本發(fā)明涉及油電混合動力汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別的，涉及一種用于混合動力車輛的多動力兩檔耦合變速裝置。

背景技術(shù)：

油電混合動力耦合系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展，已從原來的發(fā)動機(jī)、電動機(jī)離散的結(jié)構(gòu)向發(fā)動機(jī)、電動機(jī)和變速器模塊化一體化方向發(fā)展，現(xiàn)有技術(shù)中較典型的為類似豐田ths(toyotahybridsystem)的混合動力系統(tǒng)，比如中國專利201610410620.1公開的一種混合動力傳動裝置，其顯著特點是“軸中軸”(即在空心軸內(nèi)設(shè)置實心軸)式的動力傳動結(jié)構(gòu)，一方面空心軸因直徑過大而難以滿足高轉(zhuǎn)速需求，另一方面實心軸因直徑較小而難以承受大扭矩，隨著電機(jī)小型化、大扭矩、高轉(zhuǎn)速趨勢，這種“軸中軸”式動力傳動結(jié)構(gòu)的缺點越來越明顯。另外，該方案還有一個特點是：各動力總成同軸布置，軸向太長，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)可靠性低，且需要使用較多的離合器與制動器來實現(xiàn)純電動、怠速啟停、行車發(fā)電、單獨驅(qū)動、混合驅(qū)動、再生制動等工作模式，各工作模式的切換操作復(fù)雜，且傳動所經(jīng)過的齒輪組數(shù)多，傳動效率低。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中需要一種方案，來對混合動力驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，使其能實現(xiàn)基于大扭矩、高轉(zhuǎn)速的多動力耦合，具備多種工作模式，且結(jié)構(gòu)能得到簡化，傳動效率與可靠性也能得到提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種多動力兩檔耦合變速裝置，以解決背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種多動力兩檔耦合變速裝置，包括殼體1、變速機(jī)構(gòu)100、行星耦合機(jī)構(gòu)200、發(fā)電聯(lián)合驅(qū)動機(jī)構(gòu)300、換檔機(jī)構(gòu)400、驅(qū)動電機(jī)5、發(fā)電機(jī)6、發(fā)動機(jī)7、離合裝置8及制動器b9，所述變速機(jī)構(gòu)100包括輸入軸一101和中間軸105，輸入軸一101與中間軸105均由殼體滾動支撐，輸入軸一的軸向一端連接所述驅(qū)動電機(jī)5，所述變速機(jī)構(gòu)100還包括空套在輸入軸一上的高檔位主動輪104、空套在輸入軸一上的低檔位主動輪102、固設(shè)在中間軸上的高檔位從動輪106、固設(shè)在中間軸上的低檔位從動輪108及固設(shè)在中間軸上的常嚙合齒輪107，所述高檔位從動輪與高檔位主動輪嚙合，所述低檔位從動輪與低檔位主動輪嚙合，所述常嚙合齒輪設(shè)置在高檔位從動輪與低檔位從動輪之間，所述換檔機(jī)構(gòu)400包括固設(shè)在輸入軸一上的接合齒座401、用于與接合齒座401套接匹配而實現(xiàn)換檔的接合套402、驅(qū)動接合套402進(jìn)行換擋動作的換擋執(zhí)行組件403、檢測換擋執(zhí)行組件位置的位置傳感器404及對換擋執(zhí)行組件提供換擋驅(qū)動力的換擋電機(jī)405，所述接合齒座401設(shè)置在高檔位主動輪104與低檔位主動輪102之間。

所述行星耦合機(jī)構(gòu)包括輸入軸二201、輸出軸205及沿徑向方向由外而內(nèi)依次嚙合設(shè)置的齒圈203、行星架204與太陽輪組件，所述齒圈包括位于內(nèi)側(cè)壁的內(nèi)齒及位于外側(cè)壁的外齒，內(nèi)齒與行星架上的行星輪嚙合，外齒與中間軸上的常嚙合齒輪嚙合，所述輸出軸205中間部位由殼體1滾動支撐，軸出軸軸向一端與齒圈203固連，輸出軸軸向另一端與汽車汽車驅(qū)動橋直接或間接連接，所述輸入軸二201與輸出軸同軸設(shè)置，輸入軸二軸向一端由齒圈滾動支撐，輸入軸二中間部位由殼體滾動支撐，輸入軸二軸向另一端通過離合裝置8與所述發(fā)動機(jī)7連接，所述行星架與輸入軸二固連，所述太陽輪組件包括與行星輪嚙合的太陽輪202及與太陽輪一體設(shè)置的發(fā)電機(jī)主動輪206，太陽輪與發(fā)電機(jī)主動輪均空套在輸入軸二上。

所述發(fā)電聯(lián)合驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括輸入軸三301與發(fā)電機(jī)從動輪302，所述輸入軸三301軸向一端通過所述制動器b9與所述發(fā)電機(jī)6連接，輸入軸三上固設(shè)有與發(fā)電機(jī)主動輪嚙合的所述發(fā)電機(jī)從動輪302。

