CN112937279A - 一种混合动力车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合动力车辆包括：驱动装置以及连接到所述驱动装置的传动装置，所述传动装置从所述驱动装置接收驱动力并且将所述驱动力传递给所述混合动力车辆的车轮和附件装置中的至少一者。根据本发明的混合动力车辆，可具有高输出功率的附件驱动组件，实现各种用途的车辆功能。

Description

一种混合动力车辆
技术领域
本发明属于车辆领域，具体涉及一种混合动力车辆。
背景技术
在例如垃圾车、扫地车等的重载车辆上通常难以直接应用纯电驱动，这是应为这些车辆通常配备较大功率输出的附件装置，这些附件装置需要持续不断的功率输入和输出，仅凭利用蓄电池供应电力的纯电动车辆可能无法满足这些车辆的工作要求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种混合动力车辆，该混合动力车辆能够为附件装置提供较大的输入功率。
具体通过如下技术手段实现：
一种混合动力车辆包括：驱动装置以及连接到所述驱动装置的传动装置，所述传动装置从所述驱动装置接收驱动力并且将所述驱动力传递给所述混合动力车辆的车轮和附件装置中的至少一者。
其中，所述驱动装置包括发动机、第一电机和第二电机。
所述发动机连接到第一电机，以在第一电机用作发电机时将发动机的动力转化为电能存储在电池中，并且在第一电机用作电动机时与发动机的驱动力进行耦合并通过离合器选择性地将耦合的驱动力传递给第一输出轴，以传递到所述传动装置。
所述第二电机具有第二输出轴，所述第二输出轴套设在所述第一输出轴的外侧并且能够与所述第一输出轴相对转动，所述第二电机的驱动力通过所述第二输出轴传递到所述传动装置。
其中，所述传动装置具有第一齿轮传动组件至第四齿轮传动组件、附件驱动组件和主减传动组件。
所述第一齿轮传动组件包括设置在所述第二输出轴上的I档小齿轮以及由中间轴支撑并与所述I档小齿轮啮合连接的I档大齿轮。
所述第三齿轮传动组件包括设置在所述第二输出轴上的III档小齿轮以及由中间轴支撑并与III档小齿轮啮合连接的III档大齿轮。
在所述中间轴上设置有第三同步器，所述第三同步器位于所述I档大齿轮和所述III档大齿轮之间，以将所述I档大齿轮和所述III档大齿轮中的一者固定连接到所述中间轴，并且所述第二电机的驱动力传递到I档小齿轮和III档小齿轮，并且经由所述第三同步器将所述驱动力通过所述I档大齿轮和所述III档大齿轮中的一者传递到中间轴。
所述第二齿轮传动组件包括设置在所述第一输出轴上的II档小齿轮以及由中间轴支撑并与II档小齿轮啮合连接的II档大齿轮。
所述第四齿轮传动组件包括设置在所述第一输出轴上的IV档小齿轮以及由中间轴支撑并与IV档小齿轮啮合连接的IV档大齿轮。
在所述中间轴上设置有第四同步器，所述第四同步器位于所述II档大齿轮和所述IV档大齿轮之间，以将所述II档大齿轮和所述IV档大齿轮中的一者连接到所述中间轴，并且所述发动机和/或所述第一电机的驱动力传递到II档小齿轮和IV档小齿轮，并且经由所述第四同步器将所述驱动力通过所述II档大齿轮和所述IV档大齿轮中的一者传递到中间轴。
所述附件驱动组件包括设置在所述第一输出轴上的取力器主动齿轮以及与所述取力器主动齿轮啮合连接的取力器从动齿轮，所述发动机和/或所述第一电机的驱动力通过所述取力器从动齿轮传递到取力器输出轴，以向所述附件组件供应动力。
所述主减传动组件包括设置在所述中间轴上的主减小齿轮以及与所述主减小齿轮啮合连接的主减大齿轮，所述主减大齿轮设置在第三输出轴上，并且所述第三输出轴选择性的连接到所述第一输出轴。
在所述第一输出轴上还设置有第一同步器，所述第一同步器位于所述第二输出轴的端部处，以将所述第二输出轴固定连接到所述第一输出轴，从而将所述发动机、所述第一电机和所述第二电机的驱动力进行耦合。
