CN102878255A - 混合动力驱动变速系统及应用其的混合动力驱动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种混合动力驱动变速系统及应用其的混合动力驱动汽车，涉及汽车传动技术领域，解决了现有的混合动力驱动变速系统轴向排布的组件较多，导致轴向尺寸较大的问题。本发明实施例中，采用了如下结构：两根平行布置的驱动轴，其中第一驱动轴的一端通过离合器由发动机直接驱动，在这两根驱动轴的另一端分别设置一个减速齿轮对，这个两个减速齿轮对分别由一个电机直接驱动；另外，两根驱动轴上分别套设有两个挡位齿轮，且通过两个同步装置来实现换挡；进一步地，驱动轴上的两个挡位齿轮分别与差速器的两个齿圈直接啮合以通过差速器驱动车轮；该结构中轴向排布的组件较少，因此具有较小的轴向尺寸。

Description

混合动力驱动变速系统及应用其的混合动力驱动汽车

技术领域

本发明涉及汽车传动技术领域，尤其涉及一种混合动力驱动变速系统及应用其的混合动力驱动汽车。

背景技术

当发动机单独驱动的汽车进行变速换挡时，需要先踩下离合器，切断发动机至变速器的动力传递路径，当变速器切换至相应的挡位时，松开离合器，发动机至变速器的动力传递路径恢复，此过程存在发动机动力中断的问题。

为了解决该问题，现有技术提出了一种AMT(Automated ManualTransmission，自动化的手动变速)技术，其在现有变速器高速齿轮端增加一个摩擦片式辅助离合器，通过该辅助离合器的滑磨实现了变速换挡时发动机动力不中断。但是，AMT技术在离合器控制难度及离合器本身寿命上存在难以克服的缺陷。

现有技术提出了一种使用混合动力驱动变速系统的混合动力驱动汽车，混合动力驱动变速系统中的驱动电机可以在变速换挡时，为变速器提供动力，控制方法简单，不仅能保证变速换挡时动力不中断，还能克服AMT技术存在的缺陷。

该混合动力驱动变速系统如图1所示，主要包括：发动机11、电动机12、同轴向设置的两个动力输入轴（13，14）及与这两个动力输入轴（13，14）平行设置的中间轴15，在动力输入轴14与中间轴15上设置有多个齿轮对，用于将发动机11的动力经由动力输入轴14传递至中间轴15，在动力输入轴13与中间轴15上也设置有多个齿轮对，用于将电动机12的动力经由动力输入轴13传递至中间轴15，中间轴15的动力传递给差速器16，以驱动车轮。

在该混合动力驱动变速系统中，两个动力输入轴同轴向设置，且实现不同速比的齿轮对沿该轴向相互平行设置，使得该混合动力驱动变速系统轴向排布的组件较多，导致轴向尺寸较大。

发明内容

本发明的实施例提供一种混合动力驱动变速系统及应用其的混合动力驱动汽车，解决了现有的混合动力驱动变速系统轴向排布的组件较多，导致轴向尺寸较大的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种混合动力驱动变速系统，包括发动机及差速器，还包括第一电机、第二电机、离合器、第一减速齿轮对、第二减速齿轮对、第一至第四挡位齿轮、第一同步装置、第二同步装置及相互平行的第一驱动轴和第二驱动轴；所述发动机的动力通过所述离合器传递至所述第一驱动轴；所述第一减速齿轮对的从动轮固定在所述第一驱动轴上，所述第一电机的动力通过第一减速齿轮对的主动轮和从动轮传递至所述第一驱动轴；所述第二减速齿轮对的从动轮固定在所述第二驱动轴上，所述第二电机的动力通过所述第二减速齿轮对的主动轮和从动轮传递至所述第二驱动轴；所述第一挡位齿轮及第二挡位齿轮套设在所述第一驱动轴上，所述第一挡位齿轮与所述差速器的第一齿圈啮合，所述第二挡位齿轮与所述差速器的第二齿圈啮合；所述第三挡位齿轮及第四挡位齿轮套设在所述第二驱动轴上，所述第三挡位齿轮与所述差速器的第一齿圈啮合，所述第四挡位齿轮与所述差速器的第二齿圈啮合；所述第一同步装置固定在所述第一驱动轴上，用于将所述第一驱动轴的动力传递至所述第一挡位齿轮或者所述第二挡位齿轮；所述第二同步装置固定在所述第二驱动轴上，用于将所述第二驱动轴的动力传递至所述第三挡位齿轮或者所述第四挡位齿轮。

