多挡动力传递装置、动力总成和车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆零部件技术领域，特别涉及一种多挡动力传递装置。同时，本实用新型还涉及一种应用该多挡动力传递装置的动力总成，以及一种应用该动力总成的车辆。


背景技术：

2.随着社会的发展，人们对车辆的性能要求越来越重视，如大扭矩、高动力、低成本等。车辆行驶需要动力总成驱动，动力总成包括发动机、电机以及变速器等。其中，变速器主要改变来自发动机和/或电机的转速和转矩，而能改变输入轴和输出轴之间的传动比，以为车辆行驶提供适合的转矩。
3.按驱动方式进行分类，车辆包括两驱车型和四驱车型，而两驱车型又包括前驱车型和后驱车型。动力传递装置于车辆上的布置，一般分为横置和纵置两种。
4.现有的能够应用于后驱的纵置式动力传递装置，能实现的挡位和驱动模式较少，并且结构较为复杂，难以满足人对大扭矩、高动力、低成本的使用需求。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种多挡动力传递装置，以使其具有较好的使用性能。
6.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
7.一种多挡动力传递装置，包括第一输入轴、第二输入轴、第一中间轴、第二中间轴和输出轴；
8.所述第一输入轴和所述第一中间轴之间设有第一齿轮单元，所述第一齿轮单元包括设于所述第一输入轴和所述第一中间轴之间的两个第一齿轮副，以及位于两个所述第一齿轮副之间的第一同步机构，所述第一输入轴通过所述第一同步机构选择的连接其一所述第一齿轮副而与所述第一中间轴传动连接；
9.所述第二输入轴与所述第一中间轴传动连接；
10.所述第一中间轴和所述输出轴同轴布置，并于所述第一中间轴和所述输出轴之间设有控制两者之间动力通断的第一控制机构；
11.所述第一输入轴或所述第一中间轴选择性的与所述第二中间轴传动连接，所述第二中间轴选择性的与所述输出轴传动连接。
12.进一步的，各所述第一齿轮副均包括空套于所述输入轴上的主动轮，以及设于所述第一中间轴上的从动轮，各所述第一齿轮副的所述主动轮和所述从动轮传动连接；
13.所述第一同步机构包括设于所述第一输入轴上的第一犬牙离合器，所述第一犬牙离合器选择性的连接各所述第一齿轮副的所述主动轮。
14.进一步的，所述第二输入轴上设有第五主动轮；
15.所述第五主动轮与其一所述第一齿轮副的所述主动轮传动连接，或，所述第五主
动轮与其一所述第一齿轮副的所述从动轮传动连接。
16.进一步的，所述第二中间轴上设有第五从动轮；
17.所述第五从动轮与另一所述第一齿轮副的所述主动轮传动连接，或，所述第五从动轮与另一所述第一齿轮副的所述从动轮传动连接。
18.进一步的，所述第一控制机构包括用于控制所述第一中间轴和所述输出轴之间动力通断的第三犬牙离合器；
19.所述第二中间轴和所述输出轴之间设有第二齿轮单元，所述第二齿轮单元包括设于所述第二中间轴和所述输出轴之间的两个第二齿轮副，以及位于两个所述第二齿轮副之间的第二同步机构，所述第二中间轴通过所述第二同步机构选择的连接其一所述第二齿轮副而与所述输出轴传动连接。
20.进一步的，各所述第二齿轮副均包括空套于所述第二中间轴上的主动轮，以及设于所述输出轴上的从动轮，各所述第二齿轮副的所述主动轮和所述从动轮传动连接；
21.所述第二同步机构包括设于所述第二中间轴上的第二犬牙离合器，所述第二犬牙离合器选择性的连接各所述第二齿轮副的所述主动轮。
22.相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：
