CN106143103B - 用于混合动力车辆的动力系 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于混合动力车辆的动力系，其可以包括第一变速机构和第二变速机构，第一变速机构接收发动机的动力的选择性输入，并通过第一控制装置对多个发动机侧齿轮组之中的符合行驶速度的发动机侧齿轮组的选择而进行换挡并将从发动机提供的动力传输到驱动轴；第二变速机构接收电动机的动力的输入，并通过第二控制装置对多个电动机侧齿轮组之中的符合行驶模式或行驶速度的电动机侧齿轮组的选择而进行换挡并将从发动机和电动机提供的动力传输到驱动轴，其中，在车辆行驶期间，第二变速机构的第二控制装置使电动机侧齿轮组的一个保持在正常连接到驱动轴的状态下。

Description

用于混合动力车辆的动力系
技术领域
本发明的示例性实施方案涉及一种用于混合动力车辆的动力系(power train)；更具体而言，涉及这样一种用于混合动力车辆的动力系，其可以通过电动机到前轮的驱动轴的连接而实现较高的效率和改进的换挡质量，并且可以实现额外高速挡位的传动比。
背景技术
AMT(自动手动变速器)能够通过在车辆行驶期间应用致动器自动换挡而提供类似于自动变速器的驾驶便利性，并且能够通过比自动变速器更优越的动力传输效率而有助于车辆的燃料效率的改进。
然而，在基于同步啮合类型的变速机构的AMT的情况下，即使在由致动器自动执行换挡时，也可能不可避免地发生发动机动力的不连续，这可能会导致发生扭矩变差而伴随换挡质量变差，好似在向后方向上拉拽车辆。
图1示出了在现有技术中解决上述问题的变速器的结构。根据该变速器结构，基于AMT来配置变速器，并且电动机1安装在后轮上。
也即，由于电动机直接连接到驱动轴，在换挡期间由电动机对扭矩进行辅助，因此可以防止换挡质量的不连续。
然而，由于电动机安装在后轮上的结构的特性，导致在制动(breaking)操作期间，后轮的制动力相对低于前轮的制动力，并且再生制动比降低而使效率降低。
公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种用于混合动力车辆的动力系，其可以通过电动机到前轮的驱动轴的连接而实现较高的效率和改进的换挡质量，并且可以实现额外的高速挡位的传动比。
通过随后的描述，能够清楚本发明的其他目标和优点，并且参考本发明的实施方案而变得明显。此外，对于本发明从属领域的技术人员来说显而易见的是，本发明的目标和优点可以通过权利要求及其组合的手段实现。
根据本发明的实施方案，用于混合动力车辆的动力系可以包括第一变速机构和第二变速机构，所述第一变速机构接收发动机的动力的选择性输入，并且通过第一控制装置对发动机侧齿轮组的选择传动比而进行换挡并将从所述发动机提供的动力传输到驱动轴，所述选择的发动机侧齿轮组为在具有不同传动比的多个发动机侧齿轮组之中的符合行驶速度的发动机侧齿轮组；所述第二变速机构接收电动机的动力的输入，并且通过第二控制装置对电动机侧齿轮组的选择而进行换挡并将从所述发动机和所述电动机提供的动力传输到驱动轴，所述选择的电动机侧齿轮组为在具有不同传动比的多个电动机侧齿轮组之中符合行驶模式或行驶速度的电动机侧齿轮组，其中，在混合动力车辆的行驶期间，所述第二变速机构的第二控制装置使电动机侧齿轮组的一个保持在正常连接到驱动轴的状态下。
布置多个换挡轨道，以通过所述第一控制装置和所述第二控制装置的换挡移动而选择并切换对应的齿轮组以形成换挡挡位，并且用于所述第二变速机构的第二控制装置的换挡移动的换挡轨道配置成使得电动机侧齿轮组的一个在所述换挡轨道的空挡位置正常连接到所述驱动轴。
所述第二变速机构可以包括电动机输入轴，其通过输入到所述电动机输入轴的电动机的动力而旋转；电动机输出轴，其布置为平行于所述电动机输入轴；以及电动机侧齿轮组，其包括设置为以不同的传动比与所述电动机输入轴和所述电动机输出轴齿式接合的低挡位齿轮组和高挡位齿轮组，其中，所述第二控制装置将所述低挡位齿轮组或所述高挡位齿轮组选择性地连接到所述驱动轴以传输电动机的动力，以及其中，所述电动机侧齿轮组通过所述电动机输出轴连接到所述驱动轴，并且在所述换挡轨道的空挡位置中通过所述第二控制装置连接到所述电动机输出轴的电动机侧齿轮组为所述低挡位齿轮组。
