多模式多挡位混合动力传动装置的制作方法

1.本发明涉及混合动力汽车领域，具体涉及一种多模式多挡位混合动力传动装置。


背景技术：

2.混合动力汽车采用传统内燃机和电机以及电池组合，既具备传统燃油车续航时间长，又具备新能源汽车低油耗、低排放等优点。
3.目前，混合动力汽车的动力传动装置通常只有单一挡位，通过简易的动力输出分配实现降低油耗、减少排放的目的，在采用内燃机驱动或油电混合驱动时，当处于高速行驶或匀速运行的时候，其油耗并没有明显的降低甚至比传统的燃油汽车还要高；并且现有技术的混合动力车的混动架构，一般只是将动力源进行简单的叠加，并没有基于动力源进行经济性分析，往往导致混合动力汽车的动力源切换形成顿挫现象，严重影响驾驶的舒适性。这些都是各大汽车制造厂亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种多模式多挡位混合动力传动装置，有效解决混合动力汽车动力源顿挫的问题，提高驾驶舒适性。
5.本发明的目的是采用下述方案实现的：一种多模式多挡位混合动力传动装置，包括发动机、第一电机、第二电机，所述发动机曲轴通过第一离合器连接一行星齿轮传动机构的行星架，所述行星齿轮传动机构的太阳轮通过第一输入轴连接第二电机，所述行星齿轮传动机构的齿圈体通过间隙配合在第一输入轴上的空心轴连接第一电机，所述齿圈体包括第一齿圈、第二齿圈，所述第一齿圈与行星轮啮合，所述第二齿圈与第二输入轴的输入齿轮啮合，所述第二输入轴上间隙配合第一换挡主动齿、第二换挡主动齿，所述第一、第二换挡主动齿之间设有第一同步器，所述第一输入轴上间隙配合一空心传动轴，所述空心传动轴上设有第一换挡从动齿与第一换挡主动齿啮合，设有第二换挡从动齿与第二换挡主动齿啮合，所述空心传动轴通过第二离合器与第一输入轴连接，所述第一输入轴上设有第三换挡主动齿、第四换挡主动齿，一中间传动轴上间隙配合的第三换挡从动齿、第四换挡从动齿，所述第三、第四换挡从动齿之间设有第三同步器，所述第三换挡从动齿与第三换挡主动齿啮合，所述第四换挡从动齿与第四换挡主动齿啮合，所述中间传动轴的输出齿轮通过设置有齿轮的输出轴连接差速器。
6.所述空心传动轴上设置第二同步器，一倒挡齿轮位于第二同步器旁间隙配合在空心传动轴上，所述倒挡齿轮与倒挡轴上的倒挡输入齿啮合，倒挡轴上的倒挡输出齿与第四换挡从动齿啮合。
7.所述第二离合器的主动盘与空心传动轴固定连接，从动盘与第一输入轴固定连接。
8.所述第二输入轴与中间传动轴位于同一轴心线，通过轴承配合形成支承。
9.所述齿圈体轴截面为形，所述第一齿圈、第二齿圈分别位于齿圈体的轴向两端。
10.所述第一换挡主动齿、第二换挡主动齿、第三换挡从动齿、第四换挡从动齿，以及空心传动轴上的倒挡齿轮均为双联齿。
11.所述第二电机为双向电机。
12.所述输出轴一端设置从动齿轮与中间传动轴的输出齿轮啮合，输出轴另一端设置锥齿轮与差速器的主减速齿轮啮合。
13.所述发动机为不设置启动电机的发动机。
14.采用上述方案，通过行星齿轮传动机构将发动机、第一电机、第二电机的动力进行耦合，实现多种动力源组合；通过空心传动轴将第一输入轴、第二输入轴连接配合传递动力，第一输入轴、第二输入轴、中间传动轴设置同步器和换挡齿轮通过动力源配合形成多模式多挡位结构。多模式多挡位混合动力传动装置，动力源运行在最佳动力区间且动力源切换平稳，多种的动力输出模式，以更全面覆盖整车运行工况，最大限度提高整车的动力性和经济性，解决了混合动力汽车动力源切换顿挫的问题，提高驾驶的舒适性。