所述附件驱动组件的取力器主动齿轮位于所述II档小齿轮与所述IV档小齿轮之间。
所述取力器输出轴与所述中间轴平行并且分别布置在所述第一输出轴的两侧。
所述附件装置包括用于拖拉机的举升泵、用于水泥车的搅拌机或者用于扫地车的扫地机具。
所述第三输出轴通过第二同步器选择性地连接到所述第一输出轴，在所述第二同步器分离时，由所述中间轴接收的来自I档大齿轮、三挡大齿轮、II档大齿轮和IV档大齿轮中的一者的动力通过所述主减小齿轮和主减大齿轮传递到所述混合动力车辆的车轮。
在所述第二同步器结合时，所述第三输出轴直接接收来自第一输出轴和/或第二输出轴的驱动力。
本发明所述的“选择性地”或“可选择地”在一般情况下是指通过离合器或同步器等部件连接，由于离合器或同步器等部件具有连接和断开的特点，因此该处使用“选择性地”或“可选择地”进行表述。本发明的“可旋转”等记载中的“可”在常规情况下表示“能够”。
本发明的效果在于：
1，根据本发明的混合动力车辆的动力源包括发动机以及第一电机和第二电机，并且可将发动机、第一电机和第二电机三者的驱动力进行任意组合，从而可更好的应对车辆的各种工况，兼顾动力性及经济性。例如，在需要高输出功率的情况(诸如，取力器输出轴连接有高功率负载)下可至少使用发动机作为动力源，而在低输出功率的情况下(诸如，正常行驶工况)可仅使用第一电机或第二电机提供驱动力。
2，通过设置第一齿轮传动组件至第四齿轮传动组件而可实现多档位动力输出，此外，通过利用第三同步器将第一输出轴直接连接到第三输出轴，可实现直驱档，从而有利于根据工况和负载选择适合传动速比。
3，通过在第一输出轴上设置附件驱动组件，可利用发动机和/第一电机的驱动力为附件装置提供所需功率，因此，可广泛地适用于具有不同附件装置或机具的特种车辆。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆的结构的示意图。
表1是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆的一部分工作模式。
其中：1-发动机，2-第一电机，3-离合器，4-第一输出轴，5-第二电机，6-第二输出轴，7-I档小齿轮，8-III档小齿轮，9-第一同步器，10-II档小齿轮，11-取力器主动齿轮，12-取力器从动齿轮，13-取力器输出轴，14-IV档小齿轮，15-第二同步器，16-主减大齿轮，17-I档大齿轮，18-第三同步器，19-III档大齿轮，20-II档大齿轮，21-第四同步器，22-IV档大齿轮，23-中间轴，24-主减小齿轮，25-第三输出轴
具体实施方式
以下，将参照图1详细描述根据本发明的混合动力车辆。
根据本发明的混合动力车辆包括：驱动装置以及连接到驱动装置的传动装置。传动装置从驱动装置接收驱动力并且将驱动力传递给混合动力车辆的车轮和附件装置中的至少一者。
驱动装置包括发动机1、第一电机2和第二电机5。
发动机1可驱动连接到第一电机2，从而可向第一电机2提供驱动力，因此，在第一电机2用作发电机时，发动机1的驱动力可通过第一电机2转化为电能存储在电池(未示出)中。在第一电机2用作电动机时，发动机1的驱动力可与第一电机2的驱动力进行耦合，并且通过离合器3选择性地将耦合的驱动力传递给第一输出轴4。
第二电机5具有第二输出轴6。第二输出轴6可套设在第一输出轴4的外侧并且能够与第一输出轴4相对转动。例如，第一输出轴4可通过多个轴承嵌套在第二输出轴6内并且可支撑第二输出轴6。此外，在第二电机5的驱动力通过第二输出轴6独立地传递到传动装置。
所述传动装置具有第一齿轮传动组件至第四齿轮传动组件、附件驱动组件和主减传动组件。
第一齿轮传动组件包括设置在第二输出轴6上的I档小齿轮7以及由中间轴23支撑并与I档小齿轮7啮合连接的I档大齿轮17。例如，I档大齿轮17可通过轴承支撑在中间轴23上，从而可相对于中间轴23转动。
