CN220483081U - 混动四驱结构、四驱混动系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种混动四驱结构，包括分动器和驱动电机；分动器具有与变速器的动力输出端连接的输入轴、与车辆后桥传动连接的后输出轴、与车辆前桥传动连接的前输出轴，以及在后输出轴和前输出轴之间建立传动连接的中间轴；驱动电机设于分动器内部，且驱动电机的动力输出端与中间轴传动连接；其中，输入轴与后输出轴或/和前输出轴传动连接，驱动电机的基于分动器的控制策略而输出相应的驱动状态。本实用新型提供的混动四驱结构，分动器内设有驱动电机，能够提高车辆的四驱动力，并且保证结构紧凑性，提升车辆的综合越野性能。本实用新型还提供了一种采用了上述混动四驱结构的四驱混动系统及车辆。

Description

混动四驱结构、四驱混动系统及车辆

技术领域

本实用新型属于混动车辆技术领域，具体涉及一种混动四驱结构、四驱混动系统及车辆。

背景技术

随着混动技术的发展，越来越多的车辆上开始采用发动机加电机的混合驱动方案。目前，主流的混动系统根据电机的布置位置分为图4中的几种情况：P0，是指电机置于变速器之前，皮带驱动BSG(Belt-Driven Starter Generator，启动和发电一体机)电机；P1，是指电机置于变速器之前，安装在发动机曲轴上，且在K0离合器之前；P2，是指电机置于变速器的输入轴上，在K0离合器之后；P3，是指电机置于变速器的输出端，与发动机分享同一根输出轴，同源输出；P4，是指电机置于变速器之后，与发动机的输出轴分离，独立驱动没有发动机动力的车轮；此外，还有P2.5的说法，是指电机位于变速器上，即P2到P3之间的位置。

以上这些主流的混动系统要想实现电机的四驱动力，那么P4电机是必不可少的，但是对于常规的发动机四驱车辆而言，在变速器的后端连接有分动器，能够通过分动器将变速器输出的动力传递至前桥和后桥，从而形成四驱动力传递路线；因此这些主流的混动系统都并未考虑具有分动器的四驱车型的动力传递路线，尤其是对于经常行驶在复杂路况下的硬派SUV越野车辆而言，直接在动力路线上增设电机的方式还会严重影响到车辆底盘的通过性和越野性能，从而影响用户体验。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种混动四驱结构，旨在提高四驱车辆的混动越野能力。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：第一方面，提供一种混动四驱结构，包括分动器和驱动电机；分动器具有与变速器的动力输出端连接的输入轴、与车辆后桥传动连接的后输出轴、与车辆前桥传动连接的前输出轴，以及在后输出轴和前输出轴之间建立传动连接的中间轴；其中，输入轴与后输出轴或/和前输出轴传动连接；驱动电机设于分动器内部，且驱动电机的动力输出端与中间轴传动连接。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，输入轴与后输出轴对接，输入轴或后输出轴上套设有第一齿轮，前输出轴上套设有第二齿轮，中间轴上间隔分布有第三齿轮和第四齿轮；其中，第一齿轮和第三齿轮啮合，第二齿轮和第四齿轮啮合。

一些实施例中，中间轴上设有传动连接件，传动连接件具有连接状态和断开状态；其中，在连接状态时，后输出轴和前输出轴之间建立传动连接；在断开状态时，后输出轴和前输出轴之间的传动连接中断。