所述離合裝置用于切斷或接續(xù)發(fā)動機(jī)與對行星架的動力傳輸，所述制動器b用于切斷或接續(xù)發(fā)電機(jī)與輸入軸三的連接，所述驅(qū)動電機(jī)與發(fā)電機(jī)均為既可對外提供動力又可發(fā)電的總成式電機(jī)。

所述輸入軸一、輸入軸二、輸入軸三、中間軸的軸心線相互平行且不在同一條直線上，從而減小變速裝置的軸向尺寸，為其他總成的布置讓出空間。

進(jìn)一步的，所述常嚙合齒輪設(shè)置在中間軸對應(yīng)接合齒座401的位置，從而盡量縮短整個變速裝置的軸向尺寸，做到軸向最短。

優(yōu)選的，所述離合裝置采用制動器a或離合器c，當(dāng)離合裝置采用制動器a時，制動器a通過鎖止或松開行星架而切斷或接續(xù)發(fā)動機(jī)與對行星架的動力傳輸。

優(yōu)選的，所述離合裝置與制動器b均采用液壓制動器。

進(jìn)一步的，所述輸出軸上連接有用于檢測輸出軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器4。

進(jìn)一步的，所述輸出軸205用于連接驅(qū)動橋的一端與驅(qū)動電機(jī)5、發(fā)電機(jī)6位于殼體的同一側(cè)，發(fā)動機(jī)7位于殼體的另一側(cè)。

進(jìn)一步的，所述驅(qū)動電機(jī)、發(fā)電機(jī)的機(jī)殼與殼體1設(shè)置成一體式結(jié)構(gòu)，進(jìn)行高度集成，殼體內(nèi)各零件從發(fā)動機(jī)端裝入，驅(qū)動電機(jī)、發(fā)電機(jī)機(jī)殼內(nèi)部零件從機(jī)殼遠(yuǎn)離殼體1的一端裝入，即節(jié)省了成本，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊密，集成度更高。

本發(fā)明利用行星齒輪組的差速性能，對發(fā)動機(jī)、驅(qū)動電機(jī)和發(fā)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩耦合，由齒圈通過輸出軸將動力輸出至驅(qū)動橋，發(fā)動機(jī)作為第一動力源，驅(qū)動電機(jī)作為第二動力源，發(fā)電機(jī)作為第三動力源，第一動力源發(fā)動機(jī)通過離合裝置控制，與行星耦合機(jī)構(gòu)的行星架相連；所述第二動力源驅(qū)動電機(jī)的輸出軸與所述變速機(jī)構(gòu)的輸入軸一相連，兩檔變速機(jī)構(gòu)的常嚙合齒輪驅(qū)動行星耦合機(jī)構(gòu)的齒圈可以進(jìn)行動力輸出；第三動力源發(fā)電機(jī)的輸出軸與發(fā)電聯(lián)合驅(qū)動機(jī)構(gòu)的輸入軸三相連；行星耦合機(jī)構(gòu)的太陽輪組件設(shè)置成空心軸，其包括太陽輪與發(fā)電機(jī)主動輪，發(fā)電機(jī)主動發(fā)電機(jī)主動輪與輸入軸三上的發(fā)電機(jī)從動輪保持常嚙合狀態(tài)，通過制動器b，可以控制第三動力源發(fā)電機(jī)發(fā)電或驅(qū)動行星耦合機(jī)構(gòu)的太陽輪，進(jìn)行輔助驅(qū)動。

制動器a與制動器b均優(yōu)選采用液壓制動器(兩者不同時制動)，無論其松開或結(jié)合時，各動力源處于耦合狀態(tài)，沖擊很小，工作平穩(wěn)可靠。制動器a與制動器b所采用的液壓制動器的靜止部分均固定在殼體1上。

離合裝置優(yōu)選采用制動器a，用于鎖止或松開行星架，同時兼有離合器功能，控制發(fā)動機(jī)是否參與驅(qū)動。離合裝置也可采用離合器c，離合器c結(jié)合時，發(fā)動機(jī)參也驅(qū)動，離合器c松開時，發(fā)動機(jī)不參與驅(qū)動，但行星架處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

制動器b用于鎖止或松開太陽輪，太陽輪鎖止時，行星耦合機(jī)構(gòu)有固定速比，此時，第一動力源發(fā)動機(jī)、第二動力源驅(qū)動電機(jī)分別可以以固定速比傳遞動力至齒圈，傳遞動力至驅(qū)動橋，進(jìn)入純電動驅(qū)動、發(fā)動機(jī)獨立驅(qū)動和油電并聯(lián)混合驅(qū)動模式，可以實現(xiàn)行駛發(fā)電、制動發(fā)電等工況；離合裝置松開行星架且制動器b松開太陽輪時，行星輪系無固定速比，三動力源進(jìn)入轉(zhuǎn)速耦合模式，進(jìn)行混聯(lián)驅(qū)動輸出動力，可以實現(xiàn)無級變速功能，進(jìn)入行駛發(fā)電、制動發(fā)電、駐車發(fā)電等工況。

