混合动力驱动系统及车辆的制作方法

1.本发明属于车辆变速器技术领域，特别是涉及一种混合动力驱动系统及车辆。


背景技术：

2.随着汽车行业的发展，国家对于环境保护的日益重视，汽车排放法规也日趋严格，用户对整车安全性、舒适性及油耗经济性的要求也越来越高，混合动力驱动汽车日益成为传统动力驱动汽车过渡到纯电动驱动汽车期间的主流趋势。
3.混合动力驱动汽车通常采用双离合自动变速器，现有的双离合自动变速器结构较为复杂，通常只能实现部分挡位的纯电及混合驱动，效率低，制造成本高，油耗高，不能够满足日益严峻的排放标准。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：针对现有的双离合自动变速器通常只能实现部分挡位的纯电及混合驱动，存在效率低、油耗高，不能够满足日益严峻的排放标准的问题，提供一种混合动力驱动系统及车辆。
5.为解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供一种混合动力驱动系统，包括发动机、电机及七挡混合动力变速器，所述七挡混合动力变速器包括离合器k1、离合器k0、第一主减齿轮、2挡从动齿轮、6挡从动齿轮、3挡从动齿轮、第一输出轴、5挡主动齿轮、3挡主动齿轮、1挡主动齿轮、内输入轴、1挡从动齿轮、第二输出轴、5挡从动齿轮、4挡从动齿轮、倒挡齿轮、第二主减齿轮、差速器、差速器齿圈、4/6挡主动齿轮、2挡主动齿轮、外输入轴、离合器k2及同步装置：
6.所述外输入轴同轴套设在所述内输入轴的外部，所述内输入轴通过离合器k1与电机连接，所述外输入轴通过离合器k2与电机连接，所述电机通过离合器k0与所述发动机连接；所述内输入轴上向远离发动机的方向依次固定有所述5挡主动齿轮、3挡主动齿轮及1挡主动齿轮，所述外输入轴上向远离发动机的方向依次固定有所述2挡主动齿轮及4/6挡主动齿轮；
7.所述第一输出轴、第二输出轴及外输入轴平行间隔设置，所述第一输出轴上向远离发动机的方向依次空套有所述2挡从动齿轮、6挡从动齿轮及3挡从动齿轮，所述第二输出轴上向远离发动机的方向依次空套有所述倒挡齿轮、4挡从动齿轮、5挡从动齿轮及1挡从动齿轮；所述1挡主动齿轮和1挡从动齿轮啮合，所述2挡从动齿轮同时与所述2挡主动齿轮及倒挡齿轮啮合，所述3挡主动齿轮与所述3挡从动齿轮啮合，所述4/6挡主动齿轮同时与所述4挡从动齿轮及6挡从动齿轮啮合，所述5挡主动齿轮与所述5挡从动齿轮啮合；所述第一主减齿轮固定在所述第一输出轴上，所述第二主减齿轮固定在所述第二输出轴上，所述第一主减齿轮及第二主减齿轮同时与所述差速器齿圈啮合，所述差速器齿圈设置在所述差速器上；
8.所述同步装置用于控制所有的空套齿轮与其所处的输出轴的结合和分离，以实现
7个前进挡和倒挡。
9.根据本发明实施例的混合动力驱动系统，在原有的双离合器式自动变速器基础上增加电机及控制电机和发动机的结合与断开的离合器k0，可以实现纯电驱动模式、发动机直驱与电机驱动并联模式、纯发动机驱动模式、行车充电模式、制动能量回收模式、启动发动机模式及驻车发电模式这7种工作模式，实现七个前进挡位及一个倒挡，从而以简单结构实现纯电及混合驱动，达到节能减排的效果，具有轴向长度短、零件较少、结构紧凑、效率高及低能耗等优势，因为最大限度地利用了双离合器的资源，所以可以较大幅度的降低制造成本及研发成本。
10.此外，倒挡传递借用第一输出轴作为惰轮轴，2挡从动齿轮作为倒挡的传动部件，节省了一个专用的倒挡轴，增加齿轮重复利用，减重并节省成本。倒挡传递路径简单，只使用2挡从动齿轮作为惰轮换向，减少了齿轮啮合数量，传动更平稳，效率更高。取消7挡主动齿轮、7挡从动齿轮，通过借助其它挡位齿轮实现7挡传动，减少齿轮数，结构更紧凑，节约成本。
11.挡位布置中，将低速挡布置在输出轴的两端，远离中间，避免轴的挠度过大。