15.下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
16.图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
17.如图1所示，一种多模式多挡位混合动力传动装置，包括发动机1、第一电机6、第二电机13，所述发动机1为不设置启动电机的发动机。所述发动机1曲轴通过第一离合器k0连接一行星齿轮传动机构21的行星架3，所述行星齿轮传动机构21的太阳轮4通过第一输入轴15连接第二电机13，所述第二电机13为双向电机，所述行星齿轮传动机构21的齿圈体5通过间隙配合在第一输入轴15上的空心轴连接第一电机6。所述齿圈体5轴截面为t形，轴向两端分别设有第一齿圈、第二齿圈，所述第一齿圈与行星轮24啮合，所述第二齿圈与第二输入轴7的输入齿轮9啮合。所述第二输入轴7上间隙配合第一换挡主动齿a、第二换挡主动齿b，所述第一、第二换挡主动齿之间设有第一同步器s1。所述第一输入轴15上间隙配合一空心传动轴19，所述空心传动轴19上设有第一换挡从动齿20与第一换挡主动齿a啮合，设有第二换挡从动齿18与第二换挡主动齿b啮合，所述空心传动轴19上设置第二同步器s2，一倒挡齿轮c位于第二同步器s2旁间隙配合在空心传动轴19上，所述倒挡齿轮c与倒挡轴r上的倒挡输入齿8啮合，倒挡轴r上的倒挡输出齿11与第四换挡从动齿e啮合。所述空心传动轴19通过第二离合器k1与第一输入轴15连接，第二离合器k1的主动盘固定连接在空心传动轴19上，也可以通过连接轴固定连接在第二同步器s2的齿毂上，第二离合器k1的从动盘与第一输入轴15固定连接，通过第二离合器k1的接合或脱离实现空心传动轴19与第一输入轴15的连接与分离。所述第一输入轴15上设有第三换挡主动齿16、第四换挡主动齿14，一中间传动轴12上间隙配合第三换挡从动齿d、第四换挡从动齿e，所述第三、第四换挡从动齿之间设有第三同步器s3，所述第三换挡从动齿d与第三换挡主动齿16啮合，所述第四换挡从动齿e与第四换挡主动齿14啮合。所述第一换挡主动齿a、第二换挡主动齿b、第三换挡从动齿d、第四换挡从动齿e，以及空心传动轴19上的倒挡齿轮c均为双联齿。所述第二输入轴7与中间传动轴12位于同一轴心线，通过轴承配合形成支承，第二输入轴7与中间传动轴12之间不直接进行动力
的传递。所述中间传动轴12的输出齿轮10与输出轴22一端设置的从动齿轮啮合，输出轴22另一端设置锥齿轮与差速器23的主减速齿轮啮合。本实施例中，第一输入轴15、第二输入轴7、中间传动轴12、空心轴、空心传动轴19等动力传输轴均通过轴承支承于动力总成壳体上。
18.本实施例中，第一换挡主动齿a与第一换挡从动齿20为一组增速齿轮副，第二换挡主动齿b与第二换挡从动齿18为一组减速齿轮副，第三换挡主动齿16与第三换挡从动齿d为一组增速齿轮副，第四换挡主动齿14与第四换挡从动齿e为一组减速齿轮副。
19.本实施例多模式多挡位混合动力传动装置工作模式如下：
20.1、启动模式：根据动力源不同启动模式可以分为发动机启动和纯电启动。为了避免启动时过多能耗，控制器根据实际情况选择最节能方式启动。启动时各方式相关部件状态如表1所示。
21.表1
[0022][0023]
下面介绍发动机启动模式和纯电启动模式(以第二电机启动为例)的动力传递情况。
[0024]