23.本实用新型所述的多挡动力传递装置，通过设置第一输入轴和第二输入轴，可连接不同的动力源，而利于满足车辆的强动力性要求，第一中间轴和输出轴同轴布置，利于减少占用空间，并且第一中间轴的动力可直接传递至输出轴，或者第一中间轴的动力可先传递至第二中间轴再传递至输出轴，便于实现多种不同的挡位模式。第一齿轮单元采用两个第一齿轮副，在占用空间较小的基础上，可使得动力传递装置具有较多的挡位模式，而能够较好的满足人们的使用需求。
24.各第一齿轮副和第一同步机构的结构，挡位齿轮较少，并利于降低动力传递装置的重量，其布局紧凑而便于于车辆上布置。第二输入上设置第五主动轮，并使第五主动轮与其一第一齿轮副的主动轮和从动轮传动连接，利于动力传输并利于提升动力传输的平稳性。在第二中间轴设置第五从动轮，并使第五从动轮与另一第一齿轮副的主动轮和从动轮传动连接，同样利于动力传输并利于提升动力传输的平稳性。
25.第二齿轮单元采用两个第二齿轮副，在占用空间较小的基础上，可使得动力传递装置具有较多的挡位模式，而能够进一步较好的满足人们的使用需求。各第二齿轮副和第二同步机构的结构，挡位齿轮较少，并利于降低动力传递装置的重量，其布局紧凑而便于于车辆上布置。
26.本实用新型的另一目的在于提出一种动力总成，包括第一电机、第二电机、第三电机和如上所述的多挡动力传递装置；
27.所述第一电机的动力输出端与所述第一输入轴传动连接；
28.所述第二电机的动力输出端与所述第二输入轴传动连接；
29.所述第三电机的动力输出端与所述输出轴传动连接。
30.进一步的，还包括发动机以及第二控制机构，
31.所述第二控制机构的第一端与所述发动机的动力输出端传动连接，第二端与所述第一输入轴或所述第二输入轴传动连接。
32.进一步的，所述第二端连接有传动轴，所述第二控制机构包括设于所述发动机的
动力输出端和所述传动轴之间的离合器；
33.所述传动轴和所述第一输入轴之间通过第三齿轮副传动连接，或，所述传动轴和所述第二输入轴之间通过第三齿轮副传动连接。
34.本实用新型所述的动力总成，其可实现纯电驱动模式，由于采用三个电机，相对于现有的采用大排量发动机和高功率电机的方案，可减小每个电机的功率，使多个电机配合而实现高扭矩的使用需求，并且成本和重量较低，于车辆上布置也较为方便。相较于现有的采用两个电机的方案，该动力总成的最大输出扭矩不受限制，该动力总成适用于纵置后驱车型，并且适用于动力需求高的车型，如跑车、越野车等。
35.在该动力总成上配置发动机，由于挡位模式较多，在车辆需要低速大扭矩和高速小扭矩行驶时，发动机可在高效区工作，油耗小，可延长发动机的使用寿命，并利于节约能源。
36.此外，本实用新型的又一目的在于提出一种车辆，所述车辆上设有如上所述的动力总成。
37.本实用新型的车辆，通过应用前述的动力总成，可降低车辆的成本，并且可实现大扭矩、高动力的使用需求。
附图说明
38.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
39.图1为本实用新型实施例所述的多挡动力传递装置应用状态下的结构示意图；
40.图2为本实用新型实施例所述的多挡动力传递装置处于第一挡位模式的动力传递路线示意图；
41.图3为本实用新型实施例所述的多挡动力传递装置处于第二挡位模式的动力传递路线示意图；
42.图4为本实用新型实施例所述的多挡动力传递装置处于第三挡位模式的动力传递路线示意图；
43.图5为本实用新型实施例所述的多挡动力传递装置处于第四挡位模式的动力传递路线示意图；
44.图6为本实用新型实施例所述的多挡动力传递装置处于第五挡位模式的动力传递路线示意图；
45.图7为本实用新型实施例所述的多挡动力传递装置处于第六挡位模式的动力传递路线示意图。
46.附图标记说明：
47.1、第一输入轴；101、第一主动轮；102、第二主动轮；103、第一同步机构；104、第六从动轮；
48.2、第二输入轴；201、第五主动轮；
49.3、第一中间轴；301、第一从动轮；302、第二从动轮；
