CN113787900A - 用于装载车辆的混合动力传动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于装载车辆的混合动力传动系统，所述混合动力传动系统包括发动机模块、第一动力输出模块、第二动力输出模块和电机模块。根据本发明的混合动力传动系统利用电机来提供额外的动力，可使发动机在高效区的运转范围增加，从而提高发动机的燃料经济性同时降低排放污染。

Description

用于装载车辆的混合动力传动系统
技术领域
本发明属于车辆领域，具体涉及一种用于装载车辆的混合动力传动系统。
背景技术
装载车辆通过具有动力输出轴(PTO轴)以为机具或附加机械提供额外的动力。由于装载车辆的通常需要较大的动力输出，因此普遍使用发动机来提供动力，导致装载车辆的排放污染物较高。
发明内容
本发明的目的在于提出一种用于装载车辆的混合动力传动系统。
具体通过如下技术手段实现：
所述混合动力传动系统包括发动机模块、第一动力输出模块、第二动力输出模块和电机模块，所述发动机模块包括发动机输入轴、输入轴主动齿轮、第三同步器、输出轴、第三结合齿、一档从动齿轮、二档从动齿轮、三档从动齿轮和四挡从动齿轮，其中，所述输入轴主动齿轮固定设置在所述发动机输入轴上，所述第三同步器设置在所述发动机输入轴与所述输出轴之间，以通过所述第三同步器与固定地设置在所述输出轴上的第三结合齿二者的选择性地结合而使所述发动机输入轴选择性地结合到所述输出轴，所述一档从动齿轮、二档从动齿轮、三档从动齿轮和四挡从动齿轮均固定地设置在所述输出轴上；所述第一动力输出模块包括第一轴、第一从动齿轮、一档主动齿轮、第一同步器、三档主动齿轮、第一离合器和第一PTO轴，其中，所述第一轴与所述发动机输入轴平行布置，所述第一从动齿轮固定地设置在上述第一轴上并且与所述输入轴主动齿轮啮合连接，所述一档主动齿轮和所述三档主动齿轮均可旋转地支撑在所述第一轴上，并且所述一档主动齿轮和所述三档主动齿轮分别与所述一档从动齿轮和三档从动齿轮啮合连接，其中，所述第一同步器固定地结合到所述第一轴并且位于所述一档主动齿轮和所述三档主动齿轮之间，以将所述一档主动齿轮和所述三档主动齿轮中的一者选择性地结合到第一轴，其中，所述第一离合器设置在所述第一轴与所述第一PTO轴之间，以将所述第一轴的动力选择性地输出到所述第一PTO轴；所述第二动力输出模块包括第二轴、第二离合器、第二PTO轴、第二从动齿轮、第二同步器、二档主动齿轮和三档主动齿轮，其中，所述第二轴与所述发动机输入轴平行布置，所述第二从动齿轮固定地设置在所述第二轴上，所述二档主动齿轮和三档主动齿轮均可旋转地支撑在所述第二轴上并且分别与所述二档从动齿轮和四挡从动齿轮啮合连接，其中，所述第二同步器固定地设置在所述第二轴上并位于在所述二档主动齿轮和三档主动齿轮之间，以将所述二档主动齿轮和三档主动齿轮中的一者选择性地结合到第二轴，其中，所述第二离合器设置在所述第二轴与所述第二PTO轴之间，以将所述第二轴的动力选择性地输出到所述第二PTO轴；所述电机模块包括电机、第三轴、第一齿轮、第四同步器、第二齿轮、第五同步器和缓速器，其中，所述第三轴与所述发动机输入轴平行布置并且连接到所述电机，所述第一齿轮和第二齿轮均可旋转地支撑在所述第三轴上并且分别与所述一档从动齿轮和所述三档从动齿轮啮合连接，其中，所述第四同步器固定地设置在所述第三轴上并且位于所述第一齿轮和第二齿轮之间，以将所述第一齿轮和第二齿轮中的一者选择性地结合到所述第三轴，其中，所述第五同步器固定地设置在所述第三轴上，并且所述缓速器可旋转地支撑在所述第三轴上，以通过所述第五同步器而选择性地结合到所述第三轴。
本发明所述“选择性”地连接表示通过离合器或同步器等可断开式的部件进行地连接，由于这些部件可以断开，因此采用“选择性”进行描述。
本发明的效果在于：
1，通过利用电机来提供额外的动力，可使发动机在高校区的运转范围增加，从而提高发动机的燃料经济性同时降低排放污染。进一步，通过设置两档齿轮，可使电机能够在不同档位下实现对发动机动力的补充，从而可针对不同装载车辆的类型有针对性地补充动力。