进一步地，所述混合动力驱动变速系统，还包括第一换挡电机和第二换挡电机；所述第一同步装置由所述第一换挡电机控制，用于将所述第一驱动轴的动力传递至所述第一挡位齿轮或者所述第二挡位齿轮；所述第二同步装置由所述第二换挡电机控制，用于将所述第二驱动轴的动力传递至所述第三挡位齿轮或者所述第四挡位齿轮。

进一步地，所述混合动力驱动变速系统，还包括电池组及控制器，所述电池组通过所述控制器与所述第一电机、第二电机、第一换挡电机及第二换挡电机连接。

进一步地，所述第一同步装置或所述第二同步装置包括齿毂及齿套，所述齿套在所述齿毂上滑动；所述第一同步装置的齿毂固定在所述第一驱动轴上；当所述第一同步装置的齿套滑至与所述第一挡位齿轮啮合或与所述第二挡位齿轮啮合时，所述第一驱动轴的动力传递至所述第一挡位齿轮或者所述第二挡位齿轮；所述第二同步装置的齿毂固定在所述第二驱动轴上；当所述第二同步装置的齿套滑至与所述第三挡位齿轮啮合或与所述第四挡位齿轮啮合时，所述第二驱动轴的动力传递至所述第三挡位齿轮或者所述第四挡位齿轮。

进一步地，所述第一换挡电机驱动所述第一同步装置的齿套滑动；所述第二换挡电机驱动所述第二同步装置的齿套滑动。

进一步地，一种混合动力驱动汽车，设置有上述的混合动力驱动变速系统。

本发明实施例提供的混合动力驱动变速系统及应用其的混合动力驱动汽车中，采用了如下结构：两根平行布置的驱动轴，其中第一驱动轴的一端通过离合器由发动机直接驱动，在这两根驱动轴的另一端分别设置一个减速齿轮对，这个两个减速齿轮对分别由一个电机直接驱动；另外，两根驱动轴上分别套设有两个挡位齿轮，且通过两个同步装置来实现换挡；进一步地，驱动轴上的两个挡位齿轮分别与差速器的两个齿圈直接啮合以通过差速器驱动车轮；由于该结构中轴向排布的组件较少，因此具有较小的轴向尺寸，结构紧凑，有利于横置动力总成的空间搭载。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有混合动力驱动变速系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种混合动力驱动变速系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种混合动力驱动变速系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种混合动力驱动变速系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种混合动力驱动变速系统,如图2所示，包括：发动机201、差速器202、第一电机203、第二电机204、离合器205、第一减速齿轮对206、第二减速齿轮对207、第一至第四挡位齿轮（208a，208b，208c，208d）、第一同步装置209a、第二同步装置209b及相互平行的第一驱动轴210和第二驱动轴211。

发动机201的动力通过离合器205传递至第一驱动轴210；第一减速齿轮对206的从动轮206a固定在第一驱动轴210上，第一电机203的动力通过第一减速齿轮对206的主动轮206b和从动轮206a传递至第一驱动轴210；第二减速齿轮对207的从动轮207a固定在第二驱动轴211上，第二电机204的动力通过第二减速齿轮对207的主动轮207b和从动轮207a传递至第二驱动轴211。

第一挡位齿轮208a及第二挡位齿轮208b套设在第一驱动轴210上，第一挡位齿轮208a与差速器202的第一齿圈202a啮合，第二挡位齿轮208b与差速器202的第二齿圈202b啮合；第三挡位齿轮208c及第四挡位齿轮208d套设在第二驱动轴211上，第三挡位齿轮208c与差速器202的第一齿圈202a啮合，第四挡位齿轮208d与差速器202的第二齿圈202b啮合。

第一同步装置209a固定在第一驱动轴210上，用于将第一驱动轴210的动力传递至第一挡位齿轮208a或者第二挡位齿轮208b；第二同步装置209b固定在第二驱动轴211上，用于将第二驱动轴211的动力传递至第三挡位齿轮208c或者第四挡位齿轮208d。

上述混合动力驱动变速系统可以工作于以下四种方式：一、发动机单独驱动；二、电机驱动；三、发动机、电机混合驱动；四、倒挡。下面对上述混合动力驱动变速系统的各种工作方式进行详细说明。

