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CN114872538A - 一种多模机电耦合变速机构和车辆 - Google Patents

一种多模机电耦合变速机构和车辆 Download PDF

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CN114872538A
CN114872538A CN202210592623.7A CN202210592623A CN114872538A CN 114872538 A CN114872538 A CN 114872538A CN 202210592623 A CN202210592623 A CN 202210592623A CN 114872538 A CN114872538 A CN 114872538A
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driving
transmission
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赵雪松
赵成福
樊雪来
杨俊�
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Abstract

本发明涉及汽车驱动技术领域，尤其涉及一种多模机电耦合变速机构和车辆，多模机电耦合变速机构包括发动机驱动组件；离合器组件，所述发动机驱动组件与所述离合器组件的一端连接；传动轴组件，所述传动轴组件与所述离合器组件的另一端连接；第一中间轴，所述第一中间轴与所述传动轴组件平行间隔设置；差速器，所述差速器能够与所述第一中间轴传动连接；驱动电机，所述驱动电机与动力电池电连接；第二中间轴，所述第二中间轴与所述传动轴组件平行间隔设置；发电机，所述发电机的输入轴与所述离合器组件之间设置有第六齿轮传动组件。本发明能够实现多种驱动模式，从而保证车辆具有良好的燃油经济性和动力性。

Description

一种多模机电耦合变速机构和车辆
技术领域
本发明涉及汽车驱动技术领域，尤其涉及一种多模机电耦合变速机构和车辆。
背景技术
随着汽车工业的发展，越来越多的汽车进入到生产生活领域，为人们的交通出行和物料运输提供了极大的便利。现有的汽车包括化石燃料驱动、电能驱动或者油电混动。其中油电混动的车辆能够根据需要利用燃油驱动或者电能驱动，具有良好的经济性。但是电能驱动或者燃油驱动只能二者选一，驱动的模式较少，使得车辆的燃油经济性和动力性无法兼顾。
因此，需要一种多模机电耦合变速机构和车辆来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多模机电耦合变速机构和车辆，能够实现多种驱动模式，从而保证车辆具有良好的燃油经济性和动力性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种多模机电耦合变速机构，包括：
发动机驱动组件；
离合器组件，所述发动机驱动组件与所述离合器组件的一端连接；
传动轴组件，所述传动轴组件与所述离合器组件的另一端连接；
第一中间轴，所述第一中间轴与所述传动轴组件平行间隔设置，所述第一中间轴与所述传动轴组件之间设置有第一齿轮传动组件；
差速器，所述差速器用于动力输出，所述差速器能够与所述第一中间轴传动连接；
驱动电机，所述驱动电机与动力电池电连接；
第二中间轴，所述第二中间轴与所述传动轴组件平行间隔设置，所述第二中间轴与所述驱动电机的输出轴之间设置有第三齿轮传动组件，所述第二中间轴能够与所述差速器传动连接；
发电机，所述发电机的输入轴与所述离合器组件之间设置有第六齿轮传动组件，所述发电机与动力电池电连接。
