CN209483882U - 动力驱动系统和车辆 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种动力驱动系统和车辆,动力驱动系统包括:发动机、电动发电机、变速器,变速器包括:离合器;输出轴空套设置有与第一挡位主动齿轮啮合的第一挡位从动齿轮、与第二挡位主动齿轮啮合的第二挡位从动齿轮,第一挡位从动齿轮、第二挡位从动齿轮可选择性地与输出轴动力耦合连接,第二挡位从动齿轮固定连接有传动齿轮;中间轴设置有中间轴第一、第二、第三齿轮,中间轴第一齿轮与第一挡位从动齿轮啮合,中间轴第二齿轮与传动齿轮啮合,中间轴第三齿轮与倒挡主动齿轮啮合,电动发电机与中间轴第三齿轮动力耦合连接。本实用新型的动力驱动系统,不会出现混动换挡动力中断的问题,可使用更少的齿轮实现发动机的多个挡位输出。

Description

动力驱动系统和车辆
技术领域
本实用新型涉及车辆制造技术领域,尤其是涉及一种动力驱动系统和具有该动力驱动系统的车辆。
背景技术
随着汽车技术的逐渐发展,动力驱动系统的结构设计更加趋于简洁化、多功能化。目前动力驱动系统的变速器的结构复杂,传动过程繁琐,且传动链长,在纯电动工况下换挡时会存在动力中断的问题,影响换挡平顺性。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本实用新型的一个目的在于提出一种动力驱动系统,该动力驱动系统纯电动工况下传动链短,可解决换挡中断的问题。
根据本实用新型实施例的动力驱动系统,包括:发动机、电动发电机、变速器,所述变速器包括:离合器;输入轴,所述输入轴通过所述离合器可选择性地与所述发动机动力耦合连接,所述输入轴空套设置有第一挡位主动齿轮、第二挡位主动齿轮和倒挡主动齿轮,所述第一挡位主动齿轮、所述第二挡位主动齿轮、所述倒挡主动齿轮可选择性地与所述输入轴动力耦合连接;输出轴,所述输出轴空套设置有与所述第一挡位主动齿轮啮合的第一挡位从动齿轮、与所述第二挡位主动齿轮啮合的第二挡位从动齿轮,所述第一挡位从动齿轮、所述第二挡位从动齿轮可选择性地与所述输出轴动力耦合连接,所述第二挡位从动齿轮固定连接有传动齿轮;中间轴,所述中间轴设置有中间轴第一齿轮、中间轴第二齿轮、中间轴第三齿轮,所述中间轴第一齿轮与所述第一挡位从动齿轮啮合,所述中间轴第二齿轮与所述传动齿轮啮合,所述中间轴第三齿轮与所述倒挡主动齿轮啮合,所述电动发电机与所述中间轴第三齿轮动力耦合连接。
根据本实用新型实施例的动力驱动系统,电动发电机与中间轴第三齿轮相连,可实现驻车发电和纯电动驱动,传动链短,传动效率高,不会出现混动换挡动力中断的问题,变速器采用了环形动力流形式的齿轮结构设计,可以使用更少的齿轮实现发动机的多个挡位输出,这样设计既减轻了变速器的重量,又缩小了变速器的轴向齿轮,利于动力驱动系统的空间布置。
本实用新型还提出了一种车辆。
根据本实用新型实施例的车辆,具有上述任一种实施例所述的动力驱动系统。
所述车辆和上述的动力驱动系统相对于现有技术所具有的优势相同,在此不再赘述。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是根据本实用新型实施例的动力驱动系统的结构示意图;
图2是根据本实用新型实施例的车辆的结构示意图。
附图标记:
车辆1000,
动力驱动系统100,
发动机10,电动发电机20,主减速器30,
离合器K,
输入轴Ⅰ,输出轴Ⅱ,中间轴Ⅲ,
第一挡位主动齿轮1a,第二挡位主动齿轮2a,第三挡位主动齿轮3a,第四挡位主动齿轮4a,倒挡主动齿轮Ra,
第一挡位从动齿轮1b,第二挡位从动齿轮2b,第三挡位从动齿轮3b,第四挡位从动齿轮4b,传动齿轮5b,
中间轴第一齿轮1c,中间轴第二齿轮2c,中间轴第三齿轮3c,
电机侧齿轮1d,惰轮2d,
输出齿轮1f,主减速器从动齿轮2f,
第一同步器A,第二同步器B,第三同步器C,第四同步器D。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
下面参考图1描述根据本实用新型实施例的动力驱动系统100,该动力驱动系统100的电动发电机20与变速器的中间轴第三齿轮3c相连,这样,电动发电机20输出的驱动力可直接作用于中间轴第三齿轮3c,并通过输出轴Ⅱ输出驱动力,实现电动驱动车辆1000行驶。且电动驱动的动力传递路径较短,传动效率高,避免了换挡导致混动工况时的动力中断和换挡平顺性的问题,尤其适用于插电式混合动力车辆1000中。