12.另外，本发明实施例还提供一种车辆，其包括上述的混合动力驱动系统。
附图说明
13.图1是本发明一实施例提供的混合动力驱动系统的框架图。
14.说明书附图中的附图标记如下：
15.1、发动机；2、离合器k1；3、离合器k0；4、电机；5、第一主减齿轮；6、2挡从动齿轮；7、2/6挡同步器；8、6挡从动齿轮；9、3挡同步器；10、3挡从动齿轮；11、第一输出轴；12、5挡主动齿轮；13、3挡主动齿轮；14、1挡主动齿轮；15、内输入轴；16、1挡从动齿轮；17、第二输出轴；18、1/5挡同步器；19、7挡同步器；20、5挡从动齿轮；21、4挡从动齿轮；22、4/倒挡同步器；23、倒挡齿轮；24、第二主减齿轮；25、差速器；26、差速器齿圈；27、4/6挡主动齿轮；28、2挡主动齿轮；29、外输入轴；30、离合器k2。
具体实施方式
16.为了使本发明所解决的技术问题、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，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
17.如图1所示，本发明实施例提供的混合动力驱动系统，包括发动机1、电机4及七挡混合动力变速器，所述七挡混合动力变速器包括离合器k1 2、离合器k0 3、第一主减齿轮5、2挡从动齿轮6、6挡从动齿轮8、3挡从动齿轮10、第一输出轴11、5挡主动齿轮12、3挡主动齿轮13、1挡主动齿轮14、内输入轴15、1挡从动齿轮16、第二输出轴17、5挡从动齿轮20、4挡从动齿轮21、倒挡齿轮23、第二主减齿轮24、差速器25、差速器齿圈26、4/6挡主动齿轮27、2挡主动齿轮28、外输入轴29、离合器k2 30及同步装置。
18.所述外输入轴29同轴套设在所述内输入轴15的外部(外输入轴29为空心轴，嵌套在内输入轴15上)，所述内输入轴15通过离合器k1 2与电机4连接，所述外输入轴29通过离合器k2 30与电机4连接，所述电机4通过离合器k0 3与所述发动机1连接，离合器k0 3控制
电机4与发动机1的动力连接与断开，离合器k1 2控制内输入轴15与电机4的动力连接与断开，离合器k2 30控制外输入轴29与电机4的动力连接与断开；所述内输入轴15上向远离发动机1的方向依次固定有所述5挡主动齿轮12、3挡主动齿轮13及1挡主动齿轮14，所述外输入轴29上向远离发动机1的方向依次固定有所述2挡主动齿轮28及4/6挡主动齿轮27。
19.所述第一输出轴11、第二输出轴17及外输入轴29平行间隔设置，所述第一输出轴11上向远离发动机1的方向依次空套有所述2挡从动齿轮6、6挡从动齿轮8及3挡从动齿轮10，所述第二输出轴17上向远离发动机1的方向依次空套有所述倒挡齿轮23、4挡从动齿轮21、5挡从动齿轮20及1挡从动齿轮16；所述1挡主动齿轮14和1挡从动齿轮16啮合，所述2挡从动齿轮6同时与所述2挡主动齿轮28及倒挡齿轮23啮合，所述3挡主动齿轮13与所述3挡从动齿轮10啮合，所述4/6挡主动齿轮27同时与所述4挡从动齿轮21及6挡从动齿轮8啮合，所述5挡主动齿轮12与所述5挡从动齿轮20啮合；所述第一主减齿轮5固定在所述第一输出轴11上，所述第二主减齿轮24固定在所述第二输出轴17上，所述第一主减齿轮5及第二主减齿轮24同时与所述差速器齿圈26啮合，所述差速器齿圈26设置在所述差速器25上。
20.所述同步装置用于控制所有的空套齿轮与其所处的输出轴的结合和分离，以实现7个前进挡和倒挡。