一、发动机单独驱动的工作方式：

当离合器205处于接合状态时，发动机201产生的动力经过离合器205传递到第一驱动轴210。由于第一挡位齿轮208a及第二挡位齿轮208b套设在第一驱动轴210上，第一同步装置209a固定在第一驱动轴210上，且第一同步装置209a用于将第一驱动轴210的动力传递至第一挡位齿轮208a或者第二挡位齿轮208b。这样，发动机产生的动力可以传递至一挡位齿轮208a或者第二挡位齿轮208b。

由于第一挡位齿轮208a与差速器202的第一齿圈202a啮合，这样，第一挡位齿轮208a能将动力传递至差速器202以驱动车轮。由于第二挡位齿轮208b与差速器202的第二齿圈202b啮合，这样，第二挡位齿轮208b也能将动力传递到差速器202以驱动车轮。因此，在发动机单独驱动的工作方式下，发动机的动力可以以两种不同的速比输出至车轮，从而实现两个挡位的变换。

二、电机驱动的工作方式：

当离合器205处于断开状态时，或者发动机201不工作时，该工作方式又可细分为：第一电机203单独驱动；第二电机204单独驱动及第一电机203和第二电机204共同驱动三种情况。

1、第一电机203单独驱动：

第一电机203驱动第一减速齿轮对206的主动轮206b转动，主动轮206b带动从动轮206a转动，从动轮206a固定在第一驱动轴210上，这样，第一电机203产生的动力经过第一减速齿轮对206的主动轮206b和从动轮206a传递至第一驱动轴210。

由于第一挡位齿轮208a及第二挡位齿轮208b套设在第一驱动轴210上，第一同步装置209a固定在第一驱动轴210上，且第一同步装置209a用于将第一驱动轴210的动力传递至第一挡位齿轮208a或者第二挡位齿轮208b，这样，第一电机203产生的动力可以传递至第一挡位齿轮208a或者第二挡位齿轮208b。

由于第一挡位齿轮208a与差速器202的第一齿圈202a啮合，这样，第一挡位齿轮208a能将动力传递至差速器202以驱动车轮。由于第二挡位齿轮208b与差速器202的第二齿圈202b啮合，这样，第二挡位齿轮208b也能将动力传递到差速器202以驱动车轮。

2、第二电机204单独驱动：

同理，第二电机204驱动第二减速齿轮对207的主动轮207b转动，主动轮207b带动从动轮207a转动，从动轮207a固定在第二驱动轴211上，这样，第二电机204产生的动力经过第二减速齿轮对207的主动轮207b和从动轮207a传递至第二驱动轴211。

由于第三挡位齿轮208c及第四挡位齿轮208d套设在第二驱动轴211上，第二同步装置209b固定在第二驱动轴211上，且第二同步装置209b用于将第二驱动轴211的动力传递至第三挡位齿轮208c或者第四挡位齿轮208d，这样，第二电机204产生的动力可以传递至第三挡位齿轮208c或者第四挡位齿轮208d。

由于第三挡位齿轮208c与差速器202的第一齿圈202a啮合，这样，第三挡位齿轮208c能将动力传递至差速器202以驱动车轮。由于第四挡位齿轮208d与差速器202的第二齿圈202b啮合，这样，第四挡位齿轮208d也能将动力传递到差速器202以驱动车轮。

3、第一电机203和第二电机204共同驱动：

根据汽车运行时的动力需求，第一电机203和第二电机204可以共同向差速器202输出动力以驱动车轮。在共同驱动时，每个电机的换挡方式及动力的传递路线与上述第一电机203或第二电机204单独驱动时一样，在此不再赘述。

因此，在电机驱动的工作方式下，第一电机203和第二电机204的动力分别能以两种不同的速比输出至车轮，从而能实现四个挡位的变换。

在第一同步装置209a进行换挡操作的过程中，即第一驱动轴210的动力在第一挡位齿轮208a与第二挡位齿轮208b之间进行切换的过程中，第二电机204可以继续向差速器202输出动力，从而保证换挡过程中动力不中断；在第二同步装置209b进行换挡操作的过程中，即第二驱动轴211的动力在第三挡位齿轮208c与第四挡位齿轮208d之间进行切换的过程中，第一电机203可以继续向差速器202输出动力，从而保证换挡过程中动力不中断。