如图1所示,根据本实用新型实施例的动力驱动系统100,包括:发动机10、电动发电机20、变速器。
其中,发动机10用于输出驱动力以驱动车轮转动,发动机10可以为汽油机,也可为柴油机。发动机10的曲轴可以与变速器的输入端相连,变速器的输出端可以通过主减速器30与车轮相连,发动机10输出的驱动力可通过变速器传递到车轮,进而驱动车轮转动。发动机10输出的驱动力也可通过传动轴传递到电动发电机20,以驱动电动发电机20发电。
变速器具有多个挡位,发动机10可通过变速器输出多种不同的转速和转矩,以使行驶的车辆1000能够很好地适应行车环境。如车辆1000在阻力较大的路面行驶时,变速器可选择低转速、高转矩的挡位进行动力传递,以保持充足的动力输出;再如车辆1000在平顺、开阔的路面行驶时,变速器可选择高转速、低转矩的挡位进行动力传递,降低油耗。由此,可保证车辆1000在不同的工况下,车辆1000均具有很好的动力性能,使车辆1000保持良好的行驶状态,同时提高车辆1000的燃油经济性。
如图1所示,电动发电机20与变速器相连,电动发电机20可输出驱动力并通过变速器传递至车轮实现电动驱动,或者发动机10输出的驱动力驱动电动发电机20发电。由此,电动发电机20即可作为发电机,也可作为电动机,以将电动发电机20作为备用动力源。
如图1所示,变速器包括:离合器K、输入轴Ⅰ、输出轴Ⅱ和中间轴Ⅲ。
输入轴Ⅰ通过离合器K可选择性地与发动机10动力耦合连接。在离合器K将输入轴Ⅰ与发动机10动力耦合连接时,发动机10输出的驱动力可传递到输入轴Ⅰ,进而通过变速器的其他传动件实现燃油驱动,或输出给电动发电机20用于发电;且在离合器K将输入轴Ⅰ与发动机10断开时,二者之间无动力传递,此时,可通过电动发电机20输出驱动力以驱动车轮转动,实现纯电动驱动。其中,离合器K的输入端与发动机10的曲轴相连,且可选择性地在二者之间设置飞轮、双质量飞轮、减震器等部件,便于稳定转速。
如图1所示,输入轴Ⅰ空套设置有第一挡位主动齿轮1a、第二挡位主动齿轮2a,第一挡位主动齿轮1a、第二挡位主动齿轮2a空套于输入轴Ⅰ,且第一挡位主动齿轮1a、第二挡位主动齿轮2a可选择性地与输入轴Ⅰ动力耦合连接。即第一挡位主动齿轮1a可选择与输入轴Ⅰ相连,也可选择不与输入轴Ⅰ相连;第二挡位主动齿轮2a可选择与输入轴Ⅰ相连,也可选择不与输入轴Ⅰ相连。
如图1所示,输入轴Ⅰ空套设置有第三挡位主动齿轮3a和第四挡位主动齿轮4a,第三挡位主动齿轮3a、第四挡位主动齿轮4a空套于输入轴Ⅰ,且第三挡位主动齿轮3a、第四挡位主动齿轮4a可选择性地与输入轴Ⅰ动力耦合连接。即第三挡位主动齿轮3a可选择与输入轴Ⅰ相连,也可选择不与输入轴Ⅰ相连;第四挡位主动齿轮4a可选择与输入轴Ⅰ相连,也可选择不与输入轴Ⅰ相连。这样,发动机10输出的驱动力可由输入轴Ⅰ输出给第一挡位主动齿轮1a、第二挡位主动齿轮2a、第三挡位主动齿轮3a、第四挡位主动齿轮4a中的一个。
如图1所示,输出轴Ⅱ设置有第一挡位从动齿轮1b、第二挡位从动齿轮2b、第三挡位从动齿轮3b和第四挡位从动齿轮4b,第一挡位从动齿轮1b与第一挡位主动齿轮1a啮合,第二挡位从动齿轮2b与第二挡位主动齿轮2a啮合,第三挡位从动齿轮3b与第三挡位主动齿轮3a啮合,第四挡位从动齿轮4b与第四挡位主动齿轮4a啮合。
其中,第一挡位从动齿轮1b、第二挡位从动齿轮2b空套于输出轴Ⅱ,且第一挡位从动齿轮1b和第二挡位从动齿轮2b可选择性地与输出轴Ⅱ动力耦合连接。即第一挡位从动齿轮1b可选择与输出轴Ⅱ相连,也可选择不与输出轴Ⅱ相连;第二挡位从动齿轮2b可选择与输出轴Ⅱ相连,也可选择不与输出轴Ⅱ相连。第一挡位从动齿轮1b或第二挡位从动齿轮2b的驱动力可选择性地传递给输出轴Ⅱ,以实现动力传递;第三挡位从动齿轮3b、第四挡位从动齿轮4b均与输出轴Ⅱ固定连接。
这样,发动机10的驱动力由输入轴Ⅰ到输出轴Ⅱ至少包括四条传递路径,即发动机10的驱动力由输入轴Ⅰ经第一挡位主动齿轮1a、第一挡位从动齿轮1b到输出轴Ⅱ,或者由输入轴Ⅰ经第二挡位主动齿轮2a、第二挡位从动齿轮2b到输出轴Ⅱ,再或者由输入轴Ⅰ经第三挡位主动齿轮3a、第三挡位从动齿轮3b到输出轴Ⅱ,再或者输入轴Ⅰ经第四挡位主动齿轮4a、第四挡位从动齿轮4b到输出轴Ⅱ。由此,可实现不同路径的动力传递。