2，装载车辆在制动时通常需要更大的制动力，并且会产生较大的制动废热。在本发明中，通过设置发电路径，一方面可以在减少摩擦制动的应用的同时保持装载车辆的制动能力，同时还能利用再生制动对车载电池进行充电，从而节省能源。
3，通过设置具有不同输出方向的PTO轴，可使装载车辆能够应用于不同的动力机械/机具，从而提高装载车辆的应用范围。并且，由于两个PTO轴均从发动机输入轴直接接收动力，因此可确保PTO轴能够提供较高的驱动力，从而有利于满足各种作业要求。
附图说明
图1是根据本发明的用于装载车辆的混合动力传动系统的示意图；
图2至图6是根据本发明的用于装载车辆的混合动力传动系统的部分动力传递路径的示意图。
其中：10-发动机输入轴，11-输入轴主动齿轮，12-第三同步器，20-第一轴，21-第一从动齿轮，22-一档主动齿轮，23-第一同步器，24-三档主动齿轮，25-第一离合器，26-第一PTO轴，30-第二轴，31-第二离合器，32-第二PTO轴，33-第二从动齿轮，34-第二同步器，35-二档主动齿轮，36-三档主动齿轮，40-输出轴，41-第三结合齿，42-一档从动齿轮，43-二档从动齿轮，44-三档从动齿轮，45-四挡从动齿轮，50-电机，51-第三轴，52-第一齿轮，53-第四同步器，54-第二齿轮，55-第五同步器，56-缓速器转子，57-缓速器定子。
具体实施方式
本发明提供了一种用于装载车辆的混合动力传动系统，该装载车辆可以是例如铲车、挖掘机、推土车等重型车辆。以下将参照图1详细描述根据本发明的用于装载车辆的混合动力传动系统的具体结构。
根据本发明的用于装载车辆的混合动力传动系统可包括发动机模块、第一动力输出模块、第二动力输出模块和电机模块。
发动机模块可包括发动机输入轴10、输入轴主动齿轮11、第三同步器12、输出轴40、第三结合齿41、一档从动齿轮42、二档从动齿轮43、三档从动齿轮44和四挡从动齿轮45。
输入轴主动齿轮11固定设置在发动机输入轴10上，第三同步器12设置在发动机输入轴10与输出轴40之间，以通过第三同步器12与固定地设置在输出轴40上的第三结合齿41二者的选择性地结合而使发动机输入轴10选择性地结合到输出轴40，一档从动齿轮42、二档从动齿轮43、三档从动齿轮44和四挡从动齿轮45均固定地设置在输出轴40上。作为优选示例，发动机输入轴10可与输出轴40同轴布置。
第一动力输出模块包括第一轴20、第一从动齿轮21、一档主动齿轮22、第一同步器23、三档主动齿轮24、第一离合器25和第一PTO轴26。
第一轴20与发动机输入轴10平行布置，第一从动齿轮21固定地设置在上述第一轴20上并且与输入轴主动齿轮11啮合连接，一档主动齿轮22和三档主动齿轮24均可旋转地支撑在第一轴20上，并且一档主动齿轮22和三档主动齿轮24分别与一档从动齿轮42和三档从动齿轮44啮合连接。
第一同步器23固定地结合到第一轴20并且位于一档主动齿轮22和三档主动齿轮24之间，以将一档主动齿轮22和三档主动齿轮24中的一者选择性地结合到第一轴20。
第一离合器25设置在第一轴20与第一PTO轴26之间，以将第一轴20的动力选择性地输出到第一PTO轴26。
第二动力输出模块包括第二轴30、第二离合器31、第二PTO轴32、第二从动齿轮33、第二同步器34、二档主动齿轮35和三档主动齿轮36。
第二轴30与发动机输入轴10平行布置，第二从动齿轮33固定地设置在第二轴30上，二档主动齿轮35和三档主动齿轮36均可旋转地支撑在第二轴30上并且分别与二档从动齿轮43和四挡从动齿轮45啮合连接。
第二同步器34固定地设置在第二轴30上并位于在二档主动齿轮35和三档主动齿轮36之间，以将二档主动齿轮35和三档主动齿轮36中的一者选择性地结合到第二轴30。
第二离合器31设置在第二轴30与第二PTO轴32之间，以将第二轴30的动力选择性地输出到第二PTO轴32。