第三齿轮传动组件包括设置在第二输出轴6上的III档小齿轮8以及由中间轴23支撑并与III档小齿轮8啮合连接的III档大齿轮19。例如，III档大齿轮19可通过轴承支撑在中间轴23上，从而可相对于中间轴23转动。
在中间轴23上还可固定地设置有第三同步器18，第三同步器18可设置在I档大齿轮17和III档大齿轮19之间，以将I档大齿轮17和III档大齿轮19中的一者固定连接到中间轴23。因此，第二电机5的驱动力在传递到I档小齿轮7和III档小齿轮8之后，可经由第三同步器18将所述驱动力通过I档大齿轮17和III档大齿轮19中的一者传递到中间轴23。
例如，在第三同步器18与I档大齿轮17结合的情况下，第二电机5的驱动力可通过I档小齿轮7和I档大齿轮17传递到中间轴23。例如，在第三同步器18与III档大齿轮19结合的情况下，第二电机5的驱动力可通过III档小齿轮8和III档大齿轮19传递到中间轴23。此外，在第三同步器18既未与I档大齿轮17结合也未与III档大齿轮19结合的情况下，第二电机5的驱动力不通过第一齿轮传动组件和第三齿轮传动组件输出，或者，第二电机5可关闭。
第二齿轮传动组件可包括设置在第一输出轴4上的II档小齿轮10以及由中间轴23支撑并与II档小齿轮10啮合连接的II档大齿轮20。例如，II档大齿轮20可通过轴承支撑在中间轴23上，从而可相对于中间轴23转动。
第四齿轮传动组件包括设置在第一输出轴4上的IV档小齿轮14以及由中间轴23支撑并与IV档小齿轮14啮合连接的IV档大齿轮22。例如，IV档大齿轮22可通过轴承支撑在中间轴23上，从而可相对于中间轴23转动。
在中间轴23上设置有第四同步器21，第四同步器21位于II档大齿轮20和IV档大齿轮22之间，以将II档大齿轮20和IV档大齿轮22中的一者连接到中间轴23，并且发动机1和/或第一电机2的驱动力传递到II档小齿轮10和IV档小齿轮14，并且经由第四同步器21将驱动力通过II档大齿轮20和IV档大齿轮22中的一者传递到中间轴23。
例如，在第四同步器21与II档大齿轮20结合的情况下，发动机1和/或第一电机2的驱动力可通过II档小齿轮10和II档大齿轮20传递到中间轴23。例如，在第四同步器21与IV档大齿轮22结合的情况下，发动机1和/或第一电机2的驱动力可通过IV档小齿轮14和IV档大齿轮22传递到中间轴23。此外，在第四同步器21既未与II档大齿轮20结合也未与IV档大齿轮22结合的情况下，发动机1和/或第一电机2的驱动力不通过第二齿轮传动组件和第四齿轮传动组件输出。在这种情况下，如以下将要描述的，发动机1和/或第一电机2的驱动力可通过第三输出轴25直接输出到混合动力车辆的车轮。
附件驱动组件可包括设置在第一输出轴4上的取力器主动齿轮11以及与取力器主动齿轮11啮合连接的取力器从动齿轮12，发动机1和/或第一电机2的驱动力通过取力器从动齿轮12传递到取力器输出轴13，以向附件组件供应动力。
取力器主动齿轮11可设置在II档小齿轮10与IV档小齿轮14之间。取力器输出轴13与中间轴23平行并且分别布置在第一输出轴4的两侧。
附件装置可包括用于拖拉机的举升泵、用于水泥车的搅拌机或者用于扫地车的扫地机具等，但不限于此。
主减传动组件可包括设置在中间轴23上的主减小齿轮24以及与主减小齿轮24啮合连接的主减大齿轮16，主减大齿轮16设置在第三输出轴25上，并且第三输出轴25通过第二同步器15与第一输出轴4选择性地连接，由中间轴23接收的来自I档大齿轮17、三挡大齿轮19、II档大齿轮20和IV档大齿轮22中的一者的动力通过主减小齿轮24和主减大齿轮16传递到混合动力车辆的车轮。
此外，在第一输出轴4上还设置有第一同步器9，第一同步器9位于第二输出轴6的端部处，以将第二输出轴6固定连接到第一输出轴4，从而将发动机1、第一电机2和第二电机5的驱动力进行耦合。
