CN106218390A - 一种混合动力汽车驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合动力汽车驱动系统，其第一输入轴与第一离合器相连，第一输入轴上固定有七挡、三挡、五挡、一挡主动齿轮，第二输入轴套在第一输入轴外且与第二离合器相连，第二输入轴上固定有二/四挡、六挡主动齿轮；第一输出轴上安装有一挡、三挡从动齿轮、二挡、六挡从动齿轮、第一输出轴输出齿轮，第二输出轴上安装五挡、七挡从动齿轮、电机联动齿轮、四挡/倒挡三联齿轮、第二输出轴输出齿轮，倒挡轴上安装第一倒挡齿轮、第二倒挡齿轮、倒挡输出齿轮、空套齿轮，电机轴上安装电机轴输出齿轮，减速转换轴上安装第一减速齿轮及第二减速齿轮。本发明结构传动效率高、成本低、驱动系统轴向尺寸小，有效解决前置型混合动力汽车动力的布置难题。

Description

一种混合动力汽车驱动系统

技术领域

本发明涉及混合动力汽车驱动，特别是一种混合动力汽车驱动系统。

背景技术

现有的自动双离合变速器由于主动齿轮较多而导致轴向尺寸较长，同时挡位少，与整车匹配的动力性和经济性都不够理想，在此基础上做混合动力布置会导致前舱空间非常有限。目前混合动力车型，由于电机及电机控制系统的加入，使得整车前舱空间非常局促，且更多的方案难以布置。而且一些混合动力车辆只有一个倒挡，倒挡速比恒定，特殊工况下(比如急速倒车时)，不能很好地满足驾驶员的倒车要求。亟需更紧凑的机型设计来满足需要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供传动效率高、成本低、驱动系统轴向尺寸小的动力耦合装置，有效解决前置前驱型混合动力汽车动力的布置难题；而且给出双倒挡方案，在特殊工况下满足驾驶员的倒车要求。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种混合动力汽车驱动系统，其特征在于，包括第一离合器、第二离合器、第一输入轴、第二输入轴、第一输出轴、第二输出轴、倒挡轴、电机轴、差速器；

所述第一输入轴与所述第一离合器相连，第一输入轴上固定有七挡、三挡、五挡、一挡主动齿轮，第二输入轴套在第一输入轴外且与第二离合器相连，第二输入轴上固定有二/四挡、六挡主动齿轮；

第一输出轴上安装有一挡、三挡、二挡、六挡从动齿轮，第一输出轴输出齿轮，一挡、三挡从动齿轮之间安装第二双向同步器，二挡、六挡从动齿轮之间安装第一双向同步器，第一输出轴输出齿轮连接差速器；

第二输出轴上安装五挡、七挡从动齿轮，电机联动齿轮，四挡/倒挡三联齿轮、第二输出轴输出齿轮，五挡、七挡从动齿轮之间安装第四双向同步器，电机联动齿轮与四挡/倒挡三联齿轮之间安装第三双向同步器，四挡/倒挡三联齿轮的中间的四挡齿轮与二/四挡主动齿轮啮合，第二输出轴输出齿轮连接差速器；

倒挡轴上安装第一倒挡齿轮、第二倒挡齿轮、倒挡输出齿轮，第一倒挡齿轮、第二倒挡齿轮之间安装第五双向同步器，第一、第二倒挡齿轮分别与倒挡三联齿轮的两侧的倒挡齿轮进行啮合；

电机轴上安装电机轴输出齿轮，该电机轴输出齿轮啮合减速转换轴上的第一减速齿轮，减速转换轴上的第二减速齿轮啮合套装于倒挡轴上的空套齿轮，该空套齿轮啮合第二输出轴上的电机联动齿轮。

本发明的优点和有益效果为：

1、本混合动力汽车驱动系统，可实现多挡位的混动模式，电机通过电机轴直接动力输出至差速器，电机动力利用率高，避免不必要的过程传递中能量损失。

2、本混合动力汽车驱动系统，电机控制程序调整转速，一方面控制输出轴与电机轴输出的一致性，另一方面控制同一轴上两个挡位齿轮同步输出的一致性。

3、本混合动力汽车驱动系统，可实现双离合器同时接合，同步的，一个用于动力输出至车轮，一个用于发电机充电，互不影响。

4、本混合动力汽车驱动系统，可实现燃油单独驱动、纯电动、混动功能，且上述功能在车辆行驶过程中可任意切换，可最大程度兼顾车辆的驾驶操控性能以及燃油经济性。

5、本混合动力汽车驱动系统，可实现两种倒挡挡位，以燃油、混动和纯电动三种形式驱动倒挡。

6、本混合动力汽车驱动系统，可根据不同的驱动模式，选择适当的速比进行发电，使发电效率最大化，同时发动机以及电机都可以在最经济工况下运转，进而延长发动机以及电机的使用寿命。

