合装置7接合，发动机I的动力依次通过ISG电机6、第一变速器2、主减速器32、第一差速器31、前轴93传递给前轮81以驱动车辆前行。
[0055]2)四轮驱动模式:
[0056]在此模式中，车辆由发动机I和驱动电机4共同驱动，离合装置7接合，发动机I的动力依次通过ISG电机6、第一变速器2、第一差速器31，前轴93传递给前轮81。动力电池91为驱动电机4供电，驱动电机4输出的动力依次经过第二变速器51、第二差速器52、后轴94传递给后轮82。
[0057]3)前轴驱动模式:
[0058]在该模式下，离合装置7接合，车辆由发动机1、ISG电机6共同驱动，发动机I输出的动力以及ISG电机6输出的动力均依次通过ISG电机6、第一变速器2、主减速器32、第一差速器31、前轴93传递给前轮81以驱动车辆前行。
[0059]4)行车发电模式:
[0060]在该模式下，离合装置7接合，发动机I带动ISG电机6发电，并将电功率输送给动力电池91以便对动力电池91进行充电。然后动力电池91将电功率输出给驱动电机4以便驱动电机4驱动车辆。
[0061]5)后轴电动模式:
[0062]在该模式下，离合装置7分离，前轴93无动力输出，驱动电机4驱动车辆。
[0063]由此，车辆具有多种不同工作模式从而能够适应不同工况要求，具有低油耗、污染少等优点。
[0064]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
[0065]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种双无级变速混合动力传动系统，其特征在于，包括: 发动机、第一变速器和第一差速器，所述发动机与所述第一变速器之间设置有离合装置，所述第一变速器包括两个串联设置的无级变速器，所述第一差速器适于将所述发动机输出的、并经过所述第一变速器变速后的动力分配给第一对车轮；以及 驱动电机、第二变速器和第二差速器，所述第二变速器连接在所述驱动电机与所述第二差速器之间，所述第二差速器适于将所述驱动电机输出的、且经过所述第二变速器变速后的动力分配给第二对车轮，其中所述第一对车轮为前轮和后轮中的其中一对，所述第二对车轮为所述前轮和所述后轮中的另外一对。
2.根据权利要求1所述的双无级变速混合动力传动系统，其特征在于，所述第一变速器包括:第一无级变速器和第二无级变速器，每个无级变速器均具有动力输入端和动力输出端，所述第一无级变速器的动力输入端与所述离合装置相连，所述第一无级变速器的动力输出端与所述第二无级变速器的动力输入端相连，所述第二无级变速器的动力输出端通过主减速器与所述第一差速器传动。
3.根据权利要求2所述的双无级变速混合动力传动系统，其特征在于，所述第一无级变速器和所述第二无级变速器中的每一个均包括: 主动工作轮、从动工作轮和与所述主动工作轮和所述从动工作轮配合传动的金属带，每个所述工作轮均包括固定部分和可动部分；以及 执行机构，所述执行机构与所述可动部分相连以驱动所述可动部分移动，所述执行机构包括: 伺服电机； 减速机构，所述减速机构与所述伺服电机相连；以及 丝杠，所述丝杠分别与所述减速机构和所述可动部分相连以在所述减速机构的带动下驱动所述可动部分沿轴向移动从而改变相应工作轮的工作半径。
4.根据权利要求3所述的双无级变速混合动力传动系统，其特征在于，所述减速机构为单级减速机构且包括主动齿轮和与所述主动齿轮啮合的从动齿轮。
5.根据权利要求4所述的双无级变速混合动力传动系统，其特征在于，所述伺服电机通过轴与主动齿轮刚性连接，所述从动齿轮与所述丝杠相连且所述丝杠可随所述从动齿轮同步旋转。
6.根据权利要求2所述的双无级变速混合动力传动系统，其特征在于，所述第一无级变速器的动力输出端与所述第二无级变速器的动力输入端通过连接轴刚性相连。
7.根据权利要求1所述的双无级变速混合动力传动系统，其特征在于，所述发动机与所述离合装置之间还设置ISG电机。
8.根据权利要求1所述的双无级变速混合动力传动系统，其特征在于，所述离合装置为离合器。
9.根据权利要求1所述的双无级变速混合动力传动系统，其特征在于，所述第二变速器为单级减速器。
10.根据权利要求9所述的双无级变速混合动力传动系统，其特征在于，所述单级减速器为齿轮式减速器。
11.根据权利要求1所述的双无级变速混合动力传动系统，其特征在于，所述第一对车轮为一对前轮，所述第二对车轮为一对后轮。
12.根据权利要求7所述的双无级变速混合动力传动系统，其特征在于，还包括:动力电池，所述动力电池分别与所述驱动电机和所述ISG电机电连接。
13.—种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-12中任一项所述的双无级变速混合动力传动系统。
【文档编号】B60K6/543GK204020533SQ201420321112
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】杨伟斌 申请人:北汽福田汽车股份有限公司