示例性的，中间轴上套设有第五齿轮，驱动电机的输出端套设有第六齿轮，第六齿轮与第五齿轮传动连接。

举例说明，第五齿轮和第六齿轮之间通过至少一级减速齿轮传动连接。

本实用新型提供的混动四驱结构的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型混动四驱结构，变速器输出的发动机动力能够通过输入轴和中间轴传递至前输出轴和后后输出轴上，从而使车辆的前桥和后桥同时获得驱动力，在此基础上，通过设置在分动器内部的驱动电机向中间轴上输出电机动力，能够将电机动力直接分配到前输出轴和后输出轴上，使驱动电机的动力分配与车辆本身的四驱动力传递路线匹配，从而提高电机动力的利用效率，提升车辆四驱动力输出；由于驱动电机集成设置在分动器内部，因此能够减少驱动电机的空间占用，避免驱动电机影响四驱车型的正常动力传递路线，尤其是对于经常行驶在复杂路况下的四驱越野车辆而言，在提高四驱动力的同时还能够保证车辆的通过性，从而提升车辆的综合越野能力。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种四驱混动系统，包括发动机、变速器、前桥、后桥，以及上述混动四驱结构；其中，变速器的动力输入端与发动机的动力输出端连接，变速器的动力输出端与输入轴传动连接，后桥与后输出轴传动连接，前桥与前输出轴传动连接。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，四驱混动系统还包括至少一个混动电机，混动电机连接于发动机的动力输出端或变速器的动力输入端或变速器的动力输出端。

一些实施例中，分动器内设有分动器控制单元，分动器控制单元内集成设置有电机控制单元；其中，电机控制单元与驱动电机电性连接，分动器控制单元与车辆电子稳定性系统、变速器控制单元、发动机控制模块分别电性连接。

一些实施例中，分动器控制单元与车辆的中央电控模块电性连接，中央电控模块与设置在车辆控制端的驱动模式切换开关单元电性连接；中央电控模块还与仪表单元电性连接。

本实用新型提供的四驱混动系统的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型动力总成采用了上述混动四驱结构，通过在分动器内部设置驱动电机不仅能够提高车辆的四驱动力，而且能够避免驱动电机占据发动机的动力传递路线和底盘空间，从而能够保证车辆在复杂路况下的通过性，提高车辆越野性能。

第三方面，本实用新型实施例还提供了一种车辆，包括上述四驱混动系统。

本实用新型提供的车辆采用了上述四驱混动系统，因此具有与上述四驱混动系统相同的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的混动四驱结构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的四驱混动系统的架构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的混动四驱结构的控制策略原理图；

图4为现有技术的混动系统中的电机分布位置示意图。

图中：10、分动器；101、输入轴；102、后输出轴；1021、第一齿轮；103、前输出轴；1031、第二齿轮；104、中间轴；1041、第三齿轮；1042、第四齿轮；1043、第五齿轮；1044、传动连接件；20、驱动电机；21、第六齿轮；22、减速齿轮；30、发动机；40、变速器；50、后桥；60、前桥；70、混动电机。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在另一个元件上。需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者若干个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，“至少一个”的含义是一个或多个，除非另有明确具体的限定。

另外，应当说明，在本实用新型的描述中，“电性连接”是指通过信号线或者无线的方式实现两个元件之间的电信号传输；“传动连接”是指通过齿轮、带或链的方式实现两个元件之间的动力传输。

请一并参阅图1至图3，现对本实用新型提供的混动四驱结构进行说明。所述混动四驱结构，包括分动器10和驱动电机20；分动器10具有与变速器40的动力输出端连接的输入轴101、与车辆后桥50传动连接的后输出轴102、与车辆前桥60传动连接的前输出轴103，以及在后输出轴102和前输出轴103之间建立传动连接的中间轴104；其中，输入轴101与后输出轴102或/和前输出轴103传动连接；驱动电机20设于分动器10内部，且驱动电机20的动力输出端与中间轴104传动连接。

需要说明的是，本实施例提供的混动四驱结构适用于变速器前置、后置布局，若车辆为变速器前置布局，分动器10的输入轴101与后输出轴102直连、并通过中间轴104将动力传递至前输出轴103，若车辆为变速器后置布局，则输入轴101与前输出轴103直连、并通过中间轴104将动力传递至后输出轴102。

本实施例中驱动电机20集成安装在分动器10内部，一方面利用分动器10的壳体对驱动电机20形成保护，另一方面能够减少驱动电机20与分动器10之间的动力传递路线，提高集成度和结构紧凑型，从而降低对车辆底盘通过性能的影响。

应当理解，现有技术的分动器具有电控双速分动器(包括2H/4H/4L三种工作模式)和智能双速分动器(包括2H/4H/4L/AUTO四种工作模式)，本实施例的混动四驱结构可以是基于以上两种分动器进行改进。