21.在一实施例中，所述同步装置包括2/6挡同步器7、3挡同步器9、1/5挡同步器18、7挡同步器19及4/倒挡同步器22，所述2/6挡同步器7及3挡同步器9设置在所述第一输出轴11上，所述1/5挡同步器18、7挡同步器19及4/倒挡同步器22设置在所述第二输出轴17上。所述2/6挡同步器7位于所述2挡从动齿轮6和6挡从动齿轮8之间，用于控制所述2挡从动齿轮6及6挡从动齿轮8与所述第一输出轴11的结合和分离。所述3挡同步器9位于所述3挡从动齿轮10与6挡从动齿轮8之间，用于控制所述3挡从动齿轮10与所述第一输出轴12的结合和分离。所述1/5挡同步器18位于所述1挡从动齿轮16和5挡从动齿轮20之间，用于控制所述1挡从动齿轮16及5挡从动齿轮20与所述第二输出轴17的结合和分离。所述7挡同步器19位于所述4挡从动齿轮21与5挡从动齿轮20之间，用于控制所述4挡从动齿轮21与5挡从动齿轮20的结合和分离。所述4/倒挡同步器22位于所述4挡从动齿轮21和倒挡齿轮23之间，用于控制所述4挡从动齿轮21及倒挡齿轮23与所述第二输出轴17的结合和分离。
22.即，2挡从动齿轮6和6挡从动齿轮8由2/6挡同步器7选择性连结合实现2挡及6挡动力输出；3挡从动齿轮10由3挡同步器9选择性结合实现3挡动力输出；1挡从动齿轮16和5挡从动齿轮20由1/5挡同步器18选择性结合实现1挡及5挡动力输出；4挡从动齿轮21和5挡从动齿轮20由7挡同步器选择性结合实现7挡动力输出；4挡从动齿轮21和倒挡齿轮23由4/倒挡同步器22选择性结合实现4挡及倒挡动力输出。
23.此外，4、6挡共用一个主动齿轮(4/6挡主动齿轮27)，2、倒挡共用一个主动齿轮(2挡主动齿轮28)，减少了主动齿轮的使用量，缩短了变速器的轴向长度、减轻了变速器的重量。
24.在一实施例中，所述第一输出轴11上向远离发动机1的方向依次排布有所述第一主减齿轮5、2挡从动齿轮6、2/6挡同步器7、6挡从动齿轮8、3挡同步器9及3挡从动齿轮10。所述第二输出轴17上向远离发动机1的方向依次排布有所述第二主减齿轮24、倒挡齿轮23、4/倒挡同步器22、4挡从动齿轮21、5挡从动齿轮20、1/5挡同步器18及1挡从动齿轮16。
25.在一实施例中，所述2/6挡同步器7及3挡同步器9的齿毂通过花键连接在所述第一
输出轴11上。所述1/5挡同步器18及4/倒挡同步器22的齿毂通过花键连接在所述第二输出轴17上。所述7挡同步器19的齿毂与所述5挡从动齿轮20固定，因而当7挡同步器19与4挡从动齿轮21结合时，4挡从动齿轮21与5挡从动齿轮20结合，并同步旋转。
26.在一实施例中，所述2挡从动齿轮6、2挡主动齿轮28及倒挡齿轮23为共面齿轮组，所述4/6挡主动齿轮27、4挡从动齿轮21及6挡从动齿轮8为共面齿轮组，所述第一主减齿轮5、第二主减齿轮24及差速器齿圈26为共面齿轮组。通过构造共面齿轮组能够减小变速器的轴向尺寸，降低变速器的体积。
27.在一实施例中，所述内输入轴15及所述外输入轴29的两端通过轴承转动支撑在变速器壳体上，所述第一输出轴11的两端通过轴承转动支撑在变速器壳体上，所述第二输出轴17的两端通过轴承转动支撑在变速器壳体上。以实现各个轴的稳定支撑。
28.在一实施例中，所述5挡主动齿轮12、3挡主动齿轮13及1挡主动齿轮14通过焊接、花键连接、过盈压装或一体成型等方式固定在所述内输入轴15上。所述2挡主动齿轮28及4/6挡主动齿轮27通过焊接、花键连接、过盈压装或一体成型等方式固定在所述外输入轴29上。
29.在一实施例中，所述2挡从动齿轮6、6挡从动齿轮8及3挡从动齿轮10通过轴承空套在所述第一输出轴11上；所述倒挡齿轮23、4挡从动齿轮21、5挡从动齿轮20及1挡从动齿轮16通过轴承空套在所述第二输出轴17上。
30.在一实施例中，所述离合器k1 2与离合器k2 30集成为双离合器，所述双离合器与离合器k0 3同轴布置，所述离合器k0 3的一端与所述电机4的转子通过焊接等方式固定连接，所述离合器k0 3的另一端通过焊接等方式与所述发动机1的输出轴固定连接。