所述电动机直接连接到所述电动机输入轴。
第二最终减速小齿轮设置在所述电动机输出轴上，并且所述第二最终减速小齿轮设置为与所述驱动轴的环形齿轮齿式接合。
当连接到所述第二变速机构的第二控制装置的所述换挡轨道从空挡位置移动到在一侧的换挡位置时，所述低挡位齿轮组从所述电动机输出轴分离，并且所述高挡位齿轮组通过所述第二控制装置连接到所述电动机输出轴。
所述高挡位齿轮组设置为与发动机侧最高挡位齿轮组齿式接合。
所述高挡位齿轮组的输出齿轮设置为与发动机侧最高挡位齿轮组的输入齿轮齿式接合。
由所述发动机侧最高挡位齿轮组提供的换挡比高于由所述发动机侧最高挡位齿轮组的输入齿轮和所述高挡位齿轮组的输出齿轮提供的换挡比。
所述第二变速机构的第二控制装置可以包括低挡位控制装置，其将所述低挡位齿轮组连接到所述电动机输出轴；以及高挡位控制装置，其将所述高挡位齿轮组连接到所述电动机输出轴，其中，随着连接到所述第二控制装置的换挡轨道移动到空挡位置或换挡位置，所述低挡位控制装置和所述高挡位控制装置相互彼此互锁以便滑动。
停车齿轮设置在所述电动机输出轴上。
电动发电机连接到发动机输出轴，以使用从发动机提供的动力正常发电，所述发动机输出轴连接到所述发动机。
倒退齿轮设置成能够相对于所述电动机输入轴旋转，倒退控制装置设置为将所述倒退齿轮选择性地固定到所述电动机输入轴，并且所述倒退齿轮设置为与发动机侧齿轮组的任意一个的输入齿轮齿式接合。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1是示意性地示出在现有技术中的混合动力变速器的构造的视图。
图2是说明根据本发明的用于混合动力车辆的动力系的整个布局构造的视图。
图3、图4和图5是例示当通过根据本发明的用于混合动力车辆的动力系而执行从第三挡位到第四挡位的换挡时的动力流的视图，其中图3为以第三挡位行驶，图4为从第三挡位换挡到第四挡位，图5为以第四挡位行驶。
图6是示出在通过根据本发明的用于混合动力车辆的动力系的第七发动机挡位下的动力流的视图，其中图6为以第七挡位行驶。
图7是示出在通过根据本发明的用于混合动力车辆的动力系的R挡位下的动力流的视图，其中图7为以倒退挡位行驶。
图8是说明根据本发明的构造的视图，在该构造中用于形成R挡位的控制装置直接连接到齿轮杆。
应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理各个特征。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本发明的相同的或等效的部分。
具体实施方式
下面将详细说明本发明的不同实施方案，在附图中和随后的描述中示出了这些实施方案的示例。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施方案。
根据本发明的用于混合动力车辆的动力系简单地配置成包括第一变速机构100和第二变速机构200。
参考图2至图7，第一变速机构100用于通过换挡以适应车辆行驶状态而将发动机110的动力传输到驱动轴300。
例如，离合器120布置在发动机输出轴130和变速器输入轴150之间，以使发动机110的动力能够选择性地输入到变速器输入轴150。
此外，变速器输入轴150设置成通过接收来自发动机110的动力而旋转，并且变速器输出轴160布置成平行于变速器输入轴150。
此外，在变速器输入轴150和变速器输出轴160上，具有不同换挡比的多个发动机侧齿轮组170设置成相互齿式接合，并且在多个发动机侧齿轮组170之中，由控制装置180来选择符合行驶速度的发动机侧齿轮组170。因此，从发动机110提供的动力通过变速器输入轴150和变速器输出轴160而传输到驱动轴300。
此处，发动机侧齿轮组170可以形成向前的第六挡换挡挡位，并且控制装置180可以根据移动方向而布置在两个齿轮组之间以形成两个换挡挡位。在这种情况下，优选的是将同步啮合类型的控制装置用作上述控制装置180。
此外，第一最终减速小齿轮162设置在变速器输出轴160上，并且第一最终减速小齿轮162与驱动轴300的环形齿轮310齿式接合。
随后，第二变速机构200用于通过换挡以适应车辆的行驶状态和行驶模式而将电动机210的动力传输到驱动轴300。