變速機(jī)構(gòu)主要用于實現(xiàn)高轉(zhuǎn)速大功率的驅(qū)動電機(jī)的降速增扭功能，充分發(fā)揮電機(jī)的低速大扭矩特性，掛低檔進(jìn)一步放大扭矩啟動車輛運(yùn)行，掛高檔進(jìn)行正常行駛，使驅(qū)動電機(jī)工作在高效區(qū)間。同時，換檔機(jī)構(gòu)的接合齒座設(shè)置在輸入軸上，常嚙合齒輪設(shè)置在中間軸對應(yīng)接合齒座位置，減小了變速裝置的軸向尺寸，為其它總成的布置讓出了空間。

汽車高速行駛時，行星架松開、太陽輪鎖止，由發(fā)動機(jī)驅(qū)動行星架，齒圈增速輸出，不但發(fā)揮了發(fā)動機(jī)的高速高效特性，進(jìn)一步提高輸出動力。

本發(fā)明的多動力兩檔耦合變速裝置還設(shè)置有控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)優(yōu)選為電控系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)、驅(qū)動電機(jī)、發(fā)電機(jī)、離合裝置、制動器b、轉(zhuǎn)速傳感器、位置傳感器及換擋電機(jī)均由控制系統(tǒng)電連接控制。控制系統(tǒng)可以綜合輸出軸上的轉(zhuǎn)速傳感器反饋的輸出軸轉(zhuǎn)速、驅(qū)動電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速及速比公式計算出接合齒座與高/低檔位主動輪的轉(zhuǎn)速差，通過調(diào)節(jié)驅(qū)動電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速使接合齒座與高/低檔位主動輪的轉(zhuǎn)速差降至允許的范圍(20～50轉(zhuǎn)/分)，實現(xiàn)快速無沖擊換擋操作。控制系統(tǒng)還用于使驅(qū)動電機(jī)、發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、離合裝置與制動器b在各工作模式間切換。

本發(fā)明通過利用變速機(jī)構(gòu)、行星耦合機(jī)構(gòu)、發(fā)電聯(lián)合驅(qū)動機(jī)構(gòu)對發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行合理的配置，使整個動力系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高低兩檔變速、無級變速功能，使得車輛更多地工作于各動力源高效區(qū)，提高了車輛動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性；具備純電動、發(fā)動機(jī)高速獨驅(qū)、油電并聯(lián)驅(qū)動、多動力混聯(lián)驅(qū)動、制動發(fā)電、行車發(fā)電、停車發(fā)電、純電倒車等工作模式；且具有結(jié)構(gòu)簡潔，各工況運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性高，車輛行駛不受續(xù)航里程限制等特點。同時，兩檔同步器設(shè)置在輸入軸上，兩檔常嚙合主動齒設(shè)置在中間軸對應(yīng)同步器位置，減小了變速箱尺寸，為其它總成的布置讓出了空間。

有益效果：

1、能實現(xiàn)大扭矩、高轉(zhuǎn)速多動力的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩耦合，適用范圍廣。

本發(fā)明的多動力兩檔耦合變速裝置中各傳動軸平行布置，無需采用空心軸中帶實心軸的模式，避免了空心軸上的軸承難以達(dá)到高轉(zhuǎn)速需求以及實心軸難以承受大扭矩的情況。發(fā)動機(jī)與輸入軸二連接時，有油電轉(zhuǎn)速耦合模式、油電轉(zhuǎn)矩耦合模式；發(fā)動機(jī)與輸入軸二斷開時，有雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合模式，驅(qū)動同樣的車輛，可以選擇的更小扭矩的驅(qū)動電機(jī)、發(fā)動機(jī)。本發(fā)明能實現(xiàn)大扭矩、高轉(zhuǎn)速多動力耦合，具備多種工作模式，隨著電機(jī)小型化、大扭矩、高轉(zhuǎn)速趨勢，適用場合范圍更廣。

2、動力性好、經(jīng)濟(jì)性高、壽命高。

驅(qū)動電機(jī)和發(fā)電機(jī)與儲能機(jī)構(gòu)一起，可以作為電動機(jī)工作，也可以作為發(fā)電機(jī)進(jìn)行制動能量的回收，更加節(jié)能環(huán)保。發(fā)動機(jī)工作的時候，可以控制任何一個電機(jī)工作或脫開，發(fā)動機(jī)的功率可以選擇有一部分能量轉(zhuǎn)化為電能，也可以選擇全部用于驅(qū)動車輛，能量轉(zhuǎn)化控制容易。發(fā)動機(jī)無須始終與電機(jī)一起旋轉(zhuǎn)，從而使電機(jī)更有效地吸收外部動能，減少發(fā)動機(jī)不必要的功率消耗，提高了動力總成的整體效率，降低了油耗，動力混合度高。通過變速機(jī)構(gòu)、行星耦合機(jī)構(gòu)、發(fā)電聯(lián)合驅(qū)動機(jī)構(gòu)對發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)進(jìn)行合理的配置，使整個動力系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)兩檔無級變速功能，充分發(fā)揮了電機(jī)的低速大扭矩特性、發(fā)動機(jī)的高速高效特性，使得車輛更多地工作于各動力源高效區(qū)間。本裝置具有轉(zhuǎn)速、扭矩耦合功能，可以實現(xiàn)扭矩疊加，轉(zhuǎn)速有依附關(guān)系，極大地增加了減速和制動過程中的能量回收，提高能量的利用率，實現(xiàn)能量雙向控制，回收制動能量，能量再生容易。各動力源兩極傳動輸出，傳動效率在96％以上。本發(fā)明的混合動力耦合系統(tǒng)可使發(fā)動機(jī)、電機(jī)一直工作于理想工況，提高了車輛動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性、降低排放的同時，改善了發(fā)動機(jī)、電機(jī)的工作狀況，提高了它們的工作壽命。