50.4、第二中间轴；401、第三主动轮；402、第四主动轮；403、第二同步机构；404、第五
从动轮；
51.5、输出轴；501、第三从动轮；502、第四从动轮；
52.6、传动轴；601、第六主动轮；
53.10、发动机；20、第一电机；30、第二电机；40、第三电机；50、主减速器；60、第一控制机构；70、第二控制机构。
具体实施方式
54.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
55.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“背”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。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。
56.另外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连接件”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，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
57.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
58.本实施例涉及一种多挡动力传递装置，在占用空间较小的同时，可实现较多的挡位，并且布置方便。
59.整体结构上，如图1所示的，本实施例的多挡动力传递装置主要包括第一输入轴1、第二输入轴2、第一中间轴3、第二中间轴4和输出轴5，其中第一输入轴1和第二输入轴2主要用于承接来自动力源的动力，第一输入轴1和第一中间轴3之间设有第一齿轮单元，使得第一输入轴1可通过第一齿轮单元向第一中间轴3传输动力。第二输入轴2与第一中间轴3传动连接，使得来自第二输入轴2的动力可传递至第一中间轴3。
60.第一中间轴3和输出轴5同轴布置，并于第一中间轴3和输出轴5之间设有控制两者之间动力通断的第一控制机构60，使得传递至第一中间轴3的动力可直接向输出轴5传递，还可不直接向输出轴5传递。
61.并且，第一输入轴1选择性的与第二中间轴4传动连接，使得可以选择第一输入轴1的动力是否向第二中间轴4传递。或者第一中间轴3选择性的与第二中间轴4传动连接，使得可以选择第一中间轴3的动力是否向第二中间轴4传递。第二中间轴4选择性的与输出轴5传动连接，使得可以选择第二中间轴4的动力是否向输出轴5传递。输出轴5可用于和后桥的主减速器50连接，以使输出轴5通过主减速器50向后桥输出驱动力。
62.如上结构的设置，使得来自第一输入轴1或第二输入轴2的动力可传递至第一中间轴3，而传递至第一中间轴3的动力可直接向输出轴5传递，或者经第二中间轴4向输出轴5传递，从而便于实现多种挡位模式。而第一中间轴3和输出轴5同轴布置，便于减小占用空间，而便于整车布置。
63.前述的第一控制机构60优选包括连接在第一中间轴3和输出轴5之间的第三犬牙离合器，其可采用现有的电动式选换挡执行机构而控制第一中间轴3和输出轴5之间的动力通断。相对于现有采用湿式摩擦离合器控制动力通断的结构，可通过控制电动式选换挡执行机构的电机转速而实现离合器的接合与断开，不会出现离合器摩擦材料烧蚀问题。在此应当理解的是，第一控制机构60采用现有的控制两根轴之间动力通断的普通离合器也是可以的。
64.为了在占用空间较小的同时实现较多的挡位，本实施中，第一齿轮单元包括设于第一输入轴1和第一中间轴3之间的两个第一齿轮副，以及位于两个第一齿轮副之间的第一同步机构103，第一输入轴1通过第一同步机构103选择的连接其一第一齿轮副而与第一中间轴3传动连接。