例如，输入电动机210的动力，在具有不同换挡比的多个电动机侧齿轮组之中，由控制装置来选择适应于行驶状态和行驶模式的电动机侧齿轮组。因此，从发动机110和电动机210提供的动力通过换挡而传输到驱动轴300。
更具体而言，电动机输入轴220布置成通过接收电动机210的动力而旋转，并且电动机输出轴230布置成平行于电动机输入轴220。
此外，具有不同换挡比的低挡位齿轮组240a和高挡位齿轮组240b设置成与电动机输入轴220和电动机输出轴230齿式接合，并且控制装置250将低挡位齿轮组240a或高挡位齿轮组240b选择性地连接到电动机输出轴230，以将动力传输到驱动轴300。
此处，优选的是，将犬齿式离合器(dog clutch)用作控制装置250。然而，也可以使用其他已知的控制装置，比如同步啮合类型的控制装置。
特别地，如图3至图5所示，第二变速机构200的控制装置250配置成在车辆行驶期间保持电动机侧齿轮组的一个正常连接到电动机输出轴230。
例如，多个换挡轨道布置为通过控制装置180和250的换挡移动通过选择并换挡到对应的齿轮组而形成换挡挡位。
特别地，用于第二变速机构200的控制装置250的换挡移动的换挡轨道配置成使得电动机侧齿轮组的一个在换挡轨道的空挡位置中正常连接到电动机输出轴230，并且防止在应用手动变速器机构的换挡过程中发生的由于扭矩不连续而导致的换挡质量变差。
优选地，在换挡轨道的空挡位置中由控制装置250固定的电动机侧齿轮组240可以为低挡位齿轮组240a。
此处，第二最终减速小齿轮232可旋转地设置在电动机输出轴230上，并且第二最终减速小齿轮232设置成与驱动轴300的环形齿轮310齿式接合。
也即，如所示出的，可以单独设置用于在第一变速机构100的侧部上形成第一和第二挡位、第三和第四挡位以及第五和第六挡位，并且在第二变速机构200的侧部上形成EV1和EV2挡位的控制装置180和250，并且将换挡轨道单独设置成用于在轴向方向上的控制装置180和250的换挡移动。
如果控制装置180和250在两侧与换挡轨道一起在轴向方向上移动，则通过控制装置180和250切换对应的齿轮组以形成所需的换挡挡位，反之，如果换挡轨道不在两个换挡方向的任一个上移动，则对应的齿轮组放置在空挡位置。
参考上述构造，如果用于切换第二变速机构200的控制装置250的换挡轨道放置在中心位置，则保持电动机侧齿轮组240的一个正常连接到电动机输出轴230，因此当离合器120在应用手动变速机构的换挡过程中脱离时，应用电动机210的动力提供电动机210的扭矩，从而可以防止在换挡期间的扭矩不连续，以改进换挡质量。
此外，即使在第一变速机构100的控制装置180被固定到对应的发动机侧齿轮组170以通过特定的换挡挡位行驶的情况下，电动机侧齿轮组240的一个也保持在正常固定状态下，因此可以在HEV模式下进行行驶。
此处，电动机210可以直接连接到电动机输入轴220。
因此，当电动机210的动力提供到驱动轴300时，单独控制(比如离合器控制)变得不必要，因此可以简化装置和控制。
另一方面，如图6所示，根据本发明，如果连接到第二变速机构200的控制装置250的换挡轨道从空挡位置切换到在一侧的换挡位置，则可以通过控制装置250而使低挡位齿轮组240a从电动机输出轴230分离，而高挡位齿轮组240b可以连接到电动机输出轴230。
优选地，高挡位齿轮组240b可以设置成与发动机侧最高挡位齿轮组齿式接合，并且高挡位齿轮组240b的输出齿轮和发动机侧最高挡位齿轮组的输入齿轮可以设置成彼此齿式接合。
例如，如果发动机侧齿轮组170的最高挡位为第六挡齿轮组，则形成第六挡齿轮组的输入齿轮和高挡位齿轮组240b的输出齿轮配置成彼此齿式接合。
特别地，由发动机侧最高挡位齿轮组形成的换挡比可以高于由发动机侧最高挡位齿轮组的输入齿轮和高挡位齿轮组240b的输出齿轮形成的换挡比。
通过上述构造，由于应用第一变速机构100的第六挡输入齿轮和第二变速机构200的高挡位输出齿轮来实现发动机110的第七挡换挡比，因此提高了动力传输效率以帮助提高燃料效率。
第二变速机构200的控制装置250可以配置成包括将低挡位齿轮组240a连接到电动机输出轴230的低挡位控制装置250a，以及将高挡位齿轮组240b连接到电动机输出轴230的高挡位控制装置250b。