7、本混合动力汽车驱动系统，通过同步器S3与三联齿轮31既能控制三个不同的挡位的选择，又能控制电机能量的输入和输出。

8、本发明结构设计科学合理，具有传动效率高、成本低、驱动系统轴向尺寸小优点，有效解决前置前驱型混合动力汽车动力的布置难题；而且给出双倒挡方案，在特殊工况下满足驾驶员的倒车要求。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图。

附图标记说明

1-第一输入轴、2-第二输入轴、3-倒挡轴、4-第二输出轴、5-第一输出轴、6-电机轴、7-减速转换轴、11-电机轴输出齿轮、13-空套齿轮、14-第二倒挡齿轮、15-电机联动齿轮、16-七挡从动齿轮、17-五挡从动齿轮、18-三挡主动齿轮、19-五挡主动齿轮、20-一挡主动齿轮、21-七挡主动齿轮、22-六挡主动齿轮、23-一挡从动齿轮、24-三挡从动齿轮、25-六挡从动齿轮、26-二挡从动齿轮、27-差速器、28-第一输出轴输出齿轮、29-二/四挡主动齿轮、30-第二输出轴输出齿轮、31-四挡/倒挡三联齿轮、312-四挡联齿，311-第一倒挡联齿，313-第二倒挡联齿，32-倒挡输出齿轮、33-第一倒挡齿轮、121-第一减速齿轮、122-第二减速齿轮；

第一离合器K1、第二离合器K2、第二双向同步器S2、第一双向同步器S1、第三双向同步器S3、第三双向同步器S4、第五双向同步器S5。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种混合动力汽车驱动系统，其包括第一离合器K1、第二离合器K2、第一输入轴1、第二输入轴2、第一输出轴5、第二输出轴4、倒挡轴3、电机轴6、差速器27。

第一输入轴与第一离合器相连，第一输入轴上固定有七挡主动齿轮21、三挡主动齿轮18、五挡主动齿轮19、一挡主动齿轮20，第二输入轴套在第一输入轴外且与第二离合器相连，第二输入轴上固定有二/四挡主动齿轮29、六挡主动齿轮22；

第一输出轴上安装有一挡从动齿轮23、三挡从动齿轮24、二挡从动齿轮26、六挡从动齿轮25、第一输出轴输出齿轮28，一挡从动齿轮23、三挡从动齿轮24之间安装第二双向同步器S2，二挡从动齿轮26、六挡从动齿轮25之间安装第一双向同步器S1，第一输出轴输出齿轮28连接差速器27；

第二输出轴上安装五挡从动齿轮17、七挡从动齿轮16、电机联动齿轮15、四挡/倒挡三联齿轮31、第二输出轴输出齿轮30，五挡从动齿轮、七挡从动齿轮之间安装第四双向同步器S4，电机联动齿轮与四挡/倒挡三联齿轮之间安装第三双向同步器S3，四挡/倒挡三联齿轮的四挡联齿312与二/四挡主动齿轮29啮合，第二输出轴输出齿轮30连接差速器；

倒挡轴上安装第一倒挡齿轮33、第二倒挡齿轮14、倒挡输出齿轮32，第一倒挡齿轮33、第二倒挡齿轮14之间安装第五双向同步器S5，第一倒挡齿轮33、第二倒挡齿轮14分别与四挡/倒挡三联齿轮31的两侧第一倒挡联齿311、第二倒档联齿313进行啮合；

电机轴上安装电机轴输出齿轮11，该电机轴输出齿轮啮合减速转换轴上的第一减速齿轮121，减速转换轴上的第二减速齿轮122啮合套装于倒挡轴上的空套齿轮13，该空套齿轮啮合第二输出轴上的电机联动齿轮15。

双离合变速器直接相连的两个轴，第二输入轴2和第一输入轴1，第二输入轴2为空套结构，空套在第一输入轴1外面，第二输入轴2和第一输入轴1作为主轴分别由两个离合器(干式或者湿式)独立控制，奇数挡由第一离合器K1控制，偶数挡由第二离合器K2控制；倒挡轴3、第二输出轴4、第一输出轴5，一个电机轴6围绕在第二输入轴2和第一输入轴1周围。