本实施例中驱动电机20基于分动器10的控制策略而输出相应的驱动状态，控制策略可以是根据分动器10的工作状态而定，具体的，在分动器10处于2H模式下，输入轴101仅驱动车辆前桥或者车辆后桥，驱动电机20不工作，为两驱模式；在分动器10处于4H/4L以及AUTO模式下，输入轴101同时驱动前输出轴103和后输出轴102，驱动电机20可以根据车辆实际动力需求而选择性工作，即此时车辆前桥和车辆后桥均可以获得发动机和驱动电机20的混合驱动力，为四驱模式；在此基础上，控制策略中可以基于变速器档位、发动机输出扭矩、油门踏板大小、四个车轮的轮速差而控制运行状态下的驱动电机20的转速，从而使驱动电机20能够针对车辆的实际需求而增加相应的四驱混合动力，提高车辆越野性能。

本实施例提供的混动四驱结构，与现有技术相比，变速器输出的发动机动力能够通过输入轴101和中间轴104传递至前输出轴103和后后输出轴102上，从而使车辆的前桥和后桥同时获得驱动力，在此基础上，通过设置在分动器10内部的驱动电机20向中间轴104上输出电机动力，能够将电机动力直接分配到前输出轴103和后输出轴102上，使驱动电机20的动力分配与车辆本身的四驱动力传递路线匹配，从而提高电机动力的利用效率，提升车辆四驱动力输出；由于驱动电机20集成设置在分动器10内部，因此能够减少驱动电机20的空间占用，避免驱动电机20影响四驱车型的正常动力传递路线，尤其是对于经常行驶在复杂路况下的四驱越野车辆而言，在提高四驱动力的同时还能够保证车辆的通过性，从而提升车辆的综合越野能力。

一些可能的实现方式中，参见图1和图2，输入轴101与后输出轴102对接，输入轴101或后输出轴102上套设有第一齿轮1021，前输出轴103上套设有第二齿轮1031，中间轴104上间隔分布有第三齿轮1041和第四齿轮1042；其中，第一齿轮1021和第三齿轮1041啮合，第二齿轮1031和第四齿轮1042啮合。

输入轴101与后输出轴102对接可以理解为输入轴101与后输出轴102实际上是直接固定连为一体，中间轴104与前输出轴103和后输出轴102之间均采用齿轮传动结构，相较于现有分动器内部采用链条传动的方式而言，在此增设中间轴而采取齿轮传动的方式，能够提高传动结构的紧凑型，从而方便向分动器内部设置驱动电机，减少对底盘空间的占用，提升车辆越野通过能力。

需要说明的是，在本实施例中，参见图2，中间轴104上设有传动连接件1044，传动连接件1044具有连接状态和断开状态；其中，在连接状态时，后输出轴102和前输出轴103之间建立传动连接；在断开状态时，后输出轴102和前输出轴103之间的传动连接中断。

在此传动连接件1044具体可以是设置在第三齿轮1041和中间轴104之间的齿轮同步器，也可以是设置在第四齿轮1042和中间轴104之间的齿轮同步器，当然，也可以是在第三齿轮1041、第四齿轮1042与中间轴104之间都设置齿轮同步器，在切换为两驱状态时齿轮同步器断开，此时第三齿轮1041和/或第四齿轮1042与中间轴104之间传动中断；当需要切换为四驱状态时只需将齿轮同步器啮合，使第三齿轮1041和第四齿轮1042均能够与中间轴104同步旋转而实现后输出轴102和前输出轴103之间的动力传输。

通过上述结构设计，在传动连接件1044处于连接状态时，能够通过中间轴104与前输出轴103及后输出轴102的传动耦合而实现四驱动力输出；而在路况较好的情况下，可以将传动连接件1044切换为断开状态，从而使前输出轴103和后输出轴102之间的传动中断，从而使输入轴101仅向与其直连传动的后输出轴102或者前输出轴103上传递动力，进而切换为两驱状态，从而减少动力输出浪费，节约能耗。

一些实施例中，如图1和图2所示，中间轴104上套设有第五齿轮1043，驱动电机20的输出端套设有第六齿轮21，第六齿轮21与第五齿轮1043传动连接。驱动电机20以齿轮传动的方式将动力传递至中间轴104，结构简单紧凑，动力传递效率高。