其中,第一挡位从动齿轮1b、第二挡位从动齿轮2b、第三挡位从动齿轮3b和第四挡位从动齿轮4b的规格均不同,第一挡位主动齿轮1a、第二挡位主动齿轮2a、第三挡位主动齿轮3a的规格均不同。由此,通过不同动力传递路径输出的驱动力不同,可实现动力驱动系统100不同扭矩的动力输出,使得动力驱动系统100输出的驱动力能够很好地适应或匹配当前车辆1000运行工况所需的驱动力,进而保证车辆1000在行驶的过程中具有很好的动力性和燃油经济性,提升整车的性能。
输出轴Ⅱ与主减速器30相连,如图1所示,输出轴Ⅱ设置有输出齿轮1f,主减速器30设有主减速器从动齿轮2f,输出轴Ⅱ传递的驱动力可通过输出齿轮1f、主减速器从动齿轮2f传递给主减速器30。
第二挡位从动齿轮2b固定连接有传动齿轮5b,如图1所示,第二挡位从动齿轮2b与传动齿轮5b同轴设置,即第二挡位从动齿轮2b可与传动齿轮5b同转速转动,且第二挡位从动齿轮2b与传动齿轮5b的直径不同,由此,第二挡位从动齿轮2b、传动齿轮5b分别与其他齿轮啮合传动时,可以输出不同的扭矩。
在一些实施例中,第二挡位从动齿轮2b与传动齿轮5b并列连接形成为双联齿轮,如图1所示,第二挡位从动齿轮2b与传动齿轮5b同轴设置,这样,第二挡位从动齿轮2b可与传动齿轮5b同转速转动,且第二挡位从动齿轮2b和传动齿轮5b的直径不同。由此,第二主动齿轮传递的驱动力由第二挡位从动齿轮2b输出给输出轴Ⅱ和由传动齿轮5b经过中间轴Ⅲ输出给输出轴Ⅱ,两种传动路径输出的驱动力的转矩和转速不同,由此,可实现动力驱动系统100的不同挡位的动力输出,增加输出挡位的多样性和可选性,便于动力驱动系统100输出的驱动力适应不同运行工况。且该动力驱动系统100实现多个挡位的动力输出所需的传动件较少,结构简单,设计成本低。
中间轴Ⅲ设置有中间轴第一齿轮1c和中间轴第二齿轮2c,且如图1所示,中间轴第一齿轮1c与中间轴Ⅲ固定连接,中间轴第二齿轮2c与中间轴Ⅲ固定连接,即中间轴第一齿轮1c和中间轴第二齿轮2c可同转速转动,中间轴第一齿轮1c与第一挡位从动齿轮1b啮合,中间轴第二齿轮2c与传动齿轮5b啮合,由此,输入轴Ⅰ的驱动力可通过第二挡位主动齿轮2a、第二挡位从动齿轮2b传递给传动齿轮5b,并由传动齿轮5b依次输出给中间轴第二齿轮2c、中间轴Ⅲ、中间轴第一齿轮1c和第一挡位从动齿轮1b,再经过第一挡位从动齿轮1b传递给输出轴Ⅱ。当然输入轴Ⅰ的驱动力可通过第一挡位主动齿轮1a、第一挡位从动齿轮1b传递给中间轴第一齿轮1c,并依次通过中间轴第一齿轮1c、中间轴Ⅲ、中间轴第二齿轮2c、传动齿轮5b、第二挡位从动齿轮2b传递给输出轴Ⅱ,实现动力传递。
通过设置与第二挡位从动齿轮2b固定连接的传动齿轮5b,可以根据需要通过传动齿轮5b以及中间轴Ⅲ实现动力的正反双向传递,从而实现不同的减速比动力输出,且增加的齿轮少,该传动路径上的大部分齿轮为与其他挡位共用的齿轮。
这样,变速器通过环形动力流形式的齿轮结构设计,与传统的自动变速器相比,可以使用更少的齿轮实现发动机10的多个挡位输出,这样设计既减轻了变速器的重量,又缩小了变速器的轴向齿轮,利于动力驱动系统100的空间布置。
通过设计第二挡位从动齿轮2b、传动齿轮5b、中间轴第一齿轮1c、中间轴第二齿轮2c和第一挡位从动齿轮1b的连接方式,可以改善变速器在低速挡和高速挡的传动路径,即变速器具有低速挡输出模式和高速挡输出模式。
在一些实施例中,动力驱动系统100具有第一挡工作模式,在第一挡工作模式中,第二挡位主动齿轮2a与输入轴Ⅰ动力耦合连接,第一挡位从动齿轮1b与输出轴Ⅱ动力耦合连接,离合器K结合,发动机10的动力适于通过输入轴Ⅰ、第二挡位主动齿轮2a、第二挡位从动齿轮2b、传动齿轮5b、中间轴第二齿轮2c、中间轴Ⅲ、中间轴第一齿轮1c、第一挡位从动齿轮1b、输出轴Ⅱ输出。
需要说明的是,普通变速器的驱动力由输入轴Ⅰ到输出轴Ⅱ可通过第一挡位主动齿轮1a、第一挡位从动齿轮1b或者第二挡位主动齿轮2a、第二挡位从动齿轮2b,即通过第一挡位主动齿轮1a、第一挡位从动齿轮1b、第二挡位主动齿轮2a、第二挡位从动齿轮2b仅可实现两个挡位的动力输出,而采用本申请的变速器还具有第一挡工作模式,第一挡工作模式为低速挡输出模式。由此,通过上述传动齿轮5b增加了输出挡位,实现使用更少的齿轮实现发动机10的多个挡位输出,这样设计既减轻了变速器的重量,又缩小了变速器的轴向齿轮。其中,第一挡工作模式可为动力驱动系统100的最低挡位输出模式,即第一挡工作模式可为一挡驱动模式,但不限于此。