可选地，所述离合器组件包括第一离合器和第二离合器，所述传动轴组件包括第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴与所述第一离合器的另一端连接，所述第二传动轴与所述第二离合器的另一端连接，所述第一齿轮传动组件设置在所述第一传动轴以及所述第一中间轴之间。
可选地，所述第一离合器穿设在所述第二离合器中，所述第二传动轴为空心轴，所述第二传动轴套设在所述第一传动轴上。
可选地，所述第一齿轮传动组件包括第一主动齿轮和第一从动齿轮，所述第一主动齿轮设置在所述第一传动轴上，所述第一从动齿轮设置在所述第一中间轴上。
可选地，所述第二传动轴与所述第一中间轴之间设置有第二齿轮传动组件，所述第二齿轮传动组件包括第二主动齿轮和第二从动齿轮，所述第二主动齿轮设置在所述第二传动轴上，所述第二从动齿轮设置在所述第一中间轴上。
可选地，所述第三齿轮传动组件包括第三主动齿轮和第三从动齿轮，所述第三主动齿轮设置在所述驱动电机的输出轴上，所述第三从动齿轮设置在所述第二中间轴上。
可选地，所述第一中间轴与所述差速器之间设置有第四齿轮传动组件，所述第四齿轮传动组件包括第四主动齿轮和差速齿轮，所述第四主动齿轮设置在所述第一中间轴上，所述差速齿轮设置在所述差速器上。
可选地，所述第二中间轴与所述差速器之间设置有第五齿轮传动组件，所述第五齿轮传动组件包括第五主动齿轮和差速齿轮，所述第五主动齿轮设置在所述第二中间轴上，所述差速齿轮设置在所述差速器上。
可选地，所述第六齿轮传动组件包括第六主动齿轮和第六从动齿轮，所述第六主动齿轮设置在所述离合器组件上，所述第六从动齿轮设置在所述发电机的输入轴上。
一种车辆，包括如上所述的多模机电耦合变速机构。
本发明的有益效果：
本发明所提供的一种多模机电耦合变速机构，发动机组件通过离合器组件与传动轴组件连接，传动轴组件通过第一齿轮传动组件与第一中间轴传动连接，第一中间轴能够与差速器传动连接实现动力输出；驱动电机与第二中间轴通过第三齿轮传动组件传动连接，第二中间轴能够与差速器传动连接实现动力输出；发电机通过第六齿轮传动组件与离合器组件传动连接，发动机驱动组件能够通过离合器组件和第六齿轮传动组件驱动发电机进行发电。通过上述方式，多模机电耦合变速机构能够实现纯电驱动、串联驱动(发动机串联发电机给驱动电机供电，驱动电机驱动)、发动机与驱动电机并联驱动、发动机直接驱动、发动机带动发电机怠速发电等多种工作模式，驾驶员根据需要选择工作模式，从而保证车辆具有良好的燃油经济性和动力性。
本发明所提供的一种车辆，包括如上所述的多模机电耦合变速机构，能够实现多种驱动工作模式，从而保证车辆具有良好的燃油经济性和动力性。
附图说明
图1是本发明一种多模机电耦合变速机构的示意图；
图2是本发明一种多模机电耦合变速机构处于纯电驱动模式的示意图；
图3是本发明一种多模机电耦合变速机构处于串联驱动模式的示意图；
图4是本发明一种多模机电耦合变速机构处于并联模式的示意图；
图5是本发明一种多模机电耦合变速机构处于发动机直接驱动模式的示意图；
图6是本发明一种多模机电耦合变速机构处于能够量回收模式的示意图；
图7是本发明一种多模机电耦合变速机构处于怠速充电模式的示意图。
图中：
01、发动机本体；02、扭转减震器；03、驱动电机；04、发电机；05、动力电池；1、第一离合器；2、第二离合器；10、第一传动轴；20、第二传动轴；30、第一中间轴；40、输出轴；50、第二中间轴；60、输入轴；70、差速器；100、第一主动齿轮；110、第一从动齿轮；200、第二主动齿轮；210、第二从动齿轮；300、第三主动齿轮；310、第三从动齿轮；400、第四主动齿轮；450、差速齿轮；500、第五主动齿轮；600、第六主动齿轮；610、第六从动齿轮。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在混动汽车工作的过程中，为了能够实现多种驱动模式，从而保证车辆具有良好的燃油经济性和动力性，如图1-图7所示，本发明提供一种多模机电耦合变速机构。本多模机电耦合变速机构包括发动机驱动组件、离合器组件、出传动轴组件、第一中间轴30、第二中间轴50、驱动电机03和发电机04。