具体的，上述第五齿轮1043和第六齿轮21之间通过至少一级减速齿轮22传动连接。通过设置至少一级减速齿轮22而对驱动电机20的转矩形成降速增扭的效果，从而提高传递至中间轴104上的扭矩，有助于提升车辆的四驱动力性能。

基于同一实用新型构思，结合图1和图2理解，本申请实施例还提供一种四驱混动系统，包括发动机30、变速器40、前桥60、后桥50，以及上述混动四驱结构；其中，变速器40的动力输入端与发动机30的动力输出端连接，变速器40的动力输出端与输入轴101传动连接，后桥50与后输出轴102传动连接，前桥60与前输出轴103传动连接。

需要理解的是，本实施例中变速器可以是采用常规的机械变速器，单纯利用分动器内部的驱动电机而实现混动四驱动力输出，变速器也可以是增设混动电机后的混动变速器，从而利用混动电机和驱动电机共同配合发动机而实现四驱动力输出，进而提高动力性能。

本实施例提供的四驱混动系统与现有技术相比，采用了上述混动四驱结构，通过在分动器10内部设置驱动电机20不仅能够提高车辆的四驱动力，而且能够避免驱动电机20占据发动机的动力传递路线，从而能够保证车辆在复杂路况下的通过性，提高车辆越野性能。

具体的，参见图2，本实施例中四驱混动系统还包括至少一个混动电机70，混动电机70连接于发动机30的动力输出端或/和变速器40的动力输入端或/和变速器40的动力输出端。其中，连接于发动机30的动力输出端的混动电机70具体可以是连接在发动机曲轴上，处于K0离合器之前，即该混动电机为图4中的P1电机；连接于变速器40的动力输入端的混动电机70具体可以是连接在变速器40的输入动力轴上，位于K0离合器之后，即该混动电机为图4中的P2电机；连接于变速器40的动力输入端的混动电机70具体可以是连接在变速器40的输出动力轴上，与发动机30分享同一根轴而同源输出，即该混动电机为图4中的P3电机。

应当理解，本实施例中四驱混动系统可以包括上述P1、P2、P3三个电机的其中一个，也可以是其中两个或三个的组合。

需要说明的是，在本实施例中，参见图2和图3，分动器10内设有分动器控制单元，分动器控制单元内集成设置有电机控制单元。具体的，分动器控制单元内预设有控制策略，中间轴104(的传动连接件1044)基于控制策略而在连接状态(四驱)和断开状态(两驱)之间切换。

需要理解的是，如图3所示，在本实施例中，电机控制单元与驱动电机电性连接，分动器控制单元与车辆电子稳定性系统、变速器控制单元、发动机控制模块分别电性连接。上述控制策略至少包括车辆电子稳定性系统发出的轮速信号、变速器控制单元发出的档位信号、发动机控制模块发出的输出扭矩信号和油门踏板大小信号。

ESOF(Electronic Shift-0n-Fly，分动器控制单元)接收ESP(ElectronicStabilityProgram，车辆电子稳定性系统)的四个轮速信号，TCU(Transmission ControlUnit，变速器控制单元)的变速器档位信号，ECM(Engine Control Module，发动机控制模块)的发动机飞轮端输出扭矩信号和油门踏板信号。控制策略为当检测到车辆处于四驱模式且车辆的前轮轮速小于后轮轮速时，根据轮速差值以及油门踏板大小，控制驱动电机20的转速，从而向车辆增加四驱动力输出，使车辆脱困，增强车辆越野性。

参见图3，本实施例中分动器控制单元与车辆的中央电控模块电性连接，中央电控模块与设置在车辆控制端的驱动模式切换开关单元电性连接。车辆通过ATSM(All TerrainSwitch Module，驱动模式切换开关)而实现两驱状态和四驱状态的切换，ATSM具体可以是旋钮式或按键式手动操作开关；通过LIN(Local Interconnect Network，本地互联网络)把ATSM的开关信号传至CEM(Central Electronic Module，中央电控模块)，CEM再将驱动模式切换信号传至ESOF，分动器10根据驱动模式切换信号切换为四驱状态或两驱状态，其中，在切换为四驱状态时驱动电机20通电，在切换为两驱状态时驱动电机20断电。