电机模块包括电机50、第三轴51、第一齿轮52、第四同步器53、第二齿轮54、第五同步器55和缓速器。
第三轴51与发动机输入轴10平行布置并且连接到电机50，第一齿轮52和第二齿轮54均可旋转地支撑在第三轴61上并且分别与一档从动齿轮42和三档从动齿轮44啮合连接。
第四同步器53固定地设置在第三轴51上并且位于第一齿轮52和第二齿轮54之间，以将第一齿轮52和第二齿轮54中的一者选择性地结合到第三轴51。
第五同步器55固定地设置在第三轴51上，并且缓速器可旋转地支撑在第三轴51上，以通过第五同步器55而选择性地结合到第三轴51。例如，缓速器包括缓速器转子56和缓速器定子57，并且缓速器转子56可旋转地支撑在第三轴51上，缓速器定子57被固定地结合，以避免上述缓速器定子57旋转。
作为优选，第一轴20和第二轴30可分别设置在发动机输入轴10的两侧，并且第一PTO轴26和第二PTO轴32沿相反的方向延伸，以沿相反的方向输出动力。
以下将参照图2至图6详细描述根据本发明的用于装载车辆的混合动力传动系统能够实现的动力传动路径的部分示例。
参照图2，示出了根据本发明的用于装载车辆的混合动力传动系统的一档动力传动路径。在该动力传动路径中，第一同步器23与一档主动齿轮22结合，此时，发动机的动力依次通过发动机输入轴10、彼此啮合连接的输入轴主动齿轮11和第一从动齿轮21、第一轴20以及彼此啮合连接的一档主动齿轮22和一档从动齿轮42传递到输出轴40。
参照图3，示出了根据本发明的用于装载车辆的混合动力传动系统的二档动力传动路径。在该动力传动路径中，第二同步器34与二档主动齿轮35结合，此时，发动机的动力依次通过发动机输入轴10、彼此啮合连接的输入轴主动齿轮11和第二从动齿轮33、第二轴30以及彼此啮合连接的二档主动齿轮35和二档从动齿轮43传递到输出轴40。
参照图4，示出了根据本发明的用于装载车辆的混合动力传动系统的三档动力传动路径。在该动力传动路径中，第一同步器23与三档主动齿轮24结合，此时，发动机的动力依次通过发动机输入轴10、彼此啮合连接的输入轴主动齿轮11和第一从动齿轮21、第一轴20以及彼此啮合连接的三档主动齿轮24和三档从动齿轮44传递到输出轴40。
参照图5，示出了根据本发明的用于装载车辆的混合动力传动系统的混合二档动力传动路径。在该动力传动路径中，第二同步器34与二档主动齿轮35结合并且第四同步器53与第二齿轮54结合，此时，发动机的动力依次通过发动机输入轴10、彼此啮合连接的输入轴主动齿轮11和第二从动齿轮33、第二轴30以及彼此啮合连接的二档主动齿轮35和二档从动齿轮43传递到输出轴40，并且电机的动力依次通过第三轴51以及彼此啮合连接的第二齿轮54和三档从动齿轮44而传递到输出轴40，并且发动机和电机的动力在输出轴40上进行耦合后进行传递。
参照图6，示出了根据本发明的用于装载车辆的混合动力传动系统的发电路径。在该发电路径中，发动机不工作，电机50作为发电机使用，并且第四同步器53结合到第一齿轮52，第五同步器55结合到缓速器转子56。此时，来自装载车辆的车轮处的制动力通过输出轴40以及彼此啮合连接的二档从动齿轮43和第一齿轮52而转化为电能输出到电机50，同时电机50通过连接到缓速器转子56而能够提高车辆的制动能力。

Claims (6)

1.一种用于装载车辆的混合动力传动系统，其特征在于，所述混合动力传动系统包括发动机模块、第一动力输出模块、第二动力输出模块和电机模块，
所述发动机模块包括发动机输入轴(10)、输入轴主动齿轮(11)、第三同步器(12)、输出轴(40)、第三结合齿(41)、一档从动齿轮(42)、二档从动齿轮(43)、三档从动齿轮(44)和四挡从动齿轮(45)，
其中，所述输入轴主动齿轮(11)固定设置在所述发动机输入轴(10)上，所述第三同步器(12)设置在所述发动机输入轴(10)与所述输出轴(40)之间，以通过所述第三同步器(12)与固定地设置在所述输出轴(40)上的第三结合齿(41)二者的选择性地结合而使所述发动机输入轴(10)选择性地结合到所述输出轴(40)，所述一档从动齿轮(42)、二档从动齿轮(43)、三档从动齿轮(44)和四挡从动齿轮(45)均固定地设置在所述输出轴(40)上；