发动机启动模式：第一离合器k0接合，第一电机6相对静止锁死齿圈体5，第二电机13作为启动电机。第二电机13的动力通过第一输入轴15传递给太阳轮4，太阳轮4拖动行星架3经第一离合器k0传递给发动机1，发动机1启动完成整车启动。本实施例中发动机为不自带启动电机的设置，发动机启动过程中，第二电机13作为启动电机结合第一电机6保持动力不中断，一同辅助发动机完成启动。
[0025]
纯电启动模式：发动机1不启动，第一电机6自由旋转，第三同步器s3结合第三换挡从动齿d，第二电机13启动运行直接启动整车。第二电机13启动时动力通过第一输入轴15传递给第三换挡从动齿d，经第三同步器s3传递给中间传动轴12，最后通过输出轴22输出动力启动整车。
[0026]
2、驱动模式：
[0027]
1)纯电驱动模式：可以根据参与运行的电机状态可分为第二电机驱动、第一电机驱动、双电机驱动。纯电驱动模式相关部件状态如表2所示。
[0028]
表2
[0029][0030]
a.第二电机13单独作为驱动电机时，通过改变第一同步器s1、第三同步器s3的接
合状态来调节扭矩输出大小，以应对不同的行驶工况，其能量主要通过第一输入轴15和中间传动轴12传递。以第一同步器s1不接合、第三同步器s3接合第三换挡从动齿d的工况为例，其动力依次通过第一输入轴15、第三换挡从动齿d、中间传动轴12、输出轴22传递出去。
[0031]
b.第一电机6单独作为驱动电机时，通过改变第一同步器s1、第三同步器s3以及第二离合器k1的接合状态来调节扭矩输出大小，以应对不同的行驶工况，其能量主要动力传递主要通过第一输入轴15、第二输入轴7、中间传动轴12。以第一同步器s1接合第一换挡主动齿a、第三同步器s3接合第三换挡从动齿d、第二离合器k1接合的工况为例，其动力依次通过空心轴、齿圈体5、第二输入轴7、第一同步器s1、第一换挡主动齿a、空心传动轴19、第二离合器k1、第一输入轴15、第三换挡从动齿d、第三同步器s3、中间传动轴12、输出轴22传递出去。
[0032]
c.双电机驱动时，通过改变第一同步器s1、第三同步器s3以及第二离合器k1的接合状态来调节扭矩输出大小，以应对不同的行驶工况，其能量主要动力传递主要通过第一输入轴15、第二输入轴7、中间传动轴12，在此过程中，第一电机6和第二电机13根据管理策略动态调节，选择最优动力传递路径，保持最优驱动模式的状态。
[0033]
2)发动机驱动模式：第一离合器2接合，第一电机6、第二电机13自由旋转，行星齿轮传动机构21相对锁死，为提供不同工况所需的扭矩，改变第二同步器8、第三同步器10以及第二离合器28的接合情况来调节扭矩输大小，其能量主要传递依次通过行星齿轮传动机构21、第二输入轴7、空心传动轴19、第一输入轴15、中间传动轴12、输出轴22传递给车辆。相关部件状态如表3所示。
[0034]
表3
[0035][0036]
3)混合驱动模式：根据电机工作状态分为第二电机与发动机混合驱动、第一电机与发动机混合驱动、双电机与发动机混合驱动，混合驱动模式下发动机与电机动力形成动力耦合，增强动力输出。混合驱动模式相关部件状态如表4所示。
[0037]
表4
[0038][0039]
a.第二电机13与发动机混合驱动时，第一离合器k0接合，第一电机6自由旋转，并且通过改变第一同步器s1、第三同步器s3以及第二离合器k1的接合状态来调节扭矩输出大小，第二电机13与发动机1动力在第一输入轴15完成耦合，通过中间传动轴12传递出去，其能量主要通过第二输入轴7、空心传动轴19、第一输入轴15、中间传动轴12传递。
[0040]
