混合動力裝置的制作方法

本發明涉及車輛驅動技術領域，尤其涉及一種混合動力裝置。

背景技術：

混合動力汽車由于其節能、低排放等特點成為汽車研究與開發的一個重點。在現有混合動力車輛上應用的混合動力裝置中，有一類是在amt變速箱的基礎上通過添加一個驅動電機而形成的。

為了避免在換擋時，出現動力的中斷，在上述的混合動力裝置中，驅動電機會通過一套換擋機構接到變速輸入軸上，從而使得換擋時可以通過驅動電機進行動力補償以避免動力中斷。

但新增加的換擋機構提高了混合動力裝置的復雜性。

技術實現要素：

本發明實施例提供一種混合動力裝置，以克服現有技術中為了達到在換擋時避免動力中斷的目的，而使得混合動力裝置的復雜性提高的問題。

本發明提供一種混合動力裝置，包括：

發動機、電動機、離合器、第一變速輸入軸、第二變速輸入軸、變速輸出軸、包括至少一個檔位的第一變速機構和包括至少一個檔位的第二變速機構；

所述第一變速輸入軸與所述電動機相連接；

所述第一變速輸入軸通過所述離合器與所述發動機相連接；

所述第二變速輸出軸與所述發動機相連接；

所述第一變速機構設置在所述第一變速輸入軸與所述變速輸出軸之間；

所述第二變速機構設置在所述第二變速輸入軸與所述變速輸出軸之間。

可選的，若所述第一變速機構包括低速檔、高速擋和倒擋，則所述第一變速機構包括：低速擋主動齒輪、高速擋主動齒輪、倒擋主動齒輪、低速擋被動齒輪、高速擋被動齒輪、倒擋被動齒輪、第一換擋元件；若所述第二變速機構包括：中速擋，則所述第二變速機構包括：中速擋主動齒輪、中速擋被動齒輪、第二換擋元件；

所述低速擋主動齒輪、所述高速擋主動齒輪和所述倒擋主動齒輪均固定在所述第一變速輸入軸上，所述低速擋被動齒輪、高速擋被動齒輪和倒擋被動齒輪均可轉動地設置在所述變速輸出軸上，所述低速擋主動齒輪與所述低速擋被動齒輪常嚙合，所述高速擋主動齒輪與所述高速擋被動齒輪常嚙合，所述倒擋主動齒輪與所述倒擋被動齒輪常嚙合，所述第一換擋元件設置在所述變速輸出軸上，所述第一換擋元件可使所述低速擋被動齒輪或所述高速擋被動齒輪與所述變速輸出軸固定聯接；以及

所述中速擋主動齒輪固定在所述第二變速輸入軸上，所述中速擋被動齒輪可轉動地設置在所述變速輸出軸上，所述中速擋主動齒輪與所述中速擋被動齒輪常嚙合，所述第二換擋元件設置在所述變速輸出軸上，所述第二換擋元件可使所述中速擋被動齒輪與所述變速輸出軸固定聯接，或使所述倒擋被動齒輪與所述變速輸出軸固定聯接。

可選的，所述第一變速輸入軸同軸套設在所述第二變速輸入軸上。

可選的，所述混合動力裝置還包括：中間傳動齒輪，

所述電動機設置在與所述第一變速輸入軸平行的軸線上，所述電動機通過所述中間傳動齒輪與所述第一變速輸入軸相連接。

可選的，所述電動機同軸設置在所述第一變速輸入軸上，所述離合器設置在所述電動機的內腔里。

可選的，從所述第一變速機構的擋位升到所述第二變速機構的擋位時的換擋包括：

所述離合器分離后，所述電動機繼續掛所述第一變速機構的擋位并增大轉矩以提供驅動車輛所需動力，所述發動機轉矩減小以降速，當所述發動機的轉速降低到與所述第二變速機構的擋位相匹配的轉速時，所述第二變速機構掛擋，所述發動機轉矩增大以提供驅動車輛所需動力，所述電動機轉矩減小以降速，所述第一變速機構摘擋，當所述第一變速輸入軸的轉 速與所述第二變速輸入軸的轉速相當時，所述離合器接合，所述電動機和所述發動機共同驅動車輛。