例如，在第一同步器9结合到第二输出轴6的情况下，发动机1、第一电机2和第二电机5的驱动力可共同耦合，并且可通过第二齿轮传动组件和第四齿轮传动组件中的一者输出，或者，在第二同步器15结合的情况下，发动机1、第一电机2和第二电机5的共同耦合的驱动力可通过第三输出轴25输出。
参照表1，示出了根据本发明的混合动力车辆能够实现的工作模式中的一部分。
表1
K0 K1 K2to17 K2to19 K3to20 K3to22 K4 车辆工况
第一下作模式 分离 分离 结合 分离 分离 分离 分离 纯电I档
第二工作模式 分离 分离 分离 结合 分离 分离 分离 纯电III档
第三工作模式 分离 结合 分离 分离 结合 分离 分离 纯电II档
第四工作模式 分离 结合 分离 分离 分离 结合 分离 纯电IV档
第五工作模式 分离 结合 分离 分离 分离 分离 结合 纯电直驱
第六工作模式 结合 分离 分离 结合 分离 分离 分离 附件驱动模式
第七工作模式 结合 分离 分离 分离 分离 分离 结合 发动机直驱
在表1中，K0表示离合器3，K1表示第一同步器9，K2表示第三同步器18，K3表示第四同步器21，K4表示第二同步器15。
在第一工作模式至第五工作模式下，由于离合器3分离，因此发动机1和第一电机2的驱动力无法通过第一输出轴3输出驱动力。此时，发动机1和第一电机2均可关闭。可选地，发动机1也可启动，以通过作为发电机工作的第一电机2对车辆的电池进行充电。
在这种情况下，如果第一同步器9和第二同步器15均分离，则第二电机5可分别通第一齿轮传动组件和第二齿轮传动组件传递动力，以分别实现纯电动I档驱动工况和纯电动III档驱动工况。
如果第一同步器9结合而第二同步器15分离，则第二电机5可分别通第二齿轮传动组件和第四齿轮传动组件传递动力，以分别实现纯电动II档驱动工况和纯电动IV档驱动工况。
如果第一同步器9和第二同步器15均结合，则第二电机5的输出可直接驱动连接到第三输出轴25。此时，可实现电动直驱工况。此时，其他同步器均需处于分离状态。
在第六工作模式至第七工作模式下，离合器3处于结合状态。此时，发动机1和第一电机2中的至少一者启动。
在这种情况下，如果第一同步器9分离，则发动机1和第一电机2的输出与第二电机5的输出可彼此独立，此时，附件驱动组件可处于工作模式，并且第三同步器18和第四同步器21中的一者可结合，从而可同时实现附件驱动和车辆多档位行驶。
如果第一同步器9和第二同步器15均结合，则发动机1的输出可直接驱动连接到第三输出轴25。此时，可实现发动机直驱工况。此时，其他同步器均需处于分离状态。
以上仅描述了根据本发明的混合动力车辆的示例性的工作模式，而非全部工作模式，根据需要，可实现更多的工作模式。

Claims (8)

1.一种混合动力车辆，其特征在于，所述混合动力车辆包括：驱动装置以及连接到所述驱动装置的传动装置，所述传动装置从所述驱动装置接收驱动力并且将所述驱动力传递给所述混合动力车辆的车轮和附件装置中的至少一者，
其中，所述驱动装置包括发动机（1）、第一电机（2）和第二电机（5），
所述发动机（1）连接到第一电机（2），以在第一电机（2）用作发电机时将发动机（1）的动力转化为电能存储在电池中，并且在第一电机（2）用作电动机时与发动机（1）的驱动力进行耦合并通过离合器（3）选择性地将耦合的驱动力传递给第一输出轴（4），以传递到所述传动装置，
所述第二电机（5）具有第二输出轴（6），所述第二输出轴（6）套设在所述第一输出轴（4）的外侧并且能够与所述第一输出轴（4）相对转动，所述第二电机（5）的驱动力通过所述第二输出轴（6）传递到所述传动装置，
其中，所述传动装置具有第一齿轮传动组件至第四齿轮传动组件、附件驱动组件和主减传动组件，
所述第一齿轮传动组件包括设置在所述第二输出轴（6）上的I档小齿轮（7）以及由中间轴（23）支撑并与所述I档小齿轮（7）啮合连接的I档大齿轮（17），