随着连接到控制装置250的换挡轨道移动到空挡位置或换挡位置，低挡位控制装置250a和高挡位控制装置250b相互彼此互锁以便滑动。
也就是说，如果连接到控制装置250的换挡轨道在空挡位置上，则低挡位控制装置250a将低挡位齿轮组240a连接到电动机输出轴230，并且高挡位控制装置250b使高挡位齿轮组240b从电动机输出轴230分离。
反之，如果连接到控制装置250的换挡轨道在一侧的换挡位置上，则低挡位控制装置250a使低挡位齿轮组240a从电动机输出轴230分离，而高挡位控制装置250b将高挡位齿轮组240b连接到电动机输出轴230。
此外，如图2所示，停车齿轮234可以设置在电动机输出轴230上。例如，可以使用停车楔块(sprag)选择性地固定停车齿轮234的旋转。
根据本发明，由于电动机210直接连接到电动机输出轴220，因此可以安装单独的电动发电机140用于怠速充电。
也即，电动发电机140可以连接到发动机输出轴130，以便使用从发动机110提供的动力进行正常发电，发动机输出轴130连接到发动机110。
例如，如所示出的，薄型电动发电机140可以设置在发动机110和离合器120之间，或HSG可以使用皮带直接连接到发动机输出轴130。
另一方面，如图7所示，倒退齿轮222可以设置成相对于电动机输入轴220可旋转，并且倒退控制装置224可以设置成将倒退齿轮222选择性地连接到电动机输入轴220。在这种情况下，倒退齿轮222可以设置成与发动机侧齿轮组170的任意一个的输入齿轮齿式接合。
此外，为了形成倒退挡位，倒退控制装置224可以配置成通过对应的换挡轨道进行换挡。
此外，如在图8中所示，在倒退挡位的情况下，线(杆)可以连接到变速杆，并且变速杆和线可以通过驾驶员的倒退挡位操作而直接操作以形成倒退挡位。在这种情况下，可以提供与现有第六挡位AMT的换挡器/选择器同样操作序号的换挡器/选择器，因此可以配置第七挡位AMT而没有额外的成本。
下面，将对例示根据本发明的部分行驶模式的动力传输流进行描述。
图3至图5例示当通过根据本发明的用于混合动力车辆的动力系执行从第三挡位到第四挡位的换挡时的动力流。
参考附图，在发动机110的3速度下，通过发动机侧第三挡位齿轮组，对从发动机110提供的动力进行切换，以传输到驱动轴300，因此可以实现发动机110的3速度。在这种情况下，虽然在附图中没有示出，但也通过电动机侧低挡位齿轮组240a提供电动机210的动力，并且可以执行在HEV模式下的行驶。
然后，在从第三挡位到第四挡位的换挡期间，当通过离合器120而将从发动机110提供的动力分离时，通过低挡位齿轮组240提供电动机210的动力，因此可以防止由于在换挡过程中发生的扭矩挡位减少而导致的换挡质量变差。
此外，虽然在附图中未示出，在仅电动机侧控制装置250固定到电动机侧齿轮组的状态下，可以实现EV1挡位或EV2挡位行驶模式。
图6是示出在通过根据本发明的用于混合动力车辆的动力系的第七发动机挡位下的动力流的视图。
参考附图，从发动机110提供的动力通过发动机侧第六挡位输入齿轮和电动机侧高端(high-end)输出齿轮而传输到驱动轴300。因此，可以实现发动机110的7速度。此外，可以通过电动机侧齿轮组240的电动机侧高挡位齿轮组240b将从电动机210提供的动力添加到来自发动机110的动力，从而实现HEV模式的7速度。
图7是示出在通过根据本发明的用于混合动力车辆的动力系的R挡位下的动力流的视图。
参考附图，在R挡位下，固定倒退控制装置224并且将电动机侧低挡位齿轮组240a连接到电动机输出轴230，因此从发动机110提供的动力通过倒退齿轮222和低挡位齿轮组240a而传输到驱动轴300，以实现倒退挡位。
根据如上所述的本发明的示例性实施方案，在用于切换第二变速机构的控制装置的换挡轨道在空挡位置时，电动机侧齿轮组的一个保持在正常的固定状态，因此当离合器在使用手动变速机构的换挡过程中脱离时，电动机扭矩被提供到使用电动机的动力的驱动轴。因此，防止在换挡期间发生由于扭矩不连续而导致的换挡质量的变差，因此可以改进换挡质量。