其中，发动机驱动组件与离合器组件的一端连接；传动轴组件与离合器组件的另一端连接；第一中间轴30与传动轴组件平行间隔设置，第一中间轴30与传动轴组件之间设置有第一齿轮传动组件；差速器70用于动力输出，差速器70能够与第一中间轴30传动连接；驱动电机03与动力电池05电连接；第二中间轴50与传动轴组件平行间隔设置，第二中间轴50与驱动电机03的输出轴40之间设置有第三齿轮传动组件，第二中间轴50能够与差速器70传动连接；发电机04的输入轴60与离合器组件之间设置有第六齿轮传动组件，发电机04与动力电池05电连接。
具体地，在本实施例中，发动机组件包括发动机本体01和扭转减震器02，发动机本体01的输出轴40与扭转减震器02连接，扭簧减震器与离合器组件连接。通过设置扭转减震器02能够对发动机输出轴40的转动进行减震，从而保证动力平稳输出。
通过上述方式，多模机电耦合变速机构能够实现纯电驱动、串联驱动(发动机串联发电机04给驱动电机03供电，驱动电机03驱动)、发动机与驱动电机03并联驱动、发动机直接驱动、发动机带动发电机04发电怠速发电等多种工作模式，驾驶员根据需要选择工作模式，从而保证车辆具有良好的燃油经济性和动力性。
可选地，离合器组件包括第一离合器1和第二离合器2，传动轴组件包括第一传动轴10和第二传动轴20，第一传动轴10与第一离合器1的另一端连接，第二传动轴20与第二离合器2的另一端连接，第一齿轮传动组件设置在第一传动轴10以及第一中间轴30之间。通过上述设置，能够根据需要控制第一传动轴10输出或者第二传动轴20输出，从而实现发动机两挡位输出，提升车辆的驾控性能。
可选地，第一离合器1穿设在第二离合器2中，第二传动轴20为空心轴，第二传动轴20套设在第一传动轴10上。通过上述设置，减小第一离合器1和第二离合器2的布置占用空间，以及第一传动轴10和第二传动轴20的占用空间，从而使得本多模机电耦合变速机构的结构简单，空间尺寸小，便于在车体上布置。
可选地，第一齿轮传动组件包括第一主动齿轮100和第一从动齿轮110，第一主动齿轮100固定设置在第一传动轴10上，第一从动齿轮110固定设置在第一中间轴30上。通过采用第一主动齿轮100和第一从动齿轮110啮合传动，保证传动的准确性和稳定性。
可选地，第二传动轴20与第一中间轴30之间设置有第二齿轮传动组件，第二齿轮传动组件包括第二主动齿轮200和第二从动齿轮210，第二主动齿轮200固定设置在第二传动轴20上，第二从动齿轮210固定设置在第一中间轴30上。通过采用第二主动齿轮200和第二从动齿轮210啮合传动，保证传动的准确性和稳定性。通过设置第一齿轮传动组件和第二齿轮传动组件，实现发动机两挡动力输出。
可选地，第三齿轮传动组件包括第三主动齿轮300和第三从动齿轮310，第三主动齿轮300设置在驱动电机03的输出轴40上，第三从动齿轮310设置在第二中间轴50上。通过采用第三主动齿轮300和第三从动齿轮310啮合传动，保证传动的准确性和稳定性。
可选地，第一中间轴30与差速器70之间设置有第四齿轮传动组件，第四齿轮传动组件包括第四主动齿轮400和差速齿轮450，第四主动齿轮400固定设置在第一中间轴30上，差速齿轮450固定设置在差速器70上。通过采用第四主动齿轮400和差速齿轮450啮合传动，保证传动的准确性和稳定性。同时实现发动机一挡或者二挡动力输出。
可选地，第二中间轴50与差速器70之间设置有第五齿轮传动组件，第五齿轮传动组件包括第五主动齿轮500和差速齿轮450，第五主动齿轮500固定设置在第二中间轴50上，差速齿轮450固定设置在差速器70上。通过采用第五主动齿轮500和差速齿轮450啮合传动，保证传动的准确性和稳定性，同时实现驱动电机03直接动力输出。