3、控制簡單、可靠性高：

本發(fā)明的多動力兩檔耦合變速裝置，控制元件少，通過控制換檔機(jī)構(gòu)即可實現(xiàn)高低兩個檔位之間的切換；僅通過離合裝置與制動器b的組合控制，就具備純電動獨立、并聯(lián)驅(qū)動，發(fā)動機(jī)獨驅(qū)和混合動力驅(qū)動，并能依據(jù)不同的工況選擇發(fā)動機(jī)啟停、電機(jī)輔助制動、雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合、油電轉(zhuǎn)速耦合、油電轉(zhuǎn)矩耦合、行駛發(fā)電、制動發(fā)電等工作模式；且各工況運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性高，車輛行駛不受續(xù)航里程限制等特點。換檔機(jī)構(gòu)可采用同步器，離合裝置可采用制動器或離合器，控制簡單。本發(fā)明的機(jī)電集成混合動力系統(tǒng)即使在其它動力源失效的時候，依靠剩下的任一動力源驅(qū)動也可以繼續(xù)行駛，汽車的可靠性增加。動力耦合系統(tǒng)可以隨著不同的車速來提供不同的扭矩，實現(xiàn)混合動力汽車的各種混合驅(qū)動工作模式。可通過電動機(jī)反轉(zhuǎn)實現(xiàn)倒車。多能源輸出的動力耦合或動力切換平順，以保證汽車的行駛平順性和駕駛性能。不同動力源的機(jī)械動力單獨地輸出或讓多個動力共同輸出以驅(qū)動整車行駛，彼此之間不發(fā)生運(yùn)動干涉，可靠性高。

4、動力總成軸向短、成本低、重量輕、實用性強(qiáng)。

本發(fā)明中，變速機(jī)構(gòu)、行星耦合機(jī)構(gòu)共用軸向空間，接合齒座設(shè)置在輸入軸上并位于高低檔位主動輪之間，常嚙合齒輪設(shè)置在中間軸對應(yīng)同步器位置，減小了傳動系統(tǒng)的軸向尺寸，為其它總成的布置讓出了空間。驅(qū)動電機(jī)與發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)離發(fā)動機(jī)，在殼體同側(cè)并排布置，進(jìn)一步減少了軸向尺寸。各動力源有轉(zhuǎn)矩耦合模式，驅(qū)動同樣的車輛，可以選擇更小扭矩的驅(qū)動電機(jī)、發(fā)動機(jī)，不但整車成本下降，重量更輕。本發(fā)明的多動力兩檔耦合變速裝置中各動力源相互獨立，裝拆維護(hù)方便；機(jī)構(gòu)緊湊且集成度高，減少了整體空間尺寸，提高了整體的質(zhì)量，易于產(chǎn)業(yè)化，能夠很好地實現(xiàn)動力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性的統(tǒng)一，有效降低車輛保養(yǎng)成本、噪音，改善駕駛員和乘客的舒適度，具有很強(qiáng)的實用性。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例一的結(jié)構(gòu)簡化圖；

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例二的結(jié)構(gòu)簡化圖；

圖中：1-殼體，2-滾動軸承，3-輸出法蘭，4-轉(zhuǎn)速傳感器，5-驅(qū)動電機(jī)，6-發(fā)電機(jī)，7-發(fā)動機(jī)，8-離合裝置(制動器a/離合器c)，9-制動器b，10-控制系統(tǒng)，11-蓄電池，100-變速機(jī)構(gòu)，101-輸入軸一，102-低檔位主動輪，104-高檔位主動輪，105-中間軸，106-高檔位從動輪，107-常嚙合齒輪，200-行星耦合機(jī)構(gòu)，201-輸入軸二，202-太陽輪，203-齒圈，204-行星架，205-輸出軸，206-發(fā)電機(jī)主動輪，300-發(fā)電聯(lián)合驅(qū)動機(jī)構(gòu)，301-輸入軸三，302-發(fā)電機(jī)從動輪，400-換檔機(jī)構(gòu)，401-接合齒座，402-接合套，403-換擋執(zhí)行組件，404-位置傳感器，405-換擋電機(jī)。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以根據(jù)權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