第二输入轴2上，从靠近离合器端开始，依次布置：二/四挡主动齿轮29、六挡主动齿轮22；其中六挡主动齿轮22对应的电机联动齿轮15为电机专用齿轮，用于发动机动力向电机的输入，也用于电机动力的输出。第二输入轴2上二/四挡主动齿轮29、六挡主动齿轮22为固定齿轮。

第一输入轴1上，从靠近离合器端开始，依次布置：七挡主动齿轮21、三挡主动齿轮18、五挡主动齿轮19、一挡主动齿轮20；七挡主动齿轮21、三挡主动齿轮18、五挡主动齿轮19、一挡主动齿轮20均为固定齿轮。

第一输出轴5上，布置空套齿轮一挡从动齿轮23、三挡从动齿轮24、六挡从动齿轮25、二挡从动齿轮26，分别与主轴上对应齿轮一挡主动齿轮20、三挡主动齿轮18、六挡主动齿轮22、二/四挡主动齿轮29啮合。一挡从动齿轮23、三挡从动齿轮24间布置第二双向同步器S2，可实现1、3挡挡位选取。六挡从动齿轮25、二挡从动齿轮26间布置第一双向同步器S1，可实现2、6挡的挡位选取。布置第一输出轴输出齿轮28与差速器27齿轮啮合，可将动力通过差速器输出至车轮。

第二输出轴4上，布置空套的四挡/倒挡三联齿轮31、电机联动齿轮15、七挡从动齿轮16、五挡从动齿轮17，分别与主轴上对应齿轮二/四挡主动齿轮29、六挡主动齿轮22、七挡主动齿轮21、五挡主动齿轮19啮合。七挡从动齿轮16、五挡从动齿轮17间布置第四双向同步器S4，可实现5，7挡选取。电机联动齿轮15，四挡/倒挡三联齿轮31间布置第三双向同步器S3，可实现电机挡接入及与同步器S5配合实现4挡、两种倒挡选取。

第二输出轴输出齿轮30与差速器齿轮啮合，可将动力通过差速器输出至车轮。四挡/倒挡三联齿轮31是由第一倒挡联齿311、四挡联齿312、第二倒挡联齿313组成的三联齿轮，通过同步器的配合，控制三个不同的挡位。若按照三个挡位普通布置形式，需要增加轴向空间，不利于车辆前舱布置。三联齿轮非常有效的节省了输出轴及输入轴的轴向尺寸，而且能够满足原有的设计目的。

倒挡轴3上布置第二倒挡齿轮14、第一倒挡齿轮33分别与第二输出轴4上齿轮313、311啮合。第二倒挡齿轮14、第一倒挡齿轮33间布置双向同步器S5，可实现R2，R1两个倒挡选取。布置空套齿轮13与电机联动齿轮15和第二减速齿轮122啮合，倒挡输出齿轮32与差速器齿轮啮合，可将动力通过差速器输出至车轮。

倒挡轴上的空套齿轮15及同步器S3是相对紧凑的布置形式。若增加惰轮过渡，电机轴就需要布置得相对远一些，此处为了节省径向空间，结构紧凑，给整机在整车中的布置提供便利，不单独设置惰轮轴，直接将过度齿轮布置在倒挡轴上。另为了发动机向电机输送能量的合理性，此过渡齿轮15能够固定相对合理的速比，来保证有效的能量传递效率。

电机转换轴上固定布置第一减速齿轮121、第二减速齿轮122，分别与电机轴固定齿轮11及倒挡轴空套齿轮13啮合。

电机轴6上布置固定齿轮11与减速转换轴7上布置的第一减速齿轮121啮合。

本发明的工作原理为：

1、驻车充电的实现：

第二离合器K2接合，发动机动力由第二离合器K2→六挡主动齿轮22→电机联动齿轮15→空套齿轮13→第二减速齿轮122→第一减速齿轮121→电机轴输出齿轮11输出至电机发电。

2、纯电动模式的实现：

前进挡：同步器S3与电机联动齿轮15同步接合，电机轴通过第二输出轴输出齿轮30将动力输出至差速器，进而输出至车轮。速度调整通过电机控制系统控制。路径：电机轴输出齿轮11→第一减速齿轮121→第二减速齿轮122→空套齿轮13→电机联动齿轮15→第二输出轴输出齿轮30。

另一个路径：同步器S1与六档从动齿轮25同步接合，电机轴通过第一输出轴输出齿轮28将动力输出至差速器，进而输出至车轮。速度调整通过电机控制系统控制。路径：电机轴输出齿轮11→第一减速齿轮121→第二减速齿轮122→空套齿轮13→电机联动齿轮15→六档主动齿轮25→第一输出轴输出齿轮28。