在一些实施例中,动力驱动系统100具有第六挡工作模式,在第六挡工作模式中,第一挡位主动齿轮1a与输入轴Ⅰ动力耦合连接,第二挡位从动齿轮2b与输出轴Ⅱ动力耦合连接,离合器K结合,发动机10的动力适于通过输入轴Ⅰ、第一挡位主动齿轮1a、第一挡位从动齿轮1b、中间轴第一齿轮1c、中间轴Ⅲ、中间轴第二齿轮2c、传动齿轮5b、第二挡位从动齿轮2b、输出轴Ⅱ输出。这样,通过第一挡位主动齿轮1a、第一挡位从动齿轮1b、第二挡位主动齿轮2a、第二挡位从动齿轮2b及传动齿轮5b、中间轴第二齿轮2c、中间轴Ⅲ、中间轴第一齿轮1c可实现至少四个驱动挡位的动力输出,实现使用更少的齿轮实现发动机10的多个挡位输出,增加了输出挡位的多选性,这样设计既减轻了变速器的重量,又缩小了变速器的轴向齿轮,有利于动力驱动系统100的空间布置。其中,第六挡位工作模式可为动力驱动系统100的高速挡输出模式,如第六挡位工作模式可为六挡输出模式,但不限于此。
在一些实施例中,如图1所示,输入轴Ⅰ设置有倒挡主动齿轮Ra,中间轴Ⅲ设置有中间轴第三齿轮3c,中间轴第三齿轮3c与倒挡主动齿轮Ra啮合。这样,输入轴Ⅰ的驱动力可通过倒挡主动齿轮Ra、中间轴第三齿轮3c传递给中间轴Ⅲ,并由中间输出传递到输出轴Ⅱ,由此,实现动力驱动系统100的倒挡动力输出,驱动车辆1000后退。
其中,倒挡主动齿轮Ra和中间轴第三齿轮3c中的至少一个可选择性地与对应的轴动力耦合连接,如图1所示,输入轴Ⅰ空套设置有倒挡主动齿轮Ra,中间轴第三齿轮3c固定连接于中间轴Ⅲ。这样,在车辆1000需要进行倒挡操作时,将倒挡主动齿轮Ra与输入轴Ⅰ动力耦合连接,以使输入轴Ⅰ的驱动力可通过倒挡主动齿轮Ra、中间轴第三齿轮3c传递给输出轴Ⅱ,车辆1000倒挡行驶;在车辆1000不需要进行倒挡操作时,将中间轴第三齿轮3c与中间轴Ⅲ分离,以使中间轴第三齿轮3c与中间轴Ⅲ之间无动力传递,即变速器无倒挡动力输出,由此,可避免车辆1000在前进过程中,变速器产生倒挡驱动力影响车辆1000正常前进,提高变速器结构设计的合理性和安全性,提升车辆1000的行车安全性。
电动发电机20与中间轴第三齿轮3c动力耦合连接,这样,发动机10输出的驱动力通过输入轴Ⅰ传递、倒挡主动齿轮Ra、中间轴第三齿轮3c传递给电动发电机20用于发电,以实现驻车发电。其中发动机10的驱动力依次通过离合器K、输入轴Ⅰ、倒挡主动齿轮Ra、中间轴第三齿轮3c,并由中间轴第三齿轮3c传递给电动发电机20,传动路径短,发电效率高。电动发电机20输出的驱动力也可输出给中间轴第三齿轮3c传递给输出轴Ⅱ以用于驱动车轮转动,实现纯电动驱动。当然也可通过发动机10和电动发电机20同时输出驱动力,以在输出轴Ⅱ或中间轴Ⅲ上进行扭矩叠加,从而增强驱动力,提高车辆1000的动力性,提升车辆1000的载重能力。
其中,电动发电机20输出的驱动力通过中间轴第三齿轮3c传递至输出轴Ⅱ,并由输出轴Ⅱ输出给主减速器30及车轮,电动发电机20输出的驱动力的传动路径短,传动过程易于实现,可有效地避免由于换挡导致混动工况时的动力中断和换挡平顺性的问题以及传动链过长导致的效率低下问题,尤其适用于插电式混合动力车辆1000中。
同时,将电动发电机20连接到中间轴第三齿轮3c处,大大缩短了动力驱动系统100的轴向距离,易于整车的空间布置。且在控制逻辑上,动力驱动系统100没有改变变速器的基本架构和换挡逻辑,电动发电机20的介入仅表现为在输出轴Ⅱ或中间轴Ⅲ的扭矩叠加,因此发动机10及变速器的控制逻辑与电动发电机20的控制逻辑是独立的,这样有利于节省厂家的开发时间和成本,避免系统较高的故障率,即便发动机10与变速器系统故障也不会影响纯电动时电动发电机20的动力输出。
上述的动力驱动系统具有纯电动工作模式,且在纯电动工作模式中,发动机10不工作,离合器K断开,电动发电机20工作,倒挡主动齿轮Ra与输入轴Ⅰ断开,第一挡位从动齿轮1b与输出轴Ⅱ动力耦合连接,或者第二挡位从动齿轮2b与输出轴Ⅱ动力耦合连接,以实现纯电动两挡动力驱动。