31.本发明实施例的混合动力驱动系统，在原有的双离合器式自动变速器基础上增加电机及控制电机4和发动机1的结合与断开的离合器k0 3，可以实现纯电驱动模式、发动机直驱与电机驱动并联模式、纯发动机驱动模式、行车充电模式、制动能量回收模式、启动发动机模式及驻车发电模式这7种工作模式，实现七个前进挡位及一个倒挡，从而以简单结构实现纯电及混合驱动，达到节能减排的效果，具有轴向长度短、零件较少、结构紧凑、效率高及低能耗等优势，因为最大限度地利用了双离合器的资源，所以可以较大幅度的降低制造成本及研发成本。
32.此外，倒挡传递借用第一输出轴11作为惰轮轴，2挡从动齿轮6作为倒挡的传动部件，节省了一个专用的倒挡轴，增加齿轮重复利用，减重并节省成本。倒挡传递路径简单，只使用2挡从动齿轮作为惰轮换向，减少了齿轮啮合数量，传动更平稳，效率更高。取消7挡主动齿轮、7挡从动齿轮，通过借助其它挡位齿轮实现7挡传动，减少齿轮数，结构更紧凑，节约成本。
33.1、倒挡各自由两个不同的离合器控制(1挡由离合器k1 2控制，倒挡由离合器k2 30控制)，有利于提高离合器的使用寿命。
34.挡位布置中，将低速挡布置在输出轴的两端，靠近用于支撑轴旋转的轴承，远离中间，避免轴的挠度过大，减小挡位齿轮的传递误差，有利于变速器整机nvh性能的提升。
35.七个工作模式可以适用于各种路况，保证发动机1始终运转在最佳工作区域，提高发动机1的运行效率，节能减排。
36.通过控制离合器k1 2、离合器k2 30、离合器k0 3及各个同步器(即2/6挡同步器7、
3挡同步器9、1/5挡同步器18及4/倒挡同步器22)不同工作状态，能够实现七个前进挡和一个倒挡，以此构建出混合动力驱动系统。
37.本实施例共有7种工作模式：纯电驱动模式、发动机直驱与电机驱动并联模式、纯发动机驱动模式、行车充电模式、制动能量回收模式、启动发动机模式及驻车发电模式，能实现七个前进挡位及一个倒挡。
38.各工作模式的工作情况如下：
39.纯电驱动模式：在此工况下，离合器k0 3断开，发动机1不参与驱动，电机4作为驱动电机的纯电模式，可用于车辆起步、交通拥堵等低速工况；离合器k1 2与离合器k2 30选择性闭合以实现电机4驱动下的奇偶挡位。或当车辆在良好路面平稳行驶时，断开离合器k0 3，减少车辆行驶中发动机的负载，减少滑行时的行驶阻力。
40.发动机直驱与电机并联驱动模式：在此工况下，离合器k0 3结合，可实现发动机1与电机4并联驱动，电机4既可作发电机又可作驱动电机使用，根据车辆及发动机运行工况的具体需求而定。当发动机1提供的功率不足时，可通过电机4提供额外转矩，实现并联驱动模式，提升系统动力；当发动机1处于经济区运行时，电机4不提供动力驱动，实现纯发动机驱动模式；若发动机输出功率过剩时，电机4作发电机使用，为电池充电，最大限度利用发动机1能量，实现行车充电模式。离合器k1 2与离合器k2 30选择性闭合以实现电机4与发动机1同时驱动下的奇偶挡位。
41.制动能量回收模式:在此工况下，离合器k0 3断开，主要用于当高速行驶车辆出现长时间制动时，制动器所再生出的能量通过功率转换器存储在电池中，实现制动能量回收。
42.启动发动机模式：在此工况下，离合器k0 3结合，电机4可替代传统车中的起动机，利用电机4实现发动机启动，可用于纯电模式下功率不足以满足车辆驱动功率需求或者电池电量偏低时，必须引入发动机1时，结合离合器k0 3启动发动机1；或当长制动过程即将完成，需要重新启动发动机1时，可利用制动能量使发动机1重新启动。
43.驻车发电模式：在此工况下，离合器k0 3结合，当车辆处于驻车情况下，电池电量偏低时，可通过发动机1带动电机4发电。
44.本实施例提供的混合动力驱动系统可实现7个前进挡及一个倒挡。
45.下面结合图1对本实施例的混合动力驱动系统工作在各挡位时的动力传递路线进行说明(以下动力源为电机4与发动机1构成的混合动力总成)：