65.具体来讲，各第一齿轮副均包括空套于输入轴上的主动轮，以及设于第一中间轴3上的从动轮。为了便于描述，仍参照图1所示的，靠左设置的第一齿轮副包括空套于第一输入轴1上的第一主动轮101，和设于第一中间轴3上的第一从动轮301，且第一主动轮101和第一从动轮301优选采用齿轮啮合相连。靠右设置的第一齿轮副包括空套于第一输入轴1上的第二主动轮102，和设于第一中间轴3上的第二从动轮302，且第二主动轮102和第二从动轮302优选采用齿轮啮合相连。
66.前述的第一同步机构103优选包括设于第一输入轴1上的第一犬牙离合器，通过第一犬牙离合器选择性的连接第一主动轮101，则可以选择第一输入轴1上的动力是否经第一主动轮101和第一从动轮301向第一中间轴3传输。而通过第一犬牙离合器选择性的连接第二主动轮102，则可以选择第一输入轴1上的动力是否经第二主动轮102和第二从动轮302向第一中间轴3传输。在此应当理解的是，第一同步机构103采用现有的双向同步器也是可以的。
67.作为一种优选的实施方式，第二输入轴2上设有第五主动轮201，第五主动轮201与其一第一齿轮副的主动轮传动连接或第五主动轮201与其一第一齿轮副的从动轮传动连接。
68.如本实施例中，第五主动轮201与第一从动轮301采用齿轮啮合相连，如此使得第二输入轴2的动力可通过第五主动轮201和第一从动轮301传递至第一中间轴3。除此以外，若第五主动轮201和第一主动轮101采用齿轮啮合相连，则第二输入轴2的动力可以选择是否通过第五主动轮201、第一主动轮101和第一从动轮301向第一中间轴3传递。
69.作为一种优选的实施方式，第二中间轴4上设有第五从动轮404，第五从动轮404与另一第一齿轮副的主动轮传动连接或第五从动轮404与另一第一齿轮副的从动轮传动连接。如本实施中，第五从动轮404和第二主动轮102采用齿轮啮合相连，则可以选择第一输入轴1上的动力是否通过第二主动轮102和第五从动轮404传递至第二中间轴4。除此之外，若第五从动轮404与第二从动轮302采用齿轮啮合相连，使得可以选择第一输入轴1上的动力是否经过第二主动轮102、第二从动轮302和第五从动轮404传递至第二中间轴4。
70.作为一种优选的实施方式，第二中间轴4和输出轴5之间设有第二齿轮单元，第二齿轮单元包括设于第二中间轴4和输出轴5之间的两个第二齿轮副，以及位于两个第二齿轮副之间的第二同步机构403，第二中间轴4通过第二同步机构403选择的连接其一第二齿轮副而与输出轴5传动连接。
71.具体来讲，各第二齿轮副均包括空套于第二中间轴4上的主动轮，以及设于输出轴5上的从动轮。为了便于描述，仍参照图1所示的，靠左设置的第二齿轮副包括空套于第二中间轴4上的第三主动轮401，和设于输出轴5上的第三从动轮501，且第三主动轮401和第三从动轮501优选采用齿轮啮合相连。靠右设置的第二齿轮副包括空套于第二中间轴4上的第四主动轮402，和设于输出轴5上的第四从动轮502，且第四主动轮402和第四从动轮502优选采用齿轮啮合相连。
72.前述的第二同步机构403包括设于第二中间轴4上的第二犬牙离合器，通过第二犬牙离合器选择性的连接第三主动轮401，则可以选择第二中间轴4上的动力是否经第三主动轮401和第三从动轮501向输出轴5传输。而通过第二犬牙离合器选择性的连接第四主动轮402，则可以选择第二中间轴4上的动力是否经第四主动轮402和第四从动轮502向输出轴5传输。在此应当理解的是，第二同步机构403选用现有的双向同步器也是可以的。
73.本实施例的多挡动力传递装置，采用两轴半结构设计，并通过第一齿轮单元和第二齿轮单元的设置，最多可实现六个挡位，利于提升换挡平顺性，挡位齿轮较少，可降低动力传递装置的重量和成本，并利于提高动力传递装置的传递效率。此外，该结构应用于如下的动力总成中，还利于保证发动机10和电机在高效区内工作，从而提高动力总成的效率和使用寿命。