參見圖1的多動力兩檔耦合變速裝置實施例一，包括殼體1、滾動軸承2、輸出法蘭3、轉(zhuǎn)速傳感器4、變速機(jī)構(gòu)100、行星耦合機(jī)構(gòu)200、發(fā)電聯(lián)合驅(qū)動機(jī)構(gòu)300、換檔機(jī)構(gòu)400、驅(qū)動電機(jī)5、發(fā)電機(jī)6、發(fā)動機(jī)7、制動器a8、制動器b9、控制系統(tǒng)10及蓄電池11，變速機(jī)構(gòu)100包括輸入軸一101、中間軸105、輸入軸一101與中間軸105均由殼體通過軸承2滾動支撐，輸入軸一的軸向一端伸至殼體外連接驅(qū)動電機(jī)5，變速機(jī)構(gòu)100還包括空套在輸入軸一上的高檔位主動輪104、空套在輸入軸一上的低檔位主動輪102、固設(shè)在中間軸上的高檔位從動輪106、固設(shè)在中間軸上的低檔位從動輪108及固設(shè)在中間軸上的常嚙合齒輪107，高檔位從動輪與高檔位主動輪嚙合，低檔位從動輪與低檔位主動輪嚙合，常嚙合齒輪設(shè)置在高檔位從動輪與低檔位從動輪之間，換檔機(jī)構(gòu)400包括固設(shè)在輸入軸一上的接合齒座401、用于與接合齒座401套接匹配而實現(xiàn)換檔的接合套402、驅(qū)動接合套402進(jìn)行換擋動作的換擋執(zhí)行組件403、檢測換擋執(zhí)行組件位置的位置傳感器404及對換擋執(zhí)行組件提供換擋驅(qū)動力的換擋電機(jī)405，接合齒座401設(shè)置在高檔位主動輪104與低檔位主動輪102之間。

行星耦合機(jī)構(gòu)包括輸入軸二201、輸出軸205及沿徑向方向由外而內(nèi)依次嚙合設(shè)置的齒圈203、行星架204與太陽輪組件，齒圈包括位于內(nèi)側(cè)壁的內(nèi)齒及位于外側(cè)壁的外齒，內(nèi)齒與行星架204上的行星輪嚙合，外齒與中間軸上的常嚙合齒輪嚙合，輸出軸205中間部位由殼體1通過滾動軸承2滾動支撐，軸出軸軸向一端與齒圈203固連，輸出軸軸向另一端與汽車驅(qū)動橋直接或間接連接，實施例一中，輸出軸通過輸出法蘭3與驅(qū)動橋連接，輸入軸二201與輸出軸同軸設(shè)置，輸入軸二軸向一端由齒圈通過滾動軸承2滾動支撐，輸入軸二中間部位由殼體通過滾動軸承滾動支撐，輸入軸二軸向另一端通過制動器a8與發(fā)動機(jī)7連接，行星架與輸入軸二固連，太陽輪組件包括與行星輪嚙合的太陽輪202及與太陽輪一體設(shè)置的發(fā)電機(jī)主動輪206，太陽輪與發(fā)電機(jī)主動輪均空套在輸入軸二上。

發(fā)電聯(lián)合驅(qū)動機(jī)構(gòu)300包括輸入軸三301與發(fā)電機(jī)從動輪302，輸入軸三301軸向一端通過制動器b9與發(fā)電機(jī)6連接，輸入軸三上固設(shè)有與發(fā)電機(jī)主動輪嚙合的發(fā)電機(jī)從動302。

實施例一中，制動器a與制動器b均采用液壓制動器，驅(qū)動電機(jī)與發(fā)電機(jī)均為既可對外提供動力又可發(fā)電的總成式電機(jī)，即驅(qū)動電機(jī)與發(fā)電機(jī)均包括有驅(qū)動繞組與發(fā)電繞組，并連接有蓄能元件(實施例一中為蓄電池11)。

實施例一中，輸入軸一、輸入軸二、輸入軸三與中間軸的軸心線相互平行且不在同一條直線上，輸入軸一、輸入軸二、輸入軸三與中間軸沿徑向方向排成一列，從而減小變速裝置的軸向尺寸，為其他總成的布置讓出空間。

實施例一中，常嚙合齒輪設(shè)置在中間軸對應(yīng)接合齒座的位置。

實施例一中，輸出軸上連接有用于檢測輸出軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器4。

實施例一中，輸出軸205用于連接輸出法蘭3的一端與驅(qū)動電機(jī)5、發(fā)電機(jī)6位于殼體的同一側(cè)，發(fā)動機(jī)7位于殼體的另一側(cè)。

參見圖2的多動力兩檔耦合變速裝置實施例二，實施例二中離合裝置采用離合器(名命為離合器c)，其余部件及結(jié)構(gòu)與實施例一相同。離合器c的主動部分固定在發(fā)動機(jī)輸出端上，從動部分固定在輸入軸二201上，實施例一制動器a的松開相當(dāng)于實施例二離合器c的結(jié)合，由于離合器c不能鎖止行星架204，實施例二中，行星耦合機(jī)構(gòu)200相對于實施例一少了行星架鎖止時的最大組速比。