可选地，第六齿轮传动组件包括第六主动齿轮600和第六从动齿轮610，第六主动齿轮600固定设置在离合器组件上，第六从动齿轮610固定设置在发电机04的输入轴60上。通过采用第六主动齿轮600和第六从动齿轮610啮合传动，保证传动的准确性和稳定性，同时实现发动机驱动发电机04工作进行发电。本多模机电耦合变速机构的工作模式和控制策略如下表所示：
多模机电耦合变速器工作模式及控制策略
Figure BDA0003666079150000081
纯电驱动：
如图2所示：当车辆动力电池05电量足够，且处于起步或者对动力要求不高的低速行驶工况时，动力电池05将电能提供给驱动电机03，驱动电机03将电能转化为驱动电机03的输出轴40的机械能，带动第三主动齿轮300旋转，并通过第三从动齿轮310将动力传递给第二中间轴50，之后再由第五主动齿轮500传递给差速齿轮450，最终通过差速器70将动力输出。
串联驱动：
如图3所示：当车辆动力电池05电量不足，且处于低速行驶时，发动机本体01启动，通过扭转减震器02将动力传递给离合器外壳上的第六主动齿轮600，带动第六从动齿轮610旋转，并将动力传递给发电机04的输入轴60，从而带动发电机04发电工作。发电机04将产生的电能储存到动力电池05，动力电池05再将电能提供给驱动电机03，驱动电机03将电能转化为驱动电机03的额输出轴40的机械能，带动第三主动齿轮300旋转，并通过第三从动齿轮310将动力传递给第二中间轴50，之后再由第五主动齿轮500传递给差速齿轮450，最终通过差速器70将动力输出。
并联驱动：
如图4所示：当车辆处于中速或低速大油门行驶时，发动机本体01通过扭转减震器02和第一离合器1将动力传递给第一传动轴10，再通过第一主动齿轮100和与之啮合的第一从动齿轮110，将动力传递到第一中间轴30，之后再由固定在第一中间轴30之上的第四主动齿轮400传递给差速齿轮450，并通过差速器70将动力输出。在发动机通过上述路线传递动力的同时，驱动电机03也同时在工作，它将电池的电能转化为驱动电机03的输出轴40的机械能，带动第三主动齿轮300旋转，并通过第三从动齿轮310将动力传递给第二中间轴50，之后再由第五主动齿轮500传递给差速齿轮450，最终也通过差速器70将动力输出。
当然，也可根据车辆不同使用工况需求，从发动机本体01输出的动力通过第二离合器2，经由第二主动齿轮200和第二从动齿轮210进行传递，其它与上面相同，不再赘述。
发动机直驱：
如图5所示：当车辆处于高速行驶时，发动机本体01通过扭转减震器02和第二离合器2将动力传递给第二传动轴20，再通过第二主动齿轮200和与之啮合的第二从动齿轮210，将动力传递到第一中间轴30，之后再由固定在第一中间轴30之上的第四主动齿轮400传递给差速齿轮450，并通过差速器70将动力输出。
也可根据车辆不同使用工况需求，从发动机本体01输出的动力通过第一离合器1，经由第一主动齿轮100和第一从动齿轮110进行传递，其它与上面相同，不再赘述。
制动能量回收：
如图6所示：当车辆处于减速或制动工况时，车轮端机械能通过固定在差速器70上的差速齿轮450传递给第五主动齿轮500，进而传递给第二中间轴50，并由固定在其上的第三从动齿轮310通过第三主动齿轮300将动力传递给驱动电机03的输出轴40，驱动电机03将机械能转化为电能，为电池充电。
怠速充电：
如图7所示：当车辆处于驻止并电池馈电时，发动机本体01启动，通过扭转减震器02将动力传递给离合器外壳上的第六主动齿轮600，带动第六从动齿轮610旋转，并将动力传递给发电机04的输入轴60，从而带动发电机04发电工作，最后发电机04将产生的电能储存到动力电池05。
本实施例还提供了一种车辆，包括如上的多模机电耦合变速机构，能够实现多种驱动模式，从而保证车辆具有良好的燃油经济性和动力性。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多模机电耦合变速机构，其特征在于，包括：
发动机驱动组件；