46.一挡动力传动路线：离合器k1 2闭合(离合器k2 30断开)，1/5挡同步器18与1挡从动齿轮16结合，动力源提供的扭矩通过离合器k1(2)传递至内输入轴15上的1挡主动齿轮14，经由1挡主动齿轮14传到1挡从动齿轮16。通过1/5挡同步器18与1挡从动齿轮16的结合将扭矩传递到第二输出轴17上的第二主减齿轮24，再通过差速器齿圈26，并最终由差速器25输出动力。
47.二挡动力传动路线：离合器k2 30闭合(离合器k1 2断开)，2/6挡同步器7与2挡从动齿轮6结合，动力源提供的扭矩通过离合器k2 30传递至外输入轴29上的2挡主动齿轮28，经由2挡主动齿轮28传到2挡从动齿轮6。通过2/6挡同步器7与2挡从动齿轮6的结合将扭矩传递到第一输出轴11上的第一主减齿轮5，再通过差速器齿圈26，并最终由差速器25输出动力。
48.三挡动力传动路线：离合器k1 2闭合(离合器k2 30断开)，3挡同步器9与3挡从动
齿轮10结合，动力源提供的扭矩通过离合器k1 2传递至内输入轴15上的3挡主动齿轮13，经由3挡主动齿轮13传到3挡从动齿轮10。通过3挡同步器9与3挡从动齿轮10的结合将扭矩传递到第一输出轴11上的第一主减齿轮5，再通过差速器齿圈26，并最终由差速器25输出动力。
49.四挡动力传动路线：离合器k2 30闭合(离合器k1 2断开)，4/倒挡同步器22与4挡从动齿轮21结合，动力源提供的扭矩通过离合器k2 30传递至外输入轴29上的4/6挡主动齿轮27，经由4/6挡主动齿轮27传到4挡从动齿轮21。通过4/倒挡同步器22与4挡从动齿轮21的结合将扭矩传递到第二输出轴17上的第二主减齿轮24，再通过差速器齿圈26，并最终由差速器25输出动力。
50.五挡动力传动路线：离合器k1 2闭合(离合器k2 30断开)，1/5挡同步器18与5挡从动齿轮20结合，动力源提供的扭矩通过离合器k1 2传递至内输入轴15上的5挡主动齿轮12，经由5挡主动齿轮12传到5挡从动齿轮20。通过1/5挡同步器18与5挡从动齿轮20的结合将扭矩传递到第二输出轴17上的第二主减齿轮24，再通过差速器齿圈26，并最终由差速器25输出动力。
51.六挡动力传动路线：离合器k2 30闭合(离合器k1 2断开)，2/6挡同步器7与6挡从动齿轮8结合，动力源提供的扭矩通过离合器k2 30传递至外输入轴29上的4/6挡主动齿轮27，经由4/6挡主动齿轮27传到6挡从动齿轮8。通过2/6挡同步器7与6挡从动齿轮8的结合将扭矩传递到第一输出轴11上的第一主减齿轮5，再通过差速器齿圈26，并最终由差速器25输出动力。
52.七挡动力传动路线：离合器k1 2闭合(离合器k2 30断开)，7挡同步器19与4挡从动齿轮21结合，2/6挡同步器7与6挡从动齿轮8结合，动力源提供的扭矩通过离合器k1 2传递至内输入轴15上的5挡主动齿轮12，经由5挡主动齿轮12传到5挡从动齿轮20与7挡同步器19。通过7挡同步器19与4挡从动齿轮21的结合传递到4挡从动齿轮21，4挡从动齿轮21将扭矩传递到4/6挡主动齿轮27，4/6挡主动齿轮27将扭矩传递到6挡从动齿轮8，再通过2/6挡同步器7与6挡从动齿轮8的结合将扭矩传递到第一输出轴11上的第一主减齿轮5，再通过差速器齿圈26，并最终由差速器25输出动力。
53.倒挡动力传递路线：离合器k2 30闭合(离合器k1 2断开)，4/倒挡同步器22与倒挡齿轮23结合，动力源提供的扭矩通过离合器k2 30传递至外输入轴29上的2挡主动齿轮28，经由2挡主动齿轮28传到2挡从动齿轮6，由2挡从动齿轮6传到倒挡齿轮23，再通过4/倒挡同步器22与倒挡齿轮23的结合将扭矩传递到第二输出轴17上的第二主减齿轮24，再通过差速器齿圈26，并最终由差速器25输出动力。
54.另外，本发明一实施例还提供了一种车辆，其包括上述实施例的混合动力驱动系统。
55.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。