倒挡：同步器S3与四挡/倒挡三联齿轮31同步接合，电机轴通过倒挡输出齿轮32将动力输出至差速器，进而输出至车轮。速度调整通过电机控制系统控制。R1倒挡，同步器S5与第一倒挡齿轮33接合，路径：电机轴输出齿轮11→第一减速齿轮121→第二减速齿轮122→空套齿轮13→电机联动齿轮15→六挡主动齿轮22→二/四挡主动齿轮29→四挡联齿312→第一倒挡联齿311→第一倒挡齿轮33→倒挡输出齿轮32；R2倒挡，同步器S5与空套第二倒挡齿轮14接合，路径：电机轴输出齿轮11→第一减速齿轮121→第二减速齿轮122→空套齿轮13→电机联动齿轮15→六挡主动齿轮22→二/四挡主动齿轮29→四挡联齿312→第二倒挡联齿313→第二倒挡齿轮14→倒挡输出齿轮32。

各挡位混动模式的实现：

1挡：第一离合器K1接合，第二双向同步器S2与一挡从动齿轮23接合，发动机动力沿第一输出轴5通过第一输出轴输出齿轮28输出至差速器，进而输出至车轮，路径：E→第一离合器K1→一挡主动齿轮20→一挡从动齿轮23→第一输出轴输出齿轮28；同步器S3与电机联动齿轮15接合，电机沿第二输出轴输出齿轮30输出至差速器，进而输出至车轮，路径：M→电机轴输出齿轮11→第一减速齿轮121→第二减速齿轮122→空套齿轮13→电机联动齿轮15→第二输出轴输出齿轮30。此时，电机通过控制程序调整转速，以期差速器齿轮能平衡同步接收第一输出轴输出齿轮28、第二输出轴输出齿轮30转速。

2挡：第二离合器K2接合，同步器S1与二/四挡从动齿轮26接合，发动机动力沿第一输出轴5第一输出轴输出齿轮28输出至差速器，进而输出至车轮，路径：E→第二离合器K2→二/四挡从动齿轮26→第一输出轴输出齿轮28；同步器S3与电机联动齿轮15接合，电机沿第二输出轴输出齿轮30输出至差速器，进而输出至车轮，路径：M→电机轴输出齿轮11→第一减速齿轮121→第二减速齿轮122→空套齿轮13→电机联动齿轮15→第二输出轴输出齿轮30。此时，电机通过控制程序调整转速，以期差速器齿轮能平衡同步接收第一输出轴输出齿轮28、第二输出轴输出齿轮30转速。

另一条电机输出路径：M→电机轴输出齿轮11→第一减速齿轮121→第二减速齿轮122→空套齿轮13→电机联动齿轮15→六档主动齿轮22→二/四挡主动齿轮29→二挡从动齿轮26→第一输出轴输出齿轮28，电机通过控制程序调整转速，以期第二输入轴2能平衡同步接收来自发动机及电机的动力。

3挡：与1挡同理。

4挡：第二离合器K2接合，同步器S3与四挡/倒挡三联齿轮31接合，发动机动力沿输出轴4第二输出轴输出齿轮30输出至差速器，进而输出至车轮，路径：E→第二离合器K2→二/四挡主动齿轮29→四挡联齿312→第二输出轴输出齿轮30；电机驱动路径：M→电机轴输出齿轮11→第一减速齿轮121→第二减速齿轮122→空套齿轮13→电机联动齿轮15→六挡主动齿轮22→二/四挡主动齿轮29→四挡联齿312→第二输出轴输出齿轮30。此时，电机通过控制程序调整转速，以期第二输出轴输出齿轮30能平衡同步接收发动机和电机的动力。

5挡：第一离合器K1接合，同步器S4与五挡从动齿轮17接合，发动机动力沿输出轴4第二输出轴输出齿轮30输出至差速器，进而输出至车轮，路径：E→第一离合器K1→五挡主动齿轮19→五挡从动齿轮17→第二输出轴输出齿轮30；同步器S3与电机联动齿轮15接合，电机沿第二输出轴输出齿轮30输出至差速器，进而输出至车轮，路径：M→电机轴输出齿轮11→第一减速齿轮121→第二减速齿轮122→空套齿轮13→电机联动齿轮15→第二输出轴输出齿轮30。此时，电机通过控制程序调整转速，以期第二输出轴输出齿轮30能平衡同步接收发动机和电机的动力。