这样,纯电动工作模式中电动发电机20可通过两种路径输出驱动力,在第一挡位从齿轮1b与输出轴Ⅱ动力耦合连接时,电动发电机20输出的驱动力可依次通过中间轴第三齿轮3c、中间轴Ⅲ、中间轴第一齿轮1c、第一挡位从动齿轮1b传递到输出轴Ⅱ;在第二挡位从动齿轮与输出轴Ⅱ动力耦合连接时,电动发电机20输出的驱动力依次通过中间轴第三齿轮3c、中间轴Ⅲ、中间轴第二齿轮2c、传动齿轮5b、第二挡位从动齿轮2b传递到输出轴Ⅱ。
当然,纯电动驱动的传动路径优选中间轴第三齿轮3c、中间轴Ⅲ、中间轴第一齿轮1c、第一挡位从动齿轮1b传递到输出轴Ⅱ,所需的传动件数量少,传动过程中的传动损失较少,可保证电动发电机20具有较高的驱动效率,提升动力驱动系统的动力性能。
上述的动力驱动系统还具有驻车发电工作模式,在驻车发电模式中,发动机10工作,离合器K结合,倒挡主动齿轮Ra与输入轴Ⅰ断开,第一挡位主动齿轮1a与输入轴Ⅰ动力耦合连接,或者第二挡位主动齿轮2a与输入轴Ⅰ动力耦合连接,发动机10输出的驱动力适于通过两种不同的路径输出给电动发电机,以驱动电动发电机20发电。
如图1所示,在第一挡位主动齿轮1a与输入轴Ⅰ动力耦合连接且第一挡位从动齿轮1b与输出轴Ⅱ断开时,发动机10输出的驱动力通过离合器K输出到输入轴Ⅰ,输入轴Ⅰ带动第一挡位主动齿轮1a转动,第一挡位主动齿轮1a与第一挡位从动齿轮1b啮合且同时转动,进而将驱动力传递到第一挡位从动齿轮1b,第一挡位从动齿轮1b传递的驱动力由中间轴第一齿轮1c、中间轴Ⅲ、中间轴第三齿轮3c传递到电动发电机20而不输出给输出轴Ⅱ,即发动机10输出的驱动力用于驱动电动发电机20发电而不输出给车轮,由此,可实现驻车发电。
如图1所示,在第二挡位主动齿轮2a与输入轴Ⅰ动力耦合连接且第二挡位从动齿轮2b与输出轴Ⅱ断开时,发动机10输出的驱动力通过离合器K输出到输入轴Ⅰ,输入轴Ⅰ带动第二挡位主动齿轮2a转动,第二挡位主动齿轮2a与第二挡位从动齿轮2b啮合且同时转动,进而将驱动力传递到第二挡位从动齿轮2b,第二挡位从动齿轮2b带动传动齿轮5b转动,传动齿轮5b与中间轴第二齿轮2c啮合,由此,第二挡位从动齿轮2b传递的驱动力由传动齿轮5b、中间轴第二齿轮2c传递到中间轴Ⅲ而不输出给输出轴Ⅱ,并通过中间轴Ⅲ传递到中间轴第三齿轮3c,再由中间轴第三齿轮3c传递给电动发电机20以用于驱动电动发电机20发电,即发动机10输出的驱动力用于驱动电动发电机20发电而不驱动车轮转动,由此,可实现驻车发电。
当然,该动力驱动系统100还包括另一种驻车发电模式,在该驻车发电模式中,发动机10输出的驱动力通过输入轴Ⅰ由倒挡主动齿轮Ra、中间轴第三齿轮3c传递给电动发电机20,传动路径短,传动效率高。这样,动力驱动系统100具有多种驻车发电模式,驾驶员可根据实际需求进行适应性的选择,以使动力驱动系统100具有较高的发电效率,提高动力驱动系统100的实用性。
根据本实用新型实施例的动力驱动系统100,电动发电机20与中间轴第三齿轮3c相连,可实现驻车发电和纯电动驱动,传动链短,传动效率高,不会出现混动换挡动力中断的问题,变速器采用了环形动力流形式的齿轮结构设计,可以使用更少的齿轮实现发动机10的多个挡位输出,这样设计既减轻了变速器的重量,又缩小了变速器的轴向齿轮,利于动力驱动系统100的空间布置。
在一些实施例中,如图1所示,第一挡位主动齿轮1a、第二挡位主动齿轮2a通过第一同步器A可选择性地与输入轴Ⅰ动力耦合连接,如图1所示,第一同步器A的左结合套用于将第一挡位主动齿轮1a与输入轴Ⅰ动力耦合连接,第一同步器A的右结合套用于将第二挡位主动齿轮2a与输入轴Ⅰ动力耦合连接。
第一挡位从动齿轮1b、第二挡位从动齿轮2b通过第二同步器B可选择性地与输出轴Ⅱ动力耦合连接,如图1所示,第二同步器B的左结合套用于将第一挡位从动齿轮1b与输出轴Ⅱ动力耦合连接,第二同步器B的右结合套用于将第二挡位从动齿轮2b与输出轴Ⅱ动力耦合连接;第三挡位主动齿轮3a和第四挡位主动齿轮4a通过第三同步器C可选择性地与输入轴Ⅰ动力耦合连接,如图1所示,第三同步器C的右结合套用于将第四挡位主动齿轮4a与输入轴Ⅰ动力耦合连接,第三同步器C的左结合套用于将第三挡位主动齿轮3a与输入轴Ⅰ动力耦合连接。倒挡主动齿轮Ra通过第四同步器D可选择性地与中间轴Ⅲ动力耦合连接,由此,便于动力驱动系统100选择与行车工况相符的动力传递路径,以使动力驱动系统100输出的驱动力能够满足行车需求。
由此,通过上述的动力驱动系统100在燃油工况下至少可实现六个前进挡位的动力输出,具体地动力传递路径如下:
一挡驱动时,第一同步器A的右结合套将输入轴Ⅰ与第二挡位主动齿轮2a动力耦合连接,第二同步器B的左结合套将输出轴Ⅱ与第一挡位从动齿轮1b动力耦合连接,第三同步器C不动作,动力传递路径为:发动机10-离合器K-输入轴Ⅰ-第二挡位主动齿轮2a-第二挡位从动齿轮2b-传动齿轮5b-中间轴第二齿轮2c-中间轴Ⅲ-中间轴第一齿轮1c-第一挡位从动齿轮1b-输出轴Ⅱ-输出齿轮1f-主减速器从动齿轮2f-主减速器30-车轮。
二挡驱动时,第一同步器A的左结合套将输入轴Ⅰ与第一挡位主动齿轮1a动力耦合连接,第二同步器B的左结合套将输出轴Ⅱ与第一挡位从动齿轮1b动力耦合连接,第三同步器C不动作,动力传递路径为:发动机10-离合器K-输入轴Ⅰ-第一挡位主动齿轮1a-第一挡位从动齿轮1b-输出轴Ⅱ-输出齿轮1f-主减速器从动齿轮2f-主减速器30-车轮。
三挡驱动时,第一同步器A、第二同步器B均不动作,第三同步器C的左结合套将输入轴Ⅰ与第三挡位主动齿轮3a动力耦合连接,动力传递路径为:发动机10-离合器K-输入轴Ⅰ-第三挡位主动齿轮3a-第三挡位从动齿轮3b-输出轴Ⅱ-输出齿轮1f-主减速器从动齿轮2f-主减速器30-车轮。
四挡驱动时,第一同步器A的右结合套将输入轴Ⅰ与第二挡位主动齿轮2a动力耦合连接,第二同步器B的右结合套将输出轴Ⅱ与第二挡位从动齿轮2b动力耦合连接,第三同步器C不动作,动力传递路径为:发动机10-离合器K-输入轴Ⅰ-第二挡位主动齿轮2a-第二挡位从动齿轮2b-输出轴Ⅱ-输出齿轮1f-主减速器从动齿轮2f-主减速器30-车轮。
五挡驱动时,第一同步器A、第二同步器B均不动作,第三同步器C的右结合套将输入轴Ⅰ与第四挡位主动齿轮4a动力耦合连接,动力传递路径为:发动机10-离合器K-输入轴Ⅰ-第四挡位主动齿轮4a-第四挡位从动齿轮4b-输出轴Ⅱ-输出齿轮1f-主减速器从动齿轮2f-主减速器30-车轮。
六挡驱动时,第一同步器A的左结合套将输入轴Ⅰ与第一挡位主动齿轮1a动力耦合连接,第二同步器B的右结合套将输出轴Ⅱ与第二挡位从动齿轮2b动力耦合连接,第三同步器C不动作,动力传递路径为:发动机10-离合器K-输入轴Ⅰ-第一挡位主动齿轮1a-第一挡位从动齿轮1b-中间轴第一齿轮1c-中间轴Ⅲ-中间轴第二齿轮2c-传动齿轮5b-第二挡位从动齿轮2b-输出轴Ⅱ-输出齿轮1f-主减速器从动齿轮2f-主减速器30-车轮。具体地,如表1中所示,其中,S1表示第一同步器A,S3表示第三同步器C,S2表示第二同步器B,●表示同步器与对应的齿轮结合。
表1
由此,可实现动力驱动系统100的六个挡位的纯燃油模式的动力输出,以保证车辆1000在不同运行工况下均具有稳定、适时的动力输出,提升整车的动力性能。
上述实施例的动力驱动系统100还可实现至少六个前进挡位的混合动力输出,其中在混合动力工况下,发动机10输出的驱动力的传递路径与纯燃油工况下的动力传递路径相同,电动发电机20输出的驱动力通过中间轴Ⅲ及中间轴Ⅲ上的传动齿轮传递给输出轴Ⅱ,由此,电动发电机20的驱动力和发动机10的驱动力在输出轴Ⅱ或中间轴Ⅲ上形成扭矩叠加,实现混合动力驱动。
具体地,混合动力驱动工作模式下,变速器在各个挡位时对应的各个同步器的位置状况如表2中所示:
表2
其中,S1表示第一同步器A,S3表示第三同步器C,S2表示第二同步器B,由此,可实现动力驱动系统100的六个挡位的纯燃油模式的动力输出,提升动力驱动系统100的动力性,以保证车辆1000在不同运行工况下均具有稳定、适时的动力输出,提升整车的动力性能,提升车辆的最高车速、加速能力和爬坡能力。
下面参考图1描述根据发明的动力驱动系统的一个实施例。
在实施例一中:
如图1所示,动力驱动系统包括发动机10、电动发电机20、变速器、主减速器30,发动机10的曲轴可以与变速器的输入端相连,变速器的输出端与主减速器30相连。
变速器包括:离合器K、输入轴Ⅰ、输出轴Ⅱ和中间轴Ⅲ。
如图1所示,输入轴Ⅰ通过离合器K与发动机10动力耦合连接,输入轴Ⅰ空套设置有第一挡位主动齿轮1a、第二挡位主动齿轮2a、第三挡位主动齿轮3a和第四挡位主动齿轮4a,第一挡位主动齿轮1a、第二挡位主动齿轮2a通过第一同步器A可选择性地与输入轴Ⅰ动力耦合连接,第三挡位主动齿轮3a和第四挡位主动齿轮4a通过第三同步器C与输入轴Ⅰ动力耦合连接,输出轴Ⅱ空套设置有第一挡位从动齿轮1b、第二挡位从动齿轮2b,第一挡位从动齿轮1b、第二挡位从动齿轮2b通过第二同步器B与输出轴Ⅱ动力耦合连接,输出轴Ⅱ固定连接有第三挡位从动齿轮3b和第四挡位从动齿轮4b。其中,第一挡位从动齿轮1b与第一挡位主动齿轮1a啮合,第二挡位从动齿轮2b与第二挡位主动齿轮2a啮合,第三挡位从动齿轮3b与第三挡位主动齿轮3a啮合,第四挡位从动齿轮4b与第四挡位主动齿轮4a啮合。