三、发动机、电机混合驱动的工作方式：

该工作方式又可细分为：串联模式驱动和并联模式驱动两种情况。

1、串联模式驱动：

当离合器205处于结合状态时，发动机201产生的动力经过离合器205传递到第一驱动轴210。使第一同步装置209a处于中位，既不向第一挡位齿轮208a传递动力，也不向第二挡位齿轮208b传递动力。

这时，第一驱动轴210的动力传递到第一减速齿轮对206的从动轮206a，从动轮206a带动主动轮206b转动，主动轮206b驱动第一电机203转动，此时，第一电机203工作在发电模式进行发电，产生的电能供给第二电机204工作用。第二电机204的换挡方式及动力的传递路线与上述第二电机204单独驱动时一样，在此不再赘述。

2、并联模式驱动：

当离合器205处于结合状态时，发动机201产生的动力经过离合器205传递到第一驱动轴210。使第一同步装置209a处于工作状态，向第一挡位齿轮208a传递动力或向第二挡位齿轮208b传递动力。

这时，第一驱动轴210的动力通过第一挡位齿轮208a或第二挡位齿轮208b传递到差速器202以驱动车轮。此过程中，可通过调整发动机201输出负载使其工作在经济模式下。

根据汽车运行时的动力需求，如果发动机201单独驱动时的动力多余时，可以使第一电机203工作在发电模式，多余的动力通过第一驱动轴210、第一减速齿轮对206驱动电机，从而使第一电机203发电以产生电能。

根据汽车运行时的动力需求，如果发动机201单独驱动时的动力不足时，使第一电机203和/或第二电机204产生动力，从而使传递至差速器202的动力能达到该动力需求。

四、倒挡的工作方式：

当离合器205处于断开状态时，或者发动机201不工作时，使第一电机203和/或第二电机204反转，则第一电机203和/或第二电机204的动力能传递至差速器202的齿圈，使齿圈反向旋转，从而实现倒挡。

其中，使第一电机203和第二电机204同时反转，能增大倒挡时的输出动力。

本发明实施例提供的混合动力驱动变速系统中，采用了如下结构：两根平行布置的驱动轴，其中第一驱动轴的一端通过离合器由发动机直接驱动，在这两根驱动轴的另一端分别设置一个减速齿轮对，这个两个减速齿轮对分别由一个电机直接驱动；另外，两根驱动轴上分别套设有两个挡位齿轮，且通过两个同步装置来实现换挡；进一步地，驱动轴上的两个挡位齿轮分别与差速器的两个齿圈直接啮合以通过差速器驱动车轮；该结构中轴向排布的组件较少，因此具有较小的轴向尺寸，结构紧凑，有利于横置动力总成的空间搭载。

上述实施例中，混合动力驱动变速系统如图3所示，还可以包括第一换挡电机31和第二换挡电机32；第一同步装置209a由第一换挡电机31控制，用于将第一驱动轴210的动力传递至第一挡位齿轮208a或者第二挡位齿轮208b；第二同步装置209b由第二换挡电机32控制，用于将第二驱动轴211的动力传递至第三挡位齿轮208c或者第四挡位齿轮208d。

通过设置换挡电机对同步装置的换挡过程进行控制，可以实现换挡过程的自动控制。

需要说明的是图3与图2中相同的组件具有相同的附图标记。

上述实施例中，混合动力驱动变速系统如图4所示，还可以包括电池组41及控制器42，电池组41通过控制器42与第一电机203、第二电机204、第一换挡电机31及第二换挡电机32连接。

由于设有电池组41及控制器42，第一电机203与第二电机204工作于发电模式下产生的电能可由控制器控制存储于该电池组中。且控制器能实现电池组41、第一电机203、第二电机204、第一换挡电机31及第二换挡电机32配合工作，从而能更好地实现换挡过程的自动化。

需要说明的是图4与图3中相同的组件具有相同的附图标记。

上述实施例中，如图3所示，第一同步装置209a或第二同步装置209b包括齿毂A及齿套B，齿套B在齿毂A上滑动；第一同步装置209a的齿毂A固定在第一驱动轴210上；当第一同步装置209a的齿套B滑至与第一挡位齿轮208a啮合或与第二挡位齿轮208b啮合时，第一驱动轴210的动力传递至第一挡位齿轮208a或者第二挡位齿轮208b；第二同步装置209b的齿毂A固定在第二驱动轴211上；当第二同步装置209b的齿套B滑至与第三挡位齿轮208c啮合或与第四挡位齿轮208d啮合时，第二驱动轴211的动力传递至第三挡位齿轮208c或者第四挡位齿轮208d。