此外，参见图3，为了保证驾驶人员能够实时了解驱动电机20的实际驱动状态，本实施例中的中央电控模块与车辆的仪表单元电性连接，分动器控制单元向CEM发送驱动电机20的驱动状态并反馈到IP(Instrument Panel，仪表)进行显示。

本申请实施例还提供了一种包括上述四驱混动系统的车辆。本实施例提供的车辆与现有技术相比，采用了上述四驱混动系统，不仅能够提高车辆的四驱动力，而且能够避免驱动电机20占据发动机的动力传递路线，从而能够保证车辆在复杂路况下的通过性，提高车辆越野性能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.混动四驱结构，其特征在于，包括：

分动器(10)，具有与变速器的动力输出端连接的输入轴(101)、与车辆后桥传动连接的后输出轴(102)、与车辆前桥传动连接的前输出轴(103)，以及在所述后输出轴(102)和所述前输出轴(103)之间建立传动连接的中间轴(104)；其中，所述输入轴(101)与所述后输出轴(102)或/和所述前输出轴(103)传动连接；

驱动电机(20)，设于所述分动器(10)内部，且所述驱动电机(20)的动力输出端与所述中间轴(104)传动连接。

2.如权利要求1所述的混动四驱结构，其特征在于，所述输入轴(101)与所述后输出轴(102)对接，所述输入轴(101)或所述后输出轴(102)上套设有第一齿轮(1021)，所述前输出轴(103)上套设有第二齿轮(1031)，所述中间轴(104)上间隔分布有第三齿轮(1041)和第四齿轮(1042)；

其中，所述第一齿轮(1021)和所述第三齿轮(1041)啮合，所述第二齿轮(1031)和所述第四齿轮(1042)啮合。

3.如权利要求1所述的混动四驱结构，其特征在于，所述中间轴(104)上设有传动连接件(1044)，所述传动连接件(1044)具有连接状态和断开状态；其中，在所述连接状态时，所述后输出轴(102)和所述前输出轴(103)之间建立传动连接；在所述断开状态时，所述后输出轴(102)和所述前输出轴(103)之间的传动连接中断。

4.如权利要求1-3任一项所述的混动四驱结构，其特征在于，所述中间轴(104)上套设有第五齿轮(1043)，所述驱动电机(20)的输出端套设有第六齿轮(21)，所述第六齿轮(21)与所述第五齿轮(1043)传动连接。

5.如权利要求4所述的混动四驱结构，其特征在于，所述第五齿轮(1043)和所述第六齿轮(21)之间通过至少一级减速齿轮(22)传动连接。

6.四驱混动系统，其特征在于，包括发动机(30)、变速器(40)、前桥(60)、后桥(50)，以及如权利要求1-5任一项所述的混动四驱结构；

其中，所述变速器(40)的动力输入端与所述发动机(30)的动力输出端连接，所述变速器(40)的动力输出端与所述输入轴(101)传动连接，所述后桥(50)与所述后输出轴(102)传动连接，所述前桥(60)与所述前输出轴(103)传动连接。

7.如权利要求6所述的四驱混动系统，其特征在于，所述四驱混动系统还包括至少一个混动电机(70)，所述混动电机(70)连接于所述发动机(30)的动力输出端或/和所述变速器(40)的动力输入端或/和所述变速器(40)的动力输出端。

8.如权利要求6所述的四驱混动系统，其特征在于，所述分动器(10)内设有分动器控制单元，所述分动器控制单元内集成设置有电机控制单元；其中，所述电机控制单元与所述驱动电机电性连接，所述分动器控制单元与车辆电子稳定性系统、变速器控制单元、发动机控制模块分别电性连接。

9.如权利要求8所述的四驱混动系统，其特征在于，所述分动器控制单元与车辆的中央电控模块电性连接，所述中央电控模块与设置在车辆控制端的驱动模式切换开关单元电性连接；所述中央电控模块还与仪表单元电性连接。

10.车辆，其特征在于，包括如权利要求6-9任一项所述的四驱混动系统。