6挡：第二离合器K2接合，同步器S1与六挡从动齿轮25接合，发动机动力沿第一输出轴5第一输出轴输出齿轮28输出至差速器，进而输出至车轮，路径：E→第二离合器K2→六挡主动齿轮22→六挡从动齿轮25→第一输出轴输出齿轮28；电机驱动路径：M→电机轴输出齿轮11→第一减速齿轮121→第二减速齿轮122→空套齿轮13→电机联动齿轮15→六挡主动齿轮22→六挡从动齿轮25→第一输出轴输出齿轮28。此时，电机通过控制程序调整转速，以期第一输出轴输出齿轮28能平衡同步接收发动机和电机的动力。

7挡：第一离合器K1接合，同步器S4与空套齿轮16接合，发动机动力沿输出轴4第二输出轴输出齿轮30输出至差速器，进而输出至车轮，路径：E→第一离合器K1→七挡主动齿轮21→16→30；同步器S3与电机联动齿轮15接合，电机沿齿轮30输出至差速器，进而输出至车轮，路径：M→电机轴输出齿轮11→第一减速齿轮121→第二减速齿轮122→空套齿轮13→电机联动齿轮15→第二输出轴输出齿轮30。此时，电机通过控制程序调整转速，以期第二输出轴输出齿轮30能平衡同步接收发动机和电机的动力。

发动机边驱动边充电的实现：

1挡：第一离合器K1接合，第二双向同步器S2与一挡从动齿轮23接合，发动机动力沿第一输出轴5第一输出轴输出齿轮28输出至差速器，进而输出至车轮，路径：E→第一离合器K1→一挡主动齿轮20→一挡从动齿轮23→第一输出轴输出齿轮28；第二离合器K2接合，发动机通过第二离合器K2→六挡主动齿轮22→电机联动齿轮15→空套齿轮13→第二减速齿轮122→第一减速齿轮121→6将动力输送至电机充电。

同理：3挡，5挡，7挡的模式与之类似，发动机通过第一离合器K1输出轴动力输出驱动车轮，通过第二离合器K2将动力输出驱动电机发电。

2挡：第二离合器K2接合，同步器S1与二/四挡从动齿轮26接合，发动机动力沿第一输出轴5第一输出轴输出齿轮28输出至差速器，进而输出至车轮，路径：E→第二离合器K2→六挡主动齿轮22→二/四挡从动齿轮26→第一输出轴输出齿轮28；同时，发动机通过第二离合器K2→六挡主动齿轮22→电机联动齿轮15→空套齿轮13→第二减速齿轮122→第一减速齿轮121→6将动力输送至电机充电。

同理：4挡，6挡的模式与之类似。

本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (1)

1.一种混合动力汽车驱动系统，其特征在于，包括第一离合器、第二离合器、第一输入轴、第二输入轴、第一输出轴、第二输出轴、倒挡轴、电机轴、差速器；

所述第一输入轴与所述第一离合器相连，第一输入轴上固定有七挡、三挡、五挡、一挡主动齿轮，第二输入轴套在第一输入轴外且与第二离合器相连，第二输入轴上固定有二/四挡、六挡主动齿轮；

第一输出轴上安装有一挡、三挡、二挡、六挡从动齿轮，第一输出轴输出齿轮，一挡、三挡从动齿轮之间安装第二双向同步器，二挡、六挡从动齿轮之间安装第一双向同步器，第一输出轴输出齿轮连接差速器；

第二输出轴上安装五挡、七挡从动齿轮，电机联动齿轮，四挡/倒挡三联齿轮、第二输出轴输出齿轮，五挡、七挡从动齿轮之间安装第四双向同步器，电机联动齿轮与四挡/倒挡三联齿轮之间安装第三双向同步器，四挡/倒挡三联齿轮的中间的四挡齿轮与二/四挡主动齿轮啮合，第二输出轴输出齿轮连接差速器；

倒挡轴上安装第一倒挡齿轮、第二倒挡齿轮、倒挡输出齿轮，第一倒挡齿轮、第二倒挡齿轮之间安装第五双向同步器，第一、第二倒挡齿轮分别与倒挡三联齿轮的两侧的倒挡齿轮进行啮合；

电机轴上安装电机轴输出齿轮，该电机轴输出齿轮啮合减速转换轴上的第一减速齿轮，减速转换轴上的第二减速齿轮啮合套装于倒挡轴上的空套齿轮，该空套齿轮啮合第二输出轴上的电机联动齿轮。