可選的，從所述第二變速機構的擋位升到所述第一變速機構的擋位包括：

所述離合器分離后，所述發動機繼續掛在所述第二變速機構的擋位并增大轉矩以提供驅動車輛所需動力，所述電動機轉矩減小以降速，當電動機轉速降低到使所述第一變速輸入軸的轉速與所述第一變速機構的擋位相匹配的轉速時，所述第一變速機構掛擋，所述電動機轉矩增大以提供驅動車輛所需動力，所述發動機轉矩減小以降速，所述第二變速機構摘擋，當所述第二變速輸入軸的轉速與所述第一變速輸入軸的轉速相當時，所述離合器接合，所述發動機和所述電動機共同驅動車輛。

可選的，減小所述發動機的進氣量以使所述發動機的轉矩減小；

增加所述發動機的進氣量以使所述發動機的轉矩增大。

可選的，減少所述發動機的燃油噴射量以使所述發動機的轉矩減小；

增加所述發動機的燃油噴射量以使所述發動機的轉矩增大。

可選的，減小所述電動機的驅動電流以使所述電動機的轉矩減小；

增加所述電動機的驅動電流以使所述電動機的轉矩增大。

本發明提供的混合動力裝置，包括：第一變速輸入軸與電動機相連接；第一變速輸入軸通過離合器與發動機相連接；第二變速輸入軸與發動機相連接；第一變速機構設置在第一變速輸入軸與變速輸出軸之間；第二變速機構設置在第二變速輸入軸與變速輸出軸之間，從而可實現換擋時不會出現動力中斷的情況，且降低了混合動力裝置的復雜性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1所示為本發明實施例一提供的混合動力裝置的結構示意圖；

圖2所示為本發明實施例二提供的混合動力裝置的結構示意圖；

圖3所示為本發明實施例三提供的混合動力裝置的結構示意圖；

圖4所示為本發明實施例四提供的混合動力裝置的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

圖1所示為本發明實施例一提供的混合動力裝置的結構示意圖。如圖1所示，上述的混合動力裝置包括：發動機1、電動機2、離合器3、第一變速輸入軸4、第二變速輸入軸5、變速輸出軸6、包括至少一個檔位的第一變速機構7和包括至少一個檔位的第二變速機構8。

其中，第一變速輸入軸4與電動機2相連接；第一變速輸入軸4通過離合器3與發動機1相連接；第二變速輸入軸5與發動機1相連接；第一變速機構7設置在第一變速輸入軸4與變速輸出軸6之間；第二變速機構8設置在第二變速輸入軸5與變速輸出軸6之間。

進一步的，第一變速機構7可以具有至少一個奇數擋位；第二變速機構8可以具有至少一個偶數擋位。

圖1中用于連接電動機2與第一變速輸入軸4的虛線，是指電動機2可以與第一變速輸入軸4直接連接，也可以通過中間傳動齒輪對與第一變速輸入軸4連接，以將電動機2的動力傳遞到第一變速輸入軸4上。

本發明中，通過設置兩個變速機構，電動機與發動機分別與其中一個變速機構連接，且電動機通過離合器與發動機相連接，因此在離合器結合后電動機與發動機可以共用所有擋位，從而保證了混合動力裝置的結構較簡單，而在離合器分離后發動機和電動機可以各自掛在其變速機構擋位上，因此可以實現邊換擋邊加速，從而提高了車輛動力性。

本實施例提供的混合動力裝置，包括：第一變速輸入軸與電動機相連接；第一變速輸入軸通過離合器與發動機相連接；第二變速輸入軸與發動機相連接；第一變速機構設置在第一變速輸入軸與變速輸出軸之間；第二 變速機構設置在第二變速輸入軸與變速輸出軸之間，從而可實現換擋時不會出現動力中斷的情況，且降低了混合動力裝置的復雜性。