本發(fā)明實施例一及實施例二的各部件工作原理如下：

殼體1是各機(jī)構(gòu)零部件的載體；殼體內(nèi)部載有潤滑液，設(shè)有加液孔、液面觀察孔、泄液孔來控制液面高度，給各零部件潤滑降溫。滾動軸承2將各旋轉(zhuǎn)傳動件支撐在殼體上。輸出法蘭3通過花鍵與驅(qū)動橋連接，用于驅(qū)動車輪。轉(zhuǎn)速傳感器4固定在殼體1上，用于收集輸出法蘭的轉(zhuǎn)速信號，傳輸給控制系統(tǒng)。

實施例一中，制動器a固定在殼體上，制動器a結(jié)合時用于鎖止行星架，使行星耦合機(jī)構(gòu)200的行星輪系有固定速比；同時兼有離合器功能，控制發(fā)動機(jī)是否參與驅(qū)動，制動器a松開時，聯(lián)通了發(fā)動機(jī)7與行星架204的動力傳遞。

實施例一中，制動器b的旋轉(zhuǎn)部分通過花鍵固定在輸入軸301上，靜止部分設(shè)置在殼體上。當(dāng)制動器b松開時，發(fā)電機(jī)6可以參與驅(qū)動、進(jìn)行行駛或停車發(fā)電；結(jié)合時，用于鎖止太陽輪，使行星耦合機(jī)構(gòu)200的行星輪系有固定速比。

實施例一中，換檔機(jī)構(gòu)400優(yōu)選為電控?fù)Q擋機(jī)構(gòu)，也可以選擇液壓式離合器換擋機(jī)構(gòu)，換檔機(jī)構(gòu)中同步器可以選擇結(jié)合套式同步器或摩擦式慣性同步器。

輸入軸一101前端設(shè)置成內(nèi)花鍵(也可以為外花鍵)與驅(qū)動電機(jī)相連，換檔機(jī)構(gòu)400的接合齒座401通過花鍵固定在輸入軸一101上，低檔位主動輪102、高檔位動齒輪104與輸入軸一101間設(shè)置有軸承，可以在輸入軸一101上自由轉(zhuǎn)動(即本發(fā)明所述空套結(jié)構(gòu))。中間軸105與常嚙合齒輪107制成一體；高檔位從動輪106、低檔位從動輪108分別從兩端緊壓入中間軸105上，四者為一個整體，以同一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。低檔的速比范圍優(yōu)選為5～10，高檔的速比范圍優(yōu)選為2.5～5，可根據(jù)驅(qū)動電機(jī)與整車的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩匹配需求調(diào)整。

換檔機(jī)構(gòu)400的接合套402分別掛低檔、高檔時，對應(yīng)的低檔位主動輪102、高檔位主動輪104分別與輸入軸一101剛性連接，分別驅(qū)動中間軸105上的低檔位從動輪108、高檔位從動輪106旋轉(zhuǎn)，從而以不同的速比，將動力傳遞到常嚙合齒輪107上。

輸入軸二201與行星架204剛性連接，一端伸入齒圈203內(nèi)，用滾動軸承支撐在齒圈內(nèi)壁上，另一端用滾動軸承2支撐在殼體上，輸入軸二201通過制動器a與發(fā)動機(jī)相連；太陽輪與發(fā)電機(jī)主動輪內(nèi)孔設(shè)置軸承，空套在輸入軸201可以自由旋轉(zhuǎn)。齒圈203通過兩個滾動軸承2支撐在殼體上，齒圈上的內(nèi)齒將太陽輪202、行星架204傳來的動力輸出到輸出法蘭3上；齒圈上的外齒將常嚙合齒輪107傳來的動力輸出到輸出法蘭3上。行星耦合機(jī)構(gòu)200具有兩組固定速比，制動器a結(jié)合時，發(fā)電機(jī)驅(qū)動有最大速比：齒圈內(nèi)齒數(shù)/太陽輪齒數(shù)，此時輸入輸出旋轉(zhuǎn)方向相同，其速比范圍優(yōu)選為2～6，也可根據(jù)發(fā)動機(jī)與驅(qū)動電機(jī)及整車的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩具體匹配需求調(diào)整；制動器b結(jié)合時，發(fā)動機(jī)驅(qū)動有最小速比：齒圈內(nèi)齒數(shù)/(太陽輪齒數(shù)+齒圈內(nèi)齒數(shù))，此時輸入輸出旋轉(zhuǎn)方向相反，輸出轉(zhuǎn)速高于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，可根據(jù)具體匹配需求調(diào)整。當(dāng)制動器a及制動器b均松開時，三動力源進(jìn)入轉(zhuǎn)速耦合混聯(lián)驅(qū)動模式，對任一電機(jī)進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)無極變速功能，行星系三動力元件太陽輪、內(nèi)齒圈、行星架的轉(zhuǎn)速有依附關(guān)系，此時根據(jù)能量守恒定律，轉(zhuǎn)速耦合遵循特性方程：n1+kn2+(1+k)n3＝0，式中，k＝z內(nèi)/z太，z內(nèi)-齒圈內(nèi)齒數(shù)，z太－太陽輪齒數(shù)，n1－太陽輪的轉(zhuǎn)速，n2－齒圈的轉(zhuǎn)速，n3－行星架的轉(zhuǎn)速。