所述第三齿轮传动组件包括设置在所述第二输出轴（6）上的III档小齿轮（8）以及由中间轴（23）支撑并与III档小齿轮（8）啮合连接的III档大齿轮（19），
在所述中间轴（23）上设置有第三同步器（18），所述第三同步器（18）位于所述I档大齿轮（17）和所述III档大齿轮（19）之间，以将所述I档大齿轮（17）和所述III档大齿轮（19）中的一者固定连接到所述中间轴（23），并且所述第二电机（5）的驱动力传递到I档小齿轮（7）和III档小齿轮（8），并且经由所述第三同步器（18）将所述驱动力通过所述I档大齿轮（17）和所述III档大齿轮（19）中的一者传递到中间轴（23），
所述第二齿轮传动组件包括设置在所述第一输出轴（4）上的II档小齿轮（10）以及由中间轴（23）支撑并与II档小齿轮（10）啮合连接的II档大齿轮（20），
所述第四齿轮传动组件包括设置在所述第一输出轴（4）上的IV档小齿轮（14）以及由中间轴（23）支撑并与IV档小齿轮（14）啮合连接的IV档大齿轮（22），
在所述中间轴（23）上设置有第四同步器（21），所述第四同步器（21）位于所述II档大齿轮（20）和所述IV档大齿轮（22）之间，以将所述II档大齿轮（20）和所述IV档大齿轮（22）中的一者连接到所述中间轴（23），并且所述发动机（1）和/或所述第一电机（2）的驱动力传递到II档小齿轮（10）和IV档小齿轮（14），并且经由所述第四同步器（21）将所述驱动力通过所述II档大齿轮（20）和所述IV档大齿轮（22）中的一者传递到中间轴（23）。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，所述附件驱动组件包括设置在所述第一输出轴（4）上的取力器主动齿轮（11）以及与所述取力器主动齿轮（11）啮合连接的取力器从动齿轮（12），所述发动机（1）和/或所述第一电机（2）的驱动力通过所述取力器从动齿轮（12）传递到取力器输出轴（13），以向所述附件组件供应动力，
所述主减传动组件包括设置在所述中间轴（23）上的主减小齿轮（24）以及与所述主减小齿轮（24）啮合连接的主减大齿轮（16），所述主减大齿轮（16）设置在第三输出轴（25）上，并且所述第三输出轴（25）选择性的连接到所述第一输出轴（4）。
3.根据权利要求2所述的混合动力车辆，其特征在于，在所述第一输出轴（4）上还设置有第一同步器（9），所述第一同步器（9）位于所述第二输出轴（6）的端部处，以将所述第二输出轴（6）固定连接到所述第一输出轴（4），从而将所述发动机（1）、所述第一电机（2）和所述第二电机（5）的驱动力进行耦合。
4.根据权利要求3所述的混合动力车辆，其特征在于，所述附件驱动组件的取力器主动齿轮（11）位于所述II档小齿轮（10）与所述IV档小齿轮（14）之间。
5.根据权利要求4所述的混合动力车辆，其特征在于，所述取力器输出轴（13）与所述中间轴（23）平行并且分别布置在所述第一输出轴（4）的两侧。
6.根据权利要求5所述的混合动力车辆，其特征在于，所述附件装置包括用于拖拉机的举升泵、用于水泥车的搅拌机或者用于扫地车的扫地机具。
7.根据权利要求3所述的混合动力车辆，其特征在于，所述第三输出轴（25）通过第二同步器（15）选择性地连接到所述第一输出轴（4），在所述第二同步器（15）分离时，由所述中间轴（23）接收的来自I档大齿轮（17）、三挡大齿轮（19）、II档大齿轮（20）和IV档大齿轮（22）中的一者的动力通过所述主减小齿轮（24）和主减大齿轮（16）传递到所述混合动力车辆的车轮。
8.根据权利要求7所述的混合动力车辆，其特征在于，在所述第二同步器（15）结合时，所述第三输出轴（25）直接接收来自第一输出轴（4）和/或第二输出轴（6）的驱动力。
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