圖2所示為本發明實施例二提供的混合動力裝置的結構示意圖。如圖2所示，若第一變速機構7包括低速檔、高速擋和倒擋，則第一變速機構7包括：低速擋主動齒輪71、高速擋主動齒輪73、倒擋主動齒輪75、低速擋被動齒輪72、高速擋被動齒輪74、倒擋被動齒輪76、第一換擋元件77；若第二變速機構8包括中速擋，則第二變速機構8包括：中速擋主動齒輪81、中速擋被動齒輪82、第二換擋元件83。

低速擋主動齒輪71、高速擋主動齒輪73和倒擋主動齒輪75均固定在第一變速輸入軸4上，低速擋被動齒輪72、高速擋被動齒輪74和倒擋被動齒輪76均可轉動地設置在變速輸出軸6上，低速擋主動齒輪71與低速擋被動齒輪72常嚙合，高速擋主動齒輪73與高速擋被動齒輪74常嚙合，倒擋主動齒輪75與倒擋被動齒輪76常嚙合，第一換擋元件77設置在變速輸出軸6上，第一換擋元件77可使低速擋被動齒輪72與變速輸出軸6固定聯接，或使高速擋被動齒輪74與變速輸出軸6固定聯接；以及

中速擋主動齒輪81固定在第二變速輸入軸5上，中速擋被動齒輪82可轉動地設置在變速輸出軸6上，中速擋主動齒輪81與中速擋被動齒輪82常嚙合，第二換擋元件83設置在變速輸出軸6上，第二換擋元件83可使中速擋被動齒輪82與變速輸出軸6固定聯接，或使倒擋被動齒輪76與變速輸出軸6固定聯接。

為了控制混合動力裝置的復雜性，其變速機構的擋位可以比常規變速箱的擋位少。例如，可以取消1擋，借助于電動機2和發動機1提供的動力，完全可以實現常規1擋提供的爬坡所需動力；可以將常規的4擋和5擋合并成一個擋位，作為3擋，其速比的數值可以介于常規4擋和5擋速比之間；由于只采用了單個電動機2，因此保留倒擋，以滿足較長距離的倒車，這也帶來了另一方面的好處，電動機2的轉子上的磁鋼可以采用非對稱設計，只需要保證單向驅動時的要求，由此可以進一步提高電動機2的效率。更多的擋位顯然有助于將發動機1的工作區控制在較窄的區間內，從而提高燃油經濟性，但這將使得換擋機構較復雜，因此，優選地，采用3個前進擋和1個倒擋，即第一變速機構7和第二變速機構8共可實現3個前進擋和1 個倒擋。

一種典型的5擋變速箱的擋位1/2/3/4/5/r的速比依次為：3.583、2.105、1.379、1.030、0.820、-3.363，主減速比為3.722。在主減速比不變的情況下，本具體實施例的擋位1/2/3/r的速比可以設置為：2.105、1.379、0.903、-2.105。各擋位的速比也可以是其他數值，可根據實際需求選擇設置，并不以此為限制。

為使得混合動力裝置的結構緊湊，可以將第一變速輸入軸4同軸套設在第二變速輸入軸5上，類似于雙離合器變速箱的軸系布置。由于本實施例中的第一變速機構7和第二變速機構8共可實現3個前進擋和1個倒擋，即4個擋位，而且電動機2和發動機1共用這些擋位，因此混合動力裝置的結構較簡單。此外，可以采用一個換擋電機通過換檔鼓來控制第一換擋元件77和第二換擋元件83，以及一個離合器控制電機來控制離合器3，故換擋控制機構也較簡單。

電動機2的布置可以有多種方式，可根據具體的電動機2的功率和體積大小而定。如果采用高速電機，則可以將電動機2安設在與第一變速輸入軸4平行的軸線上，通過中間傳動齒輪91與第一變速輸入軸4相連接，可參見圖2。如果采用中速電機，即電動機2的最高轉速與發動機1的相當，則可以將電動機2同軸安設在第一變速輸入軸4上，離合器3安設在電動機2的內腔里，可參見圖3。其他的布置方式也是可以的，并不以此為限制。而離合器3可以采用干式或者濕式離合器來實現，并不以此為限制。