發(fā)電聯(lián)合驅(qū)動機(jī)構(gòu)300包括輸入軸三301與發(fā)電機(jī)從動輪302，兩者剛性連接，可以制成一個零件。輸入軸301前端設(shè)置成花鍵與發(fā)電機(jī)6相連。

本發(fā)明中，第一動力源發(fā)動機(jī)7主要用于高速獨驅(qū)車輛，兼有行駛、停車時驅(qū)動第二動力源驅(qū)動電機(jī)5、第三動力源發(fā)電機(jī)6進(jìn)行發(fā)電功能；第二動力源驅(qū)動電機(jī)，主要用于低中速純電獨驅(qū)并驅(qū)、低速油電并驅(qū)、多動力混聯(lián)驅(qū)動車輛，兼有制動發(fā)電、行駛發(fā)電、停車發(fā)電功能。第三動力源發(fā)電機(jī)主要用于能量回收再生，進(jìn)行制動發(fā)電、行駛發(fā)電、停車發(fā)電，兼有輔助驅(qū)動，參與多動力混聯(lián)驅(qū)動車輛的功能，行星架鎖止時(即制動器a結(jié)合時)也可以獨立驅(qū)動車輛。

本發(fā)明所述實施例一的多動力兩檔耦合變速裝置，設(shè)計采用高度一體化總成集成技術(shù)，特別適用于前置后驅(qū)的混合動力車輛，方便整車的靈活配置，既可以利用獨驅(qū)系統(tǒng)、并驅(qū)系統(tǒng)，也可以配置成為混聯(lián)系統(tǒng)。驅(qū)動電機(jī)有四種運(yùn)行狀態(tài)：電動、回饋制動、充電和停止；而發(fā)動機(jī)有運(yùn)行、關(guān)閉兩種運(yùn)行狀態(tài)；發(fā)電機(jī)有四種運(yùn)行狀態(tài)：電動或輔助電動、回饋制動、充電和停止。從而使混合動力驅(qū)動系統(tǒng)有多種工作模式，工作模式依車輛結(jié)構(gòu)配置和行駛工況的不同而不同。車輛實際運(yùn)行中，需要根據(jù)不同工況要求和控制目標(biāo)，在這些工作模式之間進(jìn)行切換。

實施例一的工作模式包括以下9種：

1、低速純電驅(qū)動模式：

發(fā)揮電機(jī)低速恒大扭矩特性，以純電動方式掛低檔啟動，并在車輛速度低于某確定數(shù)值時，一直工作于低速純電動模式，此時發(fā)動機(jī)不啟動，制動器a結(jié)合，制動器b松開。換檔機(jī)構(gòu)掛低檔，車輛僅由驅(qū)動電機(jī)獨立驅(qū)動；當(dāng)需要更大動力啟動時，發(fā)電機(jī)可以參與進(jìn)來，進(jìn)入雙電機(jī)扭矩耦合驅(qū)動子模式，以純電動最大扭矩驅(qū)動或加速車輛，再者，此時換檔機(jī)構(gòu)掛空擋，僅靠發(fā)電機(jī)也可以進(jìn)行車輛低速驅(qū)動。

2、中速純電驅(qū)動模式：

在低速純電動驅(qū)動模式下，當(dāng)車速超過某一數(shù)值時，僅靠低檔行駛已不足以滿足驅(qū)動車輛的速度要求，此時換檔機(jī)構(gòu)掛高檔，車輛僅由驅(qū)動電機(jī)獨立驅(qū)動；當(dāng)需要時，發(fā)電機(jī)可以參與進(jìn)來，進(jìn)入雙電機(jī)扭矩耦合驅(qū)動子模式，進(jìn)行中速大扭矩驅(qū)動或加速車輛。

3、發(fā)動機(jī)高速獨驅(qū)模式：

高速時啟動發(fā)動機(jī)，此時控制制動器a松開、制動器b結(jié)合、換檔機(jī)構(gòu)掛空擋。由于車速在這一區(qū)間比較穩(wěn)定，發(fā)動機(jī)工作于高速高效率區(qū)，轉(zhuǎn)速從行星架傳遞到齒圈，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步提高，降低燃油消耗、減少排放的目的。