b.第一电机6与发动机混合驱动时，第一离合器k0接合，第二电机13自由旋转，通过改变第一同步器s1、第三同步器s3以及第二离合器k1的接合状态来调节扭矩输出大小，第二电机13与发动机1动力在第一输入轴15完成耦合，通过中间传动轴12传递出去，其能量主要通过第二输入轴7、空心传动轴19、第一输入轴15、中间传动轴12传递。
[0041]
c.双电机与发动机混合驱动时，第一离合器k0接合，第一电机6、第二电机13工作，通过改变第一同步器s1、第三同步器s3以及第二离合器k1的接合状态来调节扭矩输出大小，双电机根据动力电池剩余电量值的状态经能量管理策略调节为电动机或发电机参与混动，第二电机13、第一电机6、发动机1动力在第一输入轴15完成耦合，通过中间传动轴12传递出去，其能量主要通过第二输入轴7、空心传动轴19、第一输入轴15、中间传动轴12传递。
[0042]
3、制动能量回收模式：根据参与运行的电机可分为：第二电机制动、第一电机制动、双电机制动。制动能量回收模式的情况下，第一电机6和第二电机13都作为发电机，因此主要能量传递路线与纯电驱动模式一致，只是能量流动方向相反，其相关部件状态如表5所示。
[0043]
表5
[0044][0045]
说明：表1至表5中，mg1表示第一电机，mg2表示第二电机，k0表示第一离合器，k1表
示第二离合器，s1表示第一同步器，s2表示第二同步器，s3表示第三同步器；
“×”
表示发动机电机为不工作状态，表示离合器、同步器为不结合状态；“√”表示发动机电机为工作状态；a、b、d、e表示同步器接合时接合的齿轮。
[0046]
本实施例中，发动机1、第一电机6、第二电机13通过行星齿轮传动机构21连接，行星齿轮传动机构21将动力解耦和耦合，提供多种模式的动力源；通过第一输入轴15、第二输入轴7、中间传动轴12设置的同步器和换挡齿轮，实现多挡位动力输出。其中，空心传动轴19设置在第一输入轴15、第二输入轴7之间不直接连接任何动力源，将两条主要动力传输线路的连通，多模式动力和多挡位组合构成多模式多挡位的混合动力传动装置。
[0047]
与现有技术相比，本发明多模式多挡位混合动力传动装置利用行星齿轮传动机构作为动力耦合装置，结构布置合理，承载能力强，传动效率高且平稳；在不同的模式下有更多的挡位选择，覆盖了大部分行驶工况，并且可以实现每个工况都在最经济区间运行；通过同步器和离合器的配合可以实现动力源无冲击平稳切换，极大程度的提高整车舒适性；本装置可依据现有amt变速器进行开发，极大程度减少了制造开发成本。
[0048]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神的前提下，对本发明进行的改动均落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种多模式多挡位混合动力传动装置，包括发动机(1)、第一电机(6)、第二电机(13)，其特征在于：所述发动机(1)曲轴通过第一离合器(k0)连接一行星齿轮传动机构(21)的行星架(3)，所述行星齿轮传动机构(21)的太阳轮(4)通过第一输入轴(15)连接第二电机(13)，所述行星齿轮传动机构(21)的齿圈体(5)通过间隙配合在第一输入轴(15)上的空心轴连接第一电机(6)，所述齿圈体(5)包括第一齿圈、第二齿圈，所述第一齿圈与行星轮(24)啮合，所述第二齿圈与第二输入轴(7)的输入齿轮(9)啮合，所述第二输入轴(7)上间隙配合第一换挡主动齿(