采用由齿毂A及齿套B构成的同步装置，能使得动力传递效率显著提高。

上述实施例中，第一换挡电机31驱动第一同步装置209a的齿套B滑动；第二换挡电机32驱动第二同步装置209b的齿套B滑动。

本发明实施例还提供了一种混合动力驱动汽车，设置有上述实施例描述的的混合动力驱动变速系统。

本发明实施例提供的混合动力驱动汽车中，由于混合动力驱动变速系统具有较小的轴向尺寸，因此，可以节约动力驱动变速系统在汽车站所占用的空间，且能降低成本，同时还可以实现换挡过程中动力不中断，及换挡过程的自动控制。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种混合动力驱动变速系统，包括发动机及差速器，其特征在于，还包括第一电机、第二电机、离合器、第一减速齿轮对、第二减速齿轮对、第一至第四挡位齿轮、第一同步装置、第二同步装置及相互平行的第一驱动轴和第二驱动轴；

所述发动机的动力通过所述离合器传递至所述第一驱动轴；所述第一减速齿轮对的从动轮固定在所述第一驱动轴上，所述第一电机的动力通过第一减速齿轮对的主动轮和从动轮传递至所述第一驱动轴；所述第二减速齿轮对的从动轮固定在所述第二驱动轴上，所述第二电机的动力通过所述第二减速齿轮对的主动轮和从动轮传递至所述第二驱动轴；

所述第一挡位齿轮及第二挡位齿轮套设在所述第一驱动轴上，所述第一挡位齿轮与所述差速器的第一齿圈啮合，所述第二挡位齿轮与所述差速器的第二齿圈啮合；所述第三挡位齿轮及第四挡位齿轮套设在所述第二驱动轴上，所述第三挡位齿轮与所述差速器的第一齿圈啮合，所述第四挡位齿轮与所述差速器的第二齿圈啮合；

所述第一同步装置固定在所述第一驱动轴上，用于将所述第一驱动轴的动力传递至所述第一挡位齿轮或者所述第二挡位齿轮；所述第二同步装置固定在所述第二驱动轴上，用于将所述第二驱动轴的动力传递至所述第三挡位齿轮或者所述第四挡位齿轮。

2.根据权利要求1所述的混合动力驱动变速系统，其特征在于，还包括：第一换挡电机和第二换挡电机；

所述第一同步装置由所述第一换挡电机控制，用于将所述第一驱动轴的动力传递至所述第一挡位齿轮或者所述第二挡位齿轮；所述第二同步装置由所述第二换挡电机控制，用于将所述第二驱动轴的动力传递至所述第三挡位齿轮或者所述第四挡位齿轮。

3.根据权利要求2所述的混合动力驱动变速系统，其特征在于，还包括电池组及控制器，所述电池组通过所述控制器与所述第一电机、第二电机、第一换挡电机及第二换挡电机连接。

4.根据权利要求2或3所述的混合动力驱动变速系统，其特征在于，所述第一同步装置或所述第二同步装置包括齿毂及齿套，所述齿套在所述齿毂上滑动；

所述第一同步装置的齿毂固定在所述第一驱动轴上；当所述第一同步装置的齿套滑至与所述第一挡位齿轮啮合或与所述第二挡位齿轮啮合时，所述第一驱动轴的动力传递至所述第一挡位齿轮或者所述第二挡位齿轮；

所述第二同步装置的齿毂固定在所述第二驱动轴上；当所述第二同步装置的齿套滑至与所述第三挡位齿轮啮合或与所述第四挡位齿轮啮合时，所述第二驱动轴的动力传递至所述第三挡位齿轮或者所述第四挡位齿轮。

5.根据权利要求4所述的混合动力驱动变速系统，其特征在于，所述第一换挡电机驱动所述第一同步装置的齿套滑动；所述第二换挡电机驱动所述第二同步装置的齿套滑动。

6.一种混合动力驱动汽车，其特征在于，设置有权利要求1-5任一项所述的混合动力驱动变速系统。

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