如图1所示,中间轴Ⅲ设置有中间轴第一齿轮1c和中间轴第二齿轮2c,第二挡位从动齿轮2b固定连接有传动齿轮5b,传动齿轮5b与第二挡位从动齿轮2b并列连接形成为双联齿轮,中间轴第一齿轮1c与中间轴Ⅲ固定连接,中间轴第二齿轮2c与中间轴Ⅲ固定连接,输入轴Ⅰ、第二挡位从动齿轮2b、传动齿轮5b、中间轴第一齿轮1c、中间轴第二齿轮2c、第一挡位从动齿轮1b和第一挡位主动齿轮1a形成环形动力流形式的连接方式,可以改善变速器在低速挡和高速挡的传动路径,即变速器具有特殊的低速挡输出模式和高速挡输出模式,这两个输出模式使用其他挡位的齿轮,可以实现动力的正反双向传递,从而实现不同的减速比动力输出,且增加的齿轮少,该传动路径上的大部分齿轮为与其他挡位共用的齿轮。
如图1所示,输入轴Ⅰ空套设置有倒挡主动齿轮Ra,倒挡主动齿轮Ra可选择性地与输入轴Ⅰ动力耦合连接,如图1所示,倒挡主动齿轮Ra通过第四同步器D可选择性地与输入轴Ⅰ动力耦合连接,中间轴Ⅲ设置有中间轴第三齿轮3c,中间轴第三齿轮3c固定连接于中间轴Ⅲ,中间轴第三齿轮3c与倒挡主动齿轮Ra啮合。
如图1所示,电动发电机20的电机轴固定连接有电机侧齿轮1d,电机侧齿轮1d与惰轮2d啮合,惰轮2d与中间轴第三齿轮3c啮合。这样,电动发电机20输出的驱动力经电机侧齿轮1d、惰轮2d、中间轴第三齿轮3c、中间轴Ⅲ、中间轴第一齿轮1c、第一从动齿轮1b传递给输出轴Ⅱ,或者经电机侧齿轮1d、惰轮2d、中间轴第三齿轮3c、中间轴Ⅲ、中间轴第二齿轮2c、传动齿轮5b、第二挡位从动齿轮2b传递给输出轴Ⅱ,进而通过输出轴Ⅱ传递给主减速器30以用于驱动车轮转动。
输出轴Ⅱ与主减速器30相连,输出轴Ⅱ设置有输出齿轮1f,主减速器30设有主减速器从动齿轮2f,输出轴Ⅱ传递的驱动力可通过输出齿轮1f、主减速器从动齿轮2f传递给主减速器30。
根据实施例一的动力驱动系统100,通过离合器K和多个同步器的选择性结合,可实现以下工况:
1、纯电动工况:发动机10不工作,电动发电机20的动力由中间轴第三齿轮3c、中间轴Ⅲ传递到输出轴Ⅱ,并输出给主减速器30用于驱动车轮转动,从而实现纯电动工况输出。
2、一挡-六挡纯燃油模式输出,可实现纯燃油模式6个挡位的动力输出。
3、混合动力输出:发动机10的一挡-六挡输出的同时,启动电动发电机20的动力,可实现电动发电机20的动力介入,在输出轴Ⅱ或中间轴Ⅲ上形成扭矩叠加,从而实现混合动力的各挡位输出。
4、行车发电:行车过程中,发动机10的动力从输出轴Ⅱ输出的同时,将部分动力通过中间轴第三齿轮3c传递到电动发电机20,实现行车发电。
5、减速/制动能回收:减速或制动时,能量从车轮通过各个传动件传到电动发电机20,实现动能回收。
6、车辆1000倒车:(1)纯电动倒车,电动发电机20的动力可以通过电机反转通过直接挡实现倒车;(2)发动机10倒车,离合器K结合,动作第四同步器D结合中间轴第三齿轮3c,发动机10通过中间轴Ⅲ实现倒挡倒车;(3)混合动力倒车,发动机10倒车的同时,通过反转电机实现混合动力倒车。
7、驻车发电:发动机10工作,离合器K结合,第二同步器B将第一挡位主动齿轮1a与输入轴Ⅰ动力耦合连接,或者第二同步器B将第二挡位主动齿轮2a与输入轴Ⅰ动力耦合连接,第一挡位从动齿轮1b、第二挡位从动齿轮2b均与输出轴Ⅱ断开,发动机10输出的驱动力适于通过输入轴Ⅰ、中间轴Ⅲ、中间轴第三齿轮3c驱动电动发电机20发电,实现两挡驻车发电。
本实用新型还提出了一种车辆1000。
根据本实用新型实施例的车辆1000,如图2所示,具有上述实施例的动力驱动系统100,该车辆1000的动力驱动系统100,电动发电机20与中间轴第一齿轮1c相连,可实现驻车发电和纯电动驱动,传动链短,传动效率高,不会出现纯电动换挡动力中断的问题,变速器采用了环形动力流形式的齿轮结构设计,可以使用更少的齿轮实现发动机10的多个挡位输出,这样设计既减轻了变速器的重量,又缩小了变速器的轴向齿轮,利于动力驱动系统100的空间布置,提升整车的性能。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种动力驱动系统,其特征在于,包括:发动机、电动发电机、变速器,所述变速器包括:
离合器;
输入轴,所述输入轴通过所述离合器可选择性地与所述发动机动力耦合连接,所述输入轴空套设置有第一挡位主动齿轮、第二挡位主动齿轮和倒挡主动齿轮,所述第一挡位主动齿轮、所述第二挡位主动齿轮、所述倒挡主动齿轮可选择性地与所述输入轴动力耦合连接;
输出轴,所述输出轴空套设置有与所述第一挡位主动齿轮啮合的第一挡位从动齿轮、与所述第二挡位主动齿轮啮合的第二挡位从动齿轮,所述第一挡位从动齿轮、所述第二挡位从动齿轮可选择性地与所述输出轴动力耦合连接,所述第二挡位从动齿轮固定连接有传动齿轮;
中间轴,所述中间轴设置有中间轴第一齿轮、中间轴第二齿轮、中间轴第三齿轮,所述中间轴第一齿轮与所述第一挡位从动齿轮啮合,所述中间轴第二齿轮与所述传动齿轮啮合,所述中间轴第三齿轮与所述倒挡主动齿轮啮合,所述电动发电机与所述中间轴第三齿轮动力耦合连接。
2.根据权利要求1所述的动力驱动系统,其特征在于,所述动力驱动系统具有第一挡工作模式,在所述第一挡工作模式中,所述第二挡位主动齿轮与所述输入轴动力耦合连接,所述第一挡位从动齿轮与所述输出轴动力耦合连接,所述离合器接合,所述发动机的动力适于通过所述输入轴、所述第二挡位主动齿轮、所述第二挡位从动齿轮、所述传动齿轮、所述中间轴第二齿轮、所述中间轴、所述中间轴第一齿轮、所述第一挡位从动齿轮、所述输出轴输出。
3.根据权利要求1所述的动力驱动系统,其特征在于,所述动力驱动系统具有第六挡工作模式,在所述第六挡工作模式中,所述第一挡位主动齿轮与所述输入轴动力耦合连接,所述第二挡位从动齿轮与所述输出轴动力耦合连接,所述离合器接合,所述发动机的动力适于通过所述输入轴、所述第一挡位主动齿轮、所述第一挡位从动齿轮、所述中间轴第一齿轮、所述中间轴、所述中间轴第二齿轮、所述传动齿轮、所述第二挡位从动齿轮、所述输出轴输出。
4.根据权利要求1所述的动力驱动系统,其特征在于,所述动力驱动系统具有纯电动工作模式,在所述纯电动工作模式中,所述发动机不工作,所述离合器断开,所述电动发电机工作,所述倒挡主动齿轮与所述输入轴断开,
且所述第一挡位从动齿轮与所述输出轴动力耦合连接,或者所述第二挡位从动齿轮与所述输出轴动力耦合连接,以实现纯电动两挡动力驱动。
5.根据权利要求1所述的动力驱动系统,其特征在于,所述动力驱动系统具有驻车发电工作模式,在所述驻车发电工作模式中,所述发动机工作,所述离合器结合,所述倒挡主动齿轮与所述输入轴断开,
且所述第一挡位主动齿轮与所述输入轴动力耦合连接,或者所述第二挡位主动齿轮与所述输入轴动力耦合连接,以实现两挡驻车发电。
6.根据权利要求1所述的动力驱动系统,其特征在于,所述第二挡位从动齿轮与所述传动齿轮并列连接形成为双联齿轮。
7.根据权利要求1所述的动力驱动系统,其特征在于,所述输入轴空套设置有第四挡位主动齿轮和第三挡位主动齿轮,所述输出轴固定连接有与所述第四挡位主动齿轮啮合的第四挡位从动齿轮和与所述第三挡位主动齿轮啮合的第三挡位从动齿轮,所述倒挡主动齿轮与所述输入轴固定连接,所述中间轴第三齿轮与所述中间轴固定连接;
所述第一挡位主动齿轮、所述第二挡位主动齿轮通过第一同步器可选择性地与所述输入轴动力耦合连接,所述第一挡位从动齿轮、所述第二挡位从动齿轮通过第二同步器可选择性地与所述输出轴动力耦合连接,所述第三挡位主动齿轮和所述第四挡位主动齿轮通过第三同步器可选择性地与所述输入轴动力耦合连接,所述倒挡主动齿轮通过第四同步器可选择性地与所述输入轴动力耦合连接。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的动力驱动系统,其特征在于,所述电动发电机的电机轴固定连接有电机侧齿轮,所述电机侧齿轮与惰轮啮合,所述惰轮与所述中间轴第三齿轮啮合。
9.一种车辆,其特征在于,具有如权利要求1-8中任一项所述的动力驱动系统。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112193048A (zh) * 2020-10-23 2021-01-08 东风汽车集团有限公司 一种混合动力车辆的多模式驱动系统

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