a)、第二换挡主动齿(b)，所述第一、第二换挡主动齿之间设有第一同步器(s1)，所述第一输入轴(15)上间隙配合一空心传动轴(19)，所述空心传动轴(19)上设有第一换挡从动齿(20)与第一换挡主动齿(a)啮合，设有第二换挡从动齿(18)与第二换挡主动齿(b)啮合，所述空心传动轴(19)通过第二离合器(k1)与第一输入轴(15)连接，所述第一输入轴(15)上设有第三换挡主动齿(16)、第四换挡主动齿(14)，一中间传动轴(12)上间隙配合的第三换挡从动齿(d)、第四换挡从动齿(e)，所述第三、第四换挡从动齿之间设有第三同步器(s3)，所述第三换挡从动齿(d)与第三换挡主动齿(16)啮合，所述第四换挡从动齿(e)与第四换挡主动齿(14)啮合，所述中间传动轴(12)的输出齿轮(10)通过设置有齿轮的输出轴(22)连接差速器(23)。2.根据权利要求1所述的多模式多挡位混合动力传动装置，其特征在于：所述空心传动轴(19)上设置第二同步器(s2)，一倒挡齿轮(c)位于第二同步器(s2)旁间隙配合在空心传动轴(19)上，所述倒挡齿轮(c)与倒挡轴(r)上的倒挡输入齿(8)啮合，倒挡轴(r)上的倒挡输出齿(11)与第四换挡从动齿(e)啮合。3.根据权利要求1所述的多模式多挡位混合动力传动装置，其特征在于：所述第二离合器(k1)的主动盘与空心传动轴(19)固定连接，从动盘与第一输入轴(15)固定连接。4.根据权利要求1所述的多模式多挡位混合动力传动装置，其特征在于：所述第二输入轴(7)与中间传动轴(12)位于同一轴心线，通过轴承配合形成支承。5.根据权利要求1所述的多模式多挡位混合动力传动装置，其特征在于：所述齿圈体(5)轴截面为t形，所述第一齿圈、第二齿圈分别位于齿圈体(5)的轴向两端。6.根据权利要求1所述的多模式多挡位混合动力传动装置，其特征在于：所述第一换挡主动齿(a)、第二换挡主动齿(b)、第三换挡从动齿(d)、第四换挡从动齿(e)，以及空心传动轴(19)上的倒挡齿轮(c)均为双联齿。7.根据权利要求1所述的多模式多挡位混合动力传动装置，其特征在于：所述第二电机(13)为双向电机。8.根据权利要求1所述的多模式多挡位混合动力传动装置，其特征在于：所述输出轴(22)一端设置从动齿轮与中间传动轴(12)的输出齿轮(10)啮合，输出轴(22)另一端设置锥齿轮与差速器(23)的主减速齿轮啮合。9.根据权利要求1所述的多模式多挡位混合动力传动装置，其特征在于：所述发动机(1)为不设置启动电机的发动机。

技术总结
一种多模式多挡位混合动力传动装置，发动机通过第一离合器连接行星齿轮传动机构，行星齿轮传动机构通过第一输入轴连接第二电机，通过空心轴连接第一电机，且齿圈体与第二输入轴啮合。第二输入轴设置第一换挡主动齿、第二换挡主动齿、第一同步器，第一输入轴间隙配合空心传动轴，空心传动轴设有第一换挡从动齿、第二换挡从动齿，第一、第二换挡从动齿分别与第二输入轴的换挡主动齿啮合，空心传动轴通过第二离合器连接第一输入轴，第一输入轴设第三换挡主动齿、第四换挡主动齿，中间传动轴间隙配合的第三换挡从动齿、第四换挡从动齿、第三同步器，第三、第四换挡从动齿分别与第一输入轴上的换挡主动齿啮合，中间传动轴通过输出轴连接差速器。接差速器。接差速器。


技术研发人员：吴明钦 何梅 陈勇 胡洪银 王川 袁桃
受保护的技术使用者：重庆青山工业有限责任公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/7/4