74.同时，本实施例还涉及一种动力总成，包括第一电机20、第二电机30、第三电机40和如上的多挡动力传递装置，并且，第一电机20的动力输出端与第一输入轴1传动连接，第二电机30的动力输出端与第二输入轴2传动连接，第三电机40的动力输出端与输出轴5传动连接。
75.优选的实施方式中，第一输入轴1与第一电机20的电机轴同轴布置，第二输入轴2与第二电机30的电机轴同轴布置，输出轴5与第三电机40的电机轴同轴布置，可较好的减小占用空间，而提高于车辆上布置的便利性。
76.在此需要说明的是，本实用新型的多挡动力装置，适合于车辆上纵置布置。于图1所示的状态，左侧方向为车辆的头部，右侧方向为车辆的尾部方向。而优选的布置方式中，第一输入轴1、第二输入轴2平行布置、第一中间轴3平行布置，三者均沿车辆的前后方向延伸，第一电机20设于第一齿轮单元的前侧，第二电机30在沿第一中间轴3轴向的位置与第一电机20一致，形成对称式结构，利于提高动力传递装置的动平衡，减少轴的跳动量，从而利于减少nvh(noise、vibration、harshness噪声、振动与声振粗糙度)问题。
77.优选的，第三电机40设于输出轴5前端的位置，其靠近第一控制机构60布置，结构布置较为紧凑，并便于动力传输。
78.作为一种优选的实施方式，该动力总成还包括发动机10以及第二控制机构70，其中，第二控制机构70的第一端与发动机10的动力输出端传动连接，第二端与第一输入轴1或第二输入轴2传动连接。如本实施例中，第二控制机构70的第二端与第一输入轴1传动连接。
79.具体结构上，第二端连接有传动轴6，第二控制机构70包括设于发动机10的动力输出端和传动轴6之间的离合器，传动轴6和第一输入轴1之间通过第三齿轮副传动连接。
80.如本实施例中，第三齿轮副包括设于传动轴6上的第六主动轮601，和设于第一输入轴1上的第六从动轮104，第六主动轮601和第六从动轮104优选采用齿轮啮合连接，使得传动轴6上的动力可通过第六主动轮601和第六从动轮104传递至第一输入轴1。除此以外，
传动轴6和第二输入轴2之间通过第三齿轮副传动连接也是可以的。
81.如上结构轴中，设置传动轴6和第三齿轮副，利于保持动力总成的动平衡，且适合于现有车辆上布置，除此以外，不设置传动轴6和第三齿轮副，而使发动机10的动力输出端与第一输入轴1同轴布置，并由第二控制机构70直接控制发动机10的动力输出端与第一输入轴1之间的动力通断也是可以的。
82.本实施例的动力总成，发动机10、第一电机20、第二电机30和第三电机40中，可选用任意一个或两个或三个或全部进行驱动，在发动机10单独驱动、第一电机20单独驱动、发动机10和第一电机20共同驱动模式下，各驱动模式下的挡位模式相同，以下以发动机10驱动模式下的各挡位模式为例进行说明。
83.a)第一挡位模式
84.如图2所示，第二控制机构70使第一输入轴1和传动轴6接合，第一控制机构60使第一中间轴3和输出轴5断开，第一同步机构103和第一主动轮101接合，第二同步机构403和第三主动轮401接合，动力传动路线如下：
85.发动机10
→
第二控制机构70
→
传动轴6
→
第六主动轮601
→
第六从动轮104
→
第一输入轴1
→
第一同步机构103
→
第一主动轮101
→
第一从动轮301
→
第一中间轴3
→
第二从动轮302
→
第五从动轮404
→
第二中间轴4
→
第二同步机构403
→
第三主动轮401
→
第三从动轮501
→
输出轴5
→
主减速器50。
86.b)第二挡位模式
87.如图3所示，第二控制机构70使第一输入轴1和传动轴6接合，第一控制机构60使第一中间轴3和输出轴5断开，第一同步机构103和第一主动轮101接合，第二同步机构403和第四主动轮402接合，动力传动路线如下：