此外，由于应用第一变速机构的第六挡位输入齿轮和第二变速机构的高挡位输出齿轮而实现发动机的第七挡位换挡比，因此改进了动力传输效率，并因此也可以改进燃料效率。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (13)

1.一种用于混合动力车辆的动力系，包括：
第一变速机构，其接收发动机的动力的选择性输入，并且通过第一控制装置对发动机侧齿轮组的选择而进行换挡并将从所述发动机提供的动力传输到驱动轴，所选择的发动机侧齿轮组为在具有不同传动比的多个发动机侧齿轮组之中的符合行驶速度的发动机侧齿轮组；以及
第二变速机构，其接收电动机的动力的输入，并且通过第二控制装置对电动机侧齿轮组的选择而进行换挡并将从所述发动机和所述电动机提供的动力传输到驱动轴，所选择的电动机侧齿轮组为在具有不同传动比的多个电动机侧齿轮组之中的符合行驶模式或行驶速度的电动机侧齿轮组，
其中，在混合动力车辆的行驶期间，所述第二变速机构的第二控制装置使电动机侧齿轮组的一个保持在正常连接到驱动轴的状态下从而在所有换挡挡位下传输电动机的动力。
2.根据权利要求1所述的用于混合动力车辆的动力系，其中布置多个换挡轨道，以通过所述第一控制装置和所述第二控制装置的换挡移动而选择并切换对应的齿轮组以形成换挡挡位，并且用于所述第二变速机构的第二控制装置的换挡移动的换挡轨道配置成使得电动机侧齿轮组的一个在所述换挡轨道的空挡位置正常连接到所述驱动轴。
3.根据权利要求2所述的用于混合动力车辆的动力系，其中所述第二变速机构包括：
电动机输入轴，其通过输入到所述电动机输入轴的电动机的动力而旋转；
电动机输出轴，其布置为平行于所述电动机输入轴；以及
电动机侧齿轮组，其包括设置为以不同的传动比与所述电动机输入轴和所述电动机输出轴齿式接合的低挡位齿轮组和高挡位齿轮组，
其中，所述第二控制装置将所述低挡位齿轮组或所述高挡位齿轮组选择性地连接到所述驱动轴以传输电动机的动力，以及
其中，所述电动机侧齿轮组通过所述电动机输出轴连接到所述驱动轴，并且在所述换挡轨道的空挡位置中通过所述第二控制装置连接到所述电动机输出轴的电动机侧齿轮组为所述低挡位齿轮组。
4.根据权利要求3所述的用于混合动力车辆的动力系，其中所述电动机直接连接到所述电动机输入轴。
5.根据权利要求3所述的用于混合动力车辆的动力系，其中第二最终减速小齿轮设置在所述电动机输出轴上，并且所述第二最终减速小齿轮设置为与所述驱动轴的环形齿轮齿式接合。
6.根据权利要求3所述的用于混合动力车辆的动力系，其中当连接到所述第二变速机构的第二控制装置的所述换挡轨道从空挡位置移动到在一侧的换挡位置时，所述低挡位齿轮组从所述电动机输出轴分离，并且所述高挡位齿轮组通过所述第二控制装置连接到所述电动机输出轴。
7.根据权利要求6所述的用于混合动力车辆的动力系，其中所述高挡位齿轮组设置为与发动机侧最高挡位齿轮组齿式接合。
8.根据权利要求7所述的用于混合动力车辆的动力系，其中所述高挡位齿轮组的输出齿轮设置为与发动机侧最高挡位齿轮组的输入齿轮齿式接合。
9.根据权利要求8所述的用于混合动力车辆的动力系，其中由所述发动机侧最高挡位齿轮组提供的换挡比高于由所述发动机侧最高挡位齿轮组的输入齿轮和所述高挡位齿轮组的输出齿轮提供的换挡比。
10.根据权利要求6所述的用于混合动力车辆的动力系，其中所述第二变速机构的第二控制装置包括：
低挡位控制装置，其将所述低挡位齿轮组连接到所述电动机输出轴；以及
高挡位控制装置，其将所述高挡位齿轮组连接到所述电动机输出轴，
其中，随着连接到所述第二控制装置的换挡轨道移动到空挡位置或换挡位置，所述低挡位控制装置和所述高挡位控制装置相互彼此互锁以便滑动。
11.根据权利要求3所述的用于混合动力车辆的动力系，其中停车齿轮设置在所述电动机输出轴上。
12.根据权利要求3所述的用于混合动力车辆的动力系，其中电动发电机连接到发动机输出轴，以使用从发动机提供的动力正常发电，所述发动机输出轴连接到所述发动机。
13.根据权利要求3所述的用于混合动力车辆的动力系，其中倒退齿轮设置成能够相对于所述电动机输入轴旋转，
倒退控制装置设置为将所述倒退齿轮选择性地固定到所述电动机输入轴，以及
所述倒退齿轮设置为与发动机侧齿轮组的任意一个的输入齿轮齿式接合。
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