离合器组件，所述发动机驱动组件与所述离合器组件的一端连接；
传动轴组件，所述传动轴组件与所述离合器组件的另一端连接；
第一中间轴(30)，所述第一中间轴(30)与所述传动轴组件平行间隔设置，所述第一中间轴(30)与所述传动轴组件之间设置有第一齿轮传动组件；
差速器(70)，所述差速器(70)用于动力输出，所述差速器(70)能够与所述第一中间轴(30)传动连接；
驱动电机(03)，所述驱动电机(03)与动力电池(05)电连接；
第二中间轴(50)，所述第二中间轴(50)与所述传动轴组件平行间隔设置，所述第二中间轴(50)与所述驱动电机(03)的输出轴(40)之间设置有第三齿轮传动组件，所述第二中间轴(50)能够与所述差速器(70)传动连接；
发电机(04)，所述发电机(04)的输入轴(60)与所述离合器组件之间设置有第六齿轮传动组件，所述发电机(04)与动力电池(05)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种多模机电耦合变速机构，其特征在于，所述离合器组件包括第一离合器(1)和第二离合器(2)，所述传动轴组件包括第一传动轴(10)和第二传动轴(20)，所述第一传动轴(10)与所述第一离合器(1)的另一端连接，所述第二传动轴(20)与所述第二离合器(2)的另一端连接，所述第一齿轮传动组件设置在所述第一传动轴(10)以及所述第一中间轴(30)之间。
3.根据权利要求2所述的一种多模机电耦合变速机构，其特征在于，所述第一离合器(1)穿设在所述第二离合器(2)中，所述第二传动轴(20)为空心轴，所述第二传动轴(20)套设在所述第一传动轴(10)上。
4.根据权利要求2所述的一种多模机电耦合变速机构，其特征在于，所述第一齿轮传动组件包括第一主动齿轮(100)和第一从动齿轮(110)，所述第一主动齿轮(100)设置在所述第一传动轴(10)上，所述第一从动齿轮(110)设置在所述第一中间轴(30)上。
5.根据权利要求2所述的一种多模机电耦合变速机构，其特征在于，所述第二传动轴(20)与所述第一中间轴(30)之间设置有第二齿轮传动组件，所述第二齿轮传动组件包括第二主动齿轮(200)和第二从动齿轮(210)，所述第二主动齿轮(200)设置在所述第二传动轴(20)上，所述第二从动齿轮(210)设置在所述第一中间轴(30)上。
6.根据权利要求2所述的一种多模机电耦合变速机构，其特征在于，所述第三齿轮传动组件包括第三主动齿轮(300)和第三从动齿轮(310)，所述第三主动齿轮(300)设置在所述驱动电机(03)的输出轴(40)上，所述第三从动齿轮(310)设置在所述第二中间轴(50)上。
7.根据权利要求1所述的一种多模机电耦合变速机构，其特征在于，所述第一中间轴(30)与所述差速器(70)之间设置有第四齿轮传动组件，所述第四齿轮传动组件包括第四主动齿轮(400)和差速齿轮(450)，所述第四主动齿轮(400)设置在所述第一中间轴(30)上，所述差速齿轮(450)设置在所述差速器(70)上。
8.根据权利要求1所述的一种多模机电耦合变速机构，其特征在于，所述第二中间轴(50)与所述差速器(70)之间设置有第五齿轮传动组件，所述第五齿轮传动组件包括第五主动齿轮(500)和差速齿轮(450)，所述第五主动齿轮(500)设置在所述第二中间轴(50)上，所述差速齿轮(450)设置在所述差速器(70)上。
9.根据权利要求1所述的一种多模机电耦合变速机构，其特征在于，所述第六齿轮传动组件包括第六主动齿轮(600)和第六从动齿轮(610)，所述第六主动齿轮(600)设置在所述离合器组件上，所述第六从动齿轮(610)设置在所述发电机(04)的输入轴(60)上。
10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的多模机电耦合变速机构。
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