88.发动机10
→
第二控制机构70
→
传动轴6
→
第六主动轮601
→
第六从动轮104
→
第一输入轴1
→
第一同步机构103
→
第一主动轮101
→
第一从动轮301
→
第一中间轴3
→
第二从动轮302
→
第五从动轮404
→
第二中间轴4
→
第二同步机构403
→
第四主动轮402
→
第四从动轮502
→
输出轴5
→
主减速器50。
89.c)第三挡位模式
90.如图4所示，第二控制机构70使第一输入轴1和传动轴6接合，第一控制机构60使第一中间轴3和输出轴5断开，第一同步机构103和第二主动轮102接合，第二同步机构403和第三主动轮401接合，动力传动路线如下：
91.发动机10
→
第二控制机构70
→
传动轴6
→
第六主动轮601
→
第六从动轮104
→
第一输入轴1
→
第一同步机构103
→
第二主动轮102
→
第五从动轮404
→
第二中间轴4
→
第二同步机构403
→
第三主动轮401
→
第三从动轮501
→
输出轴5
→
主减速器50。
92.d)第四挡位模式
93.如图5所示，第二控制机构70使第一输入轴1和传动轴6接合，第一控制机构60使第一中间轴3和输出轴5断开，第一同步机构103和第二主动轮102接合，第二同步机构403和第四主动轮402接合，动力传动路线如下：
94.发动机10
→
第二控制机构70
→
传动轴6
→
第六主动轮601
→
第六从动轮104
→
第一输入轴1
→
第一同步机构103
→
第二主动轮102
→
第五从动轮404
→
第二中间轴4
→
第二同步机构403
→
第四主动轮402
→
第四从动轮502
→
输出轴5
→
主减速器50。
95.e)第五挡位模式
96.如图6所示，第二控制机构70使第一输入轴1和传动轴6接合，第一控制机构60使第一中间轴3和输出轴5接合，第一同步机构103和第一主动轮101接合，动力传动路线如下：
97.发动机10
→
第二控制机构70
→
传动轴6
→
第六主动轮601
→
第六从动轮104
→
第一输入轴1
→
第一同步机构103
→
第一主动轮101
→
第一从动轮301
→
第一中间轴3
→
第一控制机构60
→
输出轴5
→
主减速器50。
98.f)第六挡位模式
99.如图7所示，第二控制机构70使第一输入轴1和传动轴6接合，第一控制机构60使第一中间轴3和输出轴5接合，第一同步机构103和第二主动轮102接合，动力传动路线如下：
100.发动机10
→
第二控制机构70
→
传动轴6
→
第六主动轮601
→
第六从动轮104
→
第一输入轴1
→
第一同步机构103
→
第二主动轮102
→
第二从动轮302
→
第一中间轴3
→
第一控制机构60
→
输出轴5
→
主减速器50。
101.本实施例的动力总成，可应用于纯电车型，由于采用三个电机，相对于现有的采用大排量发动机和高功率电机的方案，可减小每个电机的功率，使多个电机配合而实现高扭矩的使用需求，并且成本和重量较低，于车辆上布置也较为方便。相较于现有的采用两个电机的方案，该动力总成的最大输出扭矩不受限制，且该动力总成适用于纵置后驱车型，并且适用于动力需求高的车型，如跑车、越野车等。
102.该动力总成还可应用于混动车型，在发动10或其中部分电机工作时，其余电机可用于回收能源，可较好的节约能源。由于挡位模式较多，在车辆需要低速大扭矩和高速小扭矩行驶时，发动机10可在高效区工作，油耗小，可延长发动机的使用寿命，并利于节约能源。
103.此外，本实施例还涉及一种车辆，该车辆上设有如上所述的动力总成，本实施例的车辆，通过应用前述的动力总成，其与动力总成相对于现有技术具有的有益效果相同，在此不再赘述。
104.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。