圖4所示為本發明實施例四提供的混合動力裝置的結構示意圖。如圖4所示，發動機1縱向布置，依次是離合器3、電動機2、第一變速機構6和第二變速機構7，變速輸出軸6通過一對過渡齒輪92將動力再傳遞到與發動機1的軸線同軸的軸線上來，然后通過傳動軸輸出到驅動橋上。這種布置方式適用于發動機1縱置后輪驅動車輛，例如某些轎車、中巴或者公交客車等車輛。而對于某些在布置上允許發動機1偏置的場合，也可以不利用過渡齒輪92，變速輸出軸6可以直接通過傳動軸向驅動橋傳遞動力，并不以此為限制。

在車輛行駛過程中，升擋可能發生在從第一變速機構7的擋位升到第二變速機構8的擋位，也可能發生在從第二變速機構8的擋位升到第一變速 機構7的擋位，具體的升擋操作步驟如下所述。

從第一變速機構7的擋位升到第二變速機構8的擋位時的換擋操作包括以下步驟：

離合器3分離后，電動機2繼續掛第一變速機構7的擋位并增大轉矩以提供驅動車輛所需動力，發動機1轉矩減小以降速，當發動機1的轉速降低到與第二變速機構8的擋位相匹配的轉速時，第二變速機構8掛擋，發動機1轉矩增大以提供驅動車輛所需動力，電動機2轉矩減小以降速，第一變速機構7摘擋，當第一變速輸入軸4的轉速與第二變速輸入軸5的轉速相當時，離合器3接合，電動機2和發動機1共同驅動車輛。

從第二變速機構8的擋位升到第一變速機構7的擋位時的換擋操作包括以下步驟：

離合器3分離后，發動機1繼續掛在第二變速機構8的擋位并增大轉矩以提供驅動車輛所需動力，電動機2轉矩減小以降速，當電動機2轉速降低到使第一變速輸入軸4的轉速與第一變速機構7的擋位相匹配的轉速時，第一變速機構7掛擋，電動機2轉矩增大以提供驅動車輛所需動力，發動機1轉矩減小以降速，第二變速機構8摘擋，當第二變速輸入軸5的轉速與第一變速輸入軸4的轉速相當時，離合器3接合，發動機1和電動機2共同驅動車輛。

從上述換擋操作過程來看，在換擋過程中一個動力機可以臨時提供驅動車輛所需的全部動力，因此并不苛求另一動力機的轉速調整在很短的時間內完成。常規的換擋過程約1s甚至更短，即對于動力機的轉速調整要求迅速。而本發明的實施例并不苛求這一時間指標，2～4s內完成即可，固然調整時間短些較好，但略長也并無甚影響。

如果發動機1為汽油機，則發動機1的轉矩減小通過減小發動機1的進氣量來進行；發動機1的轉矩增大通過增加發動機1的進氣量來進行。眾所周知，通過調節節氣門開度來調整發動機1轉矩的響應速度較慢，因此并不建議使用，多采用延遲點火時刻的方法來降低發動機轉矩。但在本實施例中，調節節氣門開度的方法的缺點并不明顯，完全可以采用。當然，同時配合其他方法來進行發動機1轉矩調節也是可以的，并不以此為限制。

如果發動機1為柴油機，則發動機1的轉矩減小通過減少發動機1的燃 油噴射量來進行；發動機1的轉矩增大通過增加發動機1的燃油噴射量來進行。

由于電動機2的響應速度和精度都很高，電動機2的轉矩減小通過減小電動機2的驅動電流來進行；電動機2的轉矩增大通過增加電動機2的驅動電流來進行。

如上所述，發動機1或電動機2在換擋時的轉速調節并不要求在極短的時間內完成，因此也可以在保證其他性能的前提下較緩慢地調節其輸出轉矩，從而進一步提高混合動力裝置的綜合性能。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。