所述第一动力输出模块包括第一轴(20)、第一从动齿轮(21)、一档主动齿轮(22)、第一同步器(23)、三档主动齿轮(24)、第一离合器(25)和第一PTO轴(26)，
其中，所述第一轴(20)与所述发动机输入轴(10)平行布置，所述第一从动齿轮(21)固定地设置在所述第一轴(20)上并且与所述输入轴主动齿轮(11)啮合连接，所述一档主动齿轮(22)和所述三档主动齿轮(24)均可旋转地支撑在所述第一轴(20)上，并且所述一档主动齿轮(22)和所述三档主动齿轮(24)分别与所述一档从动齿轮(42)和三档从动齿轮(44)啮合连接，
其中，所述第一同步器(23)固定地结合到所述第一轴(20)并且位于所述一档主动齿轮(22)和所述三档主动齿轮(24)之间，以将所述一档主动齿轮(22)和所述三档主动齿轮(24)中的一者选择性地结合到第一轴(20)，
其中，所述第一离合器(25)设置在所述第一轴(20)与所述第一PTO轴(26)之间，以将所述第一轴(20)的动力选择性地输出到所述第一PTO轴(26)；
所述第二动力输出模块包括第二轴(30)、第二离合器(31)、第二PTO轴(32)、第二从动齿轮(33)、第二同步器(34)、二档主动齿轮(35)和三档主动齿轮(36)，
其中，所述第二轴(30)与所述发动机输入轴(10)平行布置，所述第二从动齿轮(33)固定地设置在所述第二轴(30)上，所述二档主动齿轮(35)和三档主动齿轮(36)均可旋转地支撑在所述第二轴(30)上并且分别与所述二档从动齿轮(43)和四挡从动齿轮(45)啮合连接，
其中，所述第二同步器(34)固定地设置在所述第二轴(30)上并位于在所述二档主动齿轮(35)和三档主动齿轮(36)之间，以将所述二档主动齿轮(35)和三档主动齿轮(36)中的一者选择性地结合到第二轴(30)，
其中，所述第二离合器(31)设置在所述第二轴(30)与所述第二PTO轴(32)之间，以将所述第二轴(30)的动力选择性地输出到所述第二PTO轴(32)。
2.根据权利要求1所述的混合动力传动系统，其特征在于，所述电机模块包括电机(50)、第三轴(51)、第一齿轮(52)、第四同步器(53)、第二齿轮(54)、第五同步器(55)和缓速器，
其中，所述第三轴(51)与所述发动机输入轴(10)平行布置并且连接到所述电机(50)，所述第一齿轮(52)和第二齿轮(54)均可旋转地支撑在所述第三轴(61)上并且分别与所述一档从动齿轮(42)和所述三档从动齿轮(44)啮合连接，
其中，所述第四同步器(53)固定地设置在所述第三轴(51)上并且位于所述第一齿轮(52)和第二齿轮(54)之间，以将所述第一齿轮(52)和第二齿轮(54)中的一者选择性地结合到所述第三轴(51)，
其中，所述第五同步器(55)固定地设置在所述第三轴(51)上，并且所述缓速器可旋转地支撑在所述第三轴(51)上，以通过所述第五同步器(55)而选择性地结合到所述第三轴(51)。
3.根据权利要求2所述的混合动力传动系统，其特征在于，所述发动机输入轴(10)与所述输出轴(40)同轴布置。
4.根据权利要求3所述的混合动力传动系统，其特征在于，所述第一轴(20)和所述第二轴(30)分别设置在所述发动机输入轴(10)的两侧。
5.根据权利要求2-4所述的混合动力传动系统，其特征在于，所述缓速器包括缓速器转子(56)和缓速器定子(57)，并且所述缓速器转子(56)可旋转地支撑在所述第三轴(51)上，所述缓速器定子(57)被固定地结合，以避免所述缓速器定子(57)旋转。
6.根据权利要求4-5所述的混合动力传动系统，其特征在于，所述第一PTO轴(26)和所述第二PTO轴(32)沿相反的方向延伸，以沿相反的方向输出动力。
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