4、油電并聯(lián)耦合驅(qū)動模式：

在中低速純電動驅(qū)動模式下，當(dāng)驅(qū)動電機(jī)電量不足以驅(qū)動車輛時，或者超越障礙、爬坡時，此時啟動發(fā)動機(jī)，制動器a由結(jié)合轉(zhuǎn)換成松開，車輛工作于發(fā)動機(jī)與驅(qū)動電機(jī)并聯(lián)轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動工作模式，以更大的扭矩驅(qū)動車輛。當(dāng)換檔機(jī)構(gòu)掛空擋、制動器b松開時，發(fā)電機(jī)也可參與的油電并聯(lián)轉(zhuǎn)速耦合驅(qū)動，進(jìn)一步提高車輛行駛速度。

5、多動力混聯(lián)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動模式：

當(dāng)需要最大力矩啟動或爬坡加速時，此時各動力源全部參與驅(qū)動，通過行星耦合機(jī)構(gòu)200的太陽輪與行星架204間轉(zhuǎn)速耦合、齒圈203外齒與常嚙合齒輪107間的轉(zhuǎn)矩耦合，共同輸出最大驅(qū)動力矩給驅(qū)動輪。此時，掛低擋適用于車輛低速啟動、爬坡或加速，掛高檔適用于車輛中高速爬坡或加速。該工作模式真正體現(xiàn)了車輛的最大動力性能及加速性能。

6、制動發(fā)電模式：

當(dāng)車輛處于制動或急減速狀態(tài)時，駕駛員踩下制動踏板，車輪的轉(zhuǎn)動反過來帶動輪系，車輛的部分動能通過驅(qū)動電機(jī)、發(fā)電機(jī)及控制系統(tǒng)回饋至蓄電池中儲存起來。此時，上述各驅(qū)動模式工作的驅(qū)動電機(jī)、發(fā)電機(jī)反過來處于發(fā)電狀態(tài)。

7、行車發(fā)電模式：

車輛運(yùn)行過程中，控制系統(tǒng)檢測到蓄電池的容量小于設(shè)定數(shù)值，在發(fā)動機(jī)高速獨驅(qū)模式下，換檔機(jī)構(gòu)掛低擋，實現(xiàn)給驅(qū)動電機(jī)高速發(fā)電；掛高擋發(fā)電轉(zhuǎn)速較慢，可發(fā)電但一般不采用。通過發(fā)電機(jī)給蓄電池持續(xù)充電，直到蓄電池容量達(dá)到要求水平。

8、停車發(fā)電模式：

當(dāng)車輛靜止，檢測到動力蓄電池的容量小于設(shè)定數(shù)值，此時啟動發(fā)動機(jī)ice，制動器a松開。當(dāng)制動器b結(jié)合、換檔機(jī)構(gòu)掛低擋時，實現(xiàn)通過驅(qū)動電機(jī)高速發(fā)電；當(dāng)制動器b松開、換檔機(jī)構(gòu)掛低擋時，實現(xiàn)同時通過驅(qū)動電機(jī)、發(fā)電機(jī)高速發(fā)電，發(fā)電效率提高一倍。同樣的，掛高擋發(fā)電轉(zhuǎn)速較慢，可發(fā)電但一般不采用。

9、純電倒車模式:

汽車倒車時一般車速較低，因發(fā)動機(jī)運(yùn)行在低轉(zhuǎn)速、不穩(wěn)定、高油耗、高排放區(qū)域而不啟動，此時制動器a結(jié)合。利用電機(jī)低速恒大扭矩特性，制動器b松開、換檔機(jī)構(gòu)掛低檔，控制驅(qū)動電機(jī)反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)倒車，則可以消除倒車時的油耗及排放，此時為驅(qū)動電機(jī)獨驅(qū)倒車模式；當(dāng)驅(qū)動力不足時，發(fā)電機(jī)可以參與進(jìn)來，進(jìn)入雙電機(jī)聯(lián)驅(qū)倒車模式，進(jìn)行轉(zhuǎn)矩耦合，以更大的扭矩進(jìn)行倒車。

實施例一所提供的變速裝置的各種工作模式匯總?cè)绫?

表1實施例-工作模式匯總表

本發(fā)明所述實施例二的多動力兩檔耦合變速裝置，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，與實施例一的不同之處，在于第一制動器a改變?yōu)殡x合器c，離合器c的主動部分固定在發(fā)動機(jī)輸出端上,從動部分固定在輸入軸二201上，離合器c不能鎖止行星架204，行星耦合機(jī)構(gòu)200缺少了行星架鎖止時的最大組速比。其動力系統(tǒng)的工作模式與實施例一基本相同，僅少了低速純電主驅(qū)動模式下的發(fā)電機(jī)獨立驅(qū)動模式，控制方面的區(qū)別在于實施例中制動器a的松開相當(dāng)于離合器c的結(jié)合，制動器a的結(jié)合相當(dāng)于離合器c的松開。不同于實施例一中制動器a松開時來控制發(fā)動機(jī)啟動參與驅(qū)動，發(fā)動機(jī)在離合器c結(jié)合或松開時，均可以啟動參與驅(qū)動，且制動器b與離合器c可以同時結(jié)合。實施例二動力系統(tǒng)的各種工作模式匯總見表2。

表2